ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДЕКОРАТИВНЫЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Полезная модель волоконно-оптические декоративные и конструкционные изделия относится к области изготовления устройств, части которых связаны с излучением или с распределением света.
Известен волоконно-оптический осветитель по патенту RU №2244871, МПК F21V 8/00, бюл. №2 от 20.01.05, который содержит корпус из прозрачного материала, плату со светодиодами, установленную с одной стороны корпуса, а с противоположной стороны корпуса закреплены концы волоконных световодов, которые в виде жгута связаны с распределителем света в виде цилиндрической трубы. Причем светодиоды электрически связаны с контроллером (микропроцессорным блоком управления). Данное изделие имеет следующие недостатки:
- световоды, выполненные в виде жгута, при частом использовании изгибаются что приводит к механическому нарушению их крепления на выходе корпуса и входе распределителя света, а также к их разрушению; прозрачный корпус подвержен внешним влияниям температуры и освещенности, что приводит к частичному искажению светового потока, проходящего от светодиодов через корпус.
Известна волоконно-оптическая декоративная панель по патенту RU №102751, МПК F21V 8/00, бюл. №7 от 10.03.2011 г., включающая n-плиток, каждая из которых содержит корпус с встроенным светодиодомги волоконно-оптическими световодами, причем выходы светодиодов всех плиток электрически связаны с контроллером управления, а корпус каждой из n-плиток состоит из декоративного слоя, являющегося лицевой частью плитки, защитного слоя и армирующего слоя, расположенного между декоративным и защитным слоями и выполненного со сквозными отверстиями. Декоративный слой корпуса плитки выполнен из искусственного литьевого камня, защитный слой из полимербетона, а армирующий слой из полистирола, причем толщины последних двух слоев выполнены одинакового размера, при этом минимальное значение толщины армирующего слоя соответствует значению радиуса изгиба световода в этом слое, а минимальный диаметр отверстия в армирующем слое корпуса плитки соответствует сумме значений диаметра световода и удвоенного значения его радиуса изгиба. Данное изделие имеет следующие недостатки:
- сложную технологию изготовления, ограниченность применяемых материалов и малое разнообразие создаваемых декоративных форм;
- подключение светодиодов расположенных в плитках к внешнему контроллеру увеличивает сложность монтажа плиток за счет того, что от каждой плитки прокладывается отдельный жгут проводов до внешнего контроллера и усложняет схемно-технические решения такого контроллера, поскольку при значительных длинах проводов соединяющих светодиоды с контроллером необходимо введение в состав контроллера токостабилизирующих устройств отдельно для каждого светодиода.
Это изделие принято за прототип.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в расширении применяемых для изготовления изделий материалов, упрощении технологии изготовления с исключением из изделия армирующего слоя и заменой его на армирующие компоненты, упрощении схемно-технических решений и технологии изготовления и монтажа, расширении области использования изделий.
Решение технической задачи заключается в том, что волоконно-оптическое декоративно-конструкционное изделие включает в себя n-плиток (элементов), каждый из которых содержит корпус с встроенным одним и более светодиодами и волоконно-оптическими световодами, причем выходы светодиодов всех элементов электрически связаны с контроллером управления яркостью и временем излучения светодиодов, при этом входы световодов, конструктивно объединенные в согласующем световоде, расположены напротив светодиодов, а выходы световодов в лицевой части корпуса. В каждом из n-элементов могут быть установлены от одного и более светодиодов разных типов, в том числе RGB-светодиоды, что позволяет создавать необходимую световую и цветовую композицию.
Для волоконно-оптического декоративно-конструкционного изделия содержащего небольшое количество элементов с длинами проводов соединяющих светодиоды с контроллером управления яркостью и временем излучения светодиодов позволяющими не применять в составе контроллера токостабилизирующие устройства для каждого светодиода, предпочтительно изготовление изделий с единым контроллером управления яркостью и временем излучения светодиодов, общим для всех n-элементов изделия. При увеличении количества элементов и/или длин проводов соединяющих светодиоды с контроллером предпочтительно контроллер управления яркостью и временем излучения светодиодов располагать внутри каждого из n-элементов, при этом контроллеры управления яркостью и временем излучения светодиодов расположенные внутри каждого из n-элементов могут быть электрически связаны с внешним контроллером, задающим режимы работы встроенных контроллеров.
Корпус каждого из n-элементов может состоять только из основного (защитного) слоя с декоративной поверхностью или защитного и декоративного слоя, при этом декоративный слой располагается в лицевой части корпуса, образуя декоративную поверхность. Армирующие компоненты вводятся непосредственно в состав защитного слоя. Декоративный слой корпуса элементов может быть выполнен из искусственного литьевого камня, при этом для изготовления защитного слоя предпочтительно применение полимербетона. При изготовлении элементов изделия без специального декоративного слоя защитный слой может быть изготовлен с применением полимербетона или стеклопластика, также для этих целей возможно применение материалов содержащих силикатное вяжущее и наполнитель или материалов содержащих бесклинкерное вяжущее, включающее в себя перлит и/или негашеную известь и/или гипс, при этом основной (защитный) слой в лицевой части корпуса образует декоративную поверхность.
Волоконно-оптическое декоративно-конструкционное изделие может быть изготовлено в виде объемных геометрических фигур, при этом корпус каждого из n-элементов может иметь различную пространственную форму гладкую или рельефную и различный вид отделки, например - под кирпич, камень, слоистый камень (сланец), дерево, валун, различные каменные породы и т.п.с нанесением на декоративную поверхность соответствующей окраски известными способами. Также возможно нанесение на декоративную поверхность основного (защитного) слоя или на декоративный слой двух и более смежно монтируемых элементов единого изображения. Изображение может быть воспроизведено чернилами с УФ-отверждением (например, на плоттерах Mimaki) или посредством гравировки с возможной последующей «затиркой» например полиэфирной смолой цветом отличающейся от основного цвета декоративной поверхности.
Предлагаемая модель поясняется чертежами (фиг.1-фиг.6). На фиг.1 приведен основной вид элемента (плитки) с декоративным и защитным слоем и подключением светодиодов элемента к контроллеру управления излучением светодиодов общему для всех элементов, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3-основной вид элемента (плитки) только с защитным слоем и встроенным контроллером управления излучением светодиодов, на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, на фиг.5 - пример изделия из нескольких элементов, с подключением светодиодов каждого элемента к контроллеру управления излучением светодиодов общему для всех элементов, на фиг.6 - пример изделия из нескольких элементов со встроенными контроллерами управления излучением светодиодов и подключением к внешнему контроллеру, задающему режимы работы встроенных контроллеров.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - декоративный слой (декоративная поверхность);
2 - волоконно-оптические световоды;
3 - электрический жгут;
4 - основной (защитный) слой;
5 - армирующие компоненты;
6 - согласующий световод;
7 - светодиод;
8 - контроллер управления управления яркостью и временем излучения светодиодов.
9 - внешний контроллер, задающий режимы работы встроенных контроллеров.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
ПРИМЕР 1. В соответствии с данным примером может быть создана настенная волоконно-оптическая декоративная панель. Каждый элемент волоконно-оптического декоративно-конструкционного изделия изготавливается отдельно. В форму, предварительно смазанную предпочтительно восковым разделительным составом, в соответствующие отверстия вставляются одними концами волоконно-оптические световоды 2, с фиксацией других концов в технологической оснастке над формой. Далее на поверхность формы наносится гелькоут или полиэфирная смола (литьевой камень) 1 в 2-3 слоя с просушкой между нанесением слоев. Время просушки между слоями выбирается «до отлипания» в соответствии с инструкциями на применяемый гелькоут и полиэфирную смолу. Возможно нанесение различных цветов гелькоута для получения, например «мраморного» вида лицевой поверхности. После просушки по всей поверхности, с оставлением вокруг мест установки световодов 2 свободного пространства на расстоянии 4-6 мм, укладывается «свободно нарезанный» 4-6 мм стекломат пропитанный полиэфирной смолой, выполняющий роль армирующих компонентов 5, и прижимается по всей поверхности тампоном или кистью. После просушки стекломата до «частичного отлипания» вторые концы волоконно-оптических световодов 2, снимают с технологической оснастки и закрепляют в согласующих световодах 6 соединенных со светодиодами 7, с укладыванием световодов 2 по поверхности стекломата. Далее по всей поверхности в форму укладывается стеклоткань 5 и напыляется распылителем или наносится кистью полиэфирная смола 4 в 4-5 слоев. После просушки не менее 8-12 часов элемент извлекают из формы и производится обрезка концов световодов 2 по уровню поверхности декоративного слоя 1 элемента. После чего из элементов собирается изделие, при этом электрические провода 3 объединяются в жгут и подсоединяются к контроллеру 8 (фиг.5). В зависимости от программы, закладываемой в контроллер управления 8, изменяется световой поток и/или цвет, излучаемый светодиодами 7 в соответствующих элементах, а значит создается точечный световой эффект на лицевой стороне каждого элемента изделия.
ПРИМЕР 2. В соответствии с данным примером могут быть изготовлены волоконно-оптические тротуарные плитки. Во вращающийся безлопастной бетоносмеситель загружают 43 весовых части (в.ч.) портландцемента марки 500 до, 69,3 в.ч. гранитного отсева с размером частиц от 0 до 5 мм, 29,7 в.ч. песка и перемешивают до однородного состояния, после чего вводят 7,8 в.ч. воды с растворенным в ней 0,43 в.ч.. пластификатора С-3 и продолжают перемешивание. После введения воды в бетоносмеситель в нем начинается образование катышей приблизительно сферической формы и их постепенное укрупнение. Когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят одновременно 0,43 в.ч.. коричневого пигмента и 0,21 в.ч. желтого пигмента, через 10 с 0,3 в.ч. белого пигмента (диоксид титана). Еще через 7 с бетонную смесь, начиная с более крупных катышей, выкладывают в формы, расположенные на вибростоле, предпочтительно силиконовые (обеспечивающие удержание световода в форме во время виброуплотнения бетонной смеси), в которые предварительно в соответствующие отверстия вставлены одними концами волоконно-оптические световоды 2, с фиксацией других концов в технологической оснастке над формой. В результате вибрации катыши деформируются (растекаются) равномерно заполняя форму. Как только поверхность формы будет покрыта бетонной смесью 4 дальнейшее ее выкладывание в форму осуществляют одновременно с выкладыванием полипропиленового фиброволокна (из расчета 0,4 кг фиброволокна на 1 кв.м. поверхности) выполняющего роль армирующих компонентов 5. При заполнении формы бетонной смесью 4 до уровня 6-8 мм ниже заливочного края формы вторые концы волоконно-оптических световодов 2, снимают с технологической оснастки и закрепляют в согласующих световодах 6 соединенных со светодиодами 7, с укладыванием световодов 2 по поверхности бетонной смеси и вкладывают в форму (вдавливая в бетонную смесь с небольшим усилием) металлическую армирующую сетку 5. После чего выкладывают остальную бетонную смесь до заполнения формы. По окончании формования формы с изделиями накрывают полиэтиленовой пленкой и подвергают естественной сушке на стеллажах до полного набора прочности. После чего изделия извлекаются из форм и производится обрезка концов световодов 2 по уровню поверхности декоративной поверхности 1 элемента, которые далее собираются в единую композицию, при этом электрические провода 3 объединяются в жгут и подсоединяются к контроллеру 8 (фиг.5). Готовые изделия имеет окраску, имитирующую светлый песчаник
ПРИМЕР 3. В соответствии с данным примером могут быть изготовлены волоконно-оптические интерьерные облицовочные плитки. Процесс их изготовления аналогичен процессу, описанному в примере 2 с тем отличием, что в качестве материала для основного (защитного) слоя 4 применяется смесь, включающая вяжущее с пластифицирующей добавкой и кварц-полевошпатовый песок, бесклинкерное вяжущее, состоящее из перлита, негашеной извести, гипса, а в качестве пластифицирующей добавки - гиперпластификатор Melflux 2651 F при следующем соотношении компонентов, мас.%: перлит - 24,3; негашеная известь - 14; гипс - 1,6; гиперпластификатор Melflux 2651 F - 0,1; песок - 60. При этом перлит, негашеную известь, гипс и гиперпластификатор Melflux 2651 F предварительно смешивают, а затем подвергают совместной механоактивации в виброистирателе до порошкообразного состояния с Буд=450-500 м2/кг, затем добавляют песок и тщательно перемешивают. После перемешивания с водой (водотвердое отношение - 0,38) формуют вибролитьем в течение 10-20 сек с фактурной окраской, как в массе материала, так и фрагментарной поверхностной окраской форм.
ПРИМЕР 4. В соответствии с данным примером может быть создана волоконно-оптическая декоративная облицовка входной группы здания. Процесс ее изготовления аналогичен процессу, описанному в примере 1 с тем отличием, что для изготовления части элементов применяются в виде объемных геометрических фигур, например имитирующих резной камень или лепнину, а также применяются встроенные контроллеры управления излучением светодиодов 8, монтируемые на стадии закрепления световодов 2, в согласующих световодах 6 соединенных со светодиодами 7. При этом остающиеся после укладки в форму стеклоткани 5 нанесения полиэфирной смолы большие полости элементов могут быть заполнены полимербетоном (25-30% полиэфирной смолы, 70-75% микрокальцита или кварцевого песка) 4. После извлечения элементов из формы возможно нанесение на декоративную поверхность 1 плоскостных элементов части общего изображения для двух и более смежно монтируемых элементов. Изображение может быть воспроизведено чернилами с УФ-отверждением (например, на плоттерах Mimaki) или посредством гравировки, воспроизводящей инкрустацию по камню, предпочтительно с применением станка с ЧПУ с последующей «затиркой» гелькутом цветом отличающимся от основного цвета декоративной поверхности. Также возможна поочередная гравировка и «затирка» нескольких цветов изображения. При этом после нанесения («затирки») изображения каждого цвета производится полировка декоративной поверхности модуля. Гравировка с применением станка с ЧПУ возможна и на элементах в виде объемных геометрических фигур. При сборке элементов в единую композицию электрические провода 3 объединяются в жгут и подсоединяются к внешнему контроллеру 9, задающему режимы работы встроенных контроллеров (фиг.6). При подключении к внешнему контроллеру 9 различных датчиков (например датчиков движения, открытия дверей, освещенности и т.п.) возможно организовывать интерактивные свето-динамические композиции еще больше увеличивая эффектность облицовки «мерцающим камнем».