ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТКАНОЙ СТРУКТУРЕ
LIGHTING FIXTURE FOR USE IN WOVEN STRUCTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к осветительному устройству, содержащему электрическую проводную систему, сплетенную с тканой структурой машинной выработки, причем указанная электрическая проводная система включает электрические компоненты, электрически соединенные с ней и обеспечивающие, по меньшей мере, функцию освещения, например светодиоды или аналогичные устройства, расположенные в тканой структуре в ее продольном и/или поперечном направлении на расстоянии друг от друга для создания эффекта по существу сетчатого освещения, и включает систему управления и подачи питания для работы электрических компонентов.
Уровень техники
В контексте вышесказанного известно применение системы освещения, раскрытой, например, в описании к немецкой патентной заявке DE 102004050838 А1, в которой плетеная тканая структура оснащается электропроводящими уточными и основными волокнами и соединенными с ними светодиодами с целью активации последних с помощью системы подачи питания, вплетенной в тканую структуру. Области применения, предлагаемые для такой освещаемой тканой структуры, включают, например, производство одежды, мебели, декорирование интерьеров и рекламную индустрию. Светодиоды, включенные в такую систему освещения, могут быть заранее соединены с электропроводящими волокнами утка или основы или могут быть введены в структуру готовой ткани впоследствии.
С учетом типа осуществления и предложенных применений упомянутое выше техническое решение чрезвычайно неудобно с точки зрения такого выполнения включенных в него электрических соединений, которое исключало бы появление токов утечки, особенно под воздействием влаги. Поэтому обсуждаемое решение пригодно только для применения в помещениях в условиях сухой среды.
С другой стороны, в финском патенте №108106 раскрыты способ изготовления проводного элемента и проводной элемент, включающий, по меньшей мере, электропроводящую удлиненную проводную деталь, в которую вставлены несколько последовательных продольных электрических компонентов, способных осуществлять, например, функцию проводимости, соответствующую предполагаемому применению проводного элемента. Кроме того, этот узел, включающий проводную деталь и присутствующие в ней компоненты, закрыт защитной изоляцией. Проводной элемент изготавливается из по существу плоской проводной детали, например ленты, полосы и т.п., а включенный в нее электропроводящий слой изготавливается методом получения так называемых печатных плат, причем контакт с электрическими компонентами, такими как датчики, светодиоды, резисторы и/или аналогичные устройства, обеспечивается адаптацией процесса непрерывного производства, например, экструзии или аналогичного процесса, для получения наиболее предпочтительного сплошного поперечного сечения узла, в котором изолирующий материал образует изоляцию.
Вышеописанное техническое решение позволило осуществить универсальный и функционально надежный элемент с высокой степенью интеграции, который в таком виде может применяться и в условиях влажной среды. Однако этот тип проводного элемента в таком виде не позволяет использовать его в ткачестве, так как конструкционная жесткость проводного элемента, с точки зрения выполнения переплетений, чрезмерна.
Раскрытие изобретения
Задача создания согласно настоящему изобретению осветительного устройства, которое может быть использовано в тканой структуре, заключается в значительном улучшении решения вышеописанных проблем и в существенном повышении тем самым нынешнего уровня данной отрасли, особенно в части осуществления устройств, пригодных для использования в условиях влажной среды. Для решения этой задачи осветительное устройство согласно настоящему изобретению, в первую очередь, характеризуется тем, что данное осветительное устройство, в частности, пригодное для использования в условиях влажной среды, например в области растениеводства, включает электрическую проводную систему, которая, прежде всего, изготовлена с применением так называемой технологии печатных плат из по существу плоских проводных элементов, оснащаемых в процессе их изготовления упомянутыми электрическими компонентами и снабженных изолирующим элементом для их всесторонней защиты. Кроме того, упомянутый проводной элемент встроен в структуру вязаной ткани методом прокладывания с использованием машинного вязания.
Из наиболее важных преимуществ осветительного устройства согласно настоящему изобретению, которое пригодно для использования в условиях влажной среды, следует упомянуть простоту и надежность конструкции устройства, его эксплуатации и, как результат, - всей системы, в особенности в условиях влажной среды, что обеспечивается, в первую очередь, применением влагостойких проводных элементов, изготовленных с помощью так называемой технологии печатных плат. С другой стороны, вязаная ткань, используемая в сочетании с устройством, допускает применение в ней в качестве прокладочных элементов проводных элементов вышеописанного типа, которые сами по себе являются довольно жесткими. Более того, проводная система осветительного устройства согласно настоящему изобретению допускает легкое использование, например, света, регулировки света, элементов регулировки освещения, датчиков влажности, температуры и регулировочных датчиков, а также датчиков контроля роста, особенно в применении к растениеводству, благодаря тому что описанные компоненты могут быть полностью влагонепроницаемо соединены с проводными элементами уже на стадии процесса их изготовления. Таким образом, осветительное устройство согласно настоящему изобретению может быть использовано, например, для искусственного освещения при выращивании растений, для регулировки с той же целью естественного света, для сбора информации об условиях выращивания и росте растений и для управления условиями выращивания. Кроме того, устройство согласно настоящему изобретению может быть использовано для освещения и регулирования условий в самых различных областях применения, подобных описанным. Далее, настоящее изобретение допускает осуществление сборных узлов с самым широким спектром характеристик гибкости посредством использования вязаной ткани, наиболее подходящей для конкретного применения.
Другие предпочтительные варианты осуществления осветительного устройства согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в тканой структуре, определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых представлены:
на фиг.1а и 1b показаны поперечный разрез одного из предпочтительных вариантов осуществления проводного элемента, совместимого с осветительным устройством согласно изобретению, и его внутреннее строение на виде сверху;
на фиг.2 показан один из предпочтительных вариантов осуществления осветительного устройства согласно изобретению в стандартном основовязаном трикотаже, в котором прокладочный проводной элемент введен в виде прокладочного элемента утка;
на фиг.3 показан другой, альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента основы в основовязаной ажурной трикотажной структуре;
на фиг.4 показан другой предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента основы в основовязаной ажурной трикотажной структуре, отличающейся от изображенной на фиг.3;
на фиг.5 показан еще один предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента основы в основовязаной трикотажной структуре, связанной двумя комплектами игл;
на фиг.6 показан предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента основы в двухлицевом кулирном трикотаже;
на фиг.7 показан другой предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента утка в трикотаже с ластиком 1х1 (кулирном трикотаже);
на фиг.8 показан предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочный проводной элемент присутствует в виде прокладочного компонента основы в объемном ажурном основовязаном трикотаже;
на фиг.9 показан другой предпочтительный альтернативный вариант осуществления, в котором прокладочные проводные элементы присутствуют в виде прокладочных компонентов основы и утка, а также в виде сшивающих прокладочных компонентов в многоосном основовязаном трикотаже, и
на фиг.10 показан примерный вид взятой для примера системы управления и/или питания осветительного устройства согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к осветительному устройству, соединенному с тканой структурой, содержащему электрическую проводную систему 2, сплетенную с тканой структурой 1 машинной выработки, причем указанная электрическая проводная система включает электрические компоненты, электрически соединенные с ней и обеспечивающие, по меньшей мере, функцию освещения, например светодиоды или аналогичные устройства, расположенные в тканой структуре в ее продольном s и/или поперечном р направлении на расстоянии друг от друга для создания эффекта по существу сетчатого освещения, и включает систему управления и питания для работы электрических компонентов. Данное осветительное устройство, в частности, пригодное для использования в условиях влажной среды, например, предназначенное для растениеводства, включает электрическую проводную систему, которая, прежде всего, изготовлена с применением так называемой технологии печатных плат из по существу плоских проводных элементов 2а, например ленточных, полосовых и т.п. проводных элементов, оснащаемых в процессе их изготовления упомянутыми электрическими компонентами 2b и снабженных изолирующим элементом 2 с для их всесторонней защиты. С другой стороны, упомянутый проводной элемент встроен в структуру 1, 1' вязаной ткани методом прокладывания с использованием машинного вязания.
Обращаясь, в частности, к предпочтительному варианту, показанному на фиг.1а и 1b, заметим, что упомянутые электрические компоненты 2b смонтированы, предпочтительно методом поверхностного монтажа, на электропроводящем слое 2а2, покрывающем изготовленное из пластика (например, на основе полиамидных, полиэфирных или аналогичных соединений) основание 2а1 проводного элемента 2а, допуская, по меньшей мере, его динамическую работу и непрерывно продолжаясь по всей его длине. Образуемый таким образом узел полностью закрыт пластиковым (например, на основе поливинилхлорида, олефина и/или аналогичного соединения) изоляционным материалом с использованием процесса непрерывного производства, например, экструзии или аналогичного процесса. Кроме того, вариант, показанный на фиг.1а и 1b, имеет покровный слой 2d, закрывающий верхнюю поверхность проводного элемента 2а. В данном предпочтительном варианте осуществления проводные элементы 2а соединяются с системой 3 управления и питания, например, с одной или несколькими проводящими линиями 3а и/или 3b, вплетенными в структуру 1, 1' вязаной ткани и подсоединенными с помощью влагонепроницаемых байонетных разъемов, как показано, например, на фиг.10. Это позволяет обеспечить оптимальное функционирование осветительного устройства в условиях влажной среды, благодаря чему, например, замена отдельного проводного элемента легко осуществляется, например, штеккерным подсоединением нового проводного элемента к заднему концу заменяемого и втягиванием нового элемента в трикотажную структуру вытягиванием заменяемого - после его предварительного отсоединения от линии управления и подачи питания. Аналогично, электропроводящие линии в случае их возможного повреждения легко могут быть заменены благодаря байонетным разъемам.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения структура 1, 1' вязаной ткани, соединенная с осветительным устройством, включает кулирную прокладочную ткань 1'а. Некоторые из таких тканей показаны для примера на фиг.2 и 7. В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения структура 1, 1' вязаной ткани, соединенная с осветительным устройством, включает основовязаную прокладочную ткань 1'b; некоторые из таких тканей, в свою очередь, показаны для примера на фиг.3-6 и 8.
В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения структура 1, 1' вязаной ткани, соединенная с осветительным устройством, включает, в частности, как изображено на фиг.9, многоосную основовязаную прокладочную ткань 1'b, причем в этой показанной на данной фиг.9 для примера конфигурации позицией а' обозначен стандартный основовязаный трикотаж, позициями 2а, 2а' обозначены прокладочные компоненты утка и/или основы, опционно включенные в структуру вязаной ткани для передачи света и/или информации, и, далее, позициями 2а, 2а'' обозначены диагональные или сшивающие прокладочные компоненты, включенные в структуру для передачи света и/или информации.
В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, особенно в применении к растениеводству и освещению растений, электрические компоненты 2b проводного элемента 2а включают измерительные преобразователи для контроля, по меньшей мере, температуры, влажности, цвета и/или света.
Соответственно структура 1, 1' вязаной ткани, соединенная с осветительным устройством, может, как показано на сопроводительных чертежах, представлять собой стандартную сетчатую структуру, ячеистую структуру и/или многослойную структуру, например объемную или ячеистую ткань, изображенную, в частности, на фиг.8. На фиг.8 позицией а обозначен стандартный основовязаный трикотаж, связаный передней фонтурой, позицией b обозначен стандартный основовязаный трикотаж, связаный задней фонтурой, и позицией с обозначены объемные волокна, располагающиеся между слоями, связаными передней и задней фонтурами.
В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения (фиг.8) структура 1, 1' вязаной ткани, соединенная с осветительным устройством, включает сплетенную с ней тканую сетку на полимерной основе, например сетку с одним или несколькими наружными краями и встроенной системой 3 управления и/или подачи питания, как показано, например, на фиг.10, причем структура вязаной ткани включает электропроводящие линии 3а и/или 3b для компонентов основы и/или утка. На этой фиг.10 позицией а' обозначен стандартный основовязаный трикотаж.
В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения материал структуры 1, 1' вязаной ткани, соединенной с осветительным устройством, включает нить, произведенную прядением из штапельного или элементарного волокна, и/или ленту, произведенную резанием из листа или пленки.
В одном из дальнейших предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения осветительное устройство приспособлено для обеспечения освещения с обеих сторон структуры 1, 1' вязаной ткани посредством расположения, по меньшей мере, некоторых совпадающих прокладочных проводных элементов 2а системы электрических проводов «спиной к спине», причем, по меньшей мере, некоторые прокладочные проводные элементы 2а системы электрических проводов сдвинуты в поперечном или продольном направлении, чтобы обеспечить освещение в противоположных направлениях и/или аналогичное.
Вышеописанное техническое решение в особенности предназначено для использования в растениеводстве, причем необходимое число осветительных элементов, например светодиодов, соединенных с непрерывными проводными элементами, интегрируется в полностью механизированном процессе производства в ячеистую тканую структуру для обеспечения двустороннего относительно этой структуры освещения. В соответствии с вышесказанным, необходимая для освещения система питания и управления также может быть введена вплетением в эту ячеистую структуру. В соответствии с настоящим изобретением возможна установка, например, путем подвешивания к потолку так называемого «светового занавеса» между рядами растений для их освещения, а также для подачи бокового света посредством так называемого «междурядного освещения». При необходимости высота светового занавеса, осуществленного, как описано выше, составляет, например, всего около метра, вследствие чего он все время освещает только зону, оптимальную для роста растений. При необходимости есть также возможность создать световой занавес, оснащенный вспомогательным оборудованием, например оборудованием подъема или скатывания, в частности, с приводом, что позволяет работающим выполнять прочие агрономические процедуры.
В общем, в плане вышеописанных функций, световой занавес, осуществленный согласно настоящему изобретению, для обеспечения его наиболее предпочтительных характеристик и форм должен быть:
- влагостойким и допускающим струйную промывку,
- коррозионностойким,
- пропускающим свет: он не должен затенять растения,
- термостойким - и сам тоже не должен создавать слишком большого нагрева,
- скатываемым или поднимающимся,
- устойчивым к ультрафиолетовому свету,
- воздухопроницаемым,
- простым в установке и обслуживании,
- экологически безвредным и энергосберегающим (допускать утилизацию и повторное использование),
- соответствующим стандартам и отраслевым нормам по охране труда.
Далее, предпочтительный вариант осуществления светового занавеса предусматривает возможность регулирования яркости светодиодов в вертикальном направлении. В то же время другую возможность осуществления светового занавеса представляет регулирование освещения и управление им с использованием простого пользовательского интерфейса и обеспечение электрических характеристик светового занавеса, поддерживающих его эффективность на протяжении всего срока службы.
Так, например, современные полимерные материалы являются удобным сырьем для производства тканей, способных выдержать вышеуказанные нагрузки. К тому же современные технологии позволяют получить технические характеристики, требуемые для того, чтобы осветительное устройство согласно настоящему изобретению можно было легко интегрировать в тканые структуры.
В настоящее время уже имеется проводной элемент, исходно предназначавшийся для светопроводов и освещения в системах безопасности, изготовленный из покрытого резиной, допускающего образование петель материала толщиной t, например, около 2 мм и шириной w около 25 мм, задняя поверхность которого также имеет тонкий защитный слой v. Такой проводной элемент 2а, например, полностью адаптируем к предлагаемому применению (среди прочего возможны: подача питания, управление отдельными светодиодами, подсоединение разноцветных светодиодов, наводка света и оптики). Обсуждаемый проводной элемент имеет класс электрозащиты IP 68, что приемлемо, в особенности для целей растениеводства, поскольку стандарт оборудования теплиц требует класса электрозащиты не ниже IP 44. Обсуждаемый проводной элемент превосходен и с точки зрения его термостойкости (от -40 до +150°С), поэтому элемент, например, такого типа может быть как таковой использован в качестве элемента, встраиваемого в световой занавес согласно настоящему изобретению, а также в любые узлы конструкций теплиц.
В усложненных светодиодных системах схемы подвода электропитания на сегодняшний день почти всегда включают сетевые соединения и микропроцессорно управляемые модуляторы света, которые легко встраиваются также и в оборудование модернизируемых теплиц. В процессе осуществления настоящего изобретения особое внимание следует обратить на поверхности сопряжения и границы линий управления и подачи питания, с одной стороны, и проводных элементов 2а, встроенных в структуру вязаной ткани, с другой; помимо проверки этих стыков на герметичность и защиту от коррозии, необходимо убедиться в возможности легко и оперативно производить их обслуживание и техобслуживание, для чего используются, например, влагонепроницаемые байонетные соединения.
Для достижения максимальных кпд и эффективности освещения предпочтительно, чтобы световую экспозицию можно было регулировать в соответствии с потребностями. На практике это означает, что, в частности, желательна возможность регулирования освещения, например, по рядам соответственно времени суток и времени года. Кроме того, предпочтительно также управлять освещением, создаваемым световым занавесом, в вертикальном направлении, а наиболее желательно - даже матрично, благодаря чему среднее освещение теплицы можно задавать в соответствии с потребностями для конкретных условий работы. При таком типе освещения можно быть уверенным в отсутствии рассеянного избыточного света. Помимо этого, может потребоваться регулируемость спектрального состава света на различных стадиях роста растений; в этом случае такая возможность рассматривается в процессе проектирования электрических элементов, включаемых в состав проводного элемента.
В принципе, описываемое освещение допускает возможность управления, например, с использованием подходящего устройства с подводящей шиной или эквивалентной системы, например адресной. Разумеется, наиболее удобно, чтобы управление освещением, выполняемое реальным конечным пользователем, осуществлялось с компьютера или с иного подходящего терминала, например, с использованием простого графического пользовательского интерфейса.
С точки зрения охраны труда светодиоды превосходны по механике функционирования, представляя собой низковольтные устройства. Соответственно на них не может возникнуть опасных контактных напряжений даже в том случае, если устройство, выполненное согласно изобретению, окажется по какой-либо причине повреждено. Если говорить о светимости, то, например, финские и европейские отраслевые нормы охраны труда в соответствии со стандартом обеспечения освещенности в помещениях SFS-EN 12464 требуют лишь, чтобы освещение рабочего места соответствовало характеру выполняемой работы. Уровень освещенности, требуемый для работы в условиях теплицы, должен быть не менее 200 люкс. Указанные нормы устанавливают также ограничения по слепимости, что может представлять некоторую проблему, особенно для использования светодиодов, но также и для натриевых ламп высокого давления. Дело в том, что обсуждаемые источники света дают значительно большую яркость или светимость поверхности, чем флуоресцентные лампы, и это может причинять работникам неудобства. В частности, яркость светодиодов такова, что нельзя допускать прямого попадания их света в глаза смотрящего, так как мощный свет может повредить светочувствительные клетки глаза. Кроме того, в случае применения светодиодов следует учитывать тот факт, что сетчатка глаза наиболее уязвима при облучении коротковолновым, или синим, светом, несмотря на то, что чувствительность человеческого глаза в этом диапазоне волн отнюдь не максимальна.
При штатном проведении техобслуживания и работ по уходу за растениями описанное освещение выключается, а занавес скатывается, что облегчает выполнение работ.