СВЕТИЛЬНИК ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И/ИЛИ КЛЕТОК ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ПТИЦЫ И СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И/ИЛИ КЛЕТОК ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ПТИЦЫ
ARTIFICIAL ILLUMINATION LAMPS TO LIGHT ROOMS AND/OR CAGES FOR BIRDS AND ARTIFICIAL ILLUMINATION METHOD TO LIGHT ROOMS AND/OR CAGES FOR BIRDS

Изобретения относятся к области сельского хозяйства, а именно к промышленному птицеводству, и могут быть использованы при выращивании птицы при клеточном или напольном содержании.
Известен светодиодный осветитель, содержащий преобразователь напряжения, соединенный через выпрямительный диодный мост с, по меньшей мере, одним светодиодом, параллельно которому подключен емкостный фильтр, причем указанные элементы размещены на печатной плате, которая расположена внутри светопроницаемого корпуса, выполненного с токоподводящими выводами, при этом корпус выполнен в виде трубки, а светодиоды равномерно распределены по всей длине печатной платы [Описание изобретения к патенту РФ №2354084 от 09.06.2007, МПК Н05В 37/00, опубл. 27.04.2009]. Осветитель может быть использован в корпусах светильников вместо ламп накаливания, ламп дневного света и т.п. и имеет повышенные показатели работы, такие как экономичность, долговечность, надежность и экологичность.
К недостаткам устройства - альтернативы применяемым в настоящее время лампам накаливания, - следует отнести тот факт, что осветитель представляет собой самостоятельное законченное изделие, все элементы которого размещены на печатной плате, расположенной внутри корпуса, а это делает осветитель превосходящим по стоимости в несколько раз традиционные светильники. Использование такого осветителя для искусственного освещения клеток с птицей экономически нецелесообразно.
Известен светодиодный фитопрожектор, содержащий корпус со световыми элементами, состоящими из групп светодиодов с различными спектрами излучения, блок питания и систему управления, при этом корпус выполнен в виде прямоугольной рамы, изготовленной из П-образного швеллера, светодиоды расположены на платах, платы установлены в один ряд в прозрачных герметичных плафонах, выполненных в виде трубок из фасонного профиля с направляющими, расположенными внутри, для установки плат, а плафоны установлены внутри корпуса с зазором относительно друг друга в несколько параллельных рядов так, что центральные оси световых потоков светодиодов направлены в одну сторону к лицевой поверхности корпуса и перпендикулярно его плоскости [Описание изобретения к патенту РФ №2369086 от 15.01.2008, МПК A01G 9/20, опубл. 10.10.2009]. Фитопрожектор обеспечивает низкую температуру нагрева корпуса и низкое напряжение электропитания, является прочным, не боится попадания брызг, не препятствует проникновению к освещаемому объекту излучения от внешних источников света, способен обеспечить необходимый для растений спектральный состав излучения.
К недостаткам конструкции прожектора следует отнести его большие размеры, требуемые для более полного освещения площади помещения, и необходимость принудительного охлаждения светодиодов. Именно по этой причине плафоны выполнены в виде трубок - через них удобнее всего прогонять воздух для отвода тепла от светодиодов, а сам прожектор состоит из множества плафонов, которые если бы не принудительное охлаждение, можно с успехом поменять на одну светопрозрачную крышку. Кроме этого принудительное охлаждение светодиодов имеет особенность - неподготовленный воздух содержит мелкие частицы пыли, которые оседают на внутренней поверхности плафона, не поддаваясь последующему снятию, чем снижают яркость светильника и спектральный состав света. В итоге конструкция известного фитопрожектора и его элементов не может быть применена для искусственного освещения птицы.
7
Известно, что в установке для стимуляции откорма и повышения усвояемости корма у птицы мясных пород используется светильник, содержащий световой кабель, образованный из заключенных в защитную светопрозрачную оболочку последовательно расположенных в два ряда с равным интервалом на удлиненных токоподводящих элементах точечных источников видимых световых излучений, выполненных в виде светодиодов, излучение от которых распространяется в разные стороны благодаря специальному сечению оболочки и наличию отражателя [Описание изобретения к патенту РФ №2165694 от 29.03.1999, МПК А01К 31/00, А01К 45/00, опубл. 27.04.2001]. Источники освещения настроены на работу в одной определенной части спектра видимых излучений, что позволяет использовать биологические ритмы птицы для максимальной реализации их в достижении высокой продуктивности.
Сложная конструкция светопрозрачной оболочки специального сечения и светильника в целом делает его использование нерентабельным. Кроме этого принудительное рассеивание направленного излучения, характерного для светодиодов, требует использования их более мощных модификаций, что без организации принудительного отвода тепла может привести к перегреву излучателя (кристалла) и, соответственно, его ускоренной деградации.
Известно обобщенное техническое решение светильника, содержащего светодиоды, установленные в корпусе произвольной формы и выполненные в виде, по меньшей мере, двух секций светодиодов, каждая из которых соединена со своим блоком питания, содержащим преобразователь и балластные дроссели, включенные параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика, при этом термодатчик и секции светодиодов установлены на радиаторе охлаждения [Описание изобретения к патенту РФ №2313199 от 24.11.2006, МПК Н05В 33/02, F21S 4/00, опубл. 20.12.2007]. Светильник отличается повышенным сроком службы и эксплуатационной надежностью за счет термостабилизации режима работы светодиодов и в дублировании источников света - светодиодов.
К недостаткам известного светильника следует отнести недостаточную конструкторскую проработку, позволяющую реализовать его множеством самостоятельных оригинальных технических решений. Кроме этого основным элементом светильника является его уникальная система охлаждения, обеспечивающая возможность использования в разных сферах человеческой деятельности. Тем не менее, настоящий светильник не может быть использован, например, для искусственного освещения клеток с птицей, поскольку его избыточные функции, воспроизведенные многократно, неоправданно увеличивают издержки на содержание птицы.
Известно устройство для ультрафиолетового облучения животных и птицы, содержащее источник излучения, выполненный в виде светодиода, работающего в ультрафиолетовом диапазоне, при этом светодиод установлен на стене и/или потолке помещения для содержания животных и птицы и/или сопряжен с технологическим оборудованием - кормушкой и/или поилкой, и/или клеткой для возможности воздействия УФ-излучения на объект облучения в регулируемом режиме и при пониженной общей освещенности помещения [Описание полезной модели к патенту РФ №91677 от 11.06.2008, МПК A61D 99/00, опубл. 27.02.20l0]. В результате снижается энергоемкость процесса ультрафиолетового облучения животных и птицы, повышается срок эксплуатации облучателей.
Недостатком устройства является свойственная единичным светодиодам неравномерность освещения занимаемой птицей территории. Например, при выращивании бройлеров на мясо наиболее сильные особи будут занимать освещенное место, выталкивая с него более слабых сородичей. В результате поголовье птицы будет развиваться неравномерно, а выход товарной продукции уменьшится.
http://www.ntp-ts.ru
http://www.ntp
Известны конструкции светильников светодиодного освещения ИСО-1 «Хамелеон», предназначенных для освещения помещений по содержанию птицы напольного и клеточного содержания и животных [см. Интернет-сайт НТП ТЕХНОСВЕТ-ГРУПП по адресу /, светодиодные светильники - -ts.ru/svetodiodnye_svetilniki/]. Светильник представляет собой алюминиевый корпус, изменяемый в зависимости от требуемых характеристик длины, с установленными в нем, по меньшей мере, в два ряда платами со светодиодами.
Недостатком данных светильников является то, что максимумы диаграмм направленности светодиодов каждого из рядов совпадают, а это делает светильник излучателем направленного действия с формированием пусть и большого, но светового пятна, где собираются наиболее сильные и крупные птицы. Остальные птицы вынуждены довольствоваться мене ярким освещением, что в итоге приводит к задержке их развития и, как следствие, недостаточно стабильному и равномерному весу поголовья в стаде.
Задача, решаемая первым изобретением группы и достигаемый технический результат, заключаются в создании долговечного, надежного в эксплуатации и технологичного в изготовлении светильника на основе светодиодной техники, реализующего новый способ искусственного освещения и обладающего расширенными функциональными возможностями в части обеспечения равномерного освещения максимально возможного пространства помещения и/или клетки для содержания птицы. Дополнительным результатом будет снижение издержек на изготовление светильника и, как следствие, на выращивание птицы.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата светильник для искусственного освещения помещений и/или клеток для содержания птицы включает корпус в виде светопропускающей трубчатой колбы с размещенными внутри нее на удлиненных платах, по меньшей мере, в два ряда светодиодами, причем максимумы диаграммы направленности светодиодов каждого из рядов расположены под углом друг к другу, при этом на внутренней поверхности светопропускающей трубчатой колбы имеются оппозитно расположенные продольные пазы, а удлиненные платы светодиодов контактируют с основаниями, фланцы которых расположены в продольных пазах колбы с возможностью смещения и последующей фиксации.
Кроме этого:
- основания изогнуты с образованием площадок для контакта с расположенными под углом друг к другу удлиненными платами светодиодов;
- основания выполнены плоскими, а удлиненные платы контактируют с ними посредством промежуточных клиновидных прокладок;
- продольные пазы расположены со смещением вверх относительно горизонтальной оси симметрии трубчатой колбы;
- внутри светопропускающей трубчатой колбы, с возможностью опоры на тыльные поверхности оснований, находящихся со стороны противоположной размещению светодиодов, располагается электрический кабель для их подключения к источнику питания;
- по торцам светопропускающей трубчатой колбы расположены заглушки, по меньшей мере, одна из которых выполнена с каналом для выхода электрического кабеля, причем заглушки снабжены кронштейнами для подвешивания в помещении и/или клетке;
- светопропускающая трубчатая колба выполнена с длиной, не превышающей длину клетки.
3
Известен традиционный способ искусственного освещения помещения для напольного содержания птицы, включающий воздействие на птиц световым излучением от разнесенных по объему помещения точечных светильников [Описание изобретения к патенту ЕР №0064175 от 10.04.1982, МПК А01К 31/00, фиг.1, опубл. 28.11.1984].
7
Также известен способ искусственного освещения клеток для содержания птицы, включающий воздействие на птиц световым излучением от находящегося в объеме клетки точечного светильника [Описание изобретения к патенту WO №01/00013 от 28.06.1999, МПК А01К 31/00, фиг.3 и 4, опубл. 04.01.2001].
В обоих случаях точечные светильники формируют на полу помещения или клетки световые пятна, где собираются наиболее сильные и крупные птицы. Остальные птицы вынуждены довольствоваться менее ярким освещением, что в итоге приводит к задержке их развития и, как следствие, недостаточно стабильному весу поголовья в пределах стада.
6
Известен достаточно новый для настоящего времени способ освещения птицы при клеточном содержании, реализованный на соответствующей установке, включающей распределенную вдоль клеток систему источников света, выполненную в виде гибкого световода с излучающей боковой поверхностью, один из торцов которого сопряжен с мощным источником излучения [Описание изобретения к патенту РФ №2095974 от 20.03.1997, МПК А01К 31/00, А01К 45/00, F21V 8/00, опубл. 20.11.1997]. Технический результат - повышение эффективности процесса освещения, уменьшение эксплуатационных расходов и расширение технологических возможностей.
Недостатком данного решения является наличие всего одного, хотя и мощного, источника света, который в случае перегорания или какого-либо сбоя приводит птицу к стрессовому состоянию. Кроме этого поддержание световода в надлежащей чистоте, обеспечивающей необходимый и стабильный уровень освещения объема клетки, является достаточно сложной и дорогостоящей задачей, вследствие чего данное решение не нашло своего воплощения на практике.
Освещение птичников с помощью светодиодов совмещает в себе дешевизну точечных светильников на основе ламп накаливания и высокое качество освещения на основе гибкого световода.
Задача, решаемая вторым изобретением группы и достигаемый технический результат, заключаются в создании очередного способа искусственного освещения помещений и/или клеток для содержания птицы на основе долговечного, надежного в эксплуатации и технологичного в изготовлении светильника на основе светодиодной техники, обладающего расширенными функциональными возможностями в части обеспечения равномерного освещения максимально возможного пространства помещения и/или клетки. Дополнительным результатом будет снижение издержек на выращивание птицы.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в способе искусственного освещения помещения и/или клеток для содержания птицы, включающем воздействие на птиц световым излучением, последнее формируют при помощи светильников по любому из вариантов первого изобретения группы.
Изобретения иллюстрируются чертежами, где:
- на фиг.1 в поперечном сечении показана принципиальная конструкция светильника для искусственного освещения помещений и/или клеток для содержания птицы;
- на фиг.2 показан вид А фиг.1 - вид на светильник снизу;
- на фиг.3-6 показаны некоторые варианты размещения светодиодов в колбе светильника;
- на фиг.7 изображен общий вид светильника в сборе;
- на фиг.8 показана принципиальная электрическая схема светильника.
Светильник для искусственного освещения помещений и/или клеток для содержания птицы, размеры которого определяются, как правило, длиной клетки (например, не превышают длину ее внутреннего пространства), включает корпус, представляющий собой светопропускающую трубчатую колбу 1 с размещенными внутри нее на удлиненных платах 2, по меньшей мере, в два ряда светодиодами 3, причем максимумы диаграмм направленности светодиодов 3 каждого из рядов расположены под углом а друг к другу, при этом на внутренней поверхности светопропускающей трубчатой колбы 1 имеются оппозитно расположенные продольные пазы 4, а удлиненные платы 2 светодиодов контактируют с основаниями 5, фланцы 6 которых расположены в продольных пазах 4 колбы 1 с возможностью смещения и последующей фиксации.
Основания 5, представляющие собой, как правило, простейшие однотипные детали, количество которых зависит от длины светильника и, соответственно, трубчатой колбы 1, разнесены вдоль нее и могут быть изогнуты (см. фиг.1, 3 и 4) с образованием площадок 7 для контакта с расположенными под углом α друг к другу удлиненными платами 2 светодиодов 3, но также могут быть выполнены плоскими (см. фиг.5 и 6), а удлиненные платы 2 контактируют с ними посредством промежуточных клиновидных прокладок 8. Под термином «плоское основание» следует понимать такую конструкцию основания 5, которое имеет единую поверхность (общую площадку 7) для размещения сразу всех (как правило, двух или трех, но может быть и более) рядов удлиненных плат 2 с соответствующими прокладками 8 под ними.
Продольные пазы 4 на внутренней поверхности колбы 1 расположены со смещением вверх относительно ее горизонтальной оси симметрии, чем обеспечивается необходимое рабочее пространство для свободного размещения сразу нескольких рядов светодиодов 3 без их контакта со стенками колбы 1.
Внутри светопропускающей трубчатой колбы 1, с возможностью опоры на тыльные поверхности оснований 5, находящихся со стороны противоположной размещению светодиодов 3, и, в какой-то степени, на такие же тыльные участки удлиненных плат 2, располагающихся под углом а друг к другу, проложен электрический кабель 9 для их подключения к источнику питания 10. Связь электрического кабеля 9 с удлиненными платами 2 светодиодов 3 условно не показана.
По торцам светопропускающей трубчатой колбы 1 расположены заглушки 11, по меньшей мере, одна из которых 11' выполнена с каналом 12 для выхода электрического кабеля 9, причем заглушки 11 (11') снабжены кронштейнами 13 для подвешивания в помещении и/или клетке.
Способ искусственного освещения помещения и/или клеток для содержания птицы включает воздействие на птиц световым излучением, формируемым вышеупомянутым светильником, по любому из вариантов его исполнения.
Учитывая, что клетки имеют, как правило, удлиненную форму, для их освещения наиболее оптимально использовать всего один удлиненный, условно герметичный светильник. Для освещения помещения с птицами можно использовать специально спроектированный на необходимую длину светильник или использовать несколько спроектированных под типовую клетку, условно герметичных светильников. Условная герметичность нужна для проведения плановых дезинфекций и, соответственно, мойки помещений птичника и/или клеток перед запуском нового стада птицы (цыплят).
Следует обратить внимание на некоторые особенности технического решения светильника.
Как известно, у светодиодов есть особенность, накладывающая ограничения на их использование в качестве рассеянного источника света. Кристалл излучает световую энергию в окружающее пространство неравномерно. В направлении наиболее интенсивного светового потока светодиода формируется световое пятно с определенным углом рассеивания - это так называемый максимум диаграммы направленности светодиода. Для получения равномерного освещения поверхности или пространства необходимо использовать светодиоды большой мощности или большое количество светодиодов малой мощности. Большие светодиоды менее экономичны, требуют принудительного охлаждения, и их свет может не соответствовать требованиям, предъявляемым для содержания птицы при искусственном освещении. Светодиоды малой мощности требуется расположить с таким расчетом, чтобы они формировали гарантированно рассеянный свет, не нагревались при этом друг от друга, и, кроме этого, конструкция светильника должна быть технологичной, а сам светильник должен быть легким и дешевым в изготовлении.
Как оказалось, более всего для этой цели подходит удлиненный светильник с трубчатой колбой 1 и множеством простейших оснований 5, закрепленных своими фланцами 6 в пазах 4 и имеющих простейшую фасонную или гнутую форму (фиг.1, 3 и 4) или плоскую форму (фиг.5 и б) с промежуточными клиновидными прокладками 8 для крепления на них удлиненных плат 2 со светодиодами 3, собранными на специализированном оборудовании. Для формирования суммарного светового потока светодиоды 3 располагают, например, в два или три расположенных под определенным углом друг к другу ряда. Сохранив максимум диаграммы направленности каждого типового светодиода 3, оказалось возможным получить рассеянный свет необходимой яркости. При этом следует учесть, что собственным тепловым излучением светильника на птицу можно пренебречь, а вопрос с охлаждением его светодиодов 3 решен за счет жестких требований к температуре содержания птицы, которая не превышает 35°С. Электронная аппаратура, обеспечивающая работу светильников, число которых может достигать 200 и более штук на птичник, вынесена из светильника в шкафы питания и управления, размещенные в птичнике или в подсобном помещении. Таким образом, было решено техническое противоречие - был создан новый светодиодный светильник необходимой световой мощности, долговечный, не использующий принудительное охлаждение, герметичный для периодической обработки моющими и дезинфицирующими средствами, технологичный в изготовлении и дешевый. К сожалению, область его использования ограничена преимущественно искусственным освещением помещений и/или клеток для содержания птицы. Во всех других случаях (за исключением мест с контролируемой температурой помещений) при определенных условиях возможна ускоренная, непрогнозируемая деградация кристаллов светодиодов 3 и, как следствие, сокращение нормативного срока службы светильника.
Использование настоящего светильника позволяет реализовать уникальный способ искусственного освещения помещения и/или клеток для содержания птицы, когда пространство клетки или площадь помещения освещается равномерно, без образования характерных световых и температурных пятен. Это бывает наиболее важно при выращивании цыплят, особенно в первые дни их жизни. В результате использования такого освещения поголовье птицы отличается равномерным развитием и стабильным привесом, без явного разделения на сильных и более слабых особей.
Примеры реализации изобретений
Пример 1. Необходимо изготовить светодиодный светильник для искусственного освещения цыплят-бройлеров, содержащихся в клетке размером 2,0×3,0×0,5 м.
www.refond.com/product/topled/6.html
Для изготовления светильника используют светопропускаюшую трубчатую колбу 1 длиной 2 м, на внутренней поверхности которой имеются оппозитно расположенные продольные пазы 4 для размещения в них фланцев 6 оснований 5. На часть внутренней поверхности колбы 1 нанесено продольное рифление для сокрытия тыльного оформления светильника с его кабельной «начинкой» и придания светильнику лучших декоративных свойств. Для получения светового потока от светильника 1200 лм необходимо использовать маломощные светодиоды 3 - RF-INRA30DS-ED - фирмы REFOND () с силой света 1800-2100 мкд в количестве 240 штук, которые размещены по 24 штуки на одной удлиненной печатной плате 2 с шагом 10 мм между светодиодами 3. Таким образом изготавливают, например, пару удлиненных плат 2, которые размещаются в колбе 1 светильника последовательно в два ряда и электрически соединяются между собой. Прочностные характеристики подготовленных плат 2 обеспечивают возможность их свободного размещения внутри колбы 1 в два ряда, при этом возможные отклонения формы плат 2 от плоскостности и прямолинейности, например прогиб, компенсируются необходимым количеством размещенных в пазах 4 колбы 1 оснований 5, а также их равномерным распределением по длине платы 3 и неподвижным скреплением с нею, например, склейкой или клепкой.
Для получения необходимого угла α между максимумами диаграмм направленности светодиодов 3 каждого из рядов, который предпочтительно составляет от 60° до 120°, в качестве оснований 5 используют гнутые и уголковые профили (см. фиг.1, 3 и 4).
Со стороны противоположной размещению двух рядов светодиодов 3 располагают кабель 9 и обеспечивают групповое электрическое соединение между ними. Собранные с основаниями 5 удлиненные платы 3 заводят вовнутрь колбы 1 последовательно размещая фланцы 6 каждого основания 5 в пазах 4, и фиксируют заглушками 11, предварительно продев в одну из них 11' кабель 9. Светильник подвешивают к потолку клетки и подключают к источнику питания 10. Производимое светодиодами 3 излучение более равномерно и благоприятно по сравнению с излучением известных люменесцентных и пр. светильников, освещает все полезное пространство клетки и пол, что исключает для птицы необходимость искать и/или отвоевывать более комфортные и лучшие условия обитания. Это позволит цыплятам-бройлерам гарантированно и более равномерно набрать товарный вес.
Контролируемые по температуре условия содержания птицы обеспечивают необходимую долговечность работы светильника без использования принудительного охлаждения светодиодов 3. Одно это позволяет существенно упростить конструкцию светильника и снизить издержки на его производство. В результате светильник становится конкурентоспособным по сравнению с наиболее популярными ныне люминесцентными источниками освещения. При этом выполненный согласно изобреетнию светодиодный светильник моется и/или дезинфицируется одновременно с клеткой без ущерба эксплуатационным характеристикам.
Пример 2. При изготовлении светильника по Примеру 1 в качестве основания 5 можно использовать плоский профиль (см. фиг.5 и 6).
Сборка такого светильника осуществляется также аналогично Примеру 1, с той лишь разницей, что необходимый угол α максимумов диаграмм направленности светодиодов 3 каждого из рядов обеспечивают путем использования промежуточных клиновидных прокладок 8. Практика показывает, что для изготовления двух- и трехрядного варианта светильника достаточно одного типоразмера прокладок 8 с углом клина α/2. Данный светильник осуществляет тот же самый способ освещения, что и в Примере 1.
Кроме перечисленных примеров возможны другие варианты конструкции светильника - все будет определять конкретное исполнение оснований 5 и их размещение в пазах 4 колбы 1. В частности, возможны следующие варианты:
- светодиоды 3 крепятся рядами на площадки 7 как снаружи (фиг.1) уголкового профиля основания 5, так и внутри (фиг.3);
- светодиоды 3 крепятся рядами на «плоском» основании 5 посредством прокладок 8 и направлены как в разные стороны (фиг.5), так и навстречу друг другу (фиг.6);
- количество рядов светодиодов 3 - два или три - их дальнейшее увеличение значительно усложняет конструкцию светильника.
В результате использования изобретений был создан долговечный, надежный в эксплуатации и технологичный в изготовлении светильник на основе светодиодной техники, реализующий новый способ искусственного освещения и обладающий расширенными функциональными возможностями в части обеспечения равномерного освещения максимально возможного пространства помещения и/или клетки для содержания птицы. Дополнительно снизились издержки на изготовление светильника и, как следствие, на выращивание птицы.