Хроматическое зеркало, хроматическая панель и их применение - заявка 2016148683 на патент на изобретение в РФ

1. Система освещения для имитации внутри помещения освещения, создаваемого небом и Солнцем, содержащая:
хроматическое зеркало, имеющее зеркально отражающую поверхность и рассеивающий слой перед зеркально отражающей поверхностью, преимущественно рассеивающий коротковолновые компоненты падающего света, по сравнению с его длинноволновыми компонентами; и
осветитель (26), выполненный с возможностью работы в качестве источника белого света, для освещения хроматического зеркала так, что падающий свет проходит рассеивающий слой дважды, один раз при падении на зеркально отражающую поверхность и один раз после отражения от зеркально отражающей поверхности,
причем рассеивающий слой содержит прозрачный полимерный слой (14), включающий внедренную в него первую дисперсную систему светорассеивающих центров (94) со средним размером менее 250 нм, что обеспечивает рассеивание света по Релеевскому или близкому к Релеевскому закону.
2. Система по п. 1, в которой рассеивающим слоем (14) является покрытие или пленка тоньше 100 мкм, нанесенная на зеркально отражающую поверхность (12); и/или
хроматическое зеркало дополнительно содержит:
прозрачную панель (98), а зеркально отражающей поверхностью и рассеивающим слоем являются покрытия или пленки (100, 102) тоньше 100 мкм, нанесенные на одну и ту же грань или противоположные грани прозрачной панели; и/или
панель из слоистого стекла, содержащую два листа (104, 106) флоат-стекла, между которыми размещена адгезивная прозрачная полимерная пленка, причем грани двух листов стекла, обращенные к адгезивной полимерной пленке, являются, в частности, "оловянными" сторонами двух листов стекла, зеркально отражающей поверхностью является первое покрытие или первая пленка, нанесенные на "воздушную" сторону одного из двух листов стекла, а рассеивающим слоем является второе покрытие или вторая пленка, нанесенные на "воздушную" сторону другого из двух листов стекла.
3. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой хроматическое зеркало дополнительно содержит рассеивающую панель, включающую два листа (104, 106) стекла с размещенным между ними рассеивающим слоем (108) в виде адгезивной прозрачной полимерной пленки с внедренной в нее первой дисперсной системой светорассеивающих центров со средним размером менее 250 нм.
4. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой зеркально отражающая поверхность сформирована алюминиевой металлической зеркальной фольгой, а рассеивающим слоем является покрытие или пленка тоньше 100 мкм, нанесенная на алюминиевое металлическое зеркало.
5. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой первая дисперсная система светорассеивающих центров (94) содержит внедренные неорганические наночастицы диаметром менее 250 мкм, защищенные от фотокаталитических реакций под воздействием излучения света ближнего ультрафиолетового и/или видимого диапазонов.
6. Система по п. 4 или 5, в которой хроматическое зеркало дополнительно содержит защитный слой, выполненный из прозрачного материала, устойчивого к воздействию внешних атмосферных факторов, причем рассеивающий слой, в частности, размещен между алюминиевой металлической зеркальной фольгой (110) и защитным слоем (112).
7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой зеркально отражающая поверхность (12) имеет вогнутую, в частности, вогнуто-параболическую форму (12), и, в частности, ее фокусное расстояние меньше, в частности, более чем в четыре раза, квадратного корня из площади зеркально отражающей поверхности (12).
8. Система по п. 7, дополнительно содержащая полупрозрачный слой (84), расположенный после хроматического зеркала и имеющий коэффициент направленного пропускания в интервале 5-70%, предпочтительно, 10-50%, более предпочтительно, 20-40%, и, в частности, выполненный с возможностью поглощения менее 20% падающего света, и/или выполненный в виде тента из ткани.
9. Система по п. 7 или 8, в которой хроматическое зеркало (10) имеет вогнутую форму, а осветитель (26) расположен в фокальной плоскости хроматического зеркала (10) так, что свет от осветителя (26), зеркально отраженный хроматическим зеркалом (10), сводится в параллельный пучок.
10. Система по любому из пп. 7-9, в которой осветитель (26) и хроматическое зеркало (10) сформированы вытянутыми вдоль продольной оси (x), причем хроматическое зеркало имеет вогнутую форму в плоскости, перпендикулярной продольной оси, а
осветитель (26) имеет угловую и пространственную диаграмму яркости, обладающую большой шириной в зависимости от первого угла в первой плоскости, перпендикулярной продольной оси, благодаря чему обеспечивается формирование светового луча с большой угловой расходимостью в первой плоскости, и диаграмма яркости в основном неизменна в зависимости от координаты, параллельной продольному направлению, что обеспечивает пространственно однородную яркость вдоль продольного направления,
осветитель (26) имеет узкий максимум на диаграмме зависимости яркости от второго угла во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости, характеризующий направление максимальной яркости осветителя, благодаря чему обеспечивается формирование светового луча, в основном сколлимированного во второй плоскости, и
осветитель (26), в частности, содержит последовательность попарно объединенных излучателя (58) света и СРС отражателя (60), выполненного с возможностью концентрирования света, излучаемого излучателем света, в отношении угловой расходимости светового луча, излучаемого излучателем во второй плоскости, причем эти пары последовательно расположены друг рядом с другом вдоль продольного направления.
11. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой рассеивающий слой помещен непосредственно перед зеркально отражающей поверхностью и выполнен с возможностью сохранения требуемых хроматических свойств получаемого хроматического компонента так, чтобы свет, зеркально отраженный хроматическим зеркалом, сохранял свою исходную пространственную угловую зависимость яркости, и только его спектр подвергался изменению под воздействием частотно-зависимого рассеяния в рассеивающем слое, и чтобы часть падающего света, проходящая рассеивающий слой дважды, а именно, один раз при падении на зеркально отражающую поверхность, и один раз после отражения от зеркально отражающей поверхности, сохраняла свое распределение яркости, в любом случае являющееся диффузным, или расширенным, по сравнению с зеркально отраженными световыми лучами, несмотря на введение зеркально отражающей поверхности.
12. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой хроматическое зеркало дополнительно содержит вторую дисперсную систему светорассеивающих центров, средний размер которых пятикратно или более, превосходит средний размер светорассеивающих центров первой дисперсной системы, причем вторая дисперсная система внедрена в прозрачный полимерный слой (14) или в другой прозрачный полимерный слой (76), и/или обеспечена посредством поперечной вариации физической и/или оптической толщины рассеивающего слоя или другого прозрачного слоя хроматического зеркала (10) так, что коэффициент зеркального отражения хроматического зеркала под углом зеркального отражения составляет менее 50% относительно случая наличия только первой дисперсной системы, без слоя меняющейся толщины и/или второй дисперсной системы.
13. Решетка систем освещения по любому из предыдущих пунктов, которые расположены и выполнены так, чтобы свет, зеркально отраженный хроматическими зеркалами (10), формировал решетку световых лучей, ориентированных в одном направлении.
14. Помещение (48) здания, в котором обеспечивается визуальное впечатление неба с Солнцем, имеющее стену, потолок (46) и пол и содержащее систему по любому из пп. 1-12 или решетку по п. 13 для создания освещения внутри помещения, в частности, с имитацией освещения, создаваемого небом и Солнцем, которая включает:
хроматическое зеркало, и
осветитель (26), выполненный с возможностью работы в качестве источника белого света, для освещения хроматического зеркала так, что падающий свет проходит рассеивающий слой дважды,
причем хроматическое зеркало закреплено на стене или потолке (46) помещения (48), а осветитель (26) расположен внутри помещения (48) или на стене, потолке (46) или на полу помещения (48).
15. Помещение по п. 14, в котором при работе осветителя (26) обеспечивается освещение мало расходящимся прямым светом, являющимся зеркально отраженной частью света, создаваемого осветителем (26), и рассеянным, в частности, голубоватым светом, образующимся за счет рассеяния внутри рассеивающего слоя узла хроматического зеркала.
16. Хроматическое зеркало для осветительной системы на основе источника белого света, содержащее:
зеркально отражающую поверхность, сформированную покрытием, пленкой или панелью, и
рассеивающий слой перед зеркальной поверхностью, преимущественно обеспечивающий рассеивание коротковолновых компонентов падающего белого света, по сравнению с длинноволновыми компонентами падающего белого света, и содержащий первую дисперсную систему светорассеивающих центров (94), имеющих средний размер менее 250 нм, и прозрачный полимерный слой (14) с внедренной в него первой дисперсной системой светорассеивающих центров (94), обеспечивающей рассеивание света по Релеевскому или близкому к Релеевскому закону,
отличающееся тем, что
оно дополнительно содержит вторую дисперсную систему светорассеивающих центров, средний размер которых превосходит пятикратно или более средний размер светорассеивающих центров первой дисперсной системы, и составляет более 1 мкм, причем вторая дисперсная система внедрена в прозрачный полимерный слой (14) или в другой прозрачный полимерный слой (76), и/или обеспечена посредством поперечной вариации физической и/или оптической толщины рассеивающего слоя или другого прозрачного слоя хроматического зеркала (10), включающей модуляцию толщины со средней пространственной частотой в интервале 10-200 вариаций/мм, а соотношение между глубиной и поперечным размером вариации толщины лежит в интервале 0,05-2, так, что коэффициент отражения хроматического зеркала для белого света под углом зеркального отражения составляет менее 50% по сравнению со случаем наличия только первой дисперсной системы, без слоя меняющейся толщины и/или второй дисперсной системы.
17. Хроматическое зеркало по п. 16, в котором зеркально отражающая поверхность (12) и рассеивающий слой (14) выполнены с возможностью:
формирования совместно в отраженном свете дымки, составляющей более 10%, предпочтительно, более 20%, более предпочтительно, более 30% от падающего голубого света на длине волны 450 нм; и/или
формирования дымки в отражении, по меньшей мере вдвое более слабой для падающего красного света на длине волны 650 нм, по сравнению с голубым светом на длине волны 450 нм.
18. Хроматическое зеркало по п. 16 или 17, в котором слой меняющейся толщины выполнен с возможностью воздействия на свет, вызывающего рассеяние в малом угле, при пересечении светом слоя меняющейся толщины в направлении внутрь и отражении зеркально отражающей поверхностью, и пересечении снова слоя меняющейся толщины в направлении наружу,
причем, в частности, обеспечивается, что лучи красного света на длине волны 650 нм, пересекающие слой меняющейся толщины в направлении внутрь и отраженные зеркально отражающей поверхностью (12), и пересекающие снова слой меняющейся толщины в направлении наружу, имеют, при предположении равной вероятности направления падения, по меньшей мере 50% вероятность углового отклонения в интервале 0,1-20°, предпочтительно, 0,1-10°, более предпочтительно, 0,1-3° от направления зеркального отражения; и/или
слой меняющейся толщины выполнен с возможностью получения коэффициента отражения хроматического зеркала менее 25%, предпочтительно, менее 5% по сравнению со случаем зеркально отражающей поверхности без слоя меняющейся толщины; и/или
коэффициент диффузного отражения хроматического зеркала (10) составляет более 50%, предпочтительно, более 80%, более предпочтительно, более 90%.
19. Хроматическое зеркало по любому из пп. 16-18, в котором рассеивающим слоем (14) является покрытие или пленка тоньше 100 мкм, нанесенная на зеркально отражающую поверхность (12); и/или дополнительно содержащее:
прозрачную панель (98), а зеркально отражающей поверхностью и рассеивающим слоем являются покрытия или пленки (100, 102) тоньше 100 мкм, нанесенные на одну и ту же грань или на противоположные грани прозрачной панели; и/или
панель из слоистого стекла, содержащую два листа (104, 106) из флоат-стекла, между которыми размещена адгезивная прозрачная полимерная пленка, причем грани двух листов стекла, обращенные к адгезивной полимерной пленке, формируют, в частности, "оловянные" стороны двух листов стекла, зеркально отражающей поверхностью является первое покрытие или пленка, нанесенная на "воздушную" сторону одного из двух листов стекла, а рассеивающим слоем является второе покрытие или пленка, нанесенная на "воздушную" сторону другого из двух листов стекла.
20. Хроматическое зеркало по любому из пп. 16-19, дополнительно содержащее рассеивающую панель, имеющую два листа (104-106) стекла с размещенным между ними рассеивающим слоем (108) в виде адгезивной прозрачной полимерной пленки с внедренной в нее первой дисперсной системой светорассеивающих центров размером менее 250 нм.
21. Хроматическое зеркало по пп. 16-20, в котором зеркально отражающая поверхность сформирована алюминиевой металлической зеркальной фольгой, а рассеивающим слоем является покрытие или пленка тоньше 100 мкм, нанесенная на алюминиевое металлическое зеркало.
22. Хроматическое зеркало по любому из пп. 16-21, в котором первая дисперсная система светорассеивающих центров (94) содержит внедренные неорганические наночастицы с диаметром меньше 250 нм, защищенные от фотокаталических реакций, вызываемых излучением ближнего ультрафиолетового и/или видимого света.
23. Хроматическое зеркало по п. 21 или 22, дополнительно содержащее защитный слой, выполненный из прозрачного материала, устойчивого к внешним атмосферным воздействиям, причем рассеивающий слой, в частности, размещен между алюминиевой металлической зеркальной фольгой (110) и защитным слоем (112).
24. Хроматическое зеркало по любому из пп. 16-23, в котором зеркально отражающая поверхность (12) имеет вогнутую, в частности, вогнутую параболическую форму (12), а ее фокусное расстояние меньше, в частности, более чем вчетверо меньше квадратного корня из площади зеркально отражающей поверхности (12).
25. Система освещения для, в частности, имитации внутри помещения освещения, создаваемого небом и Солнцем, содержащая:
хроматическое зеркало по любому из пп. 16-24, и
осветитель (26), выполненный с возможностью излучения белого света для освещения хроматического зеркала.
26. Система освещения по п. 25, дополнительно содержащая полупрозрачный слой (84), расположенный после хроматического зеркала, имеющий коэффициент направленного пропускания в интервале 5-70%, предпочтительно, 10-50%, более предпочтительно, 20-40%, и, в частности, выполненный с возможностью поглощения менее 20% падающего света, и/или выполненный в виде тента из ткани.
27. Система освещения по п. 25 или 26, в которой хроматическое зеркало (10) имеет вогнутую форму, и осветитель (26) расположен в фокальной плоскости хроматического зеркала (10) так, что свет от осветителя (26), зеркально отраженный хроматическим зеркалом (10), сводится в параллельный пучок.
28. Система освещения по любому из пп. 25-27, в которой осветитель (26) и хроматическое зеркало (10) сформированы вытянутыми вдоль продольной оси (х), а хроматическое зеркало имеет вогнутую форму в плоскости, перпендикулярной продольной оси, причем
осветитель (26) имеет угловую и пространственную диаграмму яркости, обладающую большой шириной в зависимости от первого угла в первой плоскости, перпендикулярной продольной оси, благодаря чему обеспечивается формирование светового луча с большой угловой расходимостью в первой плоскости, и диаграмма яркости в основном неизменна в зависимости от координаты, параллельной продольному направлению, что обеспечивает пространственно однородную яркость вдоль продольного направления,
осветитель (26) имеет узкий максимум на диаграмме зависимости яркости от второго угла во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости, характеризующий направление максимальной яркости осветителя, благодаря чему формируется световой луч, в основном сколлимированный во второй плоскости, и
осветитель (26), в частности, содержит последовательность попарно объединенных излучателя (58) света и составного параболического концентратора-отражателя (60), выполненного с возможностью концентрирования света, излучаемого излучателем света, в отношении угловой расходимости светового луча, излучаемого излучателем во второй плоскости, причем указанные пары последовательно расположены бок о бок вдоль продольного направления.
29. Решетка систем освещения по любому из пп. 25-28, которые расположены и выполнены так, чтобы свет, зеркально отраженный хроматическими зеркалами (10), формировал решетку световых лучей, ориентированных в одном направлении.
30. Архитектурный объект, содержащий:
систему освещения по любому из пп. 1-12 и 25-28, и
огороженную область (90), закрытую от доступа в нее посетителей и расположенную так, чтобы освещающий ее свет формировался осветителем, освещающим хроматическое зеркало, и отражался хроматическим зеркалом без рассеяния.
31. Помещение (48) здания, в котором обеспечивается визуальное впечатление неба с Солнцем, имеющее стену, потолок (46) и пол и содержащее:
хроматическое зеркало по любому из пп. 16-24, и
осветитель (26), выполненный с возможностью освещения хроматического зеркала и, в частности, работы в качестве источника белого света,
причем хроматическое зеркало закреплено на стене или потолке (46) помещения (48), а осветитель (26) расположен внутри помещения (48) или на стене, потолке (46) или на полу помещения (48).
32. Помещение по п. 31, в котором при работе осветителя (26) достигается освещение мало расходящимся прямым светом, являющимся зеркально отраженной частью света, создаваемого осветителем (26), и рассеянным, в
частности, голубоватым светом, образующимся за счет рассеяния внутри рассеивающего слоя узла хроматического зеркала.
33. Хроматическая панель для системы освещения, имитирующей внутри помещения освещение, создаваемое небом и Солнцем, выполненная в виде панели из слоистого стекла и содержащая:
два листа стекла и
адгезивную прозрачную полимерную пленку, которая имеет в основном равномерную или строго равномерную толщину, размещена между двумя листами стекла и которая:
выполнена с возможностью скрепления двух листов стекла друг с другом,
имеет первую дисперсную систему внедренных в нее светорассеивающих центров (94) со средним размером менее 250 нм,
выполнена с возможностью функционирования в качестве рассеивающего по Релеевскому или близкому к Релеевскому закону слоя, предпочтительно рассеивающего коротковолновые компоненты падающего света, проходящего через панель из слоистого стекла, по сравнению с длинноволновыми компонентами падающего света, и
не поглощает или в основном не поглощает свет.
34. Хроматическая панель по п. 33, в которой листами стекла являются листы флоат-стекла, между которыми размещена адгезивная прозрачная полимерная пленка, причем грани двух листов флоат-стекла, обращенные к адгезивной полимерной пленке, формируют "оловянные" стороны стекла двух листов флоат-стекла.
35. Хроматическая панель по п. 33 или 34, в которой первая дисперсная система светорассеивающих центров (94) содержит внедренные неорганические наночастицы диаметром менее 250 нм, защищенные от фотокаталитических реакций, вызываемых излучением ближнего ультрафиолетового и/или видимого света.
36. Хроматическая панель по любому из пп. 33-35, в которой действующая адгезивная прозрачная полимерная пленка содержит вторую дисперсную систему светорассеивающих центров, средний размер которых превосходит пятикратно или более средний размер светорассеивающих центров первой дисперсной системы, и составляет более 1 мкм.
37. Хроматическая панель по п. 36, дополнительно имеющая зеркально отражающую поверхность (12), такую, что коэффициент отражения хроматической панели для белого света под углом зеркального отражения составляет менее 50% по сравнению со случаем наличия только первой дисперсной системы и отсутствия второй дисперсной системы.
38. Хроматическая панель по п. 37, в которой обеспечивается, совместным действием зеркально отражающей поверхности (12) и рассеивающего слоя (14), формирование в отраженном свете дымки, составляющей более 10%, предпочтительно, более 20%, и более предпочтительно, более 30% для падающего голубого света на длине волны 450 нм.
39. Хроматическая панель по любому из пп. 33-36, в которой адгезивная прозрачная полимерная пленка выполнена с возможностью функционирования в качестве рассеивающего слоя, рассеивающего по меньшей мере 10%, более предпочтительно, более 20%, и еще более предпочтительно, более 30% любого падающего голубого света на длине волны 450 нм.
40. Хроматическая панель по любому из пп. 33-39, дополнительно содержащая зеркально отражающую поверхность (12), в частности, нанесенную в виде покрытия или пленки (100) на один из листов стекла, или сформированную алюминиевой металлической зеркальной фольгой.
41. Система освещения для, в частности, имитации внутри помещения освещения, создаваемого небом и Солнцем, содержащая:
хроматическую панель по любому из пп. 33-40, и
осветитель (26), выполненный в виде источника белого света для освещения хроматической панели.
42. Помещение (48) здания, в котором обеспечивается визуальное впечатление неба с Солнцем, имеющее стену, потолок (46) и пол и содержащее систему по п. 41 для создания освещения, в частности, с имитацией внутри помещения освещения небом и Солнцем, включающую:
хроматическую панель, и
осветитель (26), выполненный в виде источника белого света для освещения хроматической панели проходящим светом,
причем хроматическая панель является частью стены или потолка (46) помещения (48), а осветитель (26) расположен снаружи помещения (48).
Наверх