Способ регулирования направленного светопропускания

Способ регулирования направленного светопропускания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение применимо в архитектуре и строительстве при остеклении световых проемов, в транспортном машиностроении при остеклении окон и других частей кузова (фюзеляжа и т.п.), в производстве осветительной аппаратуры, очков, окуляров, объективов, а также в других областях техники, в которых используются остекленные конструкции, и относится в основном к тем случаям, когда источник света и/или остекленный объект движутся относительно друг друга, т.е. угол падения световых лучей на приемную поверхность изменяется во времени.

Уровень техники

В любой остекленной конструкции независимо от области применения предполагается частичное пропускание падающего на нее светового потока, остальная часть отражается и поглощается. Известно, что падающий световой поток Ф₀, лм, разделяется на три составляющие: отраженный Ф_ρ, проходящий Ф_τ и поглощенный Ф_α световые потоки, лм:

Ф₀=Ф_ρ+Ф_τ+Ф_α.

Коэффициенты отражения ρ, пропускания τ и поглощения α света определенной длины волны связаны соотношением:

ρ+τ+α=1.

Наиболее распространенная область применения стекла - строительство, где источником света является солнечное излучение. Строительное стекло пропускает солнечное излучение с длиной волны от 280 до 2150 нм, т.е. ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную части спектра солнечного излучения, поэтому светопропускание стекла характеризуется множеством параметров, основные из которых: LT - светопропускание в видимой области между 380 и 780 нм, UV - пропускание ультрафиолетового излучения от 280 до 380 нм, DET - прямое пропускание солнечной энергии между 300 и 2150 нм, SF - солнечный фактор, или общая пропускаемая энергия, включающая кроме прямой составляющей DET еще и энергию, излучаемую стеклом внутрь помещения после поглощения им части падающей энергии, т.е. понятие светопропускания связано также и с понятием теплопропускания стекла. Подробная терминология характеристик стекла приведена в материалах сайтов:

http://www.glassffles.com/

http://www.sibsteklo.ru/

http://esco-ecosys.narod.ru/2004_6/art61.him

Характеристики светопропускания стекла в других областях его применения по смыслу принципиально не отличаются от вышеперечисленных и выбираются в зависимости от вида источника света и важности тех или иных составляющих свето- и теплопропускания именно для данной конкретной области.

В зависимости от назначения остекленной конструкции требуются разные соотношения между тремя разделенными составляющими падающего светового потока. Эти соотношения регулируются применением множества различных видов стекла, среди которых обычное (неполированное), флоат-стекло (полированное), армированное, ламинированное (многослойное), солнцезащитное (окрашенное в массе или с покрытием), узорчатое, селективное (низкоэмиссионное e-стекло, разновидности: k-стекло - с твердым покрытием и i-стекло - с мягким покрытием), закаленное, «мягкое» самоочищающееся и покрытое пленками различного назначения стекло. Справочные данные о производимых в настоящее время видах стекла приведены на сайтах:

http://steklo.hl.ru/standarts.shtml/

http://www.interstroy21.com.ua/

http://ufa.shikremont.ru/okna/stekla.php

Соотношение трех частей светового потока для каждого вида стекла зависит от угла падения световых лучей на приемную поверхность остекленной конструкции, т.е. изменяется при движении источника света и/или остекленной конструкции относительно друг друга. В случае остекления световых проемов в зданиях и сооружениях этот угол меняется в зависимости от географического положения объекта и времени года. В случае остекления транспортных средств угол падения дополнительно зависит также от условий движения самого транспортного средства.

Рассмотрим светопропускание листового стекла толщиной 4 мм (фиг.1, масштаб М 10:1) в пределах применимости правил геометрической оптики. Известно, что от угла падения светового луча Θ₀ на поверхность стекла зависят углы отражения Θ_ρ, причем Θ_ρ=Θ₀, и преломления луча Θ_n, sin Θ₀=n sin Θ_n (по закону Снелла), где n - показатель преломления стекла. Для плоскопараллельного стекла при одинаковой среде по обе стороны от него Θ_τ=Θ₀, где Θ_τ - угол наклона прошедшего луча. Сплошными линиями на фиг.1 изображены пути прохождения лучей при Θ₀=30° (показатель преломления стекла принят n=1,5), пунктирными - при Θ₀=60°. Соответственно углы преломления луча составляют Θ_n=19°28^I12^II и Θ_n=35°15^I36^II. Падающие световые потоки, приходящиеся на единицу площади, и связанные с ними интенсивности падающего излучения при обоих углах взяты одинаковыми. В наиболее распространенных случаях применения остекленных конструкций большая часть светового потока проходит через стекло, отражается и поглощается лишь незначительная часть.

Известно, что при увеличении угла падения луча на поверхность увеличивается коэффициент отражения ρ, следовательно, увеличивается отраженная часть светового потока. Из фиг.1 видно, что длина пути прохождения луча через материал, влияющая на величину поглощенного светового потока, также зависит от угла падения луча на поверхность (в данном случае длина пути увеличивается на 14%). Незначительная часть светового потока отражается, затем частично поглощаясь, также при выходе луча из стекла от пограничной с окружающей средой поверхности (фиг.1), причем это происходит многократно, однако этой частью потока из-за малости можно пренебречь. Итак, при увеличении угла падения за счет увеличения отраженного и поглощенного световых потоков уменьшается прошедший световой поток. Например, при двойном остеклении коэффициент светопропускания (отношение прошедшего светового потока к падающему) составляет соответственно: 0,7 при нулевом угле падения; 0,686 при 37°; 0,646 при 53°; 0,531 при 66° и 0,265 при 78° (http://www.nestor.minsk.by/sn/1999/13/sn91317.htm). Видно, что при малых углах падения коэффициент светопропускания меняется незначительно, однако при увеличении углов уменьшается сильно.

Таким образом, при изменении угла падения светового луча на поверхность стекла при одинаковой интенсивности падающего излучения самопроизвольно изменяются соотношения коэффициентов отражения, поглощения и пропускания излучения и, следовательно, изменяются значения характеристик светопропускания стекла в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, т.к. сами коэффициенты зависят от длины волны падающего излучения. Кроме этого при изменении угла падения луча на приемную поверхность в соответствии с правилами геометрической оптики изменяется и угол наклона прошедшего через остекленную конструкцию луча (фиг.1).

Перечисленные признаки характерны для всех видов стекла, применяемых в различных остекленных конструкциях и оптических устройствах любых форм, размеров, свойств, назначения и количества слоев остекления. Эти признаки характерны также для заявляемого изобретения, поэтому практически любая остекленная конструкция является аналогом изобретения.

При изменении угла падения света от источника прошедшая через остекленную конструкцию часть прямого (нерассеянного) света может вызвать и нежелательные явления, например появление бликов и излишне ярко освещенных поверхностей, а также неоптимальное распределение яркости внутри остекленного освещаемого объекта или устройства, ослепленность от прямых лучей и т.п. Поэтому при некоторых углах или диапазонах углов падения света на приемную поверхность остекленной конструкции появляется необходимость селективного регулирования светопропускания и направления проходящих лучей в зависимости от угла падения лучей дополнительно к рассмотренному выше на примере фиг.1 самопроизвольному изменению этих параметров при изменении угла падения. Отношение светового потока, прошедшего под определенным по правилам геометрической оптики углом через остекленную конструкцию направленно, т.е. без учета прошедшего рассеянного светового потока, к падающему на конструкцию под данным углом световому потоку в дальнейшем обозначается термином «направленное светопропускание». При регулировании направленного светопропускания остекленной конструкции в зависимости от углов падения лучей регулируются как направления проходящих лучей, так и величины проходящих в этих направлениях световых потоков.

Частично перечисленные выше проблемы можно решить некоторыми известными способами, например применяя фотохромное стекло (http://www.bse.chemport.ru/fotohromnoe_steklo.shtml), способное обратимо изменять светопропускание в видимой области при изменении интенсивности падающего ультрафиолетового или коротковолнового видимого излучения за счет фотохимических процессов, происходящих внутри стекла. Подробнее описано в литературе: Бережной А.И. Ситаллы и фотоситаллы. М.: Машиностроение, 1966; Цехомский В.А. Фотохромные стекла. «Оптико-механическая промышленность», 1967, №7.

Для коррекции зрения применяются очки с многофокальными линзами (http://users.iptelecom.net.ua/~optometr/index05.htm), состоящими из зон с разными показателями преломления и предназначенными для регулирования направления лучей, но попутно обеспечивается и позонное распределение светопропускания линзы. На этом же сайте описаны солнцезащитные очковые линзы с «градиентным окрашиванием», характеристики светопропускания которых постепенно меняются в одном направлении вследствие постепенного изменения цвета и/или интенсивности окраски поверхности линзы.

Еще один способ заключается в применении ламинированного стекла (http://www.akma.spb.ru/) с регулируемой прозрачностью, изменяющем светопропускание в двух режимах за счет ориентации жидких кристаллов, содержащихся во внутреннем слое стекла. При пропускании электрического тока через этот слой жидкие кристаллы находятся в упорядоченном состоянии и стекло прозрачно, при отсутствии тока неупорядоченные кристаллы рассеивают свет и стекло непрозрачно.

Увеличение светопропускания или отражения достигается при применении «просветленной» оптики за счет интерференции, возникающей при отражении от передней и задней поверхностей тонких непоглощающих слоев материала (http://bse.sci-lib.com/article093447.html) соответственно с меньшим или большим показателем преломления по сравнению с таковым для стекла, наносимых на стекло с толщиной, зависящей от длины волны излучения. Литература: Просветление оптики Под ред. И.В.Гребенщикова. М.-Л., 1946; Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. Л., 1958; Крылова Т.Н. Интерференционные покрытия. Л., 1973.

Улучшение характеристик светопропускания в инфракрасной области (теплопропускания) обеспечивает применение в оконных конструкциях «теплового зеркала» (http://esco-ecosys.narod.ru/2004_6/art60.htm), отражающего тепловые лучи в сторону поступления - в отопительный период длинноволновое излучение возвращается в помещение, а в жаркое время года интенсивное солнечное излучение отражается обратно.

Все перечисленные выше способы обеспечивают регулирование характеристик светопропускания, однако оно осуществляется во всех случаях в зависимости не непосредственно от угла падения лучей, а от других факторов, т.е. отсутствует прямая зависимость светопропускания от угла падения лучей и не представляется возможности дополнительного (к рассмотренному выше на фиг.1) регулирования характеристик светопропускания селективно в зависимости именно от угла падения лучей. Для достижения этого остекленная конструкция должна содержать различные дополнительные устройства перераспределения светового потока, например жалюзи, решетки, ставни, диафрагмы, которые при изменении своего положения по отношению к самой остекленной конструкции могут обеспечивать регулирование проходящего светового потока в зависимости от угла падения лучей. Таким образом, только сочетание остекленной конструкции и дополнительных устройств перераспределения света обеспечивает селективное регулирование направленного светопропускания в зависимости от угла падения лучей на такую комбинированную конструкцию.

Близкими аналогами изобретения являются ставни, подвижные решетки и жалюзи различного типа с ручным или автоматическим регулированием в тех случаях, когда они применяются совместно с остекленными конструкциями (МПК: Е06В 9/24 (2010.01). - Экранирующие устройства и другие приспособления для защиты от света, в частности от солнечного; прочие устройства для защиты от заглядывания в окна - для закрывания проемов в зданиях, транспортных средствах, ограждениях или т.п. устройствах).

К этой подгруппе относится и прототип изобретения - сочетание пластинчатых жалюзи с окнами (МПК: Е06В 9/264 (2010.01). - Сочетание пластинчатых жалюзи с окнами или окнами с двойным застеклением в качестве устройства для защиты от света, в частности от солнечного, и от заглядывания в окна). Наилучшее селективное регулирование направленного светопропускания такой комбинированной конструкции в зависимости от угла падения лучей (высоты стояния солнца) можно обеспечить при применении горизонтальных подъемных пластинчатых жалюзи с автоматическим или ручным регулированием угла поворота ламелей в зависимости от высоты стояния солнца. Такие устройства производятся, например, компанией Somfy (http://www.somfy.com/portail/index.cfm). Самопроизвольное изменение направленного светопропускания оконной конструкции производится по схеме, представленной на фиг.1, дополнительное селективное регулирование светопропускания и направлений проходящих лучей в зависимости от угла падения лучей - за счет изменения угла поворота ламелей жалюзи, кроме того, позонное пропускание света в помещение регулируется за счет подъема ламелей.

Недостатком данного способа регулирования является необходимость применения дополнительных устройств для перераспределения световых потоков и их ручного или автоматического регулирования, что приводит к усложнению и удорожанию конструкций и к неудобствам пользования. Кроме этого регулируемые устройства, например горизонтальные или вертикальные жалюзи, из-за сложной криволинейной траектории солнца не могут обеспечить оптимального регулирования светопропускания и направлений проходящих световых лучей при любой ориентации окна по сторонам света (для этого необходимы жалюзи с разным углом наклона ламелей по отношению к положению самого окна при разном азимуте его ориентации). Для окон южного сектора более предпочтительны горизонтальные жалюзи, восточного и западного секторов - вертикальные. Позонное регулирование светопропускания при подъеме или сдвиге ламелей соответственно горизонтальных или вертикальных жалюзи также ограничено и доступно только в одном направлении (разделение на две области - верхнюю-нижнюю или правую-левую). Регулируемые устройства перераспределения светового потока сложны, а в некоторых случаях практически невозможны в применении, например, для криволинейных остекленных поверхностей - широко применяемых в строительстве и транспорте гнутых стекол (в цилиндрических, сферических и т.п. остекленных конструкциях), а также для наклонных остекленных поверхностей.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в совокупности следующих общих для всех случаев его применения признаков:

1) учитывая формы, размеры, назначение, количество слоев остекления, виды применяемых стекол и оптические характеристики существующей остекленной конструкции, прежде всего зависимость коэффициента отражения приемной поверхности и направлений проходящих через конструкцию лучей, следовательно, и коэффициентов пропускания и поглощения, от углов падения лучей на конструкцию, определяют характерные параметры саморегулирования направленного светопропускания, а с учетом тепловой энергии света и теплопропускания всей остекленной конструкции в зависимости от углов падения лучей в рабочем для данной конструкции диапазоне длин волн (при рассмотрении двустороннего пропускания возможны случаи падения с двух сторон лучей разного диапазона), а именно зависимость отношения создаваемого прошедшими через конструкцию направленно лучами (без учета проходящих рассеянных лучей) светового потока к падающему световому потоку и направлений прохождения этих лучей, найденных по правилам геометрической оптики, от углов падения лучей на остекленную конструкцию, далее, при наличии в конструкции дополнительных устройств перераспределения световых потоков учитывают их вклад в общее регулирование направленного светопропускания в зависимости от углов падения лучей, сравнивают полученные параметры регулирования с требуемыми для конструкции данного назначения и определяют возможности для улучшения характеристик регулирования светопропускания конструкции, в т.ч. с учетом позонного распределения светопропускания;

2) в отличие от аналогов и прототипа для обеспечения требуемых параметров регулирования одно- или двусторонних характеристик направленного светопропускания селективно в зависимости от углов падения лучей без применения дополнительных устройств перераспределения световых потоков или с ограниченным их применением, если предлагаемое изобретение использовать как дополнение к существующим устройствам, с учетом оптических и геометрических характеристик конструкции и правил геометрической оптики, определяют, сколько и какие именно поверхности самой остекленной конструкции необходимо изготовить не однородными по оптическим свойствам, а в виде чередующихся параллельных и/или криволинейных полос с разными коэффициентами отражения, пропускания и поглощения, имеющих такие составы, показатели преломления, геометрические формы, размеры и расположенных относительно друг друга как на каждой, так и на разных неоднородных поверхностях с чередующимися полосами, таким образом, чтобы при данных углах или диапазонах углов падения лучей на остекленную конструкцию через всю остекленную площадь одинаково или с позонным распределением (последовательно через все слои остекления и среды, заполняющие полости между ними) направленно проходила только требуемая именно при данных углах или диапазонах углов падения часть лучей требуемого диапазона длин волн, а остальная часть лучей - отражалась, поглощалась и рассеивалась, при этом для определения общего регулирования направленного светопропускания всей конструкции учитывают изменения параметров саморегулирования из-за изменения оптических свойств поверхностей с чередующимися полосами, а также изменения условий применения дополнительных устройств;

3) изготавливают необходимое количество полос на этих определенных поверхностях конструкции с учетом используемых в конкретном случае видов стекла путем дополнительной позонной обработки поверхностей известными методами (окрашивание, диффузия ионов или металлов, пескоструйная обработка, притирка, электролиз, химическая обработка, травление, осаждение термически испаренного вещества, нанесение покрытия, например металлического и/или металлооксидного покрытия, на горячее стекло методом пиролиза или на холодное стекло методом катодного распыления в магнитном поле при глубоком вакууме, обработка с использованием электрической или волновой энергии, облучение различными частицами, сушка, дегидратация, дегидроксилирование и т.д.) или наклеивают пленки с полосами с разными коэффициентами отражения, пропускания и поглощения.

По первому признаку, характерному также для аналогов и прототипа, осуществляется саморегулирование направленного светопропускания остекленной конструкции в зависимости от углов падения лучей, дополнительное регулирование возможно только с помощью устройств перераспределения световых потоков. Второй и третий признаки - отличительные от аналогов и прототипа - обеспечивают дополнительное регулирование и без таких устройств. Эти три основных существенных признака изобретения позволяют достичь во всех случаях его применения следующих технических результатов:

1) селективное регулирование по заранее заданному закону количества лучей (величин световых потоков), проходящих через остекленную конструкцию направленно, без рассеяния, в зависимости от углов падения лучей (МПК: G05D 25/00 (2010.01));

2) селективное регулирование по заранее заданному закону направлений проходящих через остекленную конструкцию лучей в зависимости от углов падения лучей (МПК: G05D 3/00 (2010.01)).

Первый технический результат обеспечивается при регулировании за счет заранее рассчитанных параметров полос и их взаимного расположения, второй - за счет разных показателей преломления полос. Эти два технических результата взаимосвязаны и в комплексе обеспечивают селективное регулирование направленного светопропускания остекленной конструкции в зависимости от углов падения лучей, т.е. изобретение относится к рубрике МПК G05D 27/00 (2010.01). Оно также связано с рубрикой МПК F21V 13/00 (2010.01). В разных случаях применения изобретения степень важности каждого результата может быть разной.

Изобретение предназначено для решения следующих задач (при сохранении форм, размеров, основного назначения остекленной конструкции, количества слоев остекления и видов применяемых стекол):

1) обеспечение требуемых характеристик регулирования направленного светопропускания конструкции в зависимости от углов падения лучей без дополнительных устройств перераспределения световых потоков, что позволяет упростить и удешевить конструкцию, отказаться от ручного или автоматического управления, улучшить внешний вид, ограничить влияние пыли и других атмосферных явлений;

2) расширение возможностей комбинированного регулирования направленного светопропускания конструкции в зависимости от углов падения лучей при применении изобретения совместно с дополнительными устройствами перераспределения световых потоков;

3) расширение возможностей регулирования направленного светопропускания конструкции в зависимости от углов падения лучей при сложном криволинейном и/или наклонном движении источника света и/или остекленного объекта относительно друг друга;

4) обеспечение позонного регулирования светопропускания и/или направлений проходящих лучей в зависимости от углов падения лучей при любых формах и размерах зон и в любых направлениях по поверхности остекленной конструкции, в т.ч. постепенного градиентного регулирования светопропускания и/или направлений проходящих лучей;

5) обеспечение регулирования направленного светопропускания конструкции в зависимости от углов падения лучей как для всего падающего излучения без изменения его спектра, так и выборочно только для определенной части спектра, а также светопропускания с разными спектральными характеристиками по разным зонам и в любом направлении по поверхности конструкции;

6) расширение возможностей регулирования двустороннего направленного светопропускания, в т.ч. теплопропускания конструкции, в зависимости от углов падения лучей;

7) расширение возможностей регулирования направленного светопропускания конструкций с криволинейными и/или наклонными остекленными поверхностями в зависимости от углов падения лучей.

В каждом конкретном случае применения изобретения решают ту или иную задачу или несколько задач в любой необходимой комбинации.

Важнейшими областями применения изобретения являются архитектура и строительство. Из многофункциональных и часто противоречивых требований, предъявляемых к оконным конструкциям, с изобретением связаны: оптимальное светопропускание по временам года и суток, защита помещения от излишней освещенности и перегрева в жаркое время года и сохранение в нем тепла в отопительный сезон, защита от заглядывания в окна и возможность обзора из самого помещения.

Для комплексного удовлетворения этим требованиям по первому признаку изобретения определяют параметры саморегулирования данной оконной конструкции, устанавливают иерархию важности требований для этой конструкции при данном азимуте окна данного этажа с учетом окружающей застройки и при данной широте и сложной криволинейной и постоянно изменяющейся траектории солнца в зависимости от времени года и суток. Определяют, в какое время года и суток в какие зоны помещения требуется пропускать какое-то количество светового потока, как защититься от тепловых потерь в отопительный сезон, какие зоны помещения надо защитить от заглядывания в окна и какой обзор нужен изнутри помещения, а также определяют возможность оптимального регулирования без дополнительных устройств перераспределения световых потоков. На фиг.2 и 3 (М 1:100) в качестве примера соответственно приведены разрез и план территории с расчетным 3-этажным зданием (расчетное помещение на 2 этаже, окно ориентировано на юго-запад) и противостоящим 4-этажным зданием. Требуется без применения дополнительных устройств светораспределения обеспечить оптимальное регулирование светопропускания в наиболее жаркий период года, уменьшить тепловые потери от отраженных от стены длинноволновых тепловых лучей от отопительного прибора, защитить зону кровати от заглядывания и обеспечить обзор некоторой территории из самого помещения. Минимальный Θ_1ν и максимальный Θ_2ν углы падения лучей (фиг.2) показывают, что в вертикальной плоскости необходима защита зоны кровати только от окон 4 этажа и частично 3 этажа, а диапазон углов в горизонтальной плоскости Θ_12h (фиг.3) показывает, что зона кровати доступна для лучей от всех 4 окон 3 и 4 этажей противостоящего здания и необходима защита всей ширины окна. Солнечные лучи в вертикальной плоскости (фиг.2) начинают попадать в расчетное окно поверх крыши противостоящего здания при угле падения Θ_3ν, а угол Θ_4ν представляет собой максимальный угол падения солнечных лучей для данной широты в наиболее жаркий период. Однако из фиг.3 видно, что при юго-западном азимуте окна солнечные лучи наиболее интенсивны при горизонтальном диапазоне углов Θ_34h, т.е. противостоящее здание при регулировании светопропускания окна можно не учитывать, ведь оптимальное регулирование целесообразно именно в этом диапазоне углов. Далее, пусть из помещения необходим обзор в вертикальной плоскости в диапазоне углов между Θ_5ν и Θ_6ν, в горизонтальной плоскости - в диапазоне углов Θ_56h. Отраженные тепловые лучи попадают на окно по всей высоте при минимальном Θ_7ν и максимальном Θ_8ν углах падения (фиг.2). Из фиг.3 видно, что они также попадают и по всей ширине окна - диапазон углов Θ_78h, т.е. всю поверхность окна надо защитить от тепловых потерь.

По второму признаку с учетом иерархии предъявляемых требований определяют количество и расположение поверхностей с чередующимися полосами (при возможности эти поверхности выбирают не на двух внешних поверхностях конструкции в целях защиты самих полос или применяют для этого ламинированное стекло с чередующимися полосами между его внутренними слоями) и выбирают параметры полос на этих поверхностях. При необходимости выбранные поверхности оконной конструкции разбивают на зоны с различными оптическими характеристиками (в т.ч. и с изменением спектра, например, при витражном остеклении). Для случая, описанного на фиг.2 и 3, поставленным требованиям удовлетворяют следующим образом. На фиг.4 (М 1:15) приведено окно расчетного помещения с 3-слойным остеклением, все размеры взяты из фиг.2 и 3. Тонкая сплошная горизонтальная линия разделяет окно на нижнюю зону, где более важна защита от заглядывания, и на оставшуюся верхнюю зону, где необходимо оптимальное регулирование светопропускания в наиболее жаркий период. Для выполнения этих двух задач на основе данных фиг.2 и 3 рекомендуют на обе поверхности второго слоя остекления нанести чередующиеся полосы, на виде В серым цветом изображены рассеивающие солнечное излучение полосы (на виде А они изображены тонкими черными линиями), белым - обычное стекло. Как и на фиг.2 и 3, на фиг.4 не учтено преломление света, а также расположение, форма и размеры всех полос указаны схематично, способы точного расчета приведены ниже. Параметры полос на нижней части окна (на фиг.4 указаны только полосы на внутренней стороне 2-го слоя остекления) подбирают таким образом, чтобы по всей ширине окна чередующиеся горизонтальные параллельные полосы (их можно было и наклонить с учетом сдвига фасадов двух зданий относительно друг друга) в диапазоне вертикальных углов Θ_1ν-Θ_2ν (фиг.2) обеспечивали максимальную непроходимость прямых лучей. На обеих поверхностях верхней части 2-го слоя остекления рекомендуют в данном случае нанести криволинейные чередующиеся полосы, «следящие» за траекторией солнца для данной широты в наиболее жаркий период и обеспечивающие, например, минимальное светопропускание при максимальном угле падения солнечных лучей Θ_4ν. На виде В (фиг.4) штриховыми линиями указаны зоны полного пропускания на 1- и 2-м слоях остекления для обеспечения необходимого обзора территории из помещения (из фиг.2 и 3), что незначительно противоречит защите от заглядывания в окно (две взаимно исключающие друг друга задачи). Обратная видимость с территории в помещение приходится на поверхность потолка и несущественна (фиг.2 и 3). Для уменьшения тепловых потерь в отопительный сезон рекомендуют на внутренних поверхностях 1-3-го слоев остекления нанести горизонтальные чередующиеся полосы, максимально отражающие соответствующее длинноволновое излучение внутрь в диапазоне углов Θ_7ν-Θ_8ν (фиг.2) по всей площади окна, причем прошедшие через 3-й слой остекления и отраженные только от 1-го слоя лучи обеспечат некоторое повышение температуры в двух камерах остекления и ослабят перепад температур между внутренней поверхностью окна и прилегающей областью помещения. На фиг.4 в каждой зоне изображены чередующиеся полосы с неизменной по зоне шириной и неизменными оптическими характеристиками полос. При необходимости же достижения разного по поверхности зоны и заранее заданного распределения направленного светопропускания при разных углах или диапазонах углов падения лучей подбирают соответствующие геометрические размеры (ширины полос) и/или коэффициенты пропускания полос, например обеспечивают градиентное уменьшение или увеличение ширин чередующихся полос и/или коэффициентов пропускания по данной поверхности в перпендикулярном (нормальном) к самим полосам направлении, а также при необходимости вдоль полос.

Важным преимуществом изобретения является возможность регулирования направленного светопропускания в наклонных остекленных конструкциях, а также в конструкциях с применением гнутого стекла. Чередующиеся полосы для однослойной наклонной конструкции с гнутым стеклом располагают, как на фиг.5 (изображено схематично, параметры полос подбирают с учетом кривизны поверхностей и преломления света, порядок точного расчета приведен ниже). В данном случае решена задача максимального рассеяния падающего под некоторым углом параллельного пучка лучей, часть лучей рассеивается на входной поверхности с рассеивающими полосами (толстые линии), прошедшая часть - на выходной поверхности.

Для ограничения попадания в помещение прямых солнечных лучей и пропускания преимущественно рассеянного света неба и отраженного от поверхности земли света (альбедо) и для защиты соседних зданий от перегрева и водителей транспорта от ослепления отраженными от зеркальных окон и фасадов многоэтажных зданий лучами (подобные проблемы описаны в литературе: Solar Radiation Control in Buildings / E.L. Hark-ness, M.L. Mehta. - London (1978)) для отделки этих окон и фасадов рекомендуют рифленое стекло с одной рифленой поверхностью с чередующимися полосами, причем некоторые полосы в целях солнцезащиты предполагают с зеркальным покрытием (антибликовая конструкция). Вариант такого остекления приведен на фиг.6, толстыми линиями указаны отражающие солнечное излучение полосы, остальные полосы м.б. пропускающими или рассеивающими, в данном случае изображены пропускающие полосы, т.е. они пропускают часть прямых лучей, а также рассеянный свет неба и альбедо. Видно, что все отраженные лучи направлены выше горизонтали и не будут ослеплять водителей транспорта и т.д. Для уменьшения же оседания пыли и влияния атмосферных осадков рифленую поверхность остекления устанавливают изнутри.

В случае применения «теплового зеркала» в конструкции при технологической возможности мембрану «теплового зеркала» рекомендуют изготовить как одну из поверхностей с чередующимися полосами.

По третьему признаку с учетом условий эксплуатации выбирают наиболее подходящий способ изготовления полос, например при реконструкции существующей оконной конструкции самый простой способ - наклеить пленку с чередующимися полосами. При одновременном решении нескольких задач, особенно при регулировании двустороннего пропускания (фиг.4), способы изготовления полос подбирают комплексно, учитывая все требования, насколько это максимально возможно, например, какая-то полоса может отражать инфракрасное излучение, но при необходимости пропускать или рассеивать видимое и т.д.

Для оконных конструкций важен прежде всего первый из двух технических результатов, а именно регулирование количества лучей (величин световых потоков), проходящих через оконную конструкцию направленно, без рассеяния, в зависимости от углов падения лучей. Дополнительное регулирование направлений проходящих лучей в зависимости от углов их падения (второй технический результат изобретения) для оконных конструкций несущественно, хотя оно незначительно происходит из-за изменения показателей преломления при обработке полос, самопроизвольное же регулирование происходит по схеме, представленной на фиг.1. При необходимости обеспечения равномерного светопропускания оконной конструкции при изменении угла падения лучей параметры чередующихся полос подбирают таким образом, чтобы максимально компенсировать самопроизвольное регулирование светопропускания (фиг.1) с учетом движения световых пятен от окон при движении солнца (например, для обеспечения наиболее равномерного освещения в картинной галерее).

Ниже рассматриваются признаки и технические результаты изобретения для других областей его применения в тех случаях, когда есть какие-либо отличия его признаков и/или технических результатов, а также решаемых в данной области применения задач от случая архитектурного остекления.

При применении изобретения в остеклении транспортных средств принципиальных отличий его признаков и технических результатов по сравнению с архитектурным остеклением нет, за исключением того, что дополнительно учитывают изменение углов падения лучей, зависящее от условий движения самого транспортного средства, особенно автомобильного. Кроме аналогичных, решаемых при архитектурном остеклении задач решают задачу защиты водителя от ослепления светом фар других автомобилей в определенных диапазонах углов падения лучей на стекла и зеркала данного автомобиля с учетом спектра искусственного света фар.

В осветительной аппаратуре источник света находится в непосредственной близости от остекленного светораспределителя, т.е. лучи, падающие на остекленную конструкцию, в большинстве случаев не параллельны, кроме этого источник света и остекленная конструкция неподвижны относительно друг друга (углы падения лучей постоянны), поэтому при применении изобретения учитывают эти отличительные признаки от рассмотренных выше случаев. Назначение осветительной аппаратуры предполагает максимальное светопропускание через остекленный светораспределитель при заданных и неизменных углах падения лучей от источника, поэтому здесь геометрические и оптические параметры чередующихся полос подбирают с учетом саморегулирования в основном для достижения необходимого распределения выходящего светового потока по требуемым углам, в т.ч. позонного, а также с изменением спектра излучения. При применении изобретения в осветительной аппаратуре решают задачу обеспечения для каждой зоны выходной поверхности остекленной конструкции требуемых для различных направлений выходящих лучей значений световых потоков с необходимым спектром.

Оптические системы с линзами, окулярами, объективами и т.п. дол