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DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION
Le système d'éclairage et d'économie d'énergie pour serre horticole proposé
comporte les
éléments suivants :
(i) Au moins une unité d'éclairage;
(ii) Au moins une unité de consommation d'énergie; et
(iii) Un réseau de circulation d'un médium de transport d'énergie comportant
au
moins deux conduits penmettant la circulation de ce médium de transport
d'énergie entre au minimum une unité d'éclairage et au minimum une unité de
consommation d'énergie dans un circuit fermé.
(i) Unité(s) d'éclairage
L'unité d'éclairage ou les unités d'éclairage comportent avantageusement les
éléments suivants :
(a) Une structure de support principale ayant avantageusement les
caractéristiques suivantes:
1- Cette structure de support principale est fabriquée d'un matériau
conducteur de
chaleur. Dans une réalisation de l'invention, cette structure de support
principal est faite
d'une pièce d'aluminium allongée.
2- Cette structure de support principale définit une portion supérieure et une
portion
inférieure.
3- La portion supérieure de cette structure de support principale comporte au
moins
une portion creuse adaptée à permettre la circulation d'un médium de transport
d'énergie.
Cette portion creuse définit à une extrémité de la structure de support
principale l'entrée
d'un médium de transport d'énergie et, à l'autre extrémité de la structure de
support
principale, la sortie de ce médium de transport d'énergie.
4- Des éléments de raccordement sont fixés à l'entrée et à la sortie de la
portion
creuse de la structure de support principale, de façon étanche ou non selon le
médium de
transport d'énergie employé, de façon à permettre le raccord de celle-ci au
réseau de
conduits décrit ci-après.
5- La portion inférieure de la structure de support principale définit une
zone adaptée
à recevoir le support de source lumineuse décrit ci-après. Des connecteurs
électriques
sont placés à chacune des extrémités de la structure de support principale
pour permettre
le raccordement du support de source lumineuse décrit ci-après ou des sources
lumineuses elles-mêmes à un réseau d'alimentation électrique.
6- La portion inférieure de la structure de support principale est adaptée de
façon à
accueillir de façon amovible une vitre ou une lentille Fresnel. Dans une
réalisation de
l'invention, cette vitre ou lentille Fresnel permet de fermer de façon étanche
la zone
adaptée à recevoir le support de source lumineuse décrit ci-après de façon à
l'isoler de
l'environnement immédiat de l'unité d'éclairage (protection contre l'humidité
présente
dans la serre horticole).
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7- La structure de support principale ou une portion de celle-ci peut être
recouverte
d'une structure isolante ou protectrice quelconque.
(b) Un support de source lumineuse fixé à la portion inférieure de la
structure de support
principale ayant avantageusement les caractéristiques suivantes :
1- Ce support est composé d'un matériau conducteur de chaleur.
2- Ce support est fixé à la portion inférieure de la structure de support
principale de
façon à permettre un transfert de chaleur entre ces deux éléments.
3- Ce support est connecté aux connecteurs électriques décrits précédemment,
placés
d'une part et de l'autre de la structure de support principale.
Dans une réalisation de l'invention, ce support de source lumineuse est un
circuit de
composantes lumineuses (lampes DEL) alimenté en électricité par les
connecteurs
électriques latéraux et qui relie les sources lumineuses (lampes DEL) entre
elles. Dans
une réalisation de l'invention, ce circuit de composantes lunûneuses est fixé
à la portion
inférieure de la structure de support principale en aluminium à l'aide de
visses de façon à
permettre un bon transfert thermique. Une vitre recouvre ce circuit de
composantes
lumineuses de façon à l'emboîter de façon étanche dans la portion inférieure
de la
structure de support principale et d'isoler les sources lumineuses (lampes
DEL) contre
l'humidité ambiante de la serre horticole.
(c) Au moins une source lumineuse montée sur le support de source lumineuse
avantageusement de façon à permettre un transfert de chaleur entre ces deux
composantes. Dans une réalisation de l'invention, il s'agit de lampes DEL dont
l'utilisation à des fins horticoles est décrite dans la demande internationale
de brevet no.
WO 2007/147242 publiée le 27 décembre 2007 incorporée ici par référence.
Le refroidissement des lampes DEL est un élément important pour leur
fonctionnement
optimal pour les fins horticoles recherchées : plus la température de jonction
des lampes
DEL est basse, plus leurs efficacité est bonne (leurs émissions lumineuses
sont
meilleures) et plus leur durée de vie est longue.
(d) La configuration particulière de la structure de support principale, plus
particulièrement
le fait qu'elle comporte une portion supérieure dans laquelle circule le
médium de
transport d'énergie et une portion inférieure adaptée à recevoir le support de
source
lumineuse, permet de changer le support de source lumineuse ou une source
lumineuse
fixée à ce support sans avoir à déconnecter l'unité d'éclairage du réseau de
circulation du
médium de transport d'énergie décrit ci-après ou d'avoir à interrompre la
circulation d'un
médium de transport d'énergie dans ce réseau.
(ii) Unité(s) de consommation d'énergie
Une unité de consommation d'énergie telle qu'envisagée dans le système
comporte
avantageusement les caractéristiques suivantes :
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(a) Il s'agit d'un appareil ou d'un système utilisé dans une serre horticole
ou pour
l'exploitation d'une serre horticole.
(b) Il s'agit d'un appareil ou d'un système dont la fonction est de
transmettre une certaine
quantité de chaleur à son environnement immédiat.
(c) Il s'agit d'un appareil ou d'un système utilisant un médium liquide ou
gazeux comme
source de chaleur. Dans le système proposé, le médium liquide ou gazeux
utilisé comme
médium de transport d'énergie (source de chaleur dans cette réalisation) qui
circule dans
le réseau peut être de l'eau. La chaleur absorbée par le médium de transport
d'énergie lors
de son passage dans au moins une unité d'éclairage est donc utilisée par au
moins une
unité de consommation d'énergie lorsque le médium de transport d'énergie y
circule
après avoir circulé dans au moins une unité d'éclairage.
(d) A titre indicatif, il peut s'agir de l'un des appareils ou systèmes
suivants employés dans
une serre horticole:
1- Un système de chauffage pour un bassin de culture hydroponique;
2- Un système de chauffage à l'eau chaude pour la serre horticole;
3- Un système de plancher chauffant pour serre horticole;
4- Un système de chauffage de contenants de croissance pour plantes.
(iii) Réseau de circulation d'un médium de transport d'énergie
Le réseau de circulation d'un médium de transport d'énergie tel qu'envisagé
dans le système
comporte avantageusement les caractéristiques suivantes :
(a) Ce réseau comporte à tout le moins deux conduits adaptés à permettre la
circulation d'un
médium de transport d'énergie liquide ou gazeux.
(b) Ces au minimum deux conduits sont connectés à au minimum une unité
d'éclairage et
une unité de consommation d'énergie afin de permettre la circulation d'un
médium de
transport d'énergie gazeux entre cette unité d'éclairage et cette unité de
consommation
d'énergie.
(c) Ce réseau compote avantageusement un dispositif permettant d'induire la
circulation du
médium de transport d'énergie à travers le réseau, y compris à travers au
minimum une
unité d'éclairage et une unité de consommation d'énergie. Un tel dispositif
peut être une
pompe.
(d) Ce réseau de circulation d'un médium de transport d'énergie, la ou les
unité(s)
d'éclairage et la ou les unité(s) de consommation d'énergie auxquelles il est
connecté
définissent un circuit fermé de circulation d'un médium de transport
d'énergie.
(e) Le médium de transport d'énergie employé pour les fins de système peut
être sous forme
gazeuse ou liquide.
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(fj Le débit de circulation du médium de transport d'énergie dans le réseau
peut être contrôlé
au moyen du dispositif permettant d'induire la circulation de ce médium dans
le réseau.
Le contrôle du débit de circulation du médium de transport d'énergie dans le
réseau
permet de contrôler (i) la quantité de chaleur captée dans la ou les unité(s)
d'éclairage
(contrôle de degré de refroidissement des sources lumineuses) et (ii) la
quantité de
chaleur transmise à l'unité ou aux unités de consommation d'énergie
connectée(s) au
réseau (contrôle de la chaleur dégagée par l'unité ou les unités de
consommation
d'énergie).
(g) Un système de contrôle permet d'interrompre l'alimentation électrique des
unités
d'éclairage lorsque la circulation du médium de transport d'énergie est
interrompue dans
le réseau, ce qui permet d'éviter toute surchauffe des unités d'éclairage.
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DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UNE RÉALISATION DE L'INVENTION
La Figure 1 comporte un diagramme de l'unité d'éclairage 10 et ses
particularités. La structure
de support principale 11 est une pièce rectangulaire d'aluminium pure
machinée. Les Figures 8A
à 8G montrent différentes configurations que peut prendre la structure de
support principale de
façon à mieux convenir à différentes méthodes de culture.
Une pièce de raccordement 12 est vissée de façon étanche à chaque bout de la
structure de
support principale 11. Ces pièces de raccordement sont placées de façon à
recevoir les conduits
acheminant le médium de transport d'énergie à/de l'unité d'éclairage.
La structure de support principale 11 est conçue (dans le cas particulier d'un
bloc d'aluminium
elle est machinée) de façon à permettre l'encastrement d'une vitre ou lentille
Fresnel 13. Cette
vitre ou lentille 13 permet de maintenir une étanchéité entre l'environnement
extérieur et
15ntérieur de la structure de support principale d'aluminium 11. Il est
important que le circuit des
sources ou composantes lumineuses 14 ne puisse avoir de contact avec 1
numidité ou l'eau, pour
la protéger de l'environnement de serre horticole.
Le support de sources lumineuses 14 (dans ce cas un circuit de composantes
lumineuses) est
alimenté en électricité par les connecteurs électriques 15 et relie entre
elles les sources
lumineuses, dans ce cas des lampes DEL 16,17,18,19,20,21 (numéros faisant
référence à
quelques lampes DEL à titre indicatif). Les connecteurs électriques 15 sont
étanches.
La Figure 2 comporte un diagramme qui montre que le support de sources
lumineuses 14 est fixé
à la portion inférieure de la stiucture de support principale 11 à l'aide de
visses 22 de façon à
permettre un bon transfère thermique.
La Figure 3 comporte un diagramme qui montre des conduits du réseau de
circulation du
médium de transport d'énergie fixés aux pièces de raccordement 12. Les lampes
DELs
produisent une chaleur ponctuelle transmise à la structure de support
principale d'aluminium 11
et transmise au médium de transport d'énergie circulant dans la portion creuse
de la portion
supérieure de cette structure de support principale en aluminium 23.
La Figure 4 comporte un diagramme qui montre un support de sources lumineuses
14, dans ce
cas un circuit de composantes lumineuses DELs 16,17,18,19,20,21 monté sur une
plaque de
circuit (metal core print circuit board) en aluminium 24. Chaque ligne du
circuit des
composantes lumineuses 14 intègre six types de DELs hautes puissances
16,17,18,19,20,21
différentes, correspondant aux longueurs d'ondes choisies. Différents types
(couleur ou autres
caractéristiques) de DELs peuvent, ou non, être utilisées dans une même ligne
de circuit selon les
fins recherchées. Les DELs 16,17,18,19,20,21 sont placées en série afin de
mieux contrôler le
courant électrique entrant dans les DELs 16,17,18,19,20,21. Pour éliminer
certaines contraintes
résultant du fait de mettre les DELs 16,17,18,19,20,21 en série, on peut
installer des Diodes
Zener 25 en circuit parallèle à toutes les six DELS. Quand une DEL brûle, la
Diode Zener 25
prend le relais permettant aux autres DELs en série de recevoir le même
courant.
La Figure 5 comporte un graphique des longueurs d'onde spectrales émisses par
les différentes
DELs 16,17,18,19,20,21 de la plaque de circuit (metal core print circuit
board) en aluminium
24. Ces DELs 16,17,18,19,20,21 sont choisies en fonction des besoins et des
particularités des
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différents systèmes de photosynthèse et autre système de la plante
photosensible. Le fait d'avoir
plusieurs possibilités de proportions spectrales permet d'émettre une qualité
de lumière pouvant
favoriser ou contrôler plusieurs étapes de la croissance d'un végétal, ex.: la
végétation, la
floraison et plusieurs aspects morphologiques des plantes.
La Figure 6 comporte un diagramme d'une vue d'ensemble du système d'éclairage
et
d'économie d'énergie pour serre horticole dans une réalisation comprenant deux
unités
d'éclairage. Les unités d'éclairage 10 peuvent être placées en série(s). Grâce
à des relais
d'alimentation 26, un nombre indéterminé d'unités d'éclairage 10 peuvent être
mises en série.
Dans l'exemple montré, deux unités d'éclairage 10 sont montées en série et
reliées par des
conduits 27. Une unité de consommation d'énergie 28, dans cet exemple, un
bassin pour culture
hydroponique dont la température de l'eau doit être maintenue à un niveau
déterminé selon le
type de culture considéré, emmagasine une certaine quantité de médium de
transport d'énergie
23, dans cet exemple, de l'eau. Des conduits 27 et une pompe 35 permettent la
circulation du
médium de transport d'énergie (l'eau) entre l'unité de consommation d'énergie
28 (le bassin de
culture hydroponique) et les unités d'éclairage 10. Le numéro 29 renvoie à un
système
d'alimentation.
Le degré de refroidissement des sources lumineuses, de captation de l'énergie
dégagée par
celles-ci et de transfert de cette énergie à l'unité de consommation d'énergie
peut être varié en
contrôlant le débit de circulation du médium de transport d'énergie dans le
réseau de circulation
du médium de transport d'énergie, et donc dans les unités d'éclairage elles-
mêmes. Le débit de
circulation du médium de transport d'énergie dans le réseau est par exemple
contrôlé en réglant
le débit de la pompe 35.
La Figure 7 comporte un diagramme du système d'alimentation 29 utilisé dans
cet exemple. Le
système d'alimentation 29 comprend un filtre EMI 30 servant à contrôler en
sortis la turbulence
électromagnétique dans la ligne de courant, un module de facteur de correction
31 afin d'ajuster
le courant pour le rendre compatible avec les sources de courant 32 qui,
elles, transmettent le
courant adapté aux DELs. Un contrôleur 33 contrôle le courant des sources de
courant 32
ajustant ainsi 15ntensité des différents types de DELs 16,17,18,19,20,21 qui
peuvent être du
même type ou différentes.
Dans une réalisation de l'invention, le système d'éclairage comporte également
un dispositif
muni de thermostat qui permet d'arrêter l'alimentation en électricité des
sources lumineuses dans
le cas où le médium de transport d'énergie ne circulerait pas bien dans le
réseau et où la
température de certaines sources lumineuses ou d'une ou plusieurs unités
d'éclairage
augmenterait au-delà d'un niveau déterminé, permettant ainsi d'éviter la
surchauffe des sources
lumineuses et des unités d'éclairage. Une réalisation possible de ce
dispositif peut être décrite de
la façon suivante dans une variante de l'invention où les sources lumineuses
employées sont des
DELs :
"This module is used to supply power (12V) to the controllers (HV9911s) of the
3
current sources (TI-MSC011). The upper part of the schematic generates the 12V
from the rectified AC mains. The lower part of the schematic reads the signal
of a
thermistor located near the LEDs. When the temperature of the thermistor is
too
high (usually because of a problem in the cooling system), the circuit cuts
the 12V
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supply, shutting down the current sources until the temperature comes back to
an
acceptable level.
In one realisation of the invention, only one thermistor is installed in a TI
Smartbar kit. It is preferably installed on the last bar, because it could be
presumed that if the temperature of the last bar is normal, the cooling system
is
working properly. "
Différentes caractéristiques de l'invention apparaissent également des
réalisations illustrées aux
figures 9 à 29.
Des figures additionnelles sont également jointes en annexe pour montrer des
détails de
l'invention.
