ITRM20120111A1 - "HYBRID LIGHTING, NATURAL / ELECTRIC LIGHTING SYSTEM" - Google Patents

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ITRM20120111A1
ITRM20120111A1 IT000111A ITRM20120111A ITRM20120111A1 IT RM20120111 A1 ITRM20120111 A1 IT RM20120111A1 IT 000111 A IT000111 A IT 000111A IT RM20120111 A ITRM20120111 A IT RM20120111A IT RM20120111 A1 ITRM20120111 A1 IT RM20120111A1
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light
solar
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IT000111A
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Ferruccio Fasoli
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Headway Srl
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S19/00Lighting devices or systems employing combinations of electric and non-electric light sources; Replacing or exchanging electric light sources with non-electric light sources or vice versa
    • F21S19/005Combining sunlight and electric light sources for indoor illumination
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
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Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: IMPIANTO DI ILLUMINAZIONE IBRIDA, A LUCE NATURALE/ELETTRICA; Description of the industrial invention entitled: HYBRID LIGHTING SYSTEM, WITH NATURAL / ELECTRIC LIGHT;

La presente invenzione riguarda sostanzialmente il settore dell’illuminazione di ambienti, in grado di utilizzare sia la luce solare che quella artificiale, al fine di garantire la fornitura della quantità di luce richiesta nell’ambiente illuminato. The present invention substantially relates to the field of ambient lighting, capable of using both sunlight and artificial light, in order to guarantee the supply of the required quantity of light in the illuminated environment.

In sostanza, il trovato prevede l’uso della luce del Sole come sorgente di luce e di fibra ottica come mezzo di propagazione della luce “dal Sole†agli ambienti da illuminare. Basically, the invention provides for the use of sunlight as a source of light and of optical fiber as a means of propagation of light â € œfrom the Sunâ € to the environments to be illuminated.

Secondo l’invenzione, l'uso della luce artificiale viene previsto come suppletivo/integrante di quella naturale nel caso in cui il Sole sia assente o coperto da nuvole. According to the invention, the use of artificial light is provided as a supplement / integrating natural light in the event that the Sun is absent or covered by clouds.

I principali vantaggi nell'uso della luce solare rispetto a quella artificiale sono: The main advantages of using sunlight over artificial light are:

- riduzione dell'inquinamento atmosferico prodotto dal consumo di energia elettrica, - reduction of atmospheric pollution produced by the consumption of electricity,

- qualità cromatica della luce solare di gran lunga più confortevole di quella artificiale, - assenza di produzione del calore che accompagna la luce prodotta dalle lampadine, - chromatic quality of sunlight far more comfortable than artificial light, - absence of production of the heat that accompanies the light produced by the bulbs,

- possibilità di utilizzo anche in ambienti speciali (depositi con gas esplosivi, miniere, ...) in cui à ̈ sconsigliato o vietato l'uso di corrente elettrica per motivi di sicurezza. - possibility of use also in special environments (deposits with explosive gases, mines, ...) where the use of electricity is not recommended or prohibited for safety reasons.

Stato dell'arte State of the art

Attualmente sono disponibili sul mercato dei sistemi di illuminazione a luce naturale che fanno uso di fibre ottiche e inseguimento solare. Le fibre distribuiscono la luce naturale all’interno di edifici e sono integrabili con i sistemi di illuminazione artificiali esistenti. A livello della plafoniera, la luce naturale condotta dalla fibra può mescolarsi con la luce artificiale emessa da una lampadina. There are currently available on the market natural light systems that make use of optical fibers and solar tracking. The fibers distribute natural light inside buildings and can be integrated with existing artificial lighting systems. At the level of the ceiling light, the natural light conducted by the fiber can mix with the artificial light emitted by a bulb.

Il noto sistema Parans Fiber Optic Skylight à ̈ un sistema in grado di trasportare luce naturale all’interno di edifici in punti difficilmente raggiungibili dalla radiazione solare. The well-known Parans Fiber Optic Skylight system is a system capable of transporting natural light inside buildings to places that are difficult to reach by solar radiation.

Il sistema à ̈ costituito da un pannello esterno con 64 lenti di Fresnel che raccoglie la luce solare. The system consists of an external panel with 64 Fresnel lenses that collects sunlight.

Le lenti concentrano e raccolgono il massimo della radiazione solare disponibile in quanto dotate di un sistema ad inseguimento controllato da un computer posto all’interno, la radiazione solare così concentrata à ̈ indirizzata all’interno di una fibra ottica. Da ogni pannello escono 4 cavi di fibre ottiche, ciascuno dei quali può essere lungo fino a 21 metri. The lenses concentrate and collect the maximum of solar radiation available as they are equipped with a tracking system controlled by a computer placed inside, the solar radiation so concentrated is directed inside an optical fiber. 4 fiber optic cables come out of each panel, each of which can be up to 21 meters long.

I cavi vengono distribuiti su pareti e soffitti per portare la luce naturale a delle plafoniere interne che possono essere di diversi tipi, alcune delle quali combinano la luce naturale e la luce artificiale. The cables are distributed on walls and ceilings to bring natural light to internal ceiling lights which can be of different types, some of which combine natural light and artificial light.

Ciascuna plafoniera ibrida può essere combinata con un sensore di luce in modo che, quando la luce naturale à ̈ sufficiente, la luce artificiale venga disattivata automaticamente. Each hybrid ceiling light can be combined with a light sensor so that when there is enough natural light, the artificial light is automatically switched off.

Di seguito viene riportata una sintesi dei prodotti Parans e rispettivi prezzi. Below is a summary of Parans products and their respective prices.

SolarPoint Lighting à ̈ un altro sistema di tipo noto che distribuisce luce naturale all’interno di edifici ed à ̈ completamente integrato con gli esistenti sistemi di luce artificiale. SolarPoint Lighting is another well-known system that distributes natural light inside buildings and is fully integrated with existing artificial light systems.

Tale sistema consiste in concentratore solare montato sul tetto, un cavo di fibre ottiche di plastica lungo circa 15 m e una pluralità di plafoniere ibride. This system consists of a solar concentrator mounted on the roof, an approximately 15 m long plastic fiber optic cable and a plurality of hybrid ceiling lights.

La luce solare naturale viene concentrata in un piccolo cavo di fibre ottiche che conducono la luce stessa in ambienti interni dove le plafoniere ibride diffondono la luce stessa. Il massimo flusso luminoso à ̈ di 25.000 lumen. Natural sunlight is concentrated in a small cable of optical fibers that conduct the light itself indoors where the hybrid ceiling lights diffuse the light itself. The maximum luminous flux is 25,000 lumens.

Tramite un controller la potenza della luce artificiale viene abbassata o aumentata a seconda della maggiore o minore disponibilità di luce naturale, favorendo così il risparmio energetico durante le ore diurne. Through a controller, the power of artificial light is lowered or increased depending on the greater or lesser availability of natural light, thus favoring energy savings during daylight hours.

Considerando tutte le installazioni il suddetto sistema vanta 1 milione di ore di sperimentazione. Considering all the installations, the aforementioned system boasts 1 million hours of experimentation.

Un altro sistema noto, chiamato Himawari, consiste invece in un insieme di lenti e fibre ottiche. Another known system, called Himawari, consists instead of a set of lenses and optical fibers.

Il collettore esterno, che à ̈ dotato di un sistema ad inseguimento solare con sensore e meccanismo orario, può raccogliere con la massima efficienza la radiazione solare e trasmetterla all’interno di fibre ottiche che ne consentono il trasporto fino ai punti desiderati. The external collector, which is equipped with a solar tracking system with sensor and time mechanism, can collect solar radiation with maximum efficiency and transmit it inside optical fibers that allow it to be transported to the desired points.

Le lenti sono protette da uno schermo in materiale acrilico trasparente che contribuisce a schermare la radiazione UV aumentando la qualità della luce. The lenses are protected by a transparent acrylic screen which helps to shield the UV radiation, increasing the quality of the light.

In alcune installazioni, tale sistema à ̈ dotato di celle fotovoltatiche destinate all’alimentazione dell’inseguitore riducendo i consumi di elettricità. In some installations, this system is equipped with photovoltaic cells intended for powering the tracker, reducing electricity consumption.

Nella seguente tabella viene riportata una sintesi dei prodotti Himawari disponibili. The following table shows a summary of the Himawari products available.

Number Of Number Of Light Total PowerLensesCables Receiving Lumen(lm) Usage Commercial Number Of Number Of Light Total PowerLensesCables Receiving Lumen (lm) Usage Commercial

Projects198 33 14,035 63,360 15W Large Scale Projects198 33 14,035 63,360 15W Large Scale

Projects90 15 6,379 28,800 12W Mid Scale Projects90 15 6,379 28,800 12W Mid Scale

Projects36 6 2,552 11,520 5W Small Scale Projects36 6 2,552 11,520 5W Small Scale

Projects12 2 851 3,840 2W Mid With Projects12 2 851 3,840 2W Mid With

Solar Panels36 6 2,552 11,520 0 Small With Solar Panels36 6 2,552 11,520 0 Small With

Solar Panels12 2 851 3,840 0 Solar Panels12 2 851 3.840 0

Una migliore comprensione dell’invenzione si avrà con riferimento alla seguente descrizione e alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non già imitativo, una preferita forma di realizzazione. A better understanding of the invention will be obtained with reference to the following description and to the attached figures which illustrate, purely by way of example and not already imitative, a preferred embodiment.

Nelle figure: In the figures:

la Figura 1 mostra alcuni esempi di illuminazione mista solare/artificiale attualmente noti; Figure 1 shows some examples of currently known mixed solar / artificial lighting;

la Figura 2 mostra il noto sistema Parans; Figure 2 shows the well-known Parans system;

la Figura 3 mostra delle plafoniere ibride reperibili in commercio Figure 3 shows some hybrid ceiling lights available on the market

le Figure 4A e 4B illustrano il noto sistema SolarPoint Lighting; Figures 4A and 4B illustrate the well-known SolarPoint Lighting system;

le Figure 5A e 5B illustrano il noto sistema Himawari, con e senza pannelli fotovoltaici per alimentare l’inseguitore; Figures 5A and 5B illustrate the well-known Himawari system, with and without photovoltaic panels to power the tracker;

la Figura 6 mostra i prospetti e pianta del container utilizzato durante le sperimentazioni; Figure 6 shows the elevations and plan of the container used during the experiments;

la Figura 7 riporta la situazione ante operam – relativa al posizionamento lampade; Figure 7 shows the pre-construction situation - relative to the positioning of the lamps;

la Figura 8 riporta la situazione ante operam dei valori dell’illuminamento espressi in lux nei punti della griglia di calcolo; Figure 8 shows the pre-operam situation of the illuminance values expressed in lux at the points of the calculation grid;

la Figura 9A Ã ̈ uno schema del sistema di illuminazione ibrida a fibra ottica secondo la presente invenzione; Figure 9A is a diagram of the fiber optic hybrid lighting system according to the present invention;

la Figura 9B mostra due viste del dispositivo miscelatore della luce solare con quella artificiale usato nelle sperimentazioni; Figure 9B shows two views of the mixing device of the solar light with the artificial light used in the experiments;

la Figura 10 Ã ̈ una lente di Fresnel; Figure 10 is a Fresnel lens;

la Figura 11 mostra l’inseguitore solare utilizzato nelle sperimentazoioni; Figure 11 shows the solar tracker used in the experiments;

la Figura 12 mostra un’estremità del cavo in fibra ottica di vetro; Figure 12 shows one end of the glass fiber optic cable;

la Figura 13 à ̈ un grafico dell’attenuazione in funzione della lunghezza d’onda della fibra in vetro; Figure 13 is a graph of the attenuation as a function of the wavelength of the glass fiber;

la Figura 14 illustra l’estremità iniziale del cavo in fibra di vetro per il trasporto della radiazione solare; Figure 14 illustrates the initial end of the glass fiber cable for the transport of solar radiation;

la Figura 15 Ã ̈ un illuminatore a ioduri metallici; Figure 15 is a metal halide illuminator;

la Figura 16 Ã ̈ un particolare del caso a fibre ottiche; Figure 16 is a detail of the optical fiber case;

la Figura 17 Ã ̈ uno schema che mostra la miscelazione della luce proveniente dalla fonte solare con quella proveniente dalla fonte artificiale secondo la presente invenzione; Figure 17 is a diagram showing the mixing of the light coming from the solar source with that coming from the artificial source according to the present invention;

la Figura 18 Ã ̈ una barra cilindrica in plexiglass utilizzata per realizzare il miscelatore; Figure 18 is a cylindrical plexiglass bar used to make the mixer;

la Figura 19 mostra un particolare del cavo di fibre ottiche in PMMA; Figure 19 shows a detail of the PMMA optical fiber cable;

la Figura 20 à ̈ un grafico dell’attenuazione in funzione della lunghezza d’onda della fibra in PMMA; le Figure da 26 a 30 mostrano alcuni dettagli realizzativi del prototipo sperimentale; Figure 20 is a graph of the attenuation as a function of the wavelength of the PMMA fiber; Figures 26 to 30 show some construction details of the experimental prototype;

la Figura 31 mostra la lente SoG; e Figure 31 shows the SoG lens; And

la Figura 32 mostra schematicamente l’inseguitore utilizzato nelle sperimentazioni, che à ̈ a due assi e l’inseguimento à ̈ regolato da sensori. Figure 32 schematically shows the tracker used in the experiments, which has two axes and the tracking is regulated by sensors.

Secondo una caratteristica peculiare della presente invenzione, sono previsti mezzi di miscelazione 4 della luce solare con quella artificiale, in cui la sorgente di luce artificiale, ad esempio una lampada 3, Ã ̈ normalmente spenta e viene accesa in caso in cui sia necessario supplire all'assenza del Sole (per esempio di notte o in caso di cielo coperto). According to a peculiar characteristic of the present invention, means 4 are provided for mixing the solar light with the artificial light, in which the source of artificial light, for example a lamp 3, is normally off and is switched on if it is necessary to supply the absence of the Sun (for example at night or in the event of an overcast sky).

Principio di funzionamento Principle of operation

Nelle sperimentazioni à ̈ stato sviluppato un impianto ibrido a fibra ottica per l’illuminazione di un container ipotizzandone una futura destinazione ad uso ufficio. In the experiments, a hybrid fiber optic system was developed for the lighting of a container, assuming a future use for office use.

Nella figura 6 viene riportato il prospetto frontale del container, quello laterale e la vista in pianta. Figure 6 shows the front elevation of the container, the side and the plan view.

Nella situazione ante operam il container à ̈ dotato di un impianto di illuminazione tradizionale. In the ante operam situation, the container is equipped with a traditional lighting system.

All’interno del locale sono installate le seguenti lampade The following lamps are installed inside the room

- n. 1 lampade OSRAM 4050300774206 72085 - n. 1 OSRAM lamps 4050300774206 72085

Flusso luminoso: 2700 lm Luminous flux: 2700 lm

Potenza lampade: 36.0 W Lamp power: 36.0 W

Dotazione: 2 x L18W/830 (Fattore di correzione 1.000). Equipment: 2 x L18W / 830 (Correction factor 1.000).

- n. 3 lampade OSRAM 4050300774237 72086 - n. 3 OSRAM lamps 4050300774237 72086

Flusso luminoso: 6700 lm Luminous flux: 6700 lm

Potenza lampade: 72.0 W Lamp power: 72.0 W

Dotazione: 2 x L36W/830 (Fattore di correzione 1.000). Equipment: 2 x L36W / 830 (Correction factor 1.000).

Un dimensionamento illuminotecnico di massima può essere effettuato per mezzo della seguente formula: A general lighting design can be carried out using the following formula:

E<N>× fL×<f>×<M>E <N> × fL× <f> × <M>

m= m =

A [1] A [1]

Dove: Where is it:

<Em =>illuminamento medio (lux) <Em => average illuminance (lux)

<N =>numero apparecchi illuminanti <N => number of lighting fixtures

<f>L= flusso luminoso di ciascun apparecchio (lumen)<f>= fattore di utilizzazione <f> L = luminous flux of each luminaire (lumen) <f> = utilization factor

<M>= fattore di manutenzione <M> = maintenance factor

<A>= superficie della stanza da illuminare (m<2>) Consideriamo il flusso luminoso totale pari a fTOT= N × fL<A> = surface of the room to be illuminated (m <2>) We consider the total luminous flux equal to fTOT = N × fL

La [1] può essere scritta come: The [1] can be written as:

f ×Em=<TOT f>×<M>f à — Em = <TOT f> × <M>

A [2] A [2]

Sapendo che la superficie A del container à ̈ pari a 30 m<2>, il flusso luminoso totale<f TOT>installato à ̈ pari a 22.800 lumen e assumendo: M = 0,8 e f = 0,4, si ottiene un illuminamento medio Empari a 243 lux. Knowing that the surface A of the container is equal to 30 m <2>, the total luminous flux <f TOT> installed is equal to 22,800 lumens and assuming: M = 0.8 and f = 0.4, we obtain an illuminance medium Empari at 243 lux.

Simulazione con Dialux 4.8 Simulation with Dialux 4.8

Per verificare le assunzioni fatte à ̈ stata effettuata una simulazione con il software Dialux 4.8. To verify the assumptions made, a simulation was carried out with the Dialux 4.8 software.

Nella figura 7 viene riportata la pianta del container con la posizione delle lampade (il n. 1 indica la lampada OSRAM 4050300774206 72085 e il n. 2 indica la lampada OSRAM 4050300774237 72086) Figure 7 shows the plan of the container with the position of the lamps (No. 1 indicates the OSRAM lamp 4050300774206 72085 and the No. 2 indicates the OSRAM lamp 4050300774237 72086)

La griglia utilizzata ha le dimensioni della pianta del locale ed à ̈ stata posizionata ad un’altezza di 0,85 m (altezza che generalmente viene assunta per il piano di lavoro). The grid used has the dimensions of the plant of the room and has been positioned at a height of 0.85 m (height that is generally assumed for the work surface).

Nella figura 8 vengono riportati i valori espressi in lux dell’illuminamento calcolato nei punti 63 (reticolo 9x7) della griglia di calcolo. Figure 8 shows the values expressed in lux of the illuminance calculated in points 63 (9x7 grid) of the calculation grid.

I suddetti valori trovano riscontro anche con quelli realmente misurati, per mezzo di un luxmetro, all’interno del locale in diversi punti situati ad un’altezza di 0,85 m da terra. The aforementioned values are also reflected in those actually measured, by means of a luxmeter, inside the room at various points located at a height of 0.85 m from the ground.

Il valore dell’illuminamento medio ottenuto con la simulazione sul piano di lavoro risulta essere pari a 261 lux. Tale valore à ̈ confrontabile con quello ottenuto applicando la formula [2] per il dimensionamento illuminotecnico di massima del locale. The average illuminance value obtained with the simulation on the work surface is equal to 261 lux. This value is comparable with that obtained by applying formula [2] for the general lighting engineering dimensioning of the room.

Nella situazione post operam si prevede che il container venga adibito ad ufficio. In the post-operam situation, the container is expected to be used as an office.

Per tale tipologia di locale la norma EN 12464-1 indica un valore dell’illuminamento medio, su un piano di lavoro posto ad un’altezza di 0,85 m da terra, pari a 500 lux. Tale valore à ̈ idoneo ad attività di scrittura, battitura, lettura ed elaborazione dati e per stazioni CAD. For this type of room, the EN 12464-1 standard indicates an average illuminance value, on a work surface placed at a height of 0.85 m from the ground, equal to 500 lux. This value is suitable for writing, typing, reading and data processing and for CAD stations.

Utilizzando la formula [2] per il dimensionamento illuminotecnico di massima ponendo: Using formula [2] for the general lighting design by setting:

<Em - post>= 500 lux,<Em - post> = 500 lux,

e utilizzando gli stessi fattori di utilizzazione e manutenzione si ha: and using the same utilization and maintenance factors we have:

Em<->post× A 500lux × 30m<2>Em <-> post× A 500lux × 30m <2>

<f>TOT<->post<=>= = <f> TOT <-> post <=> = =

f × M0,4×0, 846.900 lm f × M0,4à — 0, 846,900 lm

Progettando opportunamente le lampade si può considerare un fattore di utilizzazione molto maggiore di 0.4, per esempio 0.7, che implica un flusso luminoso necessario di circa 26800 lm per l'illuminazione di un container ad uso ufficio. A questo proposito, va osservato che la luce emessa dalla fibra ottica può essere utilizzata molto più efficientemente rispetto a quella emessa da una lampadina, in quanto l'emissione di luce avviene entro un cono di semiapertura circa 30 gradi, facilmente direzionabile laddove desiderata. Al contrario una tradizionale lampadina emette luce su tutto lo spazio e questo ne riduce l'utilizzabilità. By designing the lamps appropriately, it is possible to consider a utilization factor much higher than 0.4, for example 0.7, which implies a necessary luminous flux of about 26800 lm for the lighting of an office container. In this regard, it should be noted that the light emitted by the optical fiber can be used much more efficiently than that emitted by a light bulb, as the light emission occurs within a half-opening cone of about 30 degrees, which can be easily directed where desired. On the contrary, a traditional light bulb emits light over the whole space and this reduces its usability.

L’impianto di illuminazione secondo la presente invenzione à ̈ basato sul trasporto di energia luminosa naturale e artificiale attraverso fibra ottica sintetica in PMMA (PoliMetilMetaAcrilato) ad emissione puntuale. The lighting system according to the present invention is based on the transport of natural and artificial light energy through synthetic optical fiber in PMMA (PolyMethylMetaAcrylate) with point emission.

Una rappresentazione estremamente schematica del trovato à ̈ illustrata in figura 9A. An extremely schematic representation of the invention is shown in figure 9A.

L’invenzione comprende i seguenti elementi principali: The invention includes the following main elements:

- concentratore solare 1 dotato di sistema ad inseguimento solare; - solar concentrator 1 equipped with a solar tracking system;

- filtro F per l’abbattimento della componente infrarossa della radiazione solare concentrata da inviare alle fibre ottiche; - filter F for the abatement of the infrared component of concentrated solar radiation to be sent to the optical fibers;

- una o più fibre ottiche 2S in materiale sintetico o in vetro per il trasporto della luce solare concentrata; - one or more 2S optical fibers in synthetic material or glass for the transport of concentrated sunlight;

- almeno una sorgente 3 di luce artificiale; - at least one source 3 of artificial light;

- miscelatore 4 per la somma e la miscelazione della radiazione luminosa solare e artificiale, che riceve luce solare dalle fibre ottiche e artificiale dalla sorgente; - mixer 4 for adding and mixing the solar and artificial light radiation, which receives sunlight from the optical and artificial fibers from the source;

- fascio di fibre ottiche 5 in uscita al miscelatore; - optical fiber bundle 5 at the mixer outlet;

- sensore per la rilevazione della quantità di radiazione solare disponibile; - sensor for detecting the amount of solar radiation available;

- alimentatore dimmerabile per la regolazione della potenza di alimentazione della sorgente di luce artificiale. - dimmable power supply for adjusting the power supply of the artificial light source.

Nell’esempio realizzativo illustrato, la radiazione luminosa solare viene raccolta tramite il concentratore che può essere costituito da una lente di Fresnel o convogliatore ottico, (cono di Winston, parabola, ecc.), e dotato di mezzi ad inseguimento solare. Detta radiazione luminosa viene concentrata, filtrata della componente infrarossa tramite il filtro F e direzionata sulla estremità iniziale della fibra ottica 2S posta nel fuoco del concentratore. In the illustrated embodiment example, the solar light radiation is collected through the concentrator which can be constituted by a Fresnel lens or optical conveyor, (Winston cone, parabola, etc.), and equipped with solar tracking means. Said light radiation is concentrated, filtered by the infrared component through the filter F and directed on the initial end of the optical fiber 2S placed in the focus of the concentrator.

La radiazione luminosa solare concentrata in uscita dall’estremità finale del fascio di fibre 2S e la radiazione luminosa artificiale della lampada 3, vengono convogliate in ingresso al miscelatore 4. The concentrated solar light radiation exiting from the final end of the fiber bundle 2S and the artificial light radiation of the lamp 3 are conveyed to the mixer 4 inlet.

Quest’ultimo può essere costituito da un pezzo pieno di materiale altamente trasmissivo (PMMA) o da un pezzo cavo con superficie interna ad alta riflessività. La lunghezza del miscelatore può essere opportunamente dimensionata in modo tale da garantire un’adeguata miscelazione delle sorgenti in ingresso. The latter can be made up of a solid piece of highly transmissive material (PMMA) or a hollow piece with a highly reflective internal surface. The length of the mixer can be suitably sized in such a way as to ensure adequate mixing of the incoming sources.

Per esempio in figura 9B si vede un'implementazione del miscelatore realizzato in PMMA durante i test: le due sorgenti di luce, cerchiate in rosso (in alto) nella figura di sinistra, immettono luce all'ingresso del pezzo. La luce di ciascuna sorgente si propaga all'interno del PMMA compiendo riflessioni totali alle pareti (interfaccia PMMA-aria) e giunge sino all'uscita, indicata dal quadrato blu (in basso), in cui la luce esce dal materiale per rifrazione. For example, figure 9B shows an implementation of the mixer made in PMMA during the tests: the two light sources, circled in red (top) in the left figure, emit light at the entrance to the piece. The light from each source propagates inside the PMMA making total reflections on the walls (PMMA-air interface) and reaches the exit, indicated by the blue square (below), where the light leaves the material by refraction.

Secondo una caratteristica peculiare dell’invenzione, l'ultimo tratto del miscelatore 4, quello di sezione quadrata, à ̈ di lunghezza tale che la luce immessa dalle due sorgenti compia almeno due riflessioni totali. Questo garantisce l'uniformità luminosa all'uscita, come evidenziato visivamente nella figura di destra. According to a peculiar characteristic of the invention, the last section of the mixer 4, that of square section, is of such length that the light introduced by the two sources has at least two total reflections. This guarantees light uniformity at the exit, as shown visually in the figure on the right.

In generale, si presentano varie “sorgenti†di inefficienza che devono essere gestite in fase progettuale: In general, there are various `` sources '' of inefficiency that must be managed in the design phase:

(1) eventuali ruvidità sulla superficie del miscelatore (1) any roughness on the surface of the mixer

(2) eventuali sporcizie sulla superficie del miscelatore (2) any dirt on the surface of the mixer

(3) riflessioni Fresnel all'ingresso ed all'uscita (4a) raggi di luce incidenti sulla superficie d'ingresso ad angoli troppo grandi (3) Fresnel reflections at the entrance and exit (4a) light rays incident on the entrance surface at too large angles

(4b) forma geometrica con spigoli pronunciati, lati inclinati (4b) geometric shape with pronounced edges, sloping sides

(5) assorbimento/diffusione della luce all'interno del materiale. (5) absorption / diffusion of light within the material.

Tali fonti di inefficienza o di dispersione sono delle problematiche distinte che verranno qui di seguito discusse. These sources of inefficiency or dispersion are distinct issues that will be discussed below.

La problematica (1) può essere prevenuta levigando bene le superfici e lucidandole, ad esempio, con del Polish<®>fine. La problematica (2) richiede di proteggere il pezzo in un involto di carta riflettente (tipo Domopack<®>) o avvolgendolo entro una pellicola trasparente di indice di rifrazione più basso di quello del PMMA (per esempio una pellicola in THV, FEP o altra fluorotermoplastica) in modo da consentire la riflessione totale della luce nell'interfaccia PMMA-pellicola. La problematica (3) può essere minimizzata, ed in linea di principio addirittura annullata, evitando discontinuità ottiche (di indice di rifrazione) fra i mezzi attraversati dalla luce, per esempio mediante l'utilizzo di siliconi ottici. Problem (1) can be prevented by sanding the surfaces well and polishing them, for example, with fine Polish <®>. Problem (2) requires protecting the piece in a reflective paper package (such as Domopack <®>) or by wrapping it in a transparent film with a refractive index lower than that of PMMA (for example a film in THV, FEP or other fluorothermoplastic) so as to allow total reflection of light in the PMMA-film interface. The problem (3) can be minimized, and in principle even eliminated, by avoiding optical discontinuities (of refractive index) between the media crossed by the light, for example through the use of optical silicones.

Le problematiche (4a) e (4b) hanno origine comune nel fatto che i raggi di luce, per propagarsi all'interno del pezzo senza fuoriuscirne lateralmente, devono incidere sulle facce laterali ad angoli maggiori di quello che in ottica si definisce angolo limite per la riflessione totale. Quantitativamente, tale angolo à ̈ determinato dalla legge di Snell, una volta noti gli indici di rifrazione del materiale entro cui si propaga la luce (PMMA nell'esempio realizzativo qui riportato) e del materiale all'interfaccia (aria nel nostro esempio realizzativo). Affinchà ̈ sia soddisfatto tale requisito, à ̈ necessario che la luce in ingresso al miscelatore colpisca la superficie d'ingresso con angoli non troppo grandi (rispetto alla normale alla superficie d'ingresso) e che la geometria del miscelatore sia tale da non introdurre apprezzabili deviazioni del percorso della luce (per esempio in presenza di spigoli) all'interno del miscelatore, tali da determinarne una fuoriuscita laterale. Per esempio, nel caso di una realizzazione in PMMA (indice di rifrazione n=1.49) con rivestimento in fluorotermoplastica (indice di rifrazione n=1.35) la luce in ingresso con angolo maggiore di circa 40 gradi (rispetto alla normale alla superficie d'ingresso) non soddisfa il requisito ottico e fuoriuscirà dal pezzo appena colpisce l'interfaccia PMMA/fluorotermoplastica. La luce incidente con angolo di 30 gradi non fuoriuscirà, a meno che la superficie laterale sia inclinata introducendo un angolo aggiuntivo maggiore di 40-30=10 gradi alla direzione di propagazione della luce all'interno del miscelatore. Problems (4a) and (4b) have a common origin in the fact that the rays of light, in order to propagate inside the piece without escaping laterally, must affect the side faces at angles greater than what is defined in optics as the limit angle for the total reflection. Quantitatively, this angle is determined by Snell's law, once the refractive indices of the material within which the light propagates (PMMA in the embodiment shown here) and of the material at the interface (air in our embodiment) are known. In order to satisfy this requirement, it is necessary that the light entering the mixer hits the inlet surface with angles that are not too large (with respect to the normal to the inlet surface) and that the geometry of the mixer is such as not to introduce appreciable deviations of the light path (for example in the presence of edges) inside the mixer, such as to determine a lateral leakage. For example, in the case of a PMMA construction (refractive index n = 1.49) with fluorothermoplastic coating (refractive index n = 1.35) the incoming light with an angle greater than about 40 degrees (with respect to the normal to the entrance surface ) does not meet the optical requirement and will pop out of the part as soon as it hits the PMMA / Fluorothermoplastic interface. The incident light with an angle of 30 degrees will not escape, unless the side surface is tilted introducing an additional angle greater than 40-30 = 10 degrees to the direction of propagation of the light inside the blender.

La problematica (5) à ̈ purtroppo inevitabile e dipende dalle proprietà del mezzo e dalle dimensioni del pezzo. Può essere mantenuta ragionevolmente di piccola entità scegliendo un materiale con bassa concentrazione di impurità (per esempio, per il pezzo mostrato in figura, fatto in PMMA di livello di purezza commerciale, questa perdita à ̈ di circa 1.0%). The problem (5) is unfortunately unavoidable and depends on the properties of the vehicle and the dimensions of the piece. It can be reasonably kept small by choosing a material with a low concentration of impurities (for example, for the part shown in the figure, made of commercial grade PMMA, this loss is about 1.0%).

Secondo il trovato, di fronte all’uscita del miscelatore 4 à ̈ posizionata l’estremità iniziale di un altro fascio 5 di cavi di fibre ottiche, che costituiscono i condotti finali del sistema di trasporto della radiazione luminosa all’interno del locale. According to the invention, in front of the outlet of the mixer 4 is positioned the initial end of another bundle 5 of optical fiber cables, which constitute the final ducts of the transport system of the light radiation inside the room. .

Le estremità finali di tali cavi 5, opportunamente distribuite all’interno del locale, permetteranno l’uscita della radiazione luminosa in corrispondenza dei punti luce 6. Tali estremità, che possono essere dotate di adeguate terminazioni diffondenti, vanno a costituire i punti luce 6 del locale. The final ends of these cables 5, suitably distributed inside the room, will allow the light radiation to exit at the light points 6. These ends, which can be equipped with adequate diffusing terminations, constitute the light points 6 of the room.

Il trovato à ̈ preferibilmente dotato di un sistema di regolazione e controllo della potenza di alimentazione della lampada che fornisce la sorgente di luce artificiale, il quale à ̈ costituito da detto sensore di luminosità che rileva la quantità di luce solare e che pilota un alimentatore dimmerabile che alimenta la lampada direttamente, oppure tramite una centralina elettronica dedicata. The invention is preferably equipped with a system for regulating and controlling the power supply of the lamp which supplies the source of artificial light, which consists of said brightness sensor which detects the quantity of sunlight and which drives a dimmable power supply. which powers the lamp directly, or through a dedicated electronic control unit.

Questo permette di regolare automaticamente la potenza di alimentazione della sorgente artificiale in base alla quantità di radiazione solare effettivamente disponibile, garantendo in ogni momento il livello di illuminamento desiderato all’interno del locale minimizzando il consumo della lampada. This allows you to automatically adjust the power supply of the artificial source based on the amount of solar radiation actually available, guaranteeing the desired level of illumination inside the room at all times, minimizing the consumption of the lamp.

Un primo prototipo del trovato realizza sostanzialmente lo schema di progetto precedentemente indicato. La finalità principale à ̈ stata quella di valutare le difficoltà realizzative, nonché di avere un’indicazione delle eventuali criticità non previste. Costruttivamente, una lente Fresnel di A first prototype of the invention substantially realizes the previously indicated design scheme. The main purpose was to evaluate the implementation difficulties, as well as to have an indication of any unforeseen critical issues. Constructively, a Fresnel lens of

ragionevoli dimensioni à ̈ stata montata su inseguitore reasonable size was mounted on tracker

solare di tipo noto, la luce solare captata viene solar light of a known type, the captured sunlight is

focalizzata su una fibra di vetro, mescolata con focused on a fiberglass, mixed with

quella proveniente da una lampada artificiale (se that coming from an artificial lamp (if

accesa) e distribuita ai punti luce. switched on) and distributed to the light points.

Il primo prototipo comprende i seguenti elementi The first prototype includes the following elements

a) Concentratore solare a) Solar concentrator

Il dispositivo per la concentrazione della The device for the concentration of

radiazione solare à ̈ costituito da una lente di solar radiation consists of a lens of

Fresnel quadrata di lato 280 mm e focale 208 mm. Square Fresnel with 280 mm side and 208 mm focal length.

(fig. 10) (fig. 10)

b) Inseguitore solare b) Solar tracker

L’inseguitore solare selezionato à ̈ un The selected solar tracker is a

inseguitore a due assi. L’inseguimento est-ovest à ̈ di two-axis tracker. The east-west pursuit is of

tipo orario. (fig. 11) time type. (fig. 11)

Nella Tabella 1 seguente, sono riportate le In Table 1 below, the

caratteristiche del sistema ad inseguimento solare. characteristics of the solar tracking system.

Tabella 1: Table 1:

Numero di assi mobili 2 Number of moving axles 2

Angolo limite orario 100Ëš, limite software e hardware Angolo di elevazione 15 - 90Ëš Hourly limit angle 100Ëš, software and hardware limit Elevation angle 15 - 90Ëš

Tipo di motore per angolazione oraria Motore lineare, corsa 520 mm Tipo di elevazione Motore lineare, corsa 520 mm Velocità di rotazione della barra di 0,039 - 0,063 °/s senza caricoangolazione orariaMotor type for clockwise angle Linear motor, 520 mm stroke Lift type Linear motor, 520 mm stroke Bar rotation speed 0.039 - 0.063 ° / s without load Hourly angle

Velocità di rotazione della barra di 0,052 - 0,062 °/s senza caricoelevazioneBar rotation speed of 0.052 - 0.062 ° / s without load elevation

Precisione di inseguimento 0,5 ° 0.5 ° tracking accuracy

c) Cavo di fibre ottiche in vetro, sulla cui estremità iniziale viene concentrata la radiazione solare. c) Glass fiber optic cable, on the initial end of which the solar radiation is concentrated.

La radiazione solare concentrata dalla lente di Fresnel viene raccolta da un cavo di fibre ottiche in vetro di diametro ottico 8 mm costituito da 6160 monofibre da 0,1 mm (Figura 12), la cui estremità iniziale viene posta in corrispondenza del fuoco della lente stessa. The solar radiation concentrated by the Fresnel lens is collected by a glass fiber optic cable with an optical diameter of 8 mm made up of 6160 monofibers of 0.1 mm (Figure 12), the initial end of which is placed in correspondence with the focus of the lens itself. .

La figura 13 mostra l’attenuazione della radiazione luminosa in funzione della lunghezza della fibra ottica. Figure 13 shows the attenuation of the light radiation as a function of the length of the optical fiber.

Nella Tabella 2 seguente sono riportate le caratteristiche delle fibre in vetro che costituiscono il cavo. Table 2 below shows the characteristics of the glass fibers that make up the cable.

Tabella 2: Table 2:

Materiale Vetro ottico di alta qualità Attenuazione 150 dB/km Diametro delle singole Material High quality optical glass Attenuation 150 dB / km Diameter of the single ones

monofibre<0,1 mm>monofibre <0.1 mm>

Apertura numerica 0,5 Numerical aperture 0.5

Guaina Megolon (PVC autoestinguente) Il cavo viene posizionato in modo che la sezione iniziale, dotata di terminale ed opportunamente lavorata (Figura 14), sia perpendicolare alla focale della lente. Megolon sheath (self-extinguishing PVC) The cable is positioned so that the initial section, equipped with a terminal and suitably machined (Figure 14), is perpendicular to the focal length of the lens.

La sezione del cavo à ̈ stata scelta opportunamente grande, in modo da tener conto dell’imprecisione di inseguimento del solar tracker e di eventuali fattori esterni che potrebbero far cadere il fuoco al di fuori della sezione iniziale del cavo. The cable section has been chosen suitably large, in order to take into account the tracking inaccuracy of the solar tracker and any external factors that could cause the fire to fall outside the initial section of the cable.

d) Sorgente artificiale d) Artificial source

La sorgente artificiale à ̈ costituita da un illuminatore specifico per l’impiego con fibre ottiche in vetro con lampada a ioduri metallici da 150W che ha in uscita una radiazione luminosa concentrata di circa 5200 lm (Figura 15). The artificial source consists of a specific illuminator for use with glass optical fibers with a 150W metal halide lamp which has a concentrated light radiation output of approximately 5200 lm (Figure 15).

e) Fascio di fibre ottiche in vetro, sulla cui estremità iniziale viene concentrata la radiazione della sorgente artificiale. e) Bundle of glass optical fibers, on the initial end of which the radiation of the artificial source is concentrated.

La radiazione emessa dalla sorgente artificiale à ̈ concentrata sull’estremità iniziale di un fascio di fibre in vetro di diametro ottico totale 27 mm costituito da 50 cavi di fibre in vetro ognuno di diametro ottico 3,3 mm (ogni cavo à ̈ a sua volta costituito da 1820 monofibre da 0,07 mm). The radiation emitted by the artificial source is concentrated on the initial end of a bundle of glass fibers with a total optical diameter of 27 mm made up of 50 glass fiber cables each with an optical diameter of 3.3 mm (each cable has its own vault made up of 1820 monofibres of 0.07 mm).

Le fibre sono della stessa tipologia di vetro di quelle del cavo utilizzato per il trasporto della radiazione solare (vedi Tabella 2). The fibers are of the same type of glass as those of the cable used for the transport of solar radiation (see Table 2).

I cavi vengono raccolti in un unico bocchettone (Figura 16) che permette di collegare il fascio di fibre all’illuminatore The cables are collected in a single union (Figure 16) which allows you to connect the fiber bundle to the illuminator

f) Miscelatore in plexiglass per la miscelazione della radiazione solare e artificiale f) Plexiglass mixer for mixing solar and artificial radiation

L’estremità finale del cavo di fibre ottiche 2S che trasporta la radiazione solare e quella del fascio 2A che trasporta la radiazione artificiale vengono raccolte in un unico bocchettone in uscita del quale si ha la somma delle due radiazioni (Figura 17). The final end of the 2S optical fiber cable which carries the solar radiation and that of the 2A beam which carries the artificial radiation are collected in a single outlet which has the sum of the two radiations (Figure 17).

Al fine di rendere uniforme la radiazione risultante dalla somma della radiazione solare e della radiazione artificiale, all’uscita del bocchettone viene posizionato un miscelatore. In order to make the radiation resulting from the sum of solar radiation and artificial radiation uniform, a mixer is positioned at the outlet of the nozzle.

Il miscelatore à ̈ costituito da un cilindro in plexiglass di diametro 30 mm e di lunghezza pari a 100 mm (Figura 18). The mixer consists of a plexiglass cylinder with a diameter of 30 mm and a length of 100 mm (Figure 18).

g) Fascio di fibre ottiche in PMMA in uscita al miscelatore g) Bundle of PMMA optical fibers exiting the mixer

Sulla superficie di uscita del miscelatore vengono posizionate le estremità di un altro fascio 5 di fibre ottiche in PMMA costituito da n. 8 cavi con diametro ottico 9,85 mm costituiti ciascuno da 75 monofibre sintetiche da 1 mm (Figura 19). The ends of another bundle 5 of optical fibers in PMMA consisting of n. 8 cables with 9.85 mm optical diameter each consisting of 75 synthetic 1 mm monofibers (Figure 19).

Nella Tabella 3 sono riportate le caratteristiche delle fibre in PMMA che costituiscono il cavo 5. Table 3 shows the characteristics of the PMMA fibers that make up cable 5.

Tabella 3: caratteristiche tecniche delle fibre in PMMA Table 3: technical characteristics of PMMA fibers

Materiale PMMA PMMA material

Attenuazione 150 dB/km Attenuation 150 dB / km

Diametro delle singole Diameter of the single ones

monofibre<0,1 mm>monofibre <0.1 mm>

Apertura numerica 0,51 Numerical aperture 0.51

Guaina PVC autoestinguente Self-extinguishing PVC sheath

La Figura 20 à ̈ un grafico che mostra l’attenuazione dell'intensità della luce in ingresso nella fibra, in funzione della lunghezza d’onda della luce in ingresso nella fibra in PMMA Figure 20 is a graph showing the attenuation of the intensity of the light entering the fiber, as a function of the wavelength of the light entering the PMMA fiber

Una variante del trovato, à ̈ relativa ad un diverso concentratore in cui à ̈ previsto l'uso di una (multi)lente Fresnel di tipo Silicon on Glass (SoG) per focalizzare la luce su fibra ottica in PMMA (anziché in vetro come nel caso del primo prototipo). Dopo aver misurato l'efficienza del concentratore, si à ̈ affrontato il problema di dare tolleranza angolare al sistema: secondo il trovato, ciò à ̈ stato fatto ponendo nel fuoco di ciascuna lente un cavo di fibra ottica di sezione sovradimensionata (circolare di diametro 6mm) rispetto all'immagine ottica del Sole (cerchio di diametro circa 3mm). In questo modo vengono vantaggiosamente tollerati errori di allineamento (perpendicolarità della lente rispetto ai raggi del Sole) di circa -0.5 gradi. A variant of the invention relates to a different concentrator in which the use of a (multi) Fresnel lens of the Silicon on Glass (SoG) type is provided to focus the light on PMMA optical fiber (instead of glass as in the case of the first prototype). After measuring the efficiency of the concentrator, the problem of giving angular tolerance to the system was faced: according to the invention, this was done by placing an oversized fiber optic cable (circular 6mm diameter) in the focus of each lens. ) compared to the optical image of the Sun (circle with a diameter of about 3mm). In this way, alignment errors (perpendicularity of the lens with respect to the sun's rays) of about -0.5 degrees are advantageously tolerated.

La figura 26 mostra questa variante in cui il concentratore à ̈ alloggiato su un inseguitore solare. In questo caso, gli elementi che costituiscono il concentratore sono i seguenti: Figure 26 shows this variant in which the concentrator is housed on a solar tracker. In this case, the elements that make up the concentrator are the following:

- lente SoG di dimensioni globali 480 mm x 780 mm, suddivisa in una matrice di lenti di dimensioni 150 mm x 150 mm e focale nominale 200 mm (fig. - SoG lens with overall dimensions 480 mm x 780 mm, divided into a matrix of lenses with dimensions of 150 mm x 150 mm and nominal focal length of 200 mm (fig.

31) 31)

- telaio in profilati d'alluminio ITEM - ITEM aluminum profile frame

- lastra d'alluminio forata con fori filettati disposti a matrice 3 x 5 equidistanti a 150 mm l'un l'altro (come i centri ottici della lente) - pressacavo in ottone con sistema ad ogiva biconica - perforated aluminum plate with threaded holes arranged in a 3 x 5 matrix equidistant at 150 mm from each other (like the optical centers of the lens) - brass cable gland with biconical ogive system

La lente à ̈ sostenuta dal telaio d'alluminio, solidalmente con l'inseguitore solare. Sul piano dei fuochi della lente à ̈ posta la lastra d'alluminio forata e su tali fori sono avvitati i pressa cavi ai quali sono fissate le fibre ottiche. The lens is supported by the aluminum frame, integrally with the solar tracker. The perforated aluminum plate is placed on the plane of the lens foci and the cable glands to which the optical fibers are fixed are screwed onto these holes.

E’ interessante notare che l'inseguitore solare à ̈ preferibilmente del tipo ad inseguimento a sensore attivo per poter fornire maggiore precisione nel posizionamento rispetto al Sole. It is interesting to note that the solar tracker is preferably of the type with active sensor tracking in order to provide greater precision in positioning with respect to the Sun.

Inoltre, le fibre ottiche sono costituite da un bandolo di fibre piccole di sezione complessiva di 6 mm, e sono previsti dei filtri ottici che eliminano la componente infrarossa della radiazione solare riflettendola, in modo da prevenire danneggiamenti termici della testa della fibra ottica su cui batte la luce concentrata del Sole. In addition, the optical fibers consist of a band of small fibers with a total section of 6 mm, and optical filters are provided that eliminate the infrared component of solar radiation by reflecting it, in order to prevent thermal damage to the head of the optical fiber on which it beats. the concentrated light of the Sun.

La figura 26 à ̈ una vista dell’inseguitore con lente e bandoli di fibra ottica posizionati sotto i fuochi della lente, dietro al filtro di radiazione infrarossa: Figure 26 is a view of the tracker with lens and fiber optic strips positioned under the focuses of the lens, behind the infrared radiation filter:

Nella figura 27 à ̈ mostrato un dettaglio del filtro di radiazione infrarossa, mentre in figura 28 si vede un dettaglio del bandolo di fibra illuminato dalla luce. Si noti che della luce esce lateralmente dalla fibra, tale fuoriuscita à ̈ dovuta prevalentemente alla luce che colpisce gli interstizi vuoti fra una fibra e l'altra del bandolo e che di conseguenza fuoriesce. Figure 27 shows a detail of the infrared radiation filter, while figure 28 shows a detail of the fiber end illuminated by the light. Note that the light comes out laterally from the fiber, this leakage is mainly due to the light that hits the empty interstices between one fiber and the other of the end and consequently comes out.

La figura 29 seguente presenta cinque punti luce all'interno dell'ambiente da illuminare, mentre la figura 30 mostra un lampadario prototipale al quale sono fissati i punti luce. Figure 29 below presents five light points inside the room to be illuminated, while figure 30 shows a prototype chandelier to which the light points are fixed.

L’inseguitore utilizzato à ̈ a due assi e l’inseguimento à ̈ regolato da sensori (fig. 32). The tracker used has two axes and the tracking is regulated by sensors (fig. 32).

Nella tabella 4 che segue, vengono riportate le caratteristiche tecniche dell’inseguitore. The following table shows the technical characteristics of the tracker.

Tabella 4 Table 4

Infine, à ̈ interessante osservare che, poiché uno dei due ingressi del miscelatore à ̈ riservato alla luce artificiale, questo comporta l’uso di almeno una lampadina di qualche tipo che funzionante a corrente elettrica. Finally, it is interesting to observe that, since one of the two inputs of the mixer is reserved for artificial light, this involves the use of at least one light bulb of some kind that runs on electricity.

Dato che detta lampadina si trova a ridosso del miscelatore, ne consegue che sono inevitabilmente necessari dei cavi elettrici di alimentazione della lampadina che si trovano anch’essi a ridosso del miscelatore. Se quest’ultimo viene posto all'esterno dell'ambiente da illuminare, allora insieme al miscelatore si trovano all'esterno anche i cavi elettrici di alimentazione della lampadina. Since said bulb is located close to the mixer, it follows that electric cables for powering the bulb are inevitably required, which are also located close to the mixer. If the latter is placed outside the room to be illuminated, then the electric power cables of the light bulb are also located outside the mixer.

Vantaggiosamente, l’assenza di cavi elettrici all'interno dell'ambiente da illuminare rende il trovato utilizzabile anche in tutti gli ambienti in cui à ̈ vietato o sconsigliabile l'uso della corrente elettrica, come ad esempio nelle miniere, depositi di esplosivi, ecc. Advantageously, the absence of electric cables inside the room to be illuminated makes the invention usable also in all environments in which the use of electric current is prohibited or inadvisable, such as in mines, explosives deposits, etc.

Pertanto, una ulteriore caratteristica peculiare del trovato à ̈ quella di poter installare il miscelatore di luce e la relativa sorgente di luce artificiale esternamente all’ambiente da illuminare, in modo che solo la fibra ottica entri nell’ambiente stesso per fornire l’illuminazione desiderata, sia di giorno che di notte. Therefore, a further peculiar feature of the invention is that of being able to install the light mixer and the related artificial light source outside the room to be illuminated, so that only the optical fiber enters the room itself to provide the lighting. ™ desired lighting, both day and night.

LEGENDA: LEGEND:

1 concentratore solare 1 solar concentrator

2S fibre ottiche che trasportano la luce solare concentrata dal concentratore al miscelatore 2A fibre ottiche che trasportano la luce artificiale dalla relativa sorgente al miscelatore 2S optical fibers that transport concentrated sunlight from the concentrator to the mixer 2A optical fibers that transport artificial light from its source to the mixer

3 sorgente di luce artificiale, ad esempio una lampada di tipo noto 3 source of artificial light, for example a known type of lamp

4 miscelatore della luce solare con quella artificiale 4 mixer of sunlight with artificial light

5 fibre ottiche che trasportano la luce solare/artificiale concentrata dal miscelatore ai corpi illuminanti 5 optical fibers that carry concentrated solar / artificial light from the mixer to the lighting bodies

6 corpi illuminanti 6 lighting bodies

F filtro che riduce/elimina la radiazione infrarossa dalla radiazione solare inviata alle fibre ottiche F filter that reduces / eliminates infrared radiation from solar radiation sent to the optical fibers

Claims (13)

RIVENDICAZIONI: 1. Impianto di illuminazione ibrida, a luce naturale/elettrica, del tipo comprendente mezzi di captazione/concentrazione (1) della luce solare, preferibilmente installati su mezzi di inseguimento solare, che convogliano la radiazione solare in una o più fibre ottiche che trasportano la luce solare fino a dei corpi illuminanti disposti all’interno di ambienti da illuminare, caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione: - mezzi (F) per l’abbattimento della componente infrarossa della radiazione solare concentrata da inviare alle fibre ottiche (2S); - una o più fibre ottiche (2S) in materiale sintetico o in vetro per il trasporto della luce solare concentrata; - almeno una sorgente (3) di luce artificiale di tipo noto; - almeno un dispositivo miscelatore (4) per la somma e la miscelazione della radiazione luminosa solare e artificiale, per ricevere luce solare dalle fibre ottiche (2S) e luce artificiale dalla sorgente (3); - almeno un fascio di fibre ottiche (5) in uscita dal miscelatore (4) per portare la luce solare/artificiale ad uno o più corpi illuminanti (6). CLAIMS: 1. Hybrid lighting system, with natural / electric light, of the type comprising means for capturing / concentrating (1) the sunlight, preferably installed on solar tracking means, which convey the solar radiation into one or more optical fibers carrying the sunlight up to lighting bodies arranged inside the rooms to be illuminated, characterized by the fact of including, in combination: - means (F) for the abatement of the infrared component of the concentrated solar radiation to be sent to the optical fibers (2S); - one or more optical fibers (2S) in synthetic material or glass for the transport of concentrated sunlight; - at least one source (3) of artificial light of a known type; - at least one mixing device (4) for adding and mixing the solar and artificial light radiation, to receive sunlight from the optical fibers (2S) and artificial light from the source (3); - at least one bundle of optical fibers (5) exiting the mixer (4) to bring the solar / artificial light to one or more lighting bodies (6). 2. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per l’abbattimento della componente infrarossa della radiazione solare sono costituiti da un filtro (F) come ad esempio una pellicola di materiale opaco alla radiazione IR. 2. Plant according to the preceding claim, characterized in that said means for reducing the infrared component of solar radiation consist of a filter (F) such as for example a film of material opaque to IR radiation. 3. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che comprende un alimentatore dimmerabile per la regolazione della potenza di alimentazione della sorgente (3) di luce artificiale. 3. Plant according to the preceding claim, characterized in that it comprises a dimmable power supply for adjusting the power supply of the source (3) of artificial light. 4. Impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un sensore per la rilevazione della quantità di radiazione solare disponibile. 4. Plant according to claim 1, characterized in that it comprises at least one sensor for detecting the quantity of solar radiation available. 5. Impianto secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi elettronici per la regolazione della potenza di alimentazione della sorgente (3) di luce artificiale in funzione dei dati rilevati dal sensore di radiazione solare. 5. Plant according to claims 3 and 4, characterized in that it comprises electronic means for adjusting the power supply of the artificial light source (3) as a function of the data detected by the solar radiation sensor. 6. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto concentratore (1) che raccoglie la radiazione luminosa solare à ̈ costituito da una lente di Fresnel o altro convogliatore ottico come cono di Winston, parabola, ecc., ed à ̈ installato su appositi di mezzi ad inseguimento solare. 6. Plant according to claim 2, characterized in that said concentrator (1) which collects the solar light radiation is constituted by a Fresnel lens or other optical conveyor such as Winston cone, parabola, etc., and is installed on suitable for solar tracking vehicles. 7. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta radiazione luminosa, concentrata e filtrata della componente infrarossa, à ̈ direzionata sulla estremità iniziale della fibra ottica (2S) posta nel fuoco del concentratore. 7. Plant according to the preceding claim, characterized in that said light radiation, concentrated and filtered of the infrared component, is directed on the initial end of the optical fiber (2S) placed in the focus of the concentrator. 8. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la radiazione luminosa solare concentrata in uscita dall’estremità finale del fascio di fibre (2S) e la radiazione luminosa artificiale di una lampada (3), sono convogliate in ingresso al miscelatore (4). 8. Plant according to the preceding claim, characterized in that the concentrated solar light radiation exiting from the final end of the fiber bundle (2S) and the artificial light radiation of a lamp (3), are conveyed to the mixer ( 4). 9. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto miscelatore (4) di luce solare e artificiale à ̈ costituito da un pezzo pieno di materiale altamente trasmissivo (PMMA) o da un pezzo cavo con superficie interna ad alta riflessività; la lunghezza del miscelatore (4) essendo opportunamente dimensionata in modo tale da garantire un’adeguata miscelazione delle sorgenti in ingresso. 9. Plant according to the preceding claim, characterized in that said mixer (4) of solar and artificial light is constituted by a solid piece of highly transmissive material (PMMA) or by a hollow piece with a highly reflective internal surface; the length of the mixer (4) being suitably sized in such a way as to ensure adequate mixing of the incoming sources. 10. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'ultimo tratto del miscelatore (4) à ̈ di lunghezza tale che la luce immessa dalle due sorgenti compia almeno due riflessioni totali; ottenendosi così di garantire l'uniformità luminosa all'uscita. 10. Plant according to the preceding claim, characterized in that the last section of the mixer (4) is of such length that the light introduced by the two sources has at least two total reflections; thus obtaining the guarantee of luminous uniformity at the exit. 11. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto miscelatore (4) e detta sorgente (3) di luce artificiale sono installati esternamente all’ambiente da illuminare, in modo che solo la fibra ottica (5) in uscita dal miscelatore entri nell’ambiente stesso per fornire l’illuminazione desiderata. 11. System according to one of the preceding claims, characterized in that said mixer (4) and said source (3) of artificial light are installed externally to the environment to be illuminated, so that only the optical fiber (5) exiting the mixer enters the environment itself to provide the desired lighting. 12. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto concentratore (1) à ̈ costituito sostanzialmente da una o più lenti Fresnel di tipo Silicon on Glass (SoG) per focalizzare la luce su fibra ottica in PMMA. 12. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that said concentrator (1) is substantially constituted by one or more Fresnel lenses of the Silicon on Glass (SoG) type to focus the light on PMMA optical fiber. 13. Impianto secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che, per dare tolleranza angolare al sistema, prevede di predisporre nel fuoco di ciascuna lente un cavo di fibra ottica di sezione sovradimensionata rispetto all'immagine ottica del Sole, ottenendosi così di poter tollerare errori di allineamento, cioà ̈ di perpendicolarità della lente rispetto ai raggi del Sole, di circa -0.5 gradi.13. Plant according to the preceding claim, characterized in that, in order to give angular tolerance to the system, it provides for the provision of an optical fiber cable with an oversized section in the focus of each lens compared to the optical image of the Sun, thus obtaining the possibility of tolerating alignment errors, ie perpendicularity of the lens with respect to the sun's rays, of about -0.5 degrees.
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