RU102747U1

RU102747U1 - SOLAR FIBER LIGHTING DEVICE

Info

Publication number: RU102747U1
Application number: RU2010139626/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Яковлевич Самохвалов
Original assignee: Сергей Яковлевич Самохвалов
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Солнечное оптоволоконное осветительное устройство, содержащее оптоволоконный кабель и рассеивающую линзу, отличающееся тем, что устройство содержит неподвижную изогнутую цилиндрическую плосковыпуклую фокусирующую линзу, помещенную в зеркальный корпус, который с помощью кронштейна крепится на солнечной стене дома, в фокусе линзы помещается выпуклое основание прозрачной фокусирующей воронки в виде усеченного конуса, вершина воронки соединена с входным торцом оптоволоконного кабеля, а выходной торец кабеля находится в темном помещении и на его конце имеется рассеивающая линза, равномерно распределяющая световой поток. A solar fiber-optic lighting device comprising a fiber optic cable and a scattering lens, characterized in that the device comprises a fixed curved cylindrical plano-convex focusing lens placed in a mirror housing, which is attached to the solar wall of the house with a bracket, and the convex base of the transparent focusing funnel is placed in the lens focus in the form of a truncated cone, the top of the funnel is connected to the input end of the fiber-optic cable, and the output end of the cable is in a dark place and at its end there is a scattering lens that evenly distributes the light flux.

Description

Полезная модель относится к области бытовых осветительных приборов, а именно, к приборам для освещения жилых и не жилых помещений, не имеющих окон (подвалов, коридоров, прихожих, ванных и туалетных комнат, а также рудников, шахт, бассейнов, аквариумов и т.п.).The utility model relates to the field of household lighting fixtures, namely, to devices for lighting residential and non-residential premises that do not have windows (basements, corridors, hallways, bathrooms and toilets, as well as mines, mines, pools, aquariums, etc. .).

Общеизвестные осветительные приборы - электрические лампы, обладают существенными недостатками: относительно высоким энергопотреблением, электрической и пожарной опасностью, необходимостью их постоянного включения и выключения, а также необходимостью замены ламп при их сгорании из-за их малого срока службы.Well-known lighting devices - electric lamps, have significant disadvantages: relatively high energy consumption, electrical and fire hazard, the need for their constant on and off, as well as the need to replace the lamps during their combustion due to their short life.

В настоящее время, архитекторы, решая вопросы освещения, все чаще стараются использовать естественный свет. Одним из таких решений являются зенитные фонари - световые прозрачные конструкции в кровле здания. Зенитные фонари можно установить на крыше любой формы, устранив тем самым недостаток естественного освещения помещения. Однако, зенитные фонари дороги и ограничены в применении, т.е. могут устанавливаться, только на верхних этажах зданий. Система зеркал, часто применяемая в густонаселенных кварталах некоторых стран, тоже не всегда применима, поскольку, может быть использована только в условиях хорошей прямой видимости. Кроме того, велика ширина канала передачи света, из-за отсутствия уплотнения светового потока в такой системе. Ширина канала равна площади одного зеркала.Currently, architects, when solving lighting issues, are increasingly trying to use natural light. One of such solutions is anti-aircraft lights - transparent transparent structures in the roof of the building. Anti-aircraft lights can be installed on the roof of any shape, thereby eliminating the lack of natural lighting. However, anti-aircraft lights are expensive and limited in application, i.e. can be installed only on the upper floors of buildings. The mirror system, often used in densely populated quarters of some countries, is also not always applicable, since it can only be used in conditions of good direct visibility. In addition, the width of the light transmission channel is large, due to the lack of light flux compaction in such a system. The width of the channel is equal to the area of one mirror.

Сравнительно недавно начали использовать оптоволоконные и полые световоды. Данный вид осветительных приборов также является примером современных энергосберегающих технологий. Свет, идущий от источника, попадает во входной торец световода и, за счет внутреннего отражения, проходит по его каналу и выходит из выходного торца. Отсутствие электрического тока в световоде (а, следовательно, и отсутствие нагрева) устройства оптоволоконного освещения дают ему некоторые преимущества над другими видами. Эта особенность позволяет использовать такое освещение при подсветке бассейнов, аквариумов и помещений с повышенной влажностью. Кроме того, оптоволоконные световоды удобны при монтаже. Однако, все же главным достоинством оптоволоконного освещения является экономичность. Ведь галогенная лампа, которая в данном случае служит источником света, способна почти без потерь преобразовывать электрическую энергию в световую энергию.Relatively recently began to use fiber optic and hollow fibers. This type of lighting is also an example of modern energy-saving technologies. The light coming from the source enters the input end of the fiber and, due to internal reflection, passes through its channel and exits the output end. The lack of electric current in the fiber (and, consequently, the lack of heating) of the fiber optic lighting device gives it some advantages over other types. This feature allows the use of such lighting when illuminating pools, aquariums and rooms with high humidity. In addition, fiber optic fibers are easy to install. However, the main advantage of fiber optic lighting is its efficiency. After all, a halogen lamp, which in this case serves as a light source, is capable of converting electrical energy into light energy almost without loss.

Но, ближайшим прототипом заявляемому устройству, являются гибридные оптоволоконные световоды прямого солнечного света (см. приложение). Эти световоды применяются для прямой поставки естественного дневного света внутрь освещаемых помещений. Они состоят из коллектора, параболического зеркала, подобно параболической антенне, фокусирующего, но только, солнечные лучи в приемник и транспортируемые затем в освещаемое помещение с помощью оптоволоконного кабеля. Устройство содержит систему позиционирования, которая поворачивает зеркало в течение дня, постоянно направляя его на солнце, как это делает всем известный подсолнух. В течение дня установленный на крыше коллектор и вспомогательное зеркало собирают солнечную энергию, отслеживая ход светила по небу. Такое решение делает устройство сложным и дорогостоящим. Наличие системы слежения за солнцем, поворотного мотто подвесного кронштейна, требуют внешнего электропитания подводимого от сети, или получаемого от преобразования световой энергии в энергию электрическую. Как следует из приложения, стоимость такой системы достигает 16 тыс. долларов, а ее установка колеблется от 500 до 2000 долларов. Высокая стоимость, сложность, необходимость во внешнем электропитании, являются основными недостатками данных систем.But, the closest prototype of the claimed device are hybrid optical fibers of direct sunlight (see the appendix). These optical fibers are used for direct supply of natural daylight into the illuminated rooms. They consist of a collector, a parabolic mirror, like a parabolic antenna, focusing, but only, the sun's rays into the receiver and then transported to the illuminated room using fiber optic cable. The device contains a positioning system that rotates the mirror throughout the day, constantly directing it to the sun, as a well-known sunflower does. During the day, a roof-mounted collector and auxiliary mirror collect solar energy by tracking the passage of the sun through the sky. This solution makes the device complex and expensive. The presence of a tracking system for the sun, a rotary motto suspension bracket, require external power supplied from the network, or obtained from the conversion of light energy into electrical energy. As follows from the application, the cost of such a system reaches 16 thousand dollars, and its installation ranges from 500 to 2000 dollars. High cost, complexity, the need for external power supply, are the main disadvantages of these systems.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение стоимости и энергопотребления оптоволоконных осветительных устройств, их упрощения, увеличение их безопасности, срока службы и надежности при освещении труднодоступных, влажных, темных помещений. Этот технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве солнечный свет, с помощью специальной неподвижной линзы и конической воронки фокусируется на один торец оптоволоконного кабеля. С другого торца этого кабеля, помещенного в темном помещении, свет рассеивается с помощью рассеивающей сферы или линзы, освещая это помещение. При этом устройство значительно упрощается, исчезает необходимость позиционирования фокусирующего блока устройства в течении светового дня, полностью отсутствует потребление электроэнергии, значительно увеличивается, и становится практически не ограниченным, срок службы устройства, существенно возрастает безопасность его эксплуатации. Это позволяет использовать данное устройство не только в помещениях с повышенной влажностью, но и в воде (бассейны, аквариумы), и во взрывоопасных помещениях (шахты, рудники и химические предприятия).The technical result of the claimed utility model is to reduce the cost and energy consumption of fiber optic lighting devices, simplify them, increase their safety, service life and reliability when lighting inaccessible, damp, dark rooms. This technical result is achieved by the fact that in the inventive device, sunlight, using a special fixed lens and a conical funnel, focuses on one end of the fiber optic cable. From the other end of this cable, placed in a dark room, the light is scattered using a scattering sphere or lens, illuminating this room. At the same time, the device is greatly simplified, the need to position the focusing unit of the device during daylight hours disappears, energy consumption is completely absent, it increases significantly and becomes practically unlimited, the device’s service life, and its operation safety significantly increases. This allows you to use this device not only in rooms with high humidity, but also in water (pools, aquariums), and in explosive rooms (mines, mines and chemical plants).

Заявляемая полезная модель, предназначенная для освещения естественным солнечным светом темной комнаты (ванная комната, туалетная, гардеробная, прихожая) обычной жилой квартиры представлена на фигуре 1. Фокусирующий блок устройства, состоящий из плосковыпуклой фокусирующей линзы (1), корпуса (2) и цилиндрической прозрачной воронки (3), закрепляется с помощью кронштейна (4) на южной (солнечной) стене дома, и ориентируется на солнце по азимуту и углу места (подобно спутниковой параболической антенне). Плосковыпуклая фокусирующая линза должна иметь специальную форму, напоминающую боковой срез торроида (фигура 2), для того, чтобы при изменении положения солнца на небосводе в течение дня, не смещалась фокусная площадка, на которой концентрируются солнечные лучи. Выпуклое основание конической воронки, выполненной из прозрачного материала в виде усеченного конуса, совмещено с фокусной площадкой линзы, а вершина совмещена с входным торцом оптоволоконного кабеля (5). Поток света попадает в основание воронки, проходит через нее, сужаясь до размеров торца оптоволоконного кабеля. Затем, свет по кабелю попадает в рассеивающую сферу (6) и равномерно распределяясь, освещает темное помещение. Таким образом, солнечный свет транспортируется в темное помещение без какого либо преобразования в другие виды энергии. Устройство совсем не потребляет электроэнергии, что обеспечивает его высокую экономичность.The inventive utility model, designed to illuminate with natural sunlight a dark room (bathroom, toilet, dressing room, hallway) of an ordinary residential apartment is shown in Figure 1. The focusing unit of the device, consisting of a plano-convex focusing lens (1), a housing (2) and a cylindrical transparent funnels (3), is fixed with the bracket (4) on the south (solar) wall of the house, and is guided by the sun in azimuth and elevation (like a satellite dish). The flat-convex focusing lens should have a special shape resembling a side slice of a toroid (Figure 2), so that when the position of the sun in the sky changes during the day, the focal area on which the sun's rays are concentrated does not shift. The convex base of a conical funnel made of a transparent material in the form of a truncated cone is aligned with the focal area of the lens, and the apex is aligned with the input end of the fiber optic cable (5). A stream of light enters the base of the funnel, passes through it, tapering to the size of the end of the fiber optic cable. Then, the light through the cable enters the scattering sphere (6) and evenly distributed, illuminates the dark room. Thus, sunlight is transported into a dark room without any conversion to other forms of energy. The device does not consume electricity at all, which ensures its high efficiency.

Надежность данного осветительного устройства очень высока, поскольку оно не содержит подвижных деталей, и не зависит от различного рода электроламп, электроприводов, системы позиционирования, электроснабжения, электронных преобразователей, выключателей и т.п. Детали осветительного устройства практически не нагреваются, исключается возможность возникновения искр от короткого замыкания, чем достигается высокий уровень безопасности при его эксплуатации.The reliability of this lighting device is very high, because it does not contain moving parts, and does not depend on various kinds of electric lamps, electric drives, positioning system, power supply, electronic converters, switches, etc. The details of the lighting device practically do not heat up, eliminating the possibility of sparks from short circuits, thereby achieving a high level of safety during its operation.

Розничная цена таких простых и надежных осветительных устройств, при их массовом производстве может быть меньше, чем цена одной светодиодной лампы, т.е. не превышает полторы тысячи рублей (не более 50 долларов). А срок службы практически не ограничен и зависит от оптических свойств используемых материалов, и на несколько порядков превышает срок службы газоразрядных ламп и тем более, ламп накаливания.The retail price of such simple and reliable lighting devices, with their mass production, may be less than the price of one LED lamp, i.e. does not exceed one and a half thousand rubles (not more than 50 dollars). And the service life is practically unlimited and depends on the optical properties of the materials used, and is several orders of magnitude longer than the service life of gas-discharge lamps and, moreover, incandescent lamps.

Claims

A solar fiber-optic lighting device comprising a fiber optic cable and a scattering lens, characterized in that the device comprises a fixed curved cylindrical plano-convex focusing lens placed in a mirror housing, which is attached to the solar wall of the house with a bracket, and the convex base of the transparent focusing funnel is placed in the lens focus in the form of a truncated cone, the top of the funnel is connected to the input end of the fiber-optic cable, and the output end of the cable is in a dark place and at its end there is a scattering lens that evenly distributes the light flux.