RU2676819C2

RU2676819C2 - Optical fibering lighting device with optical method of tracking a stable concentrator for the sun

Info

Publication number: RU2676819C2
Application number: RU2016148779A
Authority: RU
Inventors: Сергей Яковлевич Самохвалов; Олег Викторович Горбачев; Денис Иванович Артюхов
Original assignee: Сергей Яковлевич Самохвалов; Олег Викторович Горбачев; Денис Иванович Артюхов
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2019-01-11
Also published as: RU2016148779A3; RU2016148779A

Abstract

FIELD: lighting.SUBSTANCE: solar fiber-optic illumination device contains a hub, fiber-optic cable harness, and a diffusing lens. Hub is stationary with an optical method of pointing the light flux to the entrance of the fiber optic bundle and contains a cylindrical tapering Fresnel lens on the inner surface of the transparent dome-shaped body, the focus of which is the second transparent dome with a cylindrical expanding Fresnel lens, on the third internal transparent dome there are asymmetrical cylindrical strip Fresnel lenses, the focusing plane of which is perpendicular to the focusing plane of the two previous lenses. Striped narrowing lenses additionally have gradually changing angles of refraction of the luminous flux, each of which corresponds to one of the positions of the sun in the sky during the day.EFFECT: technical result – reducing the loss of light energy, reducing weight and wind load, increasing the working time during the day, increasing the service life and reliability when lighting dark rooms that are difficult to access for sunlight.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области бытовых осветительных приборов, а именно, к приборам для освещения помещений с низкой естественной освещенностью: подвалов, коридоров, прихожих, ванных комнат, рудников, шахт, подземных автостоянок и гаражей, станций метро.The invention relates to the field of household lighting, and in particular, to devices for lighting rooms with low natural light: cellars, corridors, hallways, bathrooms, mines, mines, underground parking lots and garages, metro stations.

Общеизвестные электроосветительные приборы являются энергозависимыми, и обладают существенными недостатками: относительно высоким энергопотреблением, электрической и пожарной опасностью, малым сроком службы, плохим не естественным спектром (Приложение 1), и необходимостью специальной утилизации.Well-known electric lighting devices are volatile, and have significant disadvantages: relatively high energy consumption, electrical and fire hazard, short life, poor non-natural spectrum (Appendix 1), and the need for special disposal.

Известно, что в качестве естественного освещения сейчас по-прежнему применяются окна и зенитные фонари - световые прозрачные конструкции в кровле здания. Зенитные фонари устанавливают на крыше зданий, устраняя тем самым недостаток естественного освещения, но только на верхних этажах (Приложение 2). Кроме того, окна и зенитные фонари ухудшают теплоизоляцию помещений, они сложно монтируются, вносят изменения в конструкцию зданий, и поэтому, сравнительно дороги. В некоторых помещениях их применение просто не эффективно (северная сторона дома, дворы колодцы, первые этажи зданий с высокими деревьями перед окнами), или их установка не представляется возможной, например, в подземных станциях метро, в подземных гаражах и автостоянках, в подвалах и погребах.It is known that windows and anti-aircraft lights are still used as natural light - transparent transparent structures in the roof of the building. Anti-aircraft lights are installed on the roof of buildings, thereby eliminating the lack of natural light, but only on the upper floors (Appendix 2). In addition, windows and anti-aircraft lights deteriorate the thermal insulation of rooms, they are difficult to install, make changes to the design of buildings, and therefore, are relatively expensive. In some rooms, their use is simply not effective (the north side of the house, courtyards are well, the first floors of buildings with tall trees in front of windows), or their installation is not possible, for example, in underground metro stations, in underground garages and parking lots, in cellars and cellars .

Также известно, что экологически чистую солнечную световую энергию, можно преобразовывать в электроэнергию с помощью солнечных батарей или фотоэлектронных преобразователей, используя затем электрическое освещение. Однако, при таком способе для освещения закрытых помещений неизбежно двойное преобразование энергии. Сначала, световая энергия преобразуется в электричество, а затем это электричество транспортируется по проводам, и снова преобразуется в свет. Учитывая низкий КПД преобразователей (обычно он составляет 10-20%), на освещение остается 1-2% от входной солнечной энергии. И световой спектр будет уже далеко не естественный - солнечный, а искусственный. [1]It is also known that environmentally friendly solar light energy can be converted into electricity using solar panels or photoelectric converters, then using electric lighting. However, with this method for the illumination of enclosed spaces, double conversion of energy is inevitable. First, light energy is converted into electricity, and then this electricity is transported by wire, and again converted into light. Given the low efficiency of the converters (usually 10-20%), 1-2% of the input solar energy remains for lighting. And the light spectrum will be far from natural - sunny, but artificial. [one]

Относительно недавно для освещения помещений естественным светом, стали использовать гибридные оптоволоконные устройства (Приложение 3). Концентратор в этих устройствах, выполненный из параболических зеркал, фокусирует солнечные лучи во входной торец оптоволоконного кабеля, по которому свет транспортируется затем в освещаемое помещение. Устройство содержит систему позиционирования, которая поворачивает зеркала в течение дня, постоянно направляя их на солнце, как это делает всем известный подсолнух. В течение дня, установленный на крыше концентратор собирает солнечную энергию, отслеживая ход светила по небу. Такие устройства являются сложными и дорогостоящими. Наличие системы слежения за солнцем, поворотного мотто подвесного кронштейна с двумя степенями свободы, требуют внешнего электропитания подводимого от сети, или получаемого от преобразования световой энергии в энергию электрическую. Стоимость такой системы достигает 16 тыс. долларов, а ее установка колеблется от 500 до 2000 долларов. Высокая цена, сложность обслуживания, необходимость во внешнем электропитании, не большая мощность из-за ограниченной площади концентратора, его большой вес и существенная ветровая нагрузка, являются основными недостатками данных систем. Тем не менее, несмотря на внушительные цены, по прогнозам экспертов, к 2020 г. в США планируется продать более 5000 гибридных оптоволоконных систем освещения.Relatively recently, hybrid fiber-optic devices began to be used to illuminate rooms with natural light (Appendix 3). The hub in these devices, made of parabolic mirrors, focuses the sun's rays into the input end of the fiber optic cable, through which the light is then transported to the illuminated room. The device contains a positioning system that rotates the mirrors during the day, constantly directing them to the sun, as a well-known sunflower does. During the day, a rooftop-mounted hub collects solar energy by tracking the passage of a star through the sky. Such devices are complex and expensive. The presence of a sun tracking system, a rotary motto suspension bracket with two degrees of freedom, require external power supply from the network, or obtained from the conversion of light energy into electrical energy. The cost of such a system reaches 16 thousand dollars, and its installation ranges from 500 to 2000 dollars. The high price, the complexity of maintenance, the need for external power supply, not a lot of power due to the limited area of the hub, its heavy weight and significant wind load are the main disadvantages of these systems. Nevertheless, despite impressive prices, experts predict that by 2020 it is planned to sell more than 5,000 hybrid optical fiber lighting systems in the United States.

Для упрощения оптоволоконных осветительных устройств, имеются конструкции неподвижных концентраторов, например, устройства, предложенные в патентах: United States Patent 3,780,722, или US 2012/0154941 А1. В данных конструкциях для концентрации светового потока применяются фоконы, либо специальные призмы, образующие матричные поверхности для сбора света, и его дальнейшей транспортировки по оптическим каналам (Приложение 5). Однако такие концентраторы обладают большой массой, и низкой эффективностью. Они не могут обеспечить высокую плотность светового потока в оптоволоконном жгуте, из-за ограниченной числовой апертуры фоконов. При большой входной, и малой выходной площадях торцов фоконов, с каждым последующим отражением, у световых лучей увеличивается угол отражения. Когда этот угол достигнет 90 градусов, продвижение лучей по фокону прекращается, затем лучи разворачиваются в обратном направлении, и выходят через входной торец (Приложение 4). Поэтому, такие концентраторы не позволяют обеспечивать передачу больших световых потоков по тонкому оптоволокну.To simplify fiber optic lighting devices, there are designs of fixed hubs, for example, devices proposed in patents: United States Patent 3,780,722, or US 2012/0154941 A1. In these designs, focons or special prisms forming matrix surfaces for collecting light and its further transportation through optical channels are used to concentrate the light flux (Appendix 5). However, such concentrators have a large mass, and low efficiency. They cannot provide a high light flux density in a fiber optic bundle, due to the limited numerical aperture of the focons. With a large input and small output areas of the ends of the focons, with each subsequent reflection, the angle of reflection of light rays increases. When this angle reaches 90 degrees, the advancement of the rays along the focone stops, then the rays turn around in the opposite direction and exit through the input end face (Appendix 4). Therefore, such hubs do not allow the transmission of large light fluxes through thin optical fiber.

Известны, также конструкции неподвижных концентраторов, в которых для увеличения плотности светового потока, совместно с фоконами используются сужающие линзы, например, патент РФ на ПМ №102747. Такие концентраторы имеют не большой угол по азимуту, т.е. обеспечивают малое время слежение за солнцем в течение дня. У цилиндрической (линейной) линзы фокус представляет собой не точку, а прямую линию, поэтому, такие концентраторы хорошо сужают световой поток только в одной плоскости, в которой солнце движется по небосводу. Изгиб линзы, или изменение ее толщины в этой плоскости, дают не большой эффект для снижения потерь световой энергии от некачественной фокусировки света на входной торец фокона. При перемещении солнца по небосводу, фокусное световое пятно будет вытянуто в форме ромба, и оно все равно будет смещаться в течение дня по фокусной линии. При этом входной торец фокона необходимо делать в виде эллипса, вытянутого вдоль фокусной линии, либо, использовать плоский фоконный жгут. И то, и другое, ведет к увеличению числовой апертуры, увеличивает площадь сечения оптического волокна, или приходится снижать плотность светового потока в оптическом волокне, а значит, снижается и эффективность осветительного устройства. Такие концентраторы, так же имеют большую массу, и большой расход материала при изготовлении линз.There are also known constructions of fixed concentrators, in which to increase the light flux density, narrowing lenses are used together with focons, for example, RF patent for ПМ No. 102747. Such concentrators have a small azimuth angle, i.e. provide short time tracking of the sun during the day. In a cylindrical (linear) lens, the focus is not a point, but a straight line, therefore, such concentrators well narrow the light flux in only one plane in which the sun moves across the sky. Bending the lens, or changing its thickness in this plane, does not give a large effect to reduce the loss of light energy from poor-quality focusing of light on the input end of the focon. When the sun moves around the sky, the focal spot of light will be elongated in the shape of a rhombus, and it will still shift throughout the day along the focal line. In this case, the input end face of the focon must be made in the form of an ellipse elongated along the focal line, or, use a flat focal band. Both that and another, leads to an increase in the numerical aperture, increases the cross-sectional area of the optical fiber, or it is necessary to reduce the density of the light flux in the optical fiber, which means that the efficiency of the lighting device is also reduced. Such concentrators also have a large mass, and a large consumption of material in the manufacture of lenses.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение стоимости оптоволоконных осветительных устройств, уменьшение потерь световой энергии, снижение их массы, и ветровой нагрузки, увеличение времени работы в течение дня, увеличение срока службы и надежности при освещении труднодоступных для солнечного света темных помещений, при полной независимости от электричества.The technical result of the claimed invention is to reduce the cost of fiber-optic lighting devices, reduce light energy losses, reduce their mass, and wind load, increase operating time during the day, increase the service life and reliability when lighting dark rooms inaccessible to sunlight, with complete independence from electricity .

Сущность изобретения. Технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве применен неподвижный концентратор с оптическим способом наведения светового потока на входной торец фокона. Световой поток последовательно сужается в двух перпендикулярных плоскостях, при этом, солнечный свет, концентрируется на входной торец оптоволоконного кабеля фоконного типа, с помощью неподвижного куполообразного концентратора, выполненного на основе цилиндрических линз Френеля. Сначала поток солнечного света поляризуется в плоскости движения солнца по небосводу с помощью линейного коллиматора, состоящего из двух специальных неподвижных цилиндрических линз Френеля, сужающей и расширяющей. Затем плоский поляризованный световой поток попадает на ряд полосковых не симметричных линз Френеля и сужается в перпендикулярной плоскости до размеров входного торца фоконого жгута (кабеля). Одновременно с сужением, полосковые не симметричные линзы Френеля постоянно направляют концентрированный световой поток на входной торец оптоволоконного жгута. Окончательно световой поток сужается до размеров оптоволоконного жгута с помощью фоконного приемного участка жгута. На другом торце оптоволоконного жгута, находящегося в темном помещении, имеется рассеивающая линза, которая равномерно рассеивает свет, освещая это помещение (фото в приложении 6). Такой способ сужения светового потока в концентраторе, значительно упрощает устройство, исчезает необходимость механического позиционирования фокусирующего блока в течение светового дня, полностью отсутствует потребление электроэнергии, значительно увеличивается срок службы устройства, существенно возрастает безопасность его эксплуатации. Это позволяет значительно снизить цену устройства, и стоимость его обслуживания, уменьшить световые потери, и массу, расширить область применения, следовательно, увеличить тираж. Можно использовать данное устройство даже там, где нет электричества, и не только в помещениях с повышенной влажностью, но и в воде (бассейны, аквариумы, субмарины), и во взрывоопасных помещениях (шахты, рудники и химические предприятия).SUMMARY OF THE INVENTION The technical result is achieved by the fact that the inventive device uses a fixed hub with an optical method of directing the light flux at the input end of the focon. The luminous flux sequentially narrows in two perpendicular planes, while the sunlight is concentrated on the input end of the fiber-optic cable of the focal type using a fixed dome-shaped hub made on the basis of cylindrical Fresnel lenses. First, the stream of sunlight is polarized in the plane of movement of the sun across the sky using a linear collimator, consisting of two special fixed cylindrical Fresnel lenses, narrowing and expanding. Then a flat polarized luminous flux enters a series of strip non-symmetrical Fresnel lenses and tapers in a perpendicular plane to the dimensions of the input end of the focal bundle (cable). Simultaneously with narrowing, stripy non-symmetrical Fresnel lenses constantly direct concentrated light flux to the input end of the fiber optic bundle. Finally, the luminous flux narrows to the size of a fiber optic bundle using a focal receiving portion of the bundle. At the other end of the fiber optic bundle, located in a dark room, there is a scattering lens that evenly scatters the light, illuminating this room (photo in Appendix 6). This method of narrowing the light flux in the concentrator greatly simplifies the device, the need for mechanical positioning of the focusing unit during daylight hours disappears, energy consumption is completely absent, the device’s service life is significantly increased, and its operation safety is significantly increased. This allows you to significantly reduce the price of the device, and the cost of its maintenance, reduce light loss, and weight, expand the scope, therefore, increase circulation. You can use this device even where there is no electricity, and not only in rooms with high humidity, but also in water (pools, aquariums, submarines), and in explosive rooms (mines, mines and chemical plants).

Концентратор, предназначенный для приема и уплотнения солнечного светового потока, его ввода во входной торец оптоволоконного жгута, представлен на фигуре 1. Фокусирующий блок устройства, состоит из линейной (цилиндрической) сужающей линзы Френеля (1), которая выполнена на внутренней стороне прозрачного куполообразного корпуса (2). У цилиндрической линзы фокус представляет собой прямую линию. В непосредственной близости от фокуса сужающей линзы находится такая же линейная (цилиндрическая) линза Френеля, с таким же фокусным расстоянием, но только расширяющая световой поток (3). Для упрощения рисунка, линейная (цилиндрическая) сужающая линза Френеля (1), показана только на одной из проекций, а у расширяющей линзы Френеля (3), показано только место ее расположения на внутреннем куполе. После прохождения этой линзы, световые лучи снова оказываются параллельными друг другу, но световой поток становится плоским, т.е. он поляризуется в плоскости, почти параллельной плоскости дневного перемещения солнца. Небольшой угол смещения между плоскостями обеспечивает небольшое боковое смещение фокусной линии при движении солнца по небосводу. При движении солнца, плоский световой поток постепенно смещается в перпендикулярном направлении, и последовательно попадает на несимметричные полосковые линейные линзы Френеля, расположенные на следующем прозрачном куполе (4). Эти полосковые линзы образуют на куполе прозрачное поле (5), они смещены относительно друг друга, как в плоскости движения солнца по небосводу, так и в перпендикулярном направлении, в котором смещается фокусная линия. Таким образом, образованная ими поверхность имеет вид лесенки. Каждая из этих полосковых несимметричных линз (5), не только сужает световой поток в перпендикулярной плоскости, но и меняет угол преломления света в этой плоскости, постоянно направляя свет на входной торец оптоволоконного жгута. Ранним утром после восхода солнца, плоский световой поток будет проходить через крайнюю полосковую линзу (7). К полудню, световой поток сместится на среднюю полосковую линзу Френеля (8). К вечеру, перед заходом солнца, плоский световой поток сместится, и будет проходить через другую крайнюю полосковую линзу (9). Сужающую линзу Френеля (11), можно получить из плосковыпуклой линзы (10), путем пошагового смещения ее выпуклой поверхности, к ее плоской поверхности. Применение линз Френеля позволяет снизить вес устройства и его цену, за счет уменьшения материала на изготовление линз. Свет преломляется, и меняет свое направление, только на границе раздела сред, а не в самой линзе. Поэтому, обе линзы (10) и (11), концентрируют световой поток, практически одинаково.A concentrator designed to receive and seal the solar light flux, enter it into the input end of the fiber optic bundle, is shown in Figure 1. The focusing unit of the device consists of a linear (cylindrical) narrowing Fresnel lens (1), which is made on the inside of a transparent domed body ( 2). For a cylindrical lens, the focus is a straight line. In the immediate vicinity of the focus of the narrowing lens is the same linear (cylindrical) Fresnel lens, with the same focal length, but only expanding the light flux (3). To simplify the picture, the linear (cylindrical) narrowing Fresnel lens (1) is shown on only one of the projections, while the expanding Fresnel lens (3) shows only its location on the inner dome. After passing through this lens, the light rays again become parallel to each other, but the light flux becomes flat, i.e. it is polarized in a plane almost parallel to the plane of the daytime movement of the sun. A small angle of offset between the planes provides a small lateral shift of the focal line when the sun moves in the sky. When the sun moves, the flat luminous flux gradually shifts in the perpendicular direction, and subsequently hits the asymmetric strip linear Fresnel lenses located on the next transparent dome (4). These strip lenses form a transparent field on the dome (5), they are offset relative to each other, both in the plane of the sun in the sky and in the perpendicular direction in which the focal line is shifted. Thus, the surface formed by them looks like a ladder. Each of these strip asymmetric lenses (5), not only narrows the luminous flux in a perpendicular plane, but also changes the angle of refraction of light in this plane, constantly directing light to the input end of the fiber optic bundle. In the early morning after sunrise, a flat luminous flux will pass through the extreme stripe lens (7). By noon, the light flux will shift to the middle stripe Fresnel lens (8). By the evening, before sunset, the flat light flux will shift and will pass through the other extreme stripe lens (9). The narrowing Fresnel lens (11) can be obtained from a plano-convex lens (10) by stepwise displacing its convex surface to its flat surface. The use of Fresnel lenses allows you to reduce the weight of the device and its price, by reducing the material for the manufacture of lenses. Light is refracted, and changes its direction, only at the interface of media, and not in the lens itself. Therefore, both lenses (10) and (11) concentrate the luminous flux almost identically.

Способ смещения фокусного пятна демонстрируется на фигуре 2. Несимметричная плосковыпуклая линза 14, и полученная из нее несимметричная линза Френеля 15, смещают фокус влево. У симметричной плосковыпуклой линзы 12, и симметричной линзы Френеля 13, фокус находится в центре линзы. Таким образом, плоский световой поток не только сужается в перпендикулярной плоскости с помощью набора полосковых линз Френеля, но и за счет последовательного изменения угла преломления в течение светового дня, направляется на входной торец фокона. Чем больше количество полосковых линз, и чем меньше их ширина, тем меньше шаг дискретности, и больше эффективность оптической концентрации света.A method for shifting the focal spot is shown in Figure 2. An asymmetric plano-convex lens 14, and an asymmetric Fresnel lens 15 obtained from it, shift the focus to the left. For a symmetrical plano-convex lens 12, and a symmetrical Fresnel lens 13, the focus is in the center of the lens. Thus, the flat luminous flux not only narrows in a perpendicular plane using a set of strip Fresnel lenses, but also due to the successive change in the angle of refraction during daylight hours, is directed to the input end of the focon. The larger the number of strip lenses, and the smaller their width, the smaller the step of discreteness, and the greater the efficiency of the optical concentration of light.

Далее концентрированный световой поток проходит фоконы оптических волокон, при этом постепенно сужаясь до размеров этих волокон, и после многократного отражения от их стенок, попадает на рассеивающую линзу в освещаемом помещении.Further, the concentrated luminous flux passes through the focons of optical fibers, while gradually tapering to the size of these fibers, and after repeated reflection from their walls, falls on a scattering lens in the illuminated room.

Оптоволоконный жгут (6), может быть изготовлен из кварца, но из-за своей хрупкости, диаметр его волокон делают не более 500 мкм. Такое волокно называется многомодовым. Кварцевый жгут сравнительно дорогой, из-за большого количества волокон в жгуте, но зато он имеет большую световую прозрачность [2], следовательно, малое затухание при прохождении светового потока (0,2-5 дБ/км). В устройстве может использоваться и полимерное оптоволокно (ПОВ). Однако ПОВ имеет значительно большее затухание света (100-500 дБ/км), но обладает хорошей гибкостью. Поэтому ПОВ изготавливают значительно большего диаметра, до 3 мм. [3]A fiber optic bundle (6) can be made of quartz, but because of its fragility, the diameter of its fibers is not more than 500 microns. Such a fiber is called multimode. A quartz tourniquet is relatively expensive, due to the large number of fibers in the tourniquet, but it has a high light transparency [2], therefore, low attenuation during the passage of the light flux (0.2-5 dB / km). The device can also use polymer optical fiber (POV). However, the DOM has a significantly greater attenuation of light (100-500 dB / km), but has good flexibility. Therefore, POV is made of a much larger diameter, up to 3 mm. [3]

Рассеивающая линза является стандартной деталью, поэтому на рисунке она не изображена. Оптоволоконное осветительное устройство, по сути, представляет выносное окно, роль которого выполняет неподвижный концентратор, с последующей транспортировкой света в освещаемое помещение по оптоволоконному кабелю.A diffuser lens is a standard part; therefore, it is not shown in the figure. Fiber-optic lighting device, in fact, is a remote window, the role of which is played by a fixed hub, with subsequent transportation of light to the illuminated room via fiber-optic cable.

Надежность данного осветительного устройства очень высока, поскольку оно не содержит подвижных деталей, за исключением блока сезонной коррекции. Этот блок изменяет угол места концентратора в диапазоне, всего от 0 до 0,5 градусов/сутки (в данном изобретении не рассматривается). Вес концентратора, ветровая нагрузка на него, и расход материала при изготовлении, не велики, в виду того, что применены пустотелые детали, выполненные из медицинского пластика, методом горячей штамповки. Внешний купол концентратора может в диаметре достигать 3 м, при его толщине 3-5 мм. В городе Сочи с такого концентратора можно получить в полдень до 3 кВт солнечной энергии. Для освещения темных помещений в стандартной квартире достаточно концентратора с диаметром 40-50 см.The reliability of this lighting device is very high, because it does not contain moving parts, with the exception of the seasonal correction unit. This unit changes the elevator angle of the concentrator in a range of from 0 to 0.5 degrees / day (not considered in this invention). The weight of the hub, the wind load on it, and the material consumption during manufacturing are not large, since hollow parts made of medical plastic are used by hot stamping. The outer dome of the concentrator can reach a diameter of 3 m, with a thickness of 3-5 mm. In the city of Sochi, from such a concentrator it is possible to get up to 3 kW of solar energy at noon. To illuminate dark rooms in a standard apartment, a hub with a diameter of 40-50 cm is enough.

При хорошей прозрачности, детали такого осветительного устройства практически не нагреваются. Эксперименты показали, что при освещении ванной комнаты (Приложение 6), рассеивающая стеклянная линза нагревалась всего на 0,4°C, а оптоволоконный жгут был теплее окружающего воздуха всего на 0,1°C. В данном эксперименте использовался концентратор с диаметром 20 см, и приемной площадью всего 70 см², этим и объясняется не высокая освещенность помещения. В эксперименте использовалось оптическое полимерное волокно фоконного типа из полиметилметакрилата (ПММА) с диаметром 1 мм, и длиной 10 м. Данное оптическое волокно не имело защитного покрытия, и поэтому светилось в темноте. Эксперимент проводился в ясную солнечную погоду в мае месяце, в полдень, в Москве. Цифровые значения физических величин, полученные при проведении эксперимента, хорошо согласуются с уже известными энергетическими величинами. [4] Результаты проведенных экспериментов дают основание утверждать, что заявляемое устройство найдет широкое применение, поскольку обладает рядом существенных преимуществ, по сравнению с существующими осветительными устройствами.With good transparency, the details of such a lighting device practically do not heat up. The experiments showed that when lighting the bathroom (Appendix 6), the scattering glass lens was heated by only 0.4 ° C, and the fiber optic bundle was warmer than the surrounding air by only 0.1 ° C. In this experiment, a concentrator with a diameter of 20 cm and a receiving area of only 70 cm ^{2 was used} , which explains the low illumination of the room. The experiment used an optical polymer fiber of the focal type of polymethylmethacrylate (PMMA) with a diameter of 1 mm and a length of 10 m. This optical fiber did not have a protective coating, and therefore glowed in the dark. The experiment was carried out in clear sunny weather in the month of May, at noon, in Moscow. The digital values of physical quantities obtained during the experiment are in good agreement with the already known energy quantities. [4] The results of the experiments give reason to argue that the inventive device will find wide application, because it has a number of significant advantages, compared with existing lighting devices.

Розничная цена таких простых и надежных осветительных устройств, при их массовом производстве может быть меньше, чем цена аналога (гибридного устройства, приложение 3), в 100-200 раз. Расчет показал, что цена устройств, при массовом их производстве, будет находиться в пределах 5-15 тыс.руб./шт. Срок службы устройства ограничен только временем сохранения прозрачности деталей, и зависит от оптических свойств используемых материалов. Он 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 an analogue (hybrid device, Appendix 3), 100-200 times. The calculation showed that the price of devices, with their mass production, will be in the range of 5-15 thousand rubles / pc. The service life of the device is limited only by the time of preservation of the transparency of the parts, and depends on the optical properties of the materials used. It is several orders of magnitude longer than the service life of gas discharge lamps, and even more so, incandescent lamps.

Легко прогнозируется большой гарантированный спрос на эту недорогую и нужную продукцию (Приложение 7). Тираж вполне может достичь миллионов оптоволоконных осветительных устройств в год. Фокусирующий блок (концентратор) можно изготовить в виде неразъемной, литой, цельной конструкции, применяя технологию, подобную той, что используется при изготовлении пластиковых канистр для воды.It is easy to forecast a large guaranteed demand for these inexpensive and necessary products (Appendix 7). The circulation may well reach millions of fiber optic lighting devices per year. The focusing unit (concentrator) can be made in the form of an integral, cast, integral design, using a technology similar to that used in the manufacture of plastic water cans.

Используемые источники информацииInformation Sources Used

1. http://altenergiva.ru/sun/sroki-okupaemosti-solnechnyx-batarej.html#h2_11.http: //altenergiva.ru/sun/sroki-okupaemosti-solnechnyx-batarej.html#h2_1

2. http://studopedia.ru/4_137359_zatuhanie-v-opticheskom-volokne.html2.http: //studopedia.ru/4_137359_zatuhanie-v-opticheskom-volokne.html

3. http://www.pofcentre.ru/3.http: //www.pofcentre.ru/

4. http://al-vo.ru/o-zhizni/solnechnava-energiya.html4.http: //al-vo.ru/o-zhizni/solnechnava-energiya.html

Claims

A solar fiber-optic lighting device comprising a concentrator, a fiber optic bundle, a scattering lens, characterized in that the fixed hub with an optical method for directing the light flux contains a cylindrical narrowing Fresnel lens on the inner surface of a transparent dome-shaped body, in the focus of which there is a second transparent dome with a cylindrical expanding Fresnel lens , on the third inner transparent dome there are asymmetric cylindrical strip strip Fresnel lenses, a plane s focus plane which is perpendicular to the previous two focus lenses and lens narrowing strip additionally have gradually changing angles of the refractive light flux, each of which corresponds to each position of the sun in the sky during the day.