Устройство для естественного освещения помещений

Гибридное устройство для освещения помещений
Полезная модель относится к области строительства, предназначена для освещения темных помещений естественным солнечным светом.
Известна конструкция осветительного устройства (патент на полезную модель №102747 от 10.03.2011), которая включает оптоволоконный кабель, неподвижную изогнутую плосковыпуклую цилиндрическую линзу и прозрачную коническую воронку. Они сужают солнечный световой поток и направляют его на входной торец оптоволоконного кабеля в течение всего светового дня. Недостатками данного технического решения является невозможность использования данного устройства при малой освещенности солнечным светом или в отсутствие освещенности.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является осветительное устройство (патент на изобретение №2468288 «Солнечное самонаводящееся оптоволоконное осветительное устройство» от 27.10.2012), которое включает фокусирующий блок, состоящий из корпуса, эллипсовидной фокусирующей линзы и двух фокусирующих большого и малого зеркал. Линза и зеркала сужают солнечный световой поток и направляют его на входной расширяющийся в виде фокона торец оптоволоконного кабеля в течение всего светового дня. Оптоволоконный кабель специальной конструкции, входной торец которого выполнен в виде фокона, сужает световой поток и осуществляет наведение коллектора на солнце. Входной гибкий фокон имеет специальный внешний сегментный слой, выполненный из тонированного материала с большим коэффициентом температурного расширения. Такая конструкция фокона позволяет ему, изгибаясь, подобно биметаллической пластине, направлять фокусирующий блок (коллектор) на солнце. Недостатком данного технического решения является невозможность использования данного устройства при малой освещенности солнечным светом или в отсутствие освещенности.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - обеспечить использование устройства при малой освещенности солнечным светом или в отсутствие освещенности.
Данная задача решается за счет того, что заявленная полезная модель, включающая фокусирующий блок, состоящий из корпуса, эллипсовидной фокусирующей линзы и двух фокусирующих большого и малого зеркал, этот блок закреплен на входном фоконе - расширяющемся конце оптоволоконного кабеля, который с помощью крепежного устройства смонтирован на крыше или южной стороне дома. Другой конец оптоволоконного кабеля соединен с рассеивающей линзой, которая помещена в освещаемом помещении. Внешняя оболочка фокона выполнена из тонированного материала с высоким коэффициентом температурного расширения в виде отдельных сегментов, изолированных друг от друга термоизоляционными светоотражательными перегородками. Перегородки препятствуют нагреву от светового пятна, неосвещенных сегментов и прозрачной светопроводящей сердцевины фокона. Причем световое пятно по форме и размеру совпадает с входным торцом прозрачной светопроводящей сердцевины фокона. Устройство дополнительно снабжено узлом фотоэлектрического преобразования, где солнечная энергия преобразуется в электрическую и накапливается в узле аккумулирования, при отсутствии или недостатке естественного солнечного света накопленная энергия по электрическому кабелю передается к светодиодной лампе.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение работы устройства при малой освещенности солнечным светом или в отсутствие освещенности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - разрез по 1-1. Устройство предназначено для освещения темных помещений в дневное время - естественным солнечным светом, а в ночное время накопленной энергией за день. Фокусирующий блок устройства состоит из фокусирующей линзы (1), корпуса (2), большого фокусирующего зеркала (3), малого фокусирующего зеркала (4). Этот блок закреплен на входном фоконе (5), - расширяющемся конце оптоволоконного кабеля (6), который с помощью крепежного устройства (7) смонтирован на крыше дома или южной стороне дома. Другой конец оптоволоконного кабеля (6) соединен с рассеивающей линзой (8), которая установлена в освещаемом помещении. Внешняя оболочка фокона (5) выполнена из тонированного материала с высоким коэффициентом температурного расширения в виде отдельных сегментов (9), изолированных друг от друга термоизоляционными светоотражательными перегородками (10). Перегородки (10) препятствуют нагреву от светового пятна (11), неосвещенных сегментов (9) и прозрачной светопроводящей сердцевины (12) фокона (5). Причем световое пятно (11) по форме и размеру совпадает с входным торцом прозрачной светопроводящей сердцевины (12) фокона (5). Устройство оснащено узлом фотоэлектрического преобразования (13), связанного по электрическому кабелю (14) с узлом аккумулирования (15), который через электрический кабель (14) соединен со светодиодной лампой (16).
Работает устройство следующим образом:
Сфокусированный линзой (1) и зеркалами (3,4) поток света попадает во входной торец фокона (5). Если фокусирующий блок не направлен на солнце, то световое пятно (11) расположено не по центру фокона (5) (см. фиг. 2 сечение 1-1). При этом несимметричный световой поток инфракрасного (ИК) диапазона, нагревает сегменты (9) из тонированного материала с высоким коэффициентом температурного расширения, пропускающего инфракрасное излучение. Освещаемые сегменты (9) нагреваясь, удлиняются, изгибая фокон (5) в сторону солнца, пока световое пятно (11) не окажется в центре торца. Световой поток видимого спектра проходит через прозрачную светопроводящей сердцевину(12), фокона (5) сужаясь до размеров оптоволоконного кабеля (6), проходит через него, попадает в рассеивающую линзу (8) и равномерно распределяясь, освещает темное помещение. Таким образом, «холодный» солнечный свет видимого диапазона транспортируется в темное помещение. Фокон (5) изгибается под действием температуры, подобно биметаллической пластине, и постоянно направляет фокусирующее устройство на солнце, аналогично подсолнуху, который в течение дня изменяет свою ориентацию, поворачиваясь к солнцу. При этом направление солнечных лучей всегда совпадает с осью входной части фокона (5). Входной торец фокона (5) всегда расположен перпендикулярно солнечным лучам, поэтому практически вся световая энергия проникает в фокон (5), а не отражается от него. Устройство преобразует с помощью фотоэлектрического преобразования (13) солнечную энергию в электрическую, накапливает ее в узле аккумулирования (14), и при отсутствии солнечного света передает накопленную энергию по электрическому кабелю (15) к светодиодной лампе (16).
Полезная модель позволит использования данного устройства при малой освещенности солнечным светом или в отсутствие освещенности. Это стало возможным, за счет дополнения устройства узлом фотоэлектрического преобразования, где он преобразует солнечную энергию в электрическую и накапливает в узле аккумулирования, при отсутствии или недостатке естественного солнечного света, передает накопленную энергию по электрическому кабелю к светодиодной лампе.