Полый световод для передачи немонохроматического излучения Советский патент 1991 года по МПК G02B6/00 

А-А

to С

/1зобретение относится к светотехнике и может быть использовано в системах для транспортирования оптического излучения. Цель изобретения - сокращение потерь энергии полезного излучения. Полый световод содержит корпус 1, промежуточный отражающий слой 2, внутренний слой 3, выполненный из материала, прозрачного в диапазоне потребляемых длин волн и поглощающего излучения в остальных диапазонах. 4 ил.

1

5О

4

о с

05

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в системах для транспортирования оптического излучения - естественного и искусственного.

Цель изобретения - сокращение потерь энергии пЪлезного излучения.

На фиг. 1 показана конструкция полого световода, вид сбоку, частичный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример использования полого световода в схеме имитатора солнечного излучения; на фиг. 4 - то же, в схеме освещения здания солнечным светом.

Полый световод содержит корпус 1, выполняющий несущую и защитную функции, промежуточный отражающий слой 2, внутренний слой 3, выполненный из материала, прозрачного в диапазоне потребляемых длин волн и поглощающего излучение в остальных диапазонах. Канал 4 предназначен для движения охлаждающей среды, поступающей и уходящей через отверстия, соответственно 5 и 6 в оболочке. На входной торец 7 световода подается транспортируемое излучение, выходящее с торца 8 к месту потребления или распределительному участку (например, со щелевым распределением).

При работе в составе имитатора солнечного излучения (фиг. 2) у входного торца 7 световода расположена оптическая система 9, формирующая пучок имитирукж его излучения, испускаемого источником 10. Оптическая система 9 (например, световой прибор прожекторного типа) обращена лицевой поверхностью 11 к входному торцу 7. Испытуемый объект 12 (например, гелио- коллектор) располагается на выходе световода у торца 8.

В системе освещения здания (фиг. 3) предлагаемая конструкция световода- располагается в световой шахте 13. Строительные конструкции 14 при этом выполняют функцию несущего и защитного слоев. Поверх них расположены специальные слои 2 и 3 с зазором, образующим канал 4. Солнечное излучение направляется в световую шахту 13 гелиостатами 15 через световой фонарь 16. Изменение направления поступающего излучения осуществляется с помощью откидной отражающей поверхности 17. При отсутствии солнечного излучения поверхность 17 откидывается, и источником излучения служат световые приборы 18. Из световой шахты 13 излучение с помощью отсекателей 19 поступает в устройство 20 горизонтального распределения излучения (в виде, например, плоских клиновидных световодов) в помещениях 21.

Полый световод работает следующим образом.

Излучение, спектральный состав которого и направленные свойства обусловлены

источником, поступает на входной торец 7 световода, распространяется по нему благодаря многократным отражениям, обеспечиваемым слоями 2 и 3, и выходит из противоположного торца 8, располагаемого

0 обычно в месте потребления. Транспортирование излучения сопровождается попутно фильтрацией, определяемой спектральной поглощательной способностью материала внутреннего слоя 3.

5 Спектральная поглощательная способность материала определяется наличием нежелательных спектральных составляющих в излучении, испускаемом источником. В случае, когда внутренний слой 3 выполнен

0 в виде полости, заполненной подвижной средой, диссипативная фильтрация осуществляется за счет спектральной поглощательной способности этой среды.

Полый световод (фиг. 2) работает анало5 гичным образом в составе имитатора солнечного излучения.

Излучение от источника 10, подобрано- го в соответствии с требованиями по спектральному составу (распределение энергии

0 излучения в интервалах: 0,3 - 0,4 мкм - 1,..4%, 0,4-0,7 мкм 35...53%, 0,7- 1,0 мкм - 21...37%, 1,0 - 3,0 мкм - 14...34%)форми- руется оптической системой 9 в пучок, кото5 рый направляется через световод на испытуемый объект (гелиоколлектор) 12. Работа источника 10, расположенного внутри оптической системы, сопровождается выделением теплоты, вызывающим нагрев на0 ружных поверхностей оптической системы, включая лицевую поверхность 11. Нагретая до равновесной температуры (150 - 200°С) лицевая поверхность 11 диффузно излучает в инфракрасной области спектра (свыше 3

5 мкм) 97% излучаемой энергии. Большая часть этого излучения поглощается внутренним слоем 3, выполненным из стекла, содержащим 0,02Рв20з, толщиной 4 мм (эффект раздельной фильтрации направленного и

0 полусферического излучения) Испытуемого объекта 12 достигает лишь доля, определяемая диффузным угловым коэффициентом. Изменяя расстояние между лицевой поверхностью 11 оптической системы и испытуе5 мым объектом 12, добиваются необходимого уровня подавления паразитного теплового потока (с длиной волны свыше 3 мкм). При этом световод обеспечивает минимальные потери в основном, имитирующем солнечное,направленном пучке излучения.

Таким образом, осуществляется подавление паразитного теплового излучения без применения традиционных фильтров, которые оказывают влияние не только на паразитное излучение, но и на основной направленный пучок. Поглощаемая внутренним слоем 3 теплота отводится циркулирующей по зазору 4 охлаждающей средой - воздухом, подаваемым и отводимым через отверстия 5 и 6 в оболочке.

Полый световод (фиг. 3), работая аналогично перво му варианту, обеспечивает дис- сипативную фильтрацию в системе освещения здания.

Излучение солнца (сосредоточенное в спектральном диапазоне 0,3 - 3 мкм) с помощью гелиостатов 15 собирается и направляется в световую шахту 13, представляющую собой магистральный полый световод, через световой фонарь 16. Изменение направления поступающего излучения осуществляется отражающей поверхностью 17. Установленные в шахте отсекатели 19 распределяют световой поток по этажам здания, где с помощью плоских клиновидных световодов 20 он равномерно распределяется в помещениях 21. В отсутствие солнечного излучения источником служат световые приборы 18 с искусственными источниками излучения. Их включение сопровождается откидыванием отражателя 17. В этой конструкции функции защитного 1 и отражающего 2 слоев могут быть совмещены во внутренней поверхности световой шахты. Внутренний слой 3 обеспечивает диссипативную фильтрацию излучения, освобождая его от нежелательных инфракрасных составляющих (с длиной волн, превышающей 0,78 мкм), снижая тем

7Фм.1

самым тепловую нагрузку на систему кондиционирования здания. Энергия поглощенного излучения в виде тепла, отбираемого охлаждающей текучей средой, поступает в

систему утилизации.

Устанавливая на разных участках световой шахты внутренний слбй 3 с различными спектральными характеристиками, обеспечивают варьирование спектрального состэва излучения в разных помещениях 21 здания в зависимости от их функционального назначения. Располагая по ходу поступления излучения в здание-помещения отдых й и служебные помещения (например,

зал ЭВМ), можно организовать поступление ультрафиолетовой, видимой части инфракрасного излучения в первое помещение и только видимой составляющей - во второе. Возможна также дифференциация видимого излучения по спектральному составу между различными помещениями в пределах одного помещения для получения спе- циальных цветовых (декоративных) эффектов.

Формула изобретения Полый световод для передачи немонохроматического излучения, содержащий корпус с внутренним отражающим слоем, в котором установлен поглощающий фильтр, и систему отвода поглощенной фильтром энергии, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь энергии полезного излучения, фильтр выполнен в виде дополнительного внутреннего слоя, нанесенного участками, расположенными вдоль оси полого световода, причем участки внутреннего слоя выполнены с различными полосами пропускания.

- 8