Отечественной науке принадлежит одно из немногих за прошедшее уже столетие пионерских изобретений в области световых приборов — создание и исследование осветительных устройств с полыми световодами, их разработка и внедрение в серийное производство и практику применения. Сегодня около 30 фирм в 12 странах мира работают в этом чрезвычайно эффективном направлении. Число этих фирм и фронт работ непрерывно расширяются. И только в нашей стране — родине изобретения — все научные и прикладные работы в последнее десятилетие практически свернуты. И если первые два десятка международных патентов по полым световодам 1970—1980 годов принадлежат нашей стране, то за последние 10 лет мы не получили ни одного патента, общее число которых сегодня свыше ста.
Развитие человечества неразрывно связано со светопотреблением — не меньше, чем с потреблением металла, нефти, угля, электричества. Степень развитости общества характеризуется световой энергией в Мегалюменчасах (Млм.ч), вырабатываемой в год на одного человека. Для России это около 43 Млм.ч, для США — в 4—5 раз больше. Свет несут более миллиарда его источников, расположенных повсюду, то есть на каждого человека в нашей стране приходится почти по шесть светильников. При этом мы еще далеко не достигли физиологического оптимума необходимой человеку световой энергии, который в большинстве случаев должен быть в 5—10 раз выше имеющегося. Это означает, что надо дальше наращивать парк действующих светильников, применять источники света еще большей мощности и эффективности, еще больше расходовать материальных средств на выпуск и монтаж изделий, а главное — на их эксплуатацию. Ведь как бы долго ни служили лампы, в конце концов, их приходится заменять. Во время работы светильники загрязняются, их необходимо систематически чистить. И часто это приходится делать на большой высоте, в местах, куда затруднен доступ. Где же выход? Каким образом снизить число устанавливаемых светильников, уменьшить протяженность электрических сетей и потерь мощности в них, как приостановить лавинообразный рост расходов на освещение и т.д.
Ни одним из традиционных методов возникшую проблему решить не удается. Чем меньше мы хотим применять ламп, тем больше должна быть их мощность, а значит, и яркость, и тем реже они должны устанавливаться. А это приводит к резкому снижению качества и эффективности освещения: повышается слепящее действие источников света, ухудшается равномерность освещения, падает надежность работы осветительных установок, сокращается срок службы ламп.
В принципе, ясно, в каком направлении искать выход из положения. Надо добиться, чтобы световые потоки от небольшого количества мощных ламп определенным образом перераспределялись в пространстве и обеспечивали равномерное не слепящее глаз освещение. Поэтому новые устройства должны иметь большие светящие поверхности малой яркости, а лампы надо сконцентрировать в небольшом количестве точек, которые легко обслуживать.
Нетрадиционное решение требовало создания новых источников света, новых материалов и технологий.
Как ни парадоксально, ближе всех к решению проблемы еще в XIX веке подошел русский ученый-электротехник В.Н. Чиколев и ряд американских исследователей того же времени.
В настоящее время сложилось два основных направления разработки и применения полых протяженных световодов: зеркальные щелевые световоды на основе использования металлического отражения от большей части внутренней поверхности световода и призматические световоды, основанные на использовании эффекта полного внутреннего отражения в призмах, покрывающих всю их наружную поверхность.
Возможность передачи света и его распределения с помощью полых протяженных световодов вызвала к жизни ряд интересных научных и инженерных идей.
Поскольку световод представляет собой трубу довольно большого диаметра (до 1 м), то очевидно, что такие каналы могут служить для транспортирования не только света, но, скажем, и очищенного воздуха. В этом случае световод становится одновременно воздуховодом.
Новый подход к созданию интегральных осветительных установок представляет три идеи интегральных устройств: для высоких одноэтажных зданий, для подземных помещений и широких зданий с периметральным остеклением.
Во всех случаях реализации этих предложений необходимо использование простейших герметизированных гелиостатов, требующихся для всех случаев освещения зданий в зоне индустриальных городов (без открытых оптических систем);
- использование одних и тех же устройств для транспортирования и перераспределения солнечного света и света ламп;
- вынесение из освещаемых помещений электрических сетей и всех узлов, требующих обслуживания в процессе эксплуатации;
- исключение выделения тепла (поступающего от солнца и ламп) в освещаемое помещение для снижения мощности систем кондиционирования воздуха;
- уменьшение размера отверстий в ограждающих конструкциях для ввода солнечного света.
В отдельное направление могут быть выделены работы по созданию высокоэффективных плоских клиновидных световодов для имитации естественного освещения от светящегося небосвода, что весьма благоприятно сказывается на выращивании сельскохозяйственных культур. Эксперименты показали, что урожайность, например, огурцов в теплице при таком освещении увеличивается в 1,3—1,6 раза. Применение новых устройств в северных и дальневосточных районах страны значительно улучшило бы снабжение населения свежими овощами и фруктами.
Внимание к проблеме в 1980'е годы стимулировало создание, производство и крупномасштабное применение первых в мире систем освещения полыми световодами. В последующий период, когда распался СССР и развалилась система централизованного планирования и снабжения, это производство, как и исследовательские работы, были практически прекращены.
Зато за рубежом “эстафета” была подхвачена, и работы в области полых световодов все эти годы бурно развивались.
Это новое направление далеко не исчерпано. Большая часть идей даже того времени еще не реализована. Что уж говорить об идеях нового поколения!
По материалам сайта www.illuminator.ru
Комментариев нет:
Отправить комментарий