光纖照明的原理、構成及安裝
2007-11-09 16:38:35 瀏覽:5461次 來源: 作者:

光纖照明是近年發展起來的一項全新高科技照明技術。它采用光導纖維(簡稱“光纖”,又稱“光波導”),利用全反射原理,通過光纖把光傳送到人們需要的任何地方進行照明。光纖照明的特點之一是裝飾性強,通過光纖輸出的光,不僅明暗可調,而且顏色可變,是動態夜景照明比較理想的光源;二是安全,光纖本身不帶電、不怕水、不易破損,而且體積小、柔軟可撓性好,使用安全;三是光纖的使用壽命長,維修工作量很小。因光纖照明的發光點或發光體遠離發光器光源,而發光器又安裝在維修方便的地方,故檢修起來十分方便。

1 光纖照明的原理

光纖照明系統是由光源、反光鏡、濾色片及光纖組成。反光鏡是獲得近似平行光束的重要元件,所以一般采用非球面反光鏡。而濾色片是改變光束顏色的零件。當光源通過反光鏡后,形成一束近似平行光束;由于濾色片的作用,又將該光束變成彩色光;當光束通過光纖后,彩色光就隨著光纖的路徑送到預定的地方。由于光在傳輸中會產生損耗,所以光源的功率一般都很強,常用光源功率為150~250W。為了獲得近似平行光束,發光點應盡量小,近似于點光源。

根據需要調換不同顏色的濾光片即可獲得相應的彩色光。光纖是光纖照明系統中的主體,光纖的作用是將光傳送或發射到預定地方。光纖分為端發光和體發光兩種:前者將光束傳到端點后,通過尾燈進行照明,而后者本身就是發光體,形成一根柔性光柱。就光纖材料而言,必須是在可見光的范圍內,對光能量應損耗最小,以確保照明質量。但實際上是不可能不損耗的。所以,光纖傳送距離以30m左右為最佳。

2 光纖的種類

光纖有單股、多股和網狀三種。單股光纖的直徑為6~20mm,可分為體發光和端發光兩種。而多股光纖均為端發光,其直徑一般為0.5~3mm,股數為幾根至上百根。網狀光纖均由細直徑的體發光光纖組成,可以組成柔性光帶。

從理論上講,光線是直線傳播的。但在實際應用中,人們都希望能改變光線的傳播方向。經過科學家數百年的不懈努力,可利用透鏡和反光鏡等光學元件無限次改變光線的傳播方向。而光纖照明的出現正是建立在“有限次”改變光線傳播方向的基礎上,實現了光的柔性傳播。正如圓弧經無數次分割后變成直線一樣,光纖照明正是經無限次反射后光線隨光纖的路徑傳送,實現了柔性傳播。但是光纖照明的柔性傳播并沒有改變光線直線傳播的原懟?BR>

3 光纖照明系統的構成

光纖照明系統可分成點發光(即末端發光)系統和線發光(即側面發光)系統。光纖照明系統一般由發光器、發光導體和終端附件三部分組成!

(1)發光器 

發光器裝置包括光源、反射器、紫外線(UV)和紅外線(IR)濾光器及旋轉式玻璃色盤(選配件)。根據其內部所配光源不同,一般分為鹵鎢燈系列和金鹵燈系列兩種。其中鹵鎢燈光源功率一般為50W或75W,輸入電壓為交流12V(裝置自帶電源變壓器),適用于博物館或展覽館等對溫度、濕度及紫外線、紅外線有特殊控制要求的場所;金鹵燈光源功率一般為150W或200W,輸入電壓為交流220V,適用于建筑物的輪廓照明及立面照明等對光亮度要求較高的場所!

根據防護等級的不同,發光器裝置一般分為室內型和室外型兩種。旋轉式玻璃色盤最多可配成八種顏色自動變換。該裝置可由計算機按設定程序變化控制,也可由音響系統輸出的音頻信號同步控制。其自帶電源插頭適用的電源為交流220V,50Hz!

(2)發光導體 

發光導體一般由塑料或玻璃纖維束或單根塑料纖維構成,考慮到傳輸過程中的光衰減,其長度一般不超過30m,可通過系統串聯解決。常見的發光導體有以下兩種:一是點發光光纖。光纖外覆非常薄的塑料或玻璃纖維涂層,防止光線外泄,其外有一層不透明的襯層和一層塑料、橡膠或金屬絲制的耐熱、抗紫外線保護套(用于保護和支撐光纖),分室內型及室外防水型兩種,均需配有發光終端附件;二是線發光光纖。采用特殊結構,可通長發光,其外有一層透明的襯層和一層耐熱、抗紫外線的PVC透明保護套,其外徑規格有8mm、11mm及15mm三種,分室內標準型及室外防水型兩種,均需配備不發光終端附件。

(3)終端附件 

無論是點發光光纖還是線發光光纖的末端,均需配置終端附件。根據點發光光纖和線發光光纖的不同發光特點,有如下兩種類型的終端附件:一是發光終端附件,配置在點發光光纖終端的各類反射式或直射式類似于燈具的發光附件,有筒燈型、配透鏡型(可聚光或發散光)、地面專用型以及水下型終端;二是不發光終端附件,配置在線發光光纖終端,為不透明密閉型封套。

4 光纖照明的特點

1)單個光源可具備多個發光特性相同的發光點;

2)光源易更換,也易于維修;

3)發光器可以放置在非專業人員難以接觸到的位置,因此具有防破壞性;

4)無紫外線、紅外線光,可減少對某些物品如文物、紡織品等的損壞;

5)發光點小型化,重量輕,易更換、安裝,可以制成很小尺寸的發光點,放置在玻璃器皿或其它小物體內,形成特殊的裝飾照明效果;

6)無電磁干擾,可應用在核磁共振室、雷達控制室等有電磁屏蔽要求的特殊場所內;

7)光與電分離。傳統照明都是由光源將電能直接轉換成光能實現的,光與電是分不開的。但電有一定的危險性,所以很多場合中人們都希望光與電分開,以排除各種隱患,確保照明的安全性。光纖照明光與電分離,無電火花、無電擊危險,可應用于化工、石油、天然氣平臺,噴泉水池、游泳池等有火災、爆炸性危險或潮濕多水的特殊場所;

8)光線柔性傳播。從理論上講,光線是直線傳播的。然而因實際應用的多元性,人們總希望能方便地改變光的傳播方向,而光纖照明可以滿足這一要求;

9)可自動變換光色;

10)可重復使用,節省投資;

11)柔軟、易折、不易碎,易加工成各種不同的圖案;系統發熱低于一般照明系統,可降低空調系統的電耗。

5 光纖照明產品的安裝

5.1 發光器的安裝

一般情況下,發光器裝置應被設置在方便操作、易于維修且非專業人士不易接觸的地方。室內型發光器可直接安裝在電氣豎井內的專用支架上,也可將其放置在帶鎖的配電箱內,靠墻明裝或嵌墻暗裝;室外型發光器可直接安裝在室外專用支架上,也可將其放置在帶鎖的戶外防雨箱內,靠墻或安裝在角鋼支架上。系統的金屬保護外殼和金屬安裝配件均應與屋面的防雷裝置做可靠的電氣連接。安裝時還應視現場的實際情況為其配備可靠的電源插座。

5.2 光纖的安裝

點發光光纖的敷設類似于一般電纜,可穿PVC塑料管或沿塑制線槽敷設,應盡量平直,減少彎曲,以防止彎曲光損耗。若有彎曲,其拐彎半徑應大于或等于其直徑的12倍。

線發光光纖一般敷設在廣告牌表面、建筑物表面或建筑物內墻表面,可采用卡釘或綁扎帶固定,彎曲時拐彎半徑應大于或等于其直徑的20倍,進出建筑物表面時應做好防水處理。

5.3 點發光光纖與發光終端附件的連接

一般采用專用連接套件將點發光光纖與發光終端附件連接在一起。為了確保系統的光亮輸出,安裝時應保證發光終端附件接口端口干凈,點發光光纖切口應平直干凈且整個連接過程有防塵措施。

5.4 發光終端附件的安裝

發光終端附件安裝基本同普通燈具的安裝。綜上所述,光纖照明的優勢是顯而易見的,但其價格較高。希望隨著科學技術的發展和光纖照明產品規;a的實現,其造價必將降至可以接受的范圍,從而使光纖照明產品在更多領域有著更為廣泛的應用,其獨特的動態照明效果和物理特性將使建筑照明更加絢麗多彩。

6 結束語

近年來,光纖照明技術發展很快,作為一種獨特的照明新技術,光纖照明已廣泛應用于工業、科研、醫學及景觀設計中,有著廣闊的發展前景。

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