光纤照明系统的组成及特点

bomoaa · 发表于 2011-3-15 10:44:44

如果你对光纤照明的一些基本原理有所了解，就能容易地掌握这门技术。提供另一种有创新的光照手段。
电气工程的承包商们对光纤照明感兴趣是由于它的多样性。随着这门技术的日趋成熟并获得更多的应用领域，以及工业专家们近期在创建通用术语、计算程序和测试方法上的成熟，都有助于减少对光纤照明在安装方面的忧虑。
与此同时，新的和更多种复合丙烯类光纤材料可进一步简化现场的安装方法，它们的特点是极少受到环境的限制。综合所有这些情况，将必然促使光纤照明的需求增加。
由各种各样的部件可组装成一套完整的光纤照明系统，这些部件包括发光器、光导体、端口、连接器、耦合器、套圈和灯具。让我们对每一部件进行较为详细的观察。
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1 光源
单根光纤的尺寸和需要的照度等一般取决于所采用光源的瓦数和型式。对于理想的光纤照明灯是那种具有非常小的发光面积而光通量输出很高的灯。光源后部的反射器和前部的透光镜有助于高效地把光传输入光纤。
通常使用的灯包括20W至75W低压MR16灯和70W至250W金属卤化物（M-H）灯。MR16有钨丝的卤化物灯可通过细灯丝进行精确的光束控制。然而，有些新型紧凑式M-H灯也能提供同样精密的光束控制。
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2 发光器
将光纤照明系统用的光源装入外罩内的装置称为发光器。外罩用薄金属板耐冲击塑料制成。有时我们称发光器为投光器。发光器可配装滤光镜头滤除灯所发射出来的大部分红外线（IR）和紫外线（UV）能量。因而，光纤照明系统用于照射纺织品、绘画和食品是很理想的。
由于光线是从灯传输至光纤的末端，发光器也可配装二色玻璃滤光盘以达到颜色的连续或固定变化。另外，色盘的运动可用计算机处理以提供特殊效果。例如光的定时变化或象频闪的瞬间光。最后，为了给复杂的照明装置提高功率，也可将几台发光器前后直排连接或串联连接。
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3 光导体
用于将光从光源传输到灯具的材料被称为光导体。典型的光导体有塑料纤维束或玻璃纤维束，也称为辫束。
光纤光导体的基本材料为纤芯和涂层。纤芯为传输光线的部件，涂层为薄薄的材料，具有低的折射率，牢固地涂在纤芯的外围。从浅角入射涂层的光束被反射回到纤芯。
大部分光纤有第三层保护套。保护套有黑色、透明的或半透明的白色。对于末端发光的光纤使用黑色不透明的保护套。对于看上去象霓虹灯的侧面发光的光纤，或者对于类似于荧光灯的条形发光光纤，使用透明或白色的保护套
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4 光缆的纤维用三种材料制成
4.1 粗纤芯塑料纤维
直径达20mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。
4.2 细纤芯塑料纤维
直径达2mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。它可制成任何长度且能在现场切割。
本质上，以上二种形式的塑料纤维使用条件是相似的，且有相同的环境限制。
4.3 玻璃纤维束（GFB）
用玻璃制成的圆形光导体，玻璃直径在0.002in与0.006in之间（约为头发的粗细）。
玻璃纤维通常是末端发光型，它具有特有的优点，玻璃材料在整个使用期限间不会丧失它的透明度（变黄色）。如上所述，玻璃纤维束较塑料纤维束细得多。因此它与塑料纤维不同，不能在现场切割，玻璃纤维束一般由工厂切割并装配好。
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5 光纤端口或总套圈
这是在一束光纤范围内，安装在光缆上的连接器，用它插到发光器上使光亮输出最大。制造商可在发货前将线束装配好（叫做装端口），或者为适应变化的情况，也可在现场装配。
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6 连接器、耦合器和套圈
使用这些器件将一个系统的各个部件作机械上或光学上的连接。用连接器将一条光纤固定到端口或灯具上，将一条光纤对准装配到发光器上或二条光纤互相之间的对接则用耦合器。套圈是一个终端器件，用于保护光纤的正确定位。套圈通常与特定的光纤一起由工厂设计加工，因此只要简便地将套圈插入灯具的连接套内即可。
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7 灯具
由于光纤照明灯具品种繁多，很难了解使用哪一种。然而，大部分灯具都有特定的应用范围，包括：
7.1 下射型灯具
一般由塑料模压或铸铝制成，且有多种设计和成品上市供应。制造商通常在灯具罩内装一个不可调的透光镜以提供若干种聚集的光束。由于它们的轻便性及小尺寸，几乎能在任何地方都可使用下射型灯具。
7.2 墙灯和重点照明灯具
人们经常把这种灯具称之为眼球，为易于对准目标，这些灯具用一个灯座来调整。不少灯具装一个可调的透光镜，使光线可在窄光束至宽光束范围内进行焦距的调节。在多数情况下在橱窗或展区内使用带有各种光束形状的重点照明灯具。
7.3 景观和室外照明灯具
照射景观、人行道或花园的各式各样设计的灯具已得到应用。不少人在景观型灯具上采用装饰件。
7.4 水下照明灯具
因光纤没有电气元件，使它成为游泳池、旋流池、喷泉和类似场所照明的理想选择方案。
7.5 特殊照明灯具
配有轮廓清晰的透明玻璃、彩色玻璃或磨砂玻璃的、花色齐全的小型灯具，可构成细小的光点--设在天棚上或别的地方，可起到装饰作用。
7.6 定制的灯具
因为光纤照明没有任何电气方面的限制，所以可将光纤束安装在各种物体上，包括家具，扶拦和艺术品上。
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8 部件的安装
对于所有型式的灯具，在光源的周围都必须具有足够的空间以散发灯所产生的热量。很多发光器采用内部风扇形成空气循环。
用弹簧夹、螺丝或胶黏剂将众多的末端发光的灯具固定就位。由于安装方便因而适合在展区或橱窗使用这些灯具。如果使用安装导轨，制造商可将它切割成所需的长度，更便于工地使用。每个灯具在导轨上可定位销入或滑到想要的位置。
应确保光纤束的弯曲程度没有超过制造商的规定。大体上，玻璃纤维的弯曲可达光导体直径的10倍。如将玻璃纤维的弯曲超过90o，则单根纤维可能折断，于是减少了光的输出。
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9 光纤照明的优点
几乎能在任何地方安装光纤照明系统。细的光缆可装配在几乎任何现有建筑物的天棚或墙内。
对于有历史意义的建筑物，当不能穿透建筑材料时，用光纤照明的很理想的。可用光纤照明翻新改造原先的灯具。重新创造有历史性的色彩和照度水平。
由于在发光部件附近没有带电的元件（安全上的考虑），所以不存在电磁场，因此在对EMI（电磁干扰）有敏感的电子设备区域内，可采用光纤照明系统，例如磁共振造影室。
从理论上讲,光线是直线传播的.但在实际应用中,人们都希望改变光线的传播方向.经过科学家数百年不懈的努力,利用透镜和反光镜等光学元件来无限次的改变传播方向.而光纤照明的出现,正是建立在有限次的改变光线传播方向,实现了光的柔性传播.正如圆弧经无数次的分割后成直线一样,光纤照明正是以无限次反射后,光线就随光纤的路径传送,实现了柔性传播.但是光纤照明的柔性传播,并没有改变光线直线传播的经典理论.
光纤灯是利用光纤发光原理,将大量光点集中而成,光点颜色可任意变化,而且具有无热、无UV紫外线的优点,既安全又省电。光纤可自由弯曲，或采用侧光勾勒轮廓，或采用尾光强调亮度，可随意组合成各种漂亮的图案,富含个性化色彩内涵，即表现出的星空效果、温柔斑斓的霓虹灯效果，又可创造出气势磅礴的瀑布流水效果，目前主要用于装饰舞台、酒吧、酒店、ktv等。
光纤照明系统的构成
1、光源发生器
光源发生器主要由灯泡、隔红外和紫外光学玻璃片及色盘等三大部分组成。
　　（1）灯泡主要采用卤钨灯泡（卤素灯）和金属卤化物灯泡（金卤灯泡）卤素灯泡（行业又称石英泡），常用功率为20W、35W、50W、75W、100W主要用在照度要求不高的场合，如家庭下包装和KTV包房里面。特点是价格便宜，光源发生器体积较小，便于安装。金卤灯泡的常用功率为70W、100W、150W、250W，产品的品牌有欧司朗、GE及飞利浦。其光效和色温均较卤素灯高，目前采用较多的是欧司朗150W金卤灯泡。 LED光源则具有体积小,温度低,功耗低,亮度高等特点,已经逐渐成为传统100W以下光源的理想替代品。
　　（2）隔红外和紫外光学玻璃片滤除灯泡产生大部分红外线和紫外线，保护光纤。
　　（3）色盘光束颜色的变化是通过变换不同颜色的滤色片来实现的，一般有红、黄、绿、蓝等几种颜色。色片固定在可转动的色轮上，然后通过步进电机来实现光束颜色的变换。为了使光纤照明具有更多色彩，适应更广泛的需求，所以由智能控制器来代替普通电源控制器。它可以将光的强度、光的颜色实现连续变化，也可闪变。在音乐喷泉中还可随其音乐节奏而同步变化。
2、光纤
　　塑料光纤本身不发光，主要是传导光线。装饰照明用塑料光纤按使用方使的不同，分为端光光纤和侧光光纤两类，同时又有单股和多股之分。
（1）端光光纤，又称尾光光纤
　　主要使用光纤端面发光来达到装饰照明的作用，其应用方式灵活多变，利用端点组成各种图案、模拟星空效果，还可以配合光学原理来制作出时空隧道等魔幻效果。他主要应用于广告招牌、娱乐场所、文物珠宝照明、以及家庭装修等诸多场所。
（2）侧光光纤，又称通体发光光纤
光线沿光纤长度方向均匀散射，利用光晕来达到装饰的效果。利用侧光光纤可以勾勒物体轮廓或组成各种艺术造型，由于其使用寿命较长，广泛用于勾勒楼宇和水池的轮廓以及地下隧道的道路指引。
3、尾灯
　　对于端发光的光纤来说，一般都根据照明要求和装饰的艺术效果来选择尾灯。常见尾灯有天花灯、亭园灯、地埋灯、吊灯等。

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