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中图分类号:TN253 文献标识码:A 文章编号:
光纤照明是最近几年来一种新兴的照明方式。由于光纤自身所具有的一些独特物理特性,光纤照明被应用在室内装饰照明、局部效果照明、广告牌照明、建筑物室外公共区域的引导性照明、室内外水下照明和建筑物轮廓及立面照明之中,并且已经取得了良好的照明效果。
一、光纤照明的特点
光纤照明具有以下显著的特点:
1.单个光源可具备多个发光特性相同的发光点;
2.光源易更换,也易于维修;
3.发光器可以放置在非专业人员难以接触的位置,因此具有防破坏性;
4.无紫外线、红外线光,可减少对某些物品如文物、纺织品的损坏;
5.发光点小型化,重量轻,易更换、安装,可以制成很小尺寸,放置在玻璃器皿或其他小物体内发光形成特殊的装饰照明效果;
6.无电磁干扰,可被应用在核磁共振室、雷达控制室等有电磁屏蔽要求的特殊场所之内;
7.无电火花,无电击危险,可被应用于化工、石油、天然气平台、喷泉水池、游泳池等有火灾、爆炸性危险或潮湿多水的特殊场所;
8.可自动变换光色;
9.可重复使用,节省投资;
10.柔软易折不易碎,易被加工成各种不同的图案;系统发热低于一般照明系统,可降低空调系统的电能消耗。
二、光纤照明的原理
光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成。当光源通过反光镜后,形成一束近似平行光。由于滤色片的作用,又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后,彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。由于光在途中的损耗,所以光源一般都很强。常用光源为150~250W左右。而且为了获得近似平行光束,发光点应尽量小,近似于点光源。反光镜是能否获得近似平行光束的重要因素。所以一般采用非球面反光镜。滤色片是改变光束颜色的零件。根据需要,用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。光纤是光纤照明系统中的主体,光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。光纤分为端发光和体发光两种。前者就是光束传到端点后,通过尾灯进行照明,而后者本身就是发光体,形成一根柔性光柱。对光纤材料而论,必须是在可见光范围内,对光能量应损耗最小,以确保照明质量。但实际上不可能没有损耗,所以光纤传送距离约30m左右为最佳。光纤有单股、多股和网状三种。对单股光纤来说,它的直径为Ф6~Ф20mm。同时又可分为体发光和端发光两种。而对多股光纤来说,均为端发光.多股光纤的直径一般为Ф0.5~Ф3mm,而股数常见为几根至上百根。网状光纤均为细直径的体发光光纤组成,可以组成柔性光带。
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。
三、光纤照明系统组成
1.系统配置
光纤照明系统可分成点发光(即末端发光)系统和线发光(即侧面发光)系统,其各自系统配置如下:
2.系统组成
(1)发光器
发光器装置包括光源、反射器、紫外线(UV)和红外线(IR)滤光器及旋转式玻璃色盘(选配件)。根据其内部所配光源不同,一般分成卤钨灯系列和金卤灯系列两种。其中卤钨灯光源功率一般为50W或75W,输入电压为交流12V(装置自带电源变压器),适用于博物馆或展览馆等对温湿度及紫外线、红外线有特殊控制要求的场所{金卤灯光源功率一般为150W或200W,输入电压为交流220V,适用于建筑物轮廓照明及立面照明等光亮度要求较高的场所。根据防护等级的不同,发光器装置一般分成室内型和室外型两种。旋转式玻璃色盘最多可配成八种颜色自动变换。该装置可由计算机按设定程序变化控制,也可由音响系统输出的音频信号同步控制。该装置自带电源插头,适用的电源为交流220V,50Hz。
(2)发光导体
发光导体一般由塑料或玻璃纤维束或单根塑料纤维构成,考虑到传输过程中的光衰减,其长度一般不超过30m。可通过系统串联解决。常见的发光导体有以下两种:
A.点发光光纤
光纤外覆非常薄的塑料或玻璃纤维涂层,防止光线外泻,其外有一层不透明的衬层和一层塑料、橡胶或金属丝制的耐热、抗紫外线保护套(用于保护和支撑光纤),分室内型及室外防水型两种,均需配有发光终端附件。
B.线发光光纤
光纤采用特殊结构,可通长发光,其外有一层透明的衬层和一层耐热、抗紫外线的PVC透明保护套,其外径规格有8mm、11mm及15mm三种,分室内标准型及室外防水型两种,均需配有不发光终端附件。
(3)终端附件
无论是点发光光纤还是线发光光纤的末端,均需配置終端附件。根据点发光光纤和线发光光纤的不同发光特点,有如下两种类型的终端附件:
A.发光终端附件:配置在点发光光纤终端的各类反射式或直射式类似于灯具的发光附件,有筒灯型、配透镜型(可聚光或发散光)、地面专用型以及水下型终端。
B.不发光终端附件:配置在线发光光纤终端,为不透明密闭型封套。
四、光纤技术在汽车室内照明的应用事例
光纤照明技术已应用到轿车室内中央照明系统上传统汽车照明、信号控制系统的控制信号通过专用线束传输,不具备自诊断功能。当重要控制信号出现故障时,驾驶员难以察觉,容易造成车祸。针对上述问题,设计开发了一种基于光纤通信的新型汽车照明、信号控制系统。
光纤在现代通讯领域中主要作数据传输,发挥了十分重要的作用。在照明领域,光纤也获得日益广泛的应用,发展前景十分可观。世界著名的汽车照明商海拉公司,近年来就成功地把低成本的照明光纤应用到奔驰轿车室内中央照明系统上。光纤照明灯饰系统在汽车行业中照明质量设计的优劣,直接影响着行车安全。汽车工业的飞速发展对汽车照明提出了更高的要求,世界各国都对汽车光纤照明灯饰系统有着严格的法律法规要求。灯具的设计不仅要美观,还要实用,能够满足实际行驶需要。汽车光纤照明灯饰系统是由美、德、法等国专家首先提出的,目前已用于一些型号的汽车。其重要之处,在于有一个与灯体无关的光源。光纤照明灯饰系统技术可用于汽车的前照灯、尾灯,汽车的内部照明灯饰系统、高位刹车灯等。塑料光纤具有高带宽、无串扰、价格低廉、没有无线电波和电磁干扰的优点。MOST塑料光纤连接线由MOST专用塑料光缆配以符合MOST标准的插针、壳体、壳体盖、防尘帽和波纹管等组成。其应用于高档次的顶级豪华轿车上面,主要是多媒体娱乐系统、GPS和车载电话等功能运用。它具有传输数据量大、损耗小、速度快且抗干扰强等特点。MOST是实线传输,而且是光纤线路传输(可以是塑料光纤,比较省成本)。使用光纤可以让信息传量加大,未来的传输提升潜力也较高,同时也能平稳传输(因为没有接地回路,也不受电磁干扰)。2003年MOST的传控网络技术逐步扩展,至少有10种欧洲量产车采用了MOST技术,包括德国的保时捷、奥迪、奔驰及宝马,瑞典的富豪、绅宝,意大利的菲亚特、兰吉雅,法国的雪铁龙、标致等。MOST除了核心的主标准规范外,实体接线层面也允许在“电线”与“光纤”间替换运用。此外。也有定义支持MOST传输的应用形态。如Tuner调谐器、CD播放机、放大器(也成扩大机)等。
光纤照明是一种新颖的照明技术,随着产品的成熟及新应用领域的开发,将会得到更广泛的应用。同时在大力普及中不断提高,成本不断降低,产品更为成熟。让光纤照明早日走进寻常百姓家,为大众服务。
光纤照明是最近几年来一种新兴的照明方式。由于光纤自身所具有的一些独特物理特性,光纤照明被应用在室内装饰照明、局部效果照明、广告牌照明、建筑物室外公共区域的引导性照明、室内外水下照明和建筑物轮廓及立面照明之中,并且已经取得了良好的照明效果。
一、光纤照明的特点
光纤照明具有以下显著的特点:
1.单个光源可具备多个发光特性相同的发光点;
2.光源易更换,也易于维修;
3.发光器可以放置在非专业人员难以接触的位置,因此具有防破坏性;
4.无紫外线、红外线光,可减少对某些物品如文物、纺织品的损坏;
5.发光点小型化,重量轻,易更换、安装,可以制成很小尺寸,放置在玻璃器皿或其他小物体内发光形成特殊的装饰照明效果;
6.无电磁干扰,可被应用在核磁共振室、雷达控制室等有电磁屏蔽要求的特殊场所之内;
7.无电火花,无电击危险,可被应用于化工、石油、天然气平台、喷泉水池、游泳池等有火灾、爆炸性危险或潮湿多水的特殊场所;
8.可自动变换光色;
9.可重复使用,节省投资;
10.柔软易折不易碎,易被加工成各种不同的图案;系统发热低于一般照明系统,可降低空调系统的电能消耗。
二、光纤照明的原理
光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成。当光源通过反光镜后,形成一束近似平行光。由于滤色片的作用,又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后,彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。由于光在途中的损耗,所以光源一般都很强。常用光源为150~250W左右。而且为了获得近似平行光束,发光点应尽量小,近似于点光源。反光镜是能否获得近似平行光束的重要因素。所以一般采用非球面反光镜。滤色片是改变光束颜色的零件。根据需要,用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。光纤是光纤照明系统中的主体,光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。光纤分为端发光和体发光两种。前者就是光束传到端点后,通过尾灯进行照明,而后者本身就是发光体,形成一根柔性光柱。对光纤材料而论,必须是在可见光范围内,对光能量应损耗最小,以确保照明质量。但实际上不可能没有损耗,所以光纤传送距离约30m左右为最佳。光纤有单股、多股和网状三种。对单股光纤来说,它的直径为Ф6~Ф20mm。同时又可分为体发光和端发光两种。而对多股光纤来说,均为端发光.多股光纤的直径一般为Ф0.5~Ф3mm,而股数常见为几根至上百根。网状光纤均为细直径的体发光光纤组成,可以组成柔性光带。
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。
三、光纤照明系统组成
1.系统配置
光纤照明系统可分成点发光(即末端发光)系统和线发光(即侧面发光)系统,其各自系统配置如下:
2.系统组成
(1)发光器
发光器装置包括光源、反射器、紫外线(UV)和红外线(IR)滤光器及旋转式玻璃色盘(选配件)。根据其内部所配光源不同,一般分成卤钨灯系列和金卤灯系列两种。其中卤钨灯光源功率一般为50W或75W,输入电压为交流12V(装置自带电源变压器),适用于博物馆或展览馆等对温湿度及紫外线、红外线有特殊控制要求的场所{金卤灯光源功率一般为150W或200W,输入电压为交流220V,适用于建筑物轮廓照明及立面照明等光亮度要求较高的场所。根据防护等级的不同,发光器装置一般分成室内型和室外型两种。旋转式玻璃色盘最多可配成八种颜色自动变换。该装置可由计算机按设定程序变化控制,也可由音响系统输出的音频信号同步控制。该装置自带电源插头,适用的电源为交流220V,50Hz。
(2)发光导体
发光导体一般由塑料或玻璃纤维束或单根塑料纤维构成,考虑到传输过程中的光衰减,其长度一般不超过30m。可通过系统串联解决。常见的发光导体有以下两种:
A.点发光光纤
光纤外覆非常薄的塑料或玻璃纤维涂层,防止光线外泻,其外有一层不透明的衬层和一层塑料、橡胶或金属丝制的耐热、抗紫外线保护套(用于保护和支撑光纤),分室内型及室外防水型两种,均需配有发光终端附件。
B.线发光光纤
光纤采用特殊结构,可通长发光,其外有一层透明的衬层和一层耐热、抗紫外线的PVC透明保护套,其外径规格有8mm、11mm及15mm三种,分室内标准型及室外防水型两种,均需配有不发光终端附件。
(3)终端附件
无论是点发光光纤还是线发光光纤的末端,均需配置終端附件。根据点发光光纤和线发光光纤的不同发光特点,有如下两种类型的终端附件:
A.发光终端附件:配置在点发光光纤终端的各类反射式或直射式类似于灯具的发光附件,有筒灯型、配透镜型(可聚光或发散光)、地面专用型以及水下型终端。
B.不发光终端附件:配置在线发光光纤终端,为不透明密闭型封套。
四、光纤技术在汽车室内照明的应用事例
光纤照明技术已应用到轿车室内中央照明系统上传统汽车照明、信号控制系统的控制信号通过专用线束传输,不具备自诊断功能。当重要控制信号出现故障时,驾驶员难以察觉,容易造成车祸。针对上述问题,设计开发了一种基于光纤通信的新型汽车照明、信号控制系统。
光纤在现代通讯领域中主要作数据传输,发挥了十分重要的作用。在照明领域,光纤也获得日益广泛的应用,发展前景十分可观。世界著名的汽车照明商海拉公司,近年来就成功地把低成本的照明光纤应用到奔驰轿车室内中央照明系统上。光纤照明灯饰系统在汽车行业中照明质量设计的优劣,直接影响着行车安全。汽车工业的飞速发展对汽车照明提出了更高的要求,世界各国都对汽车光纤照明灯饰系统有着严格的法律法规要求。灯具的设计不仅要美观,还要实用,能够满足实际行驶需要。汽车光纤照明灯饰系统是由美、德、法等国专家首先提出的,目前已用于一些型号的汽车。其重要之处,在于有一个与灯体无关的光源。光纤照明灯饰系统技术可用于汽车的前照灯、尾灯,汽车的内部照明灯饰系统、高位刹车灯等。塑料光纤具有高带宽、无串扰、价格低廉、没有无线电波和电磁干扰的优点。MOST塑料光纤连接线由MOST专用塑料光缆配以符合MOST标准的插针、壳体、壳体盖、防尘帽和波纹管等组成。其应用于高档次的顶级豪华轿车上面,主要是多媒体娱乐系统、GPS和车载电话等功能运用。它具有传输数据量大、损耗小、速度快且抗干扰强等特点。MOST是实线传输,而且是光纤线路传输(可以是塑料光纤,比较省成本)。使用光纤可以让信息传量加大,未来的传输提升潜力也较高,同时也能平稳传输(因为没有接地回路,也不受电磁干扰)。2003年MOST的传控网络技术逐步扩展,至少有10种欧洲量产车采用了MOST技术,包括德国的保时捷、奥迪、奔驰及宝马,瑞典的富豪、绅宝,意大利的菲亚特、兰吉雅,法国的雪铁龙、标致等。MOST除了核心的主标准规范外,实体接线层面也允许在“电线”与“光纤”间替换运用。此外。也有定义支持MOST传输的应用形态。如Tuner调谐器、CD播放机、放大器(也成扩大机)等。
光纤照明是一种新颖的照明技术,随着产品的成熟及新应用领域的开发,将会得到更广泛的应用。同时在大力普及中不断提高,成本不断降低,产品更为成熟。让光纤照明早日走进寻常百姓家,为大众服务。