浅谈塑料光导纤维照明本领在青山绿水照明中的应用_中国智慧照明网|中中原人民共和国照明网亚搏娱乐网页版登录

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摘要: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。关键词:光纤照明
发光器 点发光光纤 侧面发光光纤 终端附件无标题文档

浅谈塑料光纤照明技术在景观照明中的应用

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亚搏娱乐网页版登录 2发布日期:2016-12-30来源:湖北十堰市风情巴黎作者:程家早浏览次数:132核心提示:光纤照明是一门全新高科技照明技术。它是采用光导纤维,利用全反射原理,通过光纤把光传送到人们需要光的任何地方进行照明。最近几年,光纤照明异军突起,成为照明市场的一支后起之秀,目前被广泛应用在室内、外装饰照明、局部效果照明、广告牌照明、水下照明和建筑物轮廓及立面照明等公共区域的照明,并且已经取得了良好的照明效果。本文主要介绍塑料光纤所具有的一些独特物理特性。
光纤照明是透过光纤导体的传输,可以将光源传导到任意的区域里,是近年兴起的的高科技照明技术。塑料光纤的基本结构为纤芯和包层。纤芯为传输光线的部件,包层为薄薄的材料,具有低的折射率,牢固地包覆在纤芯的外面。大部分照明塑料光纤有第三层保护套,也称加了保护套的光纤为光缆。护套有黑色、透明的或半透明的白色。端发光的塑料光纤使用黑色不透明的保护套。对于看上去象霓虹灯的侧光光纤,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。按使用方式的不同,照明塑料光纤主要分为端光光纤和侧光光纤两类,同时又有单股和多股之分。
在国内PS型塑料光纤从90年代起就应用于照明,由于其丝径不均匀、通过的光线颜色有偏差,损耗过大,质脆,一直制约着塑料光纤在照明上的大规模应用。随着90年代中期PMMA塑料光纤技术的成熟和成本的下降,用PMMA塑料光纤在照明方面开始了尝试性的应用。近几年来随着成本的进一步降低,以及配套光源和光纤应用技术的成熟,PMMA塑料光纤已经广泛应用于照明领域。一、塑料光纤照明的类型和用途
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景观照明的作用,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。主要应用于制作夜景照明、圣诞树、广告招牌、娱乐场所等诸多场所。端光光纤通常都是SI型光纤,采用共挤法生产,材质上用于装饰圣诞树的芯层为PS,皮层为PMMA;照明工程、吊灯用POF,需要损耗低、透光好、强度高的PMMA塑料光纤,即芯层为PMMA,皮层材料为氟化的聚合物,加工方式也是共挤法。
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图案,利用光晕来达到装饰的效果。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。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。常见尾灯有亭园灯、地埋灯等。外面有一层耐热、抗紫外线的PVC透明保护套,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。
另外塑料光纤还可采用打点等后加工制成流光溢彩的特殊效果POF,例如闪点光纤。闪点光纤又称流明光纤、流水光纤,主要用于光纤垂帘、光纤瀑布以及光纤工艺制品等。夜景照明中的满天星效果图案是采用
0.75mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm的端光光纤或光缆来完成的。
塑料光纤由于芯径较大,柔韧性好,广泛应用于装饰照明和短距离信息传输领域。在装饰景观照明领域中,塑料光纤照明是一种融环保、安全、节能、维修方便、效果独特于一体的装饰照明新方式。由于塑料光纤的自身特点,光纤装饰照明方式广泛地应用于广告、景观设计、娱乐场所以及工业、医学、博物馆等特殊照明场合,它是领引21世纪装饰照明领域的最佳照明方式。
塑料光纤具有石英和玻璃光纤的许多共同点,如:抗电磁干扰、高带宽、低损耗,另外具有芯径大、柔韧性好、比重小、耐候性强、抗振动等优点。因此,被人们广泛应用于装饰照明、消费电子、段距离通信、汽车及国防通信等领域。光纤照明常应用于星级酒店、宾馆、剧院、夜总会KTV、迪厅、桑拿、洗浴中心等高档娱乐场所室内照明装饰;还有游泳池、矿井、隧道、公路等照明、标示与装饰;广告与灯箱;博物馆、展览馆等文物、展品照明装饰;防爆、防水、防电等危险场合的照明。
光纤照明可以创造出水晶星空、十二星座、流星雨、星空风瀑;流水瀑布、光纤幕墙、垂帘、三维立体镜画;造型吊灯、星光大道,光晕轮廓等绚烂多彩的效果。色彩柔和,
如梦如幻, 精美典雅,
给人以浪漫,温馨的氛围,放松人们疲惫的身心,是最优美的照明表现手段。
单个光源可具备多个发光特性相同的发光点;光源易更换,也易于维修;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;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;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它小物体内发光形成特殊的装饰照明效果;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;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;可自动变换光色;可重复使用,节省投资;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。
光纤照明具有自身功耗小、噪音低、对环境和人身无污染影响;光能利用率高、耐久性好、安全美观的特点。所以,既充分运用现代科技手段和设计方法,达到最佳照明效果,同时又符合国家绿色照明的政策要求。二、塑料光纤照明系统的性能特点
光纤照明以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。光纤照明寿命长达10万小时,意味着平均每天工作8个小时,可以有35年免维护的理论保障。低压运行,几乎可达到99%的光输出,调光时低到零输出,可以组合出成千上万种光色,而发光面积可以很小,能制作成1平方毫米。经过二次光学设计,照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的光纤照明技术将为照明设计与应用带来新的可能性,这是许多传统光源所不可能实现的。
从理论上讲,光线是直线传播的。但在实际应用中的多元性,人们都希望改变光线的传播方向,利用透镜和反光镜等光学元件来无限次的改变传播方向,这是光纤照明的特点之一。在传统照明中,都是由光源将电能转换成光能直接得到的,光与电是分不开的。但电有一定的危险性,所以很多场合都希望光与电分开,排除各种隐患,确保照明的安全性。一般的光源所发生的光谱不光包括了可见光,其中还包括了红外线和紫外线。在一些特殊场合,红外线和紫外线都是我们所不希望的,比如文物和古建筑照明。由于塑料光纤的低损耗窗口位于可见光谱的范围,红外线和紫外线的透过率很低,在加上对光源机的特殊处理,所以从光纤发出来的光都是无红外线和紫外线的冷光。光纤装饰照明的另一大特点就是同点可以变多色,光纤照明的色彩主要由光源发生器控制,同一根光纤可将各种色彩传导到人们的视线中,实现同点或同线可变多种颜色的效果。塑料光纤照明系统光色柔和,没有光污染。塑料光纤装饰照明采用过滤光谱的方式改变光源发光颜色,通过光纤传导后,色彩更显柔和纯净,给人的视觉效果非常突出。
塑料光纤自身不能发光,但光纤可以传光,用于照明;光纤照明所选用的光纤,按照光纤材质的不同,通常可分为石英光纤、多组分玻璃光纤和塑料光纤POF等。照明领域里所使用的光纤,大多都是塑料光纤。与石英光纤相比,塑料光纤柔韧,可制作成多种直径和规格,还可进行染色、打点等后加工,成本比石英光纤低廉。塑料光纤照明具有以下显着的特点:通过光纤输出的光,不仅明暗可调,而且颜色可变,装饰性强是动态夜景照明比较理想的光源;光纤本身不带电、不怕水、不易破损,而且体积小、柔软可挠性好,使用安全;因光纤照明的发光点或发光体远离发光器光源,而发光器又安装在维修方便的地方,故检修起来十分方便,光纤的使用寿命长,维修工作量很小:光纤缆柔软,其加工性很好,在现场施工时具有很好的可操作性;光纤缆有较大范围的丝径规格,如从0.25~20mm,光纤缆传光束可任意设定照明角度和形状,光纤发光端头的体积小,可在狭窄的地方实施照明,能在有限的空间内安装,设计自由度高。
光纤缆输出光色变换丰富,可选用特定波长照明,可传送红色光、绿色光、蓝色光和黄色光等,可实现连续不间断变色;光纤缆具有较大数值孔径,光纤缆同光源装置耦合效率高;光纤缆损耗已明显降低,其在570nm处的损耗在100~200db/km之间,可高效传输可见光,可获得高亮度的光,对人体和被照物体造成伤害的红外线和紫外线可被隔除,因而是无害的照明方式,可对艺术品和历史遗迹照明的同时又不会造成对被照明物任何危害。
光纤发光部同其光源隔离,避免了诸如漏电之类的事故发生,并且1台光源可以连接多处发光部,系统的维护维修等运转费用很低,光纤照明是发光部不带热量及不带电的安全照明系统;光纤缆本身无需维修,光纤照明系统具有极好的耐久性,并可减弱照明系统内的电磁干扰,简化仪表板的布局和布线。
侧面发光光纤缆是一种柔性光纤,可弯曲,可造型,可塑性强,抗冲击性强,可用距离长,可达30m,甚至60m;侧面发光光纤缆安装使用方便,可随时任意裁断,重复利用,由于其外层多为耐候性好的氟塑料,因而具有优异的耐候性;侧面发光光纤缆照明系统是一种“绿色”照明系统,其耗电量小,具有节能的特征,通常其光源功率在50~300w之间,耗电量低。
光纤照明实现了光电分离,这是一个质的飞跃,不仅安全性能提高,而且应用领域大大的拓宽了。塑料光纤照明系统光色柔和,没有光污染。塑料光纤装饰照明采用过滤光谱的方式改变光源发光颜色,通过光纤传导后,色彩更显柔和纯净,给人的视觉效果非常突出。三、光纤照明系统的组成和原理
光纤在照明里的应用方式,分成两种,一种是端点发光,另一种是体发光。端点发光的部分主要是由两种组件所组成:光投射主机以及光纤。投射主机包含了光源、反射罩以及滤色片。反射罩主要的目的在于增加光照的强度,而滤色片则可以进行色彩的演变,变换出不同的效果。体发光则是光纤本身就是发光体,会形成一个柔性的光条。照明领域里所使用的光纤,大多都是塑料光纤。在不同光纤的材质里,塑料光纤的制作成本最便宜,与石英光纤相比,往往只有十分之一的制作成本。而因为塑料材质本身的特性,不论在后加工或是产品本身的可变化性来说,都是所有光纤材质里最佳的选择。也因此照明所使用的光纤,就选择塑料光纤作为传导的介质。光纤照明并非像白炽灯、气体灯那样一通电就能工作,而是一个由光源、反光镜、滤色片及光纤组成的系统。光源发出光通过反光镜后,形成一束平行光,透过滤色片,光束变成彩色光束,该光束进入光纤后,随光纤路径送到要求的地方。光纤照明系统的主要组成装置有发光器、发光导体、点发光光纤、线发光光纤和终端附件等。
发光器装置包括光源、反射器、紫外线滤光器及旋转式玻璃色盘。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,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。
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。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,分室内型及室外防水型两种,均需配有发光终端附件。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。
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。网状光纤均由细直径的体发光光纤组成,可以组成柔性光带。四、塑料光纤照明系统的应用及前景
由于光纤照明系统在输出光强度和装置设计上的技术进步以及光纤照明所特有的优点,它替代传统照明方式的吸引力正在逐渐增强。光纤照明系统能够极好地满足目前照明设备的多功能性和高能效性要求,也将能满足未来照明的要求。由于塑料光纤照明和其它方式相比具有独特优点,所以它已广泛地应用于各种场合,并在不断地推广中。
水景离开了照明就失去了迷人的景色。而普通照明又给游人带来危险的隐患,人们游览水景时,通常都可以看见“请勿戏水,小心有电”等字样,无疑给我们的游览带来点点遗憾。由于光纤照明实现了光电分离,用光纤照明作为水景的点缀,不但颜色鲜艳新颖,而且绝对安全可靠,实属最佳搭配。光纤照明除了针对水体照明时,使水色更为艳丽动人外,也可用侧光光纤来构成水池的轮廊线。使垂直的彩色水姿与横向的水池轮廓,形成协调的线条美。
在灯光工程中,用侧发光光纤来构成建筑轮廓线是最常见应用实例。特别是对一个城市的形象建筑,以多彩的线条把建筑轮廓在夜色中显得更蔚蔚壮观。同时光纤使用寿命很长,属于免维护产品,大大减低了运营费用。另外,可以改变光纤装饰照明的光色,使建筑物轮廓的色彩随季节或气候而变化,给人们一种人性化的感觉。
在园林绿化中用端发光光纤来作亭院灯、地埋灯,使绿地、道路在照明的同时也有色彩变化。
在景观道路上,装上星星点点的端发光光纤,成为光纤甬道,更增加了景观的趣味性,同时可以将流星光缆平铺于地面,人们走在上面如同在光色中浮游,给游玩的人们无穷的遐想。溶洞是一种自然景观,由于它没有阳光照射,全靠灯光来展现它的风采。多变的光色和柔性的光纤,对无规则溶石和湖岸更显出它的有用武之地,使溶洞的景色更迷人。而最重要的是清除了对游客的不安全隐患。古建筑物及文物照明在一般的灯光照射下,因紫外光的作用,使图书文物、木结构等建筑物加速老化。同时有电会造成大火的危险。而用光纤照明,既安全又能达到理想的艺术效果。结束语
光纤照明技术近年来发展迅速,照明实例不胜枚举。在照明技术中,塑料光纤的是一枝独秀的照明新技术。由于它具有光的柔性传输,安全可靠。所以广泛地应用于工业、科研、医学及景观设计中,并在国内外市场中已形成各类产品。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,未来将会看到更多塑料光纤照明应用的实际案例。

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、光纤照明系统组成

1.系统配置

光纤照明系统可分成点发光系统和线发光系统,其各自系统配置图如图1。

2.系统组成

发光器

发光器装置包括光源、反射器、紫外线和红外线滤光器及旋转式玻璃色盘。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,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。

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:

1.点发光光纤

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