Optiskā šķiedra — tehniskās tēmas

Optisko šķiedru apgaismojums

Ievads
Optisko šķiedru var izmantot, lai pārraidītu gaismu no avota uz attālu vietu apgaismojumam, kā arī sakariem. Faktiski šķiedras ir izgatavotas tā, lai ne tikai pārraidītu gaismu, bet arī spīdētu gar pašu šķiedru, tāpēc tā atgādina neona gaismas cauruli. Optisko šķiedru apgaismojuma pielietojumi ir daudz, parasti tie balstās uz šķiedras īpašo atribūtu, kā arī tās unikālo īpašību izmantošanu.
 

Kāpēc apgaismojumam izmantot optisko šķiedru?
Šķiedru izmantošanai attālā apgaismojumā ir daudz priekšrocību, no kurām dažas ir svarīgākas īpašiem lietojumu veidiem nekā citas.
Apgaismojums bez siltuma: Tā kā gaismas avots ir attālināts, šķiedra pārraida gaismu, bet izolē siltumu no gaismas avota no apgaismojuma punkta, kas ir svarīgs apsvērums, lai apgaismotu smalkus objektus, piemēram, muzeju ekspozīcijās, ko var sabojāt karstums vai intensīva gaisma.
Elektriskā drošība: Zemūdens apgaismojumu, piemēram, peldbaseinos un strūklakās vai apgaismojumu bīstamās atmosfērās, var droši veikt ar optisko šķiedru apgaismojumu, jo šķiedra nav vadoša un gaismas avota jaudu var novietot drošā vietā. Pat daudzām gaismām ir zemspriegums.
Precīzs prožektoru apgaismojums: Optisko šķiedru var kombinēt ar lēcām, lai nodrošinātu rūpīgi fokusētu gaismu uz īpaši maziem plankumiem, kas ir populāri muzeju eksponātos un juvelierizstrādājumu izstādēs, vai vienkārši precīzi apgaismotu noteiktu apgabalu.
Izturība: Optiskās šķiedras izmantošana apgaismojumam nodrošina daudz izturīgāku apgaismojumu. Optiskā šķiedra, vai nu plastmasa, vai stikls, ir gan izturīga, gan elastīga, daudz izturīgāka nekā trauslās spuldzes.
Neona izskats: Šķiedrai, kas izstaro gaismu visā tā garumā, ko parasti sauc par malu izstarojošu šķiedru, izskatās kā neona caurules dekoratīvam apgaismojumam un izkārtnēm. Šķiedru ir vieglāk izgatavot, un, tā kā tā ir izgatavota no plastmasas, tā ir mazāk trausla. Tā kā apgaismojums ir attālināts, to var novietot vienā vai abos šķiedras galos, un avoti var būt drošāki, jo tie ir zemsprieguma avoti.
Mainiet krāsu: Izmantojot krāsainus filtrus ar baltiem gaismas avotiem, optiskās šķiedras apgaismojumam var būt daudz dažādu krāsu, un, automatizējot filtrus, var mainīt krāsas jebkurā iepriekš ieprogrammētā secībā.
Vienkāršāka uzstādīšana: Optisko šķiedru apgaismojumam nav nepieciešams uzstādīt elektriskos kabeļus uz gaismas lokatoru un pēc tam uzstādīt apjomīgus gaismas ķermeņus ar vienu vai vairākām spuldzēm. Tā vietā tiek uzstādīta šķiedra un fiksēta vietā, iespējams, ar nelielu fokusēšanas objektīva armatūru, kas ir daudz vienkāršāks process. Bieži vien vairākas šķiedras var izmantot vienu gaismas avotu, vēl vairāk vienkāršojot uzstādīšanu.
Viegla apkope: Apgaismojums grūti pieejamās vietās, piemēram, augstos griestos vai nelielās telpās, var apgrūtināt gaismas avotu maiņu. Izmantojot šķiedru, avots var atrasties viegli pieejamā vietā un šķiedra jebkurā attālā vietā. Avota maiņa vairs nav problēma.


Kā darbojas optiskās šķiedras apgaismojums
Optisko šķiedru apgaismojums izmanto optisko šķiedru kā "gaismas cauruli", kas pārraida gaismu no avota caur šķiedru uz attālu vietu. Gaismu var izstarot no šķiedras gala, radot nelielu prožektoru efektu (sauktu arī par "gala mirdzumu") vai izstarot no šķiedras ārpuses visā tās garumā, izskatoties pēc neona vai dienasgaismas lampas (saukta arī par "sānu spīdumu"). ).
Gaismas avotu parasti sauc par "šķiedru optikas apgaismotāju", un tas sastāv no spilgta gaismas avota un bieži vien dažas optikas, lai efektīvi fokusētu gaismu šķiedrā. Avotiem jābūt spilgtiem, tāpēc parasti izmanto kvarca halogēna vai ksenona metālu halogenīdu gaismas. Mazākās šķiedrās var izmantot arī gaismas diodes, kas ļoti efektīvi savieno gaismu šķiedrās, bet nesasniedz citu lampu gaismas līmeni.
Apgaismošanai izmantotās optiskās šķiedras ir līdzīgas komunikācijās izmantotajām šķiedrām, taču ir optimizētas gaismas, nevis liela ātruma signālu pārraidīšanai. Šķiedras sastāv no serdes, kas pārraida gaismu, un optiskā apvalka, kas uztver gaismu šķiedras kodolā. Atšķirībā no sakaru šķiedrām, kurās tiek izmantoti mazi serdeņi, lai palielinātu joslas platumu, apgaismojuma šķiedrās tiek izmantoti lieli serdeņi ar plāniem apšuvumiem, lai maksimāli palielinātu gaismas savienošanu no apgaismotāja ar šķiedru. Sānu izstarojošām šķiedrām ir raupja saskarne starp serdi un apšuvumu, lai izkliedētu daļu gaismas no serdes visā šķiedras garumā, radot konsekventu apgaismojumu, kas līdzīgs neona gaismas caurulēm.
Apgaismojuma šķiedras var būt izgatavotas no stikla, tāpat kā sakaru šķiedras, vai plastmasas. Ja šķiedras ir stikls, tām parasti ir ļoti mazs diametrs, un daudzas ir apvienotas vienā apvalkā, lai nodrošinātu pietiekamu gaismas caurlaidību. Tiek izmantotas arī lielāka diametra plastmasas šķiedras, iespējams, biežāk, jo tās ir lētas un vieglāk uzstādāmas, taču tām ir lielāki gaismas zudumi un tās nevar izturēt tik karstu temperatūru, dažkārt ierobežojot gaismas ieeju no avota.


Šķiedru veidi

Gala izstarojoša šķiedra
Gala izstarojošā šķiedra parasti ir pakāpeniska daudzmodu šķiedra ar lielu caurspīdīgu serdi, kas pārraida gaismu un plānu caurspīdīgu apšuvumu, kas uztver gaismu kodolā optiskā procesā, ko sauc par "kopējo iekšējo atstarošanos". Kodols ir liels, salīdzinot ar plāno apšuvumu, jo tas padara to efektīvāku gaismas savienošanā no apgaismotāja. Apšuvums nelaiž cauri gaismu, tāpēc šķiedru nelaidīs gaisma, kas savienota ar apšuvumu.
Gala izstarojošās šķiedras parasti ir izgatavotas no plastmasas, jo tās var izgatavot lielākos izmēros nekā stikls, un tās ir lētākas un vieglāk uzstādāmas. Plastmasas optiskā šķiedra (POF) ir izgatavota izmēros no 0,1 līdz 20 mm diametrā. Stikla šķiedras parasti izgatavo daudz mazākos izmēros (mati ir plāni, apmēram 50-150 mikroni vai 0,05 līdz 0,15 mm) un saliek kopā, lai izveidotu lielāka diametra kabeļus.
Serdes un apšuvuma materiālu izvēle nosaka gaismas staru leņķi, kas tiek pieņemti no avotiem un pārraidīti ar šķiedru (ko sauc par režīmiem), ko nosaka specifikācija, ko sauc par skaitlisko apertūru (NA). Gaisma iziet no šķiedras konusā, kas parāda NA izmēru ar lielāku NA ar plašāku izejas apgaismojuma konusu. Augstākas NA šķiedras arī efektīvāk savieno gaismu no avotiem, jo ​​tās uztvers gaismu augstākos leņķos, ko izstaro avots. Tipiskām šķiedrām ir {{0}} grādu pieņemšanas konusi, kas atbilst NA 0.3-0.6. Ja optiku izmanto, lai fokusētu no šķiedras izstarotās gaismas, ir jāzina šķiedras NA, lai izvēlētos piemērotu optiku.
Gala izstarojošās šķiedras labi pārraida gaismu. Stikla šķiedras ir efektīvākas caurlaidības ziņā, jo stikls ir caurspīdīgāks nekā plastmasa, taču, tā kā šķiedras nav iesaiņotas saišķos, atstarpes starp šķiedrām saišķos nozīmē, ka liela daļa apgaismotāja gaismas netiek savienota šķiedru serdeņos. Tomēr stikla šķiedras var būt izturīgākas pret apgaismotāja radīto siltumu, nodrošinot lielāku apgaismotāja intensitāti un nodrošinot vairāk gaismas no šķiedras gala.

Malu izstarojoša šķiedra

Malu izstarojošā šķiedra būtībā ir līdzīga gala izstarojošai šķiedrai, izņemot to, ka serdes/apšuvuma robeža ir veidota tā, lai tā būtu nedaudz neefektīva. Tā vietā, lai ieslodzītu visu gaismu kodolā, robeža ir raupja, un daļa gaismas tiek izkliedēta apšuvumā, kur tā kļūst redzama. Rūpīgi izstrādājot, šķiedrai var būt gluds mirdzums, kas līdzinās neona gaismas caurulei. Mazākas malas izstarojošas šķiedras ir ieaustas lentēs, kas izstaro gaismu joslā.
Tā kā lielu daļu gaismas zaudē malu emisija gar šķiedru, malas izstarojošajai šķiedrai ir liels vājinājums. Tas var ierobežot izmantojamās malas izstarojošās šķiedras garumus. To var atvieglot, apgaismojot šķiedru no abiem galiem, izmantojot divus apgaismotājus vai šķiedru cilpējot atpakaļ uz to pašu apgaismotāju, vai izmantojot atstarojošus gala vāciņus, lai nosūtītu lieko gaismu atpakaļ uz šķiedru no tālākā gala.


Apgaismotāji, avotu veidi

Apgaismotājs satur šķiedras gaismas avotu, kā arī optiku un filtrus, kas paredzēti, lai radītu vēlamo apgaismojuma daudzumu un veidu. Lai gan gaismas daudzums, kas savienots ar šķiedru, ir galvenais apsvērums, izvēloties apgaismotāju, ir iesaistīti daudzi citi faktori, kas ir mudinājuši tirgu piedāvāt daudzu veidu avotus.
Šķiedrai vai šķiedrām pievienotā jauda, ​​jo daudzi avoti uzņems vairāk nekā vienu šķiedru, parasti noteiks izmantotā gaismas avota veidu. Kvarca halogēna lampas tiek izmantotas daudzos apgaismojumos. Šie avoti, kas izstrādāti kā prožektori vai lampas projektoriem, ir gan zema, gan maiņstrāvas sprieguma versijās ar plašu jaudas izvades diapazonu. Kvarca halogēna spuldzes parasti ir iebūvētas ar atstarotājiem, kas atvieglo gaismas fokusēšanu šķiedrā. Ir ieviestas jaunas Xenon metālu halogenīdu spuldzes, kurām ir liela jauda, ​​bet kurām nepieciešama augsta sprieguma jauda, ​​kas nodrošina lielāku efektivitāti.
Zemākas jaudas sistēmas ir spējušas izmantot gaismas diodes, kurām ir augstāka efektivitāte, bet ierobežota jauda. Jaunās gaismas diodes kļūst spilgtākas un vēl efektīvākas, padarot gaismas diodes par dzīvotspējīgu avotu vairākām sistēmām.
Apgaismotāji ietver ne tikai lampas vai gaismas diodes. Lampām var būt nepieciešami atstarotāji, ja tie nav iebūvēti lampā, kā arī lēcas, lai fokusētu gaismu šķiedrā. Lieljaudas avotiem var būt infrasarkanie (IR) filtri, lai samazinātu šķiedras uzkaršanu, un ultravioletie (UV) filtri, lai novērstu šķiedru bojājumus ilgstošas ​​iedarbības laikā.
Lampām vai gaismas diodēm būs nepieciešami barošanas avoti, ieskaitot aptumšošanas iespēju, ja vēlaties. Tā kā lielākā daļa lampu ģenerē daudz siltuma, daudzos apgaismojumos tiks izveidota ventilatora piespiedu ventilācija.
Lampas ir viegli filtrējamas, lai nodrošinātu krāsainu gaismu šķiedrā. Izmantojot pārvietojamos filtrus, parasti ritenī, ko darbina mazs elektromotors, gaismas krāsu var mainīt izvēlētā secībā.
Apgaismotāju sarežģītība neļauj lielākajai daļai lietotāju to izgatavot pašiem, taču daudzi ražotāji piedāvā dažādus modeļus, kas optimizēti dažādiem šķiedru veidiem un lietojumiem. Darbs ar šiem ražotājiem ir labākais veids, kā izvēlēties piemērotu apgaismotāju un saderīgas šķiedras.
Pasīvais apgaismojums, izmantojot optisko šķiedru, tiek veikts, izmantojot uz jumta uzstādītus saules kolektorus, kas nodrošina saules gaismu pa šķiedru telpām ēkā vai zem kuģu klājiem.

Gala izstarotāja ķermeņi
Parasti gaisma iziet no gala izstarotāja šķiedras gaismas konusā, ko nosaka šķiedras skaitliskā apertūra. Dažos gadījumos tas būs pietiekami apgaismojumam. Tomēr dažreiz ir vēlams fokusēt gaismu uz mazāku vietu, izveidot formas apgaismotu punktu vai izkliedēt gaismu, lai tā atgādinātu parasto spuldzi. Ir pieejami gala ķermeņi ar lēcām, kas var fokusēt gaismu pēc vajadzības, taču tie ir jāizvēlas, lai tie būtu saderīgi ar izmantoto šķiedru.
Ir pieejami arī dekoratīvie ķermeņi, lai radītu pievilcīgu gaismu gaismai, nevis tikai šķiedras galam. Ražotāji piedāvā daudz dažādu šo ķermeņu veidu, tāpat kā parastos gaismas ķermeņus.

Apgaismojuma līmeņi
Tā kā apgabala vai objekta apgaismojums ir iemesls optiskās šķiedras izmantošanai, apgaismojuma līmeņi ir vissvarīgākie. Daudzo pieejamo iespēju dēļ var būt grūti veikt tiešu salīdzināšanu starp dažādām šķiedrām un apgaismotājiem. Pat cilvēka acs uztvere, kas ir ļoti jutīga pret krāsu, ir faktors.
Gala izstarojošās šķiedras ir vieglāk kalibrēt, jo izejas jaudu var viegli izmērīt atbilstošos attālumos no šķiedras gala ar gaismas mērītājiem, kas kalibrēti kāju svecēs. Malas izstarojošās šķiedras ir grūtāk kalibrēt, jo tās izstaro izkliedētā veidā un to uztvertais kontrasts ir atkarīgs no apkārtējā apgaismojuma.
Ir ilustratīvi aplūkot faktorus, kas saistīti ar dažādu iespēju nodrošināto apgaismojumu.

Savienota jauda
Jauda, ​​kas savienota ar optisko šķiedru, ir atkarīga no gaismas avota intensitātes, fokusēšanas efektivitātes uz šķiedras galu, iekļautajiem filtriem (IR, UV un/vai krāsa), šķiedras gala virsmas atstarošanas spējas un šķērsgriezuma. -šķiedras šķērsgriezuma laukums. Lielākas šķiedras, protams, nodrošina vairāk jaudas. Šķiedras diametra dubultošana palielina šķērsgriezuma laukumu četras reizes (2 kvadrātā), tāpēc savienotajai jaudai vajadzētu būt četras reizes lielākai. Tāpat lielāks iepakojuma blīvums šķiedru saišķos palielinās savienoto jaudu. Pat šķiedru galu tīrība ir svarīga, jo putekļi un netīrumi absorbē ievērojamu gaismu.

Šķiedru vājināšanās
Šķiedras zudumi izkliedes un absorbcijas dēļ samazinās izejas jaudu, un, tā kā šķiedras vājināšanās ir atkarīga no viļņa garuma, izstarotās gaismas krāsa mainīsies. Garākas šķiedras nozīmē, ka gaisma būs nedaudz apsārtusi.


Optisko šķiedru apgaismojuma sistēmu projektēšana
Šķiet, ka optiskās šķiedras apgaismojumam trūkst nozares standartu, tāpēc katrs produkts un lietojums ir patentēts.
Tā kā optiskās šķiedras apgaismojuma sistēmās ir tik daudz dažādu, ir grūti vispārināt sistēmu projektēšanu. Tomēr katrs dizaina projekts sāksies ar dažiem izplatītiem elementiem: kas tiek apgaismots, kāda veida gaisma ir vēlama (intensitāte, apgaismojuma modelis, krāsa, dažādība utt.), kur tiks parādīta gaisma un kur tiks novietots apgaismotājs. . Ja projektētājs ir iesācējs optiskās šķiedras apgaismojuma jomā, ļoti ieteicams konsultēties ar pieredzējušu projektētāju un darbuzņēmēju. Viņi varēs ieteikt dizainus, optiskās šķiedras apgaismojuma sastāvdaļas un ražotājus. Viņiem arī jāspēj palīdzēt izstrādāt ne tikai optiskās šķiedras apgaismojuma sistēmu, bet arī sistēmas jaudu un kontrolieri.
Ja pieredzējis darbuzņēmējs nav pieejams, var izmantot ražotāju un izplatītāju vietnes, lai uzzinātu vairāk par to, kādas lietojumprogrammas ir iespējamas, kādi komponenti ir pieejami un karsti to ieviešanai. Var redzēt arī iespējas iegādāties komponentus un tos salikt pašiem vai iegādāties visu, kas ir gatavs uzstādīšanai.

Optisko šķiedru apgaismojuma sistēmu uzstādīšana
Optisko šķiedru apgaismojuma sistēmu uzstādīšana ietver kabeļu, apgaismotāju un armatūras uzstādīšanu. Lielākā daļa lietojumprogrammu ir pielāgotas, un daudzām būs nepieciešama specializēta prakse saistībā ar izmantotajiem komponentiem. Labākais veids, kā nodrošināt pareizu uzstādīšanu, ir darbs ar ražotājiem, kuri ir izstrādājuši ne tikai komponentus, bet arī instalācijas aprīkojumu un praksi. Ja lietojumprogramma ir jauna veida, ir ļoti svarīgi eksperimentēt, lai noteiktu, vai tā darbosies pareizi, pirms tiek uzsākts faktiskais darbs.
Iepriekš sniegtie padomi par optisko šķiedru apgaismojuma sistēmu projektēšanu ir spēkā arī šeit, jo pieredzi nevar aizstāt. Šķiet, ka jebkuram kompetentam elektriķim, kas izmanto apgaismojuma uzstādīšanu, jāspēj uzstādīt optiskās šķiedras apgaismojuma sistēmu, jo īpaši tāpēc, ka viņam ir pieredze kabeļu, gaismas ķermeņu un elektroenerģijas un kontrolieru uzstādīšanā.
 

Mēs esam specializējušies optisko šķiedru kabeļu biznesā gandrīz 10 gadus un ieguvuši daudzus labi pazīstamus klientus visā pasaulē ar ilgtermiņa partnerību. Ja jūs interesē mūsu produkti, lūdzu, sazinieties ar mani.