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光纤照明系统中光源、光纤的分类
发表时间:2017-09-01     阅读次数:     字体:【

光纤照明系统中光源光纤的分类雇素辉北京电光源研究所光纤照明的设想最早是由美国的威廉。
  惠勒在年申请的专利9中提出的,当时称之为管道照明装置,它是由内涂反射层的管子把中心光源的光引至若干个需要照明的地点。
  直到年,低损耗的玻璃光学纤维发明之后,光纤照明才得到真正的发展。
  由于通讯事业快速发展的需要,开发出了优质价廉的玻璃光学纤维,然后被引入了光纤照明。
  光纤照明系统具有全可见光辐射,光衰小,不易损坏,寿命长,能源利用率高,维护费用低等特点,因而具有广阔的应用前景。
  光纤照明系统的构成及原理光纤照明系统是由光源光导纤维和光输出元件三部分构成的照明系统,其基本特征是光源可以放置在远离被照区域的其它地方,因此光源产生的热量和全部供电系统也就与被照物体分隔开。
  由于光线通过光纤的距离一般较长,所以由光纤输出的光没有热辐射。
  光纤照明系统基本上有两种类型一种是端面发光的,一种是侧面发光的。
  端面发光系统是将发光体发出的光从光纤束首端面通过完全内反射传输至末端面,光纤束的末端面通常安装有适当的光输出装置,以给出所要求的光分布形式。
  侧面发光系统是将发光体发出的光从光纤束的侧面透射出来,并且整段光纤的亮度都非常均匀,类似于霓虹灯的效果。
  两种发光系统的原理如图所示。
  光纤照明系统的效率即光电转换效率,而取决于光纤首端面的祸合效率及传输过程中的透过率。
  当发光体发出的光以合适的角度入射到光纤束端面时,光线发生完全内反射,光损失最小如图当光线的入射角大于时,光纤则从光纤壁折射逸出如图对于普通的光纤材料,入射角度最大不应超过30一疆窈图光纤发光原理图端面发光系统发光体侧面发光系统发光体。
  侧面发光光纤束。
  光输出装置。
  侧面发光光纤束图光线在光纤束内的反射情况要提高系统的祸合效率,首先要解决照射到光纤束端面上的光斑的均匀性问题,图给出了两种祸合系统的光路示意图。
  产一一一,叮光纤束连结端一气七只甲罗反射器发光体图椭球面反射系统。
  发光体准确定位困难。
  光斑均匀性差有黑斑反光镜图光学组件光学组件系统。
  易于更换光源。
  光斑均匀性好此外,还有一种最新的聚焦光学祸合系统,它将专用灯泡与特殊的光学界面配合使用,使光斑均匀度大大提高,系统效率达到最大,如图所示。
  图聚焦式光学辐合系统精确的积分式反射器极小的灯泡发光体聚焦透镜透镜的光学外延压制的光纤束光纤照明系统用光源光纤照明系统中发光体一般由装有灯泡,驱动灯泡的电子触发器装置以及控制和导引光线照射到光纤束上的高精密度的光学界面装置组成。
  根据照明场所要求的不同,通常光源可选用卤钨灯,石英金属卤化物灯,陶瓷金属卤化物灯及新型的聚焦式灯泡,这种新型聚焦式灯泡是一种高气压微型放电灯,有效发光体尺寸不可准确定位于反射器的焦点,工作状态非常稳定,与该灯配套使用的光学界面装置是一个精密的透镜系统,它的一部分在发光体内,另一部分在光纤的连结端,两者配合,实现了最大的光祸合效率系统光路见图表给出了使用不同光源的光纤照明系统的照明效果。
  表使用不同光源的光纤照明系统的照明效果光源种功率显色色温寿命发光在直径长度适用的类指数体长的光纤未端的最大光度光通量纤长度卤钨灯石英金属卤化物灯陶瓷金一属卤化物灯新型聚一焦式灯泡光导纤维光源发出的光要聚焦于光纤束的输入端面上,新一代的光纤束在其端面处设有内置的光学系统,再配上新型灯泡,使照射到光纤束上的光通量大幅度提高,从而提高光祸合效率,同时还可起到对光纤的隔热保护作用。
  光纤束的输入端面经过抛光处理,紧密压制成一束不用粘结剂还会进一步提高光祸合效率。
  光纤束分为端面发光和侧面发光的。
  端面发光的光纤束由若干根直径几十微米至几毫米的光导纤维组成。
  通常一个光源可以供给根直径的光导纤维组成的光纤束,如图所示。
  光纤的结构如图所示。
  侧面发光的光纤束如图所示,它是由纯净的,不掺杂质的丙烯酸酷制成一的,光纤的直径一般为构示意图。
  一图给出了侧面发光光纤系统的几何平面结图端面发光光纤束连结端端面发光光纤光纤束末端图端面发光光纤的结构光导纤维芯体包层保护套光纤端部一毛礁纂二二书兰立皿一图连结端侧面发光光纤透明的稳定防护套侧面发光光纤束光纤端帽P狐从纤维束曰氢一蔚沪爵噶图几种侧面发光光纤系统的结构图一个发光体光纤长度可达图系统或巧图系统一个发光体环状光纤长度可达3 m(图系统)或图系统两个发光体光纤长度可达图系统或图系统几个发光体光纤总长度最大为每段光纤的长度可达30图系统或图系统光输出元件光纤照明系统中光输出元件的作用是控制和引导光线,使之照射到被照物上,以代替传统照明方式的灯泡。
  根据光纤照明系统用途的不同,在光纤终端可以装配许多不同的光输出元年,如反射镜透镜滤色片或散射体等,通过这些元件组合成不同的定向照明或投光照明装置以获得不同的照明效果。
  光纤照明系统的应用光纤照明是一种新型的照明系统,广泛应用于商品展示广告标志交通信号娱乐场所建筑装饰照明等。
  由于光纤照明中的光线没有热量红外线而且绝大部分的紫外线被滤除,因此特别适宜于博物馆美术馆画廊等艺术品和文物的照明。
  光纤照明系统中光源及电源远离照明区域,特别适合于潮湿环境水下和易燃易爆等危险场合的照明。
  此外,应用于装饰照明时,在光源和光输出元件之间设置彩色转盘滤色片或类似光圈和快门之类的元件可以造成千变万化五彩缤纷的特殊照明效果。

 
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