Оптичка влакна - техничке теме

Осветљење са оптичким влакнима

Увод
Оптичко влакно се може користити за пренос светлости од извора до удаљене локације за осветљење, као и за комуникацију. У ствари, влакна су направљена не само да преносе светлост већ и да сијају дуж самог влакна, тако да подсећа на неонску цев. Примене за осветљење са оптичким влакнима су многе, углавном засноване на коришћењу посебних атрибута влакна, као и његових јединствених карактеристика.
 

Зашто користити оптичка влакна за осветљење?
Коришћење влакана за даљинско осветљење има многе предности, од којих су неке важније за посебне врсте апликација од других.
Осветљење без топлоте: Пошто је извор светлости удаљен, влакно преноси светлост, али изолује топлоту од извора светлости од тачке осветљења, што је важно за осветљавање осетљивих предмета, као што су музејске изложбе, који могу бити оштећени топлотом или интензивним светлом.
Елецтрицал Сафети: Подводно осветљење као што се користи у базенима и фонтанама или осветљење у опасним атмосферама може се безбедно обавити помоћу оптичког осветљења, пошто влакно није проводно и напајање за извор светлости може бити постављено на безбедну локацију. Чак и многа светла су ниског напона.
Прецисе Спотлигхтинг: Оптичка влакна се могу комбиновати са сочивима да би се обезбедило пажљиво фокусирано светло на изузетно малим местима, популарним за музејске експонате и изложбе накита, или једноставно прецизно осветлило одређено подручје.
Трајност: Коришћење оптичких влакана за осветљење чини много издржљивије осветљење. Оптичка влакна, пластична или стаклена, су и јака и флексибилна, много издржљивија од ломљивих сијалица.
Изглед неона: Влакна која емитују светлост дуж своје дужине, генерално се називају влакна која емитују ивице, имају изглед неонских цеви за декоративно осветљење и знакове. Влакна се лакше производе, а пошто су направљена од пластике, мање су крхка. Пошто је осветљење удаљено, може се поставити на један или оба краја влакна и извори могу бити сигурнији јер су извори ниског напона.
Промените боју: Коришћењем филтера у боји са изворима беле светлости, оптичко осветљење може имати много различитих боја и аутоматизацијом филтера, варирати боје у било ком унапред програмираном низу.
Једноставнија инсталација: Осветљење са оптичким влакнима не захтева инсталирање електричних каблова до локатора светла и затим инсталирање гломазних светлосних тела са једном или више сијалица на локацији. Уместо тога, влакно се инсталира на локацију и фиксира на месту, можда помоћу малог сочива за фокусирање, што је много једноставнији процес. Често неколико влакана може да користи један извор светлости, што још више поједностављује инсталацију.
Лако одржавање: Осветљење у тешко доступним подручјима као што су високи плафони или мали простори може отежати промену извора светлости. Са влакнима, извор може бити на лако доступној локацији, а влакно на било ком удаљеном месту. Промена извора више није проблем.


Како функционише оптичко осветљење
Осветљење са оптичким влакнима користи оптичко влакно као "светлосну цев", преносећи светлост од извора кроз влакно до удаљене локације. Светлост може да се емитује са краја влакна стварајући мали ефекат рефлектора (који се такође назива "крајњи сјај") или да се емитује са спољашње стране влакна дуж његове дужине, изгледајући као неонска или флуоресцентна цев (која се назива и "бочни сјај" ).
Извор светлости се обично назива „осветљивач са оптичким влакнима“ и састоји се од јаког извора светлости и често неке оптике за ефикасно фокусирање светлости у влакно. Извори морају бити светли, тако да се обично користе кварц халогена или ксенонска метал-халогена светла. Мања влакна такође могу користити ЛЕД диоде које веома ефикасно спајају светлост у влакна, али не постижу нивое светлости других лампи.
Оптичка влакна која се користе за осветљење су слична влакнима која се користе у комуникацијама, али су оптимизована за пренос светлосних, а не сигнала велике брзине. Влакна се састоје од језгра које преноси светлост и оптичког омотача који задржава светлост у језгру влакна. За разлику од комуникационих влакана која користе мала језгра да максимизирају пропусни опсег, светлосна влакна користе велика језгра са танким облогама како би се максимално повећало спајање светлости из осветљивача у влакно. Бочно емитујућа влакна имају груби интерфејс између језгра и омотача како би распршили део светлости из језгра дуж дужине влакна како би се створио доследан осветљен изглед сличан неонским светлосним цевима.
Светлећа влакна могу бити направљена од стакла, баш као и комуникациона влакна, или од пластике. Ако су влакна стаклена, обично су веома малог пречника и многа су повезана у један кабл са омотачем како би се обезбедио довољан пренос светлости. Пластична влакна већег пречника се такође користе, можда чешће, јер су јефтина и лакша за уградњу, али имају већи губитак светлости и не могу да издрже тако високу температуру, понекад ограничавајући улаз светлости из извора.


Врсте влакана

Влакна која емитују крајње емисије
Влакно које емитује крајње језгро је генерално вишемодно влакно са степенастим индексом са великим провидним језгром које преноси светлост и танку провидну облогу која задржава светлост у језгру у оптичком процесу који се назива „потпуна унутрашња рефлексија“. Језгро је велико у поређењу са танком облогом јер га то чини ефикаснијим у спајању светлости из осветљивача. Облога не пропушта светлост, тако да било која светлост спојена са облогом неће бити преношена влакном.
Влакна која емитују крајње су углавном направљена од пластике јер се могу направити у већим величинама од стакла и јефтинија су и лакша за уградњу. Пластично оптичко влакно (ПОФ) се производи у величинама од 0.1 до 20 мм у пречнику. Стаклена влакна се генерално праве у много мањим величинама (танке длаке, око 50-150 микрона или 0,05 до 0,15 мм) и спајају се заједно да би се направили каблови већег пречника.
Избор материјала за језгро и омотач одређује угао светлосних зрака који се прихвата из извора и преноси влакном (названи модови), дефинисан спецификацијом која се зове нумерички отвор (НА). Светлост ће изаћи из влакна у конусу који показује величину НА са већим НА који има шири излазни конус осветљења. Виша НА влакна такође ефикасније спајају светлост из извора, јер ће ухватити светлост под већим угловима које емитује извор. Типична влакна имају прихватљиве конусе од {{0}} степени, што одговара НА од 0.3-0.6. Када се оптика користи за фокусирање светлости која се емитује из влакна, НА влакна мора бити позната да би се изабрала одговарајућа оптика.
Влакна која емитују крај добро пропуштају светлост. Стаклена влакна су ефикаснија у преносу јер је стакло транспарентније од пластике, али због неефикасности паковања влакана у снопове, размаци између влакана у сноповима значи да велики део светлости осветљивача није спојен у језгра влакана. Међутим, стаклена влакна могу бити толерантнија на топлоту коју генерише осветљивач, омогућавајући већи интензитет осветљивача и пружајући више светлости са краја влакна.

Влакна која емитују ивице

Влакна која емитују ивице су у основи слична влакнима која емитују крај, осим што је граница језгра/облога дизајнирана да буде мало неефикасна. Уместо да зароби сву светлост у језгру, граница је груба и нешто светлости се распршује у облогу где постаје видљиво. Пажљивим дизајном, влакно може имати глатки сјај који личи на неонску цев. Мања влакна која емитују ивице су уткана у траке које емитују светлост у траку.
Пошто се велики део светлости губи емисијом ивице дуж влакна, влакна која емитују ивице имају велико слабљење. Ово може ограничити дужину влакана која емитују ивице која се могу користити. Ово се може ублажити осветљавањем влакна са оба краја коришћењем два осветљивача или окретањем влакна назад до истог осветљивача, или коришћењем рефлектујућих завршних капица за слање вишка светлости назад у влакно са удаљеног краја.


Осветљивачи, врсте извора

Осветљивач садржи извор светлости за влакно, као и оптику и филтере дизајниране да произведу жељену количину и врсту осветљења. Док је количина светлости која се спаја у влакно примарна ствар при одабиру осветљивача, укључени су и многи други фактори, који су навели тржиште да понуди много врста извора.
Снага спојена у влакно или влакна, пошто ће многи извори прихватити више од једног влакна, генерално ће одредити тип извора светлости који се користи. Кварцне халогене сијалице се користе у многим осветљивачима. Ови извори, развијени као рефлектори или лампе за пројекторе, долазе у верзијама ниског и наизменичног напона, са широким спектром излазне снаге. Кварцне халогене сијалице су обично састављене са рефлекторима који олакшавају фокусирање светлости у влакно. Уведене су нове ксенонске метал-халогене сијалице које имају велику излазну снагу, али захтевају напајање високог напона које нуде већу ефикасност.
Системи мање снаге су могли да користе ЛЕД диоде које имају већу ефикасност, али ограничену снагу. Нове ЛЕД диоде постају свјетлије и још ефикасније, чинећи ЛЕД диоде одрживим извором за више система.
Осветљивачи укључују више од лампи или ЛЕД диода. Лампама ће можда бити потребни рефлектори ако нису уграђени у лампу, као и сочива за фокусирање светлости у влакно. Извори велике снаге могу имати инфрацрвене (ИР) филтере за смањење загревања влакана и ултраљубичасте (УВ) филтере како би спречили оштећење влакана током дуготрајног излагања.
Биће потребни извори напајања за лампе или ЛЕД диоде, укључујући могућност затамњивања по жељи. Пошто већина лампи генерише много топлоте, вентилација са принудним вентилатором ће бити дизајнирана у многим осветљивачима.
Лампе се лако филтрирају да би се обезбедило обојено светло у влакнима. Коришћење покретних филтера, обично у точку који покреће мали електрични мотор, омогућава да се боја светла промени у одабраном редоследу.
Сложеност осветљивача онемогућава већину корисника да сами направе, али бројни произвођачи нуде различите моделе оптимизоване за различите врсте влакана и примене. Рад са овим произвођачима је најбољи начин да одаберете одговарајући осветљивач и компатибилна влакна.
Пасивно осветљење помоћу оптичких влакана врши се коришћењем соларних колектора постављених на кров који испоручују сунчеву светлост преко влакана у просторије у згради или испод палубе за бродове.

Уређаји за крајњи емитер
Нормално, светлост излази из влакна крајњег емитера у конусу светлости дефинисаном нумеричким отвором влакна. У неким случајевима, то ће бити довољно за осветљење. Међутим, понекад је пожељно фокусирати светлост на мању тачку, створити обликовано осветљено место или распршити светлост да личи на нормалну сијалицу. Доступни су крајњи уређаји са сочивима који могу да фокусирају светлост по потреби, али их треба изабрати ради компатибилности са влакном које се користи.
Доступни су и декоративни елементи за стварање атрактивног уређаја за светло, а не само за крај влакна. Произвођачи нуде много различитих типова ових светиљки, баш као и код обичних светиљки.

Нивои осветљења
Пошто је осветљење неког подручја или објекта разлог за коришћење оптичких влакана, нивои осветљења су најважнији. Прављење директних поређења између различитих влакана и осветљивача може бити тешко због бројних доступних опција. Чак је и перцепција људског ока, веома осетљивог на боју, фактор.
Влакна која емитују крајње је лакше калибрисати јер се излазна снага може лако измерити на одговарајућим растојањима од краја влакна помоћу светломера калибрираних у ножним свећама. Влакна која емитују ивице је теже калибрисати, јер емитују у дифузним обрасцима и њихов перципирани контраст зависи од амбијенталног осветљења.
Илустративно је погледати факторе укључене у осветљење које пружају различите опције.

Цоуплед Повер
Снага спојена у оптичко влакно је функција интензитета извора светлости, ефикасности фокусирања на крају влакна, укључених филтера (ИР, УВ и/или боја), рефлексије крајњег дела влакна и укрштених -површина пресека влакна. Већа влакна, очигледно, пар више снаге. Удвостручење пречника влакна повећава површину попречног пресека за четири пута (2 на квадрат), тако да би спрегнута снага требало да буде четири пута већа. Исто тако, већа густина паковања на сноповима влакана ће повећати спрегнуту снагу. Чак је и чистоћа крајева влакана важна јер прашина и прљавштина апсорбују значајну светлост.

Слабљење влакана
Губици у влакну услед расејања и апсорпције ће смањити излазну снагу, а пошто слабљење влакна зависи од таласне дужине, боја емитоване светлости ће се променити. Дужа влакна значе да ће светлост бити благо црвенкаста.


Пројектовање система осветљења са оптичким влакнима
Чини се да оптичком осветљењу недостају индустријски стандарди, тако да су сваки производ и апликација заштићени.
Пошто постоји толико разноликости у системима осветљења са оптичким влакнима, тешко је генерализовати о пројектовању система. Међутим, сваки дизајнерски пројекат ће почети са неким уобичајеним ставкама: шта се осветљава, која врста светлости се жели (интензитет, шаблон осветљења, боја, разноликост, итд.), где ће бити представљено светло и где ће бити постављен осветљивач. . Ако је дизајнер нови у вези са оптичким осветљењем, препоручује се консултовање са искусним дизајнером и извођачем радова. Они ће моћи да препоруче дизајн, оптичке компоненте осветљења и произвођаче. Такође би требало да буду у могућности да помогну у дизајнирању не само система осветљења са оптичким влакнима, већ и напајања и контролера за систем.
Ако искусни извођач није доступан, можете користити веб локације произвођача и дистрибутера како бисте сазнали више о томе које су апликације могуће, које компоненте су доступне и које су вруће за њихову имплементацију. Такође се могу видети опције у вези са куповином компоненти и њиховим састављањем или куповином комплетног система спремног за инсталацију.

Инсталација оптичких система осветљења
Инсталација система за осветљење са оптичким влакнима подразумева уградњу каблова, осветљивача и расветних тела. Већина апликација је прилагођена и многе ће захтевати специјализоване праксе везане за компоненте које се користе. Рад са произвођачима који не само да су развили компоненте већ и опрему за инсталацију и праксу је најбољи начин да се осигура да је инсталација правилно обављена. Ако је апликација новог типа, веома је важно експериментисати да би се утврдило да ли ће исправно функционисати пре него што се посветите стварном раду.
Горе дати савети о пројектовању система осветљења са оптичким влакнима важе и овде, јер не постоји замена за искуство. Чини се да би сваки компетентан електричар који се користи за уградњу расвете требао бити у стању да инсталира систем расвете са оптичким влакнима, поготово што има искуства у постављању каблова, расветних тела и електричне енергије и контролера.
 

Специјализовали смо се за пословање са кабловима са оптичким влакнима скоро 10 година и стекли смо много познатих клијената широм света дугорочним партнерством. Ако сте заинтересовани за наше производе, контактирајте ме.