Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Фонд держмайна назвав об’єкти, які планує продати у 2018 році
17.10.2017р.

Окрім загальновідомого «Одеського припортового...

Стів ВОЗНЯК: Я б віддав усі гроші і владу, щоб залишатися справжнім
17.10.2017р.

Бізнес-партнер Стіва Джобса і конструктор одного із...

Партнери зі створення найбільшої фабрики з виробництва акумуляторів
17.10.2017р.

Компанії «АББ» і «Northvolt» підписали Меморандум про...

Мегасховища енергії
13.10.2017р.

У Великобританії в місті Шеффілді днями почало...

Схвалення проектів тарифів та інвестиційних програм
13.10.2017р.

Міністр енергетики та вугільної промисловості Ігор...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

4552
09.07.2007р. |
Світло в проводах
Один з найяскравіших прикладів використання оптоволоконної технології - дизайн архітектурних споруд та приміщень. Хоча ця технологія початково задумувалась задля досягнення зовсім іншої мети - передусім створення безпечного освітлення та передачі зображень на відстані.
"Електротема" № 2 (58) 2005 року

Перше застосування ця технологія знайшла у музеях - для освітлення експонатів. Згодом - у барокамерах, де, як відомо, створюється підвищений парціальний тиск кисню, що становить небезпеку спалаху. Світло надходить у барокамеру по оптоволокну, і за допомогою лінз моделюється звичайний медичний світильник.

Використання оптоволоконних світловодів у архітектурному освітленні економічно зумовлено тим, що такі системи практично не потребують обслуговування. А правильно спроектовані і встановлені, - мають великий термін експлуатації.

Повне внутрішнє відбивання

Як відомо, проходячи через межу двох середовищ, світло заломлюється. Залежно від співвідношення абсолютних показників заломлення середовищ, існує кілька шляхів ходу променів. Коли світло проходить із середовища з більшим показником заломлення у середовище з меншим показником, то із збільшенням кута падіння збільшується кут заломлення. При певному значенні кута падіння (граничному значенні - αгр) заломлений промінь розповсюджується вздовж межі поділу. Якщо ж збільшити кут падіння так, що α > αгр, то світло зовсім не проникатиме у середовище з меншим показником заломлення. Уся світлова енергія відбивається - це і є повне внутрішнє відбивання, необхідним умовам для якого є:

- n1 < n2, світло проходить із середовища з більшою густиною у середовище з меншою;

- α > αгр, кут падіння більший від граничного кута.

Що таке оптоволокно?

Конструктивною основою гнучких оптоволоконних світловодів є скляні або пластикові оптичні волокна, які випускаються із спеціальними домішками. Оптоволокно складається із двох концентричних шарів: серцевини (ядра) та оптичної оболонки, які мають показники заломлення n1 та n2. Ядро та оптична оболонка можуть виготовлятись з одного матеріалу (наприклад, чисте кварцеве скло), зміна показника заломлення досягається підбором спеціальних домішок, які вводяться у чистий розплав кварцу.Навколо оптичної оболонки з метою запобігання впливу зовнішніх факторів на оптичні властивості оптоволокна (волога, подряпини, мікротріщини), наносяться два шари полімеру (акрилат). Ядро оптоволокна також може виготовлятись із скла, а оптична оболонка - з пластику (PCS-оптоволокно).

Складові системи

Система оптоволоконнго освітлення має три основні складові - проектор, світлопровід (джгут) та оптичні насадки.

Проектор – пристрій, який містить джерело світла з убудованим відбивачем, джерело живлення, пускорегулювальну апаратуру, екран, оптичний порт, систему охолодження з вентилятором, а також пристрій для створення спеціальних ефектів: електродвигун з диском або барабаном, у якому встановлюються кольорові світлофільтри або перфоровані екрани, синхронізатори, пристрої DMX-керування тощо. Залежно від застосовуваних джерел світла, проектор може бути галогенним, газорозрядним або світлодіодним.

Галогенні проектори оснащуються дихроїчними галогенними лампами, переважно потужністю 50, 75 або 100 Вт. Ці проектори бувають анімаційними, з керованими змінами кольору (наприклад, за протоколом DMX512), а також для створення спеціальних ефектів (наприклад, “зоряне небо”). Газорозрядні проектори оснащуються металогалогенними лампами, потужністю 70 або 150 Вт, іноді 250 та 400 Вт. У світлодіодних проекторах джерелом світла слугують світлодіоди.

Дуже суттєвою є вентиляція. Для систем на базі полімерних волокон необхідно забезпечити температуру в ділянці оптичного порту не вище 30°C, тому у приміщенні, де передбачається встановити проектор, повинно бути достатньо повітря. У випадку встановлення проектора у герметичному ящику передбачається примусова вентиляція.

Світлопровід – джгут, сплетений із тисяч скляних або пластмасових волокон. Його діаметр складає до декількох десятків міліметрів. Поширення світла по світлопроводу базується на явищі повного внутрішнього відбивання. Діаметр ядра оптоволоконного проводу складає, переважно, до десяти мікрон, тому для створення такого проводу використовуються спеціальні пристрої – фільєри.

Світловоди – пристрої з низьким ККД. Коефіцієнт пропускання оптоволокна, який працює у видимому діапазоні випромінювання, складає не більше 70% на метр довжини. Велике значення має матеріал, з якого виготовлений світлопровід. Його вибір залежить від декількох факторів. На відміну від полімерних матеріалів, у скла нижчий коефіцієнт пропускання і гірша передача кольору. Зате волокна з кварцового скла мають більший термін експлуатації.

Світлопровід з волокон в оболонці та світловодів торцевого освітлення використовується як для декоративних цілей, так і для освітлення об’єктів. Світловоди бокового світла використовуються з метою створення декоративного ефекту. Скляні світловоди використовуються у промислових об’єктах з високою температурою навколишнього середовища, а також у випадку необхідності чіткої передачі кольору.

Оптичні насадки слугують для перерозподілу у просторі світлового потоку, який виходить з оптоволоконного світловоду. Насадки бувають нерухомими, поворотними, кутовими, з регульованими по ширині світловим пучком та декоративними.

Волоконна оптика

Світло надходить із проектора в один з кінців оптоволоконного світлопроводу, розповсюджуючись у волокні завдяки явищу повного внутрішнього відбивання, і вільно випромінюється у іншому кінці світловоду. Ефективність волоконної системи освітлення не перевищує 15-20%. На перший погляд, традиційне освітлення більш ефективне: типові значення світлового ККД звичайних світлових пристроїв – 50-70%. Однак слід врахувати, що для традиційних освітлювальних установок характерні великі світлові втрати, коли частина випромінюваного світла втрачається у просторі або навіть інколи призводить до небажаного засвічування. При цьому, загальний ККД установки з врахуванням коефіцієнта використання світлового потоку може бути значно нижчим, тож забезпечувані оптоволоконною системою 15% світлового потоку стають конкурентоспроможним результатом. Економічність застосування оптичного волокна залежить від конфігурації системи. Коли один проектор використовується для живлення великої кількості відносно коротких світловодів, застосування оптичного волокна дає суттєву економію. Оптичні волокна не проводять електричний струм і можуть перебувати у безпосередньому контакті з водою.

Переваги та недоліки

До переваг оптоволоконних систем освітлення можна зарахувати те, що вони не виділяють тепла, а також: пожежобезпечність та електробезпечність, герметичність, низькі експлуатаційні витрати, велику механічну міцність, зручність розміщення у важкодосяжних місцях, захищеність від інфрачервоного та ультрафіолетового освітлення, простоту розробки індивідуального рішення. З іншого боку, не треба забувати, що таке освітлення є дорогим і має невисокий світловий коефіцієнт віддачі.

“Зоряне освітлення

Традиційною сферою, де без оптичного волокна не обійтись, є декоративна підсвітка. Наприклад: для створення ефекту “зоряного неба”, зазвичай, використовується волокно без оболонки, при цьому у просторі за підвісною стелею монтуються проектори та світлопровід з великої кількості (до декількох тисяч) волокон. Ця декоративна підсвітка має ряд певних особливостей. По-перше, колір світла зірок – холодний, тому встановлюються лампи відповідної колірної температури (металогалогенні, галогенні, світлодіоди холодного світла). По-друге, зорі на небі розташовані дуже нерівномірно. Усі зорі мають різну яскравість світла. Геометрія рукотворної небесної сфери, за можливістю, повинна бути подібною на справжнє зоряне небо, тож для яскравих зір потрібно з’єднувати разом декілька волокон.

Найкрасивішими у “оптично-волоконній астрономії” є анімаційні ефекти. Окрім мерехтіння зірок, можна створити, наприклад, метеоритний дощ, падіння комети з вогняним хвостом, або, скажімо, народження спіральної галактики з газопилової хмари. Для створення таких ефектів потрібен проектор із спеціальним обертовим барабаном з прорізами та спеціальним анімаційним оптичним портом. При обертанні барабану промінь світла через проріз послідовно потрапляє у різні волокна, що й створює видимість “падіння” зірки або польоту штучного супутника землі. Крім такої “аналогової” анімації, може існувати й цифрова, світлодіодна. Між іншим, для створення космічних картин, а також у будь-яких інших установках із світловими точками, світлодіодні ілюмінатори – повноцінна заміна традиційним проекторам.

Цілий ряд переваг має застосування оптичного волокна у архітектурному та ландшафтному зовнішньому освітленні. Це, зокрема:

- відповідність підвищеним вимогам до пожежної безпеки об’єкту;

- усунення громіздких прожекторів на фасаді;

- доступність розміщення світловодів навіть у тих місцях, де традиційні прилади розмістити важко;

- можливість роботи з малими яскравостями та освітленостями (наприклад, один світлодіод яскравістю 0,6 кд може живити світлом 30 волокон, при цьому отримується 30 надмініатюрних джерел світла яскравістю не менше 0,02 кд);

- просте обслуговування (у зв’язку із зменшенням кількості ламп) та їх розміщення у більш зручних місцях.

У архітектурному освітленні для увиразненя форми та пластики будівлі часто необхідні лінійні джерела світла – наприклад, для рівномірного освітлення фронтів, підкреслення контурів тощо. Для цього застосовуються прожектори з галогенними або металогалогенними лампами, винесені на кронштейнах, рідше – світильники з лінійними люмінесцентними лампами. За допомогою світловодів торцьового світла можна побудувати оптоволоконний аналог лінійного світильника – достатньо вивести “в лінію” кінці 10-20 світлодіодів, наприклад, використовуючи для цього звичайний кабель-канал для електропроводки. Якісно виконаний за таким принципом світильник, встановлений на даху, забезпечить м’яку заливку краю фасаду будівлі з можливістю зміни світла. Така технологія має безперечні переваги перед традиційним освітленням, однак значну конкуренцію їй склали світлодіоди.

Підготував Юрій ІВАНОВ.

(у матеріалі використано інформацію компаній Advanced Fiber Optics та Philips Lighting).

Теги та ключові фрази
світлопровод, оптичне волокно для підсвітки купити, коефіцієнт заломлення ядра оптоволокно, оптичний коефіцієнт заломлення ядра оптоволокна, світловолокно, оптичні волокна освітлення, СВІТЛО ВОЛОКНО, схема електропроводки на світло, Свiтло волокно, стелі світлопровід


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.