光导纤维又称导光纤维﹑光学纤维,是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维,它是透明的玻璃纤维丝,直径只有1~100μm。它由内芯和外套两层组成,内芯的折射率大于外套的折射率,光由一端进入,在内芯和外套的界面上经多次全反射,从另一端射出。也就是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。它的基本类型是由实际起着导光作用的芯材和能将光能闭合于芯材之中的皮层构成(图13-13)。它能将光的明暗﹑光点的明灭变化等信号从一端传送到另一端。光导纤维一般以束﹑缆﹑板﹑管等形式使用。光导纤维有各种分类方法:按材料组成可分为玻璃﹑石英和塑料光导纤维;按形状和柔性分为可挠性和不可挠性光导纤维;按纤维结构分为皮芯型和自聚集型(又称梯度型);按传递性分为传光和传像光导纤维;按传递光的波长分为可见光﹑红外线﹑紫外线﹑激光等光导纤维。
图13-13 光导纤维传送信号
在照明和光能传送方面,利用光导纤维在短距离可以实现一个光源多点照明,如在一座大楼内,可以用一盏灯作为光源,构成灯室,然后由灯室引出数根光缆,分别通到楼中各层,然后又分成支缆,这些支缆的端点可以把灯室的光线传送过来,成为楼道里幽静的灯光。全楼道的照明一盏灯就解决了。光缆照明可利用塑料光纤光缆传输太阳光作为水下﹑地下照明。由于光导纤维柔软易弯曲变形,可做成任何形状。它耗电少﹑光质稳定﹑光泽柔和﹑色彩广泛,是未来的最佳灯具,如与太阳能的利用结合起来将成为最经济实用的光源。此外,还可用于易燃﹑易爆﹑潮湿和腐蚀性强的环境中不宜架设输电线及电气照明的地方作为安全光源。
将光导纤维灯设置在透明的灯罩中,放置一簇白色塑料光导纤维,其一端集束研磨,另一端设计成各种字样和花草鸟兽等装饰图案。灯座下端装有一只灯泡,灯泡和光导纤维之间有一个自动变色转盘,转盘上安装薄膜滤色片。当转盘移动时,滤色片使灯光变色,通过光导纤维传送,丰富的色彩便映现出来了,滤色片使灯光变色,通过光导纤维传送,丰富的色彩便映现出来了。光导纤维灯不仅是理想的局部照明灯具,还是一种精制的工艺品(图13-14)。
图13-14 光导纤维灯
光纤的应用环境越来越普及,可以简单将它归类为六个区域。
1.室内照明
光纤应用在室内的照明是最普及的,常见的应用有顶棚的星空效果,除了顶棚的星空照明外,也有设计师利用光纤的体发光来做室内空间的设计,利用光纤柔性照明的效果,可以轻易地营造出光的帷幕,或其他特殊的场景。
2.水景照明
由于光纤有亲水的特性,再加上它的光电分离,所以使用在水景的照明方面,可以轻易营造出设计师想要的效果,而另一方面它也没有电击的问题,能达到安全上的考量。除此之外,应用光纤本身的结构,也可以与水池相互搭配,让光纤本体也成为水景的一部分,这是其他照明设计不易达成的效果。
3.泳池照明(www.xing528.com)
泳池的照明也是现在流行的SPA场合的照明,光纤的应用可说是最佳选择。因为这是人体活动的场所,安全性的考量远高于上面的水池或是其他室内场所,因此光纤本身的光电分离特性以及色彩的多样演色效果,同时可以满足这一类场所的需求。
4.建筑照明
在建筑方面大多使用体发光的光纤照明来达到凸显建物轮廓线的效果。也因为光电分离的特性,可以有效地降低维护成本。光纤本体的寿命长达20年,而传统的照明设备,若是设计的位置较为特殊,往往得动用许多机器设施才能进行维护,成本的消费就比光纤照明高出很多。
5.建筑文物照明
一般而言古文物或古建筑都容易因为紫外光与热而加速老化,光纤照明没有紫外线与热的问题而适宜采用。除此之外,现在应用最普遍的,是在钻石珠宝或水晶饰品的商业照明应用里。在这类商业照明的设计上,大多都是采取重点照明的方式,透过重点照明来凸显商品本身的特性。利用光纤照明不但没有热的问题,同时又能满足重点照明的需求,所以这类商业空间也是光纤照明应用较广泛的部分。
6.易燃易爆照明
在油库、矿区、化工厂等严禁火种入内的危险场合中,其他的照明设备都有明火的危险,而光纤照明可以解决这类的问题。在医疗或是特殊实验的环境里,有电磁屏蔽问题的场所,也是光纤照明强项的部分。
目前高层建筑﹑礼堂﹑宾馆﹑医院﹑娱乐场所甚至家庭起居都可直接使用光导纤维制成的顶棚或墙壁,以及彩织光导纤维字画等(图13-15)。
在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。目前普遍用于有线电视和通信用的信息传递。
图13-15 光纤照明
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