塑料光纤使用设计指南

1、塑料光纤照明使用设计指南一、概述在照明技术中，塑料光纤照明（以下简称光纤）是一种新颖的照明新技术。因其具有光 电分离、节能、符合环保要求以及使用寿命长、维护方便、后期维护成本低等优点，而广泛 用于各类型广告牌、室内外装饰、水景、庭院花园及道路照明等方面，还可以用于工业、医 疗及科研等领域。二、光纤照明的原理及其系统组成理论上讲，光线是沿直线传播的，但在实际应用中，人们希望改变光线的传播方向，光 纤利用全反射原理，将光沿着光纤路径传输到指定地方，如图1所示。所以在照明设计及施工中具有更强的灵活性，这完全不同于传统的照明方式。光线入射在芯层和包层界面发生全反射光纤照明系统是由光源、光纤两部分组成，

2、如图2所示。光源图2:光纤照明系统组成图光纤是光纤照明系统中的主体，光纤的作用是将光传送到指定地方。光纤分为端面发光 和通体发光（又称侧面发光或线发光）两种。前者是将光束传到端点后，通过尾端进行照明, 而后者是整个光纤链路都发光。使用高纯度PMM（聚甲基丙烯酸甲酯）为芯材的光纤有以下特性:1、光学特性：光纤数值孔径为， 其受光角或光出射角为 6070度。每米透过率大于90%。 光纤损耗、光纤使用长度以及光透过率的关系如表1所示：表1 ：光纤损耗、光纤长度及光透过率关系表'透过率、长度1m2m5m10m20m30mm (650nm)m (650nm)m (650nm)2、 材料特性：光纤

3、使用温度范围为 4070C,在高于70C环境中长时间使用会使光纤尺寸 发生改变，光纤的透光性能降低。但在短时间内可承受100C的高温。3、 耐化学性：由于光纤材质本身原因，光纤受到有机物品（如苯、丙酮、乙酸乙酯、 稀释剂、 汽油）的影响，透光性会下降，甚至损坏或溶解，因此，要注意光纤的使用环境。由于光纤本身不能发光，光纤发出的光是由与之配套的光源提供。一个完整的光源设备 应由灯泡、驱动装置、阻红外和紫外滤波片、色盘、散热装置及控制装置组成。灯泡是光源 最重要部件，它决定光纤的照明亮度及显色性。实际使用过程中要根据设计需求选用不同的 光源。卤素灯光源：功率小于 100W寿命一般为2000小时，其

4、亮度较低，但成本较低，用于小型广告牌及桌面型装饰物。金卤灯光源：功率一般为 75W和150W寿命大于8000小时，亮度高，显色性好，成本相 对较高，可使用光纤长度 20米以上。一般用在大型广告牌、室内外装潢等，对亮度要求较高 的场合。光源中带有阻红外与紫外辐射的滤波片，进入光纤的光线为可见光部分。加上光纤对于 红外和紫外具有高损耗特性，因此光纤输出的光不含任何红外和紫外辐射，有利于特殊场合 的照明，如文物、珠宝、首饰等珍贵物品的照明。光束颜色的变化是通过变换不同颜色的色盘来实现，一般有红、黄、绿、蓝等八种颜色， 也可根据实际要求来选择不同颜色的色片。色片固定在可转动的色轮上，通过步进电机来实

5、现光束颜色的变换。为了使光纤照明具有更多色彩，适应更广泛的需求，可以加上智能控制 器来控制光源。它可以根据用户要求使光色进行预定的变换，如使用在音乐喷泉中光色可随 音乐节奏而同步变化。由于光源散发大量的热能，所以必须有散热装置来冷却，以保证光源的正常运行，散热装置一般采用风机。三、光纤照明的特点1、光线沿光纤路径传播从理论上讲，光线是直线传播的。然而因实际应用的多元性，总希望能方便地改变光的 传播方向。光纤照明正是满足了这一要求，这是光纤照明的最大的特点之一。2、光与电分离在传统照明中，一般的光源都是将电能转换成光能直接进行照明，光与电是分不开的。 但电具有危险性，所以很多场合都希望光与电分离

6、，排除各种隐患，确保照明的安全性。光 纤照明将光与电很好地分离开来，具有很高的安全性。四、光纤设计安装中注意的问题1、光纤点间距：在设计安装中，要考虑是强调发光点，还是作为面型发光，利用现有广告牌适用规律“可辨别的两个光点间隔与观察者之间的距离比率约为1/1000到1/1500如图3所示：光纤点间隔观察者图3:光纤点间距安装示意图4表示的是光纤输出光的出射角2、光纤安装方向：经过光纤输出的光具有很强的方向性，图与强度的分布特性，因此在设计安装的过程中要根据观察者的位置来确定光纤安装方向,以便能让观察者感受到最好的视觉效果。通过多次试验，在观察者位置在相对安装光纤的轴径方向土 20度之间时，最能

7、有效地吸引观众。如图5所示:soj.r4ICOq：图5:光纤安装方向示意图3、光纤使用环境：紫外线能加速光纤的老化，破坏光纤的传输性能。因此，光纤使用的环境 不能有强紫外辐射。同时，在使用光纤的过程中，不能让光纤接触到有机溶剂。在粘接光 纤的过程中，不宜用含有有机溶剂的粘接剂，推荐使用环氧系列的粘接剂。虽然光纤的耐 水性较强，但不宜将光纤端面直接长时间浸泡在水中，这样会使芯层和包层发生脱离，从 而影响光纤的性能。如要将光纤安装在水下时，必须对光纤尾端进行处理，如可在光纤尾 端面粘涂一些耐水性很好的材料或用光纤灯头将其密封。光纤照度比率%光纤输出光出射角与强度分布特性 图4:光纤输出光出射角与强

8、度的分布特性图光纤使用环境照度：使用端面发光光纤制作的小型广告牌、桌面型装饰物品、以及安装在 室内时，在照度为300勒克斯的环境下仍具有很好的显示效果。对于大型室外装饰以及使 用通体发光光纤装饰的环境，只能在照度为50勒克斯以下时，才能发挥出照明装饰效果。5、光纤使用长度及端面处理：光纤输出光的亮度跟光纤长度及输入端面与光源耦合好坏有关，光纤长度越短，其输出光亮度越高。所以选择光纤的长度应根据所需的亮度来确定。 一般情况下，为了保证其照明广告效果，在使用150W金卤灯光源时，端面发光光纤使用光出射角度广告牌长度一般在 20米内，最大不宜超过 30 米，为了保证通体发光光纤亮度及均匀性，其使用

9、长度也不宜大于 30 米。当需要使用更长距离通体发光光纤时，可采用两台光源对接的方 式。为了使光纤输入端面与光源更好地耦合，要保证输入端面干净、平整，一般采用热切 方法。必要时，可用适宜的研磨方式将输入端面打磨抛光。光纤输入端与光源相接时，要 使输入端面垂直于光源输出光方向，以得到最大的输入光效。由于光纤尾端面输出的光指向性较强， 为扩大可视范围， 对尾端面可以根据需求进行处理， 如加上各种类型的光纤灯头， 用高温使端面后收缩形成球面状， 用砂纸打磨表面使其粗糙。五、光纤照明应用实例由于光纤照明的独特优点，它已广泛地应用于各种场合，并在不断地推广中。现将目前 国内应用情况简述如下：1、 室内装

10、饰在室内装饰中，用通体发光光纤来构成轮廊线条。其效果是亮度均匀、光色柔和。 利用光晕照明，更有立体感。在大厅中，其顶部天花板用端面发光光纤模拟星空效果，忽明忽暗，使人有无限太空的 遐想。在吧台上，装上端面发光光纤使吧台更显得华丽别致。2、 水景照明水景离开了照明就失去了迷人的景色，而不安全的照明又给游人带来危险隐患。由 于光纤照明实现了光电分离，是水景中绝对安全的绿色照明。 光纤照明除了针对水本身 照明时，使水色更为艳丽动人外，还可用通体发光光纤来勾勒水池的轮廊线。发光体和 水融为一体，多彩绚烂的水姿与水池轮廓，形成协调的线条美。3、游泳池游泳池照明最重要的是考虑安全性，光纤照明是首选的安全照

11、明方式。用通体发光 光纤作泳道的分界线既美观又清晰。4、城市建筑在光彩工程中，用通体发光光纤来勾勒建筑物轮廓线是最常见的应用实例。特别是 对一个城市的形象建筑，以多彩的线条使建筑轮廓在夜色中显得更蔚为壮观。同时光纤 照明中，可用光色使建筑物随季节而变化，并且在更换和维护时，只需处理光源部分， 对于安装在高层建筑不宜维护或更换灯具的地方，用光纤替代将更显示出其优越性。5 、 园林绿化在园林绿化中，用端面发光光纤来作庭园灯、地埋灯，使绿地和道路在照明的同时 也有色彩变化。在景观道路上，装上星星点点的端面发光光纤，更增加了景观的趣味性。6、溶洞照明溶洞是一种自然景观，由于它没有阳光照射，全靠灯光来展现它的风采。多变的光 色和可随意布置的光纤，对无规则溶石和湖岸更显现出它的优点，使溶洞的景色更迷人。 而最重要的是清除了对游客的不安全隐患。7、古建筑物及博物馆文物照明一般的灯光照明，都含有紫外辐射，从而使图书文物、木结构等建筑物加速老化， 同时有电会造成火灾隐患。而用光纤照明，既安全又能达到理想的艺术效果。8、易燃易爆场合在油库、矿区、军工厂、弹药库等严禁火种入内的危险场合中，应用其他照明都有 明火的隐患，如不小心就会酿成大祸。从安全角度看，因光与电分开，光纤照明应