光纖照明是透過光纖導(dǎo)體的傳輸，可以將光源傳導(dǎo)到任意的區(qū)域里，是近年興起的的高科技照明技術(shù)。塑料光纖的基本結(jié)構(gòu)為纖芯和包層。纖芯為傳輸光線的部件，包層為薄薄的材料，具有低的折射率，牢固地包覆在纖芯的外面。大部分照明塑料光纖有第三層保護(hù)套，也稱加了保護(hù)套的光纖為光纜。護(hù)套有黑色、透明的或半透明的白色。端發(fā)光的塑料光纖使用黑色不透明的保護(hù)套。對(duì)于看上去象霓虹燈的側(cè)光光纖，或者對(duì)于類似于熒光燈的條形發(fā)光光纖，使用透明或白色的保護(hù)套。按使用方式的不同，照明塑料光纖主要分為端光光纖和側(cè)光光纖兩類，同時(shí)又有單股和多股之分。
在國(guó)內(nèi)PS型塑料光纖從90年代起就應(yīng)用于照明，由于其絲徑不均勻、通過的光線顏色有偏差，損耗過大，質(zhì)脆，一直制約著塑料光纖在照明上的大規(guī)模應(yīng)用。隨著90年代中期PMMA塑料光纖技術(shù)的成熟和成本的下降，用PMMA塑料光纖在照明方面開始了嘗試性的應(yīng)用。近幾年來隨著成本的進(jìn)一步降低，以及配套光源和光纖應(yīng)用技術(shù)的成熟，PMMA塑料光纖已經(jīng)廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域。
一、塑料光纖照明的類型和用途
端光光纖,又稱尾光光纖,主要使用光纖端面發(fā)光來達(dá)到裝飾景觀照明的作用，其應(yīng)用方式靈活多變，利用端點(diǎn)組成各種圖案、模擬星空效果，還可以配合光學(xué)原理來制作出時(shí)空隧道等魔幻效果。主要應(yīng)用于制作夜景照明、圣誕樹、廣告招牌、娛樂場(chǎng)所等諸多場(chǎng)所。端光光纖通常都是SI型光纖，采用共擠法生產(chǎn),材質(zhì)上用于裝飾圣誕樹的芯層為PS,皮層為PMMA；照明工程、吊燈用POF，需要損耗低、透光好、強(qiáng)度高的PMMA塑料光纖，即芯層為PMMA，皮層材料為氟化的聚合物，加工方式也是共擠法。
側(cè)光光纖又稱通體發(fā)光光纖，光線沿光纖長(zhǎng)度方向均勻散射，利用光暈來達(dá)到裝飾的效果。利用側(cè)光光纖可以勾勒物體輪廓或組成各種藝術(shù)圖案，利用光暈來達(dá)到裝飾的效果。由于其使用壽命較長(zhǎng)，廣泛用于勾勒樓宇和水池的輪廓以及地下隧道的道路指引。對(duì)于端發(fā)光的光纖來說，一般都根據(jù)照明要求和裝飾的藝術(shù)效果來選擇尾燈。常見尾燈有亭園燈、地埋燈等。外面有一層耐熱、抗紫外線的PVC透明保護(hù)套，分室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)型及室外防水型兩種，均需配有不發(fā)光終端附件。
另外塑料光纖還可采用打點(diǎn)等后加工制成流光溢彩的特殊效果POF，例如閃點(diǎn)光纖。閃點(diǎn)光纖又稱流明光纖、流水光纖，主要用于光纖垂簾、光纖瀑布以及光纖工藝制品等。夜景照明中的滿天星效果圖案是采用 0.75mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm的端光光纖或光纜來完成的。
塑料光纖由于芯徑較大，柔韌性好，廣泛應(yīng)用于裝飾照明和短距離信息傳輸領(lǐng)域。在裝飾景觀照明領(lǐng)域中，塑料光纖照明是一種融環(huán)保、安全、節(jié)能、維修方便、效果獨(dú)特于一體的裝飾照明新方式。由于塑料光纖的自身特點(diǎn)，光纖裝飾照明方式廣泛地應(yīng)用于廣告、景觀設(shè)計(jì)、娛樂場(chǎng)所以及工業(yè)、醫(yī)學(xué)、博物館等特殊照明場(chǎng)合，它是領(lǐng)引21世紀(jì)裝飾照明領(lǐng)域的最佳照明方式。
塑料光纖具有石英和玻璃光纖的許多共同點(diǎn),如:抗電磁干擾、高帶寬、低損耗，另外具有芯徑大、柔韌性好、比重小、耐候性強(qiáng)、抗振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，被人們廣泛應(yīng)用于裝飾照明、消費(fèi)電子、段距離通信、汽車及國(guó)防通信等領(lǐng)域。光纖照明常應(yīng)用于星級(jí)酒店、賓館、劇院、夜總會(huì)KTV、迪廳、桑拿、洗浴中心等高檔娛樂場(chǎng)所室內(nèi)照明裝飾；還有游泳池、礦井、隧道、公路等照明、標(biāo)示與裝飾；廣告與燈箱；博物館、展覽館等文物、展品照明裝飾；防爆、防水、防電等危險(xiǎn)場(chǎng)合的照明。
光纖照明可以創(chuàng)造出水晶星空、十二星座、流星雨、星空風(fēng)瀑；流水瀑布、光纖幕墻、垂簾、三維立體鏡畫；造型吊燈、星光大道，光暈輪廓等絢爛多彩的效果。色彩柔和, 如夢(mèng)如幻, 精美典雅, 給人以浪漫,溫馨的氛圍，放松人們疲憊的身心，是最優(yōu)美的照明表現(xiàn)手段。
單個(gè)光源可具備多個(gè)發(fā)光特性相同的發(fā)光點(diǎn)；光源易更換，也易于維修；發(fā)光器可以放置在非專業(yè)人員難以接觸的位置，因此具有防破壞性；無紫外線、紅外線光，可減少對(duì)某些物品如文物、紡織品的損壞；發(fā)光點(diǎn)小型化，重量輕，易更換、安裝，可以制成很小尺寸，放置在玻璃器皿或其它小物體內(nèi)發(fā)光形成特殊的裝飾照明效果；無電磁干擾，可被應(yīng)用在核磁共振室、雷達(dá)控制室等有電磁屏蔽要求的特殊場(chǎng)所之內(nèi)；無電火花，無電擊危險(xiǎn)，可被應(yīng)用于化工、石油、天然氣平臺(tái)、噴泉水池、游泳池等有火災(zāi)、爆炸性危險(xiǎn)或潮濕多水的特殊場(chǎng)所；可自動(dòng)變換光色；可重復(fù)使用，節(jié)省投資；柔軟易折不易碎，易被加工成各種不同的圖案；系統(tǒng)發(fā)熱低于一般照明系統(tǒng)。
光纖照明具有自身功耗小、噪音低、對(duì)環(huán)境和人身無污染影響；光能利用率高、耐久性好、安全美觀的特點(diǎn)。所以，既充分運(yùn)用現(xiàn)代科技手段和設(shè)計(jì)方法，達(dá)到最佳照明效果，同時(shí)又符合國(guó)家綠色照明的政策要求。
二、塑料光纖照明系統(tǒng)的性能特點(diǎn)
光纖照明以其令人驚嘆而欣喜的應(yīng)用在城市室內(nèi)外照明中發(fā)揮著傳統(tǒng)光源無可比擬的作用。光纖照明壽命長(zhǎng)達(dá)10萬小時(shí),意味著平均每天工作8個(gè)小時(shí),可以有35年免維護(hù)的理論保障。低壓運(yùn)行,幾乎可達(dá)到99%的光輸出,調(diào)光時(shí)低到零輸出,可以組合出成千上萬種光色,而發(fā)光面積可以很小,能制作成1平方毫米。經(jīng)過二次光學(xué)設(shè)計(jì),照明燈具達(dá)到理想的光強(qiáng)分布?？焖侔l(fā)展的光纖照明技術(shù)將為照明設(shè)計(jì)與應(yīng)用帶來新的可能性,這是許多傳統(tǒng)光源所不可能實(shí)現(xiàn)的。
從理論上講，光線是直線傳播的。但在實(shí)際應(yīng)用中的多元性，人們都希望改變光線的傳播方向，利用透鏡和反光鏡等光學(xué)元件來無限次的改變傳播方向，這是光纖照明的特點(diǎn)之一。在傳統(tǒng)照明中，都是由光源將電能轉(zhuǎn)換成光能直接得到的，光與電是分不開的。但電有一定的危險(xiǎn)性，所以很多場(chǎng)合都希望光與電分開，排除各種隱患，確保照明的安全性。一般的光源所發(fā)生的光譜不光包括了可見光，其中還包括了紅外線和紫外線。在一些特殊場(chǎng)合，紅外線和紫外線都是我們所不希望的，比如文物和古建筑照明。由于塑料光纖的低損耗窗口位于可見光譜的范圍，紅外線和紫外線的透過率很低，在加上對(duì)光源機(jī)的特殊處理，所以從光纖發(fā)出來的光都是無紅外線和紫外線的冷光。光纖裝飾照明的另一大特點(diǎn)就是同點(diǎn)可以變多色，光纖照明的色彩主要由光源發(fā)生器控制，同一根光纖可將各種色彩傳導(dǎo)到人們的視線中，實(shí)現(xiàn)同點(diǎn)或同線可變多種顏色的效果。塑料光纖照明系統(tǒng)光色柔和，沒有光污染。塑料光纖裝飾照明采用過濾光譜的方式改變光源發(fā)光顏色，通過光纖傳導(dǎo)后，色彩更顯柔和純凈，給人的視覺效果非常突出。
塑料光纖自身不能發(fā)光，但光纖可以傳光，用于照明；光纖照明所選用的光纖，按照光纖材質(zhì)的不同，通?？煞譃槭⒐饫w、多組分玻璃光纖和塑料光纖POF等。照明領(lǐng)域里所使用的光纖，大多都是塑料光纖。與石英光纖相比，塑料光纖柔韌，可制作成多種直徑和規(guī)格，還可進(jìn)行染色、打點(diǎn)等后加工，成本比石英光纖低廉。塑料光纖照明具有以下顯著的特點(diǎn)：通過光纖輸出的光，不僅明暗可調(diào)，而且顏色可變，裝飾性強(qiáng)是動(dòng)態(tài)夜景照明比較理想的光源；光纖本身不帶電、不怕水、不易破損，而且體積小、柔軟可撓性好，使用安全;因光纖照明的發(fā)光點(diǎn)或發(fā)光體遠(yuǎn)離發(fā)光器光源，而發(fā)光器又安裝在維修方便的地方，故檢修起來十分方便，光纖的使用壽命長(zhǎng)，維修工作量很?。汗饫w纜柔軟，其加工性很好，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)具有很好的可操作性；光纖纜有較大范圍的絲徑規(guī)格,如從0.25～20mm,光纖纜傳光束可任意設(shè)定照明角度和形狀，光纖發(fā)光端頭的體積小，可在狹窄的地方實(shí)施照明，能在有限的空間內(nèi)安裝，設(shè)計(jì)自由度高。
光纖纜輸出光色變換豐富，可選用特定波長(zhǎng)照明，可傳送紅色光、綠色光、藍(lán)色光和黃色光等，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷變色；光纖纜具有較大數(shù)值孔徑，光纖纜同光源裝置耦合效率高；光纖纜損耗已明顯降低，其在570nm處的損耗在100～200db/km之間，可高效傳輸可見光，可獲得高亮度的光，對(duì)人體和被照物體造成傷害的紅外線和紫外線可被隔除，因而是無害的照明方式，可對(duì)藝術(shù)品和歷史遺跡照明的同時(shí)又不會(huì)造成對(duì)被照明物任何危害。
光纖發(fā)光部同其光源隔離，避免了諸如漏電之類的事故發(fā)生，并且1臺(tái)光源可以連接多處發(fā)光部，系統(tǒng)的維護(hù)維修等運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很低，光纖照明是發(fā)光部不帶熱量及不帶電的安全照明系統(tǒng)；光纖纜本身無需維修，光纖照明系統(tǒng)具有極好的耐久性，并可減弱照明系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾，簡(jiǎn)化儀表板的布局和布線。
側(cè)面發(fā)光光纖纜是一種柔性光纖，可彎曲，可造型，可塑性強(qiáng)，抗沖擊性強(qiáng)，可用距離長(zhǎng)，可達(dá)30m，甚至60m；側(cè)面發(fā)光光纖纜安裝使用方便，可隨時(shí)任意裁斷，重復(fù)利用，由于其外層多為耐候性好的氟塑料，因而具有優(yōu)異的耐候性；側(cè)面發(fā)光光纖纜照明系統(tǒng)是一種“綠色”照明系統(tǒng)，其耗電量小，具有節(jié)能的特征，通常其光源功率在50～300w之間，耗電量低。
光纖照明實(shí)現(xiàn)了光電分離，這是一個(gè)質(zhì)的飛躍，不僅安全性能提高，而且應(yīng)用領(lǐng)域大大的拓寬了。塑料光纖照明系統(tǒng)光色柔和，沒有光污染。塑料光纖裝飾照明采用過濾光譜的方式改變光源發(fā)光顏色，通過光纖傳導(dǎo)后，色彩更顯柔和純凈，給人的視覺效果非常突出。
三、光纖照明系統(tǒng)的組成和原理
光纖在照明里的應(yīng)用方式，分成兩種，一種是端點(diǎn)發(fā)光，另一種是體發(fā)光。端點(diǎn)發(fā)光的部分主要是由兩種組件所組成：光投射主機(jī)以及光纖。投射主機(jī)包含了光源、反射罩以及濾色片。反射罩主要的目的在于增加光照的強(qiáng)度，而濾色片則可以進(jìn)行色彩的演變，變換出不同的效果。體發(fā)光則是光纖本身就是發(fā)光體，會(huì)形成一個(gè)柔性的光條。照明領(lǐng)域里所使用的光纖，大多都是塑料光纖。在不同光纖的材質(zhì)里，塑料光纖的制作成本最便宜，與石英光纖相比，往往只有十分之一的制作成本。而因?yàn)樗芰喜馁|(zhì)本身的特性，不論在后加工或是產(chǎn)品本身的可變化性來說，都是所有光纖材質(zhì)里最佳的選擇。也因此照明所使用的光纖，就選擇塑料光纖作為傳導(dǎo)的介質(zhì)。光纖照明并非像白熾燈、氣體燈那樣一通電就能工作,而是一個(gè)由光源、反光鏡、濾色片及光纖組成的系統(tǒng)。光源發(fā)出光通過反光鏡后,形成一束平行光,透過濾色片,光束變成彩色光束,該光束進(jìn)入光纖后,隨光纖路徑送到要求的地方。
光纖照明系統(tǒng)的主要組成裝置有發(fā)光器、發(fā)光導(dǎo)體、點(diǎn)發(fā)光光纖、線發(fā)光光纖和終端附件等。
發(fā)光器裝置包括光源、反射器、紫外線（UV）和紅外線（IR）濾光器及旋轉(zhuǎn)式玻璃色盤（選配件）。根據(jù)其內(nèi)部所配光源不同，一般分成鹵鎢燈系列和金鹵燈系列兩種。其中鹵鎢燈光源功率一般為50W或75W，輸入電壓為交流12V（裝置自帶電源變壓器），金鹵燈光源功率一般為150W或200W，輸入電壓為交流220V，適用于建筑物輪廓照明及立面照明等光亮度要求較高的場(chǎng)所。根據(jù)防護(hù)等級(jí)的不同，發(fā)光器裝置一般分成室內(nèi)型和室外型兩種。旋轉(zhuǎn)式玻璃色盤最多可配成八種顏色自動(dòng)變換。該裝置可由計(jì)算機(jī)按設(shè)定程序變化控制，也可由音響系統(tǒng)輸出的音頻信號(hào)同步控制。該裝置自帶電源插頭，適用的電源為交流220V，50Hz。
發(fā)光導(dǎo)體一般由塑料或玻璃纖維束或單根塑料纖維構(gòu)成，考慮到傳輸過程中的光衰減，其長(zhǎng)度一般不超過30m?？赏ㄟ^系統(tǒng)串聯(lián)解決。光纖外覆非常薄的塑料或玻璃纖維涂層，防止光線外瀉，其外有一層不透明的襯層和一層塑料、橡膠或金屬絲制的耐熱、抗紫外線保護(hù)套（用于保護(hù)和支撐光纖），分室內(nèi)型及室外防水型兩種，均需配有發(fā)光終端附件。光纖采用特殊結(jié)構(gòu)，可通長(zhǎng)發(fā)光，其外有一層透明的襯層和一層耐熱、抗紫外線的PVC透明保護(hù)套，其外徑規(guī)格有8mm、11mm及15mm三種，分室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)型及室外防水型兩種，均需配有不發(fā)光終端附件。
光纖是光纖照明系統(tǒng)中的主體，光纖的作用是將光傳送或發(fā)射到預(yù)定地方。光纖分為端發(fā)光和體發(fā)光兩種。前者就是光束傳到端點(diǎn)后，通過尾燈進(jìn)行照明，而后者本身就是發(fā)光體，形成一根柔性光柱。對(duì)光纖材料而論，必須是在可見光范圍內(nèi)，對(duì)光能量應(yīng)損耗最小，以確保照明質(zhì)量。但實(shí)際上不可能沒有損耗，所以光纖傳送距離約30m左右為最佳。
光纖有單股、多股和網(wǎng)狀三種。對(duì)單股光纖來說，它的直徑為Ф6～Ф20mm.同時(shí)又可分為體發(fā)光和端發(fā)光兩種，而對(duì)多股光纖來說，均為端發(fā)光。多股光纖的直徑一般為Ф0.5～Ф3mm，而股數(shù)常見為幾根至上百根。網(wǎng)狀光纖均由細(xì)直徑的體發(fā)光光纖組成，可以組成柔性光帶。
四、塑料光纖照明系統(tǒng)的應(yīng)用及前景
由于光纖照明系統(tǒng)在輸出光強(qiáng)度和裝置設(shè)計(jì)上的技術(shù)進(jìn)步以及光纖照明所特有的優(yōu)點(diǎn)，它替代傳統(tǒng)照明方式的吸引力正在逐漸增強(qiáng)。光纖照明系統(tǒng)能夠極好地滿足目前照明設(shè)備的多功能性和高能效性要求，也將能滿足未來照明的要求。由于塑料光纖照明和其它方式相比具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，所以它已廣泛地應(yīng)用于各種場(chǎng)合，并在不斷地推廣中。
水景離開了照明就失去了迷人的景色。而普通照明又給游人帶來危險(xiǎn)的隱患，人們游覽水景時(shí)，通常都可以看見“請(qǐng)勿戲水，小心有電”等字樣，無疑給我們的游覽帶來點(diǎn)點(diǎn)遺憾。由于光纖照明實(shí)現(xiàn)了光電分離，用光纖照明作為水景的點(diǎn)綴，不但顏色鮮艷新穎，而且絕對(duì)安全可靠，實(shí)屬最佳搭配。光纖照明除了針對(duì)水體照明時(shí)，使水色更為艷麗動(dòng)人外，也可用側(cè)光光纖來構(gòu)成水池的輪廊線。使垂直的彩色水姿與橫向的水池輪廓，形成協(xié)調(diào)的線條美。
在燈光工程中，用側(cè)發(fā)光光纖來構(gòu)成建筑輪廓線是最常見應(yīng)用實(shí)例。特別是對(duì)一個(gè)城市的形象建筑，以多彩的線條把建筑輪廓在夜色中顯得更蔚蔚壯觀。同時(shí)光纖使用壽命很長(zhǎng)，屬于免維護(hù)產(chǎn)品，大大減低了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。另外，可以改變光纖裝飾照明的光色，使建筑物輪廓的色彩隨季節(jié)或氣候而變化，給人們一種人性化的感覺。
在園林綠化中用端發(fā)光光纖來作亭院燈、地埋燈，使綠地、道路在照明的同時(shí)也有色彩變化。 在景觀道路上，裝上星星點(diǎn)點(diǎn)的端發(fā)光光纖，成為光纖甬道，更增加了景觀的趣味性，同時(shí)可以將流星光纜平鋪于地面，人們走在上面如同在光色中浮游，給游玩的人們無窮的遐想。溶洞是一種自然景觀，由于它沒有陽(yáng)光照射，全靠燈光來展現(xiàn)它的風(fēng)采。多變的光色和柔性的光纖，對(duì)無規(guī)則溶石和湖岸更顯出它的有用武之地，使溶洞的景色更迷人。而最重要的是清除了對(duì)游客的不安全隱患。古建筑物及文物照明在一般的燈光照射下，因紫外光的作用，使圖書文物、木結(jié)構(gòu)等建筑物加速老化。同時(shí)有電會(huì)造成大火的危險(xiǎn)。而用光纖照明，既安全又能達(dá)到理想的藝術(shù)效果。
結(jié)束語(yǔ)
光纖照明技術(shù)近年來發(fā)展迅速,照明實(shí)例不勝枚舉。在照明技術(shù)中，塑料光纖的是一枝獨(dú)秀的照明新技術(shù)。由于它具有光的柔性傳輸，安全可靠。所以廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、科研、醫(yī)學(xué)及景觀設(shè)計(jì)中，并在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中已形成各類產(chǎn)品。隨著產(chǎn)品的成熟及新應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)，將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)在大力普及中不斷提高，成本不斷降低，未來將會(huì)看到更多塑料光纖照明應(yīng)用的實(shí)際案例。
淺談塑料光纖照明技術(shù)在景觀照明中的應(yīng)用
2016-12-30 13:11 點(diǎn)擊:751 作者：程家早
核心提示：光纖照明是一門全新高科技照明技術(shù)。它是采用光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖，又稱光波導(dǎo))，利用全反射原理，通過光纖把光傳送到人們需要光的任何地方進(jìn)行照明。最近幾年，光纖照明異軍突起，成為照明市場(chǎng)的一支后起之秀，目前被廣泛應(yīng)用在室內(nèi)、外裝飾照明、局部效果照明、廣告牌照明、水下照明和建筑物輪廓及立面照明等公共區(qū)域的照明，并且已經(jīng)取得了良好的照明效果。本文主要介紹塑料光纖所具有的一些獨(dú)特物理特性。
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