فیبر نوری - موضوعات فنی

نورپردازی فیبر نوری

مقدمه
فیبر نوری می تواند برای انتقال نور از یک منبع به یک مکان دور برای روشنایی و همچنین ارتباطات استفاده شود. در واقع، الیاف نه تنها برای انتقال نور بلکه برای درخشش در امتداد خود فیبر ساخته شده اند، بنابراین شبیه یک لوله نور نئون است. کاربردهای نورپردازی فیبر نوری بسیار زیاد است، به طور کلی بر اساس استفاده از ویژگی های خاص فیبر و همچنین ویژگی های منحصر به فرد آن است.
 

چرا از فیبر نوری برای روشنایی استفاده کنیم؟
استفاده از فیبر برای نورپردازی از راه دور مزایای زیادی دارد که برخی از آنها برای انواع خاصی از کاربردها بیش از سایرین اهمیت دارند.
روشنایی بدون حرارت: از آنجایی که منبع نور از راه دور است، فیبر نور را منتقل می کند اما گرما را از منبع نور از نقطه روشنایی جدا می کند، یک ملاحظات مهم برای نورپردازی اشیاء ظریف، مانند نمایشگاه های موزه، که ممکن است در اثر گرما یا نور شدید آسیب ببینند.
ایمنی برق: نورپردازی زیر آب مانند استفاده در استخرها و آبنماها یا روشنایی در فضاهای خطرناک را می توان با نورپردازی فیبر نوری با خیال راحت انجام داد، زیرا فیبر نارسانا است و منبع نور را می توان در مکانی امن قرار داد. حتی بسیاری از چراغ ها ولتاژ پایینی دارند.
نورپردازی دقیق: فیبر نوری را می توان با لنزها ترکیب کرد تا نور متمرکز شده با دقت را در نقاط بسیار کوچک، که برای نمایشگاه های موزه و نمایش جواهرات محبوب هستند، فراهم کند، یا به سادگی یک منطقه مشخص را به طور دقیق روشن کند.
ماندگاری: استفاده از فیبر نوری برای نورپردازی باعث می شود تا نور بسیار بادوامتری داشته باشید. فیبر نوری، چه پلاستیکی و چه شیشه ای، هم قوی و هم انعطاف پذیر است و بسیار بادوام تر از لامپ های شکننده است.
نگاه نئون: فیبری که در طول خود نور ساطع می کند که عموماً الیاف ساطع کننده لبه نامیده می شود، ظاهری مانند لوله های نئونی برای نورپردازی و علائم تزئینی دارد. ساخت الیاف آسان تر است و از آنجایی که از پلاستیک ساخته شده است، شکننده تر است. از آنجایی که روشنایی از راه دور است، می توان آن را در دو یا دو انتهای فیبر قرار داد و منابع می توانند ایمن تر باشند زیرا منابع ولتاژ پایین هستند.
رنگ را تغییر دهید: با استفاده از فیلترهای رنگی با منابع نور سفید، نورپردازی فیبر نوری می‌تواند رنگ‌های بسیار متفاوتی داشته باشد و با خودکارسازی فیلترها، رنگ‌ها را در هر ترتیب از پیش برنامه‌ریزی شده تغییر دهد.
نصب ساده تر: روشنایی فیبر نوری نیازی به نصب کابل های برق به مکان یاب نور و سپس نصب چراغ های حجیم با یک یا چند لامپ در محل ندارد. در عوض، یک فیبر در محل نصب می‌شود و در محل ثابت می‌شود، شاید با یک لنز فوکوس کوچک، فرآیندی بسیار ساده‌تر. اغلب چندین فیبر می توانند از یک منبع نور استفاده کنند که نصب را حتی بیشتر ساده می کند.
تعمیر و نگهداری آسان: نورپردازی در مناطق سخت دسترسی مانند سقف های بلند یا فضاهای کوچک می تواند تغییر منابع نور را دشوار کند. با فیبر، منبع می تواند در یک مکان به راحتی در دسترس و فیبر در هر مکان دور افتاده باشد. تغییر منبع دیگر مشکلی نیست.


نورپردازی فیبر نوری چگونه کار می کند
نورپردازی فیبر نوری از فیبر نوری به عنوان یک "لوله نور" استفاده می کند که نور را از یک منبع از طریق فیبر به یک مکان دور منتقل می کند. نور ممکن است از انتهای فیبر ساطع شود و یک جلوه نورافکن کوچک ایجاد کند (که به آن "درخشش انتهایی" نیز می‌گویند) یا از بیرون فیبر در طول آن ساطع شود و شبیه یک لوله نئون یا فلورسنت باشد (به آن "درخشش جانبی" نیز می‌گویند. ).
منبع نور معمولاً "روشنگر فیبر نوری" نامیده می شود و از یک منبع نور روشن و اغلب برخی از اپتیک ها برای متمرکز کردن موثر نور در فیبر تشکیل شده است. منابع باید روشن باشند، بنابراین معمولاً از چراغ‌های هالوژن متال هالید کوارتز یا زنون استفاده می‌شود. فیبرهای کوچکتر نیز ممکن است از LED استفاده کنند که نور را به خوبی به فیبرها متصل می کند، اما به سطوح نور سایر لامپ ها نمی رسد.
فیبرهای نوری مورد استفاده برای نورپردازی مشابه فیبرهای مورد استفاده در ارتباطات هستند، اما برای انتقال نور و سیگنال های با سرعت بالا بهینه شده اند. فیبرها شامل یک هسته است که نور را منتقل می کند و یک روکش نوری که نور را در هسته فیبر به دام می اندازد. بر خلاف فیبرهای ارتباطی که از هسته های کوچک برای به حداکثر رساندن پهنای باند استفاده می کنند، فیبرهای روشنایی از هسته های بزرگ با روکش های نازک برای به حداکثر رساندن اتصال نور از روشن کننده به فیبر استفاده می کنند. الیاف ساطع جانبی یک رابط ناهموار بین هسته و روکش دارند تا مقداری از نور را در طول فیبر به خارج از هسته پراکنده کنند تا ظاهری با نور ثابت شبیه به لوله‌های نور نئون ایجاد کنند.
الیاف روشنایی می توانند از شیشه درست مانند الیاف ارتباطی یا پلاستیک ساخته شوند. اگر الیاف شیشه‌ای هستند، معمولاً قطر بسیار کمی دارند و بسیاری از آنها در یک کابل ژاکت‌دار در کنار هم قرار می‌گیرند تا انتقال نور کافی را فراهم کنند. الیاف پلاستیکی با قطر بزرگ‌تر نیز استفاده می‌شوند، شاید معمولاً بیشتر، زیرا ارزان‌تر و نصب آسان‌تر هستند، اما اتلاف نور بیشتری دارند و نمی‌توانند در برابر دمای گرم مقاومت کنند و گاهی اوقات نور ورودی از منبع را محدود می‌کنند.


انواع فیبر

فیبر ساطع کننده انتهایی
فیبر انتهائی عموماً یک فیبر چند حالته با یک هسته شفاف بزرگ است که نور را منتقل می کند و روکش شفاف نازک که نور را در هسته در یک فرآیند نوری به نام «بازتاب داخلی کل» به دام می اندازد. هسته در مقایسه با روکش نازک آن بزرگ است، زیرا باعث می شود نور در اتصال نور از روشن کننده کارآمدتر باشد. روکش نور از خود عبور نمی دهد، بنابراین هر نوری که به روکش متصل شود توسط فیبر منتقل نمی شود.
الیاف انتهائی عموماً از پلاستیک ساخته می‌شوند، زیرا می‌توانند در اندازه‌های بزرگ‌تر از شیشه ساخته شوند و هزینه کمتر و نصب آسان‌تری دارند. فیبر نوری پلاستیک (POF) در اندازه هایی از قطر 0.1 تا 20 میلی متر ساخته می شود. الیاف شیشه معمولاً در اندازه‌های بسیار کوچک‌تر (نازک مو، حدود 50-150 میکرون یا 0.05 تا 0.15 میلی‌متر) ساخته می‌شوند و برای ساخت کابل‌هایی با قطر بزرگ‌تر در کنار هم قرار می‌گیرند.
انتخاب هسته و مواد روکش، زاویه پرتوهای نوری را که از منابع پذیرفته شده و توسط فیبر منتقل می شود (حالت نامیده می شود) تعیین می کند که با مشخصاتی به نام دیافراگم عددی (NA) تعریف می شود. نور در یک مخروط از فیبر خارج می شود که اندازه NA را نشان می دهد و NA بزرگتر دارای مخروط خروجی روشن تر است. الیاف NA بالاتر همچنین نور را از منابع به طور موثرتر جفت می کند، زیرا نور را در زوایای بالاتری که از منبع ساطع می شود جذب می کند. فیبرهای معمولی دارای مخروط پذیرش {{0}} درجه هستند که مربوط به NAهای 0 است.3-0.6. هنگامی که از اپتیک برای تمرکز نور ساطع شده از فیبر استفاده می شود، NA فیبر باید برای انتخاب نوری مناسب شناخته شود.
الیاف ساطع کننده انتهایی نور را به خوبی منتقل می کنند. الیاف شیشه در انتقال کارآمدتر هستند زیرا شیشه شفاف‌تر از پلاستیک است، اما به دلیل ناکارآمدی بسته‌بندی الیاف در بسته‌ها، فضاهای بین الیاف در بسته‌ها به این معنی است که بسیاری از نور روشن‌کننده به هسته‌های فیبر متصل نمی‌شوند. با این حال، الیاف شیشه ممکن است تحمل بیشتری نسبت به گرمای تولید شده توسط روشن‌کننده داشته باشند، که اجازه می‌دهند شدت روشن‌کننده بیشتر شود و نور بیشتری از انتهای فیبر ارائه شود.

فیبر لبه ساطع کننده

فیبر ساطع لبه اساساً شبیه فیبر انتهائی است به جز اینکه مرز هسته/روکش به گونه ای طراحی شده است که کمی ناکارآمد باشد. به جای به دام انداختن تمام نور در هسته، مرز ناهموار است و مقداری نور به داخل روکش پراکنده می شود، جایی که قابل مشاهده است. با طراحی دقیق، فیبر می تواند درخشش صافی داشته باشد که بسیار شبیه یک لوله نور نئون است. الیاف ساطع کننده لبه های کوچکتر به صورت نوارهایی بافته شده اند که نور را به صورت نواری ساطع می کنند.
از آنجایی که بخش زیادی از نور توسط انتشار لبه در امتداد فیبر از بین می رود، فیبر ساطع کننده لبه تضعیف بالایی دارد. این ممکن است طول فیبر ساطع کننده لبه قابل استفاده را محدود کند. این را می توان با روشن کردن فیبر از دو طرف با استفاده از دو روشن کننده یا حلقه کردن فیبر به اطراف به همان روشن کننده یا استفاده از کلاهک های انتهایی بازتابنده برای ارسال نور اضافی به سمت فیبر از انتهای دور کاهش یافت.


روشنگرها، انواع منابع

روشن کننده حاوی منبع نور برای فیبر و همچنین اپتیک و فیلترهایی است که برای تولید میزان و نوع روشنایی مورد نظر طراحی شده اند. در حالی که مقدار نور جفت شده به فیبر ملاحظات اولیه در انتخاب یک روشن کننده است، بسیاری از عوامل دیگر نیز دخیل هستند که بازار را به ارائه انواع بسیاری از منابع سوق داده است.
توان جفت شده به فیبر یا فیبرها، زیرا بسیاری از منابع بیش از یک فیبر را در خود جای می دهند، به طور کلی نوع منبع نور مورد استفاده را تعیین می کند. لامپ های هالوژن کوارتز در بسیاری از روشن کننده ها استفاده می شود. این منابع که به عنوان نورافکن یا لامپ برای پروژکتورها توسعه یافته اند، در دو نسخه ولتاژ پایین و AC با طیف وسیعی از خروجی های برق عرضه می شوند. لامپ های هالوژن کوارتز معمولاً با بازتابنده هایی ساخته می شوند که تمرکز نور را به یک فیبر ساده تر می کند. لامپ های زنون متال هالید جدید که توان خروجی بالایی دارند اما نیاز به برق ولتاژ بالا دارند معرفی شده اند که کارایی بیشتری را ارائه می دهند.
سیستم‌های توان پایین‌تر قادر به استفاده از ال‌ای‌دی‌هایی هستند که بازدهی بالاتر اما توان محدودی دارند. LED های جدید روشن تر و حتی کارآمدتر می شوند و LED ها را به منبعی مناسب برای سیستم های بیشتر تبدیل می کنند.
روشنگرها شامل مواردی بیش از لامپ یا ال ای دی هستند. اگر لامپ‌ها در لامپ تعبیه نشده باشند، ممکن است به بازتابنده‌ها و همچنین لنزهایی برای تمرکز نور در فیبر نیاز داشته باشند. منابع توان بالا ممکن است فیلترهای مادون قرمز (IR) برای کاهش گرمایش فیبر و فیلترهای فرابنفش (UV) برای جلوگیری از آسیب رساندن به الیاف در طول قرار گرفتن در معرض طولانی مدت داشته باشند.
منابع برق برای لامپ ها یا ال ای دی ها مورد نیاز خواهد بود، از جمله قابلیت کاهش نور در صورت تمایل. از آنجایی که بیشتر لامپ ها گرمای زیادی تولید می کنند، تهویه اجباری با فن در بسیاری از روشن کننده ها طراحی می شود.
لامپ ها به راحتی فیلتر می شوند تا نور رنگی در فیبر ایجاد شود. استفاده از فیلترهای متحرک، معمولاً در چرخی که توسط یک موتور الکتریکی کوچک کار می‌کند، اجازه می‌دهد تا رنگ نور در یک ترتیب انتخابی تغییر کند.
پیچیدگی روشن‌کننده‌ها مانع از آن می‌شود که اکثر کاربران خودشان را بسازند، اما تولیدکنندگان متعددی مدل‌های مختلفی را ارائه می‌کنند که برای انواع فیبر و کاربردهای مختلف بهینه‌سازی شده‌اند. کار با این سازندگان بهترین راه برای انتخاب یک روشن کننده مناسب و الیاف سازگار است.
روشنایی غیرفعال با استفاده از فیبر نوری با استفاده از کلکتورهای خورشیدی روی سقف انجام می شود که نور خورشید را از روی فیبر به اتاق های یک ساختمان یا زیر عرشه کشتی ها می رسانند.

لامپ های انتهایی
به طور معمول، نور از فیبر ساطع کننده انتهایی در یک مخروط نوری که با دیافراگم عددی فیبر تعریف می شود، خارج می شود. در برخی موارد، برای روشنایی کافی خواهد بود. با این حال، گاهی اوقات مطلوب است که نور را روی یک نقطه کوچکتر متمرکز کنید، یک نقطه نورانی شکل ایجاد کنید یا نور را پخش کنید تا شبیه یک لامپ معمولی باشد. تجهیزات انتهایی با لنز در دسترس هستند که می توانند نور را در صورت نیاز متمرکز کنند، اما باید برای سازگاری با فیبر مورد استفاده انتخاب شوند.
وسایل تزئینی نیز برای ایجاد یک وسیله جذاب برای نور، نه فقط انتهای یک فیبر، در دسترس هستند. سازندگان انواع مختلفی از این وسایل را ارائه می دهند، درست مانند چراغ های معمولی.

سطوح روشنایی
از آنجایی که روشنایی یک ناحیه یا شی دلیل استفاده از فیبر نوری است، سطوح روشنایی از اهمیت بیشتری برخوردار است. مقایسه مستقیم بین فیبرهای مختلف و روشنگرها به دلیل گزینه های متعدد موجود می تواند دشوار باشد. حتی ادراک چشم انسان که به رنگ بسیار حساس است نیز یک عامل است.
کالیبراسیون فیبرهای ساطع کننده انتها آسان تر است زیرا توان خروجی را می توان به راحتی در فواصل مناسب از انتهای فیبر توسط نورسنج های کالیبره شده در شمع های پایی اندازه گیری کرد. کالیبراسیون فیبرهای ساطع کننده لبه سخت تر است، زیرا آنها در الگوهای منتشر منتشر می کنند و کنتراست درک شده آنها به نور محیط بستگی دارد.
نگاهی به عوامل دخیل در روشنایی ارائه شده توسط گزینه های مختلف گویا است.

برق جفت شده
توان جفت شده به فیبر نوری تابعی از شدت منبع نور، کارایی تمرکز بر انتهای فیبر، شامل فیلترهای (IR، UV و/یا رنگ)، بازتاب سطح انتهایی فیبر و متقاطع است. - سطح مقطع فیبر فیبرهای بزرگتر، بدیهی است که قدرت بیشتری را به همراه دارند. دوبرابر کردن قطر فیبر سطح مقطع را چهار برابر (2 مربع) افزایش می دهد بنابراین توان جفت شده باید چهار برابر بیشتر باشد. به همین ترتیب، چگالی بسته‌بندی بالاتر در بسته‌های فیبر، توان جفت شده را افزایش می‌دهد. حتی تمیزی انتهای فیبر نیز مهم است زیرا گرد و غبار و خاک نور قابل توجهی را جذب می کنند.

تضعیف فیبر
تلفات فیبر در اثر پراکندگی و جذب باعث کاهش توان خروجی می شود و از آنجایی که تضعیف فیبر وابسته به طول موج است، رنگ نور ساطع شده تغییر می کند. الیاف بلندتر به این معنی است که نور کمی قرمز می شود.


طراحی سیستم های روشنایی فیبر نوری
به نظر می رسد روشنایی فیبر نوری فاقد استانداردهای صنعتی است، بنابراین هر محصول و برنامه ای اختصاصی است.
از آنجایی که در سیستم های روشنایی فیبر نوری تنوع بسیار زیادی وجود دارد، تعمیم در مورد طراحی سیستم ها دشوار است. با این حال، هر پروژه طراحی با برخی موارد رایج شروع می شود: چه چیزی روشن می شود، چه نوع نور مورد نظر (شدت، الگوی روشنایی، رنگ، تنوع و غیره)، جایی که نور ارائه می شود و روشن کننده در کجا قرار می گیرد. . اگر طراح تازه کار نورپردازی فیبر نوری است، مشاوره با طراح و پیمانکار مجرب به شدت توصیه می شود. آنها می‌توانند طرح‌ها، اجزای روشنایی فیبر نوری و تولیدکنندگان را توصیه کنند. آنها همچنین باید بتوانند به طراحی نه تنها سیستم روشنایی فیبر نوری، بلکه همچنین قدرت و کنترل کننده سیستم کمک کنند.
اگر یک پیمانکار باتجربه در دسترس نباشد، می‌توان از وب‌سایت‌های سازنده و توزیع‌کننده برای کمک به کسب اطلاعات بیشتر در مورد اینکه چه برنامه‌هایی امکان‌پذیر است، چه اجزایی در دسترس هستند و برای پیاده‌سازی آن‌ها داغ است، استفاده کرد. همچنین می توانید گزینه های مربوط به خرید قطعات و مونتاژ آنها را خودتان یا خرید یک سیستم کامل آماده نصب مشاهده کنید.

نصب و راه اندازی سیستم های روشنایی فیبر نوری
نصب سیستم های روشنایی فیبر نوری شامل نصب کابل ها، روشن کننده ها و فیکسچرها می باشد. بسیاری از برنامه ها سفارشی هستند و بسیاری از آنها به اقدامات تخصصی مرتبط با اجزای مورد استفاده نیاز دارند. کار با سازندگانی که نه تنها اجزاء را توسعه داده اند، بلکه وسایل نصب و راه اندازی را نیز انجام داده اند، بهترین راه برای اطمینان از اینکه نصب به درستی انجام شده است. اگر برنامه از نوع جدیدی است، آزمایش برای تعیین اینکه آیا قبل از تعهد به کار واقعی به درستی کار می کند بسیار مهم است.
توصیه‌هایی که در بالا در مورد طراحی سیستم‌های روشنایی فیبر نوری ارائه شد، اینجا نیز صادق است، زیرا هیچ جایگزینی برای تجربه وجود ندارد. به نظر می رسد که هر برقکار ماهری که برای نصب روشنایی استفاده می شود باید بتواند یک سیستم روشنایی فیبر نوری را نصب کند، به خصوص که آنها در نصب کابل، وسایل روشنایی و برق و کنترلرها تجربه دارند.
 

ما نزدیک به 10 سال است که در تجارت کابل های فیبر نوری تخصص داشته ایم و با مشارکت طولانی مدت مشتریان مشهور زیادی را در سراسر جهان به دست آورده ایم. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفا با من تماس بگیرید.