光纤照明的基本原理

        如果你对光纤照明的一些基本原理有所了解，就能容易地掌握这门技术。提供另一种有创新的光照手段。

??电气工程的承包商们对光纤照明感兴趣是由于它的多样性。随着这门技术的日趋成熟并获得更多的应用领域，以及工业专家们近期在创建通用术语、计算程序和测试方法上的成熟，都有助于减少对光纤照明在安装方面的忧虑。

       与此同时，新的和更多种复合丙烯类光纤材料可进一步简化现场的安装方法，它们的特点是极少受到环境的限制。综合所有这些情况，将必然促使光纤照明的需求增加。由各种各样的部件可组装成一套完整的光纤照明系统，这些部件包括发光器、光导体、端口、连接器、耦合器、套圈和灯具。让我们对每一部件进行较为详细的观察。

??1 光源

??单根光纤的尺寸和需要的照度等一般取决于所采用光源的瓦数和型式。对于理想的光纤照明灯是那种具有非常小的发光面积而光通量输出很高的灯。光源后部的反射器和前部的透光镜有助于高效地把光传输入光纤。

??通常使用的灯包括20W至75W低压MR16灯和70W至250W金属卤化物（M-H）灯MR16有钨丝的卤化物灯可通过细灯丝进行精确的光束控制。然而，有些新型紧凑式M-H灯也能提供同样精密的光束控制。

??2 发光器

??将光纤照明系统用的光源装入外罩内的装置称为发光器。外罩用薄金属板耐冲击塑料制成。有时我们称发光器为投光器。发光器可配装滤光镜头滤除灯所发射出来的大部分红外线（IR）和紫外线（UV）能量。因而，光纤照明系统用于照射纺织品、绘画和食品是很理想的。

??由于光线是从灯传输至光纤的末端，发光器也可配装二色玻璃滤光盘以达到颜色的连续或固定变化。另外，色盘的运动可用计算机处理以提供特殊效果。例如光的定时变化或象频闪的瞬间光。最后，为了给复杂的照明装置提高功率，也可将几台发光器前后直排连接或串联连接。

??3 光导体

??用于将光从光源传输到灯具的材料被称为光导体。典型的光导体有塑料纤维束或玻璃纤维束，也称为辫束。光纤光导体的基本材料为纤芯和涂层。纤芯为传输光线的部件，涂为薄薄的材料，具有低的折射率，牢固地涂在纤芯的外围。从浅角入射涂层的光束被反射回到纤芯。

??大部分光纤有第三层保护套。保护套有黑色、透明的或半透明的白色。对于末端发光的光纤使用黑色不透明的保护套。对于看上去象霓虹灯的侧面发光的光纤，或者对于类似于荧光灯的条形发光光纤，使用透明或白色的保护套

??4 光缆的纤维用三种材料制成

??4.1 粗纤芯塑料纤维

??直径达20mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。

??4.2 细纤芯塑料纤维

??直径达2mm的实心聚合物纤维，涂有薄的涂层，涂层材料的折射率较纤芯为低。它可制成任何长度且能在现场切割。

??本质上，以上二种形式的塑料纤维使用条件是相似的，且有相同的环境限制。

??4.3 玻璃纤维束（GFB）

??用玻璃制成的圆形光导体，玻璃直径在0.002in与0.006in之间（约为头发的粗细）。

玻璃纤维通常是末端发光型，它具有特有的优点，玻璃材料在整个使用期限间不会丧失它的透明度（变黄色）。如上所述，玻璃纤维束较塑料纤维束细得多。因此它与塑料纤维不同，不能在现场切割，玻璃纤维束一般由工厂切割并装配好。

??5 光纤端口或总套圈

??这是在一束光纤范围内，安装在光缆上的连接器，用它插到发光器上使光亮输出最大。制造商可在发货前将线束装配好（叫做装端口），或者为适应变化的情况，也可在现场装配。

??6 连接器、耦合器和套圈

??使用这些器件将一个系统的各个部件作机械上或光学上的连接。用连接器将一条光纤固定到端口或灯具上，将一条光纤对准装配到发光器上或二条光纤互相之间的对接则用耦合器。套圈是一个终端器件，用于保护光纤的正确定位。套圈通常与特定的光纤一起由工厂设计加工，因此只要简便地将套圈插入灯具的连接套内即可。

??7 灯具

??由于光纤照明灯具品种繁多，很难了解使用哪一种。然而，大部分灯具都有特定的应用范围，包括：

??7.1 下射型灯具

??一般由塑料模压或铸铝制成，且有多种设计和成品上市供应。制造商通常在灯具罩内装一个不可调的透光镜以提供若干种聚集的光束。由于它们的轻便性及小尺寸，几乎能在任何地方都可使用下射型灯具。

??7.2 墙灯和重点照明灯具

??人们经常把这种灯具称之为眼球，为易于对准目标，这些灯具用一个灯座来调整。不少灯具装一个可调的透光镜，使光线可在窄光束至宽光束范围内进行焦距的调节。在多数情况下在橱窗或展区内使用带有各种光束形状的重点照明灯具。

??7.3 景观和室外照明灯具

??照射景观、人行道或花园的各式各样设计的灯具已得到应用。不少人在景观型灯具上采用装饰件。

??7.4 水下照明灯具

??因光纤没有电气元件，使它成为游泳池、旋流池、喷泉和类似场所照明的理想选择方案。

??7.5 特殊照明灯具

??配有轮廓清晰的透明玻璃、彩色玻璃或磨砂玻璃的、花色齐全的小型灯具，可构成细小的光点--设在天棚上或别的地方，可起到装饰作用。

??7.6 定制的灯具

??因为光纤照明没有任何电气方面的限制，所以可将光纤束安装在各种物体上，包括家具，扶拦和艺术品上。

??8 部件的安装

??对于所有型式的灯具，在光源的周围都必须具有足够的空间以散发灯所产生的热量。很多发光器采用内部风扇形成空气循环。

??用弹簧夹、螺丝或胶黏剂将众多的末端发光的灯具固定就位。由于安装方便因而适合在展区或橱窗使用这些灯具。如果使用安装导轨，制造商可将它切割成所需的长度，更便于工地使用。每个灯具在导轨上可定位销入或滑到想要的位置。

    应确保光纤束的弯曲程度没有超过制造商的规定。大体上，玻璃纤维的弯曲可达光导体直径的10倍。如将玻璃纤维的弯曲超过90o，则单根纤维可能折断，于是减少了光的输出。

??9 光纤照明的优点

??几乎能在任何地方安装光纤照明系统。细的光缆可装配在几乎任何现有建筑物的天棚或墙内。对于有历史意义的建筑物，当不能穿透建筑材料时，用光纤照明的很理想的。可用光纤照明翻新改造原先的灯具。重新创造有历史性的色彩和照度水平。　

  　由于在发光部件附近没有带电的元件（安全上的考虑），所以不存在电磁场，因此在对EMI（电磁干扰）有敏感的电子设备区域内，可采用光纤照明系统，例如磁共振造影室。

Joseph R.Knisley（约瑟夫.R.尼斯利）濮松夫译《国际照明与灯饰》2003年4月刊

理性看待3G对光缆行业拉动作用
在国外产品大举进入国内市场和国内产能激增的双重压力之下，中国光缆市场持续低随着

3G热潮一浪高过一浪，3G巨大的市场会拉动光电缆市场吗？“3G对光电线缆市场的拉动作用几乎为零”，某大公司工程师在7月9日在杨州召开的2005全球3G暨光电缆产业发展论坛的专家依然对3G可能给光电缆市场带来的影响表示乐观。

　　光通信专家韩馥儿认为，3G网络建设需要投入大量资金，其中必然要拿出一部分用于3G传输网的建设，这对光电缆市场一定起到拉动作用，作用有多大很难估算，但是不会是“零”。3G工作频段高，衰减更大，电磁波穿透力更弱，基站的密度会更大，预计将在2G基站的基础上增加1/3的新基站。基站必须通过光缆连接到传输网络的接入层、汇聚层，而基站天线也需要配置相应的RF电缆。

　　部电信研究院总工雷震洲说，虽然3G属于无线通信，但它的网络建设与光电线缆有一定关联，直接关联的是基站到移动交换局的室外回传线路和覆盖楼层或场馆的室内布线。其次，3G网络建设对光电缆的需求还会产生间接的影响。发展3G也就是提高宽带普及率。宽带普及的结果必然使网络的流量大大增加 ，对骨干网的容量需求大大增加，这将意味着需要进一步扩建光缆线。

　　上海电信应启亮认为，从传输带宽的需求角度看，3G基站所需要的传输带宽远远大于PSTN模块局和接入网。当前，中国电信各个本地网也形成622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s等速率SDH环传输网络。因此对SDH设备来说，环上容量的可扩展空间已经比较小了。如果要满足未来3G传输的带宽要求，必须对网络拓扑结构进行网络优化，实施传输设备的带宽升级跨越。

　　天虹光缆集团总经理刘崇德说，3G牌照发放后我国要建成全国规模的3G网络，相关基础设施的总投资大约是4000到5000亿元，在这个庞大的建设投资中虽然光电缆投资的比例很小约占3～5％，但总量超过100亿元的投资也是相当可观的。

　　调研结果即将公布

　　关于3G是否会对光电缆市场产生拉动作用，具体影响会有多大。从今年5月开始，中国电器业协会电线电缆分会组织了6家光电缆厂商，在全国范围内进行3G用光电缆情况的调研工作，届时3G调研小组的结论将是最值得参考的。到目前为止，调研小组已经完成了对中国移动、中国电信、中国联通、中国网通的北京、上海、江苏、浙江等省市公司，上海贝尔卡特等设备制造商，及北京邮电大学、中国电信科学研究院、浙江华信咨询设计研究机构的走访调查工作。

　　由于调研工作没有结束，因此调研结果还没有形成。记者通过调研的内部人士得知，3G上马后需求量增加的数字，但是基本上可以做出如下判断：

　　第一，3G传输网络中的有线部分主要是依靠光缆和电缆进行传输，其核心网及交换到基站的机房都要采用光缆，从机房到天线需要采用RF电缆，大楼、隧道、地铁的信号覆盖主要采用泄漏电缆。

　　第二，现有移动运营商在3G建网中除了对现有基站进行改造外，还需要增加一定数量的基础，尤其在用户密集地区大约需要增加30％左右，而对没有移动网络的运营商来说，则需要新建大量的基站（小灵通基站还能共用）。基站的增加和建设会增加对光电缆的需求。

　　第三，由于3G的传输速率更高，需要的容量更大，对骨干网的需求也会有增加。 据悉，调研小组还将按照计划对我国中西部地区的山西、湖北、四川、陕西和南部地区的广东进行调研，同时还将对有3G网络建设经验的设备制造商华为、中兴、大唐等单位进行深入调研，然后为有关企业提供全面的调查结果。

　　理性看3G影响，光电缆行业绝地求生大多数光电缆厂商看好3G网络建设可能带来机会，他们并没有对3G抱有过高的期望，而是积极寻求新的途径来度过光电缆市场的寒冬。

　　通光集团有限公司总工程师李万盟指出，有实力的企业应该走出去“跟外国人斗”。企业要针对市场开发合适的产品，而不要盲目生产。

　　长飞光纤光缆有限公司商务总监俞伟昌指出，目前中国光电缆行业处于过度竞争状态，斗其乐无穷”的不理智竞争行为，损人不利已的竞标案例时有发生。中国人要学习国外经验，充分发挥行业协会的作用，在竞争的环境下寻求合作创造双赢。

　　江苏永鼎股份有限公司总工程师赵佩杰建议寻找新的增长点，一方面开发市场需求的新产品，另一方面要与华为、中兴、上海贝尔阿尔卡特等大型企业合作，积极拓展国际市场。

　　3G时代即将来临，我们期待3G能够为光电缆行业注入新的活力，但是我们也不能盲目跟进，即使3G能够为光电缆行业注入新的活力，但是我们也不能盲目跟进，即使3G网络建设会给光电缆行业带来一些机会，这也是短暂的几年时间，不会有明显改变，解决中国光电缆产业的发展问题还是应该从产业本身寻求出路。