电光源光导管系统特点

电光源光导管系统特点 相对于其它照明系统而言，光导管系统的主要特点是：(1) 能利用高光通量输出的光源，而这些光源往往不能与普通灯具配用；(2) 要求均匀照度和低眩光时，可以使点光源或线性高强度光源的光通量在很大 范围内均匀分布“”。(3) 降低维护费用，需要换的光源数量少，且可以放置在操作区域附近。(4) 具有热控性能可非常简便地收集并去除光源产生的热量“”。(5) 降低污垢减光密封的光导管系统比普通灯具沉积的污垢要少。(6) 显著提高的安全性能降低了电击、爆炸和火灾的危险性。系统的电子器件可 放置在远离敏感环境的地方，有利于光导管应用在特殊环境，如化工厂或洁净室(7) 光源和光分布终点的隔离简化了紫外过滤工艺，而且只需很少量的过滤材 料。(8) 将彩色滤光片或灯插在光导管的端部， 可以很容易地改变光色。(9) 当使用不同形状和颜色的配套照明装置时，可为照明建筑艺术设计提供许多 新机会。电光源光导管系统构成 光导管系统主要由光导管、电光源和出射装置三部分组成。下面分别进行 介绍。1 光导管 光导管是光导管系统中最为重要的一个组成部分，也是其区别于其它照明 装置的一个独具特色的部分，其主要功能就是通过一些特定的光学过程(如折 射、全反射、反射等)，将光源发出的光线传输至指定区域。需要指出的是，有 时光导管本身也是出射装置的一部分。光导管系统应用的光导管主要有以下三 种：(1) 透镜式光导管透镜式光导管照明原理如图卜 1所示，从光源发出的光线经过一系列折射 和反射等光学过程，被传输到指定区域进行照明。透镜按照一定的顺序和位置 进行排列，并置于特定材料制成的管道中。从光学角度来看，这些管道并不是 必需的，其目的主要是保护和支撑透镜。图卜 l 透镜式光导管原理光源透镜透镜式光导管缺点：a)与其它形式的光导管传光系统相比，需要的固定设 备投资大，成本高；b)效率较低。由于光线在透镜之间进行传输时，需要经历 多次的反射、折射等光学过程，从而使光线发生散射、吸收等损耗的机会大大 增加。另外，透镜式光导管系统的效率主要取决于透镜的排列方式，其相互间 的位置必须十分精确，稍有偏离，就会导致系统的效率大大下降，而且透镜本 身是一种十分脆弱的光学组件，即便轻微的损坏甚至表面积尘都会影响整个系 统的效率1。(2) 棱镜式光导管1981 年 whitehead 博士提出利用顶角为 90。的棱镜的全反射效应进行光线 传输的理论，并与美国的 3M 公司合作，利用 microreplication 工艺成功的制 成了厚度为o. 5m的聚碳酸酯棱镜薄膜。这种棱镜薄膜可做成截面为方形的光 导管，也可卷绕成截面为圆形的柱状光导管使用，但外面需采用透明材料制成 的管道加以支撑和保护。棱镜式光导管照明原理如图卜 2所示，理论上只要光线的入射角度在一定 范围之内，进入棱镜式光导管的光线就能够发生全反射从而向前传播“。但实 际上由于制作光导管材料本身存在的缺陷(如气泡、杂质等)，部分光线发生全 反射的条件遭到破坏，从而逸出管壁，使棱镜式光导管本身也成为一个通体发 光的发光体。这也是棱镜式光导管系统的特点之一。相对于其它光导管，棱镜式光导管的光传输效率高、结构简单。但是，其 制作工艺复杂、价格昂贵，影响其在市场上的广泛推广。(3) 镜面式光导管镜面式光导管照明原理如图卜 3所示，内表面高反射率材料对光源发出的 光线进行多次反射，将光线传输至指定区域进行照明。该系统的传输效率取决 于内表面材料的反射率、入射光线角度以及光导管几何形状。为尽量减少光线 在内表面的反射次数，降低光线的传输损耗，镜面式光导管系统的光源应具有 尽可能小的光束角，使入射光线尽可能与光导管的轴线平行。易，易于在市场上广泛推广。 此外，镜面式光导管相比于以上两种光导管系统还有一个最大的优点：大 直径光导管系统可利用多灯导入装置，该装置能明显提高照明装置工作的可靠 性，还可以调整每只灯的工作状态，最重要的是可以引入混光光源。透镜式光 导管系统导光因为原理的限制，多个光源无法与透镜配合使用：棱镜全反射光 导管系统因为入射角的限制，也无法安装多个光源。此外，金属镜面式光导管 由于其制作材料的生长厂商较多，材料容易购买、且价格较低，技术资料容易 获得，容易掌握核心技术。为制作出符合国情的光导管系统，本课题将主要针 对镜面式光导管进行研究。马万元