העיקרון, המאפיינים ותחום היישום של סיב אופטי

תאורת סיבים אופטיים מתייחסת להעברה דרך מוליך סיב אופטי, שיכול להוביל את מקור האור לכל אזור. זוהי עליית טכנולוגיית התאורה המתקדמת בשנים האחרונות.

סיב אופטי הוא קיצור של סיב אופטי, והוא נמצא בשימוש נרחב ביישום סיב אופטי בשלב הבשלה, בתחום העברת תקשורת במהירות גבוהה. היישום המוקדם של סיב אופטי הוא הפופולרי ביותר, והוא תכשיטים המיוצרים באמצעות קטטר סיב אופטי.

הקדמה קצרה

המוליך של הסיב האופטי עצמו עשוי בעיקר מחומר זכוכית (SiO2), העברת האור שלו מתבצעת באמצעות שימוש באור דרך התווך בעל מקדם שבירה גבוה. אל התווך בעל מקדם השבירה הנמוך מעל הזווית הקריטית, ייצר עקרון השתקפות מלאה, כך שהאור בתווך זה יכול לשמור על מאפייני צורת הגל של האור להעברתו. החלק הבסיסי בעל מקדם השבירה הגבוה הוא ערוץ העברת האור העיקרי. מעטפת בעלת מקדם השבירה הנמוך מכסה את כל הליבה. מכיוון שמקדם השבירה של הליבה גבוה בהרבה מהמעטפת, היא מייצרת השתקפות מלאה, והאור יכול לעבור דרך הליבה. מטרת שכבת המגן היא בעיקר להגן על המעטפת ולגרום לליבה לא להינזק בקלות, אלא גם להגביר את חוזק הסיב האופטי.

מצב הארה

היישום של סיבים אופטיים בתאורה מחולק לשתי דרכים, האחת היא אור קצה, והשנייה היא אור גוף. חלק האור מורכב בעיקר משני רכיבים: מארח הקרנה אופטית וסיב אופטי. מארח ההקרנה מכיל מקור אור, מכסה מחזיר אור ומסנן צבע. המטרה העיקרית של הכיסוי המחזיר אור היא להגביר את עוצמת האור, בעוד שמסנן הצבע יכול לשנות את הצבע ולשנות את האפקטים השונים. אור גוף הוא הסיב האופטי עצמו, והוא גוף אור, ויוצר פס אור גמיש.

רוב הסיבים האופטיים המשמשים בתחום התאורה הם סיבים אופטיים מפלסטיק. בחומרי סיבים אופטיים שונים, עלות הייצור של סיב אופטי מפלסטיק היא הזולה ביותר, בהשוואה לסיב אופטי קוורץ, לעתים קרובות רק עשירית מעלות הייצור. בשל מאפייני החומר הפלסטי עצמו, בין אם בעיבוד שלאחר מכן או בשל השונות של המוצר עצמו, זוהי הבחירה הטובה ביותר מבין כל חומרי הסיב האופטי. לכן, עבור הסיב האופטי המשמש בתאורה, סיב אופטי מפלסטיק נבחר כמדיום הולכה.

תכונות עיקריות

1. מקור אור יחיד יכול להכיל בו זמנית מספר נקודות זוהר בעלות אותן מאפייני זוהר, דבר המסייע לשימוש בתצורה של שטח רחב.

2. קל להחליף את מקור האור, אך גם קל לתקן אותו. כפי שצוין קודם לכן, תאורת הסיבים משתמשת בשני רכיבים: מארח ההקרנה והסיב. חיי השירות של הסיב האופטי הם עד 20 שנה, וניתן להפריד את מארח ההקרנה, כך שקל להחליף ולתקן אותו.

3. מארח ההקרנה ונקודת האור האמיתית מועברים דרך הסיבים האופטיים, כך שניתן למקם את מארח ההקרנה במיקום בטוח, במטרה למנוע נזק.

4. האור בנקודת הזוהר מועבר דרך הסיב האופטי, ואורך הגל של מקור האור מסונן. האור הנפלט נקי מאור אולטרה סגול ואור אינפרא אדום, מה שיכול להפחית את הנזק לפריטים מסוימים.

5. נקודת אור קטנה, משקל קל, קל להחלפה והתקנה, ניתן להפוך אותה לקטנה מאוד

6. אינו מושפע מהפרעות אלקטרומגנטיות, ניתן ליישם אותו בחדר תהודה מגנטית גרעינית, חדר בקרת מכ"ם... ובמקומות מיוחדים אחרים עם דרישות מיגון אלקטרומגנטי, וזהו ציוד תאורה אחר שלא יכול להשיג את המאפיינים.

7. האור והחשמל שלו מופרדים. הבעיה החשובה ביותר בציוד תאורה כללי היא שהוא זקוק לאספקת חשמל ולהולכת חשמל. כמו כן, בגלל המרת אנרגיית החשמל, גוף האור היחסי גם יפיק חום. עם זאת, בתכונות של חללים רבים, משיקולי בטיחות, רובם מקווים שניתן יהיה להפריד בין אור לחשמל, כגון נפט, כימיקלים, גז טבעי, בריכות שחייה וחללים אחרים, כולם מקווים להימנע מהחלק החשמלי, ולכן תאורת סיבים אופטיים מתאימה מאוד ליישום בתחומים אלה. יחד עם זאת, ניתן להפריד בין מקור החום שלה, ובכך להפחית את העומס על מערכת המיזוג.

8. ניתן לפזר את האור בצורה גמישה. לציוד תאורה כללי יש מאפיינים ליניאריים של אור, ולכן כדי לשנות את כיוון האור, יש להשתמש בעיצובי מיגון שונים. ותאורת סיבים אופטיים היא שימוש בסיבים אופטיים להולכת אור, ולכן יש לה את המאפיינים של שינוי קל של כיוון הקרינה, אך גם תורם לצרכים עיצוביים מיוחדים של מעצבים.

9. ניתן לשנות באופן אוטומטי את צבע האור. באמצעות עיצוב מסנן הצבעים, מארח ההקרנה יכול בקלות לשנות את מקור האור בצבעים שונים, כך שניתן לגוון את צבע האור, וזהו גם אחד המאפיינים של תאורת סיבים אופטיים.

10. חומר הסיבים האופטי הפלסטי רך וקל לקיפול אך אינו נשבר בקלות, כך שניתן לעבד אותו בקלות למגוון דוגמאות שונות.

מכיוון שלסיב אופטי יש את המאפיינים הנ"ל, אנו סבורים שהוא המשתנה ביותר בתכנון, ולכן הדרך הטובה ביותר לסייע למעצב ליישם את קונספט העיצוב שלו.

שדה יישום

סביבת היישום של סיבים אופטיים הופכת פופולרית יותר ויותר, ואנחנו פשוט מסווגים אותה ל-5 תחומים.

1. תאורת פנים

יישומי סיבים אופטיים בתאורת פנים הם הפופולריים ביותר, יישומים נפוצים כוללים אפקט כוכבי תקרה, כמו סברובסקי הידוע המשתמש בשילוב של קריסטל וסיב אופטי, ופיתח סט של מוצרי תאורת כוכבים ייחודיים. בנוסף לתאורת שמי זרועי הכוכבים של התקרה, ישנם גם מעצבים המשתמשים בתאורת גוף מסיב אופטי לעיצוב חלל פנים, תוך שימוש באפקט תאורת סיב אופטי גמיש, ניתן ליצור בקלות וילון אור או סצנות מיוחדות אחרות.

2. תאורת נוף מים

בשל המאפיינים ההידרופיליים של סיב אופטי, בשילוב עם ההפרדה הפוטואלקטרית שלו, השימוש בתאורת נוף מים יכול בקלות ליצור את רצונות המעצב, ומצד שני, אין בו בעיית התחשמלות, ויכול להשיג שיקולי בטיחות. בנוסף, יישום מבנה הסיב האופטי עצמו יכול להתאים גם לבריכה, כך שגוף הסיב האופטי הופך לחלק מנוף המים, מה שאינו קל להשיג את האפקט בעיצוב תאורה אחר.

3. תאורת בריכה

תאורת בריכות שחייה או תאורת ספא ​​פופולרית כיום, השימוש בסיב אופטי הוא הבחירה הטובה ביותר. מכיוון שזהו מקום של פעילות אנושית, שיקולי הבטיחות גבוהים בהרבה מאשר בבריכה הנ"ל או במקומות מקורים אחרים, כך שהסיב האופטי עצמו, כמו גם אפקט הצבעים המגוונים, יכול לענות על הצרכים של מקום מסוג זה.

4. תאורה אדריכלית

בבניין, רוב תאורת הסיבים האופטיים משמשת להדגשת קווי המתאר של הבניין. כמו כן, בשל מאפייני ההפרדה הפוטואלקטרית, ניתן להפחית ביעילות את עלות התחזוקה של התאורה הכוללת. מכיוון שאורך החיים של גוף הסיב האופטי הוא עד 20 שנה, ניתן לתכנן את מכונת ההקרנה האופטית בתיבת חלוקה פנימית, וצוות התחזוקה יכול להחליף בקלות את מקור האור. וציוד תאורה מסורתי, אם עיצוב המיקום מיוחד יותר, לעתים קרובות צריך להשתמש בהרבה מכונות ומתקנים כדי לתחזק, ועלות הצריכה גבוהה בהרבה מתאורת סיבים אופטיים.

5. תאורת שרידים אדריכליים ותרבותיים

באופן כללי, שרידים תרבותיים עתיקים או מבנים עתיקים נוטים להאיץ את תהליך ההזדקנות עקב אור אולטרה סגול וחום. מכיוון שתאורת סיבים אופטיים אינה סובלת מבעיות אור אולטרה סגול וחום, היא מתאימה מאוד לתאורת מקומות מסוג זה. בנוסף, היישום הנפוץ ביותר כיום הוא יישום תאורה מסחרית של תכשיטי יהלומים או תכשיטי קריסטל. בתכנון תאורה מסחרית מסוג זה, רוב שיטות התאורה המרכזיות מאומצות כדי להדגיש את מאפייני הסחורה עצמה באמצעות תאורת המפתח. השימוש בתאורת סיבים אופטיים לא רק אינו גורם לבעיות חום, אלא גם יכול לענות על צרכי תאורת המפתח, כך שסוג זה של חלל מסחרי הוא גם חלק נרחב מתאורת סיבים אופטיים.