Оптоволокно комбинированного свечения

Все об оптоволоконном освещении

Благодаря развитию технологий оптических волокон стало возможным разделить в пространстве источник света и сам светильник на существенное расстояние. Такое оптоволоконное освещение идеально подходит для труднодоступных мест – куда нельзя провести проводку или эксплуатация электроприборов не соответствует условиям безопасности – например, в бане или сауне.

Рассмотрим, какие разновидности подобного рода подсветки существуют, из каких элементов она состоит, какими преимуществами обладает, как правильно установить и каковы главные особенности ее применения в помещении с повышенной влажностью и температурой.

Разновидности оптоволоконной подсветки для бани

Оптоволоконный светильник может иметь торцевую и боковую конструкцию для сауны или бани. Если нужно создать точечную подсветку, применяют устройства первого типа – когда свет выходит только из противоположного проектору конца кабеля. Если цель стоит оформление контурного освещения – используется вторая модификация. В ней светоисточники расположены на поверхности оптического волокна.

Кроме того, по виду применяемых материалов приборы освещения на основе оптоволоконного кабеля разделятся на два вида:

1. Со стеклянной сердцевиной, покрытой защитной оболочкой.
2. Пластиковым сердечником с изоляционным слоем или без него.

Различие между ними не только в стоимости, но также в эксплуатационных параметрах и назначении. Максимальное преимущество (как и цена) у стеклянных моделей. Они способны передавать излучение от источника на расстояние до десяти метров без существенных потерь интенсивности. Поэтому их можно использовать для основного освещения. Другое дело пластмассовые оптоволоконные кабели. Их чаще применяют для оформления декоративной подсветки.

Обратите внимание! Интенсивность освещения на выходе из оптоволоконного кабеля определяется не только длиной пути проходящего света и мощностью проектора, но также общей площадью сечения всех волокон, число которых может доходить до двухсот пятидесяти.

Составные элементы оптоволоконной системы освещения

Система подсветки на базе оптоволоконного кабеля включает несколько основных компонентов, варьируя которые можно задавать различные параметры освещения:

1. Проектор. Источник излучения, от которого через оптоволокно направляется свет к приемнику. Единственная часть системы, подключаемая к электросети. От его мощности напрямую зависит яркость светильника. Для помещений с повышенным нагревом воздуха прибор должен иметь терморегулятор или предохранитель.
2. Оптоволокно. Выступает в роли и передатчика светового излучения, и светильника – в зависимости от конструкции (в первом случае торцевого типа, во втором – бокового). Для помещения бани или сауны лучше использовать изделия со стеклянной изоляцией, так как они более стойки к нагреву.
3. Линзы, кристаллы, светильники. С их помощью создается направленное или рассеянное освещение.
4. Дополнительное оборудование. Это может быть набор линз и резьбовых адаптеров для них, светофильтры, лампы, контроллеры и устройства управления.

Еще одним важным элементом, входящим в состав системы оптоволоконного освещения, является сам источник света – лампочка. Применяются три ее разновидности:

Светодиоды отличаются тем, что затрачивают меньше энергии и выделяют мало тепла. Лампы второго и третьего типа нагреваются сильнее и требуют принудительного охлаждения – вентиляции.

Совет! Преимущество проекторов на базе лед-элементов для бани заключается не только в низком энергопотреблении при хорошей яркости, но также отсутствии в их устройстве вентиляторов (в отличие от газоразрядных и галогенных), шум от которых может существенно понизить комфорт отдыха.

Плюсы системы освещения

По сравнению с традиционно используемым освещением на базе лампочки накала и других аналогичных систем освещения оптоволоконная подсветка имеет ряд преимуществ:

1. Абсолютная пожаро- и электробезопасность. Если проектор (источник света) вынесен за область экстремальных температур и атмосферной влажности, помещение бани будет безопасно и сохранено от возможности короткого замыкания в системе освещения. Светящиеся элементы не производят тепла и могут устанавливаться даже под обшивку из горючих материалов.
2. Низкое энергопотребление.
3. Стойкость оптоволоконного кабеля к нагреву вплоть до двухсот градусов. Поэтому такие светильниками можно монтировать даже на потолке в парилке.
4. Небольшие размеры позволяют прятать оптоволоконный провод и прочие компоненты освещения даже под тесную обшивку.
5. Легкий монтаж. Установить оборудование не сложнее, чем провести обычную электрожилу.
6. Долговечность. Оптоволоконный материал практически не стареет, а источник света (особенно если выбран лед-элемент) может функционировать до 100 тыс. часов.
7. Визуальный комфорт восприятия. Освещение не вызывает раздражения зрения даже при большой яркости.
8. Отсутствие в составе компонентов каких-либо вредных веществ.
9. Возможность воплощения различных дизайнерских задумок. Большое разнообразие цветового, светового и фигурного оформления.

Пожалуй, единственным недостатком оптоволоконной системы освещения является его высокая цена. Однако если соразмерить все положительные эффекты, то он сразу потеряется на их фоне.

Установка и монтаж

Рассмотрим на примере, как своими руками сделать оптоволоконное боковое и торцевое освещение для бани.

Монтаж бокового освещения

Алгоритм установочных работ сводится к следующим действиям:

1. В предбаннике или раздевалке рядом с перегородкой в парную неподвижно закрепляется проектор.
2. В самой бане монтируется оптоволоконный кабель согласно дизайн-проекту.
3. Через отверстие в стене кабель выводится в помещение к проектору и соединяется с ним.
4. Оборудование подключается в сеть и проверяется на работоспособность.

Важно! Тип оптического волокна и его диаметр определяет такую важную величину, как его максимальный перегиб. Это нужно обязательно учитывать при проектировании фигурного декора и выборе оборудования.

Установка торцевого освещения

В отличие от вышеописанного способа монтажа оптоволоконного освещения установка торцевой подсветки осложняется тем, что для каждой точки выхода требуется отдельное крепление – соответствующее заранее спланированному проекту оформления. Световой поток от светильников прежде всего должен быть направлен на двери, полки, емкости под воду и источник нагрева. Во многих случаях сначала крепится оборудование, а затем материалы отделки и элементы интерьера. Поэтому все работы нужно вести аккуратно, чтобы не повредить осветительные компоненты.

Для установки оборудования и кабелей оптоволоконного освещения требуется применять различные крепежные элементы. Их монтаж сопряжен с определенными трудностями и необходимостью гармоничного сочетания с интерьером и системой внутренней отделки. Поэтому чтобы не пострадало оформление помещения и при этом соблюдалась равномерность подсветки, необходимо заранее продумать все ступени работ и учесть особенности применяемой светотехники, не забывая о правилах электробезопасности.

Особенности освещения бани и сауны

Баня и сауна – это источник повышенных значений температуры и влажности в воздухе. Поэтому выбирать и устанавливать приборы освещения в них, нужно исходя из следующих правил:

1. Материалы светильников и проводки должны иметь влаго- и термоустойчивость, выдерживать прямое попадание кипятка и пара.
2. Изделия должны быть герметичны и не пропускать влагу внутрь.
3. При свечении приборы не должны перегреваться и при случайном контакте человека не приводить к поражению электрическим током.
4. Световое излучение должно быть не резким, но при этом достаточно ярким ввиду отсутствия в бане или сауне естественного освещения.

Всеми этими свойствами обладает качественная оптоволоконная подсветка.

Основные выводы

Оптоволоконное освещение – это система подсветки на базе оптического кабеля, где светильники и источник света разделены. В его состав входят:

1. Оптоволокно.
2. Проектор.
3. Линзы.
4. Дополнительное оборудование.

Среди явных его преимуществ выделяются:

1. Пожаро- и электробезопасность при размещении проектора и светильников в смежных помещениях.
2. Визуальный комфорт при достаточной силе светового потока.
3. Простая установка.
4. Термо- и влагостойкость.
5. Долговечность.
6. Безвредность.

Единственный недостаток – высокая стоимость. Монтаж компонентов оптоволоконного освещения не сложнее, чем укладка электропроводки. Однако нужно учитывать особенности оборудования, интерьера и гибкость кабеля.

Если вы хотите поделиться своими знаниями в области оптоволоконного освещения, его применения, установки в бане, сауне и других помещения, обязательно напишите об этом в комментариях ниже.

Современное оптоволокно бокового сечения: 3 критерия выбора источников света

Оптоволокно бокового свечения в интерьере выглядит стильно и оригинально Оптоволокно бокового свечения представляет собой кабель, который состоит из нескольких нитей или одного достаточно толстого провода, который покрыт сверху прочной прозрачной ПВХ оболочкой. Такое волокно испускает свет по всей своей длине. Такое волокно широко используется при изготовлении различных светильников, а также для светового декора помещений.

Выбор источников света для оптоволокна

Оптическое волокно само по себе не светится. Для свечения волокна, нужен определенный источник света. Чаще всего, в качестве основных источников света для оптоволокна выступают светодиоды, как обычные, так и лазерные разной мощности.

Он должен сопрягаться с диаметром кабеля и иметь:

• Достаточно высокую мощность;
• Небольшой вес;
• И, конечно же, надежность.

Светодиоды способны работать длительное время, потребляют минимальное количество электроэнергии. Для качественной работы оптоволокна, требуются светогенераторы, они представляют собой устройство, состоящее из источника света, системы охлаждения, температурного фильтра и прочих дополнительных элементов. Светогенераторы выпускаются разной мощности и возможностью управления световыми эффектами.

Некоторые светогенераторы имеют возможность подключения к компьютеру и программирования разных световых эффектов.

Перед использованием оптоволокна стоит изучить рекомендации специалистов

В подобных генераторах используются разный источник света светодиоды (LED технология), такие генераторы могут работать длительное время, отличаются компактными размерами, и малошумностью. Но, по яркости такие генераторы несколько уступают другим, работающим на металл галогеновых лампах. Металл галогенные лампы хоть и служат меньшее количество времени, но отличаются высокой мощностью и хорошей цветопередачей. Иногда используют лазерный источник света для оптоволокна, но его использование заключается только лишь в проверке качественного соединения оптоволоконной линии. И такой источник света используется в основном профессионалами и на предприятиях, выпускающих оптоволокно.

Преимущества люстр из оптоволокна

Оптоволоконные люстры достаточно широко используются в качестве декоративного и необычного освещения помещения. Такая люстра состоит из оптоволокна чаще всего торцевого свечения. Но при этом, на оптоволокне на производстве делаются насечки с помощью лазера, что позволяет ему приобретать красивый искрящийся вид. Может люстра быть сделана так, что только лишь светится торец кабеля. Благодаря этому, можно не только делать комбинированные люстры, но и даже целое панно изображающее, например, звездное небо. Помимо этого, длинный пучок волокна может быть разветвлен и осуществлять декоративное освещение помещения.

Длина оптоволокна в люстре может достигать нескольких метров, благодаря чему из него можно делать всевозможные композиции и дополнительно украшать их:

• Кристаллами;
• Хрусталем;
• Металлом.

Фантазии при создании таких люстр просто безграничны. Если использовать специальный RGB контроллер, то можно менять не только интенсивность свечения, но и цветовой режим, как всей люстры, так и отдельных пучков оптоволокна.

Оптоволокно, благодаря своей гибкости и разной толщины, можно располагать в самых труднодоступных местах и плести из него настоящее кружево. Можно даже делать световую красивую завесу или потрясающую потолочную люстру с ниспадающими светящимися и мерцающими нитями.

Такую люстру вполне можно изготовить своими руками, соединить светогенератор с пучком оптоволокна не представляет особой трудности. Дальше сами пучки волокна можно разместить так, как подсказывает фантазия и желание человека. Ну а если хочется что-либо экзотического и люстру сложной конструкции, то в этом случае лучше всего обраться к специалистам.

Советы: как сделать оптоволоконный светильник своими руками

Использование оптоволокна становится все популярнее, так как его можно использовать практически повсеместно. Оптоволокно можно смело использовать для декоративной подсветки в квартире, в доме, бассейне, и даже для подсветки бани или сауны.

Оптоволокно (в стеклянной оболочке) выдерживает повышенную температуру.

Оно полностью безопасно, так как только лишь является передатчиком света, а сам электрический источник может находиться достаточно далеко от конечных светильников. Причем светильники подобного типа можно сделать самостоятельно. Начать следует с выбора проектора, это то, что дает свет. Он может быть разной мощности, и в нем могут использоваться разные лампы или же может быть сделан на основе светодиодов. Чем больше длина оптоволокна, тем мощнее должен быть проектор, желательно при этом, чтобы он охлаждался малошумным вентилятором. Подбираются качественные волокна, они могут быть, как бокового, так и торцевого свечения. Можно выбрать только лишь один вид или же использовать комбинацию волокон обоих типов.

В зависимости от того, какой тип подсветки хочется получить, используют конечные изделия:

• Рассеиватели;
• Отражатели;
• Или же, собирающие линзы.

Оптоволоконный светильник хорошо впишется в интерьер, сделанный в стиле модерн или хай-тек

Когда все приобретено, выполняется монтаж, сначала закрепляется проектор, так чтобы была беспрепятственная возможность его включения в сеть. В его световод вставляется один из концов кабеля, и соединение прочно фиксируется специальной муфтой. Далее волокно протягивается до нужно места, главное при этом не пережать волокно, избегать сильного натяжения и больших изгибов всего кабеля. На конечном этапе волокно либо пропускается перерез множество тонких просверленных отверстий, например, в фанере, или же оплетается заранее приготовленная какая-либо форма, опять же, без резких перегибов всего.

Правила подбора проектора для оптоволокна

Основой всех систем оптоволоконной подсветки является проектор, он же светогенератор. Он представляет собой небольшого размера металлическую коробочку внутри которой находится галогеновая лампа, система охлаждения и несколько отверстий со светофильтрами разных цветов. Достаточно соединить оптические кабели с проектором в специальных отверстиях и закрепить специальными муфтами. Благодаря светофильтрам, получаются разные цвета световолокна, что позволяет получать разные цветовые эффекты.

При выборе проектора, следует обращать внимание на:

• Тип установленных ламп;
• Общую потребляемую мощность;
• Яркость излучения ламп;
• Наличие фильтров;
• Системы линз;
• Системы управления.

Благодаря последним, можно получить самые разные цветовые эффекты. Во многих инструкциях к проекторам и готовым системам оптоволоконных систем освещения есть инструкция, а также схема подключения оптоволоконных систем подключения кабелей. Это значительно облегчает весь монтаж особенно для новичков, которые впервые выполняют подобные работы.

Проектор важно установить так, чтобы можно было к нему получить свободный доступ для обслуживания, например, для замены ламп, а также его чистки и прочего профилактического ухода.

Установка проектора не допускается вплотную к поверхности. Необходимо оставлять зазор для охлаждения всего проектора. Важен также температурный режим, не рекомендуется эксплуатация проектора при температуре окружающего воздуха выше 30 ᵒС.

Что такое оптоволокно бокового свечения (видео)

Оптоволоконное освещение и подсветка, как в квартире, так и в частном доме, позволяет придать помещению необычный вид, эксклюзивность. Причем такое освещение и подсветку делают не только профессионалы, но и многие люди, владеющие минимальными техническими навыками. Сделать разного рода подсветку солнечного света не составляет особого труда.

Магия оптоволоконного света: где, зачем и как применяют освещение оптоволокном

Первоначально оптическое волокно разрабатывалось в научных целях и использовалось для подвода лазерного излучения к различным приборам и для волоконно-оптической связи. Затем обратили внимание на то, что и обычный свет может распространяться по оптическому кабелю без больших потерь. Его стали активно использовать для подсветки в труднодоступных местах. Широчайшее распространение он получил в медицине. Однако монополия науки не могла долго продолжаться, и очень скоро архитекторы, дизайнеры и инженеры обратили свое внимание на достоинства оптоволоконного освещения. О том, как и где используется оптоволоконный кабель, мы и поговорим сегодня на «Дом Мечты».

Где применяется оптоволоконное освещение

Сфера применения волоконно-оптического света очень велика, он может быть использован там, где традиционные системы освещения находят различного рода препятствия:

• узкие места с недостаточным воздушным пространством для вентиляции;
• объекты и материалы, чувствительные к нагреванию и ультрафиолетовым лучам;
• места с повышенной влажностью и т.д.

Места с повышенной влажностью

Исключительным приоритетом пользуются осветительные системы на основе оптического волокна в местах, исключающих присутствие электрических цепей. С точки зрения безопасности, они могут находиться в контакте с водой, газом, воспламеняющимися материалами. С помощью оптоволоконного кабеля раз и навсегда решается вопрос с освещением ванных комнат, душевых кабин, саун и даже русской или турецкой бани, когда присутствие воды и водяного пара выводит из строя самые влагонепроницаемые светильники.

Оптоволоконное освещение для сауны

Оптоволоконное освещение для бани

Подсветка картин, ювелирных изделий, произведений искусства

Волоконно-оптический свет наиболее адекватно передает цветовую гамму предмета и им часто подсвечивают картины, драгоценные камни, произведения искусства, исторические находки, витрины частных коллекций, выставки произведений искусства.

Оптический кабель можно вмонтировать в каркас витрин и, используя различные направленного и рассеивающего типа терминалы, освещать объекты целиком или выделять характерные его части, создавать ореолы света вокруг произведений искусства. При этом, совершенно не нагревая замкнутое пространство витрин и не воздействуя ни тепловым, ни ультрафиолетовым излучением на находящиеся там предметы.

Оптоволоконное освещение фото

Подсветка бассейнов и фонтанов

Очень эффектно выглядит декоративное световое обрамление фонтанов, мостов и бассейнов, выполненное непрерывными светящимися линиями, находящимися в непосредственной близости к воде, сверкающей волшебной игрой отраженного света. Оптическое волокно прокладывают вдоль борта или по контуру бассейна и укрепляют с помощью специальных пластмассовых зажимов, а сам источник размещают в непосредственной близости, но недоступной воде нише, с возможностью дальнейшего обслуживания.

Оптоволоконная подсветка для бассейна

Оптоволоконное освещение в местах развлечений

Предметом множества дизайнерских находок может быть волоконно-оптический свет в интерьерах различных мест развлечений – ночных клубах, казино, кинотеатров, детских игровых площадок. Широкий простор дизайнерской фантазии в творении интерьеров офисов, квартир, баров и ресторанов.

Звездное небо и занавесь из «светящихся струй»

Для престижных салонов и магазинов специально разработана новая модульная система, интегрированная с оптическим кабелем, из которой можно изготавливать витрины, встроенные ниши, монтажные профили для стен и потолков. Такие витрины разрешают проблему с перегреванием и порчей размещенных внутри предметов и частую замену ламп. Элегантные, крепкие и универсальные, они могут быть приспособлены под любое помещение и вкус.

Потолок звездное небо оптоволокно

Подсветка с использованием оптоволоконных нитей

Ландшафтное освещение с оптическим кабелем

Нынче невозможно представить изысканный внутренний дворик или газон без подсветки. Традиционно используют внешние светильники с направленным светом для акцентированного освещения элементов архитектуры.

Дизайнеры, используя оптоволоконное освещение, предлагают свое видение архитектурного, эмоционального решения подсветки дорожек, мостиков и беседок непрерывными цветными линиями. Фантастически выглядят светильники в виде выдвигающихся светящихся столбиков, целиком состоящих из оптического материала, бросающих световые кольца на темный газон.

Оптическое волокно в ландшафтном дизайне

Вывеска и реклама

Чрезвычайно практичным является применение волоконно-оптического света в качестве светящихся вывесок и рекламных щитов. Оптическое волокно не подвержено воздействию атмосферных осадков, его можно мыть и стирать пыль, не опасаясь повредить кабель. Простота монтажа и легкость обслуживания, особенно в труднодоступных местах, где вывеска располагается на крышах домов или фасадах крупных заведений, заменяя время от времени лишь лампу в осветителе, позволяет оперативно и экономно восстанавливать первоначальный вид.

Однострочная вывеска, реализованная с помощью одного светящегося оптического кабеля, позволяет каллиграфически выписать название фирмы или ее логотип.

Как устроено оптоволоконное освещение

Волоконно-оптический свет состоит из:

• оптического кабеля – проводника светового излучения;
• осветителя – источника света;
• терминалов – оптических устройств на выходе света из кабеля.

Для проектирования такой системы освещения следует учитывать лишь необходимость обеспечения осветителя достаточным воздушным пространством для охлаждения и его оптимальное месторасположение относительно всех конечных точек освещения.

Схема расположения и осветительные приборы для оптоволоконного света

Оптическое волокно бывает двух типов:

• стеклянное, гибкий стеклянный сердечник которого покрыт специальным защитным слоем;
• синтетическое, полимерная основа сердечника которого также может покрываться защитным слоем, а может оставаться «раздетой».

Различие между ними состоит в степени поглощения света и, разумеется, в цене. Каждый осветитель адаптирован к своему типу оптического волокна и, кроме лампы, может содержать дистанционно управляемые цветные фильтры и блоки управления для синхронизации совместной работы нескольких осветителей.

Какому типу оптического волокна отдать преимущество, зависит только от назначения света. Стеклянные оптические кабели передают свет на расстояние до 10 метров практически без потерь и их лучше использовать как осветительные приборы. Синтетическое волокно несколько хуже пропускает излучение, и его чаще применяют в качестве эффектного, декоративного света.

Интенсивность света на выходе из кабеля зависит не только от мощности осветителя и расстояния, но и от площади сечения самого кабеля. Максимальное количество оптических волокон выходящих из одного осветителя может достигать 250 штук, что вполне достаточно для реализации «звездного неба» или «светящейся занавеси».

Сверкая огранкой, светящиеся кристаллы терминалов обеспечивают все многообразие применений оптоволоконного света. Одни используются для подсветки предметов, другие ярким пятном света привлекают внимание, третьи служат для фиксации оптического кабеля в подвесном или натяжном потолке.

Источники света в оптоволоконной связи

Два основных компонента‑источника света для оптоволоконного кабеля:

– Лазерные диоды (LD).

Рис. 10.40. Лазерный диод

Оба источника дают частоты в инфракрасном диапазоне, то есть выше 700 нм.

Генерация света как в светодиодах, так и в лазерных диодах происходит в процессе рекомбинации электронов и дырок в P‑N переходе при подведении прямого (однонаправленного) тока. Такой свет называется электролюминесцентным.

После рекомбинации пары электрон/дырка имеют меньшую энергию, чем каждая составляющая до рекомбинации. При рекомбинации пары электрон/дырка теряют энергию, равную разности энергетических уровней, которая излучается в виде фотонов (минимальная единица переноса света).

Длина волны, ассоциированная с фотоном, определяется уравнением:

A = hc/E(64)

h – постоянная Планка, фундаментальная физическая постоянная, равная 6.63·10 34 джоулей,

с – скорость света (300·10 6 м/с),

Е – ширина энергетической зоны P‑N материала.

Так как h и с постоянны, то длина волны зависит только от энергетической зоны, то есть от используемого материала. Это очень важный вывод.

Для чистого арсенида галлия (GaAs) А равно 900 нм. Добавляя небольшое количество алюминия, можно уменьшить длину волны до 780 нм. Чтобы получить еще более короткие длины волн, используется фосфид галлия арсенида (GaAsP) или фосфид галлия (GaP).

Основные различия между светодиодом и лазерным диодом – это различия между спектрами генерируемого излучения и углами направленности.

Светодиод генерирует излучение с длинами волн, лежащими в окрестности некоторого центрального значения, как показано на рис. 10.41. Лазерный диод дает очень узкую полосу частот, почти одной длины волны.

P‑N переход в светодиоде порождает излучение с более широким спектром, чем у лазерного диода, причем это излучение распространяется во всех направлениях, то есть светодиод не дает узконаправленного излучения. Дисперсия в сильной степени зависит от механического строения диода, его поглощения и отражения. Свет, однако, излучается во всех направлениях, и чтобы сузить пучок света, производители светодиодов помещают сверху что‑то вроде фокусирующих линз. И все равно угол получается слишком большим и не годится для одномодового волокна. По этой причине светодиоды не используются в качестве передающих устройств с одномодовым оптоволоконным кабелем.

Лазерные диоды изготавливаются из того же материала, что и светодиоды, процесс генерации света тоже аналогичен, но зона перехода гораздо меньше, а концентрация дырок и электронов выше. Индуцированныи свет может излучаться только с очень маленькой поверхности. При определенных уровнях тока процесс генерации фотонов попадает в резонанс и число индуцированных фотонов резко увеличивается, давая больше фотонов с одинаковой длиной волны и фазой. Таким образом, оптическое усиление достигается организованным образом, и генерированный свет представляет собой когерентное (по фазе) индуцированное излучение. Слово LASER образовано из первых букв light amplification by stimulated emission of radiation , что означает: «усиление света при помощи индуцированного излучения».

Чтобы «запустить» индуцированное излучение, для лазерного диода требуется минимальный ток от 5 до 100 мА – это так называемый пороговый ток. Этот порог гораздо выше, чем для обычного светодиода.

Однако, после запуска индуцированного излучения, лазерный диод дает большую оптическую мощность и очень маленький угол рассеяния.

Для передачи высоких частот и аналоговых сигналов важно, чтобы выходное излучение было линейно связано с приложенным током возбуждения, а также имело широкую полосу.

Со светодиодами в отношении линейности все нормально, однако не столь хорошо дела обстоят в высокочастотной области (по сравнению с ЛД), хотя все же передаваемая частота превышает 100 МГц, а этого для видеонаблюдения более чем достаточно.

Лазерные диоды могут легко давать частоты выше 1 ГГц.

Рис. 10.41. Спектр излучения светодиода (LED) и лазерного диода (LD)

Рис. 10.42. Зависимость интенсивности светового излучения от силы тока для светодиода

Вышесказанное может быть проиллюстрировано аналогией, которую мы приводили при обсуждении магнитной записи. Представьте себе, что выходной спектр светодиода или ЛД – это острые кончики карандашей. В спектре светодиода будут карандаши с более толстыми кончиками, а в спектре ЛД – с более острыми. При помощи остро заточенного карандаша можно писать маленькие буквы и разместить больше текста на заданном пространстве, то есть сигнал, модулированный ЛД, будет содержать более высокие частоты.

Однако, светодиоды дешевле, имеют более линейную характеристику и не требуют специальной управляющей электроники. Светодиод 850 нм стоит около $10, а 1300 нм – около $100. Средний срок службы светодиодов чрезвычайно высок (10 6 – 10 8 часов).

ЛД более дорогие, стоят от $100 до $15000. После перехода через пороговое значение, они дают прекрасную линейную характеристику. ЛД часто включают схему управления температурой, так как для них очень важна операционная температура, а для выходной мощности необходима стабилизация обратной связью. Несмотря на все это, у ЛД больше ширина полосы частот модуляции, более узкий несущий спектр, и они генерируют большую мощность. Средний срок службы ЛД ниже, чем у светодиодов, но все же довольно высок (10 5 ‑ 10 7 часов).

Всеобщее внимание привлекли новые, недавно появившиеся светодиоды – суперлюминесцентные диоды (СЛД). Технические характеристики СЛД лежат где‑то между светодиодами и ЛД.

Для видеонаблюдения светодиоды – достаточно хорошие источники света. ЛД чаще используются в многоканальных широкополосных мультиплексорах, а также в случае протяженных линий из одномодового стекловолокна.

Фотодетекторы в волоконной оптике

Устройства, принимающие оптический сигнал на другом конце оптоволоконного кабеля, называются фотодиодами. В большинстве своем – это действительно тот или иной тип диода.

Основные группы используемых в волоконной оптике фотодиодов:

– P‑N фотодиод (PNPD)

– PIN фотодиод (PINPD)

– Лавинный фотодиод (APD)

P‑N фотодиод похож на обычный кремниевый P‑N диод, чувствительный к инфракрасному свету. Основные его характеристики – низкая чувствительность и большое время нарастания сигнала.

PINPD – это модифицированный P‑N фотодиод с внутренним слоем между Р‑ и N‑типами кремния.

Характеризуется высокой чувствительностью и малым временем нарастания сигнала.

Лавинный диод аналогичен PINPD, но имеет одно преимущество – почти каждый падающий на него фотон дает более одной пары электрон/дырка в результате внутренней цепной реакции (лавинный эффект). Лавинный диод более чувствителен, чем PINPD, но дает больше шума.

Все эти базовые устройства комбинируются с каскадами усиления и «трансимпеданса» (усилитель, управляемый током), которые усиливают сигнал до требуемого уровня напряжения/тока.

Частоты передачи в волоконной оптике

Затухание сигнала в оптоволоконном кабеле зависит от свойств материала и от внешних воздействий.

Эффекты, обусловленные влиянием материала:

– Рэлеевское рассеяние, вызванное неоднородностями в стекловолокне, размеры которых малы по сравнению с длиной волны. На 850 нм затухание за счет рэлеевского рассеяния может достигать 1.5 дБ/км, на 1300 нм эта величина меньше – 0.3 дБ/км, а на 1550 нм еще меньше – 0.15 дБ/км.

– Поглощение. Поглощение происходит в том случае, если в волокне присутствуют гидроксильные ионы и/или ионы металлов. Поглощение сказывается на ослаблении сигнала гораздо меньше, чем рэлеевское рассеяние, и ответственно за 0.2 дБ/км.

Внешние воздействия, приводящие к ослаблению сигнала:

– Микроизгибы.Возникают из‑за недостаточной точности изготовления кабеля – неоднородности волоконного кабеля по длине. Это может дать несколько дБ/км.

– Геометрия стекловолокна. Как и предыдущий пункт, но чаще из‑за плохого контроля за диаметром при вытяжке кабеля.

На приведенном ниже графике демонстрируется очень важный факт: при передаче сигнала по оптоволоконному кабелю различные длины волн (частоты) ослабляются в разной степени.

Рис. 10.43. Окна в волоконной оптике

Частотные зоны, сосредоточенные вокруг вертикальных штриховых линий, называются окнами волоконной оптики. Всего их три:

– Первое окно на 850 нм

– Второе окно на 1300 нм

– И третье окно на 1550 нм.

Первое окно на самом деле не дает минимального ослабления (в сравнении с более высокими частотами), но именно эта частота была впервые использована в оптической связи. Созданные для этой частоты светодиоды были достаточно эффективны и просты в изготовлении.

Все же это самая подходящая длина волны и самый дешевый способ передачи сигналов на короткие расстояния – как в случае видеонаблюдения.

Все чаще в видеонаблюдении используется длина волны 1300 нм. Эту длину волны предпочитают в профессиональной телекоммуникации, а также в системах видеонаблюдения с протяженными линиями передачи, где высокие цены на источники света не являются доминирующим фактором. Потери на этой частоте гораздо ниже – это тоже видно из графика. Разница в ослаблении сигнала между 850 нм и 1300 нм составляет примерно 2–3 дБ/км.

Длина волны 1550 нм дает еще меньшие потери, и системы будущего ориентируются именно на это окно.

Приведем для иллюстрации значение типичного ослабления сигнала в многомодовом оптоволоконном кабеле 62.5/125 мкм с источником света 850 нм – оно составляет менее 3.3 дБ на километр. Если с этим же стекловолокном использовать источник в 1300 нм, то ослабление составит менее 1 дБ. Следовательно, можно получить большую протяженность линии с тем же оптоволоконным кабелем, лишь заменив источник света. Это особенно полезно в случае аналогового сигнала, каковым и является видеосигнал.

Если с кабелем 62.5/125 мкм использовать источник 850 нм, то можно протянуть линию, по меньшей мере, на пару километров, чего обычно вполне достаточно для системы видеонаблюдения. Большую протяженность можно получить, если использовать многомодовое волокно с плавным профилем, а если при этом взять еще и источник 1300 нм (вместо 850 нм), то линия может стать еще длиннее.

Самая длинная линия связи получится с одномодовым оптоволоконным кабелем и источниками света в 1300 нм и 1550 нм.

Типичное ослабление для источника 1300 нм составляет менее 0.5 дБ/км, для 1550 нм – менее 0.4 дБ/км.

Пассивные компоненты

Кроме вышеупомянутых фотодиодов и детекторов, которые относятся к активным устройствам, в системах волоконной оптики используются и пассивные компоненты.

– Спайки : постоянное или полупостоянное сращение волокон.

– Разъемы : позволяют повторно подсоединять или отсоединять кабели.

– Ответвители (coupler ): устройства, распределяющие оптическую мощность между двумя или более волокнами или наоборот, объединяющие оптическую мощность нескольких волокон в одно.

– Коммутаторы : устройства, перераспределяющие оптические сигналы под ручным или электронным контролем.

Сращивание оптических волокон сваркой

Сварное соединение волокон часто осуществляется под микроскопом. Результат обычно получается хорошим, но оборудование может оказаться очень дорогим.

Процедура сращивания (сварка) оптических волокон состоит из очистки волокна, расщепления и помещения двух волокон в монтажный блок.

Точность позиционирования улучшается, если использовать микроскоп, который обычно является частью устройства. После выравнивания положения волокон, они свариваются при помощи дугового разряда. Этот процесс отслеживается, и если соединение получилось неудовлетворительным, то процесс повторяется.

Потери в местах сращивания невелики и обычно составляют порядка 0.1 дБ.

Рис. 10.44. Оборудование для сварки волокна

Рис. 10.45. ST‑разъем и точка

Механическое сращивание

Пожалуй, это наиболее распространенный метод сращивания волокон, так как при этом используются недорогие инструменты, а результат получается довольно неплохим.

Волокна выравниваются механическим образом относительно поверхности и (обычно) «сажаются» на эпоксидную смолу. Результат не столь хорош, как при сварке, но может быть довольно близок. Но главное, что оборудование для механического сращивания стоит не так дорого.

Потери при хорошем механическом сращивании лежат в пределах 0.1–0.4 дБ.

Два основных принципа механического сращивания:

– Использование V‑образной канавки

Оба принципа показаны на рис. 10.46.

Рис. 10.46. Механическое сращивание

Чтобы соединение было хорошим, оптоволоконный кабель должен иметь хорошую концевую заделку – это все же самая трудная часть в прокладке стекловолокна. Здесь нужна высокая точность, терпение и немного практики. Любой может научиться делать концевую заделку оптоволоконного кабеля, а если установщики системы не имеют опыта работы с волокном, то можно пригласить специалистов, которые поставят нужные разъемы, заделают кабель и проверят его. Последнее – это самое главное мероприятие при установке оптоволоконного кабеля для систем видеонаблюдения.

Мультиплексоры в волоконной оптике

Мультиплексоры в волоконной оптике отличаются от ранее описанных видеомультиплексоров. Мультиплексоры в волоконной оптике объединяют несколько сигналов в один, таким образом используя один волоконный кабель для одновременной передачи нескольких сигналов реального времени. Они особенно практичны в системах с недостаточным числом кабелей (по сравнению с количеством телекамер).

Существует несколько типов волоконных мультиплексоров. Самое простое и наиболее приемлемое (по средствам) мультиплексирование оптической передачи – это использование устройств спектрального разделения (WDM, wavelength division multiplexing ). Эти устройства передают оптические сигналы от одного или нескольких источников, работающих на различных длинах волн, по одному кабелю. Такая передача становится возможна благодаря тому, что световые лучи различных длин волн не взаимодействуют (не пересекаются) друг с другом. Таким образом повышается пропускная способность кабеля, а в случае необходимости возможна также и двунаправленная передача данных.

Частотно‑модулированное частотное мультиплексирование (FM‑FDM, frequency‑modulated frequency division multiplexing ) – это экономически вполне приемлемое средство, достаточно невосприимчивое к шуму и искажениям, с хорошей линейной характеристикой и схемой средней степени сложности. На рынке существует всего несколько марок FM‑FDM‑мультиплексоров, предназначенных для систем видеонаблюдения. Эти устройства имеют 4, 8 или 16 каналов.

Амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой, частотное мультиплексирование (AVSB‑FDM, amplitude vestigial sideband modulation, frequency division multiplexing ) – это еще один тип устройств, возможно, слишком дорогих для систем видеонаблюдения, но чрезвычайно привлекательных для абонентского телевидения: с качественной оптоэлектроникой устройство позволяет передавать до 80 каналов.

Импульсно‑кодовая модуляция, частотное мультиплексирование (PCM‑FDM) – еще один дорогой мультиплексор. Это полностью цифровое устройство, и интерес к нему будет расти вместе с распространением цифрового видео в видеонаблюдении.

Возможны также комбинации этих методов.

В видеонаблюдении чаще используются устройства FM‑FDM, позволяющие передавать больше сигналов по одному кабелю. WDM‑тип мультиплексирования особенно целесообразен для PTZ или пультов управления с матричным коммутатором. Видеосигналы передаются по раздельным оптоволоконным кабелям (один кабель на телекамеру), и только один кабель использует WDM для передачи управляющих данных в противоположном направлении.

Несмотря на то, что мультиплексирование в волоконной оптике становится все более доступным, следует отметить, что на стадии планирования инсталляции кабеля рекомендуется предусмотреть, по крайней мере, один резервный оптоволоконный кабель в дополнение к рабочему.

Рис. 10.47. Пример FM‑FDM мультиплексирования (методом спектрального уплотнения) в волоконной оптике

Делаем оптоволоконный светильник своими руками

Провести освещение в любую баню, особенно парилку – это не легкая задача, так как в подобных помещениях наиболее неблагоприятная среда для электротехники: повышенный температурный режим, постоянная влажность, парообразования. Специально для бань были разработаны оптоволоконные модели светильников, которые предоставляют возможность обходиться в парилке без электропроводки.

Особенности конструкции приборов освещения из оптоволокна

Для такого светотехнического оборудования применяется способность стекла практически без потерь подавать световой поток на довольно большие расстояния. Как правило, из стекла делают длинные нити, которые называют волокнами. Далее их собирают в один пучок, оборачивают (или нет) в специальную защитную оболочку.

Но разработчики нашли способ, как удешевить производственную технологию оптоволокна. Для этого использовали полимерный материал – акрил. Такой оптический проводник тоже не дешевый, но стоит в разы меньше стеклянного.

Принцип работы

Как же функционируют осветительные системы подобной конструкции? Как правило, на одном окончании оптоволоконного кабеля фиксируется проектор-излучатель, оснащенный специальными фильтроэлементами. В результате светопередача осуществляется оптоволоконными нитями с одной стороны противоположным оптоволоконным нитям. Визуально можно наблюдать световые лучи на срезах оптоволоконных нитей. Для того, чтоб свечению обеспечить прочую форму, на каждую такую нить надевают небольшие линзы, рассеивающие излучаемый свет.

Световая интенсивность будет зависеть от следующих факторов:

• качества оптоволоконных нитей;
• однородности волокна;
• диаметра нитей;
• формы линзы, качества ее исполнения;
• мощности светового источника.

К сведению! Изготавливаются волокна, стенки которых также светятся (если нет изоляции).

Состав системы

Оптоволоконные светильники чаще всего продаются комплектами, в который входят следующие компоненты:

• Проектор. Это специальная установка небольших размеров – единственный элемент конструкции, который подсоединяется к источнику питания. Для проектора используются газоразрядные, галогенные, led светодиодные лампы. Дополнительно могут использоваться: пусковой механизм, преобразователь напряжения, несколько разных линз для замены цвета, прочие детали. От количества дополнительных элементов, мощности светового источника будет зависеть уровень освещенности помещения.
• Оптические нити – волокна. Они создают направленный световой поток (в оболочке), способны также формировать свечение линейного типа вдоль всей длины оптоволоконной нити. Существуют варианты точечного свечения вдоль оптоволоконной нити. Яркость светового потока в первую очередь зависит от диаметра оптоволоконной нити, мощности светотехнического оборудования, в данном случае проектора с лампами.

К сведению! Количество волокон может исчисляться единицами и тысячами оптоволоконных нитей. Освещение парилки достигается именно комбинацией нитей с различными характеристиками.

• Линзы. Еще одна техника внести разнообразие в систему освещения. Именно благодаря разным формам, размерам линз, их обработке можно достигать самых неожиданных световых эффектов – от привычных световых пучков направленного действия до огромного количества светящихся лучиков, распространяющихся по пространству веером.

К сведению! Существуют также разнообразные поворотные, подвижные детали, механизмы регулировки интенсивности потока света, которые могут дополнительно устанавливаться на светотехнические устройства.

При планировании организовать оптоволоконное освещение загородной бани своими руками, рекомендуется подбирать светотехнику данной категории не лишь по численности, длине волокон. Стоит обязательно обращать внимание на используемый световой источник – ГЛ, ГРЛ, LED.

Если в прожекторе стоят газоразрядные, галогенные лампы, обязательно нужно проверить функционирование вентилятора охлаждения. Бывают достаточно шумные модели, способные испортить отдых. Поэтому рекомендуется приобретать проекторы с led элементами, которые абсолютно не нагреваются, соответственно им не требуется охлаждение.

Оптоволокно – обзор

Использование оптических волокон для освещения растет быстрыми темпами, так как они легки в инсталляции, просты в обслуживании, безопасны и удобны, подходят для широкого спектра применения.

Сегодня мы представляем оптоволоконные системы компании Elinca.

Почему и где можно использовать оптоволоконные системы?

Места, где могут быть использованы системы Elinca, бесчисленное множество, особенно их необходимо применять в тех местах, где традиционные системы освещения сталкиваются с различными видами препятствий: узкие комнаты, комнаты с ограниченной вентиляцией, предметы и материалы чувствительные к тепловому излучению, УФ лучам и электрич. контактам, т.д.

Оптические волокна – большой стимул для творчества.

Преимущества использования оптоволоконных технологий

· Отсутствие и в связи с этим возможность эксплуатации в воде, почве и других средах;

· Отсутствие нагрева в месте свечения и UV-лучей;

· Возможность передачи большого светового потока при минимальном диаметре волокна;

· Малое потребление энергии (один источник мощностью 150Вт подсвечивает до 200м кабеля);

· Возможность использования 2-х типов свечения кабеля – торцевого(end point) и бокового(side glow) от одного источника света;

· Изменение цвета кабеля (до 32 цветов) по заданной программе;

· Источник света находится на удалении от места свечения, что облегчает его обслуживание;

· Срок эксплуатации кабеля – более 10 лет.

Применение оптоволокна Elinca

Подсветка интерьера: Возможность достигать невероятных до этого световых эффектов с помощью “Fiber Optic” и замена традиционных неоновых трубок на кабель бокового свечения привлекает к системе оптоволоконной подсветки прежде всего архитекторов, дизайнеров, работающих над проектами казино ночных клубов, ресторанов и др. мест развлечений.

Декоративная подсветка : Особую неповторимость интерьеру придает декоративная подсветка на основе торцевого свечения оптического волокна, имитирующая свечение звездного неба. Данное решение можно применять как в жилом интерьере, так и общественном.

Подсветка архитектурных сооружений: Кабель бокового свечения решает многие проблемы освещения архитектурных зданий и сооружений. Особенно это касается современной архитектуры, а также мостов, шпилей, радио-телевизионных башен. Экономичность, простота обслуживания и монтажа, возможность цветодинамики – неоспоримое преемущество перед традиционными видами подсветки.

Ландшафтная подсветка: Позволяет решить проблему освещения территории.

Подсветка бассейнов и фонтанов: Отсутствие электричества в кабеле и возможность смены цвета открывает большие возможности для подсветки бассейнов, фонтанов, аквариумов, аквапарков, водоёмов. Обслуживание в месте свечения не требуется. Для подсветки тела воды в бассейне, фонтане используется торцевое свечение. Кабель с боковым свечением, как правило, используется над водой по периметру бассейна или в воде для подсветки ступуней.

Хрустальная архитектура: использование на торце кабеля хрустальные насадки различного дизайна, позволяет сделать неповторимым интерьер, подсветку витрины, помещения.

Свечение Sarflex: возможность использование боковой поверхности кабеля путем ее нарушения. На изломанной поверхности выводится точка света, что позволяет использовать всю боковую поверхность для создания эффекта точечного свечения.

Помимо указанных областей примения, оптоволокно можно использовать в других экзотических сферах, т.к. декоративная подсветка автомобилей и др. средств транспорта, изготовление рекламных вывесок и панно, а также нестандартные дизайнерские решения.

Elinca представляет полную программу Волоконная оптика, включающую:

· источники освещенияволоконная оптика

Интегральная система Fibera (Elinca) обычно состоит из:

– один источник света, выбранный согласно ожидаемому результату

– одна связка волоконно-оптических кабелей (сочетаемый/совместимый с ее соединителем и источником света)

– миниатюрные оконечные устройства и оптические приборы

Проектирование волоконно-оптической системы освещения

Хорошие результаты проектирования зависят от некоторых факторов. Проект волоконной системы освещения нуждается в другом подходе, нежели традиционная система освещения. Следующие пункты должны быть подробно рассмотрены:

– Световые эффекты: освещение или декорирование (или комбинация обоих)

– Цветопередача: теплая или холодная. Белый цвет или несколько меняющихся цветов

– Среда: внутри или снаружи помещения. Площадки или предметы должны быть подсвечены или декорированы?

– Расположение источников света: наличие проветриваемых или открытых комнат

– Желаемые конечные эффекты. Низкий, средний или высокий уровень освещения или желаемый эстетический результат

– линия волоконно-оптических кабелей прокладывается от источника света к фиксируемым точкам

– Расстояние от источников света до фиксированных точек или площадок должно быть подсвечено или декорировано

– Степень защиты системы и другие окружающие условия

Основные критерии применения волоконно-оптического кабеля

– Для продолжительно функционирующих систем

– Для бесшумных механизмов/устройств

– Для площадок с высоким уровнем температуры и излучений (УФ)

Синтетические полимерные волокна

– Для художественного оформления

– Для освещения посредством волоконно-оптического кабеля удлиненных размеров

– Возможность обрезки и подгонки кабелей на месте

– Для наружного декорирования

Источники света

Elinca производит источники света с тремя типа семейств ламп:

Светодиод/СИД, галоген, металлический галогенид, с различной мощностью от 3 до 575 ватт.

Общей отличительной чертой широкого ассортимента источников света является высокая эффективность, продолжительный срок службы, легкость в инсталляции и уменьшение эксплуатационных расходов.

– корпус из прессованного/штампованного и листового алюминия. Эпоксидная покраска

– компоненты в соответствии с Европейскими стандартами

– Высокоэффективные бесшумные охлаждающие вентиляторы

– Защитные предохранители и автоматически возобновляющаяся тепловая защита

– Отражатели в охлаждаемом дихроичном зеркальном стекле и супер чистый алюминий металлизированный в глубоком вакууме

– Цвето-, инфракрасные и ультрафиолетовые фильтры в стекле с дихроичной обработкой

– IP40 версии по требованию

– Специальное электрическое напряжение по требованию

Planetarium. Запатеновано Elinca.

Planetarium – первый в мире волоконно-оптический комплект .

Это именно то, что может создать специальную атмосферу и вызвать необычные ощущения. Благодаря этой новой концепции стало возможным с помощью простой установки виртуального звездного неба придавать вашим гостиным и спальням или любым другим пространствам фантастический вид.

Изысканный небесный свод с звездами украшает и оживляет ваше жилое пространство, таким образом вы можете насладиться им в более расслабляющей обстановке.

Planetarium, круглого и квадратного форматов, состоит из 4-х панелей, которые должны быть скреплены с помощью специальных кронштейнов и опор, в которых уже имеются отверстия для вставки оптических волокон.

Оптические волокна, уже собранные в кабель, поставляются в комплекте с фиксирующей основой, включающей источник света (источник света для оптических волокон) с лампой низкого напряжения.

Процесс установки очень прост и не требует каких-либо строительных работ или специальных технических параметров.

Инструкция делает сборку еще более простой.

комплект включает все необходимое для инсталляции Planetarium.

В дополнение к эффекту лампа Sole 1 позволяет иметь и обычное освещение окружающего пространства. Двойной выключатель означает, что эти 2 эффекта могут быть получены как по отдельности, так и одновременно.