Для чего используются световоды

Принцип работы и сферы применения световодного освещения

Недостаток света в помещениях компенсируется по-разному – дополнительные окна, устройства, лампы и подобное. Одним из инновационных решений последнего времени стали световоды для освещения. Небольшие устройства устанавливаются на крыше или стенах, аккумулируя и доставляя лучи внутрь.

История возникновения световодного освещения

Освещение дома при помощи световодов

Первые попытки создать световод для освещения помещений проводились еще в 1874 году. Российский электротехник Чиколев Владимир изготовил трубу с зеркальной поверхностью внутри, с помощью которой проводил освещение в опасные производственные комнаты порохового завода.

Современный способ появился на рынке относительно недавно. Первые устройства, проводящие дневной свет, появились в 2005 году. Приборы прошли несколько стадий усовершенствования. Окончательный вариант был представлен потребителям в 2011 году.

Световод – это механизм закрытого типа для направленной передачи дневного света. Другое название – оптический волновод. Устройства спроектированы таким образом, что могут иметь любую кривую направленность, но при этом доставляют максимум освещения. Позволяют сэкономить на электричестве и стандартных лампочках.

Принцип работы светового туннеля

Принцип работы световода

Устройства монтируются через крышу, сверху располагается сферическое стекло (форма приближена к типу мансардного окна). Внутренняя поверхность зазеркалена. Благодаря отражающим элементам свет проходит через трубу. Длина может быть разной. Главное – чтобы прошла сквозь перекрытия в комнату.

Снизу (со стороны помещения) установлено стекло с рассеивающим эффектом. Внешне световой туннель напоминает обычный светильник. В некоторых моделях встроена лампочка для работы в ночное время суток. Монтаж по времени и стоимости остается в разумных пределах. При этом устройство позволяет сэкономить на электроэнергии и приборах.

Метод бокового свечения

Система представляет собой светоприемный купол с линзами, которые улавливают и перенаправляют лучи в световод

Подобный способ не требует сложных технических схем, установка занимает немного времени, можно обойтись своими силами без привлечения профессиональных монтажников. Отличие – установка проектора вне помещения, наличие светодиодных волокон.

Рядом с установкой не должны располагаться источники тепла. Диффузор устанавливают с боковых стен. Подобное расположение позволяет осветить комнату так, чтобы не потребовалось дополнительных источников в течение дня. Это актуально для помещений без окон (гардеробные, ванны, кладовки, подвал). Световоды для светодиодов можно изготовить своими руками.

Метод торцевого свечения

Такой способ позволяет создать эффект «звездного неба». Небольшие устройства устанавливаются под потолком, по типу точечных светильников. Солнечное оптоволоконное освещение получается естественным и плавным. Дополнительный плюс – получается необычный дизайн.

Туннели со светодиодными кабелями проводят сквозь покрытия и могут быть как одиночными, так и «расползающимися». Последние требуют точных расчетов, стоимость получается выше стандартных.

Из чего состоят световые фонари

Строение светового фонаря

Световоды работают по такому принципу: свет аккумулируется в верхней сферической части, затем по отражающим поверхностям подается внутрь. Потери составляют от 10 до 40% на каждом метре трубы, до 40% на изгибах. Классический вариант светового туннеля состоит из таких частей:

Внешние части фонарей выполняют из прочных материалов – поликарбонат, оргстекло. Очистки не требует – достаточно дождя. Сбор световых волн больше всего в пасмурную погоду, вечером и утром.

Преимущества

При правильной эксплуатации такие фонари имеют длительный срок службы

Устройства с каждым годом применяются все чаще. Дополнительное естественное освещение устанавливают в производственных помещениях и частных домах. Можно установить световод своими руками в домашних условиях. Монтаж занимает мало времени и сил.

Туннели позволяют сэкономить электроэнергию – по средним данным световоды позволяют тратить до 60% меньше. При правильной установке световодный фонарь служит 10 лет и более – гарантия производителя не менее 5 лет. Устройства теплоизолированы – летом не пропускает тепло, зимой холод (важно для жилых помещений, цветоводства и других).

Световые туннели просты в обслуживании. Есть возможность регуляции освещения. Из дополнительных функций – проветривание, классический светильник (зависит от модели).

Недостатки

При покрытии световода снегом его работоспособность может снизиться до нуля

При всех очевидных достоинствах подобные механизмы имеют несколько минусов, с которыми следует ознакомиться перед установкой. Световод – это устройство, аккумулирующее естественный свет. Поэтому для нормальной работы требуется достаточное количество времени – туннели не подходят для использования в местах с коротким световым днем.

Зимой также могут возникнуть сложности. Если купол будет покрыт снегом, работоспособность и светопропускаемость снизятся, иногда до нуля. Поэтому нужно либо устанавливать другой источник, либо своевременно очищать стекло.

Первоначальная установка имеет высокую цену. Хотя этот недостаток временный – обычный срок окупаемости 2-3 года, а время эксплуатации – более 10 лет.

Применение световодов при освещении частного дома

Использование светового фонаря для освещения коридора

Загородные дома часто оснащают независимыми источниками питания, освещения. Световые тоннели подходят для использования в разных комнатах и помещениях, позволяют экономить денежные средства, поэтому с каждым годом становятся популярнее.

Освещение кухни

Кухня является местом, где готовят еду и собирается семья. Некоторые проводят здесь большую часть времени. Обычно центральным источником света становится потолочная лампа или люстра. Назвать подобный источник идеальным нельзя – отсутствует равномерность освещения, мерцающий искусственный свет вредит глазам.

Световоды создают рассеянный естественный свет, который не раздражает глаза и более привычен глазу. Можно установить один тоннель или несколько маленьких по потолку.

Освещение ванной комнаты

Главное отличие светильников в ванной – требования к безопасности. Высокая влажность создает условия, в которых можно использовать не любой источник. В световодах не используется электричество, нет нагревательных или других элементов. Поэтому туннели считаются наиболее подходящими осветительными устройствами.

Оптимальный вариант – проведение нескольких световых фонарей. Яркое освещение требуется у зеркала, где проводятся многие процедуры: нанесение макияжа, бритье и другие.

Освещение комнаты

Если в комнате отсутствует окно, грамотно подобрать светильники практически невозможно. Ни одна лампа не заменит естественный дневной свет. Решением станут световые туннели. Несколько фонарей позволят в достаточной степени осветить комнату, при этом не перенагружая глаза.

Освещение гостиной

Освещение гостиной световодом

Это помещение считается самым многофункциональным в доме. Хорошее освещение крайне необходимо. Общие источники важны не менее локальных. Если нет возможности прорубить большие окна, можно воспользоваться световодами. Правильный диапазон волн привычного глазу освещения поможет создать уютную атмосферу и сэкономить.

Экономическая эффективность внедрения световодов

Главное преимущество световых тоннелей – экономия финансовых средств за счет моментального снижения затрат и окупаемости. Это заметно в помещениях производственного назначения. Например, в зданиях площадью свыше 100 кв.м. средний расход на 1 кв.м составляет 1500 руб. После установки световодов – сумма сокращается до 600-700 руб. Склады, производства окупают установку системы за 2-3 года (средний показатель).

Выбор источников света зависит от типа помещения, возможностей и предпочтений владельцев. Световоды – это альтернативный способ освещения, который подходит любой комнате.

Источник

СВЕТОВОД

Рис. 2. Спектр оптических потерь (а) и дисперсии групповой скорости (произвольные единицы, б).

Наиб. интересным нелинейным эффектом, имеющим большое практич. значение,

Полезное

Смотреть что такое «СВЕТОВОД» в других словарях:

световод — световод … Орфографический словарь-справочник

Световод — Световод. Потери в световоде в зависимости от длины волны. СВЕТОВОД, устройство для направленной передачи световой энергии. Первый световод представлял собой оптико–механическое устройство (набор зеркал, линз, закрытых в трубы). Позже стали… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

СВЕТОВОД — (светопровод) устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее распространен стеклянный волоконный световод, представляющий тонкую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем оболочка. Свет в световоде… … Большой Энциклопедический словарь

световод — фокон, светопровод, микросветовод Словарь русских синонимов. световод сущ., кол во синонимов: 3 • микросветовод (1) • … Словарь синонимов

СВЕТОВОД — СВЕТОВОД, а и СВЕТОПРОВОД, а, муж. (спец.). Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить, по к рым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам. | прил. световодный, ая, ое и светопроводный, ая, ое. Толковый словарь… … Толковый словарь Ожегова

световод — светопровод См. lightguide. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные понятия Синонимы светопровод EN guide … Справочник технического переводчика

СВЕТОВОД — (светопровод, волновод оптический) закрытое устройство для направленной передачи (см.) и световой информации на большие расстояния и по криволинейным трассам без искажений и с низкими потерями. Наиболее распространённый и перспективный гибкий… … Большая политехническая энциклопедия

световод — а; м. Техн. Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить или пучок нитей, по которым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам. * * * световод светопровод, устройство для направленной передачи световой энергии.… … Энциклопедический словарь

Световод — Связка оптоволокна. Теоретически, использование передовых технологий, таких как DWDM, со скромным количеством волокон, которое представлено здесь, может дать достаточную пропускную способность, с помощью которой легко было бы передать всю… … Википедия

световод — šviesolaidis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light conductor; lightguide; optical waveguide vok. Lichtleiter, m; Lichtleitfaser, f; Lichtwellenleiter, m rus. оптический волновод, m; световод, m pranc. guide de lumière, m; guide d… … Automatikos terminų žodynas

Источник

световод

Наиб. перспективный и широко применяемый в настоящее время (1990-е гг.) тип С.- гибкий диэлектрич. волоконный С. с низкими оптич. потерями (см. Волоконная оптика ),позволяющий передавать свет на большие расстояния. В простейшем варианте он представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного материала, сердцевина к-рой радиуса a₁ имеет показатель преломления n₁, а оболочка с радиусом а₂ имеет показатель преломления п₂ 11 Гц*км.

Рис. 2. Спектр оптических потерь (а) и дисперсии групповой скорости (произвольные единицы, б).

Изменением профиля показателя преломления волоконного С. можно сместить нуль дисперсии в область вблизи 1,55 мкм, где расположен абс. минимум оптич. потерь. Такие волоконные С. (со смещённой дисперсией) разработаны и находят большое применение в широкополосных системах дальней оптич. связи. Разработаны волоконные С. более сложной конструкции, напр. многослойные С., в т. ч. с сильным двулучепреломлением. Одномодовые С. последнего типа перспективны для применений, где необходимо сохранить поляризацию распространяющегося света.

Наиб. интересным нелинейным эффектом, имеющим большое практич. значение, является солитонный режим распространения оптич. импульсов в волоконных С. в спектральной области отрицательной дисперсии групповой скорости ( мкм, рис. 2, б).

В идеальном С. без потерь оптический солитон распространяется без изменения своей формы. Поэтому солитоны перспективны как носители информации в широкополосных и протяжённых волоконно-оптич. системах связи. Разработаны лаб. солитонные системы связи, к-рые, как полагают, могут использоваться в коммерч. сетях связи в нач. 21 в.

При практич. использовании волоконных С. важной их характеристикой является механическая прочность. Теоретич. прочность на разрыв нитей из кварцевого стекла составляет 20-25 ГПа, макс. прочность С. на основе кварцевого стекла, защищённых полимерной плёнкой, равна 5-6 ГПа. Прочность высококачеств. волоконных С. зависит от поверхностных дефектов стекла (трещин, раковин и т. д.), к-рые в присутствии влаги под действием приложенных к С. напряжений увеличиваются, достигая уровня, при к-ром происходит разрушение С. Один из эффективных способов повышения прочности С.- нанесение на С. герметичных покрытий в процессе их изготовления. Нанесение металлич. герметичных покрытий позволило получить лаб. образцы С. с прочностью до 12-15 ГПа. На рис. 3 приведены ф-ции распределения прочности волоконных С. с полимерными (а) и металлическими (б)покрытиями.

Рис. 3. Функции распределения прочности волоконных световодов на основе кварцевого стекла с полимерными (а) и герметичными металлическими (б) покрытиями.

Изготовление и применение световодов. Волоконные С. на основе кварцевого стекла с низкими оптич. потерями изготовляют методом хим. осаждения из газовой фазы. В качестве исходных соединений используются кислород и хлориды кремния, германия, фосфора и др. Получаемая этим методом заготовка диам. 20-30 мм и длиной 400-1000 мм перетягивается в волоконный С. диам. 100 мкм с одновременным нанесением на него защитно-упрочняющей оболочки.

В 80-90-х гг. разработаны волоконные С., легированные эрбием, перспективные в качестве активной среды в волоконных усилителях, накачиваемых излучением полупроводниковых лазеров. Эрбиевые волоконные усилители работают в спектральной области вблизи 1,55 мкм, совпадающей с областью мин. оптич. потерь совр. С., и являются альтернативой электронным ретрансляторам в широкополосных волоконно-оптич. системах дальней связи.

Лит.: Мидвинтер Дж., Волоконные световоды для передачи информации, пер. с англ., М., 1983; Хансперджер Р., Интегральная оптика, пер. с англ., М., 1985; Д и а н о в Е. М., Волоконная оптика: проблемы и перспективы, «Вестник АН СССР», 1989, № 10, с. 41; Девятых Г. Г. Д и а н о в Е. М., Волоконно-оптическая связь: 20 лет спустя, там же, 1990, № 6, с. 143; Дианов Е.М., Прохоров А. М.„ Оптическая связь на основе нелинейных явлений в волоконных световодах, там же, 1990, № 10, с. 42. Е. М. Дианов.

Источник

Световод

Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна:

Из-за физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.

Принцип передачи света внутри оптоволокна был впервые продемонстрирован во времена королевы Виктории (1837—1901 гг.), но развитие современных оптоволокон началось в 1950-х годах. Они стали использоваться в связи несколько позже, в 1970-х; с этого момента технический прогресс значительно увеличил диапазон применения и скорость распространения оптоволокон, а также уменьшил стоимость систем оптоволоконной связи.

Содержание

Применение

Оптоволоконная связь

Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Несмотря на то, что волокна могут быть сделаны из прозрачного пластичного оптоволокна или кварцевого волокна, волокна, использующиеся для передачи информации на большие расстояния, всегда сделаны из кварцевого стекла, из-за низкого оптического ослабления электромагнитного излучения. В связи используются многомодовые и одномодовые оптоволокна; многомодовое оптоволокно обычно используется на небольших расстояниях (до 500 м), а одномодовое оптоволокно — на длинных дистанциях. Из-за строгого допуска между одномодовым оптоволокном, передатчиком, приемником, усилителем и другими одномодовыми компонентами, их использование обычно дороже, чем применение мультимодовых компонентов.

Оптоволоконный датчик

Оптоволокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, дает оптоволоконным датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определенных областях.

Оптоволоконные датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Оптоволоконные датчики хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков (Оптоволоконное измерение температуры).

Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.

Другое применение оптоволокна — в качестве датчика в лазерном гироскопе, который используется в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна полученные при вращении заготовки с сильным встроеным двойным лучепреломлением.

Другие применения оптоволокна

Оптоволокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптоволокна используются для обозначения маршрута с крыши в какую-нибудь часть здания. Оптоволоконное освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные ёлки.

Оптоволокно также используется для формирования изображения. Когерентный пучок, передаваемый оптоволокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.

Примечания

См. также

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Световод» в других словарях:

световод — световод … Орфографический словарь-справочник

Световод — Световод. Потери в световоде в зависимости от длины волны. СВЕТОВОД, устройство для направленной передачи световой энергии. Первый световод представлял собой оптико–механическое устройство (набор зеркал, линз, закрытых в трубы). Позже стали… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

СВЕТОВОД — (светопровод) устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее распространен стеклянный волоконный световод, представляющий тонкую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем оболочка. Свет в световоде… … Большой Энциклопедический словарь

СВЕТОВОД — (светопровод, волновод оптический), закрытое устройство для направленной передачи (канализации) света. В открытом пр ве его передача возможна только в пределах прямой видимости и связана с потерями, обусловленными нач. расходимостью излучения,… … Физическая энциклопедия

световод — фокон, светопровод, микросветовод Словарь русских синонимов. световод сущ., кол во синонимов: 3 • микросветовод (1) • … Словарь синонимов

СВЕТОВОД — СВЕТОВОД, а и СВЕТОПРОВОД, а, муж. (спец.). Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить, по к рым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам. | прил. световодный, ая, ое и светопроводный, ая, ое. Толковый словарь… … Толковый словарь Ожегова

световод — светопровод См. lightguide. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные понятия Синонимы светопровод EN guide … Справочник технического переводчика

СВЕТОВОД — (светопровод, волновод оптический) закрытое устройство для направленной передачи (см.) и световой информации на большие расстояния и по криволинейным трассам без искажений и с низкими потерями. Наиболее распространённый и перспективный гибкий… … Большая политехническая энциклопедия

световод — а; м. Техн. Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить или пучок нитей, по которым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам. * * * световод светопровод, устройство для направленной передачи световой энергии.… … Энциклопедический словарь

световод — šviesolaidis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. light conductor; lightguide; optical waveguide vok. Lichtleiter, m; Lichtleitfaser, f; Lichtwellenleiter, m rus. оптический волновод, m; световод, m pranc. guide de lumière, m; guide d… … Automatikos terminų žodynas

Источник

Обзоры

Световоды: какие бывают, как обслуживать?

Хирургия минимального инвазивного доступа напрямую зависит от искусственного света, доступного в закрытой полости тела. До изобретения световодных кабелей (световодов) использовались зеркала для отражения света в необходимую область, куда прямой доступ света был невозможен.

В 1954 году в развитии волоконно-оптических кабелей произошел крупный технологический прорыв. Принцип работы волоконно-оптического кабеля основывался на полном внутреннем отражении света. Свет попадает на один конец волокна и передаётся на другой конец после многочисленных внутренних отражений практически не теряя свою интенсивность. Это свойство используется в телефонных и телевизионных оптоволоконных кабелях для передачи сигналов. Свет как носитель информации намного эффективнее электронов в электрическом токе. Кроме того, поскольку световые лучи не взаимодействуют друг с другом (тогда как электроны взаимодействуют через их электрический заряд), можно уместить большое количество различных световых сигналов в один и тот же кабель оптоволоконного кабеля без искажений.

В настоящее время доступны два типа световодов:

1. Волоконный световод (его ещё называют волоконно-оптический световод)

Волоконный световод

Волоконные световоды могут иметь различную оболочку, вплоть до металлической, однако данный вариант мы не рекомендуем для использования в медицине, так как он очень сложен в очистке.

Минусом данного световода является его хрупкость. По мере использования световодных жгутов, некоторые оптические волокна ломаются. Потерю оптических волокон можно увидеть, если один конец кабеля рассматривать при дневном свете. Сломанные волокна видны, как чёрные точки.

Чтобы избежать поломки этих волокон, необходимо учитывать радиус кривизны световода, при любых обстоятельствах он не должен быть менее 15 см. Также волокно может испортиться, если система охлаждения источника света не работает должным образом. В этом случае волокна световода сжигаются (расплавляются), что резко уменьшает интенсивность света. Если используются волокна либо клей низкого качества, волоконный световод может сгореть через несколько месяцев использования.

Также вы можете посмотреть наше видео о волоконных световодах.