1 стр. из 1

Один из красивейших приемов в светодизайне связан с применением фибооптики - стеклянных или полимерных световодов. Но создавалась фибооптика отнюдь не для небесных красот, а ради насущных и весьма приземленных нужд: прежде всего для создания безопасного освещения, а также передачи изображений на расстояние. И, как любой продукт высоких технологий, фибооптика требует некоторых знаний для ее грамотного и обоснованного применения. Разумеется, не столь существенно, какой материал используется в оптоволокне, обволакивающем пульсирующим светом новогоднюю елочку, и достаточно ли корректно сделано вводное устройство, но для дорогостоящего дизайнерского проекта имеет большое значение - проработает ли установка один-два года или будет служить практически вечно.

Первое применение оптоволоконных световодов в светотехнике связано с освещением музейных витрин, и приоритет здесь принадлежит, без сомнения, СССР. Действительно, световод, как абсолютно электробезопасный и холодный источник света, незаменим по соседству с легковоспламеняющимися, не допускающими перегрева высохшими документами и бесценными, но горючими раритетами. Наши световоды не уступали американским по прозрачности и цветопередаче. Их делали на Лыткаринском заводе оптического стекла (ныне это высокотехнологичное производство практически захирело).

Световодами были освещены, например, витрины в Оружейной палате - этот проект был выполнен в 1986 г.

Другое, важное применение световодов связано с тем, что источник света, а значит опасности, может быть удален от освещаемого объекта. Например, освещение барокамер. В барокамере создается повышенное парциальное давление кислорода и существует высокая опасность возгорания от любой искры. Когда применение барокамер в медицине только начиналось, в одной из среднеазиатских больниц произошел трагический случай: из-за искры в проводке барокамера сгорела вместе с пациентом. Тогда стали искать безопасный источник света и остановились на световодах. Свет вводится внутрь барокамеры по оптоволокну, а там при помощи линз моделируется обычный медицинский светильник, к каким привыкли врачи.

Более житейский пример - бани. Чтобы упростить монтаж и избежать сложных согласований, некоторые компании предлагают для бань и саун проекты электробезопасного освещения на основе световодов.

Применение световодов в архитектурном освещении экономически обусловлено тем, что оптоволоконные системы практически не нуждаются в обслуживании, и правильно спроектированные и установленные, они могут служить вечно. Но как правило, не экономическая целесообразность, а возможность создания уникальных декоративных эффектов играет ведущую роль. И это не только "звездное небо". Все наружное освещение готического собора Петра и Павла в Нанте (Франция) разработано известным французским светодизайнером Янном Керсале на основе световодов. Уложены десятки километров оптоволокна. Причем цвет задается в зависимости от влажности - этакий гигантский городской "барометр".

Осветить световодами целый собор - слишком дорогое удовольствие. Для сравнения: комплект освещения фибооптикой витрины размером 1x1x1,5 м "потянет" на $2 тыс. Однако менее масштабные проекты, связанные с внутренним освещением залов в частных и общественных зданиях, ресторанов, баров и казино - среди них не на последнем месте пресловутое "звездное небо", - получают все большее распространение в России.

Пожалуй, самое красивое в "оптоволоконной астрономии" - анимационные эффекты. Кроме мерцания звезд можно организовать, например, метеоритный дождь, падение кометы с огнедышащим хвостом или, скажем, рождение спиральной галактики из газопылевого облака. Для создания подобных эффектов нужен проектор со специальным вращающимся барабаном с прорезями и со специальным анимационным оптическим портом. При вращении барабана луч света через прорезь последовательно попадает в разные волокна, что и создает видимость падения звезды или полета искусственного спутника Земли. Кроме такой аналоговой анимации, вполне может существовать и цифровая, светодиодная.

Компания "Реал Р", с сайта которой www.real-r.ru я почерпнул информацию об анимационных эффектах с применением фибооптики, предлагает не только "звездное", но и "хрустальное небо", а также "хрустальные панели", кстати, они претендуют на право называться строительными блоками будущего. Комбинируя различные типы высококачественных кристаллов и полупрозрачных зеркал, система позволяет реализовать уникальные световые эффекты. Любая панель является авторской работой и разрабатывается дизайнерами и художниками для каждого конкретного случая отдельно.

Что надо знать о фибооптике человеку, который интересуется ее применением и возможностями? Постараюсь ответить на этот вопрос.

Световод - это жгут, сплетенный из многих тысяч тончайших стеклянных или пластмассовых волокон. Его диаметр может составлять несколько десятков миллиметров. Отдельные волокна состоят из сердцевины и оболочки с разными коэффициентами преломления. Сердцевина имеет диаметр от нескольких микрон до нескольких десятков микрон, толщина оболочки - от нескольких десятков до нескольких сотен микрон. Распространение света по световоду основано на явлении полного внутреннего отражения, для чего параметры волокон - коэффициенты преломления сердцевины и оболочки - выбираются в строгом соответствии друг с другом.

Чтобы вытянуть такую тончайшую нить, да вдобавок состоящую из сердцевины и оболочки, применяются специальные устройства - фильеры. Отдельные нити соединены в жгуты. Для светотехнических приложений не имеет значения, как уложены нити - их просто склеивают; а вот для передачи изображений по световоду необходимо, чтобы нити шли строго параллельно, иначе картинка на выходе будет искажена. Для упорядочения нитей в пучке применяется красивое и простое решение: нити подвешиваются за один конец и вдоль них пускается вода. За сутки вода "причесывает" пучок - можно клеить.

Световоды - устройства с низким КПД. Коэффициент пропускания хорошего оптоволокна, работающего в видимом диапазоне, составляет более 70% на 1 метр длины. Большое значение имеет материал, из которого изготовлен световод. Выбор материала зависит от нескольких факторов. В отличие от полимерных материалов, у стекла ниже коэффициент пропускания и хуже цветопередача. Зато волокно из кварцевого стекла не стареет и служит веками, а лучшая пластмасса желтеет за 4-6 лет службы.

Световод можно сгибать (минимальный радиус кривизны определяется диаметром волокон и условием полного внутреннего отражения) и таким образом направлять световой луч.

Важнейшая проблема при конструировании световодных систем - как правильно завести световой пучок внутрь волокна. Тут имеют значение угол схождения светового пучка - соответствие апертур оптической системы и световода, а также температура, до которой может нагреться торец световода.

Чтобы угол схождения светового пучка не превышал заданной величины, при которой еще возможно полное внутреннее отражение, в генераторах света для фибооптики применяются специальные лампы и устройства ввода - фоконы. Лампа имеет эллиптический рефлектор, в одном фокусе которого расположен источник света, по возможности близкий к точечному (например, светодиод), а в другом - торец световода, а лучше - фокон. Свет от рефлектора собирается во втором фокусе (причем расстояние между фокусами выбрано так, чтобы угол схождения пучка не превышал заданной величины) и "вливается" в световод. Прямой свет от источника, не отраженный рефлектором, следует отнести к потерям.

Чтобы жидкость лучше лилась в бутылку, к горлышку приставляют воронку. Чтобы свет лучше "вливался" в световод, к нему присоединяют фокон. Фокон - это "воронка" для света. Берется короткий отрезок толстого световода - в несколько раз толще, чем торец, в который нужно завести световой пучок, - и один его край нагревается и обжимается до нужного диаметра. Затем ровно отрезается и приклеивается к торцу. Несмотря на кажущуюся простоту, фокон - весьма дорогое устройство.

Выходной торец световода может быть разделен на сотни хвостов. Каждый оканчивается оптическим устройством - линзой или призмой. Есть фирмы, специализирующиеся на производстве высококачественных выходных устройств для световодов, например Swarovski. Эта знаменитая ювелирная фирма производит не только украшения, но и выходные кристаллы для фибооптики и кристаллические панели. В России ее представляет, в частности, компания "Реал Р".

Второй вопрос - температура. Клей, которым скреплены волокна в жгуте, выдерживает нагрев до 300 оС, иначе резко сокращается срок его службы. При мощности генератора 1 кВт торец нагревается до 200 оС, если ИК-излучение отсекается светофильтром, - этот факт проверялся специалистами компании "Группа Modul". Завести в один жгут свет большей мощности проблематично. Кстати, обычно генераторы света для фибооптики имеют мощность от 50 до 250 Вт.

Итак, вот что необходимо иметь, чтобы быть уверенным в качестве фибооптики:
-  качественный материал световода (чтобы служил долго);
-  качественный генератор с хорошим вводным устройством, обеспечивающим совместимость (чтобы свет попадал в световод без потерь и под нужным углом), снабженный инфракрасным фильтром;
-  выходные оптические устройства.

В скобках замечу, что фиботехнологии - модная нынче тема. Рынок заполнен световодами и генераторами света, и в их многообразии нелегко разобраться без помощи специалиста. Например, среди немецких компаний хорошие генераторы производит компания Brumberg.

Если основная задача обычного световода - доставить свет в нужное место с минимальными потерями в силе и цвете, то для световода бокового свечения главное - терять свет равномерно по всей длине. Современные световоды бокового свечения обеспечивают хорошую равномерность на длине 20 м при освещении с одного торца и до 60 м при освещении с обоих торцов.

С помощью световодов бокового свечения можно подсвечивать фасады, создавать световую маркировку. Главное их преимущество - возможность длительной эксплуатации без обслуживания.

Чтобы изготовить световод бокового свечения, необходимо создать неоднородность коэффициента преломления по длине волокон. Для этого существует масса технологий, например, на волокнах делаются "пупырышки", которые затем сдавливаются при формировании жгута, и через них-то и отводится свет.

Мимо светящихся нитей не могли, понятно, пройти и дизайнеры одежды. Так родился Luminex - смесь из льна, вискозы, хлопка и специальных фибоволокон, которые светятся благодаря крошечным светодиодам, спрятанным в швах и питающимся от миниатюрной батарейки.

Сегодня цветная светящаяся ткань Luminex - вполне коммерческий продукт. Его производит компания Caen - мировой лидер в производстве электронного оборудования. Следующий закономерный шаг - превратить светящийся текстиль в "высокоинтеллектуальный" продукт, реагирующий, например, на голос или температуру тела.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!