إضاءة الألياف الضوئية هي تقنية نقل الضوء عبر موصل الألياف الضوئية، ما يسمح بإيصاله إلى أي مكان. وقد مثّلت هذه التقنية تطورًا ملحوظًا في مجال الإضاءة عالية التقنية في السنوات الأخيرة.
الألياف الضوئية هي اختصار للألياف البصرية، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الألياف الضوئية في مرحلة النضج، في مجال نقل الاتصالات عالي السرعة. وتُعدّ تطبيقات الألياف الضوئية المبكرة الأكثر شيوعًا، وهي المجوهرات المصنوعة باستخدام قسطرة الألياف الضوئية.
مقدمة موجزة
موصل الألياف الضوئية نفسه مصنوع بشكل أساسي من مادة زجاجية (SiO2)، ونقله هو استخدام الضوء من خلال معامل الانكسار العالي للوسط، إلى وسط معامل الانكسار المنخفض فوق الزاوية الحرجة سينتج مبدأ الانعكاس الكلي، بحيث يمكن للضوء في هذا الوسط الحفاظ على خصائص شكل موجة الضوء للانتقال. الجزء الأساسي من معامل الانكسار العالي هو القناة الرئيسية لنقل الضوء. يغطي غلاف معامل الانكسار المنخفض القلب بالكامل. نظرًا لأن معامل الانكسار للقلب أعلى بكثير من الغلاف، فإنه ينتج انعكاسًا كاملاً، ويمكن نقل الضوء في القلب. الغرض من الطبقة الواقية هو بشكل أساسي حماية الغلاف والقلب ليس من السهل إتلافه، ولكن أيضًا لزيادة قوة الألياف الضوئية.
وضع التلألؤ
ينقسم استخدام الألياف الضوئية في الإضاءة إلى نوعين: إضاءة نقطة النهاية، وإضاءة الجسم. يتكون هذا الجزء من الضوء بشكل رئيسي من مكونين: مُضيف الإسقاط الضوئي والألياف الضوئية. يحتوي مُضيف الإسقاط على مصدر ضوء، وغطاء عاكس، ومرشح ألوان. الغرض الرئيسي من الغطاء العاكس هو زيادة شدة الضوء، بينما يُمكّن مرشح الألوان من تحسين اللون وتحويل التأثيرات المختلفة. يُعدّ ضوء الجسم، وهو الألياف الضوئية نفسها، جسمًا ضوئيًا، ويُشكّل شريطًا ضوئيًا مرنًا.
معظم الألياف البصرية المستخدمة في مجال الإضاءة هي ألياف بصرية بلاستيكية. في مختلف مواد الألياف البصرية، تُعد تكلفة إنتاج الألياف البصرية البلاستيكية الأرخص، مقارنةً بألياف الكوارتز البصرية، وغالبًا ما تكون عُشر تكلفة الإنتاج فقط. ونظرًا لخصائص المادة البلاستيكية نفسها، سواءً في مرحلة ما بعد المعالجة أو لتنوع المنتج نفسه، فهي الخيار الأمثل من بين جميع مواد الألياف البصرية. لذلك، يُختار الألياف البصرية البلاستيكية كوسيط توصيل للألياف البصرية المستخدمة في الإضاءة.
الميزات الرئيسية
1. يمكن لمصدر ضوء واحد أن يحتوي في وقت واحد على نقاط مضيئة متعددة بنفس الخصائص المضيئة، مما يساعد على الاستخدام في تكوين منطقة واسعة.
٢. مصدر الضوء سهل الاستبدال والإصلاح. كما ذكرنا سابقًا، تتكون إضاءة الألياف الضوئية من مكونين: جهاز الإسقاط والألياف الضوئية. يصل عمر خدمة الألياف الضوئية إلى ٢٠ عامًا، ويمكن فصل جهاز الإسقاط، مما يسهل استبداله وإصلاحه.
3. يتم نقل مضيف الإسقاط ونقطة الضوء الحقيقية من خلال الألياف الضوئية، وبالتالي يمكن وضع مضيف الإسقاط في وضع آمن، مع وظيفة منع التلف.
4. ينتقل الضوء عند النقطة المضيئة من خلال الألياف الضوئية، ويتم تصفية الطول الموجي لمصدر الضوء، ويكون الضوء المنبعث خاليًا من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، مما يمكن أن يقلل من الضرر الذي يلحق بعناصر معينة.
5. نقطة ضوء صغيرة، خفيفة الوزن، سهلة الاستبدال والتركيب، ويمكن تحويلها إلى صغيرة جدًا
6. لا يتأثر بالتداخل الكهرومغناطيسي، ويمكن تطبيقه في غرفة الرنين المغناطيسي النووي، وغرفة التحكم بالرادار... وغيرها من الأماكن الخاصة مع متطلبات الحماية الكهرومغناطيسية، وهذه هي معدات الإضاءة الأخرى التي لا يمكنها تحقيق هذه الخصائص.
٧. الضوء والكهرباء منفصلان. أهم مشكلة في معدات الإضاءة العامة هي حاجتها إلى مصدر طاقة ونقلها. وبسبب تحويل طاقة الطاقة، يُنتج الجسم الضوئي النسبي حرارة أيضًا. ومع ذلك، في العديد من الأماكن، ولأسباب تتعلق بالسلامة، يأمل الكثيرون في إمكانية فصل الضوء والكهرباء، مثل النفط والمواد الكيميائية والغاز الطبيعي والمسابح وغيرها، لتجنب الجزء الكهربائي، لذا تُعد إضاءة الألياف الضوئية مناسبة جدًا للتطبيق في هذه المجالات. وفي الوقت نفسه، يمكن فصل مصدر الحرارة، مما يُخفف العبء على نظام تكييف الهواء.
٨. يمكن توزيع الضوء بمرونة. تتميز معدات الإضاءة العامة بخصائص الضوء الخطية، لذا لتغيير اتجاه الضوء، يجب استخدام تصميمات حجب مختلفة. أما إضاءة الألياف الضوئية، فهي تستخدم الألياف الضوئية لتوصيل الضوء، ما يجعلها سهلة التغيير في اتجاه الإشعاع، وتلبي احتياجات التصميم الخاصة للمصممين.
9. يمكن تغيير لون الضوء تلقائيًا. بفضل تصميم مرشح الألوان، يمكن لجهاز الإسقاط تغيير مصدر الضوء بسهولة، مما يتيح تنويع ألوان الضوء، وهي أيضًا إحدى ميزات إضاءة الألياف الضوئية.
10. مادة الألياف الضوئية البلاستيكية ناعمة وسهلة الطي ولكن ليس من السهل كسرها، لذلك يمكن معالجتها بسهولة في مجموعة متنوعة من الأنماط المختلفة.
نظرًا لأن الألياف الضوئية تتمتع بالخصائص المذكورة أعلاه، فإننا نعتقد أنها الأكثر تنوعًا في التصميم، وبالتالي فهي أفضل طريقة لمساعدة المصمم على ممارسة مفهومه التصميمي.
مجال التطبيق
أصبحت بيئة تطبيق الألياف الضوئية أكثر وأكثر شعبية، ونحن ببساطة نقوم بتصنيفها إلى 5 مجالات.
1. الإضاءة الداخلية
تُعد تطبيقات الألياف الضوئية في الإضاءة الداخلية الأكثر شيوعًا، وتشمل التطبيقات الشائعة تأثير نجمة السقف. على سبيل المثال، تستخدم سواروفسكي الشهيرة مزيجًا من الكريستال والألياف الضوئية، لتُطوّر مجموعة فريدة من منتجات إضاءة النجوم. بالإضافة إلى إضاءة السقف المرصعة بالنجوم، يستخدم المصممون أيضًا إضاءة الألياف الضوئية لتصميم المساحات الداخلية. باستخدام تأثير إضاءة الألياف الضوئية المرنة، يُمكن بسهولة إنشاء ستارة ضوئية أو مشاهد خاصة أخرى.
2.إضاءة المناظر المائية
بفضل خصائص الألياف الضوئية المحبة للماء، وقدرتها على الفصل الكهروضوئي، يُمكن استخدام إضاءة المناظر المائية لتلبية احتياجات المصمم بسهولة، مع تجنب الصدمات الكهربائية، مما يُراعي معايير السلامة. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن دمج هيكل الألياف الضوئية مع المسبح، بحيث يُصبح هيكل الألياف الضوئية جزءًا لا يتجزأ من المناظر المائية، وهو ما يصعب تحقيقه في تصميمات الإضاءة الأخرى.
3.إضاءة حمام السباحة
سواءً في إضاءة حمامات السباحة أو في المنتجعات الصحية (SPA)، يُعد استخدام الألياف الضوئية الخيار الأمثل. ولأن هذا المكان يشهد أنشطة بشرية، فإن معايير السلامة فيه أعلى بكثير من حمامات السباحة أو الأماكن الداخلية الأخرى، لذا فإن الألياف الضوئية نفسها، بالإضافة إلى تأثيراتها اللونية المتنوعة، قادرة على تلبية احتياجات هذا النوع من الأماكن.
4. الإضاءة المعمارية
في المباني، تُستخدم إضاءة الألياف الضوئية بشكل رئيسي لإبراز معالم المبنى. وبفضل خصائص الفصل الكهروضوئي، يُمكن خفض تكلفة صيانة الإضاءة الكلية بشكل فعال. ولأن عمر هيكل الألياف الضوئية يصل إلى 20 عامًا، يُمكن تصميم جهاز الإسقاط الضوئي في صندوق التوزيع الداخلي، مما يُتيح لفريق الصيانة استبدال مصدر الضوء بسهولة. أما معدات الإضاءة التقليدية، فغالبًا ما تتطلب صيانة العديد من الأجهزة والمرافق، مما يجعل تكلفة استهلاكها أعلى بكثير من إضاءة الألياف الضوئية.
5.إضاءة الآثار المعمارية والثقافية
بشكل عام، تتسارع شيخوخة الآثار الثقافية أو المباني القديمة بفضل الأشعة فوق البنفسجية والحرارة. ولأن إضاءة الألياف الضوئية لا تعاني من مشاكل الأشعة فوق البنفسجية والحرارة، فهي مناسبة جدًا لإضاءة هذا النوع من الأماكن. بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ تطبيقها الأكثر شيوعًا حاليًا في الإضاءة التجارية لمجوهرات الماس أو الكريستال. في تصميم هذا النوع من الإضاءة التجارية، يتم اعتماد معظم أساليب الإضاءة الرئيسية لإبراز خصائص السلعة نفسها من خلال الإضاءة الرئيسية. استخدام إضاءة الألياف الضوئية لا يقتصر على حل مشكلة الحرارة فحسب، بل يلبي أيضًا احتياجات الإضاءة الرئيسية، لذا يُعد هذا النوع من المساحات التجارية أيضًا جزءًا واسع الاستخدام من إضاءة الألياف الضوئية.
وقت النشر: ٢٩ يوليو ٢٠٢٤