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太阳能光纤照明

引言
虽然人们对太阳能的利用越来越广泛，但是目前对太阳能的利用主要集中在将太阳能转化为电能和热能上，而光纤照明正是将太阳光直接加以利用的技术。自20世纪30年代就被人们所认识和接受的光纤照明技术由于材料的成本以及光衰减率太高等原因一直无法实现大批量的产业化和商品化，但是在20世纪60年代美国的杜绑公司初次采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为芯材制备出塑料光纤以及在20世纪70年代末，日本三菱丽阳公司以高纯MMA单体聚合PMMA，使光纤损耗下降到200dB/km。虽然这仍然没有实现光纤照明的大批量产业化和商品化，但是这将光纤装饰照明真正推向了实用阶段。目前太阳能光纤照明已形成多种产品并陆续投放市场。

光纤照明的方式和原理
太阳能光纤灯利用太阳能作为能源主要有两种方式，一是直接地把太阳光引入室内进行照明。二是采取光伏发电,再通过光纤系统进行照明。在这里笔者主要介绍第一种方式也即直接地把太阳光引入室内进行照明的原理。
太阳能光纤照明系统是由聚光装置，传导装置和放射装置三部分构成。如下图[1]所示：
传导装置
放射装置
聚光装置

图1
室外的自然光透过聚光装置导入到照明系统中进行重新分配，经过传导装置（光纤）传输和强化后由系统底部的放射装置(室內末端投射装置)把自然光均匀高效的照射到室内，带来自然光照明的特殊效果。
1聚光装置

图2
聚光装置，也即集光器（图2）可以安装在屋外整日不受任何限制地随时采光，从而使集光效率发挥到最大。由于光线的直径所限以及为减少传输过程中光的衰减，我们要把光线聚集为近似于点并且恰与光纤端口契合。目前集光器主要采用两种方式进行集光：
（1）采用两次反射来进行光线聚焦的微型反射式点
图4
图3

聚光如下图[3]
（2）采用一次透镜折射进行聚焦的透镜式点聚光
如图[4]
实际应用中其实是要将两者分别或同时模块化后以增加光线的接收量。同时也可以加装太阳方位追踪器（这是一种通过探测仪探测太阳方位变化调整模块化聚光器的朝向和仰角的仪器），从而使集光器集光效果提升。
2传导装置
光纤照明系统中的主体部分，根据全反射原理而制造出的可以将光传输或发射到预定地址的光纤具有抗干扰应用范围广，线径细,重量轻，抗化学腐蚀能力强，光纤制造资源丰富等优点。由结构组成来分，光纤有单股、多股和网状三种。单股光纤来的直径一般为Ф6～Ф２０mm。同时单股光纤可分为体发光和端发光两种前者将光束传到端点后，通过尾灯进行照明而后者本身就是发光体，形成一根柔性光柱。。而对多股光纤来说,均为端发光。多股光纤的直径一般为Ф0。5～Ф3mm,而股数常见为几根至上百根。网状光纤均为细直径的体发光光纤组成，可以组成柔性光带。
3放射装置（末端附件）
根据点发光光纤和线发光光纤的不同发光特点，有如下两种类型的末端附件：
A,发光终端附件：配置在点发光光纤端的各类反射式或直射式类似于灯具的发光附件，有筒灯型、配透镜型（可聚光或发散光）、地面专用型以及水下型终端。B,不发光终端附件：配置在线发光光纤终端，为不透明密闭型封套。而放射装置的原理可以看作是聚光过程的逆过程（可逆性）。

光纤照明的特点
1、光线柔性传播
由于光纤的作用，我们可以改变光路来引导光线到达我们所需要的地方。
2、光电分离
传统照明中，光电是并存的，这主要只由于我们主要通过发光器，比如白炽灯来进行电能与光能的转变。但是这在一定程度上存在了许多隐藏的危险，在一些
场合，例如煤井内大多的瓦斯爆炸都是由于矿灯的作用。但是光纤照明本身就是用光来“产”光，所以保证了安全性。
3满足不同环境下对光色彩的需求
我们可以在光纤照明系统中加入滤色片，来调整光线的颜色达到多彩的效果。
4发出无红外线和紫外线的冷光
一些古文物在出土时由于保护不善而发生风化或其它损坏情况，这主要是由于外界中光线中红外线和紫外线的作用。而光纤照明发出无红外线和紫外线的冷光，因此可以应用在文物保护上。这不仅保护了文物，还能展现其光华的一面。
光纤照明的应用意义
我国的照明约占总耗电量10%，而目前普遍使用的照明灯具只有约15%转化成光能，也就是说有80%多的能量是以热形式耗去的。而使用光纤照明可以避免能量转化中的能量损失，从而提高能源的利用效率。
而且合理利用自然资源，让廉价的太阳能资源充分发挥出它的效能，营造出一个绿化的社会，缓解电能的需求，延长不可再生能源（如煤等）的使用寿命，符合国家产业政策，是国家大力提倡和支持的产业方向。

光纤照明的应用
由于光纤照明的独特优点,它已广泛地应用于各种场合,并在不断地推广中.它主要适合在商场、运动场馆、写字楼、地下室、飞机、剧院等地的昼间照明。例如很多大商场在白天都需要保证足够的照明度，因此装备了较多的灯具，虽然这些灯具具有一定的美化环境的作用，但却浪费了大量的电能。如果