[發明專利]大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置

無效

• 申請號: 200810059538.4
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101251239A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 金尚忠;沈常宇
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: F21V8/00
• 分類號: F21V8/00;G02B6/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明屬于照明設備的技術領域，具體涉及一種大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置。

背景技術

近年來，照明電氣原理已發生了根本變化，照明裝置領域技術革新不僅在提高發光器件的發光效率、延長使用壽命、提高白光顯色指數等方面有了長足發展，而且實現了用導光管輸送光線，并順著導光管連續出光，即導光管照明裝置。當前有用薄膜、透明玻璃管以及聚合物作為導光管裝置的。薄膜的優點是價廉、易焊接成充氣的導光管，缺點是容易漏氣失效；透明玻璃管的優點是維護方便、光效高，缺點是容易破裂，光分布均勻性不好；聚合物的優點是壽命長，維護方便，但高效低，光損耗較高。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置的技術方案，實現大面積均勻照明，使被照明區域明亮無陰影。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于導光管左右兩端通過反光碗對稱設置光源，所述的導光管采用大口徑空氣芯光子晶體光纖，光纖直徑為8mm～150mm，中心空氣芯直徑為7mm～149mm，空氣芯外圍空氣孔包層為25～35層，空氣孔直徑為25～30微米，導光管底部照明角度的扇形區域從里向外保留2-4層空氣孔包層，外層為實心結構。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于反光碗內側壁鍍制高反膜。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于光源采用節能燈、鹵素燈或高亮白光LED。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于空氣芯直徑為7mm～15mm時，光源通過前端配合設置的耦合透鏡與導光管耦合連接。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于空氣芯直徑為16mm～149mm時，光源直接放置在導光管的空氣芯內。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于導光管采用大口徑空氣芯蜘蛛網型光子晶體光纖。

所述的大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管照明裝置，其特征在于空氣芯直徑為7mm～8mm時，采用數值孔徑為0.8的耦合透鏡，當空氣芯直徑為8mm～10mm時，采用數值孔徑為0.65或60的耦合透鏡，當空氣芯直徑為10mm～15mm時，采用數值孔徑為0.25或40的耦合透鏡。

本實用新型以高亮白光LED發光管或節能燈、鹵素燈燈作為光源，從端面耦合進大口徑空氣芯光子晶體光纖導光管內，利用大口徑空氣芯光子晶體光纖的光泄漏進行導光照明，產生均勻照明的白光，可實現大面積均勻照明，使被照明區域明亮無陰影，節能，維護方便，且結構簡單、運轉穩定，可滿足廠礦、大型展覽館大廳、地鐵站、多層商店等場所照明需求。

附圖說明

圖1本發明的結構示意圖；

圖2根據照明角度要求處理的大口徑空氣芯光子晶體光纖截面示意圖；

圖3根據照明角度要求處理的大口徑空氣芯蜘蛛網型光子晶體光纖端面示意圖；

圖4不同空氣孔環數對應的泄漏損耗圖。

具體實施方式

導光管4左右兩端對稱設置光源2、2a，光源2、2a采用節能燈、鹵素燈或高亮白光LED，光源2、2a外部配合設置反光碗1、1a將光耦合進導光管4，反光碗1、1a的內側壁鍍制高反膜，反光系數在95％以上，以提高光源的利用率。導光管4采用大口徑空氣芯光子晶體光纖，也可采用大口徑空氣芯蜘蛛網型光子晶體光纖。光纖直徑尺寸為8mm～150mm，中心空氣芯5尺寸為7mm～149mm，空氣芯5外圍空氣孔包層為25～35層，每個空氣孔6直徑為25～30微米，根據具體照明角度要求，在照明角度的扇形區域7內，從中心空氣芯5算起，從里向外保留2～4層空氣孔包層，余下的為實心結構。當空氣芯5直徑為7mm～15mm時，光源2、2a通過前端配合設置的耦合透鏡3、3a與導光管4耦合連接。耦合透鏡3、3a為大數值的孔徑透鏡，當空氣芯5直徑為7mm～8mm時，采用數值孔徑為0.8的耦合透鏡3、3a，當空氣芯5直徑為8mm～10mm時，采用數值孔徑為0.65或60的耦合透鏡3、3a，當空氣芯5直徑為10mm～15mm時，采用數值孔徑為0.25或40的耦合透鏡3、3a。空氣芯5直徑為16mm～149mm時，光源2、2a直接放置在導光管4的空氣芯5內。工作時，光源2、2a發出的光耦合進空氣芯光子晶體光纖，光子晶體光纖的泄漏損耗為：L_leak＝Ca^N，其中，a為常數，由光纖具體結構和模式決定，C為常量，經驗值為a＝0.141033，C＝4.6093×10⁷，N表示包層空氣孔環數，空氣孔環數與泄漏損耗關系如圖4所示。導光管4的主要原理是利用光子晶體的光泄漏實現照明，如圖4所示，當空氣孔環數為4環時，泄漏約為10⁴dB/km，減小為3環時，泄漏約為10⁵dB/km；為了實現光管出射光都朝下照明的需求，在具體制作時，采用如下方法：將空氣包層為30層左右的空氣芯光子晶體光纖，直徑范圍為8mm至150mm，根據照明角度要求，如圖2所示的照明角度，在該照明角度扇形區域內，從中心空氣芯算起，從里向外保留2～4層空氣孔包層，外層為實心結構。若照明角度為θ，導光管長度為1m，即光纖長度也約為1m，要求為光源發出的光經過光纖后幾乎全部泄漏完，即其泄漏損耗為20dB，由于只讓θ角度方向產生泄漏，所以對于整個光纖的泄漏損耗約為7200/θdB，然后可根據圖4得到所需空氣孔環數。例如若照明角度為120度，則保留2～3個包層左右；同時為了顯現光在泄漏過程中的均勻照明，采用兩端對稱的方式，兩邊同時由光源發出光經光纖泄漏，到達光纖另一端時實現都泄漏完，實現均勻照明。由于光纖下部空氣包層變少，所以導致部分光會有泄漏情況，即可利用泄漏光實現照明，同時為了保證光在全部光纖長度范圍內泄漏光照明的均勻性，在裝置右端采用對稱裝置同時輸送光進入光纖，實現整個裝置的均勻照明。