光纤照明

光纤在照明里的应用方式，分成两种，一种是端点发光，另一种是体发光。端点发光的部分主要是由两种组件所组成：光投射主机以及光纤。投射主机包含了光源、反射罩以及滤色片。反射罩主要的目的在于增加光照的强度，而滤色片则可以进行色彩的演变，变换出不同的效果。体发光则是光纤本身就是发光体，会形成一个柔性的光条。

照明领域里所使用的光纤，大多都是塑料光纤。在不同光纤的材质里，塑料光纤的制作成本最便宜，与石英光纤相比，往往只有十分之一的制作成本。而因为塑料材质本身的特性，不论在后加工或是产品本身的可变化性来说，都是所有光纤材质里最佳的选择。也因此照明所使用的光纤，就选择塑料光纤作为传导的介质。

光纤的应用环境越来越普及，我们简单将它归类为六个区域。

光纤照明室内照明

光纤应用在室内的照明是最普及的，常见的应用有天花板的星空效果，像知名的Swarovski就利用水晶与光纤的结合，发展了一套独特的星空照明产品。除了天花板的星空照明外，也有设计师利用光纤的体发光来做室内空间的设计，利用光纤柔性照明的效果，可以轻易的营造出光的帷幕，或其它特殊的场景。

光纤照明水景照明

由于光纤有亲水的特性，再加上它的光电分离，所以使用在水景的照明方面，可以轻易营造出设计师想要的效果，而另一方面它也没有电击的问题，能达到安全上的考量。除此之外，应用光纤本身的结构，也可以与水池相互搭配，让光纤本体也成为水景的一部份，这是其它照明设计不易达成的效果。

光纤照明泳池照明

泳池的照明亦或是现在流行的SPA场合的照明，光纤的应用可说是最佳选择。因为这是人体活动的场所，安全性的考量远高于上面的水池或是其它室内场所，因此光纤本身的光电分离特性，以及色彩的多样演色效果，同时可以满足这一类场所的需求。

光纤照明建筑照明

在建筑方面大多使用体发光的光纤照明来达到凸显建物轮廓线的效果。也因为光电分离的特性，在整体照明的维护成本，可以有效的降低。因为光纤本体的寿命长达二十年，而光投射机可以设计在内部的配电箱里，维护的人员可以轻易的进行光源的更换。而传统的照明设备，若是设计的位置较为特殊，往往得动用许多机器设施才能进行维护，成本的消费就比光纤照明高出很多。

光纤照明建筑文物照明

一般而言古文物或古建筑都容易因为紫外光与热而加速老化，由于光纤照明没有紫外线与热的问题，因此很适合这类场所的照明。除此之外，现在应用最普遍的，是在钻石珠宝或水晶饰品的商业照明应用里。在这类商业照明的设计上，大多都是采取重点照明的方式，透过重点照明来凸显商品本身的特性。利用光纤照明不但没有热的问题，同时又能满足重点照明的需求，所以这类商业空间也是光纤照明应用较广泛的部分。

光纤照明易燃易爆照明

在油库、矿区、化工厂等严禁火种入内的危险场合中，其它的照明设备都有明火的危险，这一部分光纤照明正可以解决这类的问题。而在医疗或是特殊实验的环境里，有电磁屏蔽问题的场所，也是光纤照明强项的部分。

诚绎在光纤照明的应用部分，已经执行过数个项目，不论在室内照明、水池照明、泳池照明亦或是商业照明里，我们都有丰富的经验。随着光纤产品的普及与成熟，未来将会看到更多光纤应用的实际案例。

光纤本身的导体主要是由玻璃材料（SiO2）所抽丝而制成，它的传输是利用光经由高折射率的介质，以高于临界角的角度进入低折射率介质会产生全反射的原理，让光在这个介质里能够维持光波形的特性来进行传输。 其中高折射率的核心部分，就是光传输的主要通道。而低折射率的外壳，则包覆住整个核心，由于核心的折射率比外壳高出很多，所以会产生全反射，光也因此可以在核心里来传输。 保护层的目的，主要是为了保护外壳与核心不易损坏，同时也可以增加光纤的强度。

一、单一的光源可以同时拥有多个发光特性相同的发光点，利于使用在一个较广区域的配置上。

二、光源易于更换，也易于维修。前面提到光纤照明使用了两个组件：投射主机与光纤。其中光纤的使用寿命长达二十年，而投射主机可分离，因此易于更换与维修。

三、投射主机与真正的发光点是透过光纤来传输的，因此投射主机可以放置在安全的位置，具有防止破坏的功能。

四、发光点的光是经由光纤传导而来，光源发出的波长是经过过滤的，只包含某段光谱，因此发射出来的光无紫外线与红外线光，这种特性可以减少对于某些物品的伤害。

五、发光点小型化、重量轻、易于更换与安装，它可以制做成很小的尺寸，放置在不同的容器或其设计空间里，因此可以营造出与众不同的装饰照明效果。

六、它不受电磁的干扰，可以应用在核磁共振室、雷达控制室.....等有电磁屏蔽要求的特殊场所里，而这一点是其它照明设备所无法达成的特性。

七、它的光与电是分离的。一般的照明设备最重要的问题就是它需要电力供输。也因为电力能源的转换，发光体相对的也都会产生热。然而在很多空间的属性里，为了安全的考量，大多希望光与电能够分离，例如石油、化工、天然气、水池、游泳池等的空间，都希望能避开电的部分，因此光纤照明就很适合应用在这些领域里。同时它的发热来源可以分离，因此可以降低空调系统的负担。

八、光线可以柔性的传播。一般的照明设备都具有光的直线特性，因此要改变光的方向，就得利用不同屏蔽的设计。而光纤照明因为是使用光纤来进行光的传导，所以它具有轻易改变照射方向的特性，也利于设计师特殊设计的需求。

九、它可以自动变换光色。透过滤色片的设计，投射主机可以轻易的改变不同颜色的光源，让光的颜色可以多样化，这也是光纤照明的特色之一。

十、塑料光纤的材质柔软易折而不易碎，因此可以轻易的加工成各种不同的图案。

因为光纤有上述的特性，所以我们认为它在设计上的变化性是最高的，也因此最能辅助设计师实践他的设计概念。

第一部分光纤照明原理1

第1章光纤照明的基本原理1

11照明及光纤照明的历程1

12光纤照明的基本原理9

13光纤照明的特点及其应用18

14照明的几个概念22

参考文献33

第2章照明光纤的种类及其特性36

21石英光纤的特性36

22多组分玻璃光纤特性42

23聚合物光纤特性45

24液芯光纤特性63

25光源照明特性65

26光纤照明设计80

参考文献91

第二部分光纤及其传光束的制备工艺和性能测试94

第3章照明光纤的制备工艺94

31多组分玻璃光纤制备工艺94

32石英光纤制备工艺99

33聚合物光纤制备工艺103

参考文献121

第4章光纤传光束的制备工艺及其特性123

41光纤套塑成缆工艺123

42光纤传光束的制备工艺141

43光纤传光束的敛集率和填充率149

44影响光纤传光束的传光特性因素158

45光纤照明用灯头及其设计165

参考文献171

第5章照明光纤的光学性能测试174

51光纤损耗的测量174

52光纤透光率的测量174

53数值孔径和孔径角的测量175

第三部分光纤照明的应用177

第6章光纤照明用光源177

61卤钨灯180

62金属卤化物灯185

63发光二极管202

64激光器214

65荧光灯223

66其它电光源229

67光纤照明用光源236

参考文献250

第7章光纤的耦合和连接技术254

71光源与光纤的耦合254

72光纤与光纤的连接261

参考文献264

第8章光纤照明的应用265

81光纤在博物馆文物照明中的应用265

82聚合物光纤在天花吊顶的应用设计279

83垂帘光纤在室内照明装饰的应用288

84聚合物光纤在灯箱显示照明的应用294

85聚合物光纤在广场照明中的应用设计302

86光纤在建筑景观照明中的应用312

87光纤在室外照明的应用323

88光纤在室内照明装饰的应用331

89光纤在汽车照明中的应用336

810光纤在成像照明中的应用341

811光纤在仪器设备照明中的应用353

812光纤在医学照明上的应用359

813光纤在太阳能采光照明系统中的应用370

参考文献383

《光纤照明及应用》是国内第一部系统论述光纤照明的专著，是一本实用性较强的图书，其内容涉及照明光纤、照明光源和照明设计。《光纤照明及应用》不仅从光纤的角度阐述了照明用石英光纤、多组分玻璃光纤、聚合物光纤和液芯光纤特性，总结了照明光纤的制备工艺、光纤套塑成缆工艺及光纤传光束的制备工艺，并分析了影响光纤传光束的传光照明特性因素，着重论述了光纤传光束的敛集率、填充率及光纤与光源的耦合；而且，还从照明角度介绍了光纤照明用卤钨灯光源、金卤灯光源和发光二极管LED光源的性能及点光源、线光源和面光源的特征。

综述了光纤照明的原理、特征及其发展史，概述了光纤照明设计原理，并涉足了光纤照明灯头的设计，详细列举了光纤照明在灯箱显示照明、博物馆文物照明、建筑景观照明、广场照明、室内照明装饰、室外照明、汽车照明、成像照明、医学照明和太阳能采光照明系统中的应用。