光纤照明布光设计

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照明工程学报
2009 年 9 月
电灯来说 , 就不能用相位电压调节的方法进行调光 , 但可采用电子镇流器或机械调光装置调光 , 即通过 光源色盘或光阑进行光输出强度调节 。 21312 当有多个光纤照明输出装置共同照明展品 时 , 增加或降低光纤输出装置间的距离可调节光输 出照度 , 当光纤输出装置间距离降低时 , 各输出装 置照明区域会重叠 , 从而提高重叠照明区照度 。在 一定的区域内 , 增加或减少光纤照明系统的数量 , 实际就是降低或增加光纤输出装置间的距离 , 如图 1 所示 , 当光纤输出装置间的距离从 2S 减少至 S 时 , 也就相当于在两个光纤输出装置间增加一个光 纤输出装置 , 出现了重叠照明区 S1 和 S2 , 其照度 比未重叠区高 。
调节设计 、光频闪动态组合设计 、空间组合设计 、 光造型的可控性设计 、光源选择与能源和环保匹配 设计 、光纤照明的节电控制设计和光纤照明工程的 性价比等 。
2 光纤照明的布光设计
211 主光与辅光的组合设计 主光是设计陈列照明中最强的光线 , 具有明确
的方向性 , 是陈列照明的主要塑型光 , 突出展品的 质地 、色泽和立体感等 , 凸现展品最精彩部分 , 实 现理想的展示效果 。主光使照明具有层次感 , 观者 可分辨出照明物的亮部 、高光 、阴影和最暗面的反 光。
光纤照明是实现彩色光照明的能手 , 利用光源 输出光色彩变化 , 变换不同色彩 , 实现动态彩光照 明装饰 , 营造或突出环境的温馨或富丽堂皇或典雅 庄重的气氛 , 提升宾馆 、饭店 、酒吧的视觉环境档 次。
光纤照明的色调使用要与主场景的色调相匹配 , 在宾馆 、酒店和会馆大厅照度较高的环境下 , 要根 据主光源的色调决定光纤照明的色调 , 环境主光通 常为白色或暖白色的黄光 , 故光纤照明光选择蓝色 、 绿色和紫色等与主光源存在明显对比关系的色调 , 起到调节环境氛围的作用 , 以突出光纤照明优雅的 特征[4] , 若光纤照明光为白色和黄色光等 , 则光纤 照明光湮没于明亮的主照明光中 , 没有画龙点睛的 作用 。
聚合物光纤 POF 输出光出射角大约为 60°, 石 英光纤输出光出射角大约为 45°, 不同组成的多组份 玻璃光纤输出光出射角可在 30～70°变化 。光纤输出 端配用透镜等光纤输出装置 , 可自如地控制配光 , 不同输出装置可改变光输出的角度 、光输出强度及 其分布 , 从而实现聚焦或扩束的作用 ; 在输出光通 量一定的条件下 , 降低输出光的角度 , 意味着小区 域照明光强提高 ; 而增大输出光的角度 , 意味着在 大区域照明光强降低 。当光纤照明应用于装饰照明 工程时 , 光纤输出端可配用多种类型的光输出装置 , 如微型的投光照明输出装置 、定向照明输出装置 、 可调焦式输出装置 、防水型输出装置和标示照明输 出装置等 , 当用于室内照明时选用调焦式照明输出 装置和形形色色的水晶输出装置 , 当用于室外照明 时 , 可选用防水型调焦投光照明输出装置 , 光出射 角可在 5～45°之间调节[5] 。 215 光频闪动态组合设计
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第 20 卷第 3 期
江 源等 : 光纤照明布光设计
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辅光亦称次光 , 一般是各种环境中的反光和低 于主光功率的辅助光源输出光 , 实现对展品的均匀 照明 , 表现展品质感和肌理 , 尤其以表现阴影部分 的质感为最佳 , 主光与辅光须有机结合 , 否则会出 现因辅助光过强而出现两个阴影的现象 ; 而若无辅 光照明 , 展品暗部细节则无法淋漓尽致地展现 。
为保证照明环境的照度 , 避免照明环境出现眩 光及照度过高或过低的现象 , 光纤光输出强度可参 照如下方式进行调节 。 21311 光纤光输出强度除了改变光源灯功率外 , 还 可采用机械调光装置 、电子调光方式或相位电压来 实现对卤钨灯光源功率的调节 ; 但对高强度气体放
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Key words : optical fiber ; optical fiber lighting ; light distribution ; design
1 前言
光纤照明不仅有常规的可见光照明 , 还有紫外 光照明和红外光照明 。光纤照明设计涉及到光源种 类 、光源功率 、光源色温和输出光颜色的选择 , 以 及所用光纤种类 、光纤长度和光纤直径的确定 , 还 有所用输出装置种类 、数量和分布及其照明角度的 确立 , 因此光纤照明是一种设计自由度大 、灵活性 高的照明方式 , 并且光纤照明能与照明环境融为一 体 , 光纤照明设计同常规照明设计有许多相似之处 , 但也有其特殊的地方 , 下面就介绍光纤照明的布光 设计[1] , 这包括主光与辅光的组合设计 、彩色光设 计 、光纤光输出强度调节设计 、光纤光输出角度的
通过对音乐的频率 、振幅 、音色和节拍等主要 音乐要素进行实时跟踪 、采集 、分解处理并转换成 模拟量或数字量信号 , 不仅可同步控制彩色光的变 换 , 调整变换速度 , 而且还可控制不同光强的彩色 光输出 ; 同时 , 还要强调的是在进行彩色光照明设 计时 , 不能滥用色彩 , 避免产生杂乱和视觉污染 。 213 光纤光输出强度调节设计
Optical fiber is a carrier of light . Not only the luminous intensity , leam angle and dynamic color light can be adjusted , but also stroboflash of light color , luminous intensity and lighting position can be realized. By way of passive infrared sensor or ultrasonic sensor , fiber lighting could achieve power saving control . Out of consideration for energy saving and environmental protection , ceramic metal halide lamp is used for fiber lighting. The design of fiber lighting compromises light and space perfectly. Light distribution design of optical fiber lighting possesses controllable and creative features.
Light Distribution Design of Optical Fiber Lighting
Jiang Yuan Chen Qiang
( Sinoma Nanjing fiberglass research and design institute , Nanjing 210012)
Abstract
从人体工程学的角度 , 人的心理有着向光性效 应 , 不论什么场合或环境下 , 人们总会自觉或不自 觉地被视野中亮光源所吸引 , 陈列照明的艺术设计 也正是利用这一特性 , 用全光将展品充分展现 , 艺 术地显现展品科学价值和审美特征 。
对于立体造型特征的展品 , 如浮雕 、石像 、陶 瓷器 、金银器和青铜器等适合于主光与次光反差较 大的刚性光照明 , 既能突出浮雕中凹凸造型变化的 精巧 , 通过黑 、白 、灰及反光生动再现其艺术形象 及内涵 。
光纤照明作为一种辅助照明已逐渐推广应用 , 主要应用于宾馆 、饭店和酒吧的照明装饰 , 而在特 定的环境中 , 如酒吧和迪厅等光线较暗照度不高的
场所 , 光纤照明可同 LED 及霓虹灯作为主照明方 式 。因此 , 光纤照明应用于装饰照明领域时 , 既可 充分发挥光纤照明的柔性传输 、光电分离等照明优 点 , 光纤照明还是主照明方式的重要补充 , 甚至实 现纯光纤照明的主次光组合照明或平面照明 , 这在 博物馆照明中可充分体现 。 212 彩色光设计
2009 年 9 月 第 20 卷 第 3 期
照明工程学报 ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO
Sep . 2009 Vol120 No13
江 源 陈 强
(中材科技南京玻璃纤维研究设计院 , 南京 210012)
摘 要 : 光纤作为光的载体 , 既可进行输出光强的调节 、角度的调节和动态彩光照明装饰 , 还可以进行输出光色 彩 、输出光光强和输出光位的频闪 , 并且 , 通过无源红外传感器 PIR 和超声波传感器 , 光纤照明可实现照明节电控 制 ; 而从光源能源与环保因素考虑 , 使用陶瓷金卤灯作为光纤照明光源既节能又环保 。光纤照明设计是光和空间的 有效融合 , 光纤照明布光设计具有造型设计的可控性和创造性 。 关键词 : 光纤 ; 光纤照明 ; 布光 ; 设计
主光与辅助光照度的高低决定展品明暗强弱的 变化 , 一般情况下 , 主光强 , 辅助光弱 ; 主光刚 , 辅 助光柔 。在主光亮度不变的情况下 , 辅助光减弱 , 展品的阴暗反差增大 , 对比度增大 ; 反之 , 辅助光 增强 , 展品的明暗反差缩小 。主光照明面积大 , 次 光照明面积小 ; 主光显现展品的主要形态 、线条 、 质地 、色彩和纹饰 , 辅光则补充其不足 。另一方面 , 考虑到光源位置和投射方向的不同 , 光线的强弱与 刚柔会发生变化 ; 如在陈列照明中 , 室内环境基本 照明可暗些 , 如 100～150lx , 展柜内照度可高些 , 宜为 1500～3000lx , 柜内重点主光照明可为 3000～ 7000lx[2] 。
图 1 光纤照明及其重叠区照明示意图
21313 当光源功率一定 , 光纤输入端光斑大于光纤 直径时 , 减小或增大照明光纤或光缆直径可调节光 输出强度 , 增大光纤或光缆直径相当于提高光纤端 面受光面积 , 从光源那里获得更多的光通量 , 提高 光纤输出光强度 ; 对于侧面发光光纤而言 , 在一定 范围内增大光纤直径可提高侧面发光强度 ; 对于端 面发光光纤而言 , 在一定范围内增大光纤或传光束 直径可提高端面发光强度 , 因此当要求某一区域有
光是构建物象的一种虚体材料和手段 , 它具有 自由 、灵活和多变特征 。
光在设计中所展现的色彩是多样的 , 并最具表 现魅力 , 利用色光的特点和移动的轨迹 , 可构成各 式各样的色彩造型 , 展现流畅 、悠扬 、梦幻的神奇 世界[3] ; 而且彩色光具有视觉冲击的力量 , 彩色光 照明组合展示设计可改变原本平淡的表面 , 营造特 殊的视觉精彩 , 并使展品具有全新的形象 。
平面造型的绘画 、壁画 、丝绸 、文献及拓片等 适合用反差小的柔性光照明 , 展现平面造型色彩 、 肌理 、纹饰 、线条 、文字和图案等 , 比刚性照明更 有细致入微的表现力 , 且符合人们的视觉习惯 , 故 柔性光照明在陈列中使用最为普遍 。
光纤照明既可作为主照明 , 也可作为辅助照明 。 光纤照明作为主照明时 , 主要应用在博物馆文物照 明 、商店珠宝首饰照明等处 , 这是由于博物馆中丝 织品 、绘画书法 、漆器 、玉器等文物对展示环境的 温度 、湿度 、紫外线 、红外线及照度有极其严格的 控制要求 。
一定的照度值时 , 配用不同直径的光纤或光缆所使 用的长度是不同的 。
在实际使用过程中 , 为了照明布局的需要 , 光 斑输出要求通常不同 , 有些输出光斑要求小一些 , 有些输出光斑要求大一些 , 故所配用的光纤或光缆 直径不必相同 , 可根据需要配用不同光纤直径的光 纤 , 如在光纤吊顶的应用中 , 星座的输出光斑可大 一些 , 光输出强度高一些 , 而星星的输出光斑可小 一些 , 光输出强度低一些 , 因而星座可从众多星光 中突显出来 。 21314 改变光纤照明距离可调节照明区域光照度 , 光纤照明的合适距离为 119～213m , 增大或减小照 明距离则增大或减小照明区域 , 降低或提高照明区 光照度 , 同时室内的高度也会影响照明效果 。 214 光纤光输出角度的调节设计