[发明专利]大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置

说明书

技术领域

本发明属于照明设备的技术领域，具体涉及一种大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置。

背景技术

近年来，照明电气原理已发生了根本变化，照明装置领域技术革新不仅在提高发光器件的发光效率、延长使用寿命、提高白光显色指数等方面有了长足发展，而且实现了用导光管输送光线，并顺着导光管连续出光，即导光管照明装置。当前有用薄膜、透明玻璃管以及聚合物作为导光管装置的。薄膜的优点是价廉、易焊接成充气的导光管，缺点是容易漏气失效；透明玻璃管的优点是维护方便、光效高，缺点是容易破裂，光分布均匀性不好；聚合物的优点是寿命长，维护方便，但高效低，光损耗较高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置的技术方案，实现大面积均匀照明，使被照明区域明亮无阴影。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于导光管左右两端通过反光碗对称设置光源，所述的导光管采用大口径空气芯光子晶体光纤，光纤直径为8mm～150mm，中心空气芯直径为7mm～149mm，空气芯外围空气孔包层为25～35层，空气孔直径为25～30微米，导光管底部照明角度的扇形区域从里向外保留2-4层空气孔包层，外层为实心结构。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于反光碗内侧壁镀制高反膜。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于光源采用节能灯、卤素灯或高亮白光LED。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于空气芯直径为7mm～15mm时，光源通过前端配合设置的耦合透镜与导光管耦合连接。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于空气芯直径为16mm～149mm时，光源直接放置在导光管的空气芯内。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于导光管采用大口径空气芯蜘蛛网型光子晶体光纤。

所述的大口径空气芯光子晶体光纤导光管照明装置，其特征在于空气芯直径为7mm～8mm时，采用数值孔径为0.8的耦合透镜，当空气芯直径为8mm～10mm时，采用数值孔径为0.65或60的耦合透镜，当空气芯直径为10mm～15mm时，采用数值孔径为0.25或40的耦合透镜。

本实用新型以高亮白光LED发光管或节能灯、卤素灯灯作为光源，从端面耦合进大口径空气芯光子晶体光纤导光管内，利用大口径空气芯光子晶体光纤的光泄漏进行导光照明，产生均匀照明的白光，可实现大面积均匀照明，使被照明区域明亮无阴影，节能，维护方便，且结构简单、运转稳定，可满足厂矿、大型展览馆大厅、地铁站、多层商店等场所照明需求。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2根据照明角度要求处理的大口径空气芯光子晶体光纤截面示意图；

图3根据照明角度要求处理的大口径空气芯蜘蛛网型光子晶体光纤端面示意图；

图4不同空气孔环数对应的泄漏损耗图。

具体实施方式

导光管4左右两端对称设置光源2、2a，光源2、2a采用节能灯、卤素灯或高亮白光LED，光源2、2a外部配合设置反光碗1、1a将光耦合进导光管4，反光碗1、1a的内侧壁镀制高反膜，反光系数在95％以上，以提高光源的利用率。导光管4采用大口径空气芯光子晶体光纤，也可采用大口径空气芯蜘蛛网型光子晶体光纤。光纤直径尺寸为8mm～150mm，中心空气芯5尺寸为7mm～149mm，空气芯5外围空气孔包层为25～35层，每个空气孔6直径为25～30微米，根据具体照明角度要求，在照明角度的扇形区域7内，从中心空气芯5算起，从里向外保留2～4层空气孔包层，余下的为实心结构。当空气芯5直径为7mm～15mm时，光源2、2a通过前端配合设置的耦合透镜3、3a与导光管4耦合连接。耦合透镜3、3a为大数值的孔径透镜，当空气芯5直径为7mm～8mm时，采用数值孔径为0.8的耦合透镜3、3a，当空气芯5直径为8mm～10mm时，采用数值孔径为0.65或60的耦合透镜3、3a，当空气芯5直径为10mm～15mm时，采用数值孔径为0.25或40的耦合透镜3、3a。空气芯5直径为16mm～149mm时，光源2、2a直接放置在导光管4的空气芯5内。工作时，光源2、2a发出的光耦合进空气芯光子晶体光纤，光子晶体光纤的泄漏损耗为：L_leak＝Ca^N，其中，a为常数，由光纤具体结构和模式决定，C为常量，经验值为a＝0.141033，C＝4.6093×10⁷，N表示包层空气孔环数，空气孔环数与泄漏损耗关系如图4所示。导光管4的主要原理是利用光子晶体的光泄漏实现照明，如图4所示，当空气孔环数为4环时，泄漏约为10⁴dB/km，减小为3环时，泄漏约为10⁵dB/km；为了实现光管出射光都朝下照明的需求，在具体制作时，采用如下方法：将空气包层为30层左右的空气芯光子晶体光纤，直径范围为8mm至150mm，根据照明角度要求，如图2所示的照明角度，在该照明角度扇形区域内，从中心空气芯算起，从里向外保留2～4层空气孔包层，外层为实心结构。若照明角度为θ，导光管长度为1m，即光纤长度也约为1m，要求为光源发出的光经过光纤后几乎全部泄漏完，即其泄漏损耗为20dB，由于只让θ角度方向产生泄漏，所以对于整个光纤的泄漏损耗约为7200/θdB，然后可根据图4得到所需空气孔环数。例如若照明角度为120度，则保留2～3个包层左右；同时为了显现光在泄漏过程中的均匀照明，采用两端对称的方式，两边同时由光源发出光经光纤泄漏，到达光纤另一端时实现都泄漏完，实现均匀照明。由于光纤下部空气包层变少，所以导致部分光会有泄漏情况，即可利用泄漏光实现照明，同时为了保证光在全部光纤长度范围内泄漏光照明的均匀性，在装置右端采用对称装置同时输送光进入光纤，实现整个装置的均匀照明。