Принцип работы и сферы применения световодного освещения
Недостаток света в помещениях компенсируется по-разному – дополнительные окна, устройства, лампы и подобное. Одним из инновационных решений последнего времени стали световоды для освещения. Небольшие устройства устанавливаются на крыше или стенах, аккумулируя и доставляя лучи внутрь.
История возникновения световодного освещения
Освещение дома при помощи световодов
Первые попытки создать световод для освещения помещений проводились еще в 1874 году. Российский электротехник Чиколев Владимир изготовил трубу с зеркальной поверхностью внутри, с помощью которой проводил освещение в опасные производственные комнаты порохового завода.
Современный способ появился на рынке относительно недавно. Первые устройства, проводящие дневной свет, появились в 2005 году. Приборы прошли несколько стадий усовершенствования. Окончательный вариант был представлен потребителям в 2011 году.
Световод – это механизм закрытого типа для направленной передачи дневного света. Другое название – оптический волновод. Устройства спроектированы таким образом, что могут иметь любую кривую направленность, но при этом доставляют максимум освещения. Позволяют сэкономить на электричестве и стандартных лампочках.
Принцип работы светового туннеля
Принцип работы световода
Устройства монтируются через крышу, сверху располагается сферическое стекло (форма приближена к типу мансардного окна). Внутренняя поверхность зазеркалена. Благодаря отражающим элементам свет проходит через трубу. Длина может быть разной. Главное – чтобы прошла сквозь перекрытия в комнату.
Снизу (со стороны помещения) установлено стекло с рассеивающим эффектом. Внешне световой туннель напоминает обычный светильник. В некоторых моделях встроена лампочка для работы в ночное время суток. Монтаж по времени и стоимости остается в разумных пределах. При этом устройство позволяет сэкономить на электроэнергии и приборах.
Метод бокового свечения
Система представляет собой светоприемный купол с линзами, которые улавливают и перенаправляют лучи в световод
Подобный способ не требует сложных технических схем, установка занимает немного времени, можно обойтись своими силами без привлечения профессиональных монтажников. Отличие – установка проектора вне помещения, наличие светодиодных волокон.
Рядом с установкой не должны располагаться источники тепла. Диффузор устанавливают с боковых стен. Подобное расположение позволяет осветить комнату так, чтобы не потребовалось дополнительных источников в течение дня. Это актуально для помещений без окон (гардеробные, ванны, кладовки, подвал). Световоды для светодиодов можно изготовить своими руками.
Метод торцевого свечения
Такой способ позволяет создать эффект «звездного неба». Небольшие устройства устанавливаются под потолком, по типу точечных светильников. Солнечное оптоволоконное освещение получается естественным и плавным. Дополнительный плюс – получается необычный дизайн.
Туннели со светодиодными кабелями проводят сквозь покрытия и могут быть как одиночными, так и «расползающимися». Последние требуют точных расчетов, стоимость получается выше стандартных.
Из чего состоят световые фонари
Строение светового фонаря
Световоды работают по такому принципу: свет аккумулируется в верхней сферической части, затем по отражающим поверхностям подается внутрь. Потери составляют от 10 до 40% на каждом метре трубы, до 40% на изгибах. Классический вариант светового туннеля состоит из таких частей:
- купол (круглое стекло, устанавливается со стороны крыши);
- кровельная часть;
- отражающая труба (непосредственно световод);
- рассеиватель;
- дополнительные детали – угловые адаптеры, лампы для ночного освещения, другое.
Внешние части фонарей выполняют из прочных материалов – поликарбонат, оргстекло. Очистки не требует – достаточно дождя. Сбор световых волн больше всего в пасмурную погоду, вечером и утром.
Преимущества
При правильной эксплуатации такие фонари имеют длительный срок службы
Устройства с каждым годом применяются все чаще. Дополнительное естественное освещение устанавливают в производственных помещениях и частных домах. Можно установить световод своими руками в домашних условиях. Монтаж занимает мало времени и сил.
Туннели позволяют сэкономить электроэнергию – по средним данным световоды позволяют тратить до 60% меньше. При правильной установке световодный фонарь служит 10 лет и более – гарантия производителя не менее 5 лет. Устройства теплоизолированы – летом не пропускает тепло, зимой холод (важно для жилых помещений, цветоводства и других).
Световые туннели просты в обслуживании. Есть возможность регуляции освещения. Из дополнительных функций – проветривание, классический светильник (зависит от модели).
Недостатки
При покрытии световода снегом его работоспособность может снизиться до нуля
При всех очевидных достоинствах подобные механизмы имеют несколько минусов, с которыми следует ознакомиться перед установкой. Световод – это устройство, аккумулирующее естественный свет. Поэтому для нормальной работы требуется достаточное количество времени – туннели не подходят для использования в местах с коротким световым днем.
Зимой также могут возникнуть сложности. Если купол будет покрыт снегом, работоспособность и светопропускаемость снизятся, иногда до нуля. Поэтому нужно либо устанавливать другой источник, либо своевременно очищать стекло.
Первоначальная установка имеет высокую цену. Хотя этот недостаток временный – обычный срок окупаемости 2-3 года, а время эксплуатации – более 10 лет.
Применение световодов при освещении частного дома
Использование светового фонаря для освещения коридора
Загородные дома часто оснащают независимыми источниками питания, освещения. Световые тоннели подходят для использования в разных комнатах и помещениях, позволяют экономить денежные средства, поэтому с каждым годом становятся популярнее.
Освещение кухни
Кухня является местом, где готовят еду и собирается семья. Некоторые проводят здесь большую часть времени. Обычно центральным источником света становится потолочная лампа или люстра. Назвать подобный источник идеальным нельзя – отсутствует равномерность освещения, мерцающий искусственный свет вредит глазам.
Световоды создают рассеянный естественный свет, который не раздражает глаза и более привычен глазу. Можно установить один тоннель или несколько маленьких по потолку.
Освещение ванной комнаты
Световод в ванной
Главное отличие светильников в ванной – требования к безопасности. Высокая влажность создает условия, в которых можно использовать не любой источник. В световодах не используется электричество, нет нагревательных или других элементов. Поэтому туннели считаются наиболее подходящими осветительными устройствами.
Оптимальный вариант – проведение нескольких световых фонарей. Яркое освещение требуется у зеркала, где проводятся многие процедуры: нанесение макияжа, бритье и другие.
Освещение комнаты
Если в комнате отсутствует окно, грамотно подобрать светильники практически невозможно. Ни одна лампа не заменит естественный дневной свет. Решением станут световые туннели. Несколько фонарей позволят в достаточной степени осветить комнату, при этом не перенагружая глаза.
Освещение гостиной
Освещение гостиной световодом
Это помещение считается самым многофункциональным в доме. Хорошее освещение крайне необходимо. Общие источники важны не менее локальных. Если нет возможности прорубить большие окна, можно воспользоваться световодами. Правильный диапазон волн привычного глазу освещения поможет создать уютную атмосферу и сэкономить.
Экономическая эффективность внедрения световодов
Главное преимущество световых тоннелей – экономия финансовых средств за счет моментального снижения затрат и окупаемости. Это заметно в помещениях производственного назначения. Например, в зданиях площадью свыше 100 кв.м. средний расход на 1 кв.м составляет 1500 руб. После установки световодов – сумма сокращается до 600-700 руб. Склады, производства окупают установку системы за 2-3 года (средний показатель).
Выбор источников света зависит от типа помещения, возможностей и предпочтений владельцев. Световоды – это альтернативный способ освещения, который подходит любой комнате.
Источник
Сайт про изобретения своими руками
МозгоЧины
Сайт про изобретения своими руками
Оптоволоконная люстра своими руками
Оптоволоконная люстра своими руками
Светодиодные люстры свободно продаются в магазинах. Однако цена начинается примерно с $ 2000. Моя же люстра, что сделана своими руками стоит около $ 200, а по виду намного лучше! Кроме того люстра управляется пультом дистанционного управления и может быть успешно использована для информационного оповещения.
Примечание: Иногда фотографии не совсем совпадают с тем, что описано в шаге.
Шаг 1: Оборудование и инструменты
- Листы черного плексигласа размерами 50*50 см и толщиной 4-6 мм.
- 200 стеклянных шариков диаметром 1,7см;
- 3 Вт RGB светодиоды с дистанционным управлением;
- Пластиковый контейнер;
- Термоусадочные трубки;
- ИК-приемник;
- Эпоксидный клей;
- Цепь;
- Переходной патрубок;
- 120 м волоконно-оптического кабеля;
- Винты;
- Трёх контактная электрическая вилка/розетка;
- Цоколь от лампы.
Инструменты:
- Шлифовальный диск;
- Дрель и свёрла;
- Горячий клеевой пистолет;
- Гравёр с насадкой;
- Пила;
- Электролобзик;
- Лак и кисти для краски;
- Ножовка;
- Рубанок;
- Циркуль;
- Тиски;
- Пластилин;
Шаг 2: Деревянное основание верхней части — часть 1
С помощью циркуля начертим круг радиусом 225 мм. Затем с помощью ножовки вырежем его.
Края круга отшлифуем дисковой шлифовальной машинкой.
Для завершения декорирования, окрасим верхнюю сторону в чёрный цвет (в три слоя).
Электроника:
Вырежем отверстие достаточно большого диаметра для размещения трёхконтактной розетки.
Затем закрепим её саморезами.
Установим пластиковую коробку на деревянный круг. Просверлим отверстия для четырех коротких 7 мм винтов.
Соединим провода от блока питания с цоколем лампы.
На фото не учтен тот факт, что лампа светильника находится в пластиковой коробке. Так как эти фотографии были сделаны после того, как проект был закончен.
Шаг 3: Деревянное основание верхней части — часть 2
Возьмём цепочку и разрежем её на три секции, каждая из них в длину составляет 25 см.
В деревянном основании, просверлим три отверстия в 20 см от центра. Эти отверстия, если правильно просверлить, то получится равносторонний треугольник.
Вставим шпильку с ушком (с шайбой на верхней и нижней части) в просверленное отверстие и затянем гайкой.
Расположим концы цепей в каждой петле.
Противоположные концы установим в карабины.
Подвесной механизм готов.
Опорные стойки будут поддерживать пластины из оргстекла.
Используем рубанок и наждачную бумагу, чтобы сделать поверхность бруска гладкой.
Нанесём лак на опорные части для их дальнейшей защиты их от влаги.
Сделаем отметки на бруске через каждые 7 см (в общей сложности 42 см), а затем разрежем заготовку на 6 частей.
Теперь расположим по линиям шесть брусочков в форме шестиугольника на пластинах плексигласа между 3 и 4 кольцом.
Последнее фото единственная картина, которая точно показывает, как все опоры должны выглядеть в конце всех проделанных операций.
Шаг 4: Пластина плексигласа — часть 1
Начертим циркулем круг радиусом 225 мм.
Используем лобзик, чтобы вырезать круг и шлифовальный станок для зачистки кромок.
Теперь необходимо разделить заготовку на пять колец. Они разделят люстру, создавая многоуровневые переходы.
- Начертим первый круг диаметром 205 мм, слегка поцарапав окружность, затем наведём контур карандашом;
- Второй круг – радиусом 160 мм;
- Третий круг – радиусом 115 мм;
- Четвертый круг – радиусом 70 мм;
- Пятый круг – диаметром 50 мм.
Ширина между отметками на кругах составляет 20 мм.
Шаг 5: Пластина плексигласа — часть 2
Окружность пятого кольца = диаметр (5 см) х π = 15.7 см. (Округляем число, чтобы избежать какой-либо ошибки при работе с инструментами).
Диаметр каждого стеклянного шарика 1.7 см. Поэтому: 15.0 / 1.7 = 8 шт. В кольце использовалось 7 шариков для создания небольшого зазор между каждым элементом.
Повторяем подобную процедуру для каждого кольца, убедившись, что оставляем необходимый зазор между шарами.
Настало время, чтобы сделать отметки на кольцах, где будет располагаться шарики.
Для этого (в качестве примера рассматривается пятое кольцо) возьмём 7 стеклянных шариков, пластилин и прикрепим шарики к заготовке. После этого обведём их контур карандашом.
Убедимся, что карандаш находился перпендикулярно основе. После этого отметим центры, будущих отверстий.
Повторим эту процедуру для остальных четырех колец.
После того, как все места отмечены, с помощью сверла 0,5 мм просверлим отверстие.
Шаг 6: Световая коробка
Источник света и приемник находятся внутри коробки.
Отметим центр в торце пластиковой коробки. Просверлим отверстие такого же сечения, как диаметр цоколя. Установим трубный переходник на противоположный конец коробки.
Теперь установим ИК-датчик на предварительно существующий терминал. (Прошу прощения нет фотографии).
Нарежем три провода длиной по 20 см каждый.
Зачистим концы проводов.
Подключим один провод к отведению на уже существующий ИК-датчик
Закроем соединение термоусадочной трубкой, а затем закрутим проволокой (не требуется пайка).
Прикрепим соответствующие провода на ИК-датчик и применим термоусадочные трубки.
Установим лампу в световой короб и закроем его. Теперь можем прикрутить световой ящик на деревянную основу с помощью винтов и направляющих отверстий, которые были сделаны ранее.
Шаг 7: Монтируем шарики
В этом шаге будем использовать гравёр с шаровидной насадкой.
Изготовим кондуктор, который будет удерживать шарики (два зажима крепятся к древесине). Вся конструкция очень устойчивая, кроме того позволяет свободно работать с инструментами.
Вырежем выемку под шарик. Рекомендую держать инструмент на одном месте и круговыми движениями кисти вырезать отверстие.
Повторим процедуру 180 раз . Да, я знаю, что это займет больше всего времени, но будьте терпеливы, даже когда некоторые из них будут ломаться …
Шаг 8: Режем оптоволокно
Существует 5 уровней оптоволокна.
Используя сантиметр и ножницы, нарежем волокно в соответствии с таблицей:
- 7x — 75 см нити + 10 см = 85см каждый;
- 21x — 60см нити + 15см = 75см;
- 35x — 45см нити + 20 см = 65 см;
- 50x — 30см нити + 25см = 55см;
- 64x — 15см нити + 30см = 45см.
ВНИМАНИЕ !: Это длина каждого волокна вместе с шариком. Для того чтобы каждый слой подключался к световой коробке вы должны добавить дополнительную длину к оптоволокну для монтажа его систему.
Шаг 9: Устанавливаем нити
Соберём пучки. Например, 7х 85 см или 50x 55cm соединим с помощью термоусадочной трубки, чтобы держать их вместе. Повторим эти действия для всех остальных групп.
Возьмём 7x 85см нити и каждую прядь пропустим через отверстие на внутреннем кольце нижней пластины.
Повторим это для второго кольца и так далее, пока все волокна не будут установлены.
Вы должны протянуть все нити через одно отверстие! Это позволит гораздо лучше пропускать свет и монтировать нити в закрытый корпус.
Чтобы сделать равномерный срез торца, нагреем шпатель паяльной лампой до тех пор, пока он не будет достаточно горячий для плавки волокон.
Шаг 10: Устанавливаем шарики
Для крепления необходимо использовать эпоксидную смолу, а не супер клей.
Установим волокна в отверстие и прижмём всё лентой, чтобы сделать маленькую колыбель для шарика. Колыбель должна «обнять» шарик и принимая на себя вес стекла, давая, таким образом клею высохнуть. Рекомендую обмотать вторым слоем ленты, чтобы избежать шанса потери жесткости.
Окончательный эффект заключается в том, что вы не видите клея, волокно волшебным образом касается стекла если смотреть снизу и сбоку.
Шаг 11: Базовые украшения
Куски плексигласа длинной 303 мм, разделим на 3 части и разрежем ленточной пилой, ширина их составляет 30 мм.
Разделим квадраты на 3 равные части
Используем пилу, чтобы вырезать эти прямоугольники
Снимем бумагу из плексигласа
Прикрепляем пластины с помощью суперклея на деревянную основу, используем угольник для точного выравнивания.
Повторим эту процедуру для всех 47 штук.
Шаг 12: Конечный результат
Вот такая получилась необычная поделка — люстра из оптоволокна.
Источник