光纤照明系统的研究(3)
2.2光纤照明系统的构成和工作原理
光纤照明系统的发光原理图如图1所示：
图1 光纤照明原理图
光纤照明可原理大致分为发光，滤光和光的传输三个过程。实现这样的过程就需要相应的元器件：发光器（光源），反光镜，发光导体和滤光片。发光即光源发光，光源发出的光照射在反光镜上，经过反光镜的反射得到一束近似平行的光；滤光过程即平行光束进入滤光片，这样平行光束可以实现变色；光的传输就是变色后的光束进入光纤，实现光线在光纤中传输，彩色光束就通过光纤的排布路径传输到其他某一指定区域。
光在折射和反射过程中都会存在损耗，这样光线经过反光镜反射和在光纤中的全反射都会存在衰减现象，因此在光纤照明系统中采用较强的光源。
在光的传播过程中对光线要求为平行光接近平行光束，这就要求光源足够小，光源多采用点光源。近年来随着激光技术的发展，采用激光光源也是不错的选择。仅靠点光源并不能产生平行光束，反光镜也是产生平行光束的重要器件，点光源光束经过具有一定曲率的反光镜反射产生平行光是一个有效的技术方法。
滤色片是改变光束颜色的重要器件，在现实应用中会根据所需的颜色来选择不同颜色滤光片[2]。
光纤是光纤照明系统中发光导体，光纤的好坏对系统起着决定性作用。为了确保照明质量，对采用的光纤材料也有较高要求，一般要求光纤材料必须在可见光范围内工作，同时光在光纤传输中不可避免的存在损耗，这就要求光纤具有较小的损耗，这就限制着光纤照明的最佳距离，通常为30米左右。
光在各种均匀同性介质中是沿直线传播的，但有时为了改变光的传播方向，并不能处处去改变光的传播介质，因此只能运用折射或反射原理，采用反光镜或透镜，通过有限次的反射或者折射改变光的传播路线。光纤的传光是建立在光的全反射基础上，通过有限次的反射实现改变光的传播方向，这并不违背光的全反射原理，光在光纤中实现了柔性传播。
2.3发光器的简介
发光器（光源发生器的简称）是光纤照明系统中光的来源，主要由三部分组成：灯泡、隔红外、紫外光学玻璃片和色盘。
生活中需要照明的地方就有灯泡的的存在，例如白炽灯灯泡，荧光灯灯泡，以及LED光源。这类光源便于更换，体积较小，价格低廉。LED光源的出现，凭借着体积小，亮度高，耗能低的优点已经在一些领域内替代了卤钨灯光源和金属卤化物光源。
为了保护光纤，发光器外罩通常采用隔红外和紫外光学玻璃片，这类隔红外和紫外光的玻璃片可以滤除光源产生的红外光和紫外光，这也是实现冷光照明的来源。
光源发出的光束多为复色光，有时为了得到不同的色彩就需要滤光片的工作，通过改变滤色片的颜色可实现色盘光束颜色的变化，色盘的颜色一般有红绿蓝等颜色组成，将不同颜色的色盘固定在转轮上，通过程序控制的电机转动实现光束颜色按照需要产生变换。为了满足更多颜色的需要就要使光纤照明具有更多色彩，所以在光纤照明系统中采用智能控制器，它可以智能控制光的强度、光的颜色，在一些场所(KTV，大型音乐晚会现场，音乐喷泉)的照明系统中，通过此技术可实现光的颜色、强度还可跟随其音量等一些因素而发生同步变化，充满动感，给人震撼的感觉。
2.4光源的类型及特性
发光二极管（LED）以及注入式激光二极管（ILD）是光纤照明系统常用到的两种光源。两种光源都是基于PN结，基本结构相似，但是注入式激光二极管与发光二极管相比较更复杂， 结构图如图2所示。两者工作原理基本相同，都是在PN结加正向偏置电压，这样电子将会注入到有源层，在有源层形成粒子数反转分布，从而有大量光子溢出，产生光输出。