الإضاءة الصناعية بواسطة الألياف الضوئية

تكنولوجيا

تعتبر الإضاءة الصناعية من العناصر الهامة والمتممة للتصميم وذلك لما لها من تأثيرات سيكولوجية ووظيفية، فهي تسهم في تحديد وتأكيد التعرف على شخصية وطابع الحيز الداخلي بمختلف عناصره.

وقد أتاحت تكنولوجيا الإضاءة بواسطة الألياف الضوئية للمصمم مرونة تحقيق كل ما يتوارد إلى خياله من تصميمات قد تعجز الإضاءة الصناعية التقليدية عن تحقيقها لما تتميز به من دقة أجهزتها التي يمكن تثبيتها في أضيق الأماكن وأكثرها صعوبة في الوصول إليها.

ولتحقيق ذلك فإنه لابد من دراسة عدة إعتبارات ومحددات حتى يتاح للمصمم إمكانية الانتقاء منها بما يتناسب مع متطلبات تصميم الحيز الداخلي وعناصره، وما يتطلبه ذلك من تنوع في منظومة الإضاءة، بشكل عام ، وهي كما يلي:

1- فكرة زجاج الألياف الضوئية (Optical Fiber)

هي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي أو البلاستيك الشفاف طويلة ورفيعة لا يتعدى سُمكها سُمك الشعرة يجمع العديد منها في حزم داخل الكابلات البصرية وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات كبيرة.
وتتكون الإضاءة بواسطة الألياف الضوئية من:

  • مصدر الضوء _ جدائل الألياف الضوئية_ الأجهزة والتثبيتات النهائية للألياف الضوئية
  • ويتكون الليف البصري (الجدائل) من :
     القلب (Core) : وهو عبارة عن زجاج رفيع ينتقل فيه الضوء
    العاكس (Cladding) : مادة تحيط بالقلب الزجاجي وتعمل على عكس الضوء مرة أخرى إلى مركز الليف البصري .
    الغلاف الواقي (Buffer Coating) : غلاف بلاستيكي يحمي الليف البصري من الرطوبة ومن الضرر والكسر.
مصدر الصورة : http://cormsquare.com/
مصدر الصورة : https://www.thorlabs.de

و يكون القلب أكبر كثافة من المادة العاكسة وله معامل انكسار أكبر من الطبقة الخارجية مما يمنع انكسار الضوء خارج القلب بل ينعكس ويرتد مره أخرى حتى يخروج من النهايات الطرفية ، فيستطيع نقل أكبر قدر من الضوء إلى مائة ميل كما يمكن أن يلتف حول الأركان .

مصدر الصورة : http://inhabitat.com/

ويمثل القلب والكسوة عنصران رئيسيان يتحكمان في خصائص الألياف الضوئية , حيث يحددان جودة الحفاظ على قوة وسريان الضوء .

2- اللمبات والعدسات والكريستالات

وهي تكون في النهاية الطرفية للألياف الزجاجية , والعدسات ذات أشكال متنوعة لإستقبال ونقل الضوء, فمنها المجمعة والمفرقة للضوء ومنها التي تجعل الإضاءة بواسطة الألياف الضوئية لا تقل عن الإضاءة الصناعية التقليدية في شدة الإستضاءة
وتعمل هذه العدسات على تقوية الضوء بإنعكاسه مرة أو أكثر على عدة أسطح وبألوان ذات معاملات إنعكاس عالية للضوء , أو توجيهه على عنصر معين داخل الحيز, بينما تعمل الأجهزة التي تأخذ شكل البلورات على إنكسار الضوء الخارج من الألياف الضوئية الطرفية الإنبعاث, حيث تبدو كأنها قطع من الأحجار متلألئة تزين الأسقف

مصدر الصورة : http://www.litewave.co.uk/

3- أهم مزايا الألياف الضوئية

  • التوفير العالي في استهلاك الطاقة حيث تكفي لمبة من لمبات الهالوجين لتشغيل جزء من الألياف الضوئية وتوزيعها , ويمكن وضع المصدر المضيء بعيداً عن الألياف الضوئية أو قرب مستوى الأرضية حتى تسهل عمليات الصيانة أو استبدال اللمبات .
  • عدم ظهور مصدر الضوء بشكل مباشر
  • طول العمر الافتراضي تصل ل 30 عاماً .
  • نقل الضوء إلى مسافات طويلة دون أن تقل أو تتغير صفاته والتي يمكن بها التحكم في توزيع كميات الضوء بالقدر المطلوب والدقيق وعلى نطاق واسع.
  • القدرة على تحديد وتوجيه الضوء وأماكن سقوطه ونوعية وكمية الضوء المنبعث منها والقدرة على خلق مؤثرات خاصة بواسطة المرشحات المختلفة , ومن السهل تغيير لون الإضاءة إلى ألوان مختلفة بواسطة عجلات لون توضع أمام مصدر الإضاءة.
  • تحملّها لدرجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية مما سهّـل تجميع ضوء الشمس وتركيزه بالمرايا والعدسات لإدخاله في طرف الفيبر .
  • عدم الحاجة لأسلاك كثيرة، حيث نجد أن التوصيلة الكهربية الوحيدة المطلوبة هي تلك المطلوبة للمصدر المضيء, ولا نحتاج لوجود أسلاك على طول الألياف الضوئية أو عند نقاط التثبيت مما يوفر في الحقول المغناطيسية التي تتعارض مع الأجهزة الأخرى الموجودة في نفس الحيز و توفير الأمان من خلال البعد عن مصادر التيار الكهربي وخصوصا في الأماكن المعرضة للماء , ولا توجد حرارة ناتجة عن الضوء مما يوفر تكاليف كثيرة في مجال تكييف الهواء و التهوية. كما أن عدم وجود إضاءات كهربية التشغيل عند نقاط التثبيت يعني توفير الكثير من الآشعة الضارة .
    وبذلك يمكن استخدامها في المتاحف من أجل حفظ ووقاية المعروضات من التلف وتغير ألوانها وزوال درجة نصوعها .
  • إمكانية نقل الضوء بدون فاقد أو بفاقد صغير جداً يمكن إهماله حسب مواصفات الجدائل.
  • لا تحتاج إلى صيانة أو إصلاح وتكون الصيانة لمصدر الضوء فقط ، ولكن إذا أصيب سلك الفيبر بقطع لأي سبب فجائي، فإن الحل يكون بتغيير سلك الفيبر كله .
  • تمنح إضاءة متساوية ساكنة فتخلق بيئة مريحة للإنسان وبالتالي تزيد من قدرته على الإنتاج .
  • سهلة التركيب أكثر من نظم الإضاءة التقليدية حيث أن الكابلات التي تحمل الضوء يمكن تمريرها من داخل الأسقف أو الحوائط أو الأرضيات مثل الأسلاك النحاسية وهي ضد التلف نظراً لأنها محمية بالغلاف الخارجي .
مصدر الصورة : http://www.fiberopticlightingkit.com/

4- أنواع أشكال الألياف الضوئية الزجاجية

  • ألياف زجاجية ذات إنبعاث طرفي للضوء End Emitting Glass Fiber Optics

    ومن أشكالها إعطاء ضوء على شكل نقاط أبرية Pinpoint Light وتستخدم فيها أجهزة مخصصة لذلك

  • ألياف زجاجية ذات إنبعاث جانبي Side Emitting Fiber Optics

    ومن أشكالها إعطاء ضوء على شكل خطوط Linear Light , ويكون التأثير الخطي عبارة عن وحدة تثبيت تقوم بتحويل النهاية المضيئة إلى ضوء خطي منتجاً هالة ضوئية عريضة ومتعادلة وينحو الضوء بداخلها عن طريق آشعة تنكسر على زاوية 15 ْ تتوهج على جوانب الأنبوب .

  • التشكيل الحر Free Lighting

  • المسطحات المتألقة و المتلألأة Lumenous Panels

مصدر الصورة : http://www.homelightingtips.org/

5-  أستخدامات الألياف الضوئية

تتعدد الامكانيات الجديدة لاستخدامات الألياف الضوئية كانعكاس طبيعي لتكنولوجيا الإضاءة الصناعية المتقدمة ولها استخدامات عديدة في مجال إضاءة العمارة الداخلية منها الوظيفية والتشكيلية وبصورة مباشرة أو غير مباشرة .

– إضاءة الأمان

مخارج وممرات الطوارئ- الطرقات – إضاءة السلالم .

– إضاءة الأماكن التى تشكل خطورة عند التعرض للكهرباء

الأماكن المعرضة للماء بصفة عامة مثل المسابح وحمامات الساونا

ومن الإضاءات التي يغلب عليها الجانب التشكيلي ( تأثير النجوم – أروقة المراكز التجارية – الإستراحات والممرات أحواض أسماك الزينة – تخطيط الطرق والمواقع والحدائق – إبراز معالم المباني الهامة) .

مصدر الصورة : http://www.starscape.co.uk/
  • تستخدم الألياف جانبية الانبعاث ( حيث يلمع الضوء في كل الاتجاهات حول الذيل، مثل النيون ) لأغراض جمالية , حيث أن هذا النوع لا يمنح إضاءة ذات قوة عالية.
  • يمكن توظيف مجموعات تتكون من 300 ذيلاً تستخدم كستائر أو كتصميمات أخرى شبيهة بالنسيج وذلك بغرض جمالي, وعادةً تستخدم معها العجلات الملونة لتغيير الوانها
  • ويوجد فاقد بسيط عند كل من دخول الضوء عبر الألياف الضوئية الزجاجية وعند نقطة الخروج, ولذلك يجب أن يوضع كل من قياس وطول الذيل في الحسبان عند التحديد. كما يجب يجب اختيار قياس أكبر للأطوال الطويلة جداً لتعويض التوهن Attenuation .

6- الألياف الضوئية وخلايا تجميع الشمس

يمكن استخدام الإضاءة الطبيعية في الألياف الضوئية وذلك من خلال إستخدام ما يعرف بنظام خلايا تجميع ضوء الشمس Photovoltic Cells إلى قلب الألياف الضوئية ومنها إلى داخل المبنى مما يشكل وفراً في الطاقة المستهلكه وانسجاما مع البيئة المحيطة

مصدر الصورة : http://technabob.com/

الإضاءة الصناعية بواسطة الألياف الضوئية

أن تكنولوجيا الإضاءة بواسطة الألياف الضوئية تتلاءم بشكل كبير مع فلسفة الهندسة التكاملية – حيث تعمل جميع الأنظمة الخاصة بالبناء جنباً إلى جنب لتحقيق أفضل بيئة وأعلى مستويات كفاءة الطاقة الممكنة، نظراً لأنها تحد من تكاليف الطاقة ومتطلبات الصيانة والتهوية والتكييف، في الوقت الذي تؤدى فيه إلى إطالة العمر الافتراضي للطبيعة أوالمبنى ومحتوياته، وذلك بإزالة عناصر الإضاءة الضارة .
كما توفر المرونة والحرية للمصميين في التشكيل بالضوء وتأثيراته المختلفة و تحريرهم من القيود التي فرضتها عليه أنظمة الإضاءة الخطية المألوفة (كالفلورسنت والنيون والكاثود البارد) .

 

إقرأ أيضاً على كيف