Votli svetlobni vodniki: kaj so in zakaj so potrebni?

Seznam sodobnih svetlobnih virov je tako raznolik, da se zdi, da zadosti vsem zahtevam po osvetlitvi. Toda obstajajo podjetja, kjer bi morali biti električni viri svetlobe privzeto prepovedani. Gre za zelo nevarne in posebno nevarne prostore. Ne bi smeli misliti, da je takih podjetij malo.

Če izvzamemo obrambno industrijo s proizvodnjo smodnika, raketnega goriva in drugih "nedolžnih" snovi, potem je še vedno obsežen seznam industrijskih podjetij, ki proizvajajo znane izdelke v neobičajnih pogojih.

Premogovniki z metanskim onesnaženjem so vsi na ustih. Toda mlini ali sladkorne tovarne — kaj je tam nevarnost? Toda strokovnjaki vedo, da je suspendiran, razpršen prah iz moke ali sladkorja eksploziv, ki bi mu ga vojska zavidala. Iskra in vakuumska bomba v velikosti delavnice sta pripravljeni.

Ostajajo pa še galvanske inštalacije, polnilnice baterij in številni drugi prostori s posebnimi varnostnimi zahtevami.Zelo resna težava z osvetlitvijo skladišč žitnih podjetij: ogromne sobe so osvetljene z zatemnjenimi svetilkami z žarnicami. Sanitarni organi strogo prepovedujejo uporabo živosrebrnih žarnic, gasilci pa v prašnem okolju uporabljajo močne žarnice z žarilno nitko.

Zdi se, da v teh primerih obstaja samo en izhod: uporaba velikega števila eksplozijsko varnih svetilk pri nizki napajalni napetosti. A nerešljivi problemi so v tehnologiji redki. Leta 1874 je elektrotehnik Vladimir Chikolev v tovarni smodnika v Okhti namestil razsvetljavo v obliki cevi z notranjo zrcalno površino. Svetloba električnega obloka, ki se nahaja zunaj, se po večkratnem odboju prenese na nevarna območja.

To je bil prvi praktični primer novega svetilnega telesa — votla vlakna z odbojno notranjo prevleko... Od takrat je oblikovanje svetlobnih vodnikov napredovalo daleč. Danes dobro poznamo optične linije in svetlobne vodnike mikronskega premera: veliko ljudi uporablja internet prek povezave z optičnim kablom. Do nedavnega so bili votli svetlobni vodi poznani le ozkemu krogu svetlatov.

Toda z naraščajočim zanimanjem za tehnologije za varčevanje z energijo so postale predmet pozornosti številnih inženirjev in oblikovalcev. Možnost uporabe sončne svetlobe podnevi za osvetlitev ne le skladišč, temveč tudi pisarniških prostorov, spodbuja proizvodnjo svetlobnih vodnikov z zunanjostjo, primerno za poslovne prostore.

Kljub preprostosti same ideje ima zasnova votlih vlaken precej zapleteno optično shemo, z uporabo najsodobnejših materialov. Oglejmo si zasnovo na primeru ekspandiranih vlaken.Najpogosteje uporabljena okrogla cev iz polimetil metakrilata (PMMA) ali polikarbonata (PC). Svetlobni viri visoke intenzivnosti so nameščeni na eni ali obeh straneh cevi. Razmerje med dolžino in premerom cevi je izbrano od 30 za enostranske svetlobne vodnike do 60 za dvostransko namestitev svetilke.

Na notranjo površino telesa cevi je nanesen poseben prizmatični film tipa SOLF. Njena značilnost je skoraj popoln odboj svetlobe, ki pada na površino pod različnimi koti.Tehnologija za izdelavo prizmatičnih filmov je bila razvita leta 1985. Tanek (približno 0,5 mm) film v zvitku znamke SOLF je utrl pot ustvarjanju svetlobnih vodnikov z visoko in enakomerno osvetlitvijo po dolžini cevi. Vzdolž osi cevi se pusti prozorna ali motna reža za enakomerno oddajanje svetlobe po dolžini vlakna.

Danes se približno 28 podjetij na svetu iz 12 držav ukvarja z razvojem, proizvodnjo in montažo optičnih vlaken različnih vrst in namenov. Premer optičnih vlaken se giblje od 250 do 1100 mm, dolžina pa do 16 metrov. Svetlovodi so izdelani v obliki celotnih modulov s svetlobnimi viri, ki jih je možno enostavno povezati med seboj za podaljšanje dolžine svetlobnega sistema.

Levji delež svetovnega trga (do 80%) zasedajo izdelki Solatube iz ZDA. V tej državi obstaja vladni program za spodbujanje uporabe alternativnih virov energije, zato je povpraševanje po ustreznih izdelkih veliko. Serijsko proizvodnjo svetlobnih prevodnikov sta obvladali evropski podjetji Sunpipe (Velika Britanija) in Solarspot iz Italije.Kot pove ime podjetja, se osredotočajo na izdelavo žarnic, ki lahko podnevi reciklirajo sončno svetlobo. Cena za meter takih vlaken je približno 300 dolarjev, saj uporabljajo posebno optiko za koncentracijo sončnih žarkov.

Podatkov o stroških sistemov razsvetljave na osnovi optičnih vlaken za eksplozivne in druge posebne prostore ni. Razlog za to je razvoj individualnih projektov v vsakem posameznem primeru. Lahko samo domnevamo, da so stroški takšnih aplikacij zelo visoki, vendar so življenja ljudi in varnost predmetov dražji.

Vendar ne smemo misliti, da so uporabniki sodobnih optičnih vlaken samo podjetja z nevarno proizvodnjo. Raznolikost oblik in struktur je oblikovalcem in arhitektom omogočila reševanje problemov izvirne osvetlitve stavb in pokrajine.

Svetlovodi majhnih dimenzij so se nepričakovano začeli uporabljati v gospodinjskih svetilih. S svojo zelo visoko svetilnostjo in ozko emisijo svetlobe so LED sijalke ostuden vir svetlobe, če so nameščene ločeno v lestence. Toda v kombinaciji s svetlobnim vodnikom, za katerega so idealna svetilna naprava, se doseže odlična razpršena osvetlitev prostora.

To lastnost LED je dobro razumelo kanadsko podjetje TIR Systems, ki je sprejelo neločljive svetlobne module na osnovi močnih barvnih in belih LED. Dekorativna barvna svetila z močjo do 30W in splošno razsvetljavo do 50W imajo svetlobna vodila premera 100 in 150 mm z življenjsko dobo 50.000 ur. Eleganten videz in sodobni materiali omogočajo prilagoditev svetilke sodobni notranjosti stanovanj.

V prihodnosti bodo svetlobni vodi pridobili na priljubljenosti zaradi svoje edinstvene sposobnosti preoblikovanja svetlobe iz točkovnih virov v enotno, razpršeno svetlobo. In ne bodo več eksotični izdelki za razsvetljavo za ozka področja uporabe.