專利名稱：具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖照明系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖照明作為一種新的照明方式，已經(jīng)普遍應用在大型娛樂、辦公、場館、工廠等 區(qū)域的照明，具有很多現(xiàn)有照明方式不具有的特點，如發(fā)射出來的光無紫外線與紅外線， 可用于特殊照明如文物照明等；不受電磁干擾，可用于核磁共振室等有電磁屏蔽要求的特 殊場所。 另外，光纖照明最大的優(yōu)勢在于，光通過光纖傳播到離光源有一定距離的照明場 所，從而具有光電分離的特點，特別適合于用在如石油、化工、天然氣等易爆、易燃區(qū)域，將 不帶電的館前照明終端置于這些易燃易爆區(qū)域，而產(chǎn)生光的照明驅(qū)動等帶電的部分則位于 遠離這些區(qū)域的地方，能最大程度上保證這些場所的安全。 目前的光纖照明系統(tǒng)一般用于短距離照明，對光源功率的控制也多用電控開關(guān)， 為了避開電的部分，可以在光源處采用電控開關(guān)來控制光源功率。但在遠距離光纖照明的 情況下，操作者需要在照明場所對光源功率進行實時調(diào)控，而不可能隨時到遠距離之外的 光源處進行操作，現(xiàn)有的電控開關(guān)不能滿足光電分離的需求。要完全實現(xiàn)光電分離，則必須 開發(fā)在照明場所進行非電控調(diào)節(jié)，同時光源處能根據(jù)調(diào)節(jié)得到的反饋進行光源功率控制的 光反饋回路系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述電控開關(guān)不能實現(xiàn)光纖照明 的光電完全分離的缺陷，提供一種能解決這種缺陷的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種具有光反饋回路的光纖 照明系統(tǒng)，其包括驅(qū)動電路、與驅(qū)動電路相連的光纖耦合模塊、照明終端和由數(shù)根光纖組成 的光纖光纜，其中，所述光纖光纜的輸入端與所述光纖耦合模塊連接，輸出端與照明終端連 接，本發(fā)明的光纖照明系統(tǒng)還包括與所述驅(qū)動電路相連的反饋電路、與所述反饋電路相連 的采集卡以及一端與該采集卡相連另一端與光纖光纜的輸入端連接的光電探測模塊，同時 在光纖光纜的輸出端和照明終端之間設有光開關(guān)。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光纖耦合模塊包括LED、 聚焦透鏡和光纖固定裝置，所述光纖固定裝置的中心設有用來固定所述光纖的通孔，所述 LED、聚焦透鏡和光纖固定裝置三者的中心位于同一條直線上。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光纖耦合模塊還包括設 置有所述LED的散熱基板、設置在所述散熱基板上并將所述LED包圍在內(nèi)的殼體以及設置 在所述殼體內(nèi)用來固定聚焦透鏡的透鏡固定裝置，所述光纖固定裝置設置在在殼體內(nèi)與 LED相對的側(cè)壁上。
在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光電探測模塊包括高透 高反鏡和光電探測器，其中，高透高反鏡固定在所述聚焦透鏡和所述光纖固定裝置之間，并 且三者的中心同軸共線，光電探測器位于可接收高透高反鏡反射光線的殼體內(nèi)壁上，所述 光電探測器與所述采集卡電連接。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述高透高反鏡一面鍍有能 反射從光纖傳回的反饋光的反射膜，另一面鍍有便于聚焦透鏡聚焦后的光通過的防反射增 透膜。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光電探測器響應頻率為 1014 1015Hz，其將反饋光信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳給采集卡，所述采集卡頻率為0. lHz。
在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光開關(guān)為MOEMS光開 關(guān)，其包括靜電基板、與靜電基板連接的單片機控制模塊、鑲嵌在靜電基板上并陣列排布的 旋轉(zhuǎn)透鏡、設置在靜電基板左側(cè)的入射光纖陣列、設置在靜電基板右側(cè)的出射光纖陣列和 在靜電基板下側(cè)的下載光纖陣列。其中，所述入射光纖陣列與所述光纖光纜連接，所述出射 光纖陣列和/或下載光纖陣列與照明終端連接。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述光纖耦合模塊與所述光 電探測模塊集成為一體。 在本發(fā)明所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)中，所述驅(qū)動電路、采集卡和反 饋電路集成為一體。 實施本發(fā)明的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，具有以下益處本發(fā)明采用光開 光取代電控開關(guān)作為遠距離光纖照明終端的控制元件，保證了照明場所的完全光電分離， 實現(xiàn)了安全可靠的照明要求；同時配合光反饋回路的光電探測器、反饋電路等，使照明終端 的光開光對光的調(diào)節(jié)通過反饋在產(chǎn)生照明的始端得到相應的響應，從而調(diào)節(jié)整個電路的照 明電壓、功率等， 一方面起到實時調(diào)控的作用，為客戶提供任何時候所需的照明，另一方面 起到提高整個照明系統(tǒng)光源利用率的作用，減少成本，避免資源閑置。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1為本發(fā)明具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)的工作流程圖； 圖2為本發(fā)明具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)的光耦合與光電探測模塊的結(jié)構(gòu)
示意圖； 圖4為本發(fā)明具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)的光開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中各序號對應的名稱分別為 1電路控制模塊，2光電轉(zhuǎn)換模塊，3光纖連接件，4光纖光纜，5光開關(guān)，6照明終 端，7連接光纖，8LED，9散熱基板，10殼體，11導線，12光電探測器，13高透高反鏡，14光纖， 15光纖固定裝置，16聚焦透鏡，17透鏡固定裝置，18入射光纖陣列，19出射光纖陣列，20下 載光纖陣列，21靜電基板，22旋轉(zhuǎn)透鏡，23開狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)透鏡，24關(guān)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)透鏡。
具體實施例方式
參照圖l，驅(qū)動電路與光纖耦合模塊連接，驅(qū)動光纖耦合模塊中的LED發(fā)光，光通 過耦合從光纖耦合模塊的輸出端進入光纖光纜4，光纖光纜4將光送入光開關(guān)5，部分光通 過光開關(guān)5進入照明終端6產(chǎn)生照明，另一部分光成為反饋光返回到光纖光纜進行傳輸，送 入光電探測模塊，所述反饋光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過導線ll最后送入采集卡。采集卡 將轉(zhuǎn)換后的電信號傳到反饋電路，反饋電路響應后控制驅(qū)動電路調(diào)整功率，從而改變整個 電路的發(fā)光功率，保證照明終端6的照明滿足需求。所述驅(qū)動電路、反饋電路和采集卡可以 集成一體，為電路控制模塊1 ，光纖耦合模塊和光電探測模塊也可集成一體，為光電轉(zhuǎn)換模 塊2，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和反饋控制過程如圖2、圖3和圖4所示。 參照圖2，光纖照明的光纖反饋系統(tǒng)包括電路控制模塊1、光電轉(zhuǎn)換模塊2、光纖連 接件3、光纖光纜4、光開關(guān)5、連接光纜7和照明終端6。所述光電轉(zhuǎn)換模塊2的輸入端與 電路控制模塊l電連接，其輸出端通過光纖連接件3與光纖光纜4連接。所述光開關(guān)5的輸 入端與光纖光纜4連接，其輸出端通過連接光纜7與照明終端6連接。所述電路控制模塊 1是驅(qū)動電路、反饋電路和采集卡三者集成的一體，采集卡采用的是0. 1Hz的低頻采集卡。
參照圖3，所述光電轉(zhuǎn)換模塊2包括光纖耦合和光電探測兩部分。所述光纖耦合部 分包括散熱基板9、安裝在散熱基板9中間的LED 8、與散熱基板9連接并將LED 8罩在里 面的殼體10、殼體10上與LED 8相對的位置所安裝的光纖固定裝置15、位于LED 8和光纖 固定裝置15之間的聚焦透鏡16、以及安裝在殼體IO上用于固定聚焦透鏡16的透鏡固定裝 置17。所述光纖固定裝置15中間有通孔用于插放光纖14的一端，且通孔、聚焦透鏡16和 LED 8三者的中心同軸共線。 所述光電探測部分包括高透高反鏡13、光電探測器12和導線11。所述高透高反 鏡13固定安裝在殼體10內(nèi)的聚焦透鏡16和光纖固定裝置15之間，且高透高反鏡13、聚焦 透鏡16和光纖固定裝置15的通孔三者的中心同軸共線。所述光電探測器12安裝在高透 高反鏡13正上方的殼體10內(nèi)壁上。所述導線11 一端與光電探測器12連接，另一端與電 路控制模塊l連接。 所述光電探測器12的響應頻率范圍為10" 1015Hz。高透高反鏡13 —面鍍有能 反射固定波長光的反射膜，另一面鍍有該波長的防反射增透膜。光纖14的兩端面均鍍有增 透膜以利于傳輸可見光波段某特定波長的單色光。 圖4示出的是光開關(guān)5的結(jié)構(gòu)示意圖。光開關(guān)5包括靜電基板21、鑲嵌在靜電基 板21上并陣列排布的旋轉(zhuǎn)透鏡22、設置在靜電基板21左側(cè)的入射光纖陣列18、設置在靜 電基板21右側(cè)的出射光纖陣列19和在靜電基板21下側(cè)的下載光纖陣列20。
入射光纖陣列18與光纖光纜4的各根光纖14對應連接，每根光纖14傳輸一定照 度、一定顏色的光，光從入射光纖陣列18進入靜電基板21，一部分光穿過旋轉(zhuǎn)透鏡22中處 于打開狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)透鏡23，另一部分光在處于閉合狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)透鏡24上反射。用單片機 控制靜電基板21上的靜電存在及其狀態(tài)，靜電基板21的靜電能控制旋轉(zhuǎn)透鏡22的轉(zhuǎn)動和 分光比率。通過控制光開關(guān)5中旋轉(zhuǎn)透鏡22的分光比率和反射角度，控制反饋光所占比例 值。出射光纖陣列19連到照明終端6上以產(chǎn)生照明。下載光纖陣列20在需要時也可與不 同的照明終端6連接。 —方面，電路控制模塊1的驅(qū)動電路部分控制LED 8發(fā)光，光纖14接收LED 8發(fā)射的、經(jīng)聚焦透鏡16聚焦后的光，并經(jīng)光纖光纜4傳輸給關(guān)開關(guān)5，部分光經(jīng)旋轉(zhuǎn)透鏡22的 反射進入出射光纖陣列19，最后傳輸?shù)秸彰鹘K端6上產(chǎn)生照明； 另一方面，光開關(guān)5通過控制靜電來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)透鏡22的旋轉(zhuǎn)角度和分光比率，使 另一部分光經(jīng)底部旋轉(zhuǎn)透鏡22反射而原路返回成為反饋光，反饋光經(jīng)光纖光纜4返回到光 電轉(zhuǎn)換模塊2里光纖14的端口，并入射到高透高反鏡13上，經(jīng)反射進入光電探測器12，光 信號被轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)導線11傳給電路控制模塊l，經(jīng)采集卡采集后傳給反饋電路部分。 設定光反饋回路信號的域值，當反饋信號超過該設定值，則反饋電路被啟動，反饋電路將調(diào) 整驅(qū)動電路的LED供電電流或電壓，從而調(diào)整LED的發(fā)光功率。比如設定光的反饋信號與 原始信號的比值在2% 5%，當反饋信號超出該設定值，反饋電路就調(diào)整光源的功率回到 該設定域值。
權(quán)利要求
一種具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其包括驅(qū)動電路、與驅(qū)動電路相連的光纖耦合模塊、照明終端(6)和由數(shù)根光纖(14)組成的光纖光纜(4)，其中，所述光纖光纜(4)的輸入端與所述光纖耦合模塊連接，輸出端與照明終端(6)連接，其特征在于，還包括與所述驅(qū)動電路相連的反饋電路、與所述反饋電路相連的采集卡以及一端與該采集卡相連另一端與光纖光纜(4)的輸入端連接的光電探測模塊，同時在光纖光纜(4)的輸出端和照明終端(6)之間設有光開關(guān)(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦 合模塊包括LED(8)、聚焦透鏡(16)和光纖固定裝置(15)，所述光纖固定裝置(15)的中心 設有用來固定所述光纖(14)的通孔，所述LED(8)、聚焦透鏡(16)和光纖固定裝置(15)三 者的中心位于同一條直線上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦 合模塊還包括設置有所述LED(8)的散熱基板(9)、設置在所述散熱基板(9)上并將所述 LED(8)包圍在內(nèi)的殼體(10)以及設置在所述殼體(10)內(nèi)用來固定聚焦透鏡(16)的透鏡 固定裝置(17)，所述光纖固定裝置(15)設置在在殼體(10)內(nèi)與LED(8)相對的側(cè)壁上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探 測模塊包括高透高反鏡(13)和光電探測器(12)，其中，高透高反鏡(13)固定在所述聚焦透 鏡(16)和所述光纖固定裝置(15)之間，并且三者的中心同軸共線，光電探測器(12)位于 可接收高透高反鏡(13)反射光線的殼體(10)內(nèi)壁上，所述光電探測器(12)與所述采集卡 電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述高透高 反鏡(13) —面鍍有能反射從光纖(14)傳回的反饋光的反射膜，另一面鍍有便于聚焦透鏡 (16)聚焦后的光通過的防反射增透膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探 測器(12)響應頻率為1014 10"Hz，其將反饋光信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳給采集卡，所述采 集卡頻率為0. lHz。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光開關(guān) (5)為MOEMS光開關(guān)，其包括靜電基板(21)、與靜電基板(21)連接的單片機控制模塊、鑲嵌 在靜電基板(21)上并陣列排布的旋轉(zhuǎn)透鏡(22)、設置在靜電基板(21)左側(cè)的入射光纖陣 列(18)、設置在靜電基板(21)右側(cè)的出射光纖陣列(19)和在靜電基板(21)下側(cè)的下載光 纖陣列(20)。其中，所述入射光纖陣列(18)與所述光纖光纜(4)連接，所述出射光纖陣列 (19)和/或下載光纖陣列(20)與照明終端(6)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦 合模塊與所述光電探測模塊集成為一體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動電 路、采集卡和反饋電路集成為一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光反饋回路的光纖照明系統(tǒng)，包括驅(qū)動電路、與驅(qū)動電路相連的光纖耦合模塊、照明終端(6)和連接后兩者的由數(shù)根光纖(14)組成的光纖光纜(4)，還包括與所述驅(qū)動電路相連的反饋電路、與所述反饋電路相連的采集卡以及一端與該采集卡相連另一端與光纖光纜(4)的輸入端連接的光電探測模塊，同時在光纖光纜(4)的輸出端和照明終端(6)之間設有光開關(guān)(5)。本發(fā)明利用光開關(guān)產(chǎn)生反饋光，并使反饋光通過光電探測模塊轉(zhuǎn)化為電信號，被采集卡采集后進入反饋電路，反饋電路對光源功率進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對照明終端的調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供的光纖照明系統(tǒng)具有完全的光電分離特性，為在特定要求的場合提供安全可靠的光纖照明。
文檔編號F21V29/00GK101761876SQ200910190130
公開日2010年6月30日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者周明杰, 王省偉 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司