SISTEMI DI ILLUMINAZIONE A FIBRE OTTICHE

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1 SISTEMI DI ILLUMINAZIONE A FIBRE OTTICHE

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3 1 Illuminatore L illuminatore provvede a generare la luce e inviarla, minimizzando ogni dispersione con un sistema ottico opportuno, nel bundle cioè nel collettore in cui si raccolgono le guide ottiche. Nell illuminatore tra la sorgente luminosa ed il collettore, un apposito filtro sottrae alla luce le radiazioni termiche (infrarosse) e di conseguenza elimina il calore emesso dalla lampada evitando così di riscaldare troppo il fascio di fibre. Con filtri colorati, fissi o rotanti, è possibile giocare con colori e dinamicizzare in uscita ai capi delle guide, effetti decorativi e scenografici di potente impatto visivo. Analizziamo l aspetto molto importante della lampada utilizzata nell illuminatore. Per poter realizzare un accoppiamento efficace ed ottenere un adeguata emissione di luce è necessario disporre, in corrispondenza dell imbocco del fascio di fibre, di una adatta sorgente di luce sufficientemente potente. Spesso si fa ricorso all impiego di lampade alogene a riflettore che, grazie alla perfetta centratura del filamento ed alle dimensioni molto ridotte dello stesso, assicurano un rendimento del sistema abbastanza buono. Ad esempio, con una lampada alogena a riflettore da 50 W o da 75 W, all estremità di un cavo di 5 mm si ottengono rispettivamente 11 e 19 lumen. Dato che la luce emessa dalle lampade alogene è caratterizzata da un indice di resa cromatica (I.R.C.) pari a 100, cioè il max, tali sorgenti sono particolarmente indicate nei casi in cui il sistema debba consentire un ottima distinzione delle sfumature di colore( dipinti, sculture, ecc.). Le lampade a scarica compatte, invece, si rivelano particolarmente adatte nei casi in cui, in corrispondenza dei terminali, si debba poter disporre di un flusso piuttosto elevato.

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6 2 FIBRE OTTICHE AD EMISSIONE PUNTUALE-CAVO ENDGLOW- Racchiuse in una guaina protettiva e flessibile in PVC di colore nero

7 2 FIBRE OTTICHE AD EMISSIONE LATERALE Il rivestimento esterno protegge il cavo dai raggi UV ed è stabilizzato con, fungicidi in modo da garantire la massima durata e resistenza agli elementi atmosferici ed alle intemperie.nel suo processo di manifattura del cavo Side-glow, si utilizza un nucleo centrale riflettente, per produrre un cavo flessibile che emette luce uniforme su tutta la lunghezza del cavo e non solo al terminale dello stesso. il cavo side-glow, per il momento, non raggiunge il livello di luminosità del neon al contrario del neon, il cavo sideglow può avere variazioni prestabilite di colore interponendo, tra la sorgente di luce ed il connettore in cui è innestato il fascio di fibre, un disco rotante multicolore

8 Struttura della singola fibra ottica Una fibra ottica è costituita da un sottile filo di vetro a base di silice con un nucleo interno denominato core con diametro che va da 10 ad alcune decine di mm, ricoperto da un rivestimento concentrico anch esso di vetro trasparente alla luce e alla radiazione infrarossa, denominato mantello (cladding) di diametro 125 mm. Il cladding ha indice di rifrazione n2 di poco inferiore a quello del core n1 (dal 2 al 9 per mille in meno). Il core e il cladding, a loro volta, sono ricoperti da un rivestimento primario di materiale plastico per la protezione della fibra dalle abrasioni meccaniche; il suo diametro è di 250 mm. Nella seguente figura si mostra la struttura della fibra:

9 Principio di funzionamento della fibra ottica Questi impulsi vengono immessi nella fibra ottica ad una estremità e, attraverso riflessioni successive, arrivano all'altra estremità come indicato nella figura seguente. Il principio di funzionamento della fibra ottica sta nel fatto che il segnale luminoso, una volta immesso nella fibra assialmente, vi rimane intrappolato se l'angolo con il quale il raggio è immesso in fibra è inferiore ad un valore detto angolo di accettazione che garantisce che all'interno vi sarà riflessione totale e mai rifrazione

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14 2 per i sistemi a fibre ottiche è importante che essi abbiano basse attenuazioni su tutto lo spettro del "visibile", compreso tra 380 nm e 780 nm, e alte attenuazioni nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso e dell'ultravioletto. L'attenuazione varia in funzione dei materiali: il vetro presenta valori crescenti per le basse lunghezze d'onda e quindi gli UV subiscono in un certo senso un filtro automatico dal materiale; nel caso del PMMA, la curva è più irregolare, e si assiste a un'alta attenuazione per le grandi lunghezze d'onda, Il fascio di cavi a fibre ottiche è composto da un numero variabile di code (raggruppate in un bocchettone comune) ognuna delle quali origina un punto luminoso più o meno intenso in funzione del diametro, della lunghezza della coda stessa e della potenza della lampada utilizzata. La coda non deve superare determinate lunghezze, a seconda che si utilizzino fibre ottiche in vetro o sintetiche, se si vuole ottenere in uscita luce perfettamente bianca esente da dominanti cromatiche. La sua capacità trasmissiva dipende dalla lunghezza, dalla purezza e dal tipo di materiale con il quale è costruito il cavo.

15 3 Elementi terminali e supporti Effetti luminosi di grande presa scenografica si ottengono con l utilizzo degli elementi terminali, che hanno la funzione di ancoraggio alle guide, diffusione della luce e finitura del sistema a fibre ottiche. La parte di ancoraggio al supporto di installazione è costruita in materiale plastico o metallico, con forme e finiture diverse per la migliore armonizzazione con le caratteristiche dell ambiente. Abbinati a questi, i componenti ottici assolvono la funzione di modificare il solido fotometrico del terminale della guida. I diffusori possono ridurre oppure incrementare l angolo di apertura del fascio luminoso, mutando i valori dell intensità nelle varie direzioni.

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22 Caratteristiche fotometriche I diagrammi degli illuminamenti : Le figure forniscono l illuminamento sul piano ortogonale all asse di emissione della luce. Il diametro del cono di luce cresce all aumentare della distanza del piano illuminato dal punto di emissione ed in funzione dell apertura del fascio. L apertura del fascio di luce in gradi sessagesimali è definita dall angolo compreso tra i due vettori intensità luminose il cui valore è pari alla metà del valore massimo del vettore intensità lungo l asse principale della guida. Nella pagina seguente è riportato lo schema tipico di un diagramma degli illuminamenti.

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24 Vantaggi 1) Possibilità di disporre la sorgente di luce in un luogo sicuro, di agevole accesso per la manutenzione (pulizia periodica dell illuminatore o sostituzione della lampada). 2) Risparmio energetico e risparmio economico sulla manutenzione e permettono l ammortamento, in un breve periodo, il costo iniziale per l acquisto dell intero sistema 3)I cavi a fibre ottiche sono infrangibili 4) Massima sicurezza per quanto attiene ai pericoli di folgorazione e d incendio (i materiali adottati per convogliare la luce non conducono elettricità, gas o calore) 5) Elevata flessibilità che consente disegni di luce e applicazioni difficilmente realizzabili 6) Possibilità di impiego sia all interno che all esterno 7) Possibilità di immergere la fibra ottica in tutti i liquidi (infiammabili e non), con una definizione cromatica sinora sconosciuta 8) L impiego di adatti filtri consente sia di filtrare le radiazioni infrarosse (consegue l eliminazione del calore) e sia i raggi ultravioletti (causa della corrosione dei colori). Quindi si ottiene una luce "fredda" adatta per l illuminazione espositiva. 9) La sensazione che l occhio percepisce osservando un piano illuminato da una fibra ottica è di grande omogeneità luminosa; 10) La luce emessa non diffusa ma molto diretta