CN102980038A - 一种具有损坏检测的无源化照明系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有损坏检测的无源化照明系统及实现方法，所述系统包括发出不可见光的主控单元、光纤和无源化灯，所述主控单元通过光纤与无源化灯连接；所述主控单元包括控制器、激光器、光纤、光检测器和光耦合器；所述无源化灯包括壳体、壳体内设置的光纤、光栅与光致发光粉体；所述控制器，用于控制激光器的发射和接收光检测器的信息；光纤，用于实现远距离的能量传输；光耦合器，用于对不同激光器发出的不同波长的光进行融合，融合到同一光纤上；及将光栅反射的其中一激光器的光回传到光检测器；光检测器，用于接收由光纤通过光耦合器回传的光；光致发光粉体，用于接收经过光栅发射的光，并将光进行上转换和下转换，变成可见光。

Description

一种具有损坏检测的无源化照明系统及实现方法

技术领域

本发明涉及一种用于高危场所的照明系统，尤其涉及一种具有损坏检测的无源化照明系统及实现方法。

背景技术

随着我国经济高速发展和国防力量的增强，对高危场所的安全管理日益重要。在高危场所易燃易爆环境下采用无源照明将成为我军后方洞库、军火生产、煤矿安全管理的重要设施之一。随着高危场所自动化、信息化设备的引入，不安全因素、隐患也愈来愈多，已成为当前高危场所实现信息化、自动化工作中难于协调与解决的矛盾与难题。

由于高危场所所存物品具有易燃易爆的特点，研究一种具有本质安全特性的照明技术成为一项迫切的需求。目前，国内在易燃易爆环境下，均采用有源防爆灯，通过电线供电（AC220V或DC24V）实现照明。由于需要将电线等装置引入照明区域，为此会引发雷电的导入，因此没有彻底解决高危场所本质安全的照明问题。

具有易燃易爆的特点，研究一种具备本质安全特性的照明技术成为一项迫切的需求。由于需要将电源化照明技术具有以下显著特点：能量传输由光纤完成；不带电，安全性好，可应用于易燃、易爆特殊场合与环境的照明；无红外线和紫外线辐射，特别适合珍贵物品的照明；无电磁干扰，可被应用在核磁共振室、雷达控制室、核潜艇、核反应堆等有电磁屏蔽要求的特殊场所之内；无电火花，无点击危险，可被应用于华工、石油、天然气平台等有火灾、爆炸性危险或潮湿多水的特殊场所，易维护和维修；光源和发光分离，光源易更换，也易于维修；发光器可以放置在非专业人员难以接触的位置，具有防破坏性；可在线维护大大降低维护成本与劳动强度。寿命长，可重复使用，节省投资。

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种具有损坏检测的无源化照明系统。所述技术方案如下：

一种具有损坏检测的无源化照明系统，包括：

发出不可见光的主控单元、光纤和无源化灯，所述主控单元通过光纤与无源化灯连接；所述主控单元包括控制器、激光器、光纤、光检测器和光耦合器；所述无源化灯包括壳体、壳体内设置的光纤、光栅与光致发光粉体；所述

控制器，用于控制激光器的发射和接收光检测器的信息；

光纤，用于实现远距离的能量传输；

光耦合器，用于对不同激光器发出的不同波长的光进行融合，融合到同一光纤上；及

将光栅反射的其中一激光器的光回传到光检测器；

光检测器，用于接收由光纤通过光耦合器回传的光；

光致发光粉体，用于接收经过光栅发射的光，并将光进行上转换和下转换，变成可见光。

一种具有损坏检测的无源化照明系统的实现方法，所述方法包括：

将不同激光器发出的不同波长的光通过光耦合器融合到同一光纤上；

光纤通过光耦合器将光回传到光检测器；及

光纤将接收到的其中一激光器发出的光经过光栅反射，并通过光耦合器回传到光检测器；光纤将接收到的另一激光器发出的光经过光栅发射到光致发光粉体，实现光的上转换或下转换，变成可见光；

可见光射到壳体的反光面并通过玻璃面射出，实现照明。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

安全、节能、环保、易维护等优势，且可以检测到传输光纤和灯具的完整性，如传输光纤和灯具损坏、被破坏、则会关断激光电源并且发出报警信号，可广泛应用于要求无电、无雷等易燃、易爆特殊场合与特殊环境的照明。

附图说明

图1是具有损坏检测的无源化照明系统结构图；

图2是无源化灯壳体内设置有支架的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：

本实施例提供了一种具有损坏检测的无源化照明系统，该系统包括：发出不可见光的主控单元1、光纤2和无源化灯3，所述主控单元通过光纤与无源化灯连接；所述主控单元包括控制器11、激光器、光纤、光检测器12和光耦合器13；所述无源化灯包括壳体31、壳体内设置的光纤2、光栅32与光致发光粉体33；所述

控制器，用于控制激光器的发射和接收光检测器的信息；

光纤，用于实现远距离的能量传输；

光耦合器，用于对不同激光器发出的不同波长的光进行融合，融合到同一光纤上；及

将光栅反射的其中一激光器的光回传到光检测器；

光检测器，用于接收由光纤通过光耦合器回传的光；

光致发光粉体，用于接收经过光栅发射的光，并将光进行上转换和下转换，变成可见光。

上述激光器至少包括2个，根据需要可以设置有多个；上述光纤包括有多条。

上述控制器分别与激光器1A、激光器1B和光检测器相连；其中激光器1A通过光纤2A与光耦合器相连，激光器1B通过光纤2B与光耦合器相连，光检测器通过光纤2C与光耦合器相连；光耦合器与光纤2相连。

上述壳体31由具有反光的锥面34和透光的玻璃面35组成的密封体，壳体内的光栅32设置在光纤上，在光纤端口前方设置所述光致发光粉体33，且该光致发光粉体垂直于光纤2。

上述光耦合器由多个光器件组成；

上述光检测器为光谱检测模块，或光谱仪，或光测量、光检测设备；

上述激光器1A的中心波长为1300～1600nm；上述激光器1B为大功率激光器或Led激光器，且该激光器的中心波长为900～1000nm；

上述光栅为光纤反射器，或光纤光栅终端滤波器，或光纤布拉格光栅传感器或光纤传感器。

上述光致发光粉体与距离光纤端口的距离为1～30mm。

上述壳体为密封体，内部压力为高压或低压，可让光栅受压，也可通过设置的支架36使光栅受压（如图2所示）。

上述系统工作的原理如下：

主控单元发出的不可见光经过光纤到达无源化灯，在无源化灯内，不可见光经过上转换或下转换变成可见光，射向前面实现照明，其中一部分不可见光被光栅反射回去，反射光由主控单元接收；若照明系统受损坏，主控单元立即关闭激光器1A和激光器1B，并发出报警信息。

本实施例还提供了一种具有损坏检测的无源化照明系统的实现方法，该方法包括：

将不同激光器发出的不同波长的光通过光耦合器融合到同一光纤上；

光纤通过光耦合器将光回传到光检测器；及

光纤将接收到的其中一激光器发出的光经过光栅反射，并通过光耦合器回传到光检测器；光纤将接收到的另一激光器发出的光经过光栅发射到光致发光粉体，实现光的上转换或下转换，变成可见光；

可见光射到壳体的反光面并通过玻璃面射出，实现照明。

上述激光器至少包括两个，也可以包括多个；上述光纤包括有多条。

上述光致发光粉体位于光纤2端口正前，垂直于光纤，光纤端口到光致发光粉体的距离可以为1～30mm。

上述方法具体实施过程如下：

光耦合器实现方向a和方向b的光融合到方向c上，反向时，方向d的光只传到主向e上；激光器1A发出中心波长λ1的光，激光器1B发出中心波长λ2的光，光纤波长λ1的光通过光纤2A和波长λ2的光通过光纤2B经过光耦合器进入光纤2；光纤2回传的光（方向d）经过光耦合器则只通过光纤2C传到光检测器。

壳体内光纤2上的中心波长λ1的光经过受压力的光栅后，被光栅反射回中心波长为λ3的光反射的中心波长λ3的光可被光检测器检测到。光致发光粉体实现光的上转换或下转换，中心波长λ2的光则通过光栅发射到前面的光致发光粉体实现光的上转换或下转换，变成可见光。光致发光粉体受中心波长λ2照到的面发出可见光，可见光射到壳体的反光面后通过玻璃面射出去（方向f），实现照明。

上述控制器控制激光器1A、激光器1B的发射和接收光检测器的信息，开启激光器1B后，实现无源化灯3的照明，开启激光器1A后，若光纤2发生光纤损坏和断裂，壳体受破坏，压力产生变化，则光检测器检测不到中心波长λ3的光，则说明系统受损坏，控制器立即关闭激光器并发出报警信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有损坏检测的无源化照明系统，其特征在于，所述系统包括发出不可见光的主控单元、光纤和无源化灯，所述主控单元通过光纤与无源化灯连接；所述主控单元包括控制器、激光器、光纤、光检测器和光耦合器；所述无源化灯包括壳体、壳体内设置的光纤、光栅与光致发光粉体；所述

控制器，用于控制激光器的发射和接收光检测器的信息；

光纤，用于实现远距离的能量传输；

光耦合器，用于对不同激光器发出的不同波长的光进行融合，融合到同一光纤上；及

将光栅反射的其中一激光器的光回传到光检测器；

光检测器，用于接收由光纤通过光耦合器回传的光；

光致发光粉体，用于接收经过光栅发射的光，并将光进行上转换和下转换，变成可见光。

2.根据权利要求1所述的具有损坏检测的无源化照明系统，其特征在于，所述控制器分别与所述激光器和光检测器相连，光检测器和激光器分别通过光纤与所述光耦合器相连；所述激光器至少包括有两个；所述光纤包括有多条。

3.根据权利要求1所述的具有损坏检测的无源化照明系统，其特征在于，所述壳体由具有反光的锥面和透光的玻璃面组成的密封体，壳体内的光栅设置在光纤上，在光纤端口前方设置所述光致发光粉体，且该光致发光粉体垂直于光纤。

4.根据权利要求1所述的具有损坏检测的无源化照明系统，其特征在于，所述

光耦合器由多个光器件组成；

光检测器为光谱检测模块，或光谱仪，或光测量、光检测设备；

激光器中一激光器为大功率激光器或Led激光器，且该激光器的中心波长为900～1000nm；

光栅为光纤反射器，或光纤光栅终端滤波器，或光纤布拉格光栅传感器或光纤传感器。

5.根据权利要求1所述的具有损坏检测的无源化照明系统，其特征在于，所述激光器中一激光器的中心波长为1300～1600nm；所述光致发光粉体与距离光纤端口的距离为1～30mm。

6.一种具有损坏检测的无源化照明系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

将不同激光器发出的不同波长的光通过光耦合器融合到同一光纤上；

光纤通过光耦合器将光回传到光检测器；及

光纤将接收到的其中一激光器发出的光经过光栅反射，并通过光耦合器回传到光检测器；光纤将接收到的另一激光器发出的光经过光栅发射到光致发光粉体，实现光的上转换或下转换，变成可见光；

可见光射到壳体的反光面并通过玻璃面射出，实现照明。

7.根据权利要求6所述的具有损坏检测的无源化照明系统的实现方法，其特征在于，所述所述激光器至少包括有两个；所述光纤包括有多条。

8.根据权利要求6所述的具有损坏检测的无源化照明系统的实现方法，其特征在于，所述光耦合器由多个光器件组成；

光检测器为光谱检测模块，或光谱仪，或光测量、光检测设备；

激光器中一激光器为大功率激光器或Led激光器，且该激光器的中心波长为900～1000nm；

光栅为光纤反射器，或光纤光栅终端滤波器，或光纤布拉格光栅传感器或光纤传感器。

Images