光纖照明系統(tǒng)應(yīng)用于空間站艙內(nèi)的分析探討
引言：照明系統(tǒng)是空間站內(nèi)一個重要的子系統(tǒng),，配套舒適的照明能為航天員的艙內(nèi)生活,、作業(yè)提供良好的照明環(huán)境，保障航天員的人身安全,。同時,，照明的功耗控制也對整個航天任務(wù)的順利實施起到重要作用。
目前絕大多數(shù)空間照明系統(tǒng)的供電來源于太陽能電池陣/蓄電池供電系統(tǒng)。在航天器光照區(qū),，通過太陽能電池的光伏效應(yīng)把太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能供給負載,，并將部分電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存于蓄電池組中。當(dāng)航天器進入地球陰影區(qū)時,，則由蓄電池通過控制單元中的調(diào)節(jié)裝置向負載供電,。
太陽能電池主要時基于光電轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的,，其基本原理是利用電池將收集到的光能根據(jù)一定的原理轉(zhuǎn)化成為可以直接使用或者可以儲存的電能,，目前太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一般在10%-20%之間,。當(dāng)前這種技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣闊，但其局限性是如何提高這種光能向電能轉(zhuǎn)換的效率,。近年來,，雖然越來越多的飛行器開始采用功率較低,、性能更優(yōu)的LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熒光燈，但是長時間不間斷的照明仍會產(chǎn)生較大的功耗,。為了充分利用太陽光以達到節(jié)約資源的目的,，基于地面上應(yīng)用的光纖照明系統(tǒng),，提出了一種應(yīng)用于空間照明的太陽能光纖照明方案,，直接利用太陽光進行艙內(nèi)照明,。
圖1.空間站內(nèi)的照明系統(tǒng)
一,、光纖照明可行性分析
以位于赤道上空35860 Km的同步軌道為例,，衛(wèi)星繞地球一周的時間為23 h 56 min 4 s,與地球自轉(zhuǎn)周期相同,，衛(wèi)星相對地球來說是靜止的,，一年中僅在春分和秋分前后45天,，而且每天最多只有72 min被地球遮擋,，其余時間內(nèi),，衛(wèi)星可受到太陽光的連續(xù)照射,。和地面相比,，用同樣的面積的太陽能電池板，在同步軌道可獲得6-11倍的太陽能,。如果衛(wèi)星處于圓形日心軌道,，則不存在地球遮擋時間。如果我們能充分利用這段時間的太陽光直接進行照明,，將大大節(jié)省飛船的照明用電,，因此分析和探討光纖照明系統(tǒng)在飛船和空間站內(nèi)的應(yīng)用是非常有意義的。
事實上,，早在1995年,，美國物理科學(xué)公司和道格拉斯宇航公司在NASA的資助下，就曾對太陽光照明系統(tǒng)進行過相關(guān)的研究,。當(dāng)時這個系統(tǒng)是作為空間材料處理實驗的熱源為另一個項目研制的，將其中一部分用于空間植物照明實驗,。這一系統(tǒng)主要包括了可自主聚光鏡、次級聚光鏡,、光纖,、植物照明器和檢測儀器，效率約為32%,，通過采用高效率部件,，系統(tǒng)效率可達到65%,，其聚光比為1000-75000,。由此可見,，太陽光光纖照明系統(tǒng)有望于應(yīng)用于未來的空間站照明。
圖2.空間站內(nèi)的收光系統(tǒng)
二,、空間光纖照明系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
典型的光纖照明系統(tǒng)主要由聚光裝置、光纖束,、末端發(fā)光裝置以及輔助裝置等部分組成,。
其中光纖束及光線跳線作為重要的組成部分,，起到了光線傳輸何承載的重要作用。
我們提供各種光纖束,，并根據(jù)要求為客戶定制各種光纖束,?？蛇x的標準接口及護套鎧甲,。
40,000小時不間斷測試實驗表明我們光纖束可以長期保持透過率穩(wěn)定。
此外,傳統(tǒng)的光纖束均采用環(huán)氧膠來交合光纖，這一方式使光纖束的傳輸效率變低,，我們PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES 抗紫外光纖束（Optran® UVNS光纖）則采用輸入端熔融工藝從而減小光纖間的空隙,，極大的提供光纖束的透過效率,。在保持光纖的NA不變的情況下,，PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES傳輸效率提高50%,。因為不含任何環(huán)氧膠,，PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES在攝氏1500度的情況下依然可以正常工作,。
PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES（光纖束，光纖光導(dǎo)管）相對于傳統(tǒng)的液芯光導(dǎo)管（Liquid Light Guide,，液芯光纖）有著極大的優(yōu)勢，主要包括以下幾點：
1.PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES在160~1200nm范圍內(nèi)提供*的透過率,，
2. PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES長度不想液芯光纖一樣受限制,，
3. PowerLightGuide FUSED-END BUNDLES的傳導(dǎo)性能不會隨時間而退化,。
主要應(yīng)用：
工業(yè)及科學(xué)方面:
替換 UV液芯光纖
光譜學(xué)
傳感器
紫外光刻
激光焊接/錫焊/打標
激光能量傳送
核等離子體診斷
分析儀器
激光二極管尾纖
Thomson散射
紫外照明及監(jiān)測
紫外拉曼光譜
紫外固化
超高溫應(yīng)用
醫(yī)療方面：
醫(yī)療診斷
激光傳輸
光動力療法
醫(yī)學(xué)治療
系統(tǒng)的工作原理：聚光裝置將入射的太陽光進行會聚，會聚后的太陽光通過光纖束傳輸?shù)饺魏涡枰彰鞯膱鏊?，再通過合理的配光設(shè)計使傳輸過來的太陽光均勻地散射出去,。當(dāng)無太陽光照射或太陽光不足時，利用輔助照明裝置進行補充照明,，以保證高質(zhì)量的照明環(huán)境,。
太陽光光纖照明系統(tǒng)應(yīng)用于空間照明的關(guān)鍵技術(shù)為：聚光裝置的設(shè)計,；聚光裝置與光纖的耦合,；末端發(fā)光裝置的設(shè)計,；輔助照明裝置的設(shè)計。研究上述應(yīng)用的技術(shù)難點,，將對光纖照明系統(tǒng)應(yīng)用于空間照明并節(jié)約照明功耗具有很大作用,。同時，對空間站照明的研究,，也可以將其技術(shù)應(yīng)用在空間植物的培養(yǎng)方面,，未來隨著人們對宇宙空間的不停探索，光纖照明將不僅僅限于空間站的生活照明,，同樣可以應(yīng)用在空間站內(nèi)植物培養(yǎng)照明,，為人類能夠探索更遙遠的宇宙提供可能性。
結(jié)語：目前,，地面上的太陽光光纖照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明技術(shù)的有機結(jié)合使得太陽能被廣泛的應(yīng)用,，大大的節(jié)約了照明供電系統(tǒng)的資源和成本，具有較高的學(xué)術(shù)價值和重要的應(yīng)用價值,。而且,，國內(nèi)外關(guān)于太陽光照明與傳統(tǒng)照明結(jié)合的性能更優(yōu)的系統(tǒng)和新裝置不斷被研制出來，各國科研人員對太陽光光纖照明實用系統(tǒng)的開發(fā)研究正在進一步深入,，各種新方案,、新器件不斷被運用到系統(tǒng)的設(shè)計和制作當(dāng)中，太陽光光纖照明系統(tǒng)將是未來照明的一個大趨勢,。
關(guān)于昊量光電
昊量光電 您的光電超市,！
上海昊量光電設(shè)備有限公司致力于引進創(chuàng)新性的光電技術(shù)與可靠產(chǎn)品！與來自美國,、歐洲,、日本等眾多光電產(chǎn)品制造商建立了緊密的合作關(guān)系。代理品牌均處于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前沿,，產(chǎn)品包括各類激光器,、光電調(diào)制器、光學(xué)測量設(shè)備,、精密光學(xué)元件等,，所涉足的領(lǐng)域涵蓋了材料加工、光通訊,、生物醫(yī)療,、科學(xué)研究、國防及前沿的細分市場比如為量子光學(xué),、生物顯微,、物聯(lián)傳感、精密加工、先進激光制造等,。
我們的技術(shù)支持團隊可以為國內(nèi)前沿科研與工業(yè)領(lǐng)域提供完整的設(shè)備安裝,，培訓(xùn)，硬件開發(fā),，軟件開發(fā),，系統(tǒng)集成等優(yōu)質(zhì)服務(wù)，助力中國智造與中國創(chuàng)造! 為客戶提供適合的產(chǎn)品和提供完善的服務(wù)是我們始終秉承的理念,！
9
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務(wù)