文物展覽專用可調式光纖光源的製作方法
2023-05-06 23:06:26 1
專利名稱：文物展覽專用可調式光纖光源的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光纖照明設備，特別涉及專業的文物照明設備結構設計。
背景技術：
文物是一類特殊的物體，它們非常珍貴，但也相當嬌氣。許多文物在光照下會產生一系列的化學和物理反應，從而遭到不同程度的破壞。在國家頒布的文物展覽的參考標準中，根據對光的敏感程度不同，對文物的照度提出了推薦的數值，文物不同，照度要求也不同。一些對光線非常敏感、或是比較敏感的文物更是對照明條件提出了相當苛刻的要求除了照度之外，還需要光線的顯色性好、無紫外線、無熱量等。另外，由於可見光譜對文物也有一定的破壞作用，所以即便採用了很好的光源，也還需要避免長時間照射。
但是，現有的照明條件很難滿足文物這種特殊專業的要求傳統電光源的顯色性參差不齊、燈泡發熱量大、存在產生電火花和漏電隱患等弊端，而螢光燈還會產生大量紫外線，難以滿足這些苛刻的條件；一些專業的光源價格昂貴，儘管保證了好的顯色性，過濾了紫外線，卻依然無法控制光源的照度，難以保證不同文物的照度要求。對於許多在文物部門工作、但不是照明專業的人士來說，儘管了解文物對光照的要求，但要想通過自己的調節來保證不同種類文物的合適照明也還有一定的困難。
另外，在文物展覽為主的博物館中，為保護文物的照明，往往犧牲了參觀的人的感受。許多靠人體感應控制的燈具，常常在參觀者走近的時候突然變亮，人的眼睛感覺相當不適應，而人離開較遠時則是一片黑暗，看不出大概有些什麼東西。
發明內容
本實用新型專利的目的是為克服已有技術的不足之處，設計出一種文物照明專用可調式光纖光源，對光照比較敏感的文物提供高質量的照明，結合光纖的導光性能，保證了不同文物的照度、顯色性以及無紫外線、無熱量的要求，也可採用自動和手動調節的方式，根據參觀者的人體視覺效應進行漸變式照度調節，最大限度地解決了文物展覽照明與參觀者視覺感受之間的矛盾。並同時具有保證電光源使用壽命的優點。
本實用新型設計的一種文物照明專用可調式光纖光源，包括電光源、與電光源共光軸的匯聚透鏡，其特徵在於，還包括接收該匯聚透鏡的出射光並導引至照明處的光纖，固定該匯聚透鏡的支架，帶動支架進行移動的傳動機構及其驅動電機，提供電機所需電源的電源發生器，控制支架在設定的範圍移動的限位開關/光感控制器，控制該電光源開啟、關閉的人體感應開關。
本實用新型還可包括與該限位開關固接的用以手動調整限位開關位置的手柄，用以控制透鏡具體位置的手動旋鈕。
所說的傳動機構可採用齒輪、齒條傳動機構，也可以採用皮帶輪等傳動機構。
所說的電光源可包括顯色性較好的點光源及與之相配套的變壓器、為光源散熱的電風扇、將該點光源的發散光轉為平行光的拋物線型的反射光罩，以及設置在反射光罩前的濾紫外線的濾光片。
所說的匯聚透鏡可採用一凸透鏡。
所說的為文物照明傳導光線的光纖可以是單根光纖，也可以由光纖束構成。
本實用新型的特點1、本實用新型滿足了文物展覽照明所需要的顯色性好、無熱量、無紫外線的要求，並保證了對不同文物可採用其需要的不同照度進行照明。
2、最大限度的保護珍貴文物，將光線對文物的破壞減到最小。
3、人性化的設計。對於參觀者來說，考慮到人的視覺適應過程，採用了照明光根據人體感應漸變方式，視覺不產生跳躍。對於展覽館、博物館的工作人員來說，本實用新型產品便於操作，不具備文物保護專業知識也不會造成對文物的破壞。
4、本實用新型採用一種新的亮度調節方式，不是依靠對電光源的亮度調節而調節出射的亮度，在解決了文物照明所需要的光線照度的情況下，保證了電光源的壽命。
5、相對其它同效果產品來說成本低廉。
圖1為本實用新型的實施例的總體結構示意圖，其中1a為側視圖，1b為俯視圖圖2為本實用新型實施例總體結構的立體示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出的文物展覽專用可調式光纖光源的結構及工作原理結合實施例及附圖詳細說明如下本實用新型的實施例整體結構如圖1、圖2所示。其中由外置的人體感應開關1、安裝在一殼體2內的光學和電驅動及控制部分、向外傳導光線的照明光纖(照明光纖束)19共同組成，外置人體感應開關1應該選擇合適的感應範圍，並安置在合適的位置，以便在參觀者到來之時做出反應。
具體的光學和電驅動及控制部分安裝在殼體2中，包括電光源3、金屬架4、電扇6、與電光源燈配套的變壓器等附屬器件7、鍍膜玻璃(濾紫外線)8、凸透鏡9、透鏡架10、齒條11、滑動盒12、前進電機(使得透鏡由A向B運動)13、齒輪14、後退電機(使得透鏡由B向A運動)15、齒輪16、固定在外殼上的限位開關(開關觸點所在位置A為透鏡所能到達的距離光纖頭最近的一端)17、可以根據實際情況改變位置的限位開關(開關觸點所在位置B為透鏡所能到達的距離光纖頭最遠的一端)18、電源發生器21等部分。外殼的後部為加強散熱，可採用格柵或者鐵絲網5的方式加強通風。為保證光纖的插入方向，在外殼的前部設照明光纖插口20。
照明光纖(照明光纖束)19將光線由本光源導出，為需要保護的文物進行照明。
殼體內各部件的裝配位置情況及功能為在外殼的後部，電光源3通過金屬架4固定在外殼上，電扇6及與電光源配套的變壓器等附屬原件7分別被安裝在外殼的側壁和底板上，在電光源的側面和下邊。電扇6為電光源及其配件通風散熱。
濾紫外線的鍍膜玻璃8安裝在電光源的前面，將光線中的紫外線部分隔離。凸透鏡9平行地安裝在透鏡架10上，而透鏡架10則與齒條11焊接在一起，套在滑動盒12中可前後滑動。滑動盒12固定在外殼底部，盒中有不鏽鋼珠用於減少摩擦。
齒輪14與齒條11咬合在一起，電動機13啟動後將帶動齒輪14順時針轉動，使凸透鏡9順著齒條11從A點向B點移動。齒輪14也可以逆時針轉動，並且不會帶電機13一起轉。
齒輪16與齒條11也咬合在一起，電動機15啟動後將帶動齒輪16逆時針轉，使凸透鏡9順著齒條11從B點向A點移動。同樣，齒輪16也可以順時針轉動，並且不會帶電機15一起轉。
固定在外殼上的限位開關17位於兩個齒輪之間距離光纖較近的一端，直接固定在外殼的底板上。其開關的功能由透鏡架10的觸碰來實現，平時開關處於常閉狀態，透鏡架觸碰A處時，開關斷開，電機15停止轉動。觸點所在位置A決定了透鏡所能到達的距離光纖頭19最近的一端，也就決定了出射光線最暗時的照度值。
限位開關18位於兩個齒輪之間距離光纖較遠的一端，由限位開關18a和與其焊接的手柄18b組成。其開關的功能由透鏡架10的觸碰來實現，平時開關處於常閉狀態，透鏡架觸碰B處時，開關斷開，電機13停止轉動。觸點所在位置B決定了透鏡所能到達的距離光纖頭19最遠的一端，也決定了出射光線最亮時的照度值。手柄18b沿著外殼上的水平縫隙滑動，可以調整限位開關18a的具體位置，從而調節出射光線的最高亮度，以滿足不同文物的需要。
其中，電光源3、鍍膜玻璃8、凸透鏡9、光纖插口20的中心在同一軸線上，這幾個元件與軸線垂直。
在滑動盒12的另一側，可安裝與電路有關的其它一些配件，如電源發生器22等。
安裝帶有齒輪的旋鈕21由齒輪21a和調節旋鈕21b組成，在手動控制的情況下，要調節照度，可按下旋鈕21b，使得齒輪21a與齒條11咬合，旋轉21b可調節凸透鏡的位置，以滿足某一照度的需要。
本實施例使用時可將圖2中的人體感應開關1安裝在展覽區中的參觀流線附近，選擇最佳的感應範圍；滑動手柄18b調整最高亮度；將照明光纖接入光纖插口20，並將光纖的另外一端引至需要照明的部位；接通電源即可。本實施例可以實現完全手動或者完全自動的專業文物照明。在完全自動的情況下，文物的照明可採用一常規的自動控制電路得以實現。當參觀者距離較遠(大於紅外感應的距離)時，展櫃有最低視覺感應亮度，以保證人能夠看到「這邊有展品」；在參觀者走近展品的過程中，光線漸漸變亮，視覺不產生跳躍，而物品越來越清晰；當人走到展品面前，照度達到規定值。如果參觀者絡繹不絕，照明光線將保持在規定照度不變；如果參觀者離開，在沒有人再次走到展櫃前面時，光線將回復到最低的、視覺能夠感受到的亮度，保護文物。在選擇手動方式時，工作人員可根據不同文物的需要，按下並旋轉旋鈕21b調節需要的光照強度。
為取得理想的效果，可根據光學原理，並採用實驗的方式來最後確定電光源1的亮度、透鏡的焦距、透鏡與光纖頭之間的距離、透鏡移動範圍AB兩點的位置。
本實施例中的主要原器件都可採用現成的技術和產品，可以比較方便地得到實施。其中人體感應開關1是一種相當成熟的產品，根據具體展覽空間的布置特點，可選擇合適的感應角度(大於150度，最好是180度的)，合適的感應距離(5米～12米)，合適的延時控制(30秒～2分鐘)的產品。
電光源3可以考慮選擇一些顯色性好、色溫漂移小的點式光源。其中，滷鎢燈、金滷燈是比較理想的、價格相對比較便宜的光源。已進入商業應用階段的陶瓷金滷燈(HIC)，如歐司朗的陶瓷內管金滷燈單端產品POWERSTAR HCI-T系列，具有小巧的G12燈頭，功率可選擇35W，70W和150W，色溫3000K，顯色指數Ra＞83，是可以考慮使用的光源。
鍍膜玻璃可以採用現有的溶膠鍍膜技術，如臺灣永光化學股份有限公司生產的抗紫外線溶膠鍍膜玻璃，加可見光部份抗反射溶膠技術後，紫外線穿透率為5％，可見光穿透率為95％，能夠比較好的除去光線中的紫外部分並保存可見光部分。
限位開關要選擇比較小巧的型號，如日本歐姆龍公司生產的HL-5000型限位開關，大小為50×24mm，能夠滿足需要。
另外，電動機、電扇等已經是非常普及的產品，在此不必累述。
以上的實施例還可以添加更為精確的控制，即採用比較敏感的光感控制器來控制電機13和電機15的工作情況，從而控制最後的照度，其作用相當於原有的限位開關17、18的功能。在被照射文物的附近隱蔽處放置光度感應頭，根據實際的需要設定最低照度和最高照度值，當透鏡由A向B點運動，照度感應值變化達到設定最高數值時，光感控制器將發出相應的信號，使電機13停止轉動，照度保持在最高值；當透鏡由B向A運動時，照度感應值變化達到設定的最低數值，光感控制器發出信號，電機15停止轉動，照度保持在最低值。此時也可以保留限位開關17、18，不過其功能將作為對特殊情況(如電光源不亮、透鏡受損等情況)的保護措施。
光感控制器有現成的技術產品，如德國「泰邦」的LU 118型光感控制器就可以達到這種控制效果。
權利要求1.一種文物照明專用可調式光纖光源，包括安裝在一外殼內的電光源、匯聚透鏡支架，安裝在該支架上的並與該電光源共光軸的匯聚透鏡，其特徵在於，還包括一光纖，該光纖的一端部安裝在該外殼上且其端面處於該匯聚透鏡的光匯聚處，該光纖的的另一端部安裝在照明處；安裝在該外殼內且與該電光源相連的電源發生器；安裝在該外殼內的傳動機構及其驅動電機，所述的支架與該傳動機構相連；安裝在該外殼上且與該傳動機構相連的限位開關/光感控制器；安裝在照明處且與該電源發生器相連的人體感應開關。
2.如權利要求1所述的文物照明專用可調式光纖光源，其特徵在於，還包括與該限位開關固接的用以手動調整限位開關位置的手柄，用以控制透鏡具體位置的手動旋鈕。
3.如權利要求1所述的文物照明專用可調式光纖光源，其特徵在於，所說的傳動機構採用齒輪、齒條傳動機構，也可以採用皮帶輪等傳動機構。
4.如權利要求1所述的文物照明專用可調式光纖光源，其特徵在於，所說的電光源包括顯色性較好的點光源及與之相配套的變壓器、為光源散熱的電風扇、將該點光源的發散光轉為平行光的拋物線型的反射光罩，以及設置在反射光罩前的濾紫外線的濾光片。
5.如權利要求1所述的文物照明專用可調式光纖光源，其特徵在於，所說的匯聚透鏡採用一凸透鏡。
6.如權利要求1所述的文物照明專用可調式光纖光源，其特徵在於，所說的光纖為單根光纖或由光纖束構成。
專利摘要本實用新型屬於光纖照明設備，涉及文物展覽專用可調式光纖光源。包括電光源、匯聚透鏡，光纖，固定該匯聚透鏡的支架，帶動支架進行移動的傳動機構及其驅動電機，提供電機所需電源的電源發生器，控制支架在設定的範圍移動的限位開關/光感控制器，控制該電光源開啟、關閉的人體感應開關。本實用新型採用顯色性好的金屬滷燈或其它光源，經過光學部件和相應設備的控制傳導入光纖，調節光纖出射的光線強度，為文物進行照明。整個光源具備了顯色性好、無熱量、無紫外線、便於操作、便於維護的優點，並採用了人性化的設計方法，在最大限度避免文物在展覽照明過程中受到的損壞的同時，顧及參觀者的人體視覺感受。
文檔編號F21V14/06GK2646557SQ03270769
公開日2004年10月6日 申請日期2003年8月15日 優先權日2003年8月15日
發明者王珏, 梁寅鵬, 王瑞波 申請人:王珏, 梁寅鵬, 王瑞波