一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法

技术领域

本发明涉及救生照明线技术领域，尤其是，本发明涉及一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法。

背景技术

救生照明线是在发生火灾或其它事故时，电力线路切断后提供照明和指示撤离方向的设施。

目前，消防救生照明线的线体为荧光发光线，内嵌EL冷光线光源，经荧光激发成任一种颜色，例如中国专利实用新型专利CN209245761U公开了一种救生照明线，包括发光线，发光线平绕在轮式胶盘上，发光线上设有若干带箭头的透明套管，轮式胶盘一端通过中心轴安装在支架上，支架上设有用于固定轮式胶盘的紧固把手，轮式胶盘中部安装有电池组及线路板，轮式胶盘的另一端安装有操作面板及转把，操作面板上设有电源开关及频闪开关，转把贯穿操作面板并固定在轮式胶盘上。上述实用新型的有益效果：采用轮式胶盘结构，有效的减小了体积，提高了布放速度；EL光线有重量轻、光线均匀一致、功耗低及发热量小的优点；间隔设置的透明套管方便指示撤离方向；紧固把手可以使胶盘固定不动，便于运输；发光线末端（自由端）的环形结构方便固定。

但是，上述救生照明线仍存在以下缺陷：1、经市场调研，目前照明线线体荧光粉浓度比例约为0.3%，根据国家标准GB 26783-2011《消防救生照明线》的要求中，发光亮度不低于10cd/m2，线体质量不大于13kg等参数要求，长度越长发光亮度越低、线体质量越重，导致现有照明线最长规格为200米，远低于救援人员的实际使用需求；2、照明线内的光源通常为EL电致发光线，长距离时12V直流供电经驱动器变110V高压交流电激发线体发光，在使用时全程通电，存在一定的安全隐患；3、EL光源发光效率较低，导致发光亮度不高，也是导致照明线距离受限的重要原因；4、EL电致发光线的平均使用寿命为3000-5000小时，使得照明线的使用寿命较低。

因此为了解决上述问题，设计一种合理的便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法对我们来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用光纤本身高功率通光时的散射光激发荧光物质产生发光进行照明线指示，有效降低照明线总质量，照明线可以做到更细、更长、更轻，可以延伸更长的救援通道中进行照明，而且光纤照明线中可以做到光电分离，照明线使用时是无电状态，安全性高，荧光激发充分，照明线照明亮度高，还有光纤发光可以有效延长使用寿命的便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法，采用光纤发光线结构，包括中芯光纤、设置于所述中芯光纤端部的光纤光源以及设置于所述中芯光纤外侧的保护皮套，所述保护皮套内设置有荧光粉，使得在光纤光源通电发出的光束照射至所述中芯光纤内时，散射光激发设置于保护皮套内的荧光粉进行发光照明；方法包括以下步骤：

S1：选取光纤光源通电时的代表电流值，第一预定电流值和第二预定电流值；

S2：在光纤光源通电电流为第一预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第一亮度表达式；

S3：在光纤光源通电电流为第二预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第二亮度表达式；

S4：在第一亮度表达式和第一亮度表达式中进行若干次验证，引入第一权重因子和第二权重因子至第一亮度表达式和第二亮度表达式中，并解析第一权重因子和第二权重因子的值；

S5：救生照明时，根据保护皮套的目标表面亮度，并带入第一权重因子和第二权重因子，计算得到最佳的荧光粉浓度和保护皮套厚度。

作为本发明的优选，执行步骤S1时，根据保护皮套内的荧光粉种类确定对应的荧光激发光范围，选取使得光纤光束在荧光激发光范围内的两个光纤光源通电电流值，作为第一预定电流值和第二预定电流值。

作为本发明的优选，执行步骤S1时，第二预定电流值不小于第一预定电流值。

作为本发明的优选，执行步骤S2和步骤S3时，均包括以下步骤：

S21：通过相同荧光粉浓度不同保护皮套厚度的保护皮套作为第一组实验，相同保护皮套厚度不同荧光粉浓度的保护皮套作为第二组实验，每一组实验都设置若干个对照组；

S22: 将不同的保护皮套置于中芯光纤表面的同一处位置进行激发照明，每一个保护皮套都使用辉度计测试其表面亮度并记录；

S23：进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达。

作为本发明的优选，执行步骤S23之前，至少执行步骤S22三次，并记录下所有测试数据。

作为本发明的优选，执行步骤S23时，多项式表达中最高为2次方多项式。

作为本发明的优选，执行步骤S4之前，根据光纤光源通电电流值，预设第一权重因子和第二权重因子表征式。

作为本发明的优选，执行步骤S4时，引入第一权重因子和第二权重因子至第一亮度表达式和第二亮度表达式中，得到保护皮套表面亮度综合表达式，并解析第一权重因子和第二权重因子的值。

作为本发明的优选，执行步骤S5时，救生照明时，获取救生照明实际数据，包括照明长度和最小照明亮度，获取保护皮套的目标表面亮度。

作为本发明的优选，执行步骤S5时，根据保护皮套的目标表面亮度、第一权重因子、第二权重因子以及保护皮套表面亮度综合表达式，计算得到最佳的荧光粉浓度和保护皮套厚度。

本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法有益效果在于：

1、利用光纤本身高功率通光时的散射光激发荧光物质产生发光进行照明线指示，光纤发光线较EL发光线具备质量轻的优点，可以有效降低照明线总质量，照明线可以做到更细、更长、更轻，可以延伸更长的救援通道中进行照明；

2、光纤发光线中光纤光源设置在中芯光纤的端部进行通电产生光束照射至中芯光纤内，可以做到光电分离，照明线使用时光纤发光线是无电状态，不会有高压触电风险，安全性高；

3、利用光纤散射光原理，可以有效针对荧光进行激发，荧光激发充分，照明线照明亮度高；

4、光纤发光可以有效解决EL发光线使用寿命短的问题，光纤材质使用寿命长。

附图说明

图1为本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法的流程示意图；

图2为本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法中的光纤发光线的截面示意图；

图中：1、中芯光纤，2、保护皮套。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和结构的相对布置不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1、2所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法，采用光纤发光线结构，包括中芯光纤、设置于所述中芯光纤端部的光纤光源以及设置于所述中芯光纤外侧的保护皮套，所述保护皮套内设置有荧光粉，使得在光纤光源通电发出的光束照射至所述中芯光纤内时，激发设置于保护皮套内的荧光粉进行发光照明；

方法包括以下步骤：

S1：选取光纤光源通电时的代表电流值，第一预定电流值和第二预定电流值；

S2：在光纤光源通电电流为第一预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第一亮度表达式；

S3：在光纤光源通电电流为第二预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第二亮度表达式；

S4：在第一亮度表达式和第一亮度表达式中进行若干次验证，引入第一权重因子和第二权重因子至第一亮度表达式和第二亮度表达式中，并解析第一权重因子和第二权重因子的值；

S5：救生照明时，根据保护皮套的目标表面亮度，并带入第一权重因子和第二权重因子，计算得到最佳的荧光粉浓度和保护皮套厚度。

在本发明中，整体分为两步：第一步是光纤发光线消防救生照明线的结构的提出，第二步就是光纤发光线消防救生照明线中的荧光粉的浓度以及保护皮套厚度的配置最优化。

在光纤发光线结构中，本发明采用的光纤发光线的结构，包括中芯光纤、光纤光源以及保护皮套，所述保护皮套内设置有荧光粉，使得在光纤光源通电发光，发出的光束进行耦合之后照射至所述中芯光纤内时，利用光纤侧发光的特性，光束照射至设置于中芯光纤外侧的设置有荧光粉的PVC保护皮套，保护皮套内的荧光粉受激发发光，使得保护皮套外表面发光进行照明。

光纤发光线相比于原有的EL发光线具有以下优点：

1）、光纤发光线拥有光纤使用寿命长的明显优势，替换了EL发光线使用寿命短，更换频繁的问题；

2）光纤发光线荧光激发更加充分，替换现有救生照明线EL光源激发效率低的问题；

3）光纤散射光激发方式让荧光激发更充分，照明线线体表面发光亮度越高，增大了照明范围，提升了使用效果；

4）光纤发光线直径更小，使得照明线线体重量大大降低，减轻救援人员的承重；

5）光纤发光线制备救生照明线可实现更远距离传输，且通体无电状态，杜绝电气安全隐患。

在保护皮套（内侧荧光粉浓度以及保护皮套自身厚度这两个参数）的配置方法中，考虑原有的EL发光线照明线中的的荧光PVC皮套的荧光粉浓度0.3%适用于EL发光线，而不适用光纤发光线，需要重新进行保护皮套荧光粉调配，从而归纳荧光粉浓度x、皮套厚度σ这两个参数对于照明线亮度（保护皮套的表面亮度）Y的影响，使得可以选取最优的荧光粉浓度和皮套厚度。

方法包括以下步骤：

S1：选取光纤光源通电时的代表电流值，第一预定电流值和第二预定电流值；

在这里，根据保护皮套内的荧光粉种类确定对应的荧光激发光范围，选取使得光纤光束在荧光激发光范围内的两个光纤光源通电电流值，作为第一预定电流值和第二预定电流值，而且第二预定电流值不小于第一预定电流值。

例如选取一款常用的黄绿色荧光粉。其激发波长为450-470nm，发射峰为543nm，色坐标为（x=0.446，y=0.533），粒径为10-12μm，激发效率不小于90%的铝酸盐材质荧光粉材料，选取相应的光纤光源通电电流值1.5A和3A分别作为第一预定电流值和第二预定电流值。

S2：在光纤光源通电电流为第一预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第一亮度表达式；

S3：在光纤光源通电电流为第二预定电流值时，设置不同配比的荧光粉浓度和保护皮套厚度，记录保护皮套表面亮度，进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达，得到第二亮度表达式；

步骤S3和步骤S2一样，就是在两个电流值下进行的相同的实验，每一次实验，分别对荧光粉浓度以及皮套的厚度两个主要参数进行反复重复多组实验测试，确定光纤侧发光的最佳激发效果时荧光粉的浓度以及PVC皮套厚度，得到第一亮度表达式和第二亮度表达式；

在这里，可以知道存在荧光粉浓度与荧光皮套表面亮度呈正相关，荧光皮套厚度与荧光皮套表面亮度呈负相关。

S4：在第一亮度表达式和第一亮度表达式中进行若干次验证，引入第一权重因子和第二权重因子至第一亮度表达式和第二亮度表达式中，并解析第一权重因子a和第二权重因子的值b；

在这里，若干次验证下，得知光纤电源的通电电流越大，即中芯光纤中传输的能量越多，光纤侧发光的特性越明显，也就是说，通电电流与荧光皮套表面亮度易呈正相关，引入表征与输入电流相关的权重因子：第一权重因子a和第二权重因子的值b。

执行步骤S4之前，根据光纤光源通电电流值，预设第一权重因子和第二权重因子表征式。

得到第一亮度表达式为Y1= -a*（x+t）²+b*x+2（2*σ-1）；

得到第一亮度表达式为Y2= -a’*（x+t）²+b’*x+3（2*σ-1）+14；

其中Y1和Y2表示荧光皮套表面亮度（cd/m2）；x为表示荧光粉浓度（%），且大于0；t=0.2*(σ-1)表示x的影响因子，σ表示荧光皮套的厚度（mm）。

引入第一权重因子和第二权重因子至第一亮度表达式和第二亮度表达式中，得到保护皮套表面亮度综合表达式，并解析第一权重因子和第二权重因子的值，得到；

a=a’=2*(I+1)；

b=b’=2*(2I-1)+11；

其中a、b分别表示表达式的2个权重因子，取值误差范围±1；I表示通电电流（A）。

S5：救生照明时，根据保护皮套的目标表面亮度，并带入第一权重因子和第二权重因子，计算得到最佳的荧光粉浓度和保护皮套厚度。

在救生照明时，获取救生照明实际数据，包括照明长度和最小照明亮度，获取保护皮套的目标表面亮度；在得到保护皮套的目标表面亮度时，可以根据根据保护皮套的目标表面亮度、第一权重因子、第二权重因子以及保护皮套表面亮度综合表达式，以及上述Y1和Y2表达式以及a和b的表征式，可以推导得到最佳的荧光粉浓度x和保护皮套厚度σ。

反之在已知光纤电源通电电流I、荧光皮套厚度σ以及荧光粉浓度x的值的情况下，可求解出皮套的表面发光亮度；

另外，在光纤发光线长度和厚度限定的情况下，可以根据光纤电源通电电流I计算得到最佳表面发光亮度以及对应的荧光粉浓度x。

本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法中：

1、利用光纤本身高功率通光时的散射光激发荧光物质产生发光进行照明线指示，光纤发光线较EL发光线具备质量轻的优点，可以有效降低照明线总质量，照明线可以做到更细、更长、更轻，可以延伸更长的救援通道中进行照明；

2、光纤发光线中光纤光源设置在中芯光纤的端部进行通电产生光束照射至中芯光纤内，可以做到光电分离，照明线使用时光纤发光线是无电状态，不会有高压触电风险，安全性高；

3、利用光纤散射光原理，可以有效针对荧光进行激发，荧光激发充分，照明线照明亮度高；

4、光纤发光可以有效解决EL发光线使用寿命短的问题，光纤材质使用寿命长。

实施例二：仍如图1、2所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，在实施例一的基础上，本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法中，

执行步骤S2和步骤S3时，均包括以下步骤：

S21：通过相同荧光粉浓度不同保护皮套厚度的保护皮套作为第一组实验，相同保护皮套厚度不同荧光粉浓度的保护皮套作为第二组实验，每一组实验都设置若干个对照组；

S22: 将不同的保护皮套置于中芯光纤表面的同一处位置进行激发照明，每一个保护皮套都使用辉度计测试其表面亮度并记录；

S23：进行数据拟合，选取拟合结果最佳的多项式表达。

在这里，根据实际经验，塑料PVC中的荧光粉浓度不宜过高，会降低表面亮度，也不宜过低，会激发不充分而导致表面亮度低、颜色不一致的问题。而且，荧光粉浓度的可调制范围较小，适合本实验的进行以及结论的获得。特选取0.5%~3%的荧光粉浓度进行荧光配置，在各个不同荧光粉浓度下，特设置1~3mm厚度进行荧光皮套制备，为了验证实验数据的准确性、可靠性，特设置每一荧光粉浓度2组对照组，在不同厚度的荧光皮套表面亮度测量定点位置，且每组反复测试3次数据并记录。

而且，执行步骤S23之前，至少执行步骤S22三次，并记录下所有测试数据。

最后，执行步骤S23时，多项式表达中最高为2次方多项式。

本发明一种便于消防救生照明的光纤发光线荧光照明设置方法中：

1、利用光纤本身高功率通光时的散射光激发荧光物质产生发光进行照明线指示，光纤发光线较EL发光线具备质量轻的优点，可以有效降低照明线总质量，照明线可以做到更细、更长、更轻，可以延伸更长的救援通道中进行照明；

2、光纤发光线中光纤光源设置在中芯光纤的端部进行通电产生光束照射至中芯光纤内，可以做到光电分离，照明线使用时光纤发光线是无电状态，不会有高压触电风险，安全性高；

3、利用光纤散射光原理，可以有效针对荧光进行激发，荧光激发充分，照明线照明亮度高；

4、光纤发光可以有效解决EL发光线使用寿命短的问题，光纤材质使用寿命长。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。