Lighting Laminar Jets: Få lyset inn i vannsøylen

En laminær stråle er en klar glassaktig vannstav med nesten ingen turbulens inne i den. Sett et lys på rett sted og hele buen lyser innenfra, med lyset som reiser langs vannet som det ville gjort langs en fiber. Sett det samme lyset på det åpenbare stedet, like utenfor jetflyet rettet mot det, og nesten ingenting skjer. Forskjellen mellom de to resultatene er helt et spørsmål om hvor lyset kommer inn.

Hvorfor en laminær stråle lyser annerledes enn alle andre vannformer

Vannformer faller inn i to optiske familier, og de trenger motsatte tilnærminger.

Luftet vann. Medførte luftbobler sprer lys i alle retninger. Det øyet ser på en luftet stråle er spredt lys som forlater vannoverflaten. Strålen er effektivt ugjennomsiktig, så belysning er en overflateeffekt, og lyskilden kan være hvor som helst som har fri sikt.

Laminært vann. Med luftinnblanding undertrykt, er vannsøylen gjennomsiktig, og lys som kommer inn i den ene enden sendes langs den. Vann er ikke så optisk effektivt som glassfiber, og transmisjonen faller av med lengden, men over høyden til en typisk dekorativ stråle er det nok til at lysbuen kan leses som internt opplyst.

Den forskjellen har en konsekvens som overrasker folk første gang de ser den. På en luftet jet vil det ikke endre seg mye å flytte lyset så lenge siktet er riktig. På en laminær jetstråle gir det å flytte lyset en håndsbredde fra aksen en synlig endring, og å flytte det ut av vannbanen gir nesten ingen effekt i det hele tatt.

De to kravene, og de trekker mot hverandre

Å få en laminær jetstråle til å gløde kommer ned til å tilfredsstille to krav samtidig, og det meste av tekniske vanskeligheter er at de er i konflikt.

Det optiske kravet. Strålen må skytes inn i strålens diameter og langs dens akse. Lys som kommer inn fra utsiden av vannsøylen reflekteres for det meste ved overflaten, spesielt i grunne vinkler, og det som kommer inn brytes bort fra aksen.

Hydraulikkkravet. Strålen er laminær fordi strømmen kommer til dyseutgangen med svært liten turbulens. Alt i vannveien som forstyrrer strømmen ødelegger effekten som belysningen er avhengig av.

Konflikten er lett å se. Et lyshode plassert midt i vannbanen er optisk ideelt og hydraulisk katastrofalt. Et lyshode plassert utenfor strålen er hydraulisk ufarlig og optisk ubrukelig. Løsningen er et hulrom som slipper lyset inn uten å sette noe inn i strømmen, og det hulrommet er den delen av designet det er verdt å bruke tid på.

Det optiske hulrommet

Hulrommet sitter inne i eller under dysekroppen, forseglet fra vannet, med et vindu som vender opp i strålens bane. Tre ting avgjør om det fungerer.

Der lyset kommer inn i forhold til dyseutgangen. Jo lavere inngangspunktet er, jo mer av strålens lengde er over lyset, og jo mer av lysbuen lyser ved overføring. Inngang for nær utgangen gir en kort glødende stump ved basen og ingenting over den.

Hvor kollimert strålen er. Lys som beveger seg langs aksen til en klar søyle forblir nyttig. Lys i stor vinkel i forhold til aksen går gjennom sideveggen på strålen etter et kort stykke, og lysbuen vises som tent nederst og mørk over. En snever fordeling er derfor utgangspunktet, ikke en ettertanke.

Hvor klart vannet er. Overføring langs søylen avhenger av turbiditet og farge. Kraftig partikkelinnhold sprer lys ut av søylen innen kort avstand, og den opplyste lengden forkortes. Dette er en av grunnene til at et kum med en laminær funksjon drar fordel av filtrering som en rent dekorativ kum kanskje ikke trenger.

Det er verdt å si forventningene tydelig: en tent laminær stråle er ikke like lyssterk som en tent luftstråle. Det er ikke ment å være det. Effekten er en lyslinje som tegner kurven til vannet, ikke et volum av hvit spray.

Ikke forstyrre flyten

Laminær flyt er en krevende tilstand, og den blir ødelagt av små ting.

Inne i dysekroppen avhenger laminær ytelse av en rolig, rett, lav-turbulens tilnærming til utgangen. Dette oppnår produsentene med strømningsrettere, setningskamre og forsiktig intern profilering. Hver og en av disse funksjonene fungerer bare mens den interne geometrien er som designet.

Fra belysningssiden gir det en kort liste over forbud:

Ingen del av armaturen stikker ut i vannbanen over utgangen

Ingen kabel ført gjennom strømmen

Ingen trinn eller boss i strømningsbanen der det er lagt til en hulvegg eller en feste

Ingen endring i det interne-tverrsnittet som introduserer en diskontinuitet

Designmønsteret som unngår dem alle er et vindu som er i flukt med den indre overflaten, eller forsenket under det, uten fester som stikker inn i boringen. Det er et mer krevende stykke bearbeiding enn et lys som bare er montert ved siden av dysen, og det er det som utgjør forskjellen mellom en tent stråle og en dyse med en lampe ved siden av.

Selen blir bedt om å gjøre to jobber

Det optiske hulrommet sitter hydraulisk på et vanskelig sted. Når strålen går, er hulrommet under trykk fra strømmen. Når pumpen stopper, kan hulrommet være fullt av vann med et hode over seg, avhengig av arrangementet og hvor vannstanden legger seg.

Så tetningen blir ikke bedt om å holde vann ute av et tørt hulrom i en statisk tilstand. Den blir bedt om å overleve trykksykling, og trykksykling er vanskeligere på en tetning enn jevnt trykk, fordi hver syklus beveger tetningen litt og jobber den mot overflatene den sitter mellom.

Tre ting som er verdt å bekrefte før designet er fikset:

Tetningen holdes mekanisk, og kan ikke forskyves ved trykk fra begge sider

Hulrommet drenerer, eller kan dreneres, så det ikke blir stående fullt gjennom en vinterstans

Pakningen kan skiftes uten å fjerne hele dyseenheten

Det tredje punktet er det som vanligvis er utelatt. En tetning som kun kan erstattes ved å demontere dysen, er en tetning som erstattes ved å bytte ut enheten.

Både forseglingstesten og vannklarhetstilstanden hører hjemme i spesifikasjonen, fordi de sammen avgjør om effekten i det hele tatt er oppnåelig.

Hoppende jetfly og koreograferte buer

En hoppende jet legger til et mekanisk avbrudd: en avleder eller en ventil som bryter strømmen slik at den fremstår som en serie buer i stedet for en kontinuerlig søyle.

Belysningen trenger ikke følge avbruddet. Lyset blir stående på vannet mens det er i luften, og buen som er tilstede tennes. Det som endrer seg er scenens rytme, fordi en ødelagt stråle med konstant lys leser annerledes enn en kontinuerlig stråle med konstant lys.

To praktiske notater fra å se disse funksjonene kjøre:

Når strålen kuttes, blir et ubelyst gap synlig ved kuttet. Hvis sekvensen allerede demper lyset mellom buene, lyder avbruddet som tilsiktet. Hvis ikke, leses det som en feil.

Kontrolllatens vises mer på en hoppende jet enn på noen annen type. Et lys som reagerer en brøkdel av et sekund for sent er knapt merkbart på en kontinuerlig søyle og ganske merkbart når søylen dukker opp og forsvinner på signal.

Når en funksjon er koreografert til musikk, dekkes kontrollarkitekturen bak denne latensen i artikkelen vår om spillesteds--skalakontroll.

Når begge jettypene deler ett basseng

Mange design kombinerer laminære buer med luftede stråler i samme vannmasse, og de to trenger motsatt behandling.

Laminarbuene ønsker lys på aksen, inne i vannveien, smal stråle, minimalt med forstyrrelser. De luftede strålene vil ha lys plassert for å krysse sprayen, noe som betyr å sikte på tvers i stedet for langs, og akseptere at det lyse elementet er den spredende overflaten.

Forsøk på ett kompromissavtale for begge gir vanligvis to middelmådige resultater. Der et basseng har begge deler, er den praktiske tilnærmingen å behandle dem som to lyssystemer som deler et kontrollsystem og en strømforsyning, og å sette dem ut separat på tegningen. Geometrien til denne innstillingen, inkludert blenderåpning og akse, er dekket i vår artikkel om matching av dyser til lys.

Hvordan lysbuen faktisk ser ut når den er tent

Verdt å beskrive ærlig, fordi forventningene og resultatet er forskjellige.

En tent laminær bue leses som en tynn lyslinje som følger vannets kurve, lysest nær basen og falmer langs lengden. Det er en tegneeffekt snarere enn en belysningseffekt. Det gir interesse etter mørkets frembrudd, og det forsvinner nesten i dagslys, noe som er normalt og er bedre forklart til en klient før levering enn etter.

To forhold endrer utseendet. Vann med høyt partikkelinnhold forkorter den opplyste lengden og myker opp linjen, fordi lyset spres ut av søylen. En stråle hvis overflate er litt uregelmessig sprer lys ved uregelmessighetene, noe som gir et flekkete utseende langs buen i stedet for en ren kant.

Hvor lyset går når dysen er en hoppende jet

En hoppende jet trenger et mekanisk avbrudd i vannet, og den mekanismen opptar vanligvis plassen under dyseutgangen der det optiske hulrommet ellers ville sitte.

To opplegg fungerer. Lyset kan sitte oppstrøms for avlederen, så det beveger seg gjennom vannet før avbruddet og fortsetter langs buen når avlederen slipper det. Eller lyset kan sitte nedstrøms, rett under utgangen, med avlederen plassert over den inne i dysekroppen.

Oppstrømsarrangementet lyser opp vannet som passerer gjennom mekanismen, så mekanismen må passere lys uten betydelig tap eller forvrengning. Nedstrømsarrangementet holder mekanismen utenfor den optiske banen og krever at hulrommet passer inn i et kortere rom. Valget tas vanligvis av dyseleverandørens geometri snarere enn etter preferanse, og det er grunnen til at de to leverandørene må utveksle tegninger før en av dem fullfører et design.

Hva skal spesifiseres

Hvis ordningen inkluderer en tent laminær stråle, hører disse elementene hjemme i spesifikasjonen i stedet for i en samtale etter levering:

Hvor lyset kommer inn i forhold til dyseutgangen, uttrykt som en dimensjon

Strålefordelingen som kreves, og om armaturens optikk er fast eller justerbar

Om armaturens vindu er i flukt med eller innfelt fra innvendig boring

Tetningstesten utført, og om hulrommet kan dreneres

Vannets klarhetstilstand antatt, siden den angir oppnåelig lyslengde

Kontrolllatenskravet, hvor jetflyet er koreografert

Der vi sitter

Vi bygger dyse- og laminære armaturer med det optiske hulrommet maskinert slik at vinduet ikke stikker inn i strømmen, slik at monteringen ikke forstyrrer det laminære mønsteret. Der en dyse og et lys leveres som én enhet, settes justeringen før sending, slik at stedsoppgaven er en enkelt utskjæring-.

For et dysebasert-opplegg, vår12V fontenelysrekkevidde er utgangspunktet. Der armaturen sitter bortsett fra munnstykket i stedet for inne i den, vil vi ta utgangspunkt iIP68 undervannslysrekkevidde i stedet.

Vårbedriftsprofilforklarer hvordan vi håndterer dysekoordinering på et prosjekt.

Planlegger en tent laminar eller hoppende jetfly

Send dysedetaljer, strålehøyden og vanntilstanden. Vi kommer tilbake med hvor lyset skal inn, hvilken strålefordeling som trengs, og om arrangementet passer til en av våre eksisterende sammenstillinger eller trenger et nytt hulrom.