導(dǎo)光系統(tǒng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

導(dǎo)光系統(tǒng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

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1、地下空間采光及導(dǎo)光系統(tǒng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用展望 前 言中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  天然光作為大自然饋贈(zèng)于人類的寶貴財(cái)富,是一種取之不竭,用之不盡的綠色能源,同時(shí)也是人類長(zhǎng)期進(jìn)化過程中最為適應(yīng)的光源,但在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)曾被人忽視。伴隨著近年來能源危機(jī)、環(huán)境惡化等問題的不斷出現(xiàn),才日益引起了世人的關(guān)注。而導(dǎo)光管技術(shù)的出現(xiàn)無疑為人們合理利用天然光資源開辟出新的途徑,特別是近十幾年伴隨著導(dǎo)光管技術(shù)的快速發(fā)展,大量具有可推廣性的導(dǎo)光管產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),使得導(dǎo)光管在居室、商店、學(xué)校、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、廠房等不同空間得到廣泛應(yīng)用

2、。據(jù)CIBSE的BuildingJournal(2003年9月)發(fā)表的調(diào)查表明,截止到文章發(fā)表之日全球已安裝了大約三百萬套導(dǎo)光管產(chǎn)品。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,用電緊張問題日益受到社會(huì)各界的關(guān)注,而照明用電在電能消耗中占有相當(dāng)比重,根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明我國(guó)照明用電約占全國(guó)總用電量的12%,2004年北京市照明用電為49億千瓦小時(shí),也占到全市用電總量的11%。因此照明節(jié)能具有十分重要的實(shí)際的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境效益。開發(fā)節(jié)能產(chǎn)品、充分利用天然光資源無疑是解決能源緊張的重要途徑。中國(guó)照

3、明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  目前導(dǎo)光管在我國(guó)使用非常有限。因此通過合理設(shè)計(jì),積極采用導(dǎo)光管技術(shù)為各類難以直接使用采光的建筑空間提供照明,對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。1導(dǎo)光管系統(tǒng)簡(jiǎn)介中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  導(dǎo)光管系統(tǒng)主要由集光器、導(dǎo)光筒和漫射器三部分組成(如圖1所示)。這種系統(tǒng)利用室外的自然光線透過集光器導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行重新分配,再經(jīng)特殊制作的導(dǎo)光管傳輸和強(qiáng)化后由系統(tǒng)底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到室內(nèi)。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  1.1集光器中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論

4、文·電光源  根據(jù)集光器的工作原理不同,可以分為以下兩種類型:中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  1)被動(dòng)式集光器:多為半球形透明結(jié)構(gòu),內(nèi)部也可設(shè)置棱鏡等以提高效率;  2)主動(dòng)式集光器:主要有定日鏡等,可自動(dòng)跟蹤太陽以提高采集光線的效率。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  1.2導(dǎo)光筒中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  導(dǎo)光筒主要有以下四種類型:中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  1)金屬反射型導(dǎo)光筒中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  在玻璃或塑料上鍍一層高反射率的金屬涂層,通過多次反射將光傳送到需要的空間,適合于短距離的傳輸

5、。這種導(dǎo)光筒雖然傳輸效率相對(duì)較低,但是由于其低廉的價(jià)格,而能夠在一些對(duì)于效率要求不是非常高的場(chǎng)所得到廣泛使用(如圖2所示)。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  2)非金屬反射型導(dǎo)光筒中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  實(shí)驗(yàn)表明僅僅依靠非金屬材料的部分反射,其效率非常的低,但是這一點(diǎn)可以通過使用一種薄膜來克服,從而使得非金屬反射型導(dǎo)光筒具有比較高的效率。但是這種裝置造價(jià)卻非常昂貴,目前很難得到大量推廣。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源3)透鏡組型導(dǎo)光筒中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  這種導(dǎo)光筒主

6、要是利用的光線的折射原理,它由一系列的光學(xué)透鏡組成(如圖3所示),這種導(dǎo)光筒需要很多價(jià)格昂貴的透鏡,因此現(xiàn)在主要在一些光學(xué)儀器設(shè)備上使用;中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  4)棱鏡型導(dǎo)光筒中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  這種導(dǎo)光筒主要是利用的光線由密介質(zhì)進(jìn)入疏介質(zhì)時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)部全反射原理(與光導(dǎo)纖維同理),但是由于導(dǎo)光筒為中空的管子,因此傳統(tǒng)的管子不可能實(shí)現(xiàn)(如圖4所示),但是當(dāng)改變管壁形狀后則克服了這個(gè)問題,制成了內(nèi)部全反射式的導(dǎo)光筒。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文

7、·電光源  這種導(dǎo)光筒在反射的過程中幾乎不發(fā)生吸收,因此效率非常的高。但是由于光線發(fā)生內(nèi)部全反射對(duì)于光線入射角要求較高,只有當(dāng)光線入射角大于臨界角的時(shí)候才會(huì)發(fā)生,而就天然光而言一般來說很難滿足此要求,因此這種導(dǎo)光筒多用于為大空間提供照明。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  另外補(bǔ)充一下,對(duì)于原理相同的導(dǎo)光纖維而言,雖然其效率較高,但是卻由于它所能傳輸?shù)墓馔ㄓ邢?,而同樣不能適用于這種大面積場(chǎng)所的照明。中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  1.3漫射器中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  對(duì)于照明而言,不是簡(jiǎn)單的將光線引入室

8、內(nèi),而是需要將光線合理的在室內(nèi)分布,因此漫射器就需要根據(jù)配光的要求的不同,而合理的選擇相應(yīng)的材料制備而成。并對(duì)其光通空間分布做相應(yīng)的測(cè)試從而保證照明的質(zhì)量。2國(guó)內(nèi)外目前研究及應(yīng)用現(xiàn)狀中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  2.1國(guó)外中國(guó)照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源  為了節(jié)約照明用電和改善地下或無窗建筑的室內(nèi)光環(huán)境,國(guó)外很早就開展了天然導(dǎo)光技術(shù)方面的研究。早在1977年,美國(guó)的D.Micheal發(fā)表了題為“有太陽跟蹤器的陽光照明”(Lightingwithsunlightusings

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