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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 言中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 天然光作為大自然饋贈于人類的寶貴財(cái)富，是一種取之不竭，用之不盡的綠色能源，同時也是人類長期進(jìn)化過程中最為適應(yīng)的光源，但在很長的一段時間內(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)動場所、廠房等不同空間得到廣泛應(yīng)用。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
2、之日全球已安裝了大約三百萬套導(dǎo)光管產(chǎn)品。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電緊張問題日益受到社會各界的關(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)表明我國照明用電約占全國總用電量的12％，2004年北京市照明用電為49億千瓦小時，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。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 目前導(dǎo)光管在我國使用非常有限。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)簡介中國
3、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)。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 1.1集光器中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·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：中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 1）被動式集光器：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）主動式集光器：主要有定日鏡等，可自動跟蹤太陽以提高采集光線的效率。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 1.2導(dǎo)光筒中國照
4、明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 導(dǎo)光筒主要有以下四種類型：中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 1）金屬反射型導(dǎo)光筒中國照明網(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。這種導(dǎo)光筒雖然傳輸效率相對較低，但是由于其低廉的價(jià)格，而能夠在一些對于效率要求不是非常高的場所得到廣泛使用（如圖2所示）。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國照明網(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
5、裝置造價(jià)卻非常昂貴，目前很難得到大量推廣。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源3）透鏡組型導(dǎo)光筒中國照明網(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；中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 4）棱鏡型導(dǎo)光筒中國照明網(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問題，制成了內(nèi)部全反射式的導(dǎo)光筒。中國照明網(wǎng)
6、技術(shù)論文·電光源中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·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候才會發(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。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 另外補(bǔ)充一下，對于原理相同的導(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所的照明。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 1.3漫射器中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 對于照明而言，不是簡單的將光線引入室內(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
7、的要求的不同，而合理的選擇相應(yīng)的材料制備而成。并對其光通空間分布做相應(yīng)的測試從而保證照明的質(zhì)量。2國內(nèi)外目前研究及應(yīng)用現(xiàn)狀中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·電光源 2.1國外中國照明網(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，美國的D.Micheal發(fā)表了題為“有太陽跟蹤器的陽光照明”（Lightingwithsunlightusings
