导光系统的现状及应用展望

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1、地下空间采光及导光系统的现状及应用展望　前　言中国照明网技术论文·电光源　　天然光作为大自然馈赠于人类的宝贵财富，是一种取之不竭，用之不尽的绿色能源，同时也是人类长期进化过程中最为适应的光源，但在很长的一段时间内曾被人忽视。伴随着近年来能源危机、环境恶化等问题的不断出现，才日益引起了世人的关注。而导光管技术的出现无疑为人们合理利用天然光资源开辟出新的途径，特别是近十几年伴随着导光管技术的快速发展，大量具有可推广性的导光管产品不断涌现，使得导光管在居室、商店、学校、运动场所、厂房等不同空间得到广泛应用。据CIBSE的Bui

2、ldingJournal（2003年9月）发表的调查表明，截止到文章发表之日全球已安装了大约三百万套导光管产品。中国照明网技术论文·电光源　　随着我国经济的飞速发展，用电紧张问题日益受到社会各界的关注，而照明用电在电能消耗中占有相当比重，根据统计表明我国照明用电约占全国总用电量的12％，2004年北京市照明用电为49亿千瓦小时，也占到全市用电总量的11％。因此照明节能具有十分重要的实际的经济、社会以及环境效益。开发节能产品、充分利用天然光资源无疑是解决能源紧张的重要途径。中国照明网技术论文·电光源　　目前导光管在我国使用

3、非常有限。因此通过合理设计，积极采用导光管技术为各类难以直接使用采光的建筑空间提供照明，对于节约能源、保护环境具有重要意义。1导光管系统简介中国照明网技术论文·电光源　　导光管系统主要由集光器、导光筒和漫射器三部分组成（如图1所示）。这种系统利用室外的自然光线透过集光器导入系统内进行重新分配，再经特殊制作的导光管传输和强化后由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到室内。中国照明网技术论文·电光源中国照明网技术论文·电光源　　1.1集光器中国照明网技术论文·电光源　　根据集光器的工作原理不同，可以分为以下两种类型：中国

4、照明网技术论文·电光源　　1）被动式集光器：多为半球形透明结构，内部也可设置棱镜等以提高效率；　　2）主动式集光器：主要有定日镜等，可自动跟踪太阳以提高采集光线的效率。中国照明网技术论文·电光源　　1.2导光筒中国照明网技术论文·电光源　　导光筒主要有以下四种类型：中国照明网技术论文·电光源　　1）金属反射型导光筒中国照明网技术论文·电光源　　在玻璃或塑料上镀一层高反射率的金属涂层，通过多次反射将光传送到需要的空间，适合于短距离的传输。这种导光筒虽然传输效率相对较低，但是由于其低廉的价格，而能够在一些对于效率要求不是非常

5、高的场所得到广泛使用（如图2所示）。中国照明网技术论文·电光源中国照明网技术论文·电光源　　2）非金属反射型导光筒中国照明网技术论文·电光源　　实验表明仅仅依靠非金属材料的部分反射，其效率非常的低，但是这一点可以通过使用一种薄膜来克服，从而使得非金属反射型导光筒具有比较高的效率。但是这种装置造价却非常昂贵，目前很难得到大量推广。中国照明网技术论文·电光源3）透镜组型导光筒中国照明网技术论文·电光源　　这种导光筒主要是利用的光线的折射原理，它由一系列的光学透镜组成（如图3所示），这种导光筒需要很多价格昂贵的透镜，因此现在主

6、要在一些光学仪器设备上使用；中国照明网技术论文·电光源中国照明网技术论文·电光源　　4）棱镜型导光筒中国照明网技术论文·电光源　　这种导光筒主要是利用的光线由密介质进入疏介质时出现的内部全反射原理（与光导纤维同理），但是由于导光筒为中空的管子，因此传统的管子不可能实现（如图4所示），但是当改变管壁形状后则克服了这个问题，制成了内部全反射式的导光筒。中国照明网技术论文·电光源中国照明网技术论文·电光源　　这种导光筒在反射的过程中几乎不发生吸收，因此效率非常的高。但是由于光线发生内部全反射对于光线入射角要求较高，只有当光线入

7、射角大于临界角的时候才会发生，而就天然光而言一般来说很难满足此要求，因此这种导光筒多用于为大空间提供照明。中国照明网技术论文·电光源　　另外补充一下，对于原理相同的导光纤维而言，虽然其效率较高，但是却由于它所能传输的光通有限，而同样不能适用于这种大面积场所的照明。中国照明网技术论文·电光源　　1.3漫射器中国照明网技术论文·电光源　　对于照明而言，不是简单的将光线引入室内，而是需要将光线合理的在室内分布，因此漫射器就需要根据配光的要求的不同，而合理的选择相应的材料制备而成。并对其光通空间分布做相应的测试从而保证照明的质量

8、。2国内外目前研究及应用现状中国照明网技术论文·电光源　　2.1国外中国照明网技术论文·电光源　　为了节约照明用电和改善地下或无窗建筑的室内光环境，国外很早就开展了天然导光技术方面的研究。早在1977年，美国的D.Micheal发表了题为“有太阳跟踪器的阳光照明”（Lightingwithsunlightusings