浅析光导照明的应用

光导照明技术的原理及应用 马江川;王洪娜 【摘 要】本文叙述了光导照明技术的原理,对光导照明技术在地下空间、学校和办公建筑的应用进行了阐述,并分析了该技术与太阳能光伏发电技术、自然通风技术和环境艺术的结合方式.

【期刊名称】《居业》 【年(卷),期】2014(000)023 【总页数】2页(P62-63) 【关键词】节能;光导照明技术;应用 【作 者】马江川;王洪娜 【作者单位】; 【正文语种】中 文

光导照明，是通过光导技术利用室外自然光为室内提供照明的手段，它可以将自然光线引入到传统自然光照明方式难以到达的区域，从而节约照明的能源，也为人类的生产、生活提供方便。光导照明系统主要由采光罩、光导管、漫射器三大部分组成，它的工作原理是，室外采光装置收集室外的自然光线并将其导入系统内部，再经由特殊制作的光导管传输后，由安装于系统另一端的漫射装置把自然光线均匀发散到室内任何需要照明的地方。利用该系统得到的室内照明亮度从黎明到黄昏，甚至是在阴天都十分充足。 那么光导照明技术在生产实践中都有哪些应用呢？ 首先，光导照明技术可以在地下空间发挥巨大的价值。地下车库利用光导照明技术解决采光问题，这在国内外已有许多成功案例。由于光源来自于室外的自然光线，地下车库可通过光导照明装置获得柔和、均匀的光照，而其强度还可以根据需要和室外阳光的变化进行智能化的调节。在阴雨天或室外光线不足的时候，电力照明系统会自动启动，使节能和照明达到最佳组合。光导照明系统的采光罩可以和车库上部的构筑物、景观结合设置，安装光导管的采光井也可结合设备管道井布置，以节约成本和空间。 在我国，地下隧道中也越来越多地应用了光导照明技术。为保证隧道中车辆行驶的安全，需要在隧道中设置24小时的照明，而光导照明技术将室外光线折射到隧道之中，可大幅度地节约照明电力。在隧道的出入口部分，常常需要增加光导照明灯具的数量，以提供较高的照度，以减轻司机驶入和驶出隧道时由于光线强弱迅速变化引起的视觉不适。 图1 SunCurve的产品外观 图2 SunCurve产品的应用 除了地下空间，光导照明系统在学校和生产、办公建筑中也大显身手。研究表明，相对于人工照明，人们在自然光条件的工作、学习的效率会明显提高，疲劳感明显降低。在学校或工厂里，光导照明技术可将光线引入到自然光难以直接射入的区域，使得在这些区域工作的人们也可以享受到自然光的恩惠。值得一提的是，全球最大屋顶窗户生产企业丹麦威卢克斯公司生产了一种名为SunCurve的日光高效采集系统，它能高效地收集日光，并捕获更多的低角度入射光，再将光线进行柔化处理，将自然光转化为高质量的光源，送入室内。（图1，图2） 研究人员还开始将建筑通风系统和光导照明系统进行整合，在提升室内照明舒适度的同时引入新鲜空气，提高室内通风效率，这更加有利于人们的身心健康。 传统的光导照明系统只能作用于白天，而如果它与太阳能光伏发电装置相结合，白天利用自然光线、夜间使用存储电力进行照明，就能大大降低照明的能耗，节约建筑使用成本。在当今环保节能的大趋势下，两者的结合应用，必将有巨大的发展空间。 光导照明系统也可以成为室外景观的一部分，营造特殊的艺术效果。在夜晚，室内的灯光通过光导照明装置逆向反射，可形成美妙的景观。英国的灯光艺术家布鲁斯·蒙罗（Bruce Munro）于2011在英国赫尔本（Holburne）博物馆广场上设计的景观艺术作品，就是利用了这个原理，利用上千个球状采光罩和光导纤维创造出童话般的梦幻效果。夜幕来临之际，参观的人们恍若置身银河之中（图3）。 图3英国的灯光艺术家布鲁斯·蒙罗的光导景观艺术 在当今世界能源消耗巨大，环境污染日趋严重的情况下，建筑的可持续发展显得尤为重要。如何在降低建筑运行的成本、提高能源使用的效益，是我们面临的重要课题。光导照明技术将清洁环保的自然光引入室内，可以节约能源并改善建筑空间的采光质量；它与太阳能光伏发电技术、楼宇通风设备的结合，更有利于提高人们的生活、工作环境的品质，发挥巨大的生态和经济效益。 参考文献 [1]徐登辉,刘志东.光导照明系统的基本原理及使用概况[J].绿色照明,2010,163(6):81-84. [2] 王凡,龙惟定.太阳能光导管采光技术应用现状和发展前景[J].建筑科学,2008,24(8):109-113. [3] 周纲. 浅谈在建筑节能中光导照明的应用[J]. 中华民居，2011(12):38-39. [4] 丁力行，欧旭峰，卢海峰,等.光导管技术及其在建筑领域中的应[J].2011,1(39):64-69. [5]马新慧.自然光光导照明在建筑采光中的应该用[J].2011,1(39):64-69 [6]段旺，刘志东.光导照明系统的基本原理及使用概况[J].智能建筑与城市信息，2010 (6) [7]光导照明地下车库应用的可行性分析 [R] [8]孙宇.北方高效教学楼适应性改造研究-节能优化与整合策略[D].上海：同济大学，2008

自然光照明系统介绍近20年来 ,自然光导入技术在国外已成熟应用于民用、商用及工业等建筑领域.自然光照明系统工作原理室外的采光装置捕获室外的日光，并将其导入系统内部,然后经过光导装置强化并高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。

从黎明到黄昏，甚至是阴天或雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。

自然光照明系统照明的优点节能：可取代白天的电力照明，无能耗，一次性投资，无需维护，节约能源，创造效益。

环保：照明光源为自然光线，采光柔和、均匀，光强可以根据需要实时调节，全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并可滤除有害辐射，最大限度地保护您的身心健康。

健康：科学研究证明，自然光线照明具有更好的视觉效果和心理作用，并且有益于改善室内环境，增强人体健康。

安全：采光系统无需配带电器设备和传导线路，避免了因线路老化引起的火灾隐患，且系统设计先进，具有防水、防火、防盗、防尘、隔热、隔音、保温以及防紫外线等特点。

时尚：外观时尚、大方，创造低耗能、高舒适度的健康办公、娱乐、居住室外屋顶的采光装置、光传导部分（导光管）、室内的漫射器。

自然光照明系统组成1.采光器2.防雨装置3.标准管4.弯管5.延长管6.固定环7.漫射器8.装饰环“自然光导入系统”将天然光高效聚集、传递到室内阴暗的空间或地下建筑，可以有效地减少电能消耗，取得很好的采光照明效果，显著改善室内环境和增强人体健康，是太阳能光利用的一种有效方式，填补了此类产品的国内空白。

我公司生产的太阳光导入系统经中国建筑科学研究院权威检测，各部件及系统性能指标均处于国际领先水平。

该系统于2008年7月获得国家专利，并荣获河北省建设厅颁发的“河北省建筑节能产品认定证书”和“河北省建设新技术、新产品、新工艺、新材料推广证书”。

应用领域：可广泛应用于地下空间、厂房、移动房、体育场馆、展览馆、动物园、植物园、海洋馆、监狱、物流中心、港口、机场、火车站、地铁、超市等空间场所。

光导照明系统的介绍4、1什么是光导照明光导照明即利用室外自然光为室内提供照明，又称自然光照明。

4、2光导照明工作原理光导照明系统通过采光装置聚集室外的自然光线并导入系统内部，再经过特殊制作的导光装置强化与高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光线均匀导入到室内任何需要光线的地方，如图4-1所示。

图4-14.3光导照明系统的组成光导照明系统主要有三部分组成：采光罩、光导管和漫射器，如图4-2所示。

①采光器②防雨装置③光导管④弯管⑤延长管⑥固定环⑦漫射器⑧装饰环图4-24.4光导照明系统的安装方式，图4-3。

图4-3光导照明系统安装示意图4.5光导照明的应用场所光导照明系统可以应用于各种建筑场所，但现在国内主要应用于大跨度的厂房、场馆、办公、地下空间等采光不好及白天需要照明的场所，都用于单层及顶层建筑。

5、光导照明系统说明光导照明系统的光线传输原理是光线的反射与漫射，其光线的反射（传输）介质是系统内部的光导管（高反射材料），所以对光导管的反射率要求很高（图5-1）。

图5-1材料反射率与系统总反射率的关系曲线图（10次反射）说明：由上图可以看出，系统的效率与反射材料反射率的n次方成正比。

所以光导管的反射率不宜低于95%。

否则利用光导管导光价值不大。

光导照明系统的发光效率还与光导管的直径大小和管道的长短有关，如图5-2和图5-3所示。

说明：上图所示，导光管长度为3米，采光罩透光率为88%，室内漫射器透光率为86%，光导管反射率为95%。

说明：上图所示，导光管直径为0.53米，采光罩透光率为88%，室内漫射器透光率为86%，光导管反射率为95%。

综上所述，光导管直径越大，管道长度越短，系统发光效率越高。

此外，光导管的放置方式和弯转次数也对系统的发光效率有影响，上述光导管为竖直放置光线在水平光导管内反射次数增加，光损加大，系统发光效率降低，所以水平管道传输不宜超过3.0m。

另根据实验，系统每增加一个弯头，其光效降低10-15%，所以光导管弯头不宜超过2个。

扑克背面图解认牌表格：光导照明优势背面電方扑克牌【I.⒏⒍ 2.0.85式花纹认牌薇单出千道具嘉 1.0.0.3】简介：光导照明系统让你心服口服的10大优势在这个能源告急、全民倡导节能与环保的时代，光导照明一再被人们热议。

当今光导照明的方式不再单一，但目前国内技术成熟的要数广泛应用于建筑节能照明的光导照明系统。

光导照明系统让你心服口服的10大优势在这个能源告急、全民倡导节能与环保的时代，光导照明一再被人们热议。

当今光导照明的方式不再单一，但目前国内技术成熟的要数广泛应用于建筑节能照明的光导照明系统。

光导照明系统比起有电照明，优势突出。

主要表现在以下几方面：1、节能。

光导照明系统又称为导光管采光系统、无电照明系统、日光照明系统。

它直接采集室外自然光线引进建筑物内照明。

空间越大、使用数量越大、节能收益越明显、投资回报期越快。

案例：广东某厂房工程采光区域面积为10000㎡，照度要求250-30 0lx，经设计采用250套ZNL530-Z光导照明系统。

根据GB/T50034-2004《建筑照明设计标准》可知，当厂房内照度为250-300lx时，单套正能量光导照明系统ZNL530-Z型号照度约为40 0W金卤灯的照度。

按平均每天采光照明10小时，光导照明年节省日间照明用电量约为：400W×250套×10h×365天=365000kw·h2、环保。

减少大量二氧化碳、二氧化硫和其他污染物的排放。

组成光导照明系统的各部分材料均属于可回收再利用材料。

3、隔热保温。

系统中空密封，具有良好的隔热保温性能。

按光源类型分类，可将其归入“冷光源”，不会给室内带来热负荷效应。

4、安全。

不存在电力隐患和用电引起的火灾隐患。

5、健康。

室内为漫射自然光，无频闪，不会对人眼造成伤害（普通日光灯的供电频率为50 赫兹，表示发光时每秒亮暗100 次，属于低频率的频闪光，会导致人眼视觉疲劳，从而加速眼睛近视），同时表面带有UV 涂层的采光装置会隔绝大部分的紫外线，使少量的紫外线进入室内，可以清除室内霉气，抑制微生物生长，促进体内营养物质的合成和吸收，改善居住环境。

光导效应及其应用一、光导效应的主要原理由物理学光的粒子性可知，光是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子。

每个光子具有一定的能量，其大小等于普朗克常量乘以光的频率。

当用光照射半导体时，原子中的价电子吸收光子能量后，被激发出来而形成自由电子，同时也产生空穴。

此外，若半导体中掺有的杂质原子还处在没有全部被电离的温度范围内，即有的杂质原子还没有给出电子或空穴，光照射也能使这些杂志原子吸收光子能量后激发出电子或空穴。

这些自由电子和空穴（光生载流子），使半导体材料的导电能力大大增强，即电导率增加，这种现象称为光电导效应，简称光导效应。

具有光导效应的材料成为光导体。

出金属外，大多数半导体和绝缘体材料都具有光导效应，但都很小。

实际上只有少数几种材料能用来制造光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏器件。

二、主要传感器介绍(1)光敏电阻(photo resistors)光敏电阻是一种电阻器件，其工作原理如图1所示。

使用时，可加直流偏压(无固定极性)，或加交流电压。

光敏电阻中光电导作用的强弱是用其电导的相对变化来标志的。

禁带宽度较大的半导体材料，在室温下热激发产生的电子－空穴对较少，无光照时的电阻(暗电阻)较大。

因此光照引起的附加电导就十分明显，表现出很高的灵敏度。

为了提高光敏电阻的灵敏度，应尽量减小电极间的距离。

对于面积较大的光图1 光敏电阻的工作原理图2 光敏电阻梳状电极敏电阻，通常采用光敏电阻薄膜上蒸镀金属形成梳状电极。

为了减小潮湿对灵敏度的影响，光敏电阻必须带有严密的外壳封装。

光敏电阻灵敏度高，体积小，重量轻，性能稳定，价格便宜，因此在自动化技术中应用广泛。

(2)光敏二极管(photodiode) PN结可以光电导效应工作，也可以光生伏特效应工作。

如图3所示，处于反向偏置的PN结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小。

当光照时，结区产生电子－空穴对，在结电场作用下，电子向N 区运动，空穴向P区运动，形成光电流，方向与反向电流一致。

光导管照明系统原理光导管照明系统是一种新型的照明技术，其工作原理基于光的传输和反射。

该系统由光源、光导管和光输出端组成，通过光的传输和反射使得光能够达到需要照明的区域。

在光导管照明系统中，光源通常采用发光二极管(LED)作为光发射源。

LED具有高亮度、高效能和长寿命等优点，因此成为光导管照明系统的理想光源。

光源的选择直接影响到照明系统的亮度和效能。

光导管是光传输的关键部分，它由一个或多个高透光性的光纤组成。

光纤具有优异的光导性能，能够将光信号从光源传输到需要照明的区域。

光导管的结构和材料的选择对光的传输效果有重要影响。

通常情况下，光导管内部会通过特定的镀膜或反射材料来增加光的传输效率，并减少能量的损失。

光输出端是光导管照明系统的最后一部分，它将光信号输出到需要照明的区域。

光输出端可以通过不同的方式来实现，例如透镜、反射镜等。

透镜可以将光信号集中到一个特定的区域，提高照明的亮度。

反射镜则可以将光信号反射到需要照明的区域，实现广泛的照明效果。

光导管照明系统的工作原理是基于光的传输和反射。

当光源被激活时，LED会发出光信号。

光信号经过光导管的传输，通过内部的反射或镀膜，减少能量的损失。

最后，光信号通过光输出端输出到需要照明的区域。

光导管照明系统具有许多优点。

首先，它具有高亮度和高效能，能够提供明亮而节能的照明效果。

其次，光导管照明系统可以灵活地布置和安装，适用于各种不同的照明需求。

此外，光导管具有较长的使用寿命和稳定的性能，减少了维护和更换的成本。

值得注意的是，光导管照明系统也存在一些局限性。

首先，光导管的传输距离有限，因此在长距离照明需求时需要合理配置光源和光导管。

其次，光导管的弯曲和弯折会导致光信号的损失，因此在设计和安装中需要注意光导管的布置和连接。

总结起来，光导管照明系统是一种基于光的传输和反射原理的照明技术。

通过合理选择光源、光导管和光输出端，光导管照明系统可以实现高亮度、高效能和灵活的照明效果。