光导照明系统概述

1、光导照明系统概述作者：刘立远来源：科技资讯2014年第12期刘立远(天津市交通建筑设计院天津300459)摘要：本文介绍了光导管照明技术的发展历史及研究现状，阐述了光导管照明系统的基本 结构和影响照明效率的因素，分析了光导照明系统的优越性和存在的问题，并指出了该技术的 未来发展趋势。关键词：光导管自然采光 绿色照明节能减排中图分类号：TU88文献标识码：A文章编号：1672-3791(2014)04(c)-0000-00引言大自然赐予的自然光是人类最宝贵的财富，它跟其他的能源相比较，其特点是取之不尽， 用之不竭，同时它还存在清洁与安全的特点，人类充分的利用自然光能源，不仅可以节约很大 的用电量

2、，也可以减少有害气体的排放以及自然资源的消耗问题，当前，在更多的现代建筑上 都有利用自然光资源，已经被广泛的应用到各个领域当中。光导管技术则是运用了太阳光资源， 使得光导管照明系统可以通过太阳光传递到室内的房间当中，并且还可以传递到不适合采用电 光源的易燃易爆的场所，而光导管照明技术是利用太阳光的一种有效方式1。自光导管应用以来，研究学者们就没有对它停止过研究与改进，它最初是源于自来水的联 想，最初的研究只是想通过光导管输送人工光，直到20世纪80年代才开始对自然光进行采集。 对于现在比较紧张的能源局势来说，使得自然光成为现在光导管技术的主要支持，让它成为现 在照明领域中的热点之一。国外光导管

3、技术的研究和使用相对比较成熟。由于采集太阳光的光导管照明系统结构简单、 安装方便、成本较低、照明效果好，因此在国外发展十分迅速，应用也比较广泛，目前国外已 经有不少公司具备了生产光导管的能力。目前，我国在光导管的研制和应用领域仍然十分落后， 尚不具备大规模生产的能力。主要原因是我国还没有掌握高反射率薄膜的生产工艺，光导管的 传输效率有待于进一步提高，在基础理论研究、产品设计和实践操作等方面的工作还很不够， 因此在我国光导管技术还没有大规模进入市场3。光导照明系统的基本结构光导照明系统又称自然光照明系统，是通过采光装置聚集室外的自然光并导入系统内部， 再经过导光装置传输后，由系统底部的漫射装置把

4、自然光均匀导入到室内需要照明的地方。用 光导管采集自然光是现代绿色建筑的一种比较普遍的理念2。光导照明系统主要由三部分组成：采光装置、导光装置和漫射装置1,2。采光装置通常是一个透明的玻璃罩，按照采光方式的不同，可分为主动式和被动式。主动式是通过一个能够跟踪太阳的聚光器采集太阳光，由于聚光器上装置了传感器和反馈装置， 可以使聚光器的采光方向总是向着太阳。这种光导管采集太阳光的效果非常好，但是由于聚光 器的工艺要求高、造价昂贵，目前很少在建筑中采用3。目前应用得最多的是被动式采光，聚光罩和光导管本身连接在一起。这种类型的光导管主 要由聚光罩、防雨板、可调光导管、延伸光导管、密封环、支撑环和散光板

5、等组成。（2）导光装置也就是光导管，即把采光装置收集的自然光导入到室内的管道，一般为铝制 结构，质量较轻。管壁为高反射材料，反射率一般在95%以上，确保了光线传输的高效性和稳 定性。光导管可以旋转弯曲来改变导光角度和长度。光导管是光导管可以按形状分为直光导管 和弯管两种，弯管可以有不同的弯曲角度，弯曲角度变化范围为090。（3）漫射装置位于系统底部，是将光导管传输的光线散射到室内，使光线均匀照明的装置， 同时可避免眩光现象的发生。影响因素（1）光导照明系统的照度与光导管内壁材料的反射率高低密切相关，反射率越高，光导管 产生的亮度越大。选用高反射率材料制成的光导管，其传输效率也较高，一般情况下光

6、导管的 反射率在97%以上，光导管的反射率不宜低于95%，否则利用价值不大。直径有250mm、330mm、 450mm、530mm和750mm等几种规格。（2）光导照明系统的效率还与光导管直径的大小和管道的长短有关。光导管直径越大，管 道长度越短，系统发光效率越高。（3）光导管的安装方式和弯转次数对系统的发光效率也有影响，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。另外，系统每增 加一个弯头，其光效降低1015%，所以光导管弯头不宜超过2个。光导照明系统的优点（1）节能环保：光导管照明最大的优点就是节能。完全采用自然光照明，可以节约20% 3

7、0%的建筑用电，并且减少自然资源的消耗和有害气体的排放1,3。（2）有益健康：光导管利用太阳光，室内为漫射自然光，自然光的光谱范围广，无频闪， 光线柔和，照度分布均匀，无眩光现象，不会对人眼造成伤害，能够营造舒适的光环境。另外， 在聚光罩上敷设防辐射涂层，还可去除有害辐射，起到杀菌和防治多种皮肤病的功效，对人们 的身体健康有利2。（3）光导管结构简单、重量轻、耐腐蚀、反射率高，材料可回收利用，安装拆卸简便灵活， 无需后期维护，降低了人工维护和设备更新成本。使用寿命长，一般在25年以上。存在问题（1）光导照明系统只能应用于日间照明，不能储存和转化能量，所以在使用光导照明系统 的同时必须采用电力照

8、明措施。电力照明系统宜采用自动控制，在阴雨天照度不足时，自动启 动电力照明系统。只有这样，各个系统才能组合构成最佳的节能方案。（2）光导照明系统的照度直接受室外天气的影响，同时也存在地区性的差异。有的地区日 照时间比较长，适宜采用光导管照明；有的地区常年光照比较少，应用光导管照明的效果就不 是很好。对采光的时段性也有要求：目前应用的光导照明系统几乎全部采用顶部采光，正午时 太阳接近直射，其采光率最高，采光效果最好，而在早晚太阳升降时，采光量则不能保证。因 此，光导照明系统只能用于一般照明，不能用于对于照度要求恒定的场所及应急照明。(4)光 导管的适用问题：在建筑设计的同时需要给光导管预留安装位

9、置，如果建筑已经建好再考虑安 装光导管，就会对原有的建筑结构造成一定程度的破坏。另一方面，光导管在传导光线时，照 度会随着管路的延长而快速衰减，因此低层用户的采光率就会大打折扣，这也限制了光导管的 使用范围。未来发展趋势光导管照明技术是利用太阳能的一种方式，属于绿色照明技术，随着人们生活水平的提高 和节约建筑能耗的紧迫，该技术在现代建筑中得到了越来越多的应用，有着良好的市场前景。 目前，光导管照明技术的研究和应用在国外相对比较成熟，借鉴国外的先进技术和经验，形成 我国具有自主知识产权的光导管技术和产品具有重要意义。未来的发展趋势是将光导管和其他 建筑技术相结合，将进一步拓宽光导管的应用范围，必将得到更大的发展。参考文献丁力行，欧旭峰,卢海峰，等.光导