✖


Jump to content

Световая трубка

(Перенаправлено с Light Pipe )
Эта статья о «световых трубках». Чтобы узнать о других значениях фразы «световые трубки», см. Световая трубка (значения) .
Полное внешнее отражение, полая световая трубка
Полное внутреннее отражение, акрил.

Световые трубки (также известные как солнечные трубы , трубчатые световые люки или солнечные туннели). [1] ) представляют собой конструкции, которые передают или распределяют естественный или искусственный свет с целью освещения и являются примерами оптических волноводов .

Применительно к дневному освещению их также часто называют трубчатыми устройствами дневного освещения, солнечными трубками, солнечными прицелами или трубками дневного света. Их можно разделить на две большие категории: полые конструкции, содержащие свет, с отражающими поверхностями; и прозрачные твердые тела, которые удерживают свет за счет полного внутреннего отражения . Принципы неотображающей оптики управляют потоком света через них. [2]

Типы

[ редактировать ]
В «Медной коробке» , где проводятся соревнования по гандболу на летних Олимпийских играх 2012 года , используются световые трубки для снижения энергопотребления.

ИК-световые трубки

[ редактировать ]

Производство специально разработанных инфракрасных световодов, полых волноводов и гомогенизаторов является нетривиальной задачей. Это связано с тем, что эти трубки покрыты полированным золотым отражающим инфракрасное излучение покрытием , которое может быть нанесено достаточно толсто, чтобы позволить использовать эти трубки в высококоррозионных атмосферах. Углеродная сажа может быть нанесена на определенные части световодов для поглощения ИК-излучения (см. Фотоника ). Это сделано для того, чтобы ограничить ИК-излучение только определенными участками трубы.

Хотя большинство световодов производятся с круглым поперечным сечением, световоды не ограничиваются этой геометрией. Квадратные и шестиугольные сечения используются в особых случаях. Шестиугольные трубы, как правило, производят наиболее гомогенизированный тип ИК-излучения. Трубы не обязательно должны быть прямыми. Изгибы трубы мало влияют на эффективность.

Световая трубка со светоотражающим материалом

[ редактировать ]
Световая труба, установленная на подземной железнодорожной станции на Потсдамской площади в Берлине.
Захват солнечного света над землей
Распределение солнечного света под землей

Первые коммерческие системы отражателей были запатентованы и проданы в 1850-х годах Полем Эмилем Шаппюи в Лондоне, в которых использовались различные формы конструкций наклонных зеркал . Отражатели Chappuis Ltd производились непрерывно до тех пор, пока завод не был разрушен в 1943 году. [3] Концепция была заново открыта и запатентована в 1986 году компанией Solatube International. австралийской [4] Эта система была продана для широкого жилого и коммерческого использования. Другие продукты дневного освещения представлены на рынке под различными общими названиями, такими как «SunScope», «солнечная труба», «световая труба», «световая трубка» и «трубчатое окно в крыше».

Трубка, облицованная материалом с высокой отражающей способностью, проводит лучи света через здание, начиная с точки входа, расположенной на крыше или одной из внешних стен. Световая трубка не предназначена для визуализации (в отличие от перископа , например, ); таким образом, искажения изображения не представляют проблемы и во многом поощряются из-за уменьшения «направленного» света.

Точка входа обычно представляет собой купол ( купола ), функция которого состоит в сборе и отражении в трубу как можно большего количества солнечного света. Многие устройства также имеют направленные «коллекторы», «отражатели» или даже линзы Френеля , которые помогают собирать дополнительный направленный свет в трубке.

В 1994 году группа окон и дневного освещения Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) разработала серию прототипов горизонтальных световодов для увеличения дневной освещенности на расстояниях 4,6–9,1 м, улучшения равномерности распределения дневного света и градиента освещенности по помещению под переменные условия солнца и неба в течение года. Световоды были разработаны для пассивной передачи дневного света через относительно небольшие площади входного остекления, отражая солнечный свет на глубину большую, чем у обычных боковых окон или мансардных окон. [5] [6]

Установка, в которой , вырезанная лазером, акриловая панель предназначена для перенаправления солнечного света в горизонтально или вертикально ориентированную зеркальную трубу, в сочетании со светорассеивающей системой с треугольным расположением панелей, вырезанных лазером, которые рассеивают свет в помещении, была разработана в Квинслендский технологический университет в Брисбене. [7] В 2003 году Вероника Гарсия Хансен, Кен Йеанг и Ян Эдмондс были удостоены премии Far East Economic Review Innovation Award за эту разработку. бронзовой [8] [9]

Эффективность светопропускания наиболее высока, если трубка короткая и прямая. В более длинных, изогнутых или гибких трубках часть интенсивности света теряется. Для минимизации потерь решающее значение имеет высокая отражательная способность футеровки трубы; производители заявляют, что отражательная способность их материалов в видимом диапазоне достигает почти 99,5 процентов. [10] [11]

В конечной точке (точке использования) рассеиватель распространяет свет в комнату.

Первые полномасштабные пассивные горизонтальные световые трубы были построены в лаборатории дневного света Техасского университета A&M , где годовая производительность дневного света была тщательно оценена в вращающейся на 360 градусов комнате шириной 6 м и глубиной 10 м. Труба покрыта зеркальной отражающей пленкой на 99,3%, а распределительный элемент на конце световода состоит из рассеивающей радиальной пленки длиной 4,6 м с коэффициентом пропускания видимого света 87%. Световод обеспечивает постоянный уровень освещенности в диапазоне от 300 до 2500 люкс в течение всего года на расстояниях от 7,6 до 10 метров. [12]

Для дальнейшей оптимизации использования солнечного света можно установить гелиостат , который отслеживает движение солнца, тем самым направляя солнечный свет в световую трубку в любое время дня, насколько позволяют ограничения окружающей среды, возможно, с дополнительными зеркалами или другими средствами. светоотражающие элементы, влияющие на путь света. Гелиостат можно настроить на захват лунного света ночью.

Оптическое волокно

[ редактировать ]

Оптические волокна также можно использовать для дневного освещения. Система солнечного освещения на основе пластиковых оптических волокон находилась в разработке в Национальной лаборатории Ок-Ридж в 2004 году. [13] [14] Система была установлена ​​в Американском музее науки и энергетики, Теннесси, США, в 2005 году. [15] и выведен на рынок в том же году компанией Sunlight Direct. [16] [17] Однако в 2009 году эта система была снята с рынка.

Ввиду обычно небольшого диаметра волокон для эффективной установки дневного освещения требуется параболический коллектор, который будет отслеживать солнце и концентрировать его свет.Оптические волокна, предназначенные для передачи света, должны распространять как можно больше света внутри сердцевины; напротив, оптические волокна, предназначенные для распределения света, сконструированы таким образом, чтобы часть света просачивалась через их оболочку. [18]

Оптические волокна также используются в системе Bjork, продаваемой Parans Solar Lighting AB. [19] [20] Оптические волокна в этой системе изготовлены из ПММА ( полиметилметакрилата ) и покрыты меголоном, безгалогеновой термопластичной смолой. Однако такая система стоит довольно дорого. [21]

Система Паранс [22] состоит из трех частей. Коллектор, оптоволоконные кабели и светильники, рассеивающие свет внутри помещения. Один или несколько коллекторов размещаются на здании или рядом с ним в месте, где к ним будет хороший доступ прямых солнечных лучей. Коллектор состоит из линз, установленных в алюминиевых профилях с защитным стеклом. Эти линзы концентрируют солнечный свет в оптоволоконных кабелях.

Коллекторы имеют модульную конструкцию, что означает, что они поставляются с 4, 6, 8, 12 или 20 кабелями в зависимости от необходимости. Каждый кабель может иметь индивидуальную длину. Волоконно-оптические кабели передают естественный свет на расстояние 100 метров (30 этажей) внутрь и через территорию объекта, сохраняя при этом высокий уровень качества и интенсивности света. Примерами реализации являются аэропорт Каструп , Университет Аризоны и Стокгольмский университет .

Похожая система, но с использованием стеклянных оптических волокон, ранее изучалась в Японии. [23]

Corning Inc. производит светорассеивающее волокно Fibrance. Fibrance работает, пропуская лазер через светорассеивающий оптоволоконный кабель. Кабель излучает яркое свечение. [24]

Оптические волокна используются в фиброскопах для визуализации.

Прозрачные полые световоды

[ редактировать ]

Призматический световод был разработан в 1981 году Лорном Уайтхедом, профессором физики Университета Британской Колумбии . [25] [26] и использовался в солнечном освещении как для транспортировки, так и для распределения света. [27] [28] Большая солнечная труба, основанная на том же принципе, была установлена ​​в узком дворе 14-этажного здания юридической фирмы в Вашингтоне в 2001 году. [29] [30] [31] [32] [33] аналогичное предложение было сделано и для Лондона. [34] Еще одна система была установлена ​​в Берлине. [35]

Компания 3М разработала систему на основе оптической световой пленки [36] и разработал световую трубку 3M, [37] который представляет собой световод, предназначенный для равномерного распределения света по всей длине с помощью тонкой пленки, содержащей микроскопические призмы, [26] который продается в сочетании с искусственными источниками света, например, серными лампами .

В отличие от оптического волокна, имеющего твердую сердцевину, призменный световод проводит свет через воздух и поэтому называется полым световодом.

Проект АРТЕЛИО, [38] [39] частично финансируемое Европейской комиссией , в 1998–2000 годах было исследование системы адаптивного смешивания солнечного и искусственного света, включающей серную лампу , гелиостат и полые световоды для транспортировки и распределения света.

Дисней экспериментировал с использованием 3D-печати для печати внутренних световодов для игрушек с подсветкой. [40]

Система на основе флуоресценции

[ редактировать ]

В системе, разработанной Fluorosolar и Технологическим университетом Сиднея , два слоя флуоресцентного полимера на плоской панели улавливают коротковолновый солнечный свет, особенно ультрафиолетовый свет , генерируя красный и зеленый свет соответственно, который направляется внутрь здания. Там красный и зеленый свет смешиваются с искусственным синим светом, чтобы получить белый свет без инфракрасного или ультрафиолетового излучения. Эта система, которая собирает свет без использования мобильных частей, таких как гелиостат или параболический коллектор, предназначена для передачи света в любое место внутри здания. [41] [42] [43] Улавливая ультрафиолет, система может быть особенно эффективной в яркие, но пасмурные дни; это связано с тем, что ультрафиолет уменьшается из-за облачного покрова меньше, чем видимые компоненты солнечного света.

Свойства и применение

[ редактировать ]

Солнечные и гибридные системы освещения

[ редактировать ]
Простая световая трубка, показывающая сбор, передачу и распределение.

Солнечные световоды, по сравнению с обычными мансардными окнами и другими окнами, обеспечивают лучшие теплоизоляционные свойства и большую гибкость для использования во внутренних помещениях, но меньший визуальный контакт с внешней средой.

В контексте сезонного аффективного расстройства , возможно, стоит учитывать, что дополнительная установка осветительных трубок увеличивает количество естественного дневного освещения. Таким образом, это может способствовать благополучию жильцов или сотрудников, избегая при этом чрезмерного освещения эффектов .

По сравнению с искусственным освещением , световые трубки имеют преимущество, обеспечивая естественное освещение и экономию энергии. Проходящий свет меняется в течение дня; если это нежелательно, световые трубки можно объединить с искусственным светом в гибридной установке. [27] [44] [45] [46]

На рынке продаются некоторые источники искусственного света, спектр которых аналогичен спектру солнечного света, по крайней мере, в видимом для человека диапазоне спектра. [47] [48] [49] а также низкое мерцание. [49] Их спектр можно динамически изменять, например, для имитации изменений естественного освещения в течение дня. Производители и продавцы таких источников света утверждают, что их продукция может оказывать такое же или подобное воздействие на здоровье, как и естественный свет. [49] [50] [51] Если рассматривать такие продукты в качестве альтернативы солнечным световым трубам, они могут иметь более низкие затраты на установку, но потребляют энергию во время использования; поэтому они вполне могут быть более расточительными с точки зрения общих энергетических ресурсов и затрат.

С более практической точки зрения, световые трубки не требуют электрической установки или изоляции и поэтому особенно полезны для внутренних влажных помещений, таких как ванные комнаты и бассейны. С более художественной точки зрения недавние разработки, особенно относящиеся к прозрачным световым трубкам, открывают новые и интересные возможности для архитектурного светодизайна . [ нужна ссылка ]

Приложения безопасности

[ редактировать ]

Благодаря относительно небольшому размеру и высокой светоотдаче солнечные трубы идеально подходят для ситуаций, требующих обеспечения безопасности, таких как тюрьмы , полицейские камеры и другие места, где требуется ограниченный доступ. Имея узкий диаметр и не сильно подверженный влиянию внутренних защитных решеток, он обеспечивает дневной свет в помещениях, не обеспечивая электрических соединений или доступа для эвакуации, а также не позволяя проносить предметы в безопасную зону.

В электронных устройствах

[ редактировать ]

Литые пластиковые световые трубки обычно используются в электронной промышленности для направления света от светодиодов на печатной плате к индикаторным символам или кнопкам. Эти световые трубки обычно имеют очень сложную форму, в которой используются либо плавные изгибы, как в оптическом волокне, либо острые призматические складки, которые отражаются от углов. Несколько световых трубок часто отливаются из одного куска пластика, что упрощает сборку устройства, поскольку все длинные тонкие световые трубки являются частью единого жесткого компонента, который защелкивается на месте.

Световые ламповые индикаторы удешевляют производство электроники, поскольку по старинке крошечную лампу нужно было установить в небольшую розетку непосредственно за освещаемым пятном. Зачастую для установки и подключения требуется трудоемкий ручной труд. Световые трубки позволяют монтировать все источники света на одной плоской плате, но освещение может быть направлено вверх и в сторону от платы, где это необходимо.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ админ (22 января 2021 г.). «Путеводитель по солнечным туннелям» . Компания «Скайлайт» . Проверено 22 марта 2023 г.
  2. ^ Чавес, Хулио (2015). Введение в неотображающую оптику, второе издание . ЦРК Пресс . ISBN  978-1482206739 . Архивировано из оригинала 18 февраля 2016 г.
  3. ^ «Изображение рекламы патентных отражателей шаппюи, около 1851–1870 годов. Библиотека изображений науки и общества» . www.scienceandsociety.co.uk . Проверено 19 декабря 2022 г.
  4. ^ «История компании Solatube | Наша история и график» . Солатьюб Австралия . Проверено 19 декабря 2022 г.
  5. ^ LBNL: Проектирование и оценка трех усовершенствованных систем дневного освещения: световых полок, световых труб и мансардных окон.
  6. ^ Бельтран, Луизиана; Ли, ES; Сельковиц, SE (июль 1997 г.). «Передовые оптические системы дневного освещения: световые полки и световоды» . Журнал Общества светотехники . 26 (2): 91–106. дои : 10.1080/00994480.1997.10748194 . hdl : 1969.1/160504 . ISSN   0099-4480 . S2CID   112083025 .
  7. ^ Кен Йенг: Световые трубы: инновационное дизайнерское устройство для обеспечения естественного дневного света и освещения в зданиях с глубокой планировкой. Архивировано 5 марта 2009 г. в Wayback Machine , номинация на премию Far East Economic Review Asian Innovation Awards 2003.
  8. ↑ Освещение вашего рабочего места — студент из Квинсленда освещает кабину вашего офиса. Архивировано 5 января 2009 г. в Wayback Machine , 9 мая 2005 г.
  9. ↑ Кеннет Йеанг . Архивировано 25 сентября 2008 г. на Wayback Machine , Всемирный саммит городов 2008 г., 23–25 июня 2008 г., Сингапур.
  10. ^ «МИРО ЛАЙТПАЙП» . Архивировано из оригинала 14 ноября 2006 года . Проверено 1 августа 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  11. ^ (на французском языке) Tube de Lumière . Архивировано 25 февраля 2007 г. в Wayback Machine.
  12. ^ Бельтран, Лилиана О. (2020), Роггема, Роб; Роггема, Анук (ред.), «Оценка эффективности освещения инновационной базовой системы солнечного освещения» , «Умные и устойчивые города и здания » , Чам: Springer International Publishing, стр. 631–641, doi : 10.1007/978-3-030- 37635-2_43 , ISBN  978-3-030-37635-2 , S2CID   219493476 , получено 19 декабря 2022 г.
  13. ^ Статья о гибридном солнечном освещении «Пусть светит солнце», Discover Magazine, Vol. 25, № 07, июль 2004 г. Архивировано 9 августа 2006 г. в Wayback Machine.
  14. ^ ORNL - Программа солнечных технологий. Архивировано 1 июля 2013 г. в Wayback Machine.
  15. ^ HSL представлен в разделе «Что нового» журнала Popular Science. Архивировано 17 декабря 2005 г. в Wayback Machine , июнь 2005 г., стр. 28.
  16. ^ Национальная лаборатория Ок-Риджа - компания из Нью-Оук-Риджа наносит на карту гибридное солнечное освещение. Архивировано 28 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
  17. ^ Sunlight Direct - Информация об архитектурном дизайне, заархивировано 19 августа 2006 г. в Wayback Machine.
  18. ^ Использование диффузионных оптических волокон для освещения растений. Архивировано 7 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
  19. ↑ Паранс Бьорк. Архивировано 8 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  20. ^ Обзор системы Паранс Бьорк, проведенный Inhabitat. Архивировано 26 ноября 2010 г. на Wayback Machine.
  21. ^ Типичная система от 10 000 долларов. Архивировано 8 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  22. ^ «Световод Паранс» (PDF) .
  23. ^ Гибридное солнечное освещение: немного солнечного света в нашу жизнь , NBC News, март 2005 г.
  24. ^ Официальный сайт Corning Fibrance
  25. ↑ Выключите свет, вот и солнце. Архивировано 30 марта 2012 г. в Wayback Machine Toronto Globe and Mail, 28 января 2012 г.
  26. ^ Jump up to: а б Использование призматических пленок для управления распределением света. Архивировано 7 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
  27. ^ Jump up to: а б Солнечное освещение навеса: солнечное освещение в UBC. Архивировано 11 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
  28. ^ кадр исследования. Архивировано 3 ноября 2005 г. в Wayback Machine.
  29. ^ Солнечная световая труба в Вашингтоне, округ Колумбия. Архивировано 20 февраля 2006 г. в Wayback Machine.
  30. ^ IDOnline.com - Международный журнал дизайна - Графический дизайн, дизайн продуктов, архитектура. Архивировано 5 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
  31. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 28 сентября 2006 г. Проверено 3 августа 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  32. ^ «Архивная копия» (PDF) (на немецком языке). Архивировано (PDF) из оригинала 28 сентября 2006 г. Проверено 3 августа 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  33. ^ «Солнечная световая труба в Вашингтоне, округ Колумбия», ДЕТАЛЬ 4/2004, Здание со светом. Архивировано 12 марта 2007 г. в Wayback Machine.
  34. ↑ Apple London – Специальный потолок. Архивировано 22 июня 2006 г. в Wayback Machine.
  35. ^ (на немецком языке) «Дневной свет из трубки», Factor Light, № 4, 2003. Архивировано 5 ноября 2006 г. в Wayback Machine (с описанием световода на Потсдамской площади, Берлин).
  36. ^ Гелиобус с оптической осветительной пленкой 3M (OLF). Архивировано 6 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
  37. ^ 3M Light Management Solutions (США). Архивировано 19 ноября 2003 г. в Wayback Machine.
  38. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 13 июля 2007 г. Проверено 5 августа 2006 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  39. ^ Мингоцци, Анджело; Боттильони, Серджио. «Инновационная система сбора и транспортировки дневного света на большие расстояния и смешивания с искусственным светом, исходящим из полых световодов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 года.
  40. ^ «Дисней разрабатывает 3D-печатное освещение для игрушек» . Новости BBC онлайн . 3 октября 2012 г. Архивировано из оригинала 4 октября 2012 г.
  41. ↑ Fluorosolar . Архивировано 12 января 2007 г., в Wayback Machine.
  42. ^ FluoroSolar - Принося солнечный свет внутрь. Архивировано 6 мая 2007 г. в Wayback Machine , Treehugger, 5 февраля 2006 г. (получено 13 января 2007 г.)
  43. ^ Видео , заархивированное 2 февраля 2007 г. в Wayback Machine на основе системы, основанной на флуоресценции.
  44. ^ Night Lite. Архивировано 5 августа 2006 г. в Wayback Machine.
  45. ^ "Свет_комплект" . www.natural-light-skylights.com . Архивировано из оригинала 18 августа 2006 года.
  46. ^ Информация о конструкции прямого освещения Sunlight, заархивировано 21 июля 2006 г. в Wayback Machine.
  47. ^ True-Lite. Архивировано 8 января 2002 г. на archive.today.
  48. ^ «Что такое СоЛюкс?» . Solux.net. Архивировано из оригинала 6 июля 2008 г. Проверено 29 сентября 2010 г.
  49. ^ Jump up to: а б с «Biolight, Truelite, лампы дневного света полного спектра, трубки дневного света, трубки дневного света, точечный свет дневного света, здоровье со светом» (на немецком языке). Архивировано из оригинала 31 мая 2011 г. Проверено 2 августа 2006 г.
  50. ^ «Компенсация недостающих фотонов и частот солнечного света» (на немецком языке). Архивировано из оригинала 25 июня 2006 г. Проверено 2 августа 2006 г.
  51. ^ «Villiton - Biolicht - Bio-Light Full Spectrum Bio-Light Daylight Tubes True-Lite Bio-Light Natural Light» (на немецком языке). Архивировано из оригинала 15 июня 2006 г. Проверено 2 августа 2006 г.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с трубчатыми устройствами дневного освещения .

Обзор

[ редактировать ]

Другие подходы к улавливанию и передаче солнечного света

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Light_tube&oldid=1238411195"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ab994b3e3def3cdc72271b66c49b3bf3__1722700740
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ab/f3/ab994b3e3def3cdc72271b66c49b3bf3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Light tube - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)