Войти
Полное внешнее отражение, полая световая трубка 
Полное внутреннее отражение, блок из акрила Световые трубки (также известные как световые трубы или трубчатые световые люки ) - это физические конструкции, используемые для передачи или распределения естественного или искусственного света с целью освещения, и являются примерами оптических волноводов.
В их применении к дневному освещению их также часто называют трубчатыми устройствами дневного света, солнечными трубками, солнцезащитными трубками или трубками дневного света. Световоды можно разделить на две широкие категории: полые конструкции, содержащие свет с отражающими поверхностями, и прозрачные твердые тела, которые содержат свет посредством полного внутреннего отражения. Принципы, регулирующие прохождение света через эти устройства, соответствуют принципам оптики без формирования изображений.
Copper Box, место проведения соревнований по гандболу на Летних Олимпийских играх 2012, использует световые трубки для снижения энергопотребления. Производство инфракрасных световодов по индивидуальному заказу полые волноводы и гомогенизаторы нетривиально. Это связано с тем, что эти трубки покрыты хорошо отполированным отражающим инфракрасное излучение покрытием из золота, которое можно наносить достаточно толстым, чтобы использовать эти трубки в высококоррозионных средах. Технический углерод можно наносить на определенные части световодов для поглощения инфракрасного света (см. фотоника ). Это сделано для того, чтобы ограничить инфракрасный свет только определенными участками трубы.
Хотя большинство осветительных трубок производятся с круглым поперечным сечением, световые трубы не ограничиваются этой геометрией. Квадратные и шестиугольные поперечные сечения используются в специальных приложениях. Шестигранные трубы, как правило, излучают наиболее однородный тип ИК-излучения. Трубы не обязательно должны быть прямыми. Изгибы трубы мало влияют на эффективность.
Световая трубка, установленная на подземной железнодорожной станции на Потсдамской площади, Берлин, вид сверху... 
... и под землей. Также известный как «трубчатый световой люк» или «трубчатое устройство дневного света», это самый старый и наиболее распространенный тип световых трубок, используемых для дневного освещения. Первоначально концепция была разработана древними египтянами. Первые коммерческие рефлекторные системы были запатентованы и проданы в 1850-х годах Полом Эмилем Чаппуи в Лондоне с использованием различных форм наклонных зеркал.. Отражатели Chappuis Ltd непрерывно производились до тех пор, пока завод не был разрушен в 1943 году. Концепция была заново открыта и запатентована в 1986 году австралийской компанией Solatube International. Эта система была продана для широкого использования в жилых и коммерческих помещениях. Другие продукты дневного освещения представлены на рынке под различными общими названиями, такими как «SunScope», «солнечная труба», «световая труба», «световая трубка» и «трубчатый световой люк».
Трубка, облицованная материалом с высокой отражающей способностью, направляет световые лучи через здание, начиная с точки входа, расположенной на его крыше или одной из его внешних стен. Световая трубка не предназначена для визуализации (в отличие, например, от перископа ), поэтому искажения изображения не представляют проблемы и во многих отношениях поощряются за счет уменьшения «направленного» света.
Входная точка обычно представляет собой купол (купол ), который имеет функцию сбора и отражения как можно большего количества солнечного света в трубку. Многие устройства также имеют направленные «коллекторы», «отражатели» или даже устройства линзы Френеля, которые помогают собирать дополнительный направленный свет вниз по трубке.
В 1994 году группа Windows and Daylighting Group в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) разработала серию прототипов горизонтальных световодов для увеличения дневного света на расстояниях 4,6-9,1 м, чтобы улучшить равномерность распределения дневного света и градиент яркости в помещении при переменных условиях солнца и неба в течение года. Световые трубы были разработаны для пассивной транспортировки дневного света через относительно небольшие впускные области остекления, отражая солнечный свет на большую глубину, чем обычные боковые окна или световые люки.
Установка, в которой лазерная резка акриловая панель предназначена для перенаправления солнечного света в горизонтально или вертикально ориентированную зеркальную трубу в сочетании с системой распределения света с треугольным расположением панелей, вырезанных лазером, которые распространяют свет в комнату, была разработана на Квинслендский технологический университет в Брисбене. В 2003 году за эту разработку Вероника Гарсия Хансен, Кен Йанг и Ян Эдмондс были удостоены бронзовой награды Far East Economic Review Innovation Award.
Эффективность передачи света лучше всего, если трубка короткая и прямая. В более длинных, наклонных или гибких трубках часть силы света теряется. Для минимизации потерь решающее значение имеет высокая отражательная способность футеровки трубы; производители заявляют, что коэффициент отражения их материалов в видимом диапазоне достигает почти 99,5%.
В конечной точке (точке использования) рассеиватель распределяет свет в комнату.
Первые полномасштабные пассивные горизонтальные световые трубы были построены в лаборатории дневного света Техасского университета AM, где годовая производительность дневного света была тщательно оценена на 360-градусном повороте 6 м в ширину на 10 м. глубокая комната. 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%. Световая трубка обеспечивает стабильные уровни освещенности от 300 до 2500 люкс в течение года на расстоянии от 7,6 м до 10 м.
Для дальнейшей оптимизации использования солнечного света гелиостат может быть установлен, 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 отражающими элементами, которые влияют на путь света. Гелиостат может быть настроен на захват лунного света ночью.
Оптоволокно также можно использовать для дневного света. Система солнечного освещения на основе пластиковых оптических волокон разрабатывалась в Национальной лаборатории Ок-Ридж в 2004 году. Система была установлена в Американском музее науки и энергетики, Теннесси, США, в 2005 году, и в том же году компания вывела на рынок. Прямой солнечный свет. Однако эта система была снята с рынка в 2009 году.
Ввиду обычно небольшого диаметра волокон, для эффективной настройки дневного света требуется параболический коллектор для отслеживания солнца и сконцентрируйте свой свет. Оптические волокна, предназначенные для транспортировки света, должны распространять как можно больше света внутри сердцевины; Напротив, оптические волокна, предназначенные для распределения света, разработаны так, чтобы пропускать часть света через их оболочку.
Оптические волокна также используются в системе Bjork, продаваемой Parans Solar Lighting AB. Оптические волокна в этой системе изготовлены из ПММА (полиметилметакрилат ) и покрыты меголоном, термопластичной смолой, не содержащей галогенов. Однако такая система довольно дорога.
Система Parans состоит из трех частей. Коллектор, оптоволоконный кабель и светильники, распространяющие свет внутри помещения. Один или несколько коллекторов размещаются на здании или рядом с ним в месте, где они будут иметь хороший доступ к прямым солнечным лучам. Коллектор состоит из линз, закрепленных в алюминиевых профилях с защитным стеклом. Эти линзы концентрируют солнечный свет в волоконно-оптических 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 транспортируют естественный свет на 100 метров (30 этажей) внутрь и через территорию, сохраняя при этом высокий уровень качества и интенсивности света. Примерами реализации являются аэропорт Каструп, Университет Аризоны и Стокгольмский университет.
. Аналогичная система, но с использованием оптических волокон из стекла, ранее изучалась в Японии.
Corning Inc. производит светорассеивающее волокно Fibrance. Fibrance работает за счет излучения лазера через светорассеивающий оптоволоконный кабель. Кабель излучает светящееся свечение.
Оптические волокна используются в фиброскопах для получения изображений.
A были разработаны в 1981 году Лорном Уайтхедом, профессором физики в Университете Британской Колумбии, и использовались в солнечном освещении для транспортных средств. и распределение света. Большая солнечная труба, основанная на том же принципе, была установлена в узком дворе 14-этажного здания юридической фирмы в Вашингтоне, округ Колумбия, в 2001 году, и аналогичное предложение было сделано для Лондона. Еще одна система была установлена в Берлине.
Компания 3M разработала систему на основе оптической световой пленки и разработала световод 3M, который представляет собой световод, предназначенный для равномерного распределения света по всей его длине с тонкой пленка, содержащая микроскопические призмы, которая продавалась вместе с источниками искусственного света, например серные лампы.
В отличие от оптического волокна с твердой сердцевиной, призменный световод пропускает свет через воздух и поэтому называется полым световодом.
Проект ARTHELIO, частично финансируемый Европейской Комиссией, в период с 1998 по 2000 год представлял собой исследование системы адаптивного смешивания солнечного и искусственного света, которая включает серную лампу, гелиостат и полые световоды для транспортировки и распространения света.
Disney экспериментировала с использованием 3D-печати для печати внутренних световодов для игрушек с подсветкой.
В системе, разработанной Fluorosolar и Технологический университет, Сидней, два флуоресцентных полимерных слоя на плоской панели улавливают коротковолновый солнечный свет, в частности ультрафиолетовый свет, генерируя красный и зеленый свет соответственно, который вводится в интерьер здания. Там красный и зеленый свет смешивают с искусственным синим светом, чтобы получить белый свет без инфракрасного или ультрафиолетового излучения. Эта система, которая собирает свет, не требует мобильных частей, таких как гелиостат или параболический коллектор, предназначена для передачи света в любое место в здании. Улавливая ультрафиолетовое излучение, система может быть особенно эффективной в яркие, но пасмурные дни; это связано с тем, что облачный покров меньше ослабляет ультрафиолет, чем видимые компоненты солнечного света.
.
Простая световая трубка, показывающая сбор, передачу и распределение Солнечные световые трубки, по сравнению с обычными световыми люками и другими окнами, обеспечивают лучшее тепло изоляционные свойства и большая гибкость для использования во внутренних помещениях, но меньший визуальный контакт с внешней средой.
В контексте сезонного аффективного расстройства, возможно, стоит учесть, что дополнительная установка световых трубок увеличивает количество дневного естественного освещения. Таким образом, это может способствовать благополучию жителей или сотрудников, избегая при этом эффекта чрезмерного освещения.
По сравнению с искусственным освещением, световые трубки имеют преимущество в обеспечении естественного света и экономии энергии. Проходящий свет меняется в течение дня; если это нежелательно, световые трубки могут быть объединены с искусственным светом в гибридной установке.
На рынке продаются некоторые источники искусственного света, которые имеют спектр, аналогичный спектру солнечного света, на меньше всего в диапазоне видимого спектра человека, а также при слабом мерцании. Их спектр можно настроить динамически, например, чтобы имитировать изменения естественного освещения в течение дня. Производители и поставщики таких источников света заявляют, что их продукты могут оказывать такое же или подобное воздействие на здоровье, как и естественный свет. Если рассматривать такие изделия как альтернативу солнечным световым трубам, они могут иметь более низкие затраты на установку, но при использовании потребляют энергию; поэтому они могут быть более расточительными с точки зрения общих энергетических ресурсов и затрат.
С практической точки зрения, световые трубки не требуют электрооборудования или изоляции и поэтому особенно полезны для внутренних влажных помещений, таких как ванные комнаты и бассейны. С более художественной точки зрения последние разработки, особенно в области прозрачных световых трубок, открывают новые интересные возможности для архитектурного дизайна.
Световые трубки использовались в школах, складах, торговых помещениях, домах, правительственных зданиях, музеях, гостиницах и ресторанах.
Благодаря относительно небольшому размеру и высокой светоотдаче солнечных труб, они идеально подходят для ситуаций, ориентированных на безопасность, 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 дневным светом области, не обеспечивая электрических подключений или аварийного доступа, а также не позволяя объектам проходить в безопасную зону.
Формованные пластиковые световые трубки обычно используются в электронной промышленности для направления света от светодиодов на печатной плате на индикаторные символы или кнопки. Эти световые трубки обычно имеют очень сложную форму, в которой используются либо плавные изгибы, как в оптическом волокне, либо острые призматические изгибы, которые отражаются от наклонных углов. Несколько световых трубок часто формуются из одного куска пластика, что позволяет легко собрать устройство, поскольку все длинные тонкие световые трубки являются частью единого жесткого компонента, который защелкивается на месте.
Ламповые индикаторы удешевляют производство электроники, поскольку старый способ заключался в установке крошечной лампы в маленькую розетку непосредственно за освещаемым пятном. Это часто требует значительного ручного труда для установки и подключения. Световые трубки позволяют устанавливать все источники света на одной плоской монтажной плате, но свет может быть направлен вверх и от платы на несколько дюймов, где бы это ни потребовалось.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с трубчатыми устройствами дневного света. |
