照明设备如何工作

由:乔纳森·斯特里克兰

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一个采光装置安装的横截面
(c) Solatube International, Inc.

没有什么比在一个美好的日子里被困在一栋大楼里更好的了。如果你能走到户外,你就能享受阳光,而不是荧光灯或白炽灯的光芒。如果幸运的话,你坐在窗边,就能享受到一些好处。但如果你离窗户不近,你的情况可能会很暗淡。没有什么能代替太阳的光芒。

这就是为什么许多建筑师都在寻找在建筑物内最大限度地利用自然采光的方法。但原因不仅仅是心理上的影响。阳光是清洁能源——它减少了使用需要电力的照明解决方案的需求。它也是免费的。一个免费、干净的光源,可以帮助人们保持动力和快乐,听起来好得令人难以置信。

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事实上,自然光也会带来一些问题。一是它完全取决于太阳的时间表——一旦夜幕降临,你就不走运了。阳光不是恒定的——随着时间的推移,窗户或天窗会收到或多或少的阳光。另一个问题是,太阳在天空中的位置在一年中的不同季节有轻微的变化。在夏季日照充足的窗户,在冬季可能就收不到那么多阳光了。你也不能不断地改变窗户或天窗的位置来补偿太阳的位置。

这就是照明设备的用得着的地方。基本上,采光设备是一种收集、传输和向建筑物或其他结构发射日光的物体。即使是在没有窗户的房间里,有采光设备的建筑也可以利用阳光作为电力照明的自然替代品。

与天窗相比,采光设备为建筑师提供了更大的灵活性——收集阳光的部分设备不必位于你想要照明的房间正上方。即使所讨论的房间上方的屋顶部分通常处于阴影中,你也有选择。采光装置可以从屋顶向阳的部分收集光线,并将其传输到几乎任何房间。

这听起来有点像魔法,但这一切都基于一些相当简单的科学原理。在下一节中,我们将了解采光设备的基本部件,并了解它们是如何协同工作的。

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部分照明设备

这幅插图展示了SolaTube采光设备如何捕捉阳光并将其传输到房屋内的照明板上。"width=
这幅插图展示了SolaTube采光设备如何捕捉阳光并将其传输到房屋内的照明板上。

采光装置的三个基本部分是集光装置、透光装置和发光装置。这是一种华丽的说法,说明采光设备使用一系列透镜和镜子(或光纤)将阳光传输到建筑物中。

日光照明装置的光收集部分中的透镜将光引导到光传输组件中。设备的这一部分通常有一个玻璃圆顶或金字塔顶部。玻璃将光线引导到设备的镜片中。一些日光设备使用一对透镜。第一个镜头是a凸透镜它将光线折射到一个中心点。凸透镜下面是一个凹透镜.凹透镜将光线向外反射到设备的透光部分。

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一种日光照明装置的传输部分是具有反射内部的管或一系列的光纤.光纤本质上是一个小型化的反射管,所以,一般来说,这两种解决方案使用相同的方法。当光线进入管或光纤时,它会撞击到反射的内表面,并沿着路径反弹得更远。它继续这样做,直到它击中照明设备的发光部分。照明设备的传输段越长,到达发射器的光就越少。换句话说,在一栋60层楼高的建筑里铺设一根灯管来照亮地下室可能不是最好的解决方案。

光发射器是装置的一部分,如果你在大楼里,你会看到。它相当于荧光灯面板或白炽灯。许多发射器有一个特殊的透镜扩散光。漫反射透镜内部有微小的表面,可以将光线反射到不同的方向。最终的效果是镜片将光线扩散到周围。

采光设备比窗户和窗户有一些优点天窗.一是它们不受太阳位置的影响。穿过窗户或天窗的光线量会随着时间的推移发生巨大变化。但是,只要采光设备的吸光部分接收到阳光,发射器就会继续发光;尽管亮度可能会根据太阳的强度有所不同。另一个优点是,你可以把采光设备的采光部分放在屋顶的任何位置,并使用传输管或光纤将光传输到目的地。你甚至可以在角落里弯曲光线。而且,你不必坐在外墙附近,就能像坐在窗户旁边一样享受采光设备带来的好处。

采光设备不应该是建筑物唯一的照明来源。如果你在太阳落山后还需要光线,那么一个日光照明设备就没有多大用处了。虽然一些日光设备即使在阴天也能捕捉环境光线,但当天空阴天时,你可能会注意到性能下降。采光设备作为补充光源效果最好。

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采光设备的好处

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阳光照亮了餐厅。

使用采光设备最大的好处之一就是改善心情。如果你没有得到足够的阳光,你可能会患上季节性情绪障碍(SAD)。SAD的症状包括疲劳、社交退缩、对活动兴趣下降,甚至体重增加。SAD甚至可以转变为全面的抑郁症。根据美国精神病学协会(APA)的说法,当阳光照射减少导致大脑中的生化失衡时,SAD就会出现。阳光还会抑制褪黑素的产生,褪黑素是一种与睡眠有关的激素。你的身体在黑暗的日子或没有得到足够阳光的日子里会产生更多的褪黑素。

虽然大多数人在深秋和冬季出现SAD症状,但在一年中的任何时候都有可能患上SAD。如果你大部分时间都呆在室内,远离阳光,即使在盛夏,你也可能会患上SAD。美国心理协会建议在阳光明媚的日子出去散步作为治疗SAD症状的一种方法。

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一个日光装置可以帮助你全年稳定地暴露在阳光下。企业主可能会发现,增加阳光照射后,他们的员工工作效率更高,也更快乐。

在阳光下完成一些任务可能比在其他照明方式下更容易。康奈尔大学的一项研究比较了两组学生的疲劳程度。每组学生都被要求在四天的时间里学习或做四个小时的课程。研究人员在实验中使用了两种不同的光源。一个房间使用普通的“冷白色”荧光灯。另一个房间有一种特殊的荧光灯泡,它产生的光波长与阳光相同。学生们不知道实验的目的,也不知道有两种不同的灯泡。研究人员发现,虽然学生们在一天和第二天之间没有报告任何显著的主观差异,但他们确实在暴露在特殊荧光灯泡下的日子里完成了更好的视力任务。

采光设备也是减少能源消耗的好方法。随着绿色运动席卷全球,越来越多的公司和个人都在寻找减少碳足迹的方法。如果你使用自然光,不仅会减少你对电力的需求,还会减少你产生的物理浪费——你不必经常更换灯泡。如果太阳晒坏了,客厅的照明将是你最不担心的事情。

能源消耗的减少也意味着电费的减少。因此,使用自然照明不仅对环境友好,而且对财政也有责任!只要记住,如果你决定采用日光照明设备,你需要预先投入大量资金。

接下来,让我们更仔细地看看购买和安装一个采光设备需要多少钱。

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日光的成本

SolaTube等公司为住宅、商业企业甚至学校提供采光设备。"width=
SolaTube等公司为住宅、商业企业甚至学校提供采光设备。

那么日光照明设备的价格是多少呢?诚实的答案是,这完全取决于您需要什么以及您使用的供应商。Solatube为业主和专业人士提供了多种类型的采光设备。除了基本设备,该公司还生产专业的扩散器,屋顶支架,效果透镜,调光开关和灯光套件。你可以在日光照明设备上安装一个白炽灯泡,以便在太阳下山后从同一个灯具中提供照明。

随着选择的增加,采光设备的价格也在变化。它也随着传输管长度的增加而增加。如果你只需要几英尺的油管,你会比那些需要20英尺(6.1米)或更多油管的人花费少得多。此外,如果你需要特殊的管道部分来绕过诸如支撑梁之类的障碍,你可以打赌,这将花费你额外的费用。

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除零件费用外还有安装费。Solatube声称,大多数专业人士可以在几个小时内安装一个采光设备。自己动手的人可能需要一整天的时间来安装一个照明设备。无论哪种方式,您都将招致一些安装成本。你需要支付人工费用,或者你需要投资合适的工具来组装设备。

为了让你了解一个照明设备的成本,我们将看一个例子。Solabrite是Solatube的经销商,为房主提供了两种Solatube采光设备模型。10英寸(25.4厘米)的Solatube 160 DS售价649美元。290 DS的直径为14英寸(35.6厘米),售价为749美元。对于这两款车型,价格都包括高达4英尺的传输管。管子越长越贵。如果你想要一个日光调光器,根据型号的不同,价格会增加325美元到335美元。价格包括安装费。如果你想自己处理这个项目,成本会大大降低。

这张插图展示了SolaTube的蝴蝶调光器如何限制进入你房子的光线。"width=
这张插图展示了SolaTube的蝴蝶调光器如何限制进入你房子的光线。

根据Solatube的说法,你不用担心的一项费用是更换家具。阳光中的紫外线会导致织物在长时间曝晒后褪色。但是Solatube设备中的透镜和扩散器过滤掉了大部分的紫外线辐射。虽然你可以享受阳光照射的好处,但也不用担心颜色会褪色或被晒伤。

如果你的电费很高,最初的安装费用可能是值得的。你不需要经常购买灯泡,进一步降低成本。这可能需要几个月或更长的时间来偿还购买的费用,但最终日光照明设备将收回成本。在这个过程中,你会减少你的碳足迹!

随着绿色运动不断获得支持,我们可能会看到更多利用自然资源的照明解决方案。谁知道呢?几年后,即使我们大部分时间都呆在室内,我们也可能都能享受到阳光的好处。

要了解更多关于采光设备和相关主题的信息,请查看下一页上的链接。

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更多信息

相关的HowStuffWorks文章

更多优质链接

  • 美国精神病协会。“让我们来谈谈季节性情绪障碍(SAD)的事实吧。”2006.
  • Eljadi, David A.等。“日光收集和分配系统。”美国专利5,408,795。1995年4月25日。http://www.google.com/patents?id=ZpooAAAAEBAJ&dq=5408795
  • 格拉布,丹尼斯·艾伦。“管式天窗”。美国专利D382347。1996年6月4日。http://www.google.com/patents?id=7ikHAAAAEBAJ&dq=Solatube
  • Grubb,丹尼斯。管状天窗系统的方法和装置。美国专利6,256,947。1999年10月14日。http://www.google.com/patents?id=7ikHAAAAEBAJ&dq=Solatube
  • 困难,尼克。“小小的天窗可以产生很大的影响。”OC登记。2005年3月26日。(2008.12.15)。http://www.ocregister.com/ocr/sections/home_garden/hg_home_improvement/article_456191.php
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  • 心理问题。“明亮的灯光,大大的解脱。”美国心理学会。2006年6月26日(2008年12月16日)http://www.psychologymatters.org/brightlights.html
  • Solatube。http://www.solatube.com
  • Steneby,文章说。“日间照明装置。”美国专利7,295,372。2007年11月13日。http://www.patentstorm.us/patents/7295372.html

特色

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