線性固態介質中的光在建筑中的應用探索

李常紅 姜兆捷 李關玉 陳京鍇 張瀟爽

摘? ? 要：我們探討將光借線性固體介質傳播，通過實驗模型、調研等方式探討所產生的不一樣的效果，探究這種新型的光傳播和表現形式，具有較高的創新性和實用性。以此來彌補日常生活中的一般照明方式的不足，借以優化建筑設計方案，給人們生活提供更多的便利。

關鍵詞：光;線性固態介質;建筑;傳播

1? 前言

在建筑設計中，光擔當著十分重要的角色，甚至還有“建筑是光的容器”這一說法。建筑要靠各種各樣的燈進行照明，這樣的燈往往是散射光，是以空氣為介質的光。使光通過線性固態介質來傳播的應用較少，因此，我們著重利用實驗模型來探討這種線性光在建筑中的應用。

2? 實驗探討光在線性固態介質中傳播的效果

2.1? 探討意義

輝煌的建筑歷史上，建筑師們尋找出結構中的力線，簡化結構，節省了大量的建筑材料并且由于建筑自重的減輕使得建筑的規模變大。此后建筑師們繼續深化，使得建筑結構與藝術結合，高度統一了建筑的功能與形式。由此我們得到啟發，在材料中捕捉光的軌跡，希望能達到節能美觀的目的，尋找出光在線性固態介質中的發散規律，深化規律原型，以達到建筑光學與建筑美學以及技術的統一，強調“美觀、實用、節能”。我們將光導纖維原料進行造型，模擬不同情況下對線性光的需求，并進行燈光效果的分析優化。

2.2? 守序的矩形光線

探究在不脫離建筑最根本形體的幾何特征下，在存在勾勒建筑空間邊框的燈光需求下，線性光與建筑本身幾何簡化形組合形成的空間關系與燈光效果。

2.3? 富有動感的沖撞式光線

在光線昏暗的環境下，若存在對線性光的指向性的需求，且往往又有建筑或建筑構件對光線有所遮擋，光線路徑需要轉折的情況下，探究線性光與周邊環境在互動之下形成的空間關系與燈光效果。

2.4? 標志性強的穿刺式光線

這樣的光線具有強烈的方向感與標志性，有突破附近約束的可能，約束光線的建筑空間則被抽象為矩形框架。另外，這個方向也需要探討如何使光線更加明亮明顯。故探究線性光與建筑空間在沖突矛盾之下形成的空間關系與燈光效果。

2.5? 自由舒展的無規則光線

自然形態往往是沒有約束的形體，線性光線此時也不再遵循幾何限制，建筑也被簡化為三根立柱與上下兩片樓板，最終探討在自由情況下，線性光與其依附相互配合形成的空間關系與燈光效果。

3? 可行性探索

3.1? 材料可行性——光導纖維

現如今材料學也在快速發展，通過對論文的研究以及現有材料的比對分析，發現光導纖維這一材料給線性光的利用提供了良好的介質，利用光導纖維照明也在漸漸進入建筑領域，建筑行業各路人士對以光導纖維線性光的照明方式也在進行深入的探索。

光纖照明系統一般由光源發生器、光纖和尾燈三部分組成：光源發生器，光源發生器主要由燈泡、隔紅外和紫外光學玻璃片及色盤等三大部分組成;光纖，塑料光纖本身不發光，主要是傳導光線，裝飾照明用塑料光纖按使用方使的不同，分為端光光纖和側光光纖兩類，同時又有單股和多股之分;尾燈，對于端發光的光纖來說，一般都根據照明要求和裝飾的藝術效果來選擇尾燈，常見尾燈有天花燈、亭園燈、地埋燈、吊燈等。光纖照明系統的簡單組裝與操作為線性光的應用探索提供了有力保障。

塑料光纖由于芯徑較大，柔韌性好，廣泛應用于裝飾照明和短距離信息傳輸領域。在裝飾照明領域中，塑料光纖照明是一種融環保、安全、節能、維修方便、效果獨特于一體的裝飾照明新方式。由于塑料光纖的自身特點，光纖裝飾照明方式廣泛地應用于廣告、景觀設計、娛樂場所以及工業、醫學、博物館等特殊照明場合，它已然成為領引21世紀裝飾照明領域的最佳照明方式。

3.2? 技術可行性分析

光纖照明早在20世紀30年代就已經被人們所接受，不過那時只是一種思路和實驗，采用的光纖主要是集束玻璃光纖，由于成本極高，根本無法達到實用階段。我國于20世紀90年代初開始進行光纖采光系統的研究，雖然起步較晚，但發展比較快，進一步為光在以光纖為主的固態材料中的傳播提供了有力的技術支持。

4? 目前線性固態介質中的光在建筑中的應用可能

目前以光纖為線性固態介質采光照明系統是一種新型的照明裝置，符合綠色照明工程節約能源、保護環境、提高照明品質的要求，我們試圖通過光纖這種線性固態介質裝置的設計與放置，對城市光環境、建筑光環境、大眾心理產生積極影響。

4.1? 在城市建筑中的應用

在燈光工程中，用側發光光纖來構成建筑輪廓線是最常見應用實例。特別是對一個城市的形象建筑，以多彩的線條把建筑輪廓在夜色中顯得更蔚蔚壯觀。同時光纖使用壽命很長，屬于免維護產品，大大減低了運營費用。

改變光纖裝飾照明的光色，使建筑物輪廓的色彩隨季節或氣候而變化，給人們一種人性化的感覺;與景觀設計、外環境設計相結合，發展城市的夜文化，探索在城市公共空間（如公園、巷道、工業園區等）中線性燈光可以起到怎樣的裝飾、景觀效果;在燈光昏暗的居住區、貧民區進行應用，以少量的電力提供指向性燈光，以提高安全性;傳統建筑有待復興利用，線性燈光可以在夜晚很好地勾勒出輪廓，但又不喧賓奪主，故可以探討光導纖維在傳統建筑中的亮化作用;若作為建筑小品出現，可以探討以光導纖維為基礎的線性燈光在設計中的角色與作用;除此之外，使用光纖光纜線性燈可以較方便地解決水和電之間的矛盾，光纖光纜線性燈可以安裝于城市廣場的噴泉中，對噴泉作多變的彩色光照明，以活躍氣氛，它也特別適用于比較潮濕的場合如：浴池、浴室、桑拿浴室、泳池等地點。

4.2? 在建筑室內的應用

在室內裝飾中，用側發光光纖來構成輪廊線條，光照均勻、顏色柔和，給人一種和諧幸福的感覺;結合光導纖維的導光特性進行設計，在允許的條件下節省建筑內電力的使用，可探索線性燈光在綠色節能方面的優勢;可將地面上的光線引導到地下空間，如停車場、地鐵站等，以滿足地下空間的采光需要，同時節能環保、減少電力的使用;為了方便弱視人群的生活，探索線性燈光在住宅內部、燈光昏暗的建筑內部（如影院）、住宅區的道路上提供方向引導的可能性。

4.3? 在社會環境中的應用

城市光污染是一個嚴峻的問題，利用光導纖維傳導的線性光可以將強散射光傳導到其他位置，進行利用并削弱光污染強度;建筑光環境對人有很大的影響，線性燈光的特性又不同于常見的燈具光線，故可以探索利用線性燈光能否對人的心理進行積極的干涉影響。

參考文獻：

[1] 游璧菁.光纖導光設備在建筑上之應用可行性初探.第三屆中國城市住宅研討會論文集 可持續環境：城市住居素質2003（7）.

[2] 鄭振譯.利用光纖的建筑照明.中國照明電器，2000（3）.