線性固態(tài)介質(zhì)中的光在建筑中的應(yīng)用探索

李常紅 姜兆捷 李關(guān)玉 陳京鍇 張瀟爽

摘? ? 要：我們探討將光借線性固體介質(zhì)傳播，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒄{(diào)研等方式探討所產(chǎn)生的不一樣的效果，探究這種新型的光傳播和表現(xiàn)形式，具有較高的創(chuàng)新性和實(shí)用性。以此來彌補(bǔ)日常生活中的一般照明方式的不足，借以優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)方案，給人們生活提供更多的便利。

關(guān)鍵詞：光;線性固態(tài)介質(zhì);建筑;傳播

1? 前言

在建筑設(shè)計(jì)中，光擔(dān)當(dāng)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(jìn)行照明，這樣的燈往往是散射光，是以空氣為介質(zhì)的光。使光通過線性固態(tài)介質(zhì)來傳播的應(yīng)用較少，因此，我們著重利用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硖接戇@種線性光在建筑中的應(yīng)用。

2? 實(shí)驗(yàn)探討光在線性固態(tài)介質(zhì)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(jié)構(gòu)中的力線，簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)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(guī)模變大。此后建筑師們繼續(xù)深化，使得建筑結(jié)構(gòu)與藝術(shù)結(jié)合，高度統(tǒng)一了建筑的功能與形式。由此我們得到啟發(fā)，在材料中捕捉光的軌跡，希望能達(dá)到節(jié)能美觀的目的，尋找出光在線性固態(tài)介質(zhì)中的發(fā)散規(guī)律，深化規(guī)律原型，以達(dá)到建筑光學(xué)與建筑美學(xué)以及技術(shù)的統(tǒng)一，強(qiáng)調(diào)“美觀、實(shí)用、節(jié)能”。我們將光導(dǎo)纖維原料進(jìn)行造型，模擬不同情況下對線性光的需求，并進(jìn)行燈光效果的分析優(yōu)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(guān)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(huán)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(gòu)件對光線有所遮擋，光線路徑需要轉(zhuǎn)折的情況下，探究線性光與周邊環(huán)境在互動之下形成的空間關(guān)系與燈光效果。

2.4? 標(biāo)志性強(qiáng)的穿刺式光線

這樣的光線具有強(qiáng)烈的方向感與標(biāo)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(guān)系與燈光效果。

2.5? 自由舒展的無規(guī)則光線

自然形態(tài)往往是沒有約束的形體，線性光線此時(shí)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(guān)系與燈光效果。

3? 可行性探索

3.1? 材料可行性——光導(dǎo)纖維

現(xiàn)如今材料學(xué)也在快速發(fā)展，通過對論文的研究以及現(xiàn)有材料的比對分析，發(fā)現(xiàn)光導(dǎo)纖維這一材料給線性光的利用提供了良好的介質(zhì)，利用光導(dǎo)纖維照明也在漸漸進(jìn)入建筑領(lǐng)域，建筑行業(yè)各路人士對以光導(dǎo)纖維線性光的照明方式也在進(jìn)行深入的探索。

光纖照明系統(tǒng)一般由光源發(fā)生器、光纖和尾燈三部分組成：光源發(fā)生器，光源發(fā)生器主要由燈泡、隔紅外和紫外光學(xué)玻璃片及色盤等三大部分組成;光纖，塑料光纖本身不發(fā)光，主要是傳導(dǎo)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(cè)光光纖兩類，同時(shí)又有單股和多股之分;尾燈，對于端發(fā)光的光纖來說，一般都根據(jù)照明要求和裝飾的藝術(shù)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(tǒng)的簡單組裝與操作為線性光的應(yīng)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(yīng)用于裝飾照明和短距離信息傳輸領(lǐng)域。在裝飾照明領(lǐng)域中，塑料光纖照明是一種融環(huán)保、安全、節(jié)能、維修方便、效果獨(dú)特于一體的裝飾照明新方式。由于塑料光纖的自身特點(diǎn)，光纖裝飾照明方式廣泛地應(yīng)用于廣告、景觀設(shè)計(jì)、娛樂場所以及工業(yè)、醫(yī)學(xué)、博物館等特殊照明場合，它已然成為領(lǐng)引21世紀(jì)裝飾照明領(lǐng)域的最佳照明方式。

3.2? 技術(shù)可行性分析

光纖照明早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)被人們所接受，不過那時(shí)只是一種思路和實(shí)驗(yàn)，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(dá)到實(shí)用階段。我國于20世紀(jì)90年代初開始進(jìn)行光纖采光系統(tǒng)的研究，雖然起步較晚，但發(fā)展比較快，進(jìn)一步為光在以光纖為主的固態(tài)材料中的傳播提供了有力的技術(shù)支持。

4? 目前線性固態(tài)介質(zhì)中的光在建筑中的應(yīng)用可能

目前以光纖為線性固態(tài)介質(zhì)采光照明系統(tǒng)是一種新型的照明裝置，符合綠色照明工程節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高照明品質(zhì)的要求，我們試圖通過光纖這種線性固態(tài)介質(zhì)裝置的設(shè)計(jì)與放置，對城市光環(huán)境、建筑光環(huán)境、大眾心理產(chǎn)生積極影響。

4.1? 在城市建筑中的應(yīng)用

在燈光工程中，用側(cè)發(fā)光光纖來構(gòu)成建筑輪廓線是最常見應(yīng)用實(shí)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(shí)光纖使用壽命很長，屬于免維護(hù)產(chǎn)品，大大減低了運(yùn)營費(fèi)用。

改變光纖裝飾照明的光色，使建筑物輪廓的色彩隨季節(jié)或氣候而變化，給人們一種人性化的感覺;與景觀設(shè)計(jì)、外環(huán)境設(shè)計(jì)相結(jié)合，發(fā)展城市的夜文化，探索在城市公共空間（如公園、巷道、工業(yè)園區(qū)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(qū)、貧民區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，以少量的電力提供指向性燈光，以提高安全性;傳統(tǒng)建筑有待復(fù)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(dǎo)纖維在傳統(tǒng)建筑中的亮化作用;若作為建筑小品出現(xiàn)，可以探討以光導(dǎo)纖維為基礎(chǔ)的線性燈光在設(shè)計(jì)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(diǎn)。

4.2? 在建筑室內(nèi)的應(yīng)用

在室內(nèi)裝飾中，用側(cè)發(fā)光光纖來構(gòu)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(jié)合光導(dǎo)纖維的導(dǎo)光特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，在允許的條件下節(jié)省建筑內(nèi)電力的使用，可探索線性燈光在綠色節(jié)能方面的優(yōu)勢;可將地面上的光線引導(dǎo)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(shí)節(jié)能環(huán)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(nèi)部、燈光昏暗的建筑內(nèi)部（如影院）、住宅區(qū)的道路上提供方向引導(dǎo)的可能性。

4.3? 在社會環(huán)境中的應(yīng)用

城市光污染是一個嚴(yán)峻的問題，利用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)的線性光可以將強(qiáng)散射光傳導(dǎo)到其他位置，進(jìn)行利用并削弱光污染強(qiáng)度;建筑光環(huán)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(jìn)行積極的干涉影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 游璧菁.光纖導(dǎo)光設(shè)備在建筑上之應(yīng)用可行性初探.第三屆中國城市住宅研討會論文集 可持續(xù)環(huán)境：城市住居素質(zhì)2003（7）.

[2] 鄭振譯.利用光纖的建筑照明.中國照明電器，2000（3）.