Svjetlosni tunel

mini|desno|300px|Potpuna vanjska refleksija, svjetlosni tunel mini|desno|300px|Potpuna unutarnja refleksija, blok akrila Svjetlosni tunel je struktura koje prenosi ili distribuira prirodnu ili umjetnu svjetlost u svrhu osvjetljavanja prostora. Vid je svjetlovoda.

Mogu se podijeliti u dvije široke kategorije: šuplje strukture koje zadržavaju svjetlost s reflektirajućim površinama; i prozirne čvrste tvari koje zadržavaju svjetlost potpunom unutarnjom refleksijom. Principi neoslikovne optike upravljaju protokom svjetlosti kroz njih.

Vrste mini|desno|300px|Copper Box Arena, mjesto održavanja rukometnih utakmica na Ljetnim olimpijskim igrama 2012., koristi svjetlosne cijevi kako bi se smanjila potrošnja energije.

Infracrvene svjetlosne cijevi Proizvodnja infracrvenih svjetlovoda, šupljih valovoda i homogenizatora po narudžbi nije trivijalna. To je zato što su to cijevi obložene visoko poliranim infracrvenim reflektirajućim premazom zlata, koji se može nanijeti dovoljno debelo da omogući upotrebu ovih cijevi u vrlo korozivnim atmosferama. Čađa se može nanositi na određene dijelove svjetlovoda kako bi apsorbirao infracrveno svjetlo (vidi fotonika). To se radi kako bi se infracrveno svjetlo ograničilo samo na određena područja cijevi.

Iako se većina svjetlovoda proizvodi s okruglim presjekom, svjetlovodne cijevi nisu ograničene na ovu geometriju. Kvadratni i šesterokutni presjeci koriste se u posebnim primjenama. Šesterokutne cijevi obično proizvode najhomogeniziraniji tip IR svjetla. Cijevi ne moraju biti ravne. Zavoji u cijevi imaju mali utjecaj na učinkovitost.

Svjetlosna cijev s reflektirajućim materijalom

Prve komercijalne reflektorske sustave patentirao je i plasirao na tržište Paul Emile Chappuis 1850-ih u Londonu, koristeći različite oblike dizajna kutnih zrcala. Reflektori tvrtke Chappuis Ltd. proizvodili su se kontinuirano sve do uništenja tvornice 1943. godine. Koncept je 1986. godine ponovno otkrila i patentirla 1986 tvrtka Solatube International iz Australije. Ovaj sustav je plasiran na tržište za široku stambenu i komercijalnu upotrebu. Drugi proizvodi za dnevno osvjetljenje dostupni su na tržištu pod raznim generičkim nazivima, kao što su "SunScope", "solarna cijev", "svjetlovod", "svjetlosna cijev" i "cijevasti krovni prozor".

Cijev obložena visoko reflektirajućim materijalom vodi svjetlosne zrake kroz zgradu, počevši od ulazne točke smještene na njezinom krovu ili jednom od njezinih vanjskih zidova. Svjetlosna cijev nije namijenjena za snimanje (za razliku od periskopa, na primjer); stoga izobličenja slike ne predstavljaju problem i u mnogočemu su potaknuta zbog smanjenja "usmjerenog" svjetla.

Ulazna točka obično se sastoji od kupole koja ima funkciju skupljanja i reflektiranja što više sunčeve svjetlosti u cijev. Mnoge jedinice također imaju usmjerene "kolektore", "reflektore" ili čak Fresnelove leće koje pomažu u prikupljanju dodatne usmjerene svjetlosti niz cijev.

Godine 1994., Grupa za prozore i dnevno osvjetljenje u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley (, LBNL) razvila je niz prototipova horizontalnih svjetlovoda za povećanje dnevne osvijetljenosti na udaljenostima od 4,6-9,1 m, kako bi se poboljšala ujednačenost raspodjele dnevne svjetlosti i gradijenta luminancije po prostoriji pod promjenjivim uvjetima sunca i neba tijekom cijele godine. Svjetlosne cijevi su dizajnirane za pasivni prijenos dnevne svjetlosti kroz relativno male ulazne staklene površine reflektirajući sunčevu svjetlost na veće dubine od konvencionalnih bočnih prozora ili krovnih prozora.LBNL: The Design and Evaluation of Three Advanced Daylighting Systems: Light Shelves, Light Pipes and Skylights

Na Tehnološkom sveučilištu Queensland u Brisbaneu razvijen je sustav u kojem je laserski izrezana akrilna ploča raspoređena tako da preusmjerava sunčevu svjetlost u vodoravno ili okomito orijentiranu zrcalnu cijev, u kombinaciji sa sustavom za širenje svjetlosti s trokutastim rasporedom laserski izrezanih ploča koje šire svjetlost u prostoriju.Ken Yeang: Light Pipes: An Innovative Design Device for Bringing Natural Daylight and Illumination into Buildings with Deep Floor Plan , Nomination for the Far East Economic Review Asian Innovation Awards 2003 Godine 2003. Veronica Garcia Hansen, Ken Yeang i Ian Edmonds dobili su brončanu nagradu za inovacije Far East Economic Reviewa za ovaj razvoj.Lighting up your workplace — Queensland student pipes light to your office cubicle , May 9, 2005Kenneth Yeang , World Cities Summit 2008, June 23–25, 2008, Singapore

Učinkovitost prijenosa svjetlosti je najveća ako je cijev kratka i ravna. U duljim, kutnim ili fleksibilnim cijevima, dio intenziteta svjetlosti se gubi. Kako bi se gubici sveli na minimum, visoka reflektivnost obloge cijevi je ključna; proizvođači tvrde da su reflektivnosti njihovih materijala, u vidljivom području, do gotovo 99,5 %.

Prve pasivne horizontalne svjetlovode u punoj veličini izgrađene su u Daylight Labu na Sveučilištu Texas A&M, gdje su godišnje performanse dnevnog svjetla temeljito procijenjene u prostoriji širine 6 m i dubine 10 m koja se rotira za 360°. Cijev je obložena spekularnim reflektirajućim filmom od 99,3%, a distribucijski element na kraju svjetlovoda sastoji se od difuznog radijalnog filma duljine 4,6 m s vidljivom propusnošću od 87%. Svjetlosna cijev uvodi dosljedne razine osvjetljenja u rasponu od 300 do 2500 luksa tijekom cijele godine na udaljenostima između 7,6 m i 10 m.

Za daljnju optimizaciju korištenja solarne svjetlosti, može se ugraditi heliostat koji prati kretanje sunca, usmjeravajući tako sunčevu svjetlost u svjetlosnu cijev u svako doba dana koliko god to dopuštaju ograničenja okoline, moguće s dodatnim zrcalima ili drugim reflektirajućim elementima koji utječu na putanju svjetlosti. Heliostat se može podesiti da hvata mjesečinu noću.

Optička vlakna Optička vlakna mogu se koristiti i za dnevno osvjetljenje. Sustav solarne rasvjete temeljen na plastičnim optičkim vlaknima razvijao se u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge 2004. godine.Article on Hybrid Solar Lighting "Let the Sun Shine in", Discover Magazine, Vol. 25, No. 07, July 2004 ORNL - Solar Technologies Program Sustav je instaliran u Američkom muzeju znanosti i energije u Tennesseeju, SAD, 2005. godine,HSL Featured in Popular Science's What's New Section June 2005, Page 28 a na tržište ga je iste godine plasirala tvrtka Sunlight Direct.Oak Ridge National Laboratory – New Oak Ridge company putting hybrid solar lighting on map Sunlight Direct- Architectural Design Information Međutim, ovaj sustav je povučen s tržišta 2009. godine.

S obzirom na obično mali promjer vlakana, učinkovita dnevna rasvjeta zahtijeva parabolični kolektor koji prati sunce i koncentrira njegovu svjetlost. Optička vlakna namijenjena prijenosu svjetlosti moraju širiti što je više moguće svjetlosti unutar jezgre; nasuprot tome, optička vlakna namijenjena distribuciji svjetlosti dizajnirana su tako da dio svjetlosti propušta kroz svoj omotač.Use Of Diffusive Optical Fibers For Plant Lighting

Optička vlakna se također koriste u Bjork sustavu koji prodaje Parans Solar Lighting AB. Optička vlakna u ovom sustavu izrađena su od PMMA (polimetil metakrilata) i obložena Megolonom, termoplastičnom smolom bez halogena. Međutim, takav sustav je prilično skup.

Paranov sustav sastoji se od tri dijela. Kolektor, optički kabeli i rasvjetna tijela koja šire svjetlost u zatvorenom prostoru. Jedan ili više kolektora postavljaju se na ili blizu zgrade na mjestu gdje će imati dobar pristup izravnoj sunčevoj svjetlosti. Kolektor se sastoji od leća ugrađenih u aluminijske profile s zaštitnim staklom. Ove leće koncentriraju sunčevu svjetlost u optičkim kabelima.

Kolektori su modularni, što znači da dolaze s 4, 6, 8, 12 ili 20 kabela, ovisno o potrebama. Svaki kabel može biti proizvoljne duljine. Optički kabeli provode prirodnu svjetlost na udaljenost od 100 metara (30 katova) unutar i kroz objekt, zadržavajući pritom visoku kvalitetu i intenzitet svjetlosti. Primjeri primjene uključuju zračnu luku Kastrup, Sveučilište u Arizoni i Sveučilište u Stockholmu

Sličan sustav, ali s optičkim vlaknima od stakla, ranije je proučavan u Japanu.Hybrid Solar Lighting: Bringing a little sunshine into our lives, NBC News, March 2005

Corning Inc. proizvodi Fibrance svjetlosno raspršujuća vlakna. Fibrance radi tako da projicira laser kroz optički kabel koji raspršuje svjetlost. Kabel daje osvijetljeni sjaj.

Optička vlakna se koriste u fiberskopima za primjenu u snimanju.

Hibridna solarna rasvjeta

Hibridna solarna rasvjeta (HSL) ili hibridni sustavi rasvjete kombiniraju upotrebu solarne i umjetne svjetlosti za unutarnje osvjetljenje usmjeravanjem sunčeve svjetlosti kroz snopove optičkih kabela kako bi se osigurala solarna svjetlost u prostorijama bez prozora ili krovnih prozora, te dopunjavanjem ove prirodne svjetlosti umjetnom svjetlošću - obično LED - prema potrebi.Technically, any combination of the use of natural and artificial light, such as e.g. simple windows and incandescent lamps, could be called hybrid lighting, but the term "hybrid lighting" is usually understood to mean hybrid solar lighting as defined here.

Snopovi se vode od vanjskih/ krovnih optičkih kolektora svjetlosti kroz male otvore ili kabelske kanale i prenose svjetlost tamo gdje je potrebna. Optička vlakna završavaju u hibridnim svjetiljkama gdje se sunčeva svjetlost spaja s električnom svjetlošću, bilo po potrebi ili kako bi se automatski održala konstantna razina svjetlosti čak i kada se dostupna sunčeva svjetlost smanji.Maxey, Curt. Fiber Optics Brings Sunlight Inside Hybrid Solar Lighting: 1.Photonics.com. Web. 15 Oct. 2009.

Prozirni šuplji svjetlovodi Prizmatični svjetlovod razvio je 1981. godine Lorne Whitehead, profesor fizike na Sveučilištu British Columbia,Switch off the lights, here comes the sun Toronto Globe and Mail, 2012 January 28Use Of Prismatic Films To Control Light Distribution i koristi se u solarnoj rasvjeti za prijenos i distribuciju svjetlosti.Solar Canopy Illumination: Solar Lighting at UBC research frame Velika solarna cijev temeljena na istom principu postavljena je 2001. godine u uskom dvorištu 14-katnice odvjetničkog ureda u Washingtonu, DC,Solar Light Pipe in Washington, D.C. IDOnline.com - The International Design Magazine - Graphic Design, Product Design, Architecture "Solar Light Pipe in Washington, D.C.", DETAIL 4/2004, Building with light , a sličan prijedlog napravljen je i za London.Apple London – Special Ceiling Dodatni sustav instaliran je u Berlinu.

Tvrtka 3M razvila je sustav temeljen na optičkom svjetlosnom filmuHeliobus with 3M Optical Lighting Film (OLF) i razvila 3M svjetlosnu cijev3M Light Management Solutions (US) , svjetlosni vodič dizajniran za ravnomjernu distribuciju svjetlosti po cijeloj svojoj duljini, s tankim filmom koji sadrži mikroskopske prizme, a koji se prodaje u vezi s umjetnim izvorima svjetlosti, npr. sumpornim lampama.

Za razliku od optičkog vlakna koje ima čvrstu jezgru, prizmatični svjetlovod vodi svjetlost kroz zrak i stoga se naziva šuplji svjetlovod.

Projekt ARTHELIO, djelomično financiran od strane Europske komisije, bio je istraživanje u razdoblju od 1998. do 2000. godine o sustavu za adaptivno miješanje solarne i umjetne svjetlosti, koji uključuje sumpornu lampu, heliostat i šuplje svjetlovode za prijenos i distribuciju svjetlosti.

Disney je eksperimentirao s korištenjem 3D ispisa za ispis unutarnjih svjetlosnih vodiča za osvijetljene igračke.

Sustav temeljen na fluorescenciji