プリズム照明

プリズム欄間は、窓の上部を通過する光を上方に曲げます

プリズム照明とは、プリズムを用いて空間内の光の分布を改善する照明法です。通常は日光を分散させるために使用され、アニドリック照明の一種です。

プリズム照明は、1890年代の導入から1930年代まで人気を博しましたが、安価な電灯が普及しプリズム照明は流行遅れとなりました。プリズム照明システムの大量生産は1940年頃に終了しましたが^{[ 1 ]} 、 2010年代には新しい素材を用いて復活を遂げています^{[ 2 ] 。}

仕組み

人間の目の光に対する反応は非線形です。光のレベルを半分にしても、空間の知覚される明るさが半分になるわけではなく、わずかに暗く見えるだけです。^{[ 3 ] [ 4 ]}部屋の最も明るい部分から最も暗い部分に光が再分配されると、部屋全体が明るく見え、より広い空間に有用で快適なレベルの照明を与えることができます（1899年の記事のビフォーアフター画像を下記に参照）。これにより、人工照明の必要性を減らすことができます

光学プリズム内部の屈折と全反射により、光線は曲げられます。この曲げによって、光は再分配されます。

多数の小さなプリズムを端で接合してシート状にすることもあります。プリズムシートは線状フレネルレンズに似ていますが、各稜線は同一形状である場合があります。フレネルレンズとは異なり、光を集光するのではなく、アニドリック照明として用いられます。

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  窓からの不均一な光
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  同じ光が、窓のプリズム タイルによって再分配されます。
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  天井照明からの単一のペンダントプリズム。全反射を示しています。
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  プリズムタイルの2つの異なる処方は、光の屈折特性が異なることを示しています。入射光の角度は異なりますが、出射光の角度は同じです（最適な角度はほぼ水平です^{[ 5 ]}）。

種類

デッキプリズムは船の上層デッキを通して光を運び、下のデッキに広げました。同様に、陸上では歩道灯のプリズムが地下室や金庫室を照らすために使われました

プリズムタイルは垂直に使用され、通常は窓やドアの上の欄間照明として使われました。 ^{[ 6 ]}また、固定式および可動式の天蓋、傾斜した窓ガラス、天窓にも組み込まれました。プリズムタイルは光を上方に曲げるため、窓辺の床を照らすのではなく、部屋の奥深くまで光が届きます。^{[ 5 ]}

現代のプリズムパネルは、基本的には昔のガラスプリズムタイルのアクリル版です。ガラスタイルと同様に、調節可能なキャノピーに取り付けることができます。^{[ 7 ]}チャンネルパネルは、内部で光を反射するスリットを使用しています。また、ホログラフィック光学素子を用いて光の方向を変えることもできます。^{[ 8 ] [ 7 ]}

昼光リダイレクトウィンドウフィルム（DRF）は、薄くて柔軟な、剥がして貼るシートで、光学層は通常アクリル製です。フィルムには2種類あります。あるフィルムは小さなプリズムで成形され、柔軟な、剥がして貼る小型プリズムパネルを形成します。他のフィルムは、アクリルに突き出ている、またはアクリルを貫通している薄いほぼ水平の空隙で成形されています。このスリットにより、上面に当たった光が上方に反射されます。 ^{[ 9 ] [ 2 ]}屈折は最小限に抑えられ、光の色付けを防ぎます。^{[ 2 ]}反射ベースのフィルムはより透明ですが（両方とも半透明）、光を部屋の奥深くではなく天井に向かって送り出す傾向があります。屈折ベースのフィルムは透明ではなく半透明ですが、出射光線の方向をより細かく制御できます。このフィルムは、さまざまな角度で光を屈折させるために、さまざまなプリズム形状で作ることができます。

製造と修理

古いガラス要素は鋳造され、切断や研磨が行われることがありました。プリズムタイルは、亜鉛、鉛、または電気めっきされた銅のストリップで接合された単一のプリズムで作られることが多かったです（伝統的なヨーロッパのステンドグラスを接合するために使用される方法に似ています）。^{[ 1 ]}歩道のプリズムは、単一または複数のプリズムレンズとして一体的に鋳造され、耐荷重フレームに挿入されました。日光方向転換フィルムはアクリルで作られています。^{[ 10 ]}

損傷したプリズムタイルは修理が可能で、標準設計であるため、交換品のサルベージ市場があります。一体成型のタイルの交換は委託可能です。強度が弱くなったプリズムタイルは、ステンドグラスの補強材のように、隠し鉄筋で補強することができます。^{[ 1 ]}

建築設計

プリズム照明で室内の採光を最大限に高めます。屋外に設置されたプリズムタイルのキャノピーが天井を伝わる光を室内の奥深くまで届けます。

プリズム照明の最適ではない使用法。窓の内側に貼られた採光フィルムは、光を天井に鋭く反射し、主に窓に近いエリアを照らします。

プリズムタイルを用いて様々な空間を照らすための高度なシステムが開発されました。一般的に、その目的は、利用可能な光を部屋全体にほぼ水平に送ることでした。^{[ 5 ]}ある会社は、9種類の屈折角を持つタイルを販売していました。^{[ 11 ] [ 5 ]}同じ窓枠の異なる部分に異なるプリズムが使用されることが多く、光を垂直方向に分散させたり、柱などの障害物を迂回して光を水平方向に曲げたりすることがありました。^{[ 5 ]}

プリズムタイルの外側には精巧な芸術的デザインが施されているものもあり、フランク・ロイド・ライトは40種類以上のプリズムタイルのデザインを考案しました。^{[ 12 ]}

プリズム照明は、明るく開放的な空間でより効果的に機能します。^{[ 5 ]}暗く細分化されたビクトリア朝様式のインテリアから、開放的で明るい色調のインテリアへと移行するトレンドの一因となったと考える人もいます。古いプリズムの欄間照明を撤去したり覆ったりすることで、店舗の窓の上に特徴的な背の高い看板スペースが残ることがよくあります（写真参照）。

日光方向転換窓フィルムは、当初は1枚の方向転換フィルムと1枚のグレア低減拡散フィルムで構成され、二重ガラス窓の異なる内側の表面に取り付けられることが多かったが^{[ 2 ]}、現在では一体型の単一フィルムが利用可能である。^{[ 13 ]}日光方向転換フィルムの中には、入射光を小さなほぼ水平の反射板で上方に反射するものがあり、太陽の角度が高い場合は光が急激に曲げられ、天井に向かって上方に投げ出され、一般的な天井では日光が空間のいくぶん奥まで拡散される。 ^{[ 9 ]}他の日光方向転換フィルムは光を任意の指定角度で屈折させ、理想的には光をほぼ水平に室内に送り込む。方向転換フィルムは不透明ブラインドの代用として使用できる。^{[ 2 ]}

ギャラリー

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  プリズムタイルの欄間を使ったショーウィンドウでお店に自然光を採り入れる
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  このような店舗の外観（広角、近景）
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  プリズムライトが復元される前の同じ店舗。特徴的なプロポーションを示している。
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  店舗用のオリジナルの欄間柱を備えた建物
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  地下室照明のための二段階屈折
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  空洞の歩道内にある売場の照明に使用されているシステム。右側の天井と壁はプリズムです。
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  ストールボードプリズムライトの図。このシステムは、歩道のない地下室にも採光できます。
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  中庭のプリズムガラスの天蓋は、ほぼ垂直の光を横に曲げて窓に差し込みます。
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  下の方までプリズムの天蓋が徐々に大きくなる採光井戸の計画
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  プリズム照明に適した、省スペースのテーパーライト

関連項目

• アニドリック照明
• 採光
• ヴォールトライト
• 1リットルの光
• 日光方向変換フィルム
• ガラスレンガ

参考文献

1. Randl, Chad (2001).プリズマティックガラストランサムの修理と複製(PDF) . 国立公園局. OCLC  62544368. 2012年4月15日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ
2. Padiyath, Raghunath; 3M company, St Paul, Minnesota (2013), Daylight Redirecting Window Films , USA Department of Defense ESTCP Project number EW-201014 , 2017-10-09取得
3. VB Bhatia (2001). 『天文学と天体物理学、そして宇宙論の要素』CRC Press. p. 20. ISBN 978-0-8493-1013-3。
4. Jianhong (Jackie) Shen; Yoon-Mo Jung (2006). 「ボーズ・アインシュタイン光子ノイズを伴うウェーバー化Mumford-Shahモデル」. Appl. Math. Optim . 53 (3): 331– 358. CiteSeerX 10.1.1.129.1834 . doi : 10.1007/s00245-005-0850-1 . S2CID 18794171  
5. ヘンリー・クルー、オリン・H・バスキン編（1898年）「建築家、エンジニア、建設業者のための電気釉薬をかけたルクスファープリズムのポケットハンドブック。その使用に関する有用な情報と表を掲載。」グラシアン
6. マッキー、イアン、「プリズムガラス」、グラシアン
7. https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/395139483932/Resumo-alargado-aluno-53255.pdf
8. James, PAB; Bahaj, AS (2005). 「ホログラフィック光学素子：温室とサンルームの太陽光制御のための様々な原理」.太陽エネルギー. 78 (3): 441–54 . Bibcode : 2005SoEn...78..441J . doi : 10.1016/j.solener.2004.05.022 .
9. https://sweets.construction.com/swts_content_files/154130/2263001.pdf
10. 日光リダイレクトウィンドウフィルム、エネルギー効率の新興技術。
11. マッキー、イアン、「Luxfer Products」、Glassian
12. シェルドン・マンの改修工事で興味深い発見が見つかるエイムズ・トリビューン、2016年9月28日水曜日午前10時59分と午後10時17分、マイケル・クラム
13. 瞬間のオブジェクト：3Mの3Mデイライトリダイレクトフィルム、セリン・アシャボグル著、2017年3月2日