張 文 有(蘭州工業(yè)學(xué)院 電氣工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730050)

體育館照明設(shè)計(jì)

張 文 有
(蘭州工業(yè)學(xué)院 電氣工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730050)

從亮度分布、光源選擇、眩光和頻閃控制、燈具布置方面對(duì)體育館照明設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。指出未來(lái)LED光源是體育館照明的首選,在滿足照明要求的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的;燈具布置多采用滿天星向下的照明方式,以保證場(chǎng)地照度均勻度和立體感。

照明設(shè)計(jì); 體育館; 亮度分布; 眩光和頻閃; 照度

0 引 言

為了滿足人們對(duì)文體娛樂(lè)生活的需要,綜合性體育館在各大中型城市越來(lái)越多。綜合性體育館一般可進(jìn)行籃球、排球、乒乓球、羽毛球、室內(nèi)足球、體操等體育項(xiàng)目的比賽訓(xùn)練或重大的文藝表演活動(dòng),一般設(shè)有比賽館、運(yùn)動(dòng)員裁判員休息室、貴賓休息室、新聞發(fā)布中心、辦公室等。體育館內(nèi)照明設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是結(jié)合科學(xué)性、美學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性等因素,為現(xiàn)場(chǎng)觀眾提供一個(gè)良好的視覺(jué)環(huán)境,特別是可以保證高質(zhì)量的彩色電視轉(zhuǎn)播。

照明的科學(xué)性設(shè)計(jì)是指照明設(shè)計(jì)必須達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的基本要求。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的照明應(yīng)考慮亮度、照度及光源的顯色性、色溫要求。眩光及頻閃控制是衡量照明質(zhì)量的重要指標(biāo)。

1 照度標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求

現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范及國(guó)家體委相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的照度指標(biāo)均有相應(yīng)的要求,同時(shí)要考慮使用者的比賽規(guī)格和技術(shù)難度等因素?，F(xiàn)代體育館還要充分考慮彩色電視轉(zhuǎn)播的技術(shù)要求。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,正式比賽時(shí)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的照度范圍為350～1 000 lx。例如晉江體育館館設(shè)計(jì)時(shí),為滿足重大比賽的彩色電視轉(zhuǎn)播要求,垂直照度為1 000 lx。一般垂直照度與水平照度的比為1∶1.5,因此水平照度(場(chǎng)地地面)為1 500 lx。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定的照度范圍有利于靈活設(shè)定或調(diào)整不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目模式的照明方式及照度水平,更好地體現(xiàn)綜合館多功能的特點(diǎn)。

2 照明亮度分布

在場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)中,舒適的光環(huán)境應(yīng)有合理的亮度分布。如果室內(nèi)亮度變化太大,易導(dǎo)致視覺(jué)疲勞,但如果缺乏亮度變化,則易產(chǎn)生單調(diào)感。因此,合適的亮度分布是必要的。CIE推薦,被視物體的亮度為相近環(huán)境亮度的3倍時(shí)視覺(jué)清晰度較好,即相近環(huán)境與被視物體本身的反射比之比最好控制在0.3～0.5。

3 光源選擇

在體育館照明設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)有多重光源,主光源宜為冷色調(diào),使人感到莊重和正式,再以暖色調(diào)光源作為輔助光源,使冷靜中又透出一種愉快、溫馨的氣氛。休息室多采用暖色偏暗的光源。比賽館建議選擇顯色指數(shù)較高、使用壽命較長(zhǎng)的金屬鹵化物燈。金屬鹵化物燈具光源色溫范圍為4 000～6 000 K,具有更好的光色性,接近自然光,是目前比較理想的體育館電光源。應(yīng)急照明可選擇連接應(yīng)急系統(tǒng)供電的鹵鎢燈。

與白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)艉透邏衡c燈相比,LED光源具有以下優(yōu)點(diǎn):① 使用壽命長(zhǎng),可以達(dá)5～10萬(wàn)h;② 節(jié)能省電,相同的照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能約80%以上;③ 使用成本低;④ 堅(jiān)固、環(huán)保無(wú)輻射;⑤ 廢棄物可重新利用;⑥ 不含汞等有害元素。LED光源技術(shù)日趨成熟,高功率LED的光輸出已達(dá)到100 lm/W,未來(lái)可達(dá)150 lm/W。

目前,在電視演播室、劇場(chǎng)、體育場(chǎng)館等專業(yè)照明領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了以大功率LED模組為照明光源的天幕燈、地排燈、柔光燈等泛光照明系列,節(jié)能效果非常明顯。這是因?yàn)長(zhǎng)ED屬于冷光源系列,由發(fā)光面?zhèn)鲗?dǎo)的熱能極低,極大地降低了體育館環(huán)境溫度,使體育館的空調(diào)機(jī)組負(fù)荷大幅減少,出現(xiàn)了連帶的節(jié)能效應(yīng)。大功率白光LED,既有較高的光效,又有較高的顯色性,能滿足體育館環(huán)照明的要求。

目前,隨著LED系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展,LED電光源在體育館的應(yīng)用也成為一種必然方向。如國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)夜景照明工程的燈光彩衣采用LED作為主要裝飾照明,以LED的光電特性體現(xiàn)鳥(niǎo)巢燈光效果中跳躍、動(dòng)感的部分,其鮮艷的色彩表達(dá)“中國(guó)紅”的文化韻味;汕頭大學(xué)室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地在體育場(chǎng)提升改造后采用新LED照明系統(tǒng),且根據(jù)不同場(chǎng)地、不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特性,設(shè)置不同的光照亮度,從網(wǎng)球場(chǎng)、排球場(chǎng)到足球場(chǎng),每盞LED的亮度都不一樣,16個(gè)場(chǎng)地共1 000 m2每小時(shí)的照明電費(fèi)僅需28元。

4 眩光和頻閃控制

眩光和頻閃直接影響到照明的舒適度。

眩光分為直接眩光和反射眩光。直射眩光是由發(fā)光體直接引起的;反射眩光是由燈具或其他反射面反射發(fā)光所形成的?？刂浦苯友９獾姆椒ㄓ羞x擇透光材料、控制保護(hù)角(遮光角)、合理布置光源位置三種?？刂品瓷溲９獾闹饕椒ㄊ鞘棺鳂I(yè)面上的大部分光來(lái)自合適的投射方向,即產(chǎn)生的定向反射不直接射向觀察者的眼睛,而是射向遠(yuǎn)處或側(cè)方。一般只要在觀察者上方不安裝燈具,就可以較好地消除反射眩光。

體育館控制眩光的設(shè)計(jì)上,燈具可采用配有防眩光隔板的高效反光系統(tǒng),光源位置可根據(jù)技術(shù)要求加以調(diào)整,使眩光和散光得到有效的限制。在燈具瞄準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置上控制投射方向和投射角來(lái)限制眩光的產(chǎn)生,使眩光指數(shù)<50。

頻閃的產(chǎn)生主要是由于氣體放電燈隨電壓周期性的變化,使光通周期性強(qiáng)弱變化引起的。通常采取的方法是將氣體放電光源采用多管移相接法,或?qū)⑷M熒光燈分別接入三相電源,后者能將波動(dòng)深度降低到5%。因此,在一些由多只熒光燈組成的發(fā)光裝置中(光帶、發(fā)光頂棚等),應(yīng)將其燈管平均分配并按一定的相序接入三相電源。使用兩管或三管熒光燈燈具時(shí),宜將燈管分別接入兩相或三相電源線路。

5 燈具布置

燈具的布置就是確定燈在房間內(nèi)的空間位置。光投方向、工作面上照度及照度的均勻性、眩光、陰影等,都直接與照明燈具的布置有關(guān)。燈具的布置還影響光效以及照明裝置的維修和安全。照明燈具的平面布置有均勻布置和選擇布置兩種。均勻布置通常將同類型燈具按等分面積的形式布置成單一的幾何圖形,如直線、矩形、菱形、角形、滿天星等,適用于要求整個(gè)工作面有均勻照度的場(chǎng)所。多數(shù)場(chǎng)館為保證場(chǎng)地照度的均勻度和立體感,燈具采用滿天星向下(廣罩形、配罩形)的照明方式。晉江體育館主場(chǎng)館設(shè)計(jì)中采用了燈橋與滿天星相混合的均勻照明方式,兩側(cè)燈橋以沿弧線布置,滿天星燈具采用小型泛光燈具,按計(jì)算的瞄準(zhǔn)點(diǎn)布置。滿天星的燈具布置方式垂直照度較低、眩光小、照度均勻、設(shè)備費(fèi)用低,特別適用于綜合體育館、拳擊、體操、技巧、摔跤、訓(xùn)練館等運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。燈橋的燈具布置方式用于方向一定的球技運(yùn)動(dòng),特別是球類、技巧、體操、游泳、水球等運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。

燈具除了考慮材料、樣式以外,還應(yīng)配置電容補(bǔ)償裝置,功率因數(shù)≥0.9。比賽館燈具防護(hù)等級(jí)較高,以有效防止灰塵、污染物。對(duì)于氣體放電燈的啟動(dòng)器、觸發(fā)器等電氣附件的選擇,應(yīng)在與光源匹配的前提下達(dá)到高效、節(jié)能。

6 結(jié) 語(yǔ)

體育館照明設(shè)計(jì)的目標(biāo)往往是達(dá)到更高的照明標(biāo)準(zhǔn),尤其是照度標(biāo)準(zhǔn)值。金屬鹵化物燈目前是體育館場(chǎng)地照明比較理想的光源。但隨著LED技術(shù)的成熟及成本的降低,LED光源在體育館照明中將得到廣泛的應(yīng)用。

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Lighting Design of Stadium

ZHANG Wenyou

(College of Electrical Engineering, Lanzhou Institute of Technology, Lanzhou 730050, China)

This paper discussed the lighting design of a stadium at aspects of brightness distribution,source selecting,glare and strobe controlling,and arrangement of illumination lamps.It is pointed out that LED source is a preferred choice,which not only meets the lighting requirements but also achieves the energy saving.The arrangement of illumination lamps should use the sky star lighting way to protect the illumination uniformity and stereoscopic impression of stadium.

lighting design; stadium; brightness distribution; glare and strobe; illumination

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張文有(1967—),女,副教授,研究方向?yàn)榻ㄖ姎饧皹怯钪悄芑こ碳夹g(shù)。

TU 245.2

B

1674-8417(2015)04-0052-03

2014-12-25