淺析體育場(chǎng)館照明的發(fā)展趨勢(shì)

林惠佳

1 體育場(chǎng)館照明的特點(diǎn)

體育場(chǎng)館日常功能包括賽事、文娛匯演、大小展會(huì)、活動(dòng)直播等不同的表現(xiàn)場(chǎng)景，不同的場(chǎng)景下適配的照明條件不盡相同，因此對(duì)于照明條件的要求是非常多元的，既要充分滿足不同體育賽事的布光和直播布采光，也要滿足運(yùn)動(dòng)員比賽、員工作息以及賽事和演出觀眾的使用。為了充分豐富體育場(chǎng)館的功能性，最大程度地提高附加值。顯色性及色溫、造型立體感、空間亮度分布、照度均勻度及垂直面照度等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，都直接影響了實(shí)況轉(zhuǎn)播的效果優(yōu)劣，均有專業(yè)性的要求，因此對(duì)場(chǎng)館照明的多方案對(duì)比是十分必要的。

以下則為確保體育場(chǎng)館照度的必要考慮因素：

（1）照度。照度要從垂直照度與水平照度兩方面來(lái)去區(qū)分，對(duì)于戶外全民健身廣場(chǎng)、訓(xùn)練場(chǎng)館照度要求相對(duì)不高（150—750LX）。場(chǎng)館用于專業(yè)比賽，國(guó)內(nèi)、國(guó)際、TM轉(zhuǎn)播等，照度要求較高必須在（1400—2100LX）。所以根據(jù)不同的比賽模式，照度的質(zhì)量要求不同。

（2）照明均勻度。最小的照度值與最大照度值之比為照度均勻度。無(wú)論是室內(nèi)體育館還是露天體育場(chǎng)，對(duì)照明的要求都很高，以籃球比賽場(chǎng)館為例，中間場(chǎng)地往往會(huì)聚集更多的燈光，但光照過(guò)強(qiáng)的地區(qū)往往會(huì)產(chǎn)生眩光，而籃板區(qū)域往往光照亮度會(huì)偏弱，保證整體場(chǎng)地的照明均勻性，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的水平發(fā)揮有著至關(guān)重要的作用。

（3）眩光。在人的視線中如果出現(xiàn)某區(qū)域或時(shí)段非常高對(duì)比的反差性布光，抑或大背景中異常不均勻布光，十分容易引起不適感，甚至可見(jiàn)度降低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是眩光。一旦眩光現(xiàn)象在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上出現(xiàn)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。

（4）燈光分布。體育場(chǎng)館布光分為比賽區(qū)域和看臺(tái)區(qū)域兩大板塊。而運(yùn)動(dòng)員的行動(dòng)區(qū)域并不局限于比賽區(qū)平面，垂直照明很可能也會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員造成不小的影響。要在精準(zhǔn)選擇照度的前提下，地根據(jù)活動(dòng)性質(zhì)和需求合理、有序進(jìn)行布光設(shè)置，方可取得賽事需求和觀眾需求二者對(duì)于光照的最優(yōu)平衡。

（5）顯色性。顯色性就是當(dāng)光源照射在物體表面時(shí)，物體所呈現(xiàn)出來(lái)的色彩的逼真程度，顯色性越好，則物體看起來(lái)越發(fā)逼真，呈現(xiàn)在我們的肉眼中，便越接近物體的本色;反之，如果顯色性較差的話，物體在我們眼中則會(huì)出現(xiàn)色差。而在體育場(chǎng)館中，光照的顯色性直接影響了賽事中運(yùn)動(dòng)員和裁判員對(duì)于比賽的判斷，因此也是十分重要的環(huán)節(jié)。

2 體育場(chǎng)館照明現(xiàn)狀

現(xiàn)代體育場(chǎng)館一般采用大功率金屬鹵化物燈作為光源，室外場(chǎng)地一般采用1500W或者2000W的金鹵燈，而室內(nèi)一般采用1000W的金鹵燈。以具有電視轉(zhuǎn)播級(jí)別的大型體育場(chǎng)館為例，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)至少有1000座以上該類型的場(chǎng)館采用金鹵燈作為場(chǎng)館照明，但是用LED作為場(chǎng)館照明的寥寥可數(shù)，究其原因主要是由于像這種有電視轉(zhuǎn)播需求的體育場(chǎng)館，其對(duì)燈光的要求很高，目前市面上的普通LED燈具無(wú)法滿足要求，LED目前只能大范圍應(yīng)用于泛光照明，其燈具都是小功率的，體育照明需要對(duì)LED的配光、眩光進(jìn)行精準(zhǔn)控制，同時(shí)需要高強(qiáng)度的光輸出，具有一定的技術(shù)性。

3 LED燈與金鹵燈性能指標(biāo)對(duì)比及優(yōu)勢(shì)

相對(duì)金鹵燈，LED大致可以概括有幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：

3.1 高效節(jié)能

采用LED燈具照明能為體育場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)節(jié)省大筆的能耗支出。同樣照度要求下，LED整體功率約為金鹵燈功率的40%。

3.2 更寬的色溫選擇范圍

常規(guī)金鹵燈的色溫范圍在4000K-5700K，由于金鹵燈的色溫受到金屬填充物的影響，單一的產(chǎn)品色溫固定。而LED的色溫由芯片決定。因此LED燈具的色溫可以很方便的根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。3000K-5700K可以全面覆蓋任意體育照明應(yīng)用。

3.3 更高的顯色指數(shù)

常規(guī)的金鹵燈受燈內(nèi)金屬鹵化物的特性影響，顯色指數(shù)一般在60-85之間，再高的顯色指數(shù)會(huì)大大縮短光源壽命，而LED的顯色指數(shù)在70-90，LED具備更寬的顯色指數(shù)調(diào)整范圍，且實(shí)現(xiàn)不同的顯色指數(shù)需要選擇不同的芯片，不存在影響光源壽命的問(wèn)題。

3.4 更長(zhǎng)的使用壽命

常規(guī)的金鹵燈在使用2000小時(shí)，流明輸出就會(huì)衰減至初始流明的70%。超過(guò)有效壽命之后，就必須通過(guò)更換光源或增加燈具的方式以獲得所需要的照度，否則將無(wú)法達(dá)到預(yù)期照明效果。

而LED的使用壽命一般在30000小時(shí)以上。在相同的運(yùn)營(yíng)時(shí)間段內(nèi)，可以大大降低照明系統(tǒng)的后期維護(hù)成本。

3.5 更強(qiáng)的抗震性能

金鹵燈通過(guò)傳統(tǒng)的燈絲連接，氣體密閉于泡內(nèi)，這些元器件容易受外界振動(dòng)而損壞，而LED燈具的光源為電子元件，本身就集成在電路板表面，就具備較好的抗震能力。

3.6 瞬時(shí)的啟閉功能及體育演藝燈光特效

LED燈采用的是直流供電的方式，具備瞬時(shí)啟閉功能。常規(guī)金鹵燈開(kāi)啟需要4-8分鐘，關(guān)閉后一般需要等待10-15分鐘，待氣體冷卻后才能再次啟動(dòng)，對(duì)于需要舉行重大體育賽事的場(chǎng)地而言，一旦場(chǎng)館發(fā)生斷電情況，即使有后備電源切換，但金鹵燈熄滅的概率還大于75%，這給體育賽事的正常運(yùn)作乃至安全性均帶來(lái)極大的影響。

4 LED燈具在體育場(chǎng)館照明中的優(yōu)勢(shì)

如之前所提到的LED特點(diǎn)，LED燈具在體育場(chǎng)館照明的中的主要優(yōu)勢(shì)如下：

4.1 節(jié)能環(huán)保

采用LED燈具改造后，較金鹵燈節(jié)能均在60%以上（見(jiàn)表1），從表1看出，LED燈具較金鹵燈有明顯的節(jié)能效果。

4.2 高顯色指數(shù)

LED的顯色指數(shù)普遍比金鹵燈高，因此能為需要進(jìn)行高質(zhì)量轉(zhuǎn)播的體育賽事提供更好的照明環(huán)境。

4.3 瞬時(shí)啟閉及舞臺(tái)燈光特效

LED燈與金鹵燈對(duì)比，啟閉的功能上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，體育場(chǎng)館照明要求是多功能的，應(yīng)用LED燈的優(yōu)勢(shì)，不僅可以豐富比賽主場(chǎng)的照明要求，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)看臺(tái)觀眾互動(dòng)效果，金鹵燈在這些方面是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，LED燈通過(guò)計(jì)算機(jī)控制可輕易實(shí)現(xiàn)燈光特效。

4.4 超長(zhǎng)壽命節(jié)約維護(hù)成本

LED燈具的壽命遠(yuǎn)超金鹵燈的使用壽命，不僅可降低人工成本，而且可降低了維護(hù)和維修成本。

5 大功率LED燈具在體育場(chǎng)館中的應(yīng)用實(shí)例及使用效果

下面以紅山體育館LED改造項(xiàng)目為例，說(shuō)明LED在場(chǎng)館照明的應(yīng)用。

紅山體育館是新疆烏魯木齊市的標(biāo)志性建筑之一，2002年投入8600萬(wàn)元建造而成，頂部外觀設(shè)計(jì)為盛開(kāi)的雪蓮，下部狀如飛碟，外墻采用灰色玻璃幕，與紅山美景相呼應(yīng)，非常漂亮，是烏魯木齊市的著名旅游景點(diǎn)。

紅山體育館LED改造項(xiàng)目采用瑪斯柯新型LED光源照明系統(tǒng)共計(jì)88套，旨在為即將到來(lái)的CBA新賽季打造與NBA同步的比賽和觀賽體驗(yàn)。本次改造實(shí)現(xiàn)的照度及模式分組如表2：

燈具采用馬道安裝，主要分布于場(chǎng)地正上方橫向兩條馬道上新安裝的LED照明系統(tǒng)在滿足比賽既定照度要求的同時(shí)，燈光分布均勻，現(xiàn)場(chǎng)外溢光和眩光控制良好;與之前的金鹵燈照明系統(tǒng)相比，LED系統(tǒng)具有更高的能效，顯著降低了日常運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

6 大功率LED燈具在投資方面的優(yōu)勢(shì)

6.1 初始投入成本

目前金鹵燈技術(shù)比較成熟，價(jià)格相對(duì)較低，LED目前技術(shù)比較高，價(jià)格相對(duì)要高一點(diǎn)，但如果將相應(yīng)的配電系統(tǒng)計(jì)算進(jìn)去，由于LED能耗相比金鹵燈大幅降低，相應(yīng)的配電費(fèi)用也降低不少，綜合評(píng)估金鹵燈的初始投入費(fèi)用與LED照明燈具基本相同。

6.2 維護(hù)運(yùn)作費(fèi)用比較

金鹵燈光源燈具平均有效壽命在2000小時(shí)，隨著時(shí)間的增加，會(huì)出現(xiàn)不同程度的光衰，需要更換光源才能恢復(fù)原有的狀態(tài)。而LED燈具壽命為30000小時(shí)以上，在燈具的使用周期內(nèi)，同類的金鹵燈需要更換多次光源，并產(chǎn)生一定的維護(hù)費(fèi)用，LED燈具相比金鹵燈具節(jié)省維護(hù)費(fèi)用約60%以上。

6.3 節(jié)能效果的比較

采用LED燈具照明能為體育場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)節(jié)省大筆的能耗支出。同樣照度要求下，LED比金鹵燈節(jié)約40%以上的能耗支出。

7 結(jié)論

綜上所述，LED燈具不但完全滿足體育場(chǎng)館的應(yīng)用需求，而且相較于金鹵燈擁有更多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在2022年北京冬奧會(huì)開(kāi)幕式上，驚艷國(guó)內(nèi)外的雪花前導(dǎo)牌、冰雪五環(huán)等均是應(yīng)用了智能化控制的LED燈呈現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)效果美輪美奐，讓來(lái)自全世界的運(yùn)動(dòng)員和觀看直播的觀眾嘆為觀止，獲得了社會(huì)各界的一致好評(píng)。LED燈具無(wú)論從節(jié)能環(huán)保，還是從效果呈現(xiàn)方面，都是當(dāng)代體育場(chǎng)館照明的首選，未來(lái)將逐步取代金鹵燈，成體育場(chǎng)館主流照明方案。

（作者單位：廣東省中山市體育場(chǎng)館管理中心）