體育館照明綜述

一、概述

體育館照明設(shè)計(jì)重點(diǎn)是館內(nèi)場(chǎng)地照明，也就是比賽燈光。館內(nèi)場(chǎng)地照明是一項(xiàng)功能性強(qiáng)、技術(shù)性高、難度較大的設(shè)計(jì)。要滿足各種體育項(xiàng)目比賽要求，有利于運(yùn)動(dòng)員技術(shù)水平發(fā)揮，有利于裁判員的正確評(píng)判，有利于觀眾席上各方位的觀看效果。有多功能使用要求的體育館，除滿足體育比賽要求外，還應(yīng)滿足音樂(lè)會(huì)、文娛演出、集會(huì)活動(dòng)等使用要求。

體育館設(shè)計(jì)要特別注意彩色電視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播，為保證轉(zhuǎn)播圖像畫面生動(dòng)清晰、色彩逼真，對(duì)垂直照度、照度均勻度及立體感、光源的色溫及顯色性等指標(biāo)有特定要求。體育館照明設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面，即能夠滿足照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量的要求、也是評(píng)價(jià)一個(gè)體育館的主要標(biāo)志之一。

二、照度要求

體育館照明標(biāo)準(zhǔn)與所舉行的比賽和有無(wú)彩電轉(zhuǎn)播有關(guān)，目前《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013對(duì)此有規(guī)定，但不具體，具體照明標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)微信公眾平臺(tái)“炳華話電氣”。

三、照明質(zhì)量要求

對(duì)于體育館運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地照明質(zhì)量要求是整個(gè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上要有較高的亮度和色彩對(duì)比，在各點(diǎn)上有足夠的光，照度要均勻，立體感要強(qiáng)，要有合適的配光。有彩色電視轉(zhuǎn)播要求的場(chǎng)地照明，其光源的色溫及顯色性要滿足彩色電視轉(zhuǎn)播要求，并能對(duì)眩光加以限制。

1 眩光

眩光限制是光線落在視網(wǎng)膜上造成觀看物體時(shí)感覺(jué)不舒適或視力減低的視覺(jué)反應(yīng)，在不同人的身上產(chǎn)生的作用也不同。眩光取決于相互關(guān)聯(lián)的距離、亮度和方向等三個(gè)因素。在一般情況下，人們不會(huì)直接瞄準(zhǔn)光源。為保證照度均勻度，避免眩光干擾，室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的投光點(diǎn)最低處到燈具的仰角必須大于45°，又由于室內(nèi)照明設(shè)備距離運(yùn)動(dòng)員和觀眾較遠(yuǎn)，因此要求照明有精確的控制。室內(nèi)的眩光也可能由光滑的地板或水面的反射光引起，所以要認(rèn)真考慮照明設(shè)備的配置方案，以滿足各種情況下照明的需要。另外，在照明燈具上加裝格柵和擋板也能幫助控制眩光。

2 照度均勻度、立體感

照度均勻度系指照明區(qū)域內(nèi)最小照度與最大照度之比，或最小照度與平均照度之比。其值愈大，照度愈均勻。

立體感是指光照在物體（即運(yùn)動(dòng)員和運(yùn)動(dòng)器材）上時(shí)所產(chǎn)生的效果，使他們的形體看上去時(shí)細(xì)部和輪廓都能表現(xiàn)得很清晰?！扼w育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ153規(guī)定有電視轉(zhuǎn)播時(shí)主賽區(qū)的平均水平照度宜為平均垂直照度的0.75～2.0倍，國(guó)際足聯(lián)、國(guó)際田聯(lián)規(guī)定該比值為0.5~2.0，北京奧運(yùn)會(huì)、雅典奧運(yùn)會(huì)規(guī)定該比值為0.75~1.5。體育館運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地照明，一般場(chǎng)地邊線處和四個(gè)邊角處照度比較低，提高邊線處和四個(gè)角區(qū)的照度，適當(dāng)控制場(chǎng)地中心區(qū)的最高照度值，對(duì)保證均勻度是有利的。側(cè)向布燈和燈具造型要重視如何提高垂直照度值，適當(dāng)控制水平照度值，對(duì)保證立體感是有利的。

3 光源色度參數(shù)

在照明設(shè)施中，由于所用光源的光色不同，所得到的照明效果就不同。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須從照度以外的質(zhì)量方面，對(duì)光源的特性進(jìn)行研究。另一方面，光源的顯色評(píng)價(jià)指數(shù)不同時(shí)，即形成的光照氣氛也不相同，這都要根據(jù)運(yùn)動(dòng)內(nèi)容采用適當(dāng)?shù)墓庠础?duì)LED光源，特殊顯色指數(shù)R9也是重要技術(shù)指標(biāo)，一般來(lái)說(shuō)，有電視轉(zhuǎn)播時(shí)，R9不宜低于0；有高清電視轉(zhuǎn)播時(shí)，R9最好不低于20。

4 彩色電視轉(zhuǎn)播對(duì)照明質(zhì)量要求

彩色電視轉(zhuǎn)播照明以場(chǎng)地的垂直照度為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地照明一般來(lái)說(shuō)必須滿足運(yùn)動(dòng)員、觀眾和攝像師三方面的要求。為此要求水平照度、垂直照度及攝像機(jī)拍攝全景畫面時(shí)的亮度，必須保持變化的一致性，運(yùn)動(dòng)員、場(chǎng)地和觀眾之間的亮度變化比率不得超過(guò)某一數(shù)值，這樣才能適應(yīng)彩色電視、高清電視甚至超高清電視轉(zhuǎn)播的攝像要求。

四、體育館照明設(shè)計(jì)

1 體育館運(yùn)動(dòng)分類

在室內(nèi)體育館進(jìn)行的體育運(yùn)動(dòng)一般分為兩類。一類是主要利用空間的運(yùn)動(dòng)，一類是利用低位置為主的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)分類參見(jiàn)表1。

表1 體育館運(yùn)動(dòng)分類

2 照明設(shè)計(jì)的基本原則

體育館照明設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者首先必須了解和掌握體育館照明的要求：即照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量。然后要依據(jù)體育館建筑結(jié)構(gòu)可能安裝高度和部位確定布燈方案。由于體育館空間高度的局限，既要達(dá)到照度標(biāo)準(zhǔn)，又要滿足照明質(zhì)量要求，因此應(yīng)選用配光合理、有合適距離比和亮度限制較嚴(yán)的燈具。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)燈具安裝高度低于6米時(shí)，宜選用熒光類燈具；當(dāng)燈具安裝高度在6~12米時(shí)，宜選用功率不超過(guò)250W的金屬鹵化物類燈具；當(dāng)燈具安裝高度在12~18米時(shí)，宜選用功率不超過(guò)400W金屬鹵化物類燈具；當(dāng)燈具安裝高度在18米以上時(shí)，宜選用功率不超過(guò)1000W的金屬鹵化物類燈具；體育館照明不宜使用功率大于1000W的泛光燈具。而LED燈則打破原有的光源選擇原則，功率大大降低。不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目燈具安裝高度及布置要求見(jiàn)表2。

表2 體育館燈具布置

注：表中規(guī)定主要用于有電視轉(zhuǎn)播級(jí)別。

3 照明要點(diǎn)

（1）室內(nèi)裝修。為使館內(nèi)頂棚、墻面等得到適當(dāng)?shù)膶?duì)比，應(yīng)考慮室內(nèi)飾面材料的反射系數(shù)和色彩。一般情況下，為了防止反射眩光和提高照明效率，要采用無(wú)光澤的反射系數(shù)高的飾面材料。

（2）減輕眩光。要減輕光源（照明器）的直接眩光，或墻面、地面和設(shè)在場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)器具設(shè)備等產(chǎn)生的反射眩光。特別為了減輕光的直射眩光，應(yīng)在照明器上加裝防眩光裝置。

（3）光源和燈具。在體育館頂棚高的比賽場(chǎng)地上所用光源，宜采用高效率、長(zhǎng)壽命、大光通量的金屬鹵化物燈或LED燈。對(duì)于頂棚較低，規(guī)模小的練習(xí)場(chǎng)地則宜采用配有電子鎮(zhèn)流器的熒光燈、小型金鹵燈、LED燈、無(wú)極燈等。

（4）陰影。使運(yùn)動(dòng)員有適當(dāng)?shù)年幱昂土Ⅲw感效果，以便取得距離感，這對(duì)于可見(jiàn)度是有益的。通過(guò)從兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行照明或照明器加反射罩可以大致得到較好的陰影效果。

（5）照明計(jì)算。一般照明的照度計(jì)算方法通常有利用系數(shù)法、單位容量法和逐點(diǎn)計(jì)算法三種。通過(guò)計(jì)算結(jié)果就可以繪制水平照度等照度曲線圖和垂直照度等照度曲線圖，得出他們的平均照度、最大、最小照度值、照度均勻度及立體感等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)如滿足要求就說(shuō)明布燈方案合理可行。否則就要調(diào)整布燈方案，再重新進(jìn)行照明計(jì)算，直至滿足要求為止。場(chǎng)地照明基本上采用專用軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算精度越來(lái)越高，完全可以滿足實(shí)際需要。

4 照明設(shè)計(jì)

（1）羽毛球

這是利用空間最有代表性的運(yùn)動(dòng)，必須使運(yùn)動(dòng)員在背景襯托之下能追隨和看清羽毛球飛躍途徑，為了使穿梭的白色球與背景有良好的對(duì)比，而且在這個(gè)過(guò)程中不應(yīng)受到眩光的影響，注意力的集中不至被視線附近亮的光源而干擾。比賽時(shí)，大部分動(dòng)作是在球網(wǎng)附近進(jìn)行，因此該區(qū)域的照明，包括球場(chǎng)上空至少?gòu)牡孛嫫疬_(dá)７米高的空間，需要照明。側(cè)面照明是一種好的方法。如果利用設(shè)在頂棚上燈具在一般照明下進(jìn)行比賽，可以在球網(wǎng)兩側(cè)較高的位置增加輔助投光照明，而在任何情況下燈具應(yīng)裝設(shè)防眩光裝置，以防止眩光。

（2）籃球

由于運(yùn)動(dòng)員本身能跟蹤和看清籃球的運(yùn)動(dòng)和其他運(yùn)動(dòng)員的快速動(dòng)作，雖然球大，但動(dòng)作快速，因此要求有良好的空間照度和照度的均勻性。為此，布燈要均勻排列，燈具上應(yīng)有防球沖擊措施。

（3）乒乓球

乒乓球比賽時(shí)，為了運(yùn)動(dòng)員能準(zhǔn)確判斷和掌握快速運(yùn)動(dòng)的球、燈具的布置不僅要顧及到球臺(tái)上照明，而且球臺(tái)四周也要十分明亮、均勻。

（4）網(wǎng)球

對(duì)照明要求應(yīng)能看清對(duì)象，包括球、對(duì)手、球網(wǎng)和場(chǎng)線等。燈具設(shè)在球場(chǎng)兩側(cè)上方，空間照度也要均勻。

燈具的最低安裝高度業(yè)余為8m、專業(yè)為12m，為使運(yùn)動(dòng)員不受眩光的干擾，應(yīng)在燈具上加裝格柵或擋板燈防眩光裝置。

(5) 拳擊

拳擊比賽時(shí)動(dòng)作非常迅速而且接近觀眾。拳擊運(yùn)動(dòng)員、裁判員、公證人、醫(yī)生和觀眾對(duì)各個(gè)方向都要有良好的能見(jiàn)度。比賽臺(tái)上照度要求很高，同時(shí)又要對(duì)眩光有足夠的限制。拳擊僅要求賽臺(tái)局部高照度，可采用專用升降架安裝局部照明來(lái)解決，但應(yīng)注意光源輻射熱的影響。

（6）體操、柔道、武術(shù)、摔跤

這些運(yùn)動(dòng)主要是利用低位置的運(yùn)動(dòng)，滿場(chǎng)應(yīng)照度均勻，立體感要好，即控制好水平照度與垂直照度的比例，特別應(yīng)盡可能消除倒影。

5 布燈方式

（1）頂部布燈方式

頂部布燈方式即單個(gè)燈具均勻布置在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上空，宜選用對(duì)稱型配光的燈具，適用于主要利用低空間，對(duì)地面水平照度均勻度要求較高，且無(wú)電視轉(zhuǎn)播要求的體育館。燈具的布置平面應(yīng)延伸出場(chǎng)地一定距離，用以提高場(chǎng)地水平照度均勻度。見(jiàn)圖1。

頂部布燈方式一般用于籃球、手球、乒乓球、體操、曲棍球、冰上運(yùn)動(dòng)、柔道、摔跤、武術(shù)等中小型體育館。此種布燈方案比較經(jīng)濟(jì)，但照明的立體感差、場(chǎng)地地板上存在倒影。

（2）群組均勻布燈方式

群組均勻布燈方式即幾個(gè)單體燈具組成一個(gè)群組，均勻布置在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上空，一般用于籃球、手球、乒乓球、體操、曲棍球、冰上運(yùn)動(dòng)、柔道、摔跤、武術(shù)等中小型體育館和高度相對(duì)高的大型體育館，不適用于有電視轉(zhuǎn)播的場(chǎng)地。此種布燈方式較為經(jīng)濟(jì)，但照明的立體感差，場(chǎng)地地板上存在倒影。

（3）側(cè)向布燈方式

側(cè)向布燈方式宜選用非對(duì)稱型配光燈具布置在馬道上，適用于對(duì)垂直照度要求較高、常需運(yùn)動(dòng)員仰頭觀察的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以及有電視轉(zhuǎn)播要求的體育館。側(cè)向布燈時(shí)，燈具仰角（燈具的瞄準(zhǔn)方向與垂線的夾角）應(yīng)不大于65°。側(cè)向布燈方式通常將燈具安裝在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地邊側(cè)的馬道上，該方式一般用于羽毛球、網(wǎng)球、游泳等大多數(shù)室內(nèi)項(xiàng)目，以及垂直照度要求較高的場(chǎng)館，適用于有電視轉(zhuǎn)播的場(chǎng)地。此種布燈方式的照明立體感好。見(jiàn)圖2。

圖2 側(cè)向布燈

燈具馬道通常設(shè)置在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的兩側(cè)，根據(jù)場(chǎng)地大小要可設(shè)置兩條或四條馬道。馬道位置應(yīng)在場(chǎng)地邊線向?qū)γ孢吘€方向的仰角θ大于40°（當(dāng)場(chǎng)地兩邊有觀眾席時(shí)）。在該范圍內(nèi)，仰角θ越小，越有利于提高垂直照度，但應(yīng)注意，在仰角θ選取時(shí)，還應(yīng)同時(shí)考慮到“垂直照度”與“水平照度”的比例關(guān)系問(wèn)題和眩光控制問(wèn)題。

（4）混合布燈方式

混合布燈方式即將上述兩種或多種布燈方式結(jié)合起來(lái)的一種布燈方式，適用于所有室內(nèi)項(xiàng)目，通過(guò)不同組合的開燈控制模式，可以滿足大型體育館以及對(duì)垂直照度要求較高的彩電轉(zhuǎn)播的體育館，有較好的照度立體感。

（5）間接照明布燈方式

間接照明是一種較為舒適的照明方式，燈具不直接照射運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地，而是通過(guò)反射光實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地照明。此種照明方式要求體育館頂部為高反射率材料，同時(shí)頂部高度不宜于低于10米，燈具安裝應(yīng)高于運(yùn)動(dòng)員和觀眾的正常視線，以控制燈具的直接眩光，但這種方式效率很低，盡量不要采用。

（6）燈光控制

體育館內(nèi)應(yīng)設(shè)有燈光控制室，燈光控制室要能夠很方便地觀察到比賽場(chǎng)地的照明情況。燈光控制室內(nèi)應(yīng)設(shè)有燈光控制柜和燈光操作臺(tái)，操作臺(tái)要具有自動(dòng)和手動(dòng)操作功能，采用微機(jī)或單板機(jī)控制。

五、實(shí)例

美國(guó)圣母大學(xué)（University of Notre Dame）位于美國(guó)印第安那州，是世界頂尖的高等學(xué)府，創(chuàng)建于1842年。其體育館是全美大學(xué)生聯(lián)賽的主要賽場(chǎng)之一，達(dá)到我國(guó)甲級(jí)體育建筑標(biāo)準(zhǔn)。2013年，該體育館對(duì)場(chǎng)地照明系統(tǒng)進(jìn)行改造，用LED燈替換原有金鹵燈，共采用Musco公司的605W LED燈具80套，130W LED燈8套，滿足高清電視轉(zhuǎn)播要求，平均垂直照度達(dá)1850lx，場(chǎng)地照明系統(tǒng)總的安裝功率僅為49.44kW，比原有金鹵燈系統(tǒng)減少73%，預(yù)計(jì)十年運(yùn)行、維護(hù)成本可節(jié)省220余萬(wàn)元人民幣（廠家承諾十年質(zhì)保）。圖3為體育館燈具布置圖，及燈具細(xì)部。很明顯它是多功能體育館，筆者參觀時(shí)即將舉行開學(xué)典禮，場(chǎng)地由籃球場(chǎng)轉(zhuǎn)換成會(huì)場(chǎng)。燈具安裝在馬道上，方便安裝、調(diào)試，燈具散熱系統(tǒng)依稀可見(jiàn)，保證了照明系統(tǒng)的長(zhǎng)壽命，正因?yàn)榇?，廠家承諾十年質(zhì)保，這在中國(guó)市場(chǎng)恐怕獨(dú)此一家。圖中金屬鏈條是防跌落系統(tǒng)，高空中如果有金屬部件不慎跌落，有可能釀成悲劇。燈具布置圖中藍(lán)色圓點(diǎn)為605W燈具，紅點(diǎn)為130W燈具。

圖3 美國(guó)圣母大學(xué)體育館