奧林匹克塔照明工程中的照明效果檢測

馬 曄，張金剛，劉思辰，關艷明，高 偉

(北京清城品盛照明研究院有限公司，北京 100085)

引言

隨著照明工程建設經驗的增加，業(yè)主在確定照明設計方案的階段，已經不再滿足于只根據(jù)照明設計效果圖來選擇設計單位，而是更加關注設計方是否有有效的技術手段來落實方案。LED照明產品的使用，使得設計師不再能夠憑借經驗來選擇燈具，其導致的照明方案的實施和設計效果圖的差異已成為大家關注的問題[1-5]。各大設計院等設計方都在積極探索保障照明設計效果落地的途徑。

我們在實際照明工程中探索了一種可行方案，即通過效果檢測與設計各流程的配合，增加亮度、光色等效果指標。我們將根據(jù)重要地標性建筑——北京奧林匹克觀光塔照明工程項目的成功經驗，介紹照明工程實施過程中照明效果的檢測與重要作用。

1 項目前期調研中的檢測

照明設計開始階段，對周邊環(huán)境的調研是必不可少的，一般包括周邊各重要建筑的亮度分布等。對于夜景照明改造項目，對目標建筑現(xiàn)狀照明情況的調研也是重點之一。在本案例中，我們與設計師共同制定調研方案，確定奧林匹克塔的各視點分布(見圖1)。奧林匹克塔作為中軸線的北端至高點，高246 m?？諝饽芤姸雀邥r，在7～9 km可見，為城市視點，為輔視點；在2 km以內，是主要的視看點。所以該項目在2 km以內選取遠視點、中視點、近視點三類視點進行測試(如圖1所示)。

圖1 各視點的分布Fig.1 Distribution of the view point

1)近視點100 m數(shù)據(jù)。近視點選取南向100 m數(shù)據(jù)，該位置為奧林匹克塔的下方的中軸線廣場，人流較大，主要為仰視觀看,見圖1(a)。冠環(huán)亮度∶冠頂亮度∶塔身亮度為83∶7∶1，塔身亮度約為0.8 cd/m2?？v向均勻度約為0.14，在視看效果上塔頂與塔身脫節(jié)。

2)中視點南向1 500 m數(shù)據(jù)。該視點位于鳥巢和水立方南側廣場，視野內出現(xiàn)鳥巢、水立方、玲瓏塔、奧林匹克塔四個主要建筑，見圖1(b)。水立方發(fā)光面積較大，亮度在5～8 cd/m2之間，玲瓏塔和鳥巢的亮度也明顯高于奧林匹克塔的亮度。在該視野中，奧林匹克塔的面積最小，亮度最低，僅為2.1 cd/m2，缺少地標建筑的引領作用。

3)遠視點南向2 200 m數(shù)據(jù)。在該視點中，增加了盤古大觀建筑。該建筑上屏幕亮度最高，鳥巢、水立方和玲瓏塔的亮度次之，但都高于奧林匹克塔，奧林匹克塔并不能被明確辨識，見圖1(c)。

經過以上視點的調研和數(shù)據(jù)分析，原有照明在近視點上塔頂塔身亮度脫節(jié)，中、遠視點上整體亮度偏低。在此調研基礎上，設計師重新設定亮度層次，提升縱向亮度均勻度，提高整體亮度。

2 照明設計效果實驗中的檢測

設計師提出設計要求，在亮度上的要求是提升塔身亮度，減小冠頂和塔身的亮度比。通過對塔身立面投光增加近觀立面亮度，結合LED點屏的形式增加遠觀視看距離。以下是模擬實驗過程中，檢測工程師配合設計師進行實驗數(shù)據(jù)采集分析的過程。

實驗分成兩個部分，第一部分是LED點屏的照明，是提升塔身亮度的主要方式。通過模擬實驗確定合適的亮度。第二部分為投光照明，通過精確投光，照亮塔身的各部位提高整體亮度。

第一部分的實驗由兩個步驟構成。第一步是在現(xiàn)場進行模擬實驗，實驗設置在100 m的塔內實際安裝位置，由4 m×4 m的實驗板構成。見表1。在主要視點測試該部分的亮度，并進行主觀評價。

表1 LED點屏測試數(shù)據(jù)

第二步為在實驗室進行的色彩實驗和控制實驗。本設計是以體現(xiàn)東方審美為主，色彩主要使用調和色，色彩實驗是保障細膩效果的重要檢測項。不僅需要芯片的主波長符合設計要求，還需要低階啟輝，使得色彩可以在更小的亮度上實現(xiàn)疊加調和。圖2為兩種不同波譜構成的光源，其顏色差異將導致最終顏色效果的呈現(xiàn)。

控制方面的檢測，是使用點屏等方式保障效果實現(xiàn)的重要檢測部分。為保障實現(xiàn)豐富逼真的變幻效果，對LED光源的芯片位數(shù)、幀刷新頻率、灰度等級和變化、γ校正值等進行了測試。

第二部分為確定立面投光效果時，多組燈具的效果對比實驗。實驗分為三個步驟，第一步為基礎亮度測試，即在沒有投光燈的情況下，塔身的亮度。第二步為增加投光燈后，亮度測試，見圖3。第三步為實驗室測定的配光曲線，通過精確的光束角來保證沒有多余的光線投射到塔身之外。 第一、第二步的差值為投光燈增加的亮度。設計師現(xiàn)場在近視點、中視點和遠視點三個位置的主觀評價，確定該亮度與周邊亮度的差值比例范圍。

圖3 投光燈現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)Fig.3 The spot light test data

經過以上數(shù)據(jù)的對比，選取投光亮度為3.2 cd/m2和亮度為3.7 cd/m2的燈具，并經過實驗室測試半峰邊角，選擇投射距離與被投射面最貼切的燈具以減少光污染。

3 照明效果驗收中的檢測

在照明工程項目實施結束后，應進行驗收評價，在驗收中應同時結合主觀判斷及客觀測量。由于照明效果呈現(xiàn)有多種模式，但奧林匹克塔整體亮度在5.8～10.5 cd/m2之間，比原整體亮度提升了2～5倍，見圖4。這使得奧林匹克塔在晴朗天氣在中軸線中部亦可見，起到了地標引領的作用。

靜態(tài)照明效果下，各部位的亮度數(shù)據(jù)為冠環(huán)亮度45 cd/m2，冠頂亮度為18.5 cd/m2，塔身投光亮度為3.7 cd/m2，它們之間的比例約為12∶5∶1，提升了塔身的亮度，形成了整體感，達到了設計提出的照明效果。

圖4 奧林匹克塔照明的實景照片F(xiàn)ig.4 The lighting scene of Olympic Tower

4 結束語

通過奧林匹克塔照明工程案例的介紹可以看出，照明效果檢測若貫穿照明工程的全過程，則可最大限度地為照明設計方案的落地提供保障。在照明設計之初，通過對現(xiàn)場環(huán)境進行數(shù)據(jù)調研分析，找出問題；照明設計理念確定后，提出切實的亮度目標，并通過照明效果實驗佐證設計理念是否可以落實；在項目實施完成后，通過照明效果測試與設計方案目標進行對比評價。照明效果檢測與照明工程全過程的結合，再有具有豐富照明效果檢測經驗的團隊的配合，可以很好地確保照明效果的落地與實施。

[1] 李麗，王藝煒.北京奧林匹克塔夜景照明設計[J].照明工程學報，2017，28(3):J0022.

[2] 馬曄，榮浩磊.夜景照明效果量化設計方法探究[J].照明工程學報，2015，26(6): 60-62.

[3] 馬曄. 洗墻照明中軟件模擬和面亮度測量的效果反映對比[J].照明工程學報，2014,25(4):J0002.

[4] 楊春宇，梁樹英，張青文. 建筑物夜景亮度計算模型及修正系數(shù)[J].土木建筑與環(huán)境工程，2012,34(1): 71-75.

[5] 李農，李飛. 建筑立面照明設計參數(shù)的量化研究[J].山西建筑，2014,40(9): 128.