建筑與燈光的一體化技術(shù)

張 振，張 屹，葉謀杰 ，胡國霞

(1.上海建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200041；2.華東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200002)

引言

建筑與燈光的一體化是指照明產(chǎn)品基于建筑本體的隱藏式結(jié)合設(shè)計，在滿足燈光功能效果需求的同時，最大程度地減少對建筑裝飾、吊頂、墻體的外在影響，實現(xiàn)將建筑與燈光融為一體[1-4]。傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品如支架燈、吊燈、吸頂燈、壁燈、落地?zé)舻龋捎玫脑O(shè)計方式均為獨立模塊設(shè)計，一般以明裝形式安裝于吊頂、墻體表面上，與建筑結(jié)構(gòu)本身獨立。在外觀結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)照明產(chǎn)品在外形上與建筑本身存在一定差異，甚至?xí)加靡欢ǖ氖覂?nèi)空間，影響空間結(jié)構(gòu)。在節(jié)能環(huán)保方面，因常規(guī)燈具標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，非因地制宜，故功率、光強(qiáng)方面均存在浪費、不匹配的問題。隨著LED照明應(yīng)用的日益普及，由于LED光源具有小巧、易控的結(jié)構(gòu)特點，更容易滿足建筑照明定制化的需求，建筑與燈光的一體化技術(shù)近年來備受關(guān)注[5-9]。它是一種從燈光效果設(shè)計出發(fā)將燈光融于建筑，實現(xiàn)“見光不見燈”目標(biāo)的設(shè)計模式與思路。

1 建筑與燈光的一體化實現(xiàn)的基礎(chǔ)

建筑與燈光的一體化實現(xiàn)的基礎(chǔ)主要是通過從材料、結(jié)構(gòu)、電子、光學(xué)、控制、節(jié)能等方面進(jìn)行開發(fā)與創(chuàng)新，使照明產(chǎn)品更好地與建筑本身結(jié)合起來。

1)材料。LED技術(shù)的不斷發(fā)展造就了照明產(chǎn)品與不同裝飾材料之間結(jié)合的可能性。金屬材料、石材、陶瓷、石膏板、玻璃、塑料等各類型的建筑材料均可以設(shè)計成為照明產(chǎn)品的一部分，而使得照明產(chǎn)品輕松融入建筑裝飾中。建筑與燈光的一體化的特點之一是燈光產(chǎn)品可以采用各類型的材料加工而成，更加多樣化。

2)結(jié)構(gòu)。由于LED芯片的小型化，燈體設(shè)計更加靈活。照明產(chǎn)品可以根據(jù)建筑裝飾特點更加小巧化設(shè)計，造型可以完全按照裝飾面的需求，實現(xiàn)嵌入式、融入式、替代式的設(shè)計。建筑與燈光的一體化的特點之一是其結(jié)構(gòu)造型的多樣化，燈具不再是燈具，也可以是裝飾，也可以是雕塑，也可以就是建筑本身，賦予了燈光產(chǎn)品更多的可塑性。

3)電子。作為電子化的產(chǎn)品，LED芯片規(guī)格的多樣性賦予了其電路設(shè)計的多樣性，各種功率段的需求、各種控制變化的需求均可以通過電路設(shè)計而實現(xiàn)。LED芯片結(jié)合PCB板技術(shù)的發(fā)展，更加能匹配結(jié)構(gòu)造型的特定需求。光源電子化的發(fā)展，也促進(jìn)了建筑照明一體化的發(fā)展。

4)光學(xué)。隨著獨立透鏡、一體化透鏡、反射器、反射板等的不斷發(fā)展，LED照明產(chǎn)品配光技術(shù)獲得長足的進(jìn)步。通過不同光學(xué)實現(xiàn)手法，LED照明產(chǎn)品可以達(dá)到預(yù)期的燈光效果，滿足光效需求。光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，配合了建筑照明一體化產(chǎn)品可以更好地塑光，更精準(zhǔn)地配光，使得光更好地落在需要的節(jié)點上。

5)控制。隨著控制技術(shù)的發(fā)展，驅(qū)動LED芯片的控制電路從精度上、細(xì)膩度上都有了更好的發(fā)展，解決了低灰階和頻閃的問題，使得LED的應(yīng)用更健康更舒適，更能滿足功能照明的需求。建筑與燈光的一體化的一個特點是可控性，包括亮度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)、人體感應(yīng)控制、色溫控制等，滿足了人們對光的多重需求。

6)節(jié)能。LED照明產(chǎn)品具有高光效的優(yōu)勢且光效仍在不斷提升，在照明節(jié)能工程中發(fā)揮了重要作用。建筑與燈光的一體化技術(shù)，對照明產(chǎn)品的應(yīng)用更加極致，在燈具布置的選擇上更能把握對光的需求點，針對照度需求更精準(zhǔn)化地選擇光源功率，通過控制來實時亮度調(diào)節(jié)。建筑與燈光的一體化通過各種細(xì)節(jié)的優(yōu)化實現(xiàn)了更加高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能。

2 建筑與燈光的一體化技術(shù)分類

目前，建筑與燈光的一體化技術(shù)主要有以下幾種方式。

1)照明產(chǎn)品的嵌入式應(yīng)用。建筑與燈光的一體化的最初形態(tài)基本是嵌入式的筒燈、射燈、踢腳燈等的應(yīng)用。嵌入式的照明應(yīng)用使得燈具在建筑本體里面不再顯得突兀，而是與建筑有了比較好的結(jié)合，尤其無邊框的嵌入式照明產(chǎn)品的出現(xiàn)使得這種一體化更加成功。嵌入式照明產(chǎn)品需要在幾個方面創(chuàng)新才能更好地實現(xiàn)建筑與燈光的一體化，包括超窄邊框乃至無邊框的應(yīng)用，燈體、光學(xué)反射器與所嵌入建筑結(jié)構(gòu)周邊在材質(zhì)、色澤方面的結(jié)合度，防眩指數(shù)的要求等，只有在這些方面都有優(yōu)越表現(xiàn)的產(chǎn)品才可以稱之為優(yōu)異的建筑與燈光的一體化應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 嵌入式安裝照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.1 Typical application of embedded installation lighting products

2)照明產(chǎn)品的隱藏式應(yīng)用。建筑與燈光的一體化的最常規(guī)應(yīng)用是照明產(chǎn)品的隱藏式應(yīng)用。尤其以天花吊頂隱藏?zé)魩У膽?yīng)用最為多見，用于空間層次的打造。隱藏式安裝燈帶將天花板照亮，可以降低天花板較低的空間所形成的壓迫感。可以形成宛如天窗一般的展示效果。照明器具的裝設(shè)位置與照射面若是太過接近，則只有跟光源接近的部分會被照亮，無法形成美麗的漸層。與經(jīng)過褪光處理且色澤明亮的天花板比較容易搭配。天花板若是有光澤存在，有可能因為反射讓照明器具形成倒影，搭配起來并不合適。遮光板的高度必須與燈具的高度相同，或是高過燈具5 mm左右。除了天花的隱藏應(yīng)用外，在墻壁上的凹槽、洗手間的臺盆、凹龕等均可以采用隱藏式應(yīng)用來實現(xiàn)建筑與燈光的一體化，如圖2、圖3所示。

圖2 天花吊頂隱藏式安裝照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.2 Typical application of concealed installation lighting products in ceiling

圖3 洗手臺隱藏式安裝照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.3 Typical application of concealed installation of lighting products on hand washing table

3)照明產(chǎn)品的結(jié)合式應(yīng)用。建筑與燈光的一體化的關(guān)鍵裝飾材料預(yù)留好結(jié)合面，在現(xiàn)場安裝時再將照明產(chǎn)品高匹配度安裝入建筑裝飾材料，這種應(yīng)要素就是結(jié)合，而與建筑材料結(jié)合的照明產(chǎn)品是建筑與燈光的一體化發(fā)展的一種良好發(fā)展。包括了與扶手、欄桿結(jié)合的燈具，與書架、衣柜結(jié)合的燈具，與新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合的燈具等。與建筑裝飾材料相結(jié)合照明產(chǎn)品的應(yīng)用主要是與裝飾材料的合二為一，可以在建筑裝飾材料生產(chǎn)加工時即將光源結(jié)合加入，或者是建筑用的好處是光源與建筑裝飾材料的完美貼合，因在設(shè)計初即已經(jīng)考慮結(jié)合問題，故產(chǎn)品不顯突兀，能更好地融為一體，在觀感上更加自然，如圖4、圖5所示。

圖4 與扶手、欄桿等結(jié)合的照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.4 Typical application of lighting products combined with handrails and railings

圖5 與衣柜、書架等結(jié)合的照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.5 Typical application of lighting products combined with wardrobe and bookshelf

4)照明產(chǎn)品的替代式應(yīng)用。替代式應(yīng)用即直接取代裝飾材料，將照明產(chǎn)品本身設(shè)計成建筑裝飾材料，這可以說是建筑與燈光的一體化的高階應(yīng)用。這種應(yīng)用較多的是與集成吊頂類的替代應(yīng)用，將照明產(chǎn)品設(shè)計成集成吊頂?shù)囊徊糠?，直接取代集成吊頂模塊本身或取代吊頂?shù)凝埞浅蔀榘l(fā)光材料，或者是如地鐵站、辦公室常用的格柵吊頂，直接替代方通格柵吊頂。相較于與新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合的照明應(yīng)用，這種替代式應(yīng)用更多是照明產(chǎn)品作為主導(dǎo)，由照明供應(yīng)商做整合集成，能更好地發(fā)揮照明產(chǎn)品的特性，完成其功能應(yīng)用的需求，如圖6、圖7所示。

圖6 替代集成吊頂龍骨、模塊的照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.6 Typical application of lighting products replacing integrated ceiling keel and module

圖7 替代方通格柵吊頂?shù)炔馁|(zhì)的照明產(chǎn)品的典型應(yīng)用Fig.7 The typical application of lighting products that replace the materials such as square grid ceiling

5)照明產(chǎn)品與新材料的結(jié)合應(yīng)用。建筑裝飾材料的發(fā)展日新月異，各類型新型裝飾材料不斷應(yīng)用于建筑上。在建筑與燈光的一體化的需求下，光與這些新材料的結(jié)合也顯得非常有必要，而一些特殊的新型材料恰好可以很好地展現(xiàn)與燈光的結(jié)合。如高透光的石材、仿石材等，將光源產(chǎn)品布置在其背部，可以在保證裝飾效果的情況下，更好地呈現(xiàn)出燈光的效果，實現(xiàn)建筑與燈光的一體化。光電玻璃的出現(xiàn)更是將光源與玻璃實現(xiàn)了真正的融為一體，一種無線點陣的玻璃幕墻可通過預(yù)設(shè)程序控制發(fā)光點的明暗秩序，從而形成圖像變幻的效果，通過布置點位的密度決定發(fā)光面的強(qiáng)度大小，為設(shè)計創(chuàng)造了無限的可能，如圖8、圖9所示。

6)照明產(chǎn)品的藝術(shù)式應(yīng)用。照明產(chǎn)品的多樣化發(fā)展，使得設(shè)計出現(xiàn)無限可能，激發(fā)了設(shè)計師藝術(shù)化的設(shè)計思維。照明產(chǎn)品不再單一存在于建筑中，而更多是一種藝術(shù)形式的表現(xiàn)，以一種藝術(shù)的表達(dá)與建筑裝飾材料結(jié)合在一起，除了實現(xiàn)功能化需求外，也賦予了裝飾面更多的美感。照明產(chǎn)品以藝術(shù)線條的形式勾勒于吊頂、墻體內(nèi)，形成一種藝術(shù)構(gòu)圖。照明產(chǎn)品以藝術(shù)造型的形式呈現(xiàn)在天花、墻體上，與天花、墻體自身裝飾材料毫無沖突，反而展現(xiàn)一種獨特造型的美感。照明產(chǎn)品以光雕塑、藝術(shù)裝飾的形式呈現(xiàn)在建筑空間中，滿足功能需求的同時，提供了藝術(shù)品的賞析作用，提升整個建筑空間的藝術(shù)美感。這也是建筑與燈光的一體化的藝術(shù)化應(yīng)用，照明產(chǎn)品已不再只是提供光的設(shè)施，而已經(jīng)是建筑之美不可替代的一部分，如圖10～圖12所示。

圖10 以藝術(shù)線條形式融入建筑裝飾的典型應(yīng)用Fig.10 The typical application of artistic line in architectural decoration

圖11 以藝術(shù)造型形式融入建筑裝飾的典型應(yīng)用Fig.11 Typical application of artistic modeling in architectural decoration

圖12 以藝術(shù)雕塑形式融入建筑裝飾的典型應(yīng)用Fig.12 Typical application of art sculpture in architectural decoration

3 建筑與燈光的一體化設(shè)計要點

1)研究結(jié)構(gòu)空間環(huán)境。設(shè)計初期，需要對建筑結(jié)構(gòu)空間環(huán)境進(jìn)行掌握和分析。要對建筑的構(gòu)造、用途、應(yīng)用場景等進(jìn)行剖析和分解，了解燈光與建筑的基本關(guān)系。對需要布置燈光的區(qū)域位置進(jìn)行重點研究，包括周邊天花、墻壁、裝飾等的構(gòu)造、材質(zhì)等。

2)研究功能需求。照明應(yīng)用，尤其室內(nèi)燈光，首先滿足功能需求是必須的。因此在設(shè)計初期，首要考慮是室內(nèi)空間所需要滿足的照度、均勻度等基本需求，同時對于有特殊需求的區(qū)域，還應(yīng)考慮顯示指數(shù)、防眩光指數(shù)等需求，在滿足必需的功能方面的訴求后，才可以考慮其他方面。

3)研究場景需求。要充分考慮燈光應(yīng)用的不通過場景特點，滿足燈光在不同場景需求下均可以滿足功能需求。現(xiàn)在的室內(nèi)光環(huán)境需求不再是單一的應(yīng)用需求，根據(jù)不同時段不同應(yīng)用模式不同功能模式下都會細(xì)分出不同的燈光應(yīng)用需求。燈光設(shè)計需充分考慮滿足各種場景需求下的功能需求，通過控制來實現(xiàn)不同的場景燈光切換，包括分回路的ON/OFF控制、回路調(diào)光調(diào)色溫的控制、單燈調(diào)光調(diào)色溫的控制等。

4)研究照明產(chǎn)品基本設(shè)置位置。在對空間環(huán)境、功能需求、場景需求分析完畢后，就需要考慮照明產(chǎn)品的基本設(shè)置位置，來滿足功能、場景的燈光需求。將可能設(shè)置照明產(chǎn)品的位置選定，并對需要布置照明產(chǎn)品位置的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、裝飾面內(nèi)外部構(gòu)造、材質(zhì)等進(jìn)行初步的研究和分析，對照明產(chǎn)品的基本參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)定。

5)研究建筑與燈光的一體化設(shè)置。在選定好設(shè)置照明產(chǎn)品位置后，就需要著手考慮建筑與燈光的一體化的需求問題，對該區(qū)域位置的裝飾結(jié)構(gòu)、裝飾面、材料等與相關(guān)專業(yè)進(jìn)行交流溝通，通過不同的照明表現(xiàn)形式，將照明產(chǎn)品巧妙融入到該區(qū)域之中?？赡苌婕暗筋A(yù)埋、替換、修改造型等需求的，應(yīng)及時與相關(guān)專業(yè)進(jìn)行探討與交流，以提前做好準(zhǔn)備。

6)建筑與燈光的一體化實施把控。因建筑與燈光的一體化與各相關(guān)專業(yè)的結(jié)合較為密切和緊密，需要在實施各階段與其它相關(guān)專業(yè)保持密切溝通，包括工序的交叉作業(yè)、作業(yè)面的預(yù)留、直接在其他專業(yè)材料工廠內(nèi)的結(jié)合加工、新材料的直接取代等。

4 建筑與燈光的一體化適用范圍

建筑與燈光的一體化的應(yīng)用范圍很廣，幾乎在各種建筑類型中都可以使用，它可以提升建筑裝飾后的美感、和諧感。目前較為常見的使用情況如表1所示。

表1 建筑與燈光的一體化參考技術(shù)分類使用場所產(chǎn)品品類對應(yīng)表

5 結(jié)語

隨著建筑技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代建筑在功能實現(xiàn)與美感藝術(shù)性方面的契合度越來越高，人們追求的不再只是滿足功能需求，還要有美的追求。照明作為建筑內(nèi)功能需求組成的一個重要部分，在滿足功能應(yīng)用的基礎(chǔ)需求時，與建筑的融合也愈發(fā)重要，這種融合需求就是建筑與燈光的一體化發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動力。而LED照明技術(shù)的快速發(fā)展促使照明產(chǎn)品小型化、定制化和藝術(shù)化，這為建筑與燈光的融合創(chuàng)造了實現(xiàn)的可能性。隨著科技和創(chuàng)新設(shè)計的不斷發(fā)展，建筑與燈光的一體化技術(shù)也必然會迎來更多的發(fā)展機(jī)遇。