城市灯光夜景照明方式及特点浅析.doc

城市灯光 夜景照明方式及特点浅析2006-10-22 9:19:00 随着国内经济的迅速发展，全国各城市越来越重视城市夜景的建设工作。各地不仅已经着手并初步解决了城市道路上“有路无灯，有灯不亮”的问题，大力进行城市道路路灯的建设和改造，而且对城市的夜景灯光照明提出了更高的要求，城市夜景灯光照明正向着功能化、艺术化的方向发展。经过近几年灯光战线上同仁的不懈努力，全国各大中城市的夜景正变得越来越美丽，而城市夜景的不断美化也有效地推动了本地经济的发展，其中，深圳、上海、广州、北京等城市的灯光建设一直走在全国的前列。 另一方面，全国各地的灯光夜景建设在取得长足进步的同时，也产生了许多的问题，例如灯光照明对于居民生活的干扰、灯光照明对于生物习性的影响以及城市夜间空间标识特性的丧失等许多意想不到的坏处。这些问题，严重地影响了灯光环境建设的成效，使得我们花费了大量人力物力建设的灯光夜景观效果大打折扣。 因而，探讨这些问题产生的原因，研究相应的解决办法，是摆在我们面前一个十分紧迫的任务。本文简要介绍了灯光夜景观中通常使用的若干照明方式，对他们各自的特点进行了初步的分析，探讨了各种照明方式的优缺点，并提出了各自的解决方案。 灯光夜景照明的主要方式 城市灯光夜景照明的方式多种多样。归纳起来主要有直接照明与间接照明两大类。其中直接照明又分为路灯照明、轮廓照明、点光源照明等等，间接照明可分为泛光照明、内透光照明、背投光照明等照明形式。下面对这些主要的照明方式按照分类情况作一些简要的分析。 1. 直接照明 直接照明是指光源发射的光线直接进入观察者眼睛或直接照亮被观测物的照明方式。直接照明具有突出的优点： a)由于光源发出的光直接被观测，因而直接照明具有光能利用率高，节约能源的特点。 b)直接照明能够充分展示光源的色彩、动感样式等自身特性，具有丰富的形式和表现力。 c)直接照明方式的灯具安装一般比较简单，施工较为容易。 然而这种照明方式也有一些突出的缺点。 a)这种照明方式的灯具直接可见，影响照明效果以及白天建筑景观。 b)这种照明方式的光线直接进入人眼，在光源的发光强度较高的情况下，容易产生眩光，形成光污染，这种情况在路灯设置不合理时常常发生。 c)直接照明方式不能充分表现建筑的材质，在照明光线较强时还会掩盖建筑的材质，对于许多具有突出建筑风格以及材质特色的建筑物，这种照明方式是并不可取的；当然，另一方面，在许多建筑表面有重大缺陷的建筑物来说，这种照明方式可以起到一定的美化修饰作用。 根据直接照明的定义以及当前人们的工程实践，直接照明主要有路灯照明、轮廓照明、点光源照明以及面光源照明等照明形式。下面，我们对这些照明方式的特点作一些简要的分析： A 路灯照明 路灯照明是目前城市照明中最普遍、最重要的照明形式。路灯的合理设置直接关系到相应路段或区域的行人交通、人身安全以及社会治安等许多方面。统计数据表明，城市道路中没有设置路灯或路灯照明亮度严重不足的地区，往往也是城市中犯罪率高发的地区。有鉴如此，世界各国都把路灯的设置作为评价一个城市经济、文明水准的重要指标。随着国内经济的不断发展，国内各大中小城市都把“有路无灯、有灯不亮”作为一项重要任务来抓，并已经取得了良好的社会效益和经济效益。然而，各城市在大力发展道路照明的同时，由于规划管理以及技术等许多方面的原因，存在着各种各样的问题，主要有以下几个方面： a)由于缺乏有力的技术支持，路灯设置完全依靠经验来进行，缺乏必要的照度计算，导致路面照度过高或过低，当路面照度过高时，一方面形成严重的光污染，影响司机驾驶，另一方面也造成了能源的极大浪费。 b)由于灯具选用不恰当以及灯杆设计不合理，导致路灯侧向漏光大大增加，对行人以及过往车辆产生强烈的眩光。 c)在高速路两旁设置围合式路灯时，由于车速较高，灯杆阻隔了人们的视线，影响了人们对车窗外风景的观赏。 d)由于缺乏必要的照度计算，导致路面照度严重不均匀，增加了司机的疲劳感，影响交通安全。 路灯照明中的这些问题，绝大多数都可以通过增强技术力量，进行合理的规划与设计得到解决。 B 轮廓照明 轮廓照明是目前发展十分迅猛的一种照明方式。随着新型线形光源（例如冷极管、侧发光光纤、LED霓虹管等等）的不断出现与改进，轮廓照明变得越来越丰富多彩。轮廓照明有一些突出的优点： a)轮廓照明能够突出表现建筑物的轮廓特征，对于具有独特轮廓结构的建筑物，这种照明方式具有独特的魅力。 b)轮廓照明的灯具安装相对较为简单，并且灯具对建筑的白天外形景观影响不大。 c)这种照明方式能有效的掩盖平庸建筑物的表面缺陷，对于许多平庸的现代建筑来说，轮廓照明不失为一种值得尝试的照明方式。 同时，轮廓照明也存在一些明显的缺点： a)这种照明方式的应用范围有限，对于由玻璃幕墙构成的建筑，采用这种照明方式施工难度非常大。 b)这种照明难以表现建筑物的表面材质。 c) 这种照明方式的过度采用会导致城市夜空间平面化，丧失灯光的空间标识特性。 C 点光源照明与面光源照明 这里所指的点光源是指类似白炽灯单灯照明效果的一类光源的总称。白炽灯、灯等多种单灯的照明效果均可称为点光源照明。面光源照明则是点光源照明的一种特殊组合照明方式。面光源一般由密集组合的点光源或线光源形成。这两种照明形式除了具有直接照明的优点以外，还有一些突出的特点： a)组合形式多样。点（面）光源照明不仅能在建筑表面形成点（面）光源的阵列，而且能够根据用户的需要形成各种不同色彩的不同图案，甚至能够方便地利用计算机控制变换出各式花样，表现力非常丰富。 b)点（面）光源照明能够使用的场合多种多样。这两种照明形式能够灵活的应用在各种建筑条件下。随着科技的不断发展，现在已经出现了能够方便的粘贴在玻璃幕墙表面的新型面光源。玻璃幕墙建筑的灯光装饰照明即将前进一大步。 c)点（面）照明的成本容易控制。一般条件下，点（面）光源以阵列的形式进行照明。可以根据预算的不同，灵活调整阵列的间距，以适应用户的需求。 d)点（面）光源照明一般安装在建筑物的外墙。在适当控制光源亮度的条件下，这两种照明形式能够最大限度的避免骚扰正常的居民生活。 e)一般来说，点（面）光源比较轻，因而其安装通常比较简单，安装效率较高，维护起来夜相对比较方便。 另一方面，这两种照明方式也具有直接照明的缺点，在灯具的亮度功率控制不恰当时，容易产生眩光，影响居民的生活。 2. 间接照明 间接照明是相对于直接照明而言的一类照明方式的总称，一般指灯具发出的光线并不直接进入人眼，而是首先经过其他媒质后才被观察得到的照明形式。间接照明相对直接照明来说具有一些突出的优点： a)间接照明的灯具能够非常容易的隐藏起来，做到“见光不见灯”，避免了灯具对灯光景观的破坏。 b)灯具发出的在经过媒质传播的同时，附带了媒质大量的信息，从而使媒质的特点得到充分的表现。 c)灯具发出的光线在经过媒质时，其强度和方向能够得到有效的调控，从而能够方便地控制眩光，最大限度防止光污染。 d)间接照明能够灵活地处理光与影的关系，表现力非常丰富。 另一方面，间接照明也具有一些明显的缺点： a)由于灯具发出的光线经过媒质的衰减，相对于直接照明而言，在需要达到相同的亮度的情况下，间接照明要求消耗的能量更多，能量的利用效率低于直接照明。 b)对于材质较差的媒质，间接照明的效果较差。 c)在许多时候，间接照明灯具占用的空间比直接照明的要大。 根据间接照明的定义以及目前人们的工程实践，间接照明主要有泛光照明、内透光照明、背投光照明等照明方式。下面我们对这几种照明方式进行简单的分析： A 泛光照明 泛光照明一般采用投光灯等照明灯具把光线投射到建筑、绿地、树木表面。泛光照明的形式多种多样，并且随着照明工程实践的不断丰富和发展而不断发展合完善。例如，在进行桥梁的装饰照明时，现在已经发展出光幕的泛光照明形式。这种照明形式可利用荧光灯、冷极管与反光板的组合来实现。泛光照明具有许多突出的优点： a)能充分表现建筑的表面材质。泛光照明不仅能够对各建筑的表面材质进行完美的再现，而且可以通过控制光色、色温以及投光角度对建筑的表面材质进行再塑造，达到完美的艺术效果。 b)泛光照明能够方便地控制投光方向和投光角度，容易控制眩光，防止光污染。 c)表现形式多样。泛光照明不仅能够用投光灯来实现，还能够采用霓虹灯、荧光灯等光源来实现。我们在深圳市沙河西立交的装饰灯光就大量采用“光幕”的形式，这是泛光照明在桥梁装饰照明上的成功应用实例。 d)泛光照明一个非常突出的优点就是能够很好隐藏灯具，做到“见光不见灯”。例如凯旋门的夜景灯光设置。 e)泛光照明能够比较自由的控制光与影的比例，能够充分的表现建筑的空间要素。 f)泛光照明的灯具安装相对比较简单，维护起来也相当容易。 由于具有以上突出优点，国际照明委员会（CIE）在国际上大力推广泛光照明艺术，并且还编制有关泛光照明的指导性文件。 然而，泛光照明也具有许多难以克服的缺点： a)对于玻璃幕墙结构的建筑来说，泛光照明几乎是无能为力的。这是由于一方面玻璃反光率低，大部分光容易透过玻璃进入室内，对室内的生活形成干扰；另一方面，玻璃对光的反射是定向的，不是漫反射，因而投光灯投射到玻璃幕墙上的光线从空中特定方向反射掉了。 b)当投光灯具安装不合理时，泛光照明容易破坏白天景观。上海外滩的夜景十分迷人，然而白天却在漂亮的建筑外墙上看到一个个黑呼呼的灯具，景色相当不雅观。 c)对于高大建筑来说，泛光照明需要的投光灯功率很大，增加了电费开支；另一方面，投光灯光源的寿命随着功率的提高而急剧降低，导致更换光源等维护费用很高。 d)对于居民楼宇的灯光装饰，采用泛光照明容易对人们的夜间休息产生不良影响，形成严重的光污染。 e)在泛光照明的条件下，要得到一定的亮度，泛光照明需要投光灯具的功率相对直接照明来说要高得多，因而泛光照明不是一种节能的照明方式。 B 内透光照明 内透光照明是指光源发射的光线经过透光介质进行照明的照明方式。目前，灯箱照明就是典型的内透光照明方式。建筑照明上的内透光照明主要指室内的灯具发出的光线经过透明（半透明）的玻璃窗进行城市夜景装饰。内透光照明具有以下突出的优点： a)内透光照明安装简单，在多数时候，仅仅利用室内的照明灯具就可以实现内透光照明； b)内透光照明比其他照明方式更能显示城市中旺盛的人气，并且对于城市夜空环境的影响较小； c)内透光照明的灯具安装在室内，其电气管线的安装都可以利用建筑本身已有的电气管道，不损坏建筑的外墙表面，对于玻璃幕墙结构的建筑来说，这是目前最为可行的选择； d)内透光照明容易控制光的照度，实现均匀的面光照明； 当然，内透光照明方式也有明显的缺点： a)对电气管线的安全系数要求很高。由于内透光照明运行时室内往往处于无人的状态，因而要求敷设的电气线路必须具有良好的绝缘、防火、防漏电保护措施，确保人们的生命财产安全； b)从我们目前的工程实践看来，内透光照明涉及到建筑物内的大大小小的业主，协调管理难度非常大，实现的可能性很小； c) 内透光照明要耗费大量的电能，增加了业主的电费负担，在相关的法律法规和补偿措施没有得到保证前，实现的阻力很大； 由此可见，要实现内透光照明，法律法规以及相关的配套措施的建设尤为重要。 C 背投光照明 背投光照明是指光源发出的光线从不透明物体的背面投射，通过出射的余光照亮物体边缘的照明方式。背投光照明主要用于招牌以及室内的照明，在城市夜景装饰照明中也有成功的应用。背投光照明能够营造特别的灯光气氛，形成独有的凝重、厚实的质感，增强建筑局