奥林匹克塔照明工程中的照明效果检测

马 晔，张金刚，刘思辰，关艳明，高 伟

(北京清城品盛照明研究院有限公司，北京 100085)

引言

随着照明工程建设经验的增加，业主在确定照明设计方案的阶段，已经不再满足于只根据照明设计效果图来选择设计单位，而是更加关注设计方是否有有效的技术手段来落实方案。LED照明产品的使用，使得设计师不再能够凭借经验来选择灯具，其导致的照明方案的实施和设计效果图的差异已成为大家关注的问题[1-5]。各大设计院等设计方都在积极探索保障照明设计效果落地的途径。

我们在实际照明工程中探索了一种可行方案，即通过效果检测与设计各流程的配合，增加亮度、光色等效果指标。我们将根据重要地标性建筑——北京奥林匹克观光塔照明工程项目的成功经验，介绍照明工程实施过程中照明效果的检测与重要作用。

1 项目前期调研中的检测

照明设计开始阶段，对周边环境的调研是必不可少的，一般包括周边各重要建筑的亮度分布等。对于夜景照明改造项目，对目标建筑现状照明情况的调研也是重点之一。在本案例中，我们与设计师共同制定调研方案，确定奥林匹克塔的各视点分布(见图1)。奥林匹克塔作为中轴线的北端至高点，高246 m。空气能见度高时，在7～9 km可见，为城市视点，为辅视点；在2 km以内，是主要的视看点。所以该项目在2 km以内选取远视点、中视点、近视点三类视点进行测试(如图1所示)。

图1 各视点的分布Fig.1 Distribution of the view point

1)近视点100 m数据。近视点选取南向100 m数据，该位置为奥林匹克塔的下方的中轴线广场，人流较大，主要为仰视观看,见图1(a)。冠环亮度∶冠顶亮度∶塔身亮度为83∶7∶1，塔身亮度约为0.8 cd/m2。纵向均匀度约为0.14，在视看效果上塔顶与塔身脱节。

2)中视点南向1 500 m数据。该视点位于鸟巢和水立方南侧广场，视野内出现鸟巢、水立方、玲珑塔、奥林匹克塔四个主要建筑，见图1(b)。水立方发光面积较大，亮度在5～8 cd/m2之间，玲珑塔和鸟巢的亮度也明显高于奥林匹克塔的亮度。在该视野中，奥林匹克塔的面积最小，亮度最低，仅为2.1 cd/m2，缺少地标建筑的引领作用。

3)远视点南向2 200 m数据。在该视点中，增加了盘古大观建筑。该建筑上屏幕亮度最高，鸟巢、水立方和玲珑塔的亮度次之，但都高于奥林匹克塔，奥林匹克塔并不能被明确辨识，见图1(c)。

经过以上视点的调研和数据分析，原有照明在近视点上塔顶塔身亮度脱节，中、远视点上整体亮度偏低。在此调研基础上，设计师重新设定亮度层次，提升纵向亮度均匀度，提高整体亮度。

2 照明设计效果实验中的检测

设计师提出设计要求，在亮度上的要求是提升塔身亮度，减小冠顶和塔身的亮度比。通过对塔身立面投光增加近观立面亮度，结合LED点屏的形式增加远观视看距离。以下是模拟实验过程中，检测工程师配合设计师进行实验数据采集分析的过程。

实验分成两个部分，第一部分是LED点屏的照明，是提升塔身亮度的主要方式。通过模拟实验确定合适的亮度。第二部分为投光照明，通过精确投光，照亮塔身的各部位提高整体亮度。

第一部分的实验由两个步骤构成。第一步是在现场进行模拟实验，实验设置在100 m的塔内实际安装位置，由4 m×4 m的实验板构成。见表1。在主要视点测试该部分的亮度，并进行主观评价。

表1 LED点屏测试数据

第二步为在实验室进行的色彩实验和控制实验。本设计是以体现东方审美为主，色彩主要使用调和色，色彩实验是保障细腻效果的重要检测项。不仅需要芯片的主波长符合设计要求，还需要低阶启辉，使得色彩可以在更小的亮度上实现叠加调和。图2为两种不同波谱构成的光源，其颜色差异将导致最终颜色效果的呈现。

控制方面的检测，是使用点屏等方式保障效果实现的重要检测部分。为保障实现丰富逼真的变幻效果，对LED光源的芯片位数、帧刷新频率、灰度等级和变化、γ校正值等进行了测试。

第二部分为确定立面投光效果时，多组灯具的效果对比实验。实验分为三个步骤，第一步为基础亮度测试，即在没有投光灯的情况下，塔身的亮度。第二步为增加投光灯后，亮度测试，见图3。第三步为实验室测定的配光曲线，通过精确的光束角来保证没有多余的光线投射到塔身之外。 第一、第二步的差值为投光灯增加的亮度。设计师现场在近视点、中视点和远视点三个位置的主观评价，确定该亮度与周边亮度的差值比例范围。

图3 投光灯现场实验数据Fig.3 The spot light test data

经过以上数据的对比，选取投光亮度为3.2 cd/m2和亮度为3.7 cd/m2的灯具，并经过实验室测试半峰边角，选择投射距离与被投射面最贴切的灯具以减少光污染。

3 照明效果验收中的检测

在照明工程项目实施结束后，应进行验收评价，在验收中应同时结合主观判断及客观测量。由于照明效果呈现有多种模式，但奥林匹克塔整体亮度在5.8～10.5 cd/m2之间，比原整体亮度提升了2～5倍，见图4。这使得奥林匹克塔在晴朗天气在中轴线中部亦可见，起到了地标引领的作用。

静态照明效果下，各部位的亮度数据为冠环亮度45 cd/m2，冠顶亮度为18.5 cd/m2，塔身投光亮度为3.7 cd/m2，它们之间的比例约为12∶5∶1，提升了塔身的亮度，形成了整体感，达到了设计提出的照明效果。

图4 奥林匹克塔照明的实景照片Fig.4 The lighting scene of Olympic Tower

4 结束语

通过奥林匹克塔照明工程案例的介绍可以看出，照明效果检测若贯穿照明工程的全过程，则可最大限度地为照明设计方案的落地提供保障。在照明设计之初，通过对现场环境进行数据调研分析，找出问题；照明设计理念确定后，提出切实的亮度目标，并通过照明效果实验佐证设计理念是否可以落实；在项目实施完成后，通过照明效果测试与设计方案目标进行对比评价。照明效果检测与照明工程全过程的结合，再有具有丰富照明效果检测经验的团队的配合，可以很好地确保照明效果的落地与实施。

[1] 李丽，王艺炜.北京奥林匹克塔夜景照明设计[J].照明工程学报，2017，28(3):J0022.

[2] 马晔，荣浩磊.夜景照明效果量化设计方法探究[J].照明工程学报，2015，26(6): 60-62.

[3] 马晔. 洗墙照明中软件模拟和面亮度测量的效果反映对比[J].照明工程学报，2014,25(4):J0002.

[4] 杨春宇，梁树英，张青文. 建筑物夜景亮度计算模型及修正系数[J].土木建筑与环境工程，2012,34(1): 71-75.

[5] 李农，李飞. 建筑立面照明设计参数的量化研究[J].山西建筑，2014,40(9): 128.