建筑照明专项设计的体系化探索＊

杨 秀

Yang Xiu

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

近十几年来，我国城市的夜景发生了翻天覆地的变化，逐步实现了城市“亮化”的工作，特别是在一些重大城市事件的驱动下，加快了城市化建设的步伐，也推动了照明行业的发展，照明设计也逐步作为一个项目的专项设计得以快速发展。然而却很少有人思考什么是照明设计，照明专项设计应该涉及哪些内容，更鲜有人从建筑学的维度进行体系化的总结和梳理。从广义建筑学的维度看，照明设计是建筑设计不可分割的一部分，也是建筑技术科学中声、光、热等专业的重要组成部分之一。无论城市尺度下的夜景，还是建筑尺度下的照明，或是近人的景观照明和室内照明等工作，它们都主要依附于建筑，所以从广义建筑学的角度看，照明设计也主要是指建筑照明设计。因此，本文中讨论的照明设计主要是建筑照明设计。

笔者作为建筑师，希望根据多年的学习经历和工作经验，搭建建筑照明设计的体系框架，以帮助建筑师及相关从业人员能更好了解建筑照明专项设计工作。

1 建筑照明专项设计的发展历程

我国建筑照明专项设计的发展，主要经历了三个阶段。

第一阶段：孵化期。2007年以前，最具影响力的照明事件应该追溯到1989年上海外滩建筑群的照明。2000年以后，一些台湾地区或境外的照明顾问公司进入中国市场，并渐渐出现细分的照明设计行业，那时国内较少有专门从事照明设计的设计师，大多数照明项目都是由电气工程师或其他相关专业的设计人员来完成，以解决功能性需求为导向，环境照明也基本以“亮起来”为主要标准。

第二阶段：成长期。2007～2014年照明设计是高速发展的八年。标志事件为2007年轻工部通过并设立了照明设计师这个职业工种。在随后的几年里，伴随着陆续举办的北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等重大城市盛会，建筑行业高速发展的同时也带动了照明设计市场的快速成长，特别是城市景观性照明设计和建设得到了空前发展。LED照明新技术的应用与政府的大力扶持，成就了照明行业的繁荣，促进了照明设计市场的形成和逐步规范化，也逐步实现了LED照明应用从室外景观性的照明进入到了室内功能性的照明。2013年，建筑行业从高速发展的阶段逐渐放缓，照明设计市场也在随后的2014年受到明显影响。

第三阶段：成熟期。2014年至今，以杭州G20峰会、厦门金砖五国会议、青岛上合组织峰会、深圳改革开放40周年、上海进博会等重大活动为契机，城市夜景照明设计与建设被推向了一个新的高峰，而与此同时，建筑行业持续快速发展，建筑夜景照明设计和室内照明设计的需求也逐渐得以释放，照明设计逐步走向专业化。在这一阶段甚至更早的时间里，照明工业界经历不断重组，照明设计市场也从快速成长的阶段逐步迈向成熟化和规范化。

在未来几年，我们也许无法判断照明设计专项的发展速度是逐步放缓还是更加高速（图1），但可以明确的是城市夜景照明建设的市场体量依旧很大，建筑照明的专业化需求逐步提高，室内照明的需求逐步释放，建筑照明体系作为建筑的一个专项设计，必将走向更加成熟和规范。

1 我国照明专项设计的发展经历

2 建筑照明的体系框架

从设计的相关因素角度看，建筑照明设计首先要考虑人在使用空间时的视觉和心理需求，有什么样的视觉作业要求，就需要提供、满足相应要求的照明。其次，照明设计的载体是建筑，需要了解空间关系、界面特征、构造细部、材料选择等，这些也是照明设计所需要考虑的载体和基础。然后，要考虑照明专业本体内容，如照明方式的选择、灯具类型、配光曲线、照明光源、色温、功率、显色指数等关键技术指标的确定，还要考虑时间维度，即不同时间场景下照明需求的差异等。总的来说，建筑照明应包含建筑相关的“物”的需求，也包含使用者“人”的需求，并体现“光”的特征，以及在时间维度上的变化，这些要素构成了建筑照明的基本体系框架（图2）。

2 建筑照明的体系框架

2.1 物的要素

物是照明的载体，主要体现为建筑学的相关内容，包含项目定位和功能、城市尺度分析、空间与形态、细部与构造、材料属性等。

项目定位和功能决定了照明设计的方向，不同的项目定位和功能对于照明氛围需求的差异很大，如高端零售商业所需要的是静谧的照明氛围，而大众化的零售商业则更需要热闹的照明氛围。从城市尺度看，建筑照明需要考虑不同尺度下的设计要求，一般分为城市尺度、街道尺度、近人尺度等，城市尺度下需注重照明的标识性，街道尺度下更多注重整体照明效果的呈现以及对周边人群的吸引，近人尺度下的照明设计更加凸显人在环境中的体验感（图3）。

基于空间与形态的照明设计是需要对空间进行深入理解，照明设计的重点是在强化空间形态的同时，更加突出层次感和秩序感。常规来说景观、建筑和室内照明需要一体化设计，以强调建筑光环境的塑造以及不同空间界面间的相互关系（图4）。

细部与构造是实现高品质的照明设计效果最重要的内容之一。同一个照明设计方案中构造做法、各材料间的交接、尺寸关系、灯具的安装位置等不同，会产生不一样的照明效果。以灯槽照明的设计为例，相同的构造、不同的灯具安装位置所形成的照明效果差别迥异（图5）。

3 不同尺度下照明设计要点

4 景观、建筑和室内照明一体化设计

5 灯槽中不同灯具安装位置的照明效果

材料属性对于照明设计效果的呈现具有很大影响。从照明设计的角度，材料属性主要可分为两个维度：透光材料与不透光材料、镜面反射材料与漫反射材料（表1）。透光材料所呈现的是自发光的照明效果，通常具有较高的视觉亮度，而不透光材料的照明主要表达材料自身的反射效果。另外，镜面反射材料可以塑造一些较刺激的视觉效果，而漫反射材料更加适合塑造柔和的视觉效果。比如一个抛光石材外投光照明会形成高光反射的效果，而毛面石材则呈现较为均匀的效果。

表1 材料属性的两个维度

2.2 人的要素

照明设计的最终目的是为人服务，因此需要了解人群特征、视觉系统、视觉特性、视觉功效、视知觉、非视觉效应等与人直接相关的内容。

人群特征：根据项目客群定位的不同，照明设计表现出较大的差异，如年轻人、中产人群、以家庭为单位的人群、中老年人群等。这些人群的特征、喜好和需求都不尽相同，在照明设计中应区别对待。特别是在氛围的塑造方面，年轻人对于新奇的设计更能接受，老年人则更需要稳重安全的环境。另外，不同人群的眼睛发育的程度有很大差异，照明设计也需区别对待。如老年人晶状体变黄，视觉敏锐度降低，设计时需要更高的照度，同时又要避免眩光。

视觉系统：人眼视网膜中存在两类视觉感光细胞，即锥状细胞和杆状细胞。在不同的亮度环境下两种感光细胞被激活的程度不一样。如在室内较亮的环境中，人眼处于明视觉状况，主要是锥状细胞起作用，进而分辨颜色和细节等特征；在户外的自然环境中，环境亮度很低，人眼处于暗视觉状态，杆状细胞来帮助看清物体的轮廓、探测物体的运动等特征；在人工照明的户外环境中，人眼主要处于中间视觉状态，此时锥状细胞和杆状细胞同时起作用，但由于环境亮度不同，被激活的感光细胞比例不同。另外，视网膜上感光细胞的分布也是不均匀的，在中央凹处锥状细胞分布最为密集，周边则分布逐渐减少，而杆状细胞的分布正好相反，这也决定了中央视觉与周边视觉的差异（图6）。

视觉特性：由于视觉系统的特点，带来了不同光环境条件下视觉特性的差异。在明暗环境之间的活动也需要了解视觉适应的问题，通常来说，从暗环境到明环境（明适应）的时间很短，可以瞬间完成，但是从明环境到暗环境（暗适应），通常来说适应时间比较长，根据两个环境的亮度差，适应时间可从几分钟到几十分钟不等（图7）。在设计中，这是需要仔细考虑的问题。如开车的人从白昼的室外环境进入隧道，如果光环境没有过渡，视觉适应需要较长的时间，这可能会造成不必要的事故；再如在博物馆内，参观者行走在展陈的暗环境和有自然光的公共区域环境间，经常会引起视觉不舒适。

6 视网膜上锥状细胞与杆状细胞随着视野偏心度变化的分布情况

7 不同环境亮度下明适应与暗适应的适应时间

视觉功效：在各类光环境条件下，人的视觉作业以及舒适度是不同的。任何照明设计都是基于空间中使用者的视觉任务为出发点，尽可能提供一个符合视觉任务要求的光环境，同时必须要认真考虑舒适性问题，任何形式的眩光是照明设计中需要极力避免的。

视知觉：简单地讲，视知觉就是眼睛接受到视觉刺激并转变成为知觉的过程。这个过程首先是把从研究输送来的原始资料进行解释和分类，通过联想赋予含义；然后进入第二个知觉过程就是预测，将输入的信息经过经验过滤器进行属性归档和核对，与先验的经验进行对比；第三个部分是感情，每个刺激经过预测后都会随之触发情绪上的反应。当环境表现出的情况与预测相同时，由经验过滤器中的先前经验建立起来的联想就得到确认，感觉者在情绪上产生一种肯定的反应。

非视觉效应是近几年学术界和工业界关注的热点，它是健康照明设计和应用的理论基础。通过特殊设计的人工照明可以调节和干预人体的昼夜节律，并广泛应用于医院、老人院、高纬度地区等。人眼中除了上述两种视觉感光细胞之外，还存在第三种感光细胞（ipRGCs），外部光环境对这种细胞的刺激，通过神经系统影响着松果体对褪黑激素的分泌，从而影响着人体多个系统的节律。这个外部光环境的影响主要体现在照度、色温、光分布、光照时间点、光照持续时间等因素。因此，在照明设计中，需要特别注重这些内容的设计，可通过光环境的合理刺激来干预人体的节律。

2.3 光的要素

光是照明专业的本体内容，完成一个优秀的照明设计，需要仔细斟酌各个照明设计要点和技术指标，如照明方式、布灯方式、灯具类型、配光曲线、照明光源（色温、光色、光谱、显色指数）等关键内容。

照明方式：主要有筒灯布光、洗墙布光、射灯布光、投光布光等，而且照明方式也需要考虑照明的方向性。对同一个空间或设计对象，可以采取多种照明方式来实现类似的照明效果（图8），不同的照明方式给人的视觉感受存在一定的差异，如下照光更接近于自然光的照明，而上照光更加具有人工感和戏剧化；均匀的光给人以体量感，有节奏的光给人以秩序感。

布灯方式：首先需要了解的是满足同样的视觉作业和照度指标的要求，可以采用多种灯具布置方式来实现。布灯方式对于空间视觉效果也有较直接的影响，均匀的布灯使得空间均质化，而具有一定引导性或者主次关系的布灯方式可以强化空间的层次（图9）。天花上灯具的排布应充分考虑室内设计的整体风格、空间关系以及细部构造的要求，才能更好实现整体效果。

灯具类型：样式多样，按照安装方式可以分为嵌入式、吸顶式、轨道式、悬吊式等（图10），根据灯具形状也可分为线性灯具和点状灯具。同一种照明方式选择不同的灯具类型，室内与照明的效果也会有所差异，如线性的洗墙照明易营造连续的视觉意象，而点状则可以均匀照亮墙面，产生一定序列感。

配光曲线：指光源（或灯具）在空间各个方向的光强分布。在设计中需要特别注意的是相同外观的灯具可以具有完全不同的配光，以解决完全不同的照明问题（图11）。

照明光源：目前的照明市场中，LED光源已经成为主流，替代了大部分传统光源。但是LED自身的特点也改变了传统光源时期的一些技术指标的描述，如配光曲线已经被简化为光束角；色温、光色、光谱和显色指数等技术指标可以成为定制化的内容，根据室内和照明设计的需要选择任何所需要的技术参数。

8 同一个空间的不同照明方式可以形成不同的空间感受

9 同一个空间的不同布灯方式

10 不同类型的灯具

2.4 时间要素

时间则体现了照明的变化。任何环境的使用都呈现着变化的特点，不同的使用方式需要不同的光环境。在充分考虑“物”“人”“光”等方面的内容之后，将其在时间维度上展开就能建立起一个完整的建筑照明体系。随着即时变化、时辰变换、节气更迭、四季更替等，需要考虑同一个空间中不同人群的使用所需要的照明场景的差异。在一天中的不同时辰，由于生理上的差异，人们会对照明环境有不同的需求，如清晨需要一个渐渐引导进入工作状态的照明，而午后则需要通过照明来让人保持清醒，提高工作效率。季节的变化使得人对环境的氛围感知具有差异化，冬天户外冷白光场景更让人觉得寒冷，而暖白光会让使用者在心理上得到一定的缓解（图12）。随着照明控制技术和传感器技术的发展，照明场景的变化更为便捷，利用传感器、照明控制系统以及照明设备等，就可以根据具体的需要实现照明场景变化的需求。照明控制系统保证了照明场景的变化，近年来的智能照明技术在照明项目中的大量应用，使得照明场景的控制变得更加智能化和人性化。

3 建筑照明设计的分类

建筑照明根据不同原则可以有不同的分类，在照明设计中我们需要更加注重不同类型的照明设计，以塑造一个更舒适、全面的光环境。

3.1 专业分类

从专业细分的角度来看，基于建筑学的照明设计可以分为：城市夜景亮化设计、建筑及景观照明设计、室内照明设计等。无论是哪种类型的照明设计都涉及“物”“人”“光”“时间”等问题，物是照明的载体，人是照明的目的，光是照明的本体，时间则体现了变化。

（1）城市夜景亮化设计

11 相同外观的灯具可以有不同的配光，以塑造不同的空间光分布

12 不同季节的环境照明设计应采用不同的光源色温

近几年，城市夜景亮化设计正是如火如荼，特别是由于一些大型城市事件所推动，如杭州G20峰会、青岛上合组织峰会、厦门金砖五国会议、深圳改革开放40周年的大型城市夜景亮化，而且受到这类工程影响，城市夜景亮化工程已经蔓延到了中小城市，甚至是一些边远地区。从市场体量来看，具有较大的市场份额。

（2）建筑及景观照明设计

随着政府、民众、开发商等对照明认识的提高以及建筑行业的发展，建筑及景观照明设计已基本成为了必要的专项设计内容。但是目前这类项目的照明设计品质参差不齐，还有很大的提升空间。

（3）室内照明设计

在室内设计专项中，照明专项设计的渗透率还较低，目前主要集中于一些对照明品质要求较高的项目和业主，如美术馆、音乐厅、商业等项目，而其他的要求不高、业主不太重视的项目尚未引入专业的照明顾问。但可以预测的是，随着对项目要求越来越高，室内照明设计在室内专项设计中的渗透率会快速提高。

3.2 需求分类

从照明设计要解决的需求角度来看，照明设计可分为：景观性照明、功能性照明、生态性照明和演艺性照明。

前述的城市夜景亮化工作主要解决了城市的景观性照明问题，以改变传统城市夜间没有景观照明或者景观照明不足的问题，主要涉及城市的建筑、景观等内容；功能性照明是每一个照明设计项目都必须要满足的，这是一个基本需求，以保障使用者完成相应的视觉作业和安全等问题。但是近年来的城市夜景亮化工作更加注重景观性照明的提升，而对改善城市功能性照明方面的重视不足；生态性照明是城市生态环境的角度提出的，不同动植物在夜间对于不同光照的光谱和强度有不一样的敏感度，不合理的人工光照明会对动植物的生长带来负面影响，从而打破生态平衡；演艺性照明是近几年大量发展的门类，不同于传统的演艺照明只是剧院里配合一场表演的舞台灯光，而近年来将室内的演艺性照明移植到了城市和自然环境中，虽然具有较强的视觉冲击力，但是这类表达方式带来的诸多问题需要在实际应用中尽可能避免。

4 结语

现代建筑的照明设计先驱理查德·凯利（Richard Kelly，1910-1977）毕生致力于推动建筑照明的发展，被后世誉为“现代建筑照明之父”。他的作品永远是建立在对建筑充分的分析和把握上，他认为光的设计应该是建筑设计的精华，照明设计应该贯穿建筑设计过程的始终。笔者也是深受这位照明设计大师的影响，试图将建筑学作为照明设计的基础，并认为照明设计是建筑设计非常重要的部分。

基于建筑学专业领域提出了建筑照明专项设计的内容，并体系化地梳理了构成建筑照明的四个核心要素：“物”“人”“光”“时间”，进一步解释了四个核心要素在照明设计中的作用和意义，以及在照明设计中需要特别注意和了解的技术概念和意义。基于建筑照明体系化的梳理，笔者结合多年的学习经历和工作经验，尝试给建筑照明设计下一个定义：建筑照明设计是依托于建筑场所与建筑构造，以营造特定的氛围为目标，满足人的视觉与心理需求为导向的空间内的布光设计。但建筑照明专项设计所包含的内容远不只文章所提及的，限于作者的能力和视野，此文仅作为作者阶段性学习和工作经验的总结和探索。