对于建筑景观照明设计中光源光谱与环境作用关系的分析

张红云

（广州市泓博照明设计顾问有限公司 广州 510000）

0 引言

在建筑景观的设计中，对照明光源的设计也是一个重要分支，研究的方向从以亮化景观为目的的定性研究转变为更加具有科学依据的定量研究，使得建筑景观中的照明设计可以找到量化的数据指标。

在已经建成的建筑景观中，照明设计参差不齐，照明效果差、照明不能完整展示建筑景观、光污染、能源浪费等问题较为常见，在进行建筑景观照明设计时，设计师对照明知识与光源光谱知识的缺乏导致设计出的照明效果较差，不能够对建筑景观进行较好的展示。

在进行照明设计时较多的采用白光作为光源，光谱较为丰富的光源也是不错的选择，这类光对建筑景观的再现性好，且与自然光较为类似，可以使得建筑景观的表现形式较为自然，而光谱较为匮乏的光源的照射效果不理想，会使得建筑映射失去其固有色。

建筑景观自身的颜色和照射光源的颜色需要搭配呼应，才能够给人以视觉享受，且需要与白天中建筑景观的呈现相互搭配，营造整体气氛，所以进行建筑景观照明设计时需要进行整体把握，需要明确光源光谱和环境作用的关系，达到可以对照明效果有一个准确的预测。

1 建筑景观与传统光源的作用效果

在进行建筑景观的设计过程中，要想做到较为精确的预测，首先需要了解物体色和光源色，照明的主要设备多采用LED灯，而较小的单色光源一般作为辅助装饰照明使用。

物体色主要指的是光投射到物体上所展示出的颜色，而光源色指的是用色温或者色表来表示的光源的颜色，而常说的固有色就是指在日光之下的颜色，通常作为标准使用。物体色和光源色相互作用所呈现出景观的照明效果，一般采用光谱进行描述更加的准确，照明设计效果直接受到光谱相互作用的影响。

而光谱的反射受到不同建筑材质的影响差异巨大，为了明确光谱反射曲线的变化趋势，选取一种材质样品作为研究的对象进行研究，其绿色光谱反射曲线如图1所示。

图1 物体光谱反射曲线

选择自然光源、LED光源和单色光谱光源进行照射，可以得到如图2的效果。从图中可以看出，自然光的照射效果较好，作为参考进行分析，LED灯也有较好的照射效果。

图2 不同光源反射后光谱

2 单色光谱与景观的相互作用

单色光通常指具有较小的半峰全宽的饱和度较高的光源，在建筑景观照明设计中，通常采用单色光作为辅助照明使用，设计师需要注重应用的场景和氛围，对单色光源应用合理可以起到烘托气氛的作用，反之，不合理的应用会导致对建筑景观的展现失真，效果较差。

图3为单色光与相应物体反射后的光谱图，从图中可以看出单色光的光谱比较窄，当单色光与建筑景观中的物体相互作用时，也在较窄的波段范围内波动，图4为单色光光源色和相应的光源照射物体色，从图中可知，建筑景观物体在单色光的照射下的物体色非常接近单色光的光源色，这就使得建筑景观的展现形式与自然光下的展现形式差异巨大，不能够真实的展现景观的本质特点，建筑景观中只使用单色光，建筑景观只能够展示为光源色，不能够给人以良好的视觉体验，再现效果较差，因此，单色光只能够作为辅助光应用于建筑景观的照明中，也可以在进行重塑景观的时候进行使用。

3 光源光谱纯度与建筑景观的相互作用关系

不同纯度的光源与建筑景观相互作用时能够产生不同的照射效果，其影响按照一定的规律变化，图5为峰值为530nm的光谱与景观相互作用后的建筑物景观所反射的光谱图。

4 光谱反射曲线

图3 单色光谱光源与物体反射后光谱

图4 单色光光源色及光源照射物体色

图5 FWHM从30nm变化到180nm

为了研究不同的光源照射后建筑景观物体的物体色变化的规律，对建筑景观物体的光谱反射曲线进行了改变，分别设计出五条不同的光谱反射曲线，有物体光反射谱曲线到等能反射谱曲线之间变化的不同程度的曲线，五条曲线如图6所示，建筑景观物体在这五条曲线和自然光源照射下的色度变化如图7所示，从图中可以看出，在等能光谱曲线的光的照射下，建筑景观物体的物体色与照射的光源色能够保持良好的一致，随着光谱反射曲线幅度的逐渐增加，建筑景观物体与光源光谱之间就具有越来越明显的相互作用关系，且使用不同的照射灯光对结果也影响较大，使用LED灯对建筑景观物体进行照射时，会发现建筑景观物体的物体色接近于参考色度。

图6 光谱反射曲线

5 结论

图7 不同光源照射下色度变化

在建筑景观中的照明设计中，设计人员首先需要对光源光谱与环境的作用关系进行系统的理解，建筑景观在夜间的照明效果取决于照射的光源、被照的物体以及环境三者共同作用，使用传统的光源进行光谱分析并与不同照射光源进行光谱的对比分析，对不同光源对建筑景观物体的照明效果进行综合分析，得到影响建筑景观照明效果的因素，并对单色光光源光谱也进行了分析，当使用单色光对建筑景观进行照射时，建筑景观会呈现与单色光相同的物体色，对于单色光的采用应该慎重，单色光不能够很好的还原建筑景观，可以作为辅助照明或者点缀照明使用，在一定的情况下可以对建筑景观进行重塑，通过对建筑景观照明中光源光谱和环境的相互作用关系研究后可以得到几条结论如下：

（1）想要对建筑景观有较好的还原性，需要采用光谱较为丰富的光源进行照射，因为光谱对建筑景观的作用可以看作是减色的过程，而光谱较为丰富的光源对于建筑景观物体的减色作用较弱。

（2）当使用单色光源光谱对建筑景观物体进行照射时，减色作用大大增强，能够使得景观物体反射的光色与光源色一致。

（3）当采用不同纯度的光源进行照射时，建筑景观物体反射的颜色会发生相应变化。

（4）建筑景观物体进行光反射时，反射出的颜色会向着饱和度强的方向，其中包括建筑景观物体本身固有的饱和度和光源的饱和度，如果两者都较强时，无法对照射效果进行有效的预测。

在实际建筑景观设计时，对于光源的选择范围更广，因为人类的感知有时并不一定能够准确感受到微小的变化，但是如果设计灯光使用偏差较大，会造成较差的整体呈现效果，令人无法接受，设计师在进行建筑景观灯光设计时，一般情况下考虑使用自然光对景观物体进行真实的展现，需要景观物体呈现与白天不同的效果时才可考虑运用单色光为主光进行照射。