建筑与灯光的一体化技术

张 振，张 屹，叶谋杰 ，胡国霞

(1.上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041；2.华东建筑设计研究院有限公司，上海 200002)

引言

建筑与灯光的一体化是指照明产品基于建筑本体的隐藏式结合设计，在满足灯光功能效果需求的同时，最大程度地减少对建筑装饰、吊顶、墙体的外在影响，实现将建筑与灯光融为一体[1-4]。传统的照明产品如支架灯、吊灯、吸顶灯、壁灯、落地灯等，采用的设计方式均为独立模块设计，一般以明装形式安装于吊顶、墙体表面上，与建筑结构本身独立。在外观结构方面，传统照明产品在外形上与建筑本身存在一定差异，甚至会占用一定的室内空间，影响空间结构。在节能环保方面，因常规灯具标准化设计，非因地制宜，故功率、光强方面均存在浪费、不匹配的问题。随着LED照明应用的日益普及，由于LED光源具有小巧、易控的结构特点，更容易满足建筑照明定制化的需求，建筑与灯光的一体化技术近年来备受关注[5-9]。它是一种从灯光效果设计出发将灯光融于建筑，实现“见光不见灯”目标的设计模式与思路。

1 建筑与灯光的一体化实现的基础

建筑与灯光的一体化实现的基础主要是通过从材料、结构、电子、光学、控制、节能等方面进行开发与创新，使照明产品更好地与建筑本身结合起来。

1)材料。LED技术的不断发展造就了照明产品与不同装饰材料之间结合的可能性。金属材料、石材、陶瓷、石膏板、玻璃、塑料等各类型的建筑材料均可以设计成为照明产品的一部分，而使得照明产品轻松融入建筑装饰中。建筑与灯光的一体化的特点之一是灯光产品可以采用各类型的材料加工而成，更加多样化。

2)结构。由于LED芯片的小型化，灯体设计更加灵活。照明产品可以根据建筑装饰特点更加小巧化设计，造型可以完全按照装饰面的需求，实现嵌入式、融入式、替代式的设计。建筑与灯光的一体化的特点之一是其结构造型的多样化，灯具不再是灯具，也可以是装饰，也可以是雕塑，也可以就是建筑本身，赋予了灯光产品更多的可塑性。

3)电子。作为电子化的产品，LED芯片规格的多样性赋予了其电路设计的多样性，各种功率段的需求、各种控制变化的需求均可以通过电路设计而实现。LED芯片结合PCB板技术的发展，更加能匹配结构造型的特定需求。光源电子化的发展，也促进了建筑照明一体化的发展。

4)光学。随着独立透镜、一体化透镜、反射器、反射板等的不断发展，LED照明产品配光技术获得长足的进步。通过不同光学实现手法，LED照明产品可以达到预期的灯光效果，满足光效需求。光学技术的发展，配合了建筑照明一体化产品可以更好地塑光，更精准地配光，使得光更好地落在需要的节点上。

5)控制。随着控制技术的发展，驱动LED芯片的控制电路从精度上、细腻度上都有了更好的发展，解决了低灰阶和频闪的问题，使得LED的应用更健康更舒适，更能满足功能照明的需求。建筑与灯光的一体化的一个特点是可控性，包括亮度的自适应调节、人体感应控制、色温控制等，满足了人们对光的多重需求。

6)节能。LED照明产品具有高光效的优势且光效仍在不断提升，在照明节能工程中发挥了重要作用。建筑与灯光的一体化技术，对照明产品的应用更加极致，在灯具布置的选择上更能把握对光的需求点，针对照度需求更精准化地选择光源功率，通过控制来实时亮度调节。建筑与灯光的一体化通过各种细节的优化实现了更加高标准的节能。

2 建筑与灯光的一体化技术分类

目前，建筑与灯光的一体化技术主要有以下几种方式。

1)照明产品的嵌入式应用。建筑与灯光的一体化的最初形态基本是嵌入式的筒灯、射灯、踢脚灯等的应用。嵌入式的照明应用使得灯具在建筑本体里面不再显得突兀，而是与建筑有了比较好的结合，尤其无边框的嵌入式照明产品的出现使得这种一体化更加成功。嵌入式照明产品需要在几个方面创新才能更好地实现建筑与灯光的一体化，包括超窄边框乃至无边框的应用，灯体、光学反射器与所嵌入建筑结构周边在材质、色泽方面的结合度，防眩指数的要求等，只有在这些方面都有优越表现的产品才可以称之为优异的建筑与灯光的一体化应用，如图1所示。

图1 嵌入式安装照明产品的典型应用Fig.1 Typical application of embedded installation lighting products

2)照明产品的隐藏式应用。建筑与灯光的一体化的最常规应用是照明产品的隐藏式应用。尤其以天花吊顶隐藏灯带的应用最为多见，用于空间层次的打造。隐藏式安装灯带将天花板照亮，可以降低天花板较低的空间所形成的压迫感。可以形成宛如天窗一般的展示效果。照明器具的装设位置与照射面若是太过接近，则只有跟光源接近的部分会被照亮，无法形成美丽的渐层。与经过褪光处理且色泽明亮的天花板比较容易搭配。天花板若是有光泽存在，有可能因为反射让照明器具形成倒影，搭配起来并不合适。遮光板的高度必须与灯具的高度相同，或是高过灯具5 mm左右。除了天花的隐藏应用外，在墙壁上的凹槽、洗手间的台盆、凹龛等均可以采用隐藏式应用来实现建筑与灯光的一体化，如图2、图3所示。

图2 天花吊顶隐藏式安装照明产品的典型应用Fig.2 Typical application of concealed installation lighting products in ceiling

图3 洗手台隐藏式安装照明产品的典型应用Fig.3 Typical application of concealed installation of lighting products on hand washing table

3)照明产品的结合式应用。建筑与灯光的一体化的关键装饰材料预留好结合面，在现场安装时再将照明产品高匹配度安装入建筑装饰材料，这种应要素就是结合，而与建筑材料结合的照明产品是建筑与灯光的一体化发展的一种良好发展。包括了与扶手、栏杆结合的灯具，与书架、衣柜结合的灯具，与新风系统结合的灯具等。与建筑装饰材料相结合照明产品的应用主要是与装饰材料的合二为一，可以在建筑装饰材料生产加工时即将光源结合加入，或者是建筑用的好处是光源与建筑装饰材料的完美贴合，因在设计初即已经考虑结合问题，故产品不显突兀，能更好地融为一体，在观感上更加自然，如图4、图5所示。

图4 与扶手、栏杆等结合的照明产品的典型应用Fig.4 Typical application of lighting products combined with handrails and railings

图5 与衣柜、书架等结合的照明产品的典型应用Fig.5 Typical application of lighting products combined with wardrobe and bookshelf

4)照明产品的替代式应用。替代式应用即直接取代装饰材料，将照明产品本身设计成建筑装饰材料，这可以说是建筑与灯光的一体化的高阶应用。这种应用较多的是与集成吊顶类的替代应用，将照明产品设计成集成吊顶的一部分，直接取代集成吊顶模块本身或取代吊顶的龙骨成为发光材料，或者是如地铁站、办公室常用的格栅吊顶，直接替代方通格栅吊顶。相较于与新风系统结合的照明应用，这种替代式应用更多是照明产品作为主导，由照明供应商做整合集成，能更好地发挥照明产品的特性，完成其功能应用的需求，如图6、图7所示。

图6 替代集成吊顶龙骨、模块的照明产品的典型应用Fig.6 Typical application of lighting products replacing integrated ceiling keel and module

图7 替代方通格栅吊顶等材质的照明产品的典型应用Fig.7 The typical application of lighting products that replace the materials such as square grid ceiling

5)照明产品与新材料的结合应用。建筑装饰材料的发展日新月异，各类型新型装饰材料不断应用于建筑上。在建筑与灯光的一体化的需求下，光与这些新材料的结合也显得非常有必要，而一些特殊的新型材料恰好可以很好地展现与灯光的结合。如高透光的石材、仿石材等，将光源产品布置在其背部，可以在保证装饰效果的情况下，更好地呈现出灯光的效果，实现建筑与灯光的一体化。光电玻璃的出现更是将光源与玻璃实现了真正的融为一体，一种无线点阵的玻璃幕墙可通过预设程序控制发光点的明暗秩序，从而形成图像变幻的效果，通过布置点位的密度决定发光面的强度大小，为设计创造了无限的可能，如图8、图9所示。

6)照明产品的艺术式应用。照明产品的多样化发展，使得设计出现无限可能，激发了设计师艺术化的设计思维。照明产品不再单一存在于建筑中，而更多是一种艺术形式的表现，以一种艺术的表达与建筑装饰材料结合在一起，除了实现功能化需求外，也赋予了装饰面更多的美感。照明产品以艺术线条的形式勾勒于吊顶、墙体内，形成一种艺术构图。照明产品以艺术造型的形式呈现在天花、墙体上，与天花、墙体自身装饰材料毫无冲突，反而展现一种独特造型的美感。照明产品以光雕塑、艺术装饰的形式呈现在建筑空间中，满足功能需求的同时，提供了艺术品的赏析作用，提升整个建筑空间的艺术美感。这也是建筑与灯光的一体化的艺术化应用，照明产品已不再只是提供光的设施，而已经是建筑之美不可替代的一部分，如图10～图12所示。

图10 以艺术线条形式融入建筑装饰的典型应用Fig.10 The typical application of artistic line in architectural decoration

图11 以艺术造型形式融入建筑装饰的典型应用Fig.11 Typical application of artistic modeling in architectural decoration

图12 以艺术雕塑形式融入建筑装饰的典型应用Fig.12 Typical application of art sculpture in architectural decoration

3 建筑与灯光的一体化设计要点

1)研究结构空间环境。设计初期，需要对建筑结构空间环境进行掌握和分析。要对建筑的构造、用途、应用场景等进行剖析和分解，了解灯光与建筑的基本关系。对需要布置灯光的区域位置进行重点研究，包括周边天花、墙壁、装饰等的构造、材质等。

2)研究功能需求。照明应用，尤其室内灯光，首先满足功能需求是必须的。因此在设计初期，首要考虑是室内空间所需要满足的照度、均匀度等基本需求，同时对于有特殊需求的区域，还应考虑显示指数、防眩光指数等需求，在满足必需的功能方面的诉求后，才可以考虑其他方面。

3)研究场景需求。要充分考虑灯光应用的不通过场景特点，满足灯光在不同场景需求下均可以满足功能需求。现在的室内光环境需求不再是单一的应用需求，根据不同时段不同应用模式不同功能模式下都会细分出不同的灯光应用需求。灯光设计需充分考虑满足各种场景需求下的功能需求，通过控制来实现不同的场景灯光切换，包括分回路的ON/OFF控制、回路调光调色温的控制、单灯调光调色温的控制等。

4)研究照明产品基本设置位置。在对空间环境、功能需求、场景需求分析完毕后，就需要考虑照明产品的基本设置位置，来满足功能、场景的灯光需求。将可能设置照明产品的位置选定，并对需要布置照明产品位置的结构构造、装饰面内外部构造、材质等进行初步的研究和分析，对照明产品的基本参数进行初步设定。

5)研究建筑与灯光的一体化设置。在选定好设置照明产品位置后，就需要着手考虑建筑与灯光的一体化的需求问题，对该区域位置的装饰结构、装饰面、材料等与相关专业进行交流沟通，通过不同的照明表现形式，将照明产品巧妙融入到该区域之中。可能涉及到预埋、替换、修改造型等需求的，应及时与相关专业进行探讨与交流，以提前做好准备。

6)建筑与灯光的一体化实施把控。因建筑与灯光的一体化与各相关专业的结合较为密切和紧密，需要在实施各阶段与其它相关专业保持密切沟通，包括工序的交叉作业、作业面的预留、直接在其他专业材料工厂内的结合加工、新材料的直接取代等。

4 建筑与灯光的一体化适用范围

建筑与灯光的一体化的应用范围很广，几乎在各种建筑类型中都可以使用，它可以提升建筑装饰后的美感、和谐感。目前较为常见的使用情况如表1所示。

表1 建筑与灯光的一体化参考技术分类使用场所产品品类对应表

5 结语

随着建筑技术的日新月异，现代建筑在功能实现与美感艺术性方面的契合度越来越高，人们追求的不再只是满足功能需求，还要有美的追求。照明作为建筑内功能需求组成的一个重要部分，在满足功能应用的基础需求时，与建筑的融合也愈发重要，这种融合需求就是建筑与灯光的一体化发展的内在驱动力。而LED照明技术的快速发展促使照明产品小型化、定制化和艺术化，这为建筑与灯光的融合创造了实现的可能性。随着科技和创新设计的不断发展，建筑与灯光的一体化技术也必然会迎来更多的发展机遇。