林惠佳

1 體育場館照明的特點

體育場館日常功能包括賽事、文娛匯演、大小展會、活動直播等不同的表現(xiàn)場景，不同的場景下適配的照明條件不盡相同，因此對于照明條件的要求是非常多元的，既要充分滿足不同體育賽事的布光和直播布采光，也要滿足運動員比賽、員工作息以及賽事和演出觀眾的使用。為了充分豐富體育場館的功能性，最大程度地提高附加值。顯色性及色溫、造型立體感、空間亮度分布、照度均勻度及垂直面照度等多項技術(shù)指標(biāo)，都直接影響了實況轉(zhuǎn)播的效果優(yōu)劣，均有專業(yè)性的要求，因此對場館照明的多方案對比是十分必要的。

以下則為確保體育場館照度的必要考慮因素：

（1）照度。照度要從垂直照度與水平照度兩方面來去區(qū)分，對于戶外全民健身廣場、訓(xùn)練場館照度要求相對不高（150—750LX）。場館用于專業(yè)比賽，國內(nèi)、國際、TM轉(zhuǎn)播等，照度要求較高必須在（1400—2100LX）。所以根據(jù)不同的比賽模式，照度的質(zhì)量要求不同。

（2）照明均勻度。最小的照度值與最大照度值之比為照度均勻度。無論是室內(nèi)體育館還是露天體育場，對照明的要求都很高，以籃球比賽場館為例，中間場地往往會聚集更多的燈光，但光照過強的地區(qū)往往會產(chǎn)生眩光，而籃板區(qū)域往往光照亮度會偏弱，保證整體場地的照明均勻性，對運動員的水平發(fā)揮有著至關(guān)重要的作用。

（3）眩光。在人的視線中如果出現(xiàn)某區(qū)域或時段非常高對比的反差性布光，抑或大背景中異常不均勻布光，十分容易引起不適感，甚至可見度降低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是眩光。一旦眩光現(xiàn)象在運動場上出現(xiàn)，對于運動員的表現(xiàn)會產(chǎn)生極大的負面影響。

（4）燈光分布。體育場館布光分為比賽區(qū)域和看臺區(qū)域兩大板塊。而運動員的行動區(qū)域并不局限于比賽區(qū)平面，垂直照明很可能也會對運動員造成不小的影響。要在精準(zhǔn)選擇照度的前提下，地根據(jù)活動性質(zhì)和需求合理、有序進行布光設(shè)置，方可取得賽事需求和觀眾需求二者對于光照的最優(yōu)平衡。

（5）顯色性。顯色性就是當(dāng)光源照射在物體表面時，物體所呈現(xiàn)出來的色彩的逼真程度，顯色性越好，則物體看起來越發(fā)逼真，呈現(xiàn)在我們的肉眼中，便越接近物體的本色;反之，如果顯色性較差的話，物體在我們眼中則會出現(xiàn)色差。而在體育場館中，光照的顯色性直接影響了賽事中運動員和裁判員對于比賽的判斷，因此也是十分重要的環(huán)節(jié)。

2 體育場館照明現(xiàn)狀

現(xiàn)代體育場館一般采用大功率金屬鹵化物燈作為光源，室外場地一般采用1500W或者2000W的金鹵燈，而室內(nèi)一般采用1000W的金鹵燈。以具有電視轉(zhuǎn)播級別的大型體育場館為例，據(jù)不完全統(tǒng)計，在中國至少有1000座以上該類型的場館采用金鹵燈作為場館照明，但是用LED作為場館照明的寥寥可數(shù)，究其原因主要是由于像這種有電視轉(zhuǎn)播需求的體育場館，其對燈光的要求很高，目前市面上的普通LED燈具無法滿足要求，LED目前只能大范圍應(yīng)用于泛光照明，其燈具都是小功率的，體育照明需要對LED的配光、眩光進行精準(zhǔn)控制，同時需要高強度的光輸出，具有一定的技術(shù)性。

3 LED燈與金鹵燈性能指標(biāo)對比及優(yōu)勢

相對金鹵燈，LED大致可以概括有幾個顯著的特點：

3.1 高效節(jié)能

采用LED燈具照明能為體育場館運營節(jié)省大筆的能耗支出。同樣照度要求下，LED整體功率約為金鹵燈功率的40%。

3.2 更寬的色溫選擇范圍

常規(guī)金鹵燈的色溫范圍在4000K-5700K，由于金鹵燈的色溫受到金屬填充物的影響，單一的產(chǎn)品色溫固定。而LED的色溫由芯片決定。因此LED燈具的色溫可以很方便的根據(jù)實際需要進行調(diào)整。3000K-5700K可以全面覆蓋任意體育照明應(yīng)用。

3.3 更高的顯色指數(shù)

常規(guī)的金鹵燈受燈內(nèi)金屬鹵化物的特性影響，顯色指數(shù)一般在60-85之間，再高的顯色指數(shù)會大大縮短光源壽命，而LED的顯色指數(shù)在70-90，LED具備更寬的顯色指數(shù)調(diào)整范圍，且實現(xiàn)不同的顯色指數(shù)需要選擇不同的芯片，不存在影響光源壽命的問題。

3.4 更長的使用壽命

常規(guī)的金鹵燈在使用2000小時，流明輸出就會衰減至初始流明的70%。超過有效壽命之后，就必須通過更換光源或增加燈具的方式以獲得所需要的照度，否則將無法達到預(yù)期照明效果。

而LED的使用壽命一般在30000小時以上。在相同的運營時間段內(nèi)，可以大大降低照明系統(tǒng)的后期維護成本。

3.5 更強的抗震性能

金鹵燈通過傳統(tǒng)的燈絲連接，氣體密閉于泡內(nèi)，這些元器件容易受外界振動而損壞，而LED燈具的光源為電子元件，本身就集成在電路板表面，就具備較好的抗震能力。

3.6 瞬時的啟閉功能及體育演藝燈光特效

LED燈采用的是直流供電的方式，具備瞬時啟閉功能。常規(guī)金鹵燈開啟需要4-8分鐘，關(guān)閉后一般需要等待10-15分鐘，待氣體冷卻后才能再次啟動，對于需要舉行重大體育賽事的場地而言，一旦場館發(fā)生斷電情況，即使有后備電源切換，但金鹵燈熄滅的概率還大于75%，這給體育賽事的正常運作乃至安全性均帶來極大的影響。

4 LED燈具在體育場館照明中的優(yōu)勢

如之前所提到的LED特點，LED燈具在體育場館照明的中的主要優(yōu)勢如下：

4.1 節(jié)能環(huán)保

采用LED燈具改造后，較金鹵燈節(jié)能均在60%以上（見表1），從表1看出，LED燈具較金鹵燈有明顯的節(jié)能效果。

4.2 高顯色指數(shù)

LED的顯色指數(shù)普遍比金鹵燈高，因此能為需要進行高質(zhì)量轉(zhuǎn)播的體育賽事提供更好的照明環(huán)境。

4.3 瞬時啟閉及舞臺燈光特效

LED燈與金鹵燈對比，啟閉的功能上占絕對優(yōu)勢，體育場館照明要求是多功能的，應(yīng)用LED燈的優(yōu)勢，不僅可以豐富比賽主場的照明要求，同時還可以實現(xiàn)看臺觀眾互動效果，金鹵燈在這些方面是無法實現(xiàn)的，LED燈通過計算機控制可輕易實現(xiàn)燈光特效。

4.4 超長壽命節(jié)約維護成本

LED燈具的壽命遠超金鹵燈的使用壽命，不僅可降低人工成本，而且可降低了維護和維修成本。

5 大功率LED燈具在體育場館中的應(yīng)用實例及使用效果

下面以紅山體育館LED改造項目為例，說明LED在場館照明的應(yīng)用。

紅山體育館是新疆烏魯木齊市的標(biāo)志性建筑之一，2002年投入8600萬元建造而成，頂部外觀設(shè)計為盛開的雪蓮，下部狀如飛碟，外墻采用灰色玻璃幕，與紅山美景相呼應(yīng)，非常漂亮，是烏魯木齊市的著名旅游景點。

紅山體育館LED改造項目采用瑪斯柯新型LED光源照明系統(tǒng)共計88套，旨在為即將到來的CBA新賽季打造與NBA同步的比賽和觀賽體驗。本次改造實現(xiàn)的照度及模式分組如表2：

燈具采用馬道安裝，主要分布于場地正上方橫向兩條馬道上新安裝的LED照明系統(tǒng)在滿足比賽既定照度要求的同時，燈光分布均勻，現(xiàn)場外溢光和眩光控制良好;與之前的金鹵燈照明系統(tǒng)相比，LED系統(tǒng)具有更高的能效，顯著降低了日常運營費用。

6 大功率LED燈具在投資方面的優(yōu)勢

6.1 初始投入成本

目前金鹵燈技術(shù)比較成熟，價格相對較低，LED目前技術(shù)比較高，價格相對要高一點，但如果將相應(yīng)的配電系統(tǒng)計算進去，由于LED能耗相比金鹵燈大幅降低，相應(yīng)的配電費用也降低不少，綜合評估金鹵燈的初始投入費用與LED照明燈具基本相同。

6.2 維護運作費用比較

金鹵燈光源燈具平均有效壽命在2000小時，隨著時間的增加，會出現(xiàn)不同程度的光衰，需要更換光源才能恢復(fù)原有的狀態(tài)。而LED燈具壽命為30000小時以上，在燈具的使用周期內(nèi)，同類的金鹵燈需要更換多次光源，并產(chǎn)生一定的維護費用，LED燈具相比金鹵燈具節(jié)省維護費用約60%以上。

6.3 節(jié)能效果的比較

采用LED燈具照明能為體育場館運營節(jié)省大筆的能耗支出。同樣照度要求下，LED比金鹵燈節(jié)約40%以上的能耗支出。

7 結(jié)論

綜上所述，LED燈具不但完全滿足體育場館的應(yīng)用需求，而且相較于金鹵燈擁有更多的應(yīng)用優(yōu)勢，在2022年北京冬奧會開幕式上，驚艷國內(nèi)外的雪花前導(dǎo)牌、冰雪五環(huán)等均是應(yīng)用了智能化控制的LED燈呈現(xiàn)，現(xiàn)場效果美輪美奐，讓來自全世界的運動員和觀看直播的觀眾嘆為觀止，獲得了社會各界的一致好評。LED燈具無論從節(jié)能環(huán)保，還是從效果呈現(xiàn)方面，都是當(dāng)代體育場館照明的首選，未來將逐步取代金鹵燈，成體育場館主流照明方案。

（作者單位：廣東省中山市體育場館管理中心）