照明与光害

袁宗南

(袁宗南照明设计事务所，台湾中原大学设计学院，中国台湾 999079)

1 人造光与光污染

1879年爱迪生发明了白炽灯泡，点亮了夜晚，成为人类夜间活动的开端。一百多年来，从最原始的钨丝灯泡到现今省能源的LED，充分表现光科技对人类的重要性，套句知名手机品牌的广告流行语:“科技始终来自于人性”。由此可见，科技的日新月异，都是为了让人类的生活环境更便利、更贴近人们所想要的模式。

在享受了以人为的方式所带来的便利后，城市大楼林立、山坡地开发，人类最原生环境已不如以往，从前城市里的天际线变得模糊，就算是万里无云的夜晚，也不太容易看到星相，在大部分的城市里，星空都被人为眩光所阻挡，距离我们非常遥远。从1996－97NASA世界光点分布卫星照片的统计数据中，我们可以发现，三分之二的人类居住在光污染的环境，而其中五分之一的人再也看不到澄澈清透的天空，其中最没有光污染危害的地方为中非共和国 (图1)。

图1 1996－97世界光点分布卫星照片 (来源:NASA美国太空总署官方网站)Fig.1 Global light spot distribution

香港维多利亚港的夜景举世闻名，更被美称为“东方明珠”，但是美国权威天文杂志 SKY ＆ TELESCOPE却曾以维多利亚港的夜景为封面，标题是“Bring Back the NIGHT”(将夜晚带回来)，显示其美丽夜景下的真相－严重的光污染。或许，有的人会认为，“光污染”并不具有威胁性，只会对观测星体的星象学家有所影响;然而在观念进步后，大家开始了解到“黑暗”的重要性。

2 光与生物时钟

随着地球的运行，日升月落成为亘古不变的自然现象，日夜的交替成为万物作息的准则，为了适应周期性的环境变化，公元1729年，法国天文学家迪梅伦 (Jean Jacques d＇Ortous de Mairan)发现每一个生物个体都会形成自己的生物时钟，延伸成为生命的韵律 (黄檀溪，2002)，例如:黎明鸡啼、蛾的羽化及蝴蝶的活动都集中在白天等;然而，在人造光发明后，日与夜的界线也变得不那么明显，生物的作息也因此受到影响。

许多种类的海龟会在夜晚回到出生的海滩产卵，由于人造光的泛滥，夜晚的海滩灯火通明，降低这些海龟们上岸产卵的意愿;即使顺利上岸产卵，小海龟出生后也会因为海滩上明亮的灯光而迷失方向，无法回到大海觅食，最后在沙滩上死于脱水。

夜间过亮的灯光，也会影响鸟类的行为，造成“窗杀”(window kill)。在加拿大的多伦多，大楼的人造光源不只让鸟类困扰，也对它们产生致命的影响。当地人在三个月的时间内，搜集了这些可怜的空中受害者，惊讶地发现:总共有超过1000只鸟(其中包含超过八十九种的鸟类)，成为光污染下的牺牲者。致命光源体认计划 (FLAP)在北美洲做了一项测试，发现因为光污染使鸟类迷失方向，最少一百万只的鸟类 (大部分是低飞的歌唱鸟类)，死于撞击人造结构体或玻璃窗;在人造的城市里，除了原有的栖息地被剥夺，还要面对这迷雾般的空间，即使飞得筋疲力尽，也无法逃脱厄运 (林宪德，赵又蝉，2009)。

人体的感知80%来自于视觉，而视觉的感知也是经由光而产生，这些传导到人体内的光绝大部分都传达到视觉皮层，剩下的一小部分则是对于内分泌有所影响，例如:脑下垂体、松果体、肾上腺等，而这些内分泌都控制着人体的生理时钟。早上起床后，体温会慢慢增加，心跳逐渐加快，褪黑激素减少;到了晚上，血压和心跳逐渐降低，深夜过后，褪黑激素就会开始上升。但是现代的人们，由于外在的环境或是自身的职业，如:极区的居民、空姐或是轮班工作者等，在夜间即使到了深夜仍旧接触到大量的光线，造成生理循环的不正常 (Karen Wright，2002)。

国际照明委员会的会长鲍梅 (W.J.M.Van Bommel)曾经说过:“光线能够调整与抑制人体的生理程序”，由此可见光对人体的生理影响不可小觑。特别是人的血液中的“褪黑激素(melatonin)”。褪黑激素也可称为时钟荷尔蒙，它能够促进睡眠、调节人体的生理时钟、抗老化，同时还具有抑止癌细胞生长的功用。这个激素的分泌受到光的影响，除了光的多寡之外，还包括光及暗的韵律影响;在晚上入睡后，褪黑激素的浓度会升高为白天的6倍。随着人类夜间活动的发达，夜晚的光线越来越强，抑止了褪黑激素的形成。

刚开始轻微的光害会让人夜晚失眠，进而造成白天昏昏欲睡无法工作，长期下来会让大脑无法得到休息，造成神经耗弱等精神疾病。近年来，更有研究显示，不规则的昼夜光线变化，除了会干扰睡眠，还会造成肠胃、心血管等方面的疾病。根据统计，在夜间工作的人的寿命比平均寿命少5－6年，罹患癌症的机率也比一般人高 (Chepesiuk R.，2009)。

3 色温与视觉

人类的眼睛可以感知的电磁波波长在380nm－780nm之间，透过三棱镜的折射大致上可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色，也就是彩虹的颜色。然而这些不同波长的可见光，对于不同的生物的能见度也不同。以人和昆虫为例，人类眼睛对光谱的敏感度最高值落在红橘色的区块，而昆虫则是落在蓝紫色的区块。若以光源的种类来说，人类对低压钠灯光的感知若为100%，昆虫则只有10%;室内常用的卤素灯光，对人类的眼睛感知为100%，对昆虫的感知则增高为400%。

图2 太阳海滨度假村 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.2 Vacational village

4 案例分析

4.1 太阳海滨渡假村

有东方夏威夷之称的冲绳，是海洋与阳光的代名词，再加上其独有的琉球文化，营造出浓厚的南洋风情。由于气候宜人及丰富的自然资源，使冲绳成为日本十分受欢迎的度假胜地。

太阳海滨渡假村 (Kanucha Bay Hotel ＆ Villas)位于冲绳北边的名护海湾 (Kanucha Bay)，渡假村内除了有一般饭店内的设施外，还有水上活动设施、高尔夫球场及私人海滨等，由于腹地广大，因此在园区中都必须以高尔夫球车或是园区巴士代步，同时园区就位在海湾的私人海滩，所以视野辽阔，蔚蓝的海天一色美景，尽收眼底。饭店采用会员制，非会员则不能进入，因此房客多为日本人，由于住房率从原来的九成下降到两成，因此相关单位邀请我过去，从实际的入住体验来给予灯光方面的改善意见。

图3 住房阳台 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.3 Balcong

白天的时候，冲绳的阳光与周遭的自然景观及各具特色的度假Villa(图2)，使整个园区洋溢着南方岛屿的渡假风情;每间住房的阳台均有躺椅及户外浴池，站在阳台上的木质地板向外看，一望无际的视野，令人心旷神怡 (图3)。日间风光明媚的园区环境，到了晚上，灯光却零零散散，不仅无法凸显渡假村的南洋氛围，更有种暧晦不明的感觉，甚至会令人感到“毛骨悚然” (图4)。半户外阳台上的照明，则完全为中央控制，房客无法自己控制，晚上想要就寝时，阳台上的灯依然很亮，附近的昆虫都被光所吸引，围绕在阳台灯附近 (图5)，到了早上六点，灯还是亮着，直到七点灯才熄灭，但是虫都不见了，去哪里了呢?一看地上，全部都是昆虫的尸体 (图6)，旁边的景观浴池里，也都是昆虫的残骸 (图7)，我想我应该也从中找到了住房率不断下降的原因。由于是会员制，所以会员之间彼此会口耳相传，导致住房率每况愈下。白天时看到户外景观浴池的喜悦，却在看到澡缸里昆虫的尸体后，瞬间化为昨夜泡澡的阴霾，心里不由得直发毛，这对向来注重整齐及清洁的日本人来说，无疑是一个不能忍受的缺失。

图4 夜间外观灯光 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.4 Exterior light

图5 昆虫被灯光吸引 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.5 Insects attracted by light

图6 地板上昆虫的尸体 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.6 Insects bodies on the floor

图7 浴缸里昆虫的尸体 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.7 Insects bodies in the bathtub

不良的照明设计不但无法提升园区的整体价值，更造成了对房客及自然环境的干扰。因此在人与自然环境的平衡上，我们建议营造两种力量:推力——户外浴池上方的照明建议更换为钠灯，降低吸引蚊虫的机会;拉力——在渡假村内的景观区中增设主题植栽照明，增加对蚊虫的吸引力，同时显亮岛屿风情的自然景观，一举数得，将人与大自然间的距离，规范在一适当的范围内，互不干扰。

4.2 MIHO美术馆

MIHO美术馆为一项美国与日本的联合计划，美术馆的创办人神慈秀明认为美能够感化人心，促进世界的和谐，因此他在距离京都不远的日本滋贺县信乐町的自然保护区内，找到一片他心目中的净土，并且邀请世界知名的贝聿铭担任美术馆的建筑设计师。

美术馆的建筑面积达1002000平方米，基于保护自然环境以及与周围的景色融合，建筑体的三分之二都埋藏于地下，因此建造美术馆时，几乎挖空了半座山，在完成之后还实行了水土复育，工程十分浩大。建筑外观则由铝质框架及玻璃天幕所组成，实体的部份为暖色系的物料，在与环境融合的同时，也展现了设计者的巧思。当贝聿铭第一次来到这个地方时就感动地表示:“这里是桃源乡”。所以美术馆的设计概念即以中国古代山水诗人陶渊明的《桃花源记》为主轴:建立一个地上的天堂。首先，以借景的方式点题，框出动线之所在，通过跨越两座山脊的隧道及吊桥后，便看到美术馆小巧的入口，颇有《桃花源记》中的味道:“山有小口，彷佛若有光，便舍船，从口入。初极狭，纔通人;复行数十步，豁然开朗”。贝聿铭曾说:“我肯定来这里的人将会明白我是有意识地设计此美术馆与自然融为一体”。因此建筑物虽矗立于山林中，却同时也是大自然的一部份，让整个美术馆在绿色的信乐山岳中若隐若现。

由于贝聿铭对于光线在建筑中所扮演的角色十分重视，因此几何与光影的相互作用是贝聿铭建筑的基本特质。参观者一进入到室内，便可体会到室内环境因光线所产生的变化，阳光从玻璃屋顶洒落，随着一天当中不同的时间，一年当中不同的季节而变化，照亮了浅黄色的墙面，形成不同光影的图案，营造出温暖的氛围。在人工照明的灯具型式上，从户外小径的路灯到室内大厅的壁灯，均带有强烈的传统日式的设计风格，搭配透光的雪花石灯罩，更加突显出美术馆的时代感。

当时被馆方邀请，针对馆外隧道的夜间照明提出改善的意见。白天时，对于外观所建立起的文学印象及室内的光影变化十分地赞叹;在馆内参观的时候，遇到美术馆里打扫的欧巴桑，于是便问她对于馆内的清洁有无特别麻烦之处，她第一句话就说:“昆虫的尸体”。

从几百万年以来，这片山林的主人，便是这些山中的昆虫及生物，人才是外来者，由于人类的侵入，造成它们飞娥扑火的悲剧。我们仔细地检视了馆内外的透光灯罩，发现灯罩里都堆满了昆虫的残骸。这样的现象对于户外的隧道，更是明显。隧道中原来为埋入式投光灯，由下往上洗，在隧道顶形成了漂亮的光晕 (图8)，乍看之下没有什么不妥，但是贝聿铭表示建筑是为人服务，因此在灯光设计上首要考虑的应该也是人，这样的灯光效果会对于来往行人造成眩光，应该要避免，于是美术馆改用线型的光源下洗，让光晕落在地面，照顾到行人需求的同时也降低了不适感 (图9)。刚开始，使用的光源为日光灯，因为昆虫的趋光效应，造成在隧道内步行的妇人被蚊子叮了四十几个包，还使得MIHO美术馆因此挨告，于是我们建议美术馆将线型光源的色温改为琥珀色 (图10)，运用昆虫与人所能看到的光波长不同，降低光对昆虫的吸引力，在山林中创造一个对自然友善的光环境。

图8 隧道内原始的照明设计 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.8 Original lighting design in the tunnel

图9 光晕落在地面 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.9 Halo falling on the ground

图10 色温改为琥珀光 (来源:袁宗南照明设计事务所)Fig.10 Amber light

5 照明与生态

在以上所列举的两个照明设计的改善案中，照明的不适当性都是起因于人与生态之间的关系不平衡，两者间的冲突，对彼此都造成伤害，是一个双输的局面，因此我们必须思考如何在自然环境与人类生活中取得平衡，互不干扰，制造双赢。

宋朝理学名家朱熹的《仁说》:“天地以生物为心者也，而人物之生，又各得夫天地之心以为心者也。……此心何心也，在天地则盎然生物之心，在人则温然爱人利物之心，包四德而贯四端者也”。便是一种“天人合一”的概念，讲求的是人与自然相和谐、和平共处的精神。将此哲学思想运用在照明技术上，就是我们所说的“生态平衡，融情于景”，才不致于在晚上看到游客们双手不断地挥舞，忙于驱赶蚊虫，又或是因为照度不够而失足跌倒，同时也避免了这些自然环境中的娇客无谓地牺牲，又或是因为夜间的光害问题而无栖身之所。

笔者认为:“没有最好的设计思路，只有更好的设计理念”。在中华传统文化中，天地万物为一体的理念，在气候异常、生态危机频传的今天，更能显现其难能可贵之处，这也让人不得不佩服老祖先的智慧，竟考虑得如此深远!对于身处二十一世纪的我们来说，不断精益求精的照明技术是整体照明质量提升的重点，而“天人合一”本质的追求则是照明设计的宗旨，唯有两者并重，才能相辅相成，为人与自然创造一个更和谐的光环境。

［1］黄檀溪.生物时钟调控有因.科学人，2002，9.

［2］林宪德，赵又蝉.都是艾迪生惹的祸:光害.新自然主义股份有限公司，2009.

［3］莱特 (Karen Wright).生物时钟滴.答.滴.科学人，2002，9.

［4］Chepesiuk R..Missing the dark:health effects of light pollution.Environ Health Perspect，2009，117(1):A20－7.