文旅照明眩光的特点及其控制技术

2020-09-11钱宗明

照明工程学报 2020年4期

钱宗明

(1.江苏省照明学会，江苏南京 210000；2.南京高新经纬电气有限公司，江苏南京 210000)

引言

1 文旅夜景光环境特征

眩光是指人的视野中由于不适宜的光线分布或照射强度，在空间或时间上存在极端的亮度或亮度对比,以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的现象。眩光实际上即是人的视觉与光环境的关系问题。由于文旅照明是一种为人们休闲旅游而设立的文旅层面上的夜景营造元素，因此，其眩光所要解决的是游人视觉与文旅夜景光环境之间的关系。那么，文旅夜景光环境具有哪些不同于其它景观照明环境的特征呢？

一是定位的文化性。文旅照明的前提是它的文化性，市政亮化的目标是“亮起来”，景观照明的目标是“美起来”，而文旅照明所要展现和诠释的是充满精神形态的文化思想，并且这种文化思想可以通过物质和艺术的手段加以呈现。因此，其目标则是“品起来”。

二是内涵的人文性。人文性是文旅照明的核心内涵。挖掘人文特质，定位人文价值，规划人文内涵是文旅照明立项规划的重要步骤。人文的核心是精神，无论是城市层面的文旅照明还是景区景点层面的文旅照明，其所要彰显表达的核心应该是这个城市或景区所拥有的某一方面或核心层面的文化精神，并且这种文化精神对于当代和未来的社会价值取向具有导向意义。图1所示为南京市花及折扇文化特色的万达茂商业文旅灯光。

图1 南京万达茂商业文旅灯光Fig.1 Cultural tourism lighting of Nanjing Wanda Mall

三是内容的主题性。文旅照明夜景观所承载的人文精神是通过一个城市或景区的文化脉络的梳理和提炼得以实现的。反之，当人们对于这种核心精神达成共识并付诸演绎时，文化层面内容的表达则显得十分重要，其重中之重则是具有独立个性的主题性创意。人文景观的主题提炼一般来自两类题材：一是独特的历史文化类题材，包括物质性的和精神性的两个方面；二是得天独厚的自然资源题材。如果两类题材共享一个主题并可与夜景照明结合实施，则是主题性独创的至高境界。

四是形式的丰富性。近年来，伴随市场需求层次的不断提升以及高科技成果的广泛运用，在国家政策的推动下，文旅夜景的表现形式更加丰富多彩。以传播光文化、塑造城市特色夜景观、弘扬城市人文精神为宗旨，将简单的功能性照明、光影照明、装置灯光与数字影视艺术高度融合，形成了形式多样、内涵丰富的文旅照明新景象。

五是表现的多样性。如潮的创意、猛进的科技催促文旅照明呈现出多样化的表现形态，具体体现为整体意境与局部点睛相结合、虚拟与真实相结合、观赏与互动相结合、光景与演艺相结合、灯光装置与趣味小品光景相结合，等等。通过这些光影艺术的表达，尽可能地展现城市景区夜景的内涵与气质，体现出人、景、物三者的和谐，从而在提高景观品味的同时提升游人的自我感受和价值体验。

2 文旅照明眩光的特点

基于文旅照明的定位和内容形式上的特征，文旅照明实施建设中出现的眩光现象具有与其他照明形式不同的个性特征。

生理生化技术。这是一种比较重要的食品微生物检测方法，该技术的应用具有较强的适用性，像微量升华法和ATP生物发光法等，这些技术的应用主要是通过菌体的代谢产物来确定菌种状况以及数量。

首先，眩光在功能意义上的背反性。为了表现文化内涵和主题创意，文旅照明通常需要以光影和视频的方式塑造场景、氛围和情节，较多地采用投射灯具或投影设备。而由于投射灯具固有的直射性特点，致使其光强相应加大，势必带来可视范围内的眩光现象。因此，从一定意义上看，文旅照明的眩光是一种不可避免的现象，甚至可以说，眩光是文旅照明不可或缺的元素之一，这也就带来了效果与眩光之间的二律背反现象。处理背反性的基本要求是如何在两者之间寻求平衡，既要利用眩光为效果服务，根据场所需要设置一定的眩光，同时又要最大程度地控制眩光，实现健康照明。

其次，眩光近视距化。文旅照明项目大多以文化元素的载入为特征，因此，其项目主体大多为文化街区、园林景区、公园广场、文体商业设施等领域，与市政照明不同，其灯光载体的体量较小，多元而精致，其设置的游览线路也大多婉约精密。以公园照明为例，根据GB 51192—2016《公园设计规范》规定，公园道路分为主路、次路、支路、小路四级。公园面积小于10 hm2时可只设三级，其园路宽度规定如表1所示。

表1 公园路宽度规定Table 1 Requirements of park road width

从表1可见，公园道路的宽度仅限于0.9～7 m之间，而大量的支路和小路等旅游线路的最大路宽仅为3.0 m。这些园路有的迂回曲折，有的直线规则，时宽时窄，游客行走其中，视野与安装于路涯、绿岛、回车岛、两侧绿地、树植、花钵、花树坛、小品装置等载体上的灯具十分接近，因而，其受光强度无疑较为高。

再者，眩光宽视域化。静态下人的双眼水平视域可达160°，垂直视域可达50°。由于街区、公园等文旅景区文化与自然元素众多，文旅照明所要表达的夜景载体较丰富，因此，其规划设计的一个显著特点即是照明发光体的丰富多样性，如图2所示。

图2 公园道路及其周边布灯剖面示意图Fig.2 Park road and its surrounding lighting profile

由图2可见，狭小的园路两侧灯光不仅视距近，灯光的数量、层次也较多，甚至一些人行道路中央也设置了埋地灯具。类似设计在丰富构景的同时，也使得游人视野中有可能产生更多角度的眩光，这与传统意义上的眩光理论实践具有较大的区别。传统的眩光理论实践中，产生眩光的发光体一般是在人的视角水平线以上的光源，眩光的强弱与视角之间的关系表现为光源相对眼睛的位置越近，角度越小，眩光现象则越严重，如图3所示。

图3 传统理论中眩光的强弱与视角之间的关系Fig.3 Relationship between glare strength and angle of view in traditional theory

在文旅照明中，由于埋地灯具、地面投光灯具、侧装灯具及大量文创灯光装置艺术的运用，使得行人视野水平线以下的灯光应用十分普及，面广量大，势必带来眩光的宽视域化现象，即在传统眩光源的基础上，来自视野水平线以下的眩光显著增加，如图4所示。

图4 宽视域眩光的强弱与视角之间的关系Fig.4 Relationship between the intensity and angle of view of wide-field glare

另外，缺少规则。目前国际上评测室外眩光的两个系统分别为GR和TI。前者主要适用于室外体育场地眩光值的计算，后者则是用于道路照明中失能眩光的计算评价。对于景观照明或者文旅照明，由于观察者的观察方向处于游动状态，同时各类照明设施一般是进行非规则布置，功率和光束角及照射方向也是因地制宜地进行设定的，因而至今尚不能编制一套具有共性特征的眩光评价系统，这给照明质量的评判带来了许多不确定性。实践中，有一些项目设计参考GR系统，但由于GR系统应用的条件是视线低于眼睛高度，同时其计算公式的基本方式是灯具的亮度与被照场地的亮度之比，这对于文旅照明场所显然无法完整使用。目前，文旅照明眩光的控制设计依据的标准是《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T 163—2008)，由于该标准制定实施已超过10年，照明产品和城市建设及各种文旅要素已发生很大变化，加之其中的亮度指标在实践中也基本无法操作，因此，文旅照明设计中的眩光控制和测评目前处于设计师个体理念指导下经验实施的境况。

3 文旅照明眩光的危害

1)对游客身体的影响。眩光对人们生理的影响早已为科学所证明，也是全社会的共识，而文旅游照明中的眩光对于人的生理健康的影响具有以下三方面特征：一是地面的上照眩光较多，且与行人眼部的距离更近，对于视力的影响更大；二是行走中的游客在许多情况下处于间歇性的被眩光干扰状态，增加了视觉上的不适应感；三是彩色眩光较多，彩色光眩光不仅对眼睛不利，有损人的生理功能，还会影响心理健康。

2)降低景观效果。光线过亮是眩光产生的最基本的原因，它不仅影响了游客参观的心情，降低了夜景欣赏的心理品味，客观上它也是目前影响文旅照明景观效果的主要因素。当前，过亮、过眩是文旅景观照明设计中存在的通病，许多文旅照明方案背离项目定位，脱离主题内涵，一味地追求明亮度，使得文旅夜景品味走向低俗化。如图5所示，大范围的地面眩光对视力和景观效果构成影响。

图5 大范围的地面眩光对视力和景观效果构成影响Fig.5 Effects of a wide range of ground glare on visual acuity and landscape effects

3)安全危害。在文旅景区，无论主干道还是次干道，只要有机动车行驶的地方，眩光就是导致事故发生的原因之一。影响机动车驾驶的失能眩光是道路照明系统设计重要的预防因素，在文旅景区尤其需要给予重视。

4)对居民生活的影响。建筑景观、商业、文体等设施文旅照明中的眩光，对其近距离住宅楼居民的起居生活和身心健康会带来较大的负面影响。不论动态还是静态的眩光发生时，会侵入到这些住宅，干扰居民平静的生活，从而降低了人们的生活质量。图6所示为宽视域高亮度的街区眩光。

图6 宽视域高亮度的街区眩光Fig.6 Block glare with high brightness and wide range

5)城市光污染。文旅照明的眩光是城市光污染的重要元凶之一。它打破了城市夜空应有的状态，使繁星失去光彩，月亮失去光辉。它打乱了动植物昼夜生物钟的节律，使鸟类和昆虫正常繁殖过程受到影响，花草不能授粉，正常的生长不得维系。

4 文旅照明的眩光控制

文旅照明中的眩光控制是一项系统工作，社会层面上需要重视相关的立法和执法，制定科学系统的眩光控制规范和测评标准，同时在项目层面得到有效的贯彻和执行。在技术和设计层面上，文旅照明的眩光控制需要从光源配置、灯具造型、安装位置、照射方式等方面入手做出详尽的系统方案。

4.1 源头控制：亮度限值

无论直接眩光还是间接眩光，其产生的根源都与灯具过高的亮度有密切关系。为此，设计方案需要从文旅项目的定位着手，结合文化和艺术审美，合理的确定照度、亮度指标，尽可能选用功率较小的光源，这样既可限制眩光，又能提高项目的品味和当次。对于商业文旅街区或体育文旅场所，宜统一规划彩灯、广告灯，墙面和屋顶的大型广告，其广告面的照度和灯箱画面亮度应遵守《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T 163—2008)的限定值。

为有效控制亮度，同时提高夜景观档次，预算较好的项目宜采用智能调光系统，以因地因时调节亮度值。

4.2 机动控制：灯具位置与照明方式

就灯具位置分析，目前文旅照明最多的眩光源出自地埋灯具及地面投射灯具。因此，相关的设计方案中应尽可以减少地埋灯具的使用，尤其要限制在人行道路面及其两侧安装地埋灯；投射灯具是文旅照明中重要的眩光源，地面上照式投射灯具中的照树灯、照石灯、洗墙灯、廊柱灯等，在安装位置和照明方向上应尽可能机动灵活地进行防眩设计，如图7所示；无论上投式还是下投式照明方式，必须在考虑光束角设置、截光角度的同时，于水平视线上下65°范围内尽可能少的产生直射眩光后设定灯具位置；对于下照式安装，通常光保护角小或光线亮度大的灯具的安装位置要高一些；景区房屋建筑及商业街区可充分利用商店内透照明方式；建筑或构筑物的照明应遵行《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T 163—2008)的限定值，控制眩光，防止产生光污染；在灯具的数量上应明确基本原理：在一定空间范围内，灯具的数量越多，越容易产生眩光。因而，在满足照度要求的前提下，应尽可能减少灯具数量。

图7 调整灯具位置与照明方式控制眩光Fig.7 Adjust lamp position and lighting mode to control glare

4.3 直接控制：灯具的防眩光装置

利用灯具的防眩光装置抑制不舒适眩光是创造高品质文旅夜环境的重要举措，也是目前文旅照明中最简便、最直接的防眩光方式，其运用可从灯具的材料和结构两方面进行。在材料应用方面，可以利用材料的化学性质降低灯具表面的亮度，例如，选用乳白色玻璃、磨砂质地玻璃或者各类塑料来降低表面的亮度，从而克服眩光。建筑或构筑物文旅照明中的线形照明灯具宜采用这类透光材料；对于庭院灯、草坪灯、景观灯、步道灯等侧发光的灯具，也应采用非透明性的扩散板作为透光材料，以控制严重的眩光现象。

利用灯具内二次反光板实现间接照射方式是一种较为优秀的防眩光模式。它是通过在灯具中加入二次反光体遮挡光源直射光线，使其反射到反光杯内壁上，这样只需优化反光面，使内壁上照度均匀，就能达到防眩光的效果。常见的二次反光面形状主要有平行面、抛物面、球面、双曲面以及自由曲面等，可根据不同的需求进行相应的设计。

包括地埋灯、照树灯、照石灯、洗墙灯、廊柱灯、空中投光灯等在内的投射灯具是目前文旅照明中主要的眩光源灯具。从变化灯具结构，调整光线的强弱来控制眩光是常用的技术手段。主要的措施一是通过加装格栅罩或蜂窝罩，增大保护角，减少眩光值。该方式实施简便、成本低，但会使灯光的发光角度发生变化，对于光束角精准度要求高的场所无法实施。同时，它也在一定程度上对灯具的整体照度产生影响；二是通过加装遮光板的方式控制眩光。遮光板设置在灯具的一侧，对外侧光线予以控制，从而降低眩光值。该遮挡眩光模式作用明显，它使光源下端与灯具的下边缘的连线与水平方向的夹角变小，增大了对于行人视线的保护角。其不足之处在于对于与灯具一体化的遮光板在应对不同安装位时所起到的防眩作用差别巨大，理论上只有在光源下端与灯具的下边缘的连线与水平方向的夹角处于15°～45°时，才可有效克服眩光。而由于文旅照明中安装条件复杂，灯具位置、照射方向难以固化，尤其对于地埋灯、照明灯等地面投射灯具，经常出现由于施工安装指导不精细严格，固定于一侧的遮光板在许多情况被反向错位，挡住了被照物的光线，眩光直接面对了行人。因此，灵活机动的遮光板装置模式显得特别重要，遮光板的高度可以加大或减小，与灯具的连接上可以360°进行水平方向调整，这样即使灯具已被深埋固定，凭借遮光板的自由转动和规格调整，也可以对眩光进行有效控制，如图8所示。