浅析体育场馆照明的发展趋势

林惠佳

1 体育场馆照明的特点

体育场馆日常功能包括赛事、文娱汇演、大小展会、活动直播等不同的表现场景，不同的场景下适配的照明条件不尽相同，因此对于照明条件的要求是非常多元的，既要充分满足不同体育赛事的布光和直播布采光，也要满足运动员比赛、员工作息以及赛事和演出观众的使用。为了充分丰富体育场馆的功能性，最大程度地提高附加值。显色性及色温、造型立体感、空间亮度分布、照度均匀度及垂直面照度等多项技术指标，都直接影响了实况转播的效果优劣，均有专业性的要求，因此对场馆照明的多方案对比是十分必要的。

以下则为确保体育场馆照度的必要考虑因素：

（1）照度。照度要从垂直照度与水平照度两方面来去区分，对于户外全民健身广场、训练场馆照度要求相对不高（150—750LX）。场馆用于专业比赛，国内、国际、TM转播等，照度要求较高必须在（1400—2100LX）。所以根据不同的比赛模式，照度的质量要求不同。

（2）照明均匀度。最小的照度值与最大照度值之比为照度均匀度。无论是室内体育馆还是露天体育场，对照明的要求都很高，以篮球比赛场馆为例，中间场地往往会聚集更多的灯光，但光照过强的地区往往会产生眩光，而篮板区域往往光照亮度会偏弱，保证整体场地的照明均匀性，对运动员的水平发挥有着至关重要的作用。

（3）眩光。在人的视线中如果出现某区域或时段非常高对比的反差性布光，抑或大背景中异常不均匀布光，十分容易引起不适感，甚至可见度降低的现象，这种现象就是眩光。一旦眩光现象在运动场上出现，对于运动员的表现会产生极大的负面影响。

（4）灯光分布。体育场馆布光分为比赛区域和看台区域两大板块。而运动员的行动区域并不局限于比赛区平面，垂直照明很可能也会对运动员造成不小的影响。要在精准选择照度的前提下，地根据活动性质和需求合理、有序进行布光设置，方可取得赛事需求和观众需求二者对于光照的最优平衡。

（5）显色性。显色性就是当光源照射在物体表面时，物体所呈现出来的色彩的逼真程度，显色性越好，则物体看起来越发逼真，呈现在我们的肉眼中，便越接近物体的本色;反之，如果显色性较差的话，物体在我们眼中则会出现色差。而在体育场馆中，光照的显色性直接影响了赛事中运动员和裁判员对于比赛的判断，因此也是十分重要的环节。

2 体育场馆照明现状

现代体育场馆一般采用大功率金属卤化物灯作为光源，室外场地一般采用1500W或者2000W的金卤灯，而室内一般采用1000W的金卤灯。以具有电视转播级别的大型体育场馆为例，据不完全统计，在中国至少有1000座以上该类型的场馆采用金卤灯作为场馆照明，但是用LED作为场馆照明的寥寥可数，究其原因主要是由于像这种有电视转播需求的体育场馆，其对灯光的要求很高，目前市面上的普通LED灯具无法满足要求，LED目前只能大范围应用于泛光照明，其灯具都是小功率的，体育照明需要对LED的配光、眩光进行精准控制，同时需要高强度的光输出，具有一定的技术性。

3 LED灯与金卤灯性能指标对比及优势

相对金卤灯，LED大致可以概括有几个显著的特点：

3.1 高效节能

采用LED灯具照明能为体育场馆运营节省大笔的能耗支出。同样照度要求下，LED整体功率约为金卤灯功率的40%。

3.2 更宽的色温选择范围

常规金卤灯的色温范围在4000K-5700K，由于金卤灯的色温受到金属填充物的影响，单一的产品色温固定。而LED的色温由芯片决定。因此LED灯具的色温可以很方便的根据实际需要进行调整。3000K-5700K可以全面覆盖任意体育照明应用。

3.3 更高的显色指数

常规的金卤灯受灯内金属卤化物的特性影响，显色指数一般在60-85之间，再高的显色指数会大大缩短光源寿命，而LED的显色指数在70-90，LED具备更宽的显色指数调整范围，且实现不同的显色指数需要选择不同的芯片，不存在影响光源寿命的问题。

3.4 更长的使用寿命

常规的金卤灯在使用2000小时，流明输出就会衰减至初始流明的70%。超过有效寿命之后，就必须通过更换光源或增加灯具的方式以获得所需要的照度，否则将无法达到预期照明效果。

而LED的使用寿命一般在30000小时以上。在相同的运营时间段内，可以大大降低照明系统的后期维护成本。

3.5 更强的抗震性能

金卤灯通过传统的灯丝连接，气体密闭于泡内，这些元器件容易受外界振动而损坏，而LED灯具的光源为电子元件，本身就集成在电路板表面，就具备较好的抗震能力。

3.6 瞬時的启闭功能及体育演艺灯光特效

LED灯采用的是直流供电的方式，具备瞬时启闭功能。常规金卤灯开启需要4-8分钟，关闭后一般需要等待10-15分钟，待气体冷却后才能再次启动，对于需要举行重大体育赛事的场地而言，一旦场馆发生断电情况，即使有后备电源切换，但金卤灯熄灭的概率还大于75%，这给体育赛事的正常运作乃至安全性均带来极大的影响。

4 LED灯具在体育场馆照明中的优势

如之前所提到的LED特点，LED灯具在体育场馆照明的中的主要优势如下：

4.1 节能环保

采用LED灯具改造后，较金卤灯节能均在60%以上（见表1），从表1看出，LED灯具较金卤灯有明显的节能效果。

4.2 高显色指数

LED的显色指数普遍比金卤灯高，因此能为需要进行高质量转播的体育赛事提供更好的照明环境。

4.3 瞬时启闭及舞台灯光特效

LED灯与金卤灯对比，启闭的功能上占绝对优势，体育场馆照明要求是多功能的，应用LED灯的优势，不仅可以丰富比赛主场的照明要求，同时还可以实现看台观众互动效果，金卤灯在这些方面是无法实现的，LED灯通过计算机控制可轻易实现灯光特效。

4.4 超长寿命节约维护成本

LED灯具的寿命远超金卤灯的使用寿命，不仅可降低人工成本，而且可降低了维护和维修成本。

5 大功率LED灯具在体育场馆中的应用实例及使用效果

下面以红山体育馆LED改造项目为例，说明LED在场馆照明的应用。

红山体育馆是新疆乌鲁木齐市的标志性建筑之一，2002年投入8600万元建造而成，顶部外观设计为盛开的雪莲，下部状如飞碟，外墙采用灰色玻璃幕，与红山美景相呼应，非常漂亮，是乌鲁木齐市的著名旅游景点。

红山体育馆LED改造项目采用玛斯柯新型LED光源照明系统共计88套，旨在为即将到来的CBA新赛季打造与NBA同步的比赛和观赛体验。本次改造实现的照度及模式分组如表2：

灯具采用马道安装，主要分布于场地正上方横向两条马道上新安装的LED照明系统在满足比赛既定照度要求的同时，灯光分布均匀，现场外溢光和眩光控制良好;与之前的金卤灯照明系统相比，LED系统具有更高的能效，显著降低了日常运营费用。

6 大功率LED灯具在投资方面的优势

6.1 初始投入成本

目前金卤灯技术比较成熟，价格相对较低，LED目前技术比较高，价格相对要高一点，但如果将相应的配电系统计算进去，由于LED能耗相比金卤灯大幅降低，相应的配电费用也降低不少，综合评估金卤灯的初始投入费用与LED照明灯具基本相同。

6.2 维护运作费用比较

金卤灯光源灯具平均有效寿命在2000小时，随着时间的增加，会出现不同程度的光衰，需要更换光源才能恢复原有的状态。而LED灯具寿命为30000小时以上，在灯具的使用周期内，同类的金卤灯需要更换多次光源，并产生一定的维护费用，LED灯具相比金卤灯具节省维护费用约60%以上。

6.3 节能效果的比较

采用LED灯具照明能为体育场馆运营节省大笔的能耗支出。同样照度要求下，LED比金卤灯节约40%以上的能耗支出。

7 結论

综上所述，LED灯具不但完全满足体育场馆的应用需求，而且相较于金卤灯拥有更多的应用优势，在2022年北京冬奥会开幕式上，惊艳国内外的雪花前导牌、冰雪五环等均是应用了智能化控制的LED灯呈现，现场效果美轮美奂，让来自全世界的运动员和观看直播的观众叹为观止，获得了社会各界的一致好评。LED灯具无论从节能环保，还是从效果呈现方面，都是当代体育场馆照明的首选，未来将逐步取代金卤灯，成体育场馆主流照明方案。

（作者单位：广东省中山市体育场馆管理中心）