高校校园灯光环境规划设计分析

2023-09-21尤其

中国建筑金属结构 2023年2期

尤其

（温州技师学院，浙江温州 325000）

0 引言

近些年，国内高校在校园建设中，除了一些基本设施与绿化造景外，还将灯光环境归纳到规划范围内。但在现有的学术文献资料中，关于校园室外的灯光设计讨论并不多，主要集中在室内灯光布置以及校内景观规划方面。本文则重点围绕校园公共区域的灯光环境展开分析，探究灯具选择与设计，灯光环境交互性及智能控制等，具有一定分析价值。

1 校园灯光环境设计思路

1.1 设计理念

在校园灯光设计中，需要明确的是该类环境规划并非只是夜间照明，要求在白天条件下，校内灯光环境也具有独特性，对人工光源有过度依赖感的规划观点，会直接将灯光环境设计和校内夜晚照明“划等号”，这显然是比较片面的。事实上，灯光环境可以反映出学校文化特点，虽然灯光大多数情况下主要在夜景中呈现，但是无论整体背景设计如何出彩，倘若主题无法让人认可，那么最终灯光环境规划结果也难逃失败的命运。从该角度来讲，灯光环境设计需要与学校本身的文化背景相适应，与全员行为模式、价值理念相符。

1.2 设计目标

校园灯光的设计目的就是优化空间质量，形成“为人”环境，并非“人为”空间。灯光环境下的“光亮”，布置单纯点亮学校空间，需要通过对光影、虚实及明暗的处理，打造艺术性的气氛及环境，强调校内人员现实需求，规划出符合师生学校活动的空间。简单来讲，照明并不是根本意图，而是要借助良好的灯光环境，使师生可以安全、舒适地学习与工作。如果单纯寻求光亮，会使灯光环境丧失应有的作用。

1.3 设计原则

对于高校校园灯光环境规划，需要遵循几项基本设计原则：意境文化性、节能安全性与生态环保性。高校的灯光环境既需适应照明要求，还应具备文化内涵，突出人文情怀，为学生打造舒适的生活景象。同时，校园建设中各类设施安全性与节能性是必然要强调的问题，灯光景观也不例外。而生态环保性则主要体现在控制人工改造对原有环境的影响，在适应校内植物习性的基础上，设计灯光景观。

2 校内灯光环境规划要点

2.1 全面性规划

高校内部景观需在学术和实践气氛下，进行整体性营造，无论是宏观，还是微观层面的空间条件，均应是规划考虑的对象。校园灯光环境要满足全面性规划的原则，将宏观和微观结合起来，强调全面性和有序化的统一。设计规划早期，需对校内灯光进行全面性考量，按照高校办学定位和文化背景，选定合适的景观主题和主要特色，制定可操作的方案，进一步在气氛、颜色、观赏等层面实行具体规划。最终在条件许可的前提下，引入“智慧灯光”的思路，使校内灯光环境更具现代化特色[1]。

2.2 突出形式美

在校内灯光环境中，光影处理是在追求艺术感和形式美的关键方式，属于利用人造光源打造的综合性空间。对于校内灯光设计，可以将其当成艺术作品，规划实践中要结合学校既有环境条件进行设计，巧妙处理光影，使灯光景观更加多样化。除此之外，灯光设计师还需根据校内分区功能差异，选择不同亮度的灯具。比如在主要道路、校门口地点，可配备高亮度的灯具；广场与其他开放式的区域，则可适当降低照度；景观小品建议由多种亮度灯具构成，提高整体的观赏性。颜色则需以冷色调为主，穿插少量暖色调灯光，避免使用刺激性较强的彩色炫光。

2.3 注重整体活力

对于灯光设计处理，“反规划”属于一种设计方法，其有利于保障景观连续性与整体性。规划校内灯光中，为防止过多设计在校园内产生突兀感，建议将“自然”作为整体基调，“装饰”功能则作为辅助，把灯光设施和校内环境巧妙联系起来。在维护既有学校景观完整性的基础上，进一步创新灯光布置，为校内空间增添一丝活力。

3 高校校园灯具类型设计

3.1 符号提取

校园环境灯具选择中，提取符号是非常重要的环节，选择元素是否合理、巧妙，关系到最后设计效果。在实际提取符号元素中，面对的设计素材极为丰富，但都要确保选用元素和表达内容具有一定关联，保障规划景观是有内涵的，特别在高校这类特殊场所中。例如，武汉大学原有建筑物上包含“云纹”，非常优美、灵动，这也是该所高校内部景观的一个特色，在灯光设计中便选择云纹作为灯具主要造型。另外，书籍是教育活动的关键载体，在校园环境规划中，也可将书籍当成一种元素。此处值得强调的是，设计加工选择的符号元素，高校校园灯光环境规划设计分析，需要从中挖掘出本质特征，将其和学校本身的特色结合起来，进行灯具造型设计。

3.2 灯具造型

灯具造型是构成灯光环境的直观呈现形式，良好灯具设计需在内涵和形式上达到统一。实际设计中，尝试深度分析校内环境条件，把各类设计素材形态实施具象处理，提炼及统筹形态特点、灯具应用过程，妥善创新学校别具一格的符号。以云纹为例，其属于传统装饰纹样之一，具有高度可变性，设计灯具造型中，可选择简化与抽象的表现手法，将云纹与书籍联系起来，兼顾形式美与深刻艺术内涵，打造极具美感的灯光环境[2]。由此设计出的灯具，既符合外在观赏性需要，又美化校内总体环境。灯罩部件选择云纹抽象线条，构成“螺旋”样式，周边高于中心处，灯具形成向上的动态之感，使静态灯光会在校内环境中“翩翩起舞”。灯柱部分则运用“倒梯”的样式，从上至下转缩小。利用云纹与书籍样式的灯具，让校内灯光景观有了深层次的文化意义，以及简单、大气的外在美感。

3.3 材质色彩

灯具不仅要有合适的造型，还应通过对材料与颜色的处理，保障灯光环境整体质量。在相关领域技术逐渐成熟中，灯具材质随之丰富，由原本的石头、贝壳，发展到铜、纸、布、玻璃与塑料等，从单一形式变得多元化，功能也更加丰富，各种材料均具有特殊的性质和功能、质感等，为观者带来多种视觉感官。校园灯具选择中，武汉大学以乳白色的塑料材质为主，这是由于该种材料结构有较高稳定性，而且对人体没有明显危害，造价也远低于玻璃材料。同时，塑料弹性系数偏高，方便加工成型，可降低造型制作的难度。乳白色的透光性较好，并有利于形成干净、整洁的感受。灯柱位置则可以选择不锈钢，加工难度低，使用周期长，同时还可以形成现代艺术感，远看犹如一座雕塑。

4 校园公共区域灯光环境

4.1 交互灯光

高校公共区域中，灯光属于一项主要的观赏点，实际设计时既应注重人员直观体会，又要借助灯光设计，使人和空间环境自然而然地互动。近些年，LED 红外线使照明产生的光污染减少，又由于该类技术本身的特性，提高捕捉互动关键点的精准性，给交互式的灯光环境，提供可靠硬件条件。如今，公共区域的交互灯光规划，可分成几种形式。

第一，触感互动。该类灯光环境是利用多点触控手段以及传感技术，让人和公共空间可以实时互动，当相应设备被触发，便会通过灯光形式进行反馈，由此提高整个空间的活跃氛围，使场地本身更具有互动性。比如布鲁克菲尔德广场，曾经举办一次圣诞节主题的灯光展，玻璃天花板上分布数百个灯具，人们在触碰LED“许愿台”，并对空中灯盏说出自身的愿望。在该设计中，系统可按照采集到的触感信息差异，形成相应的色彩，通过“许愿台”，把信息上传到对应灯具上，用多样化的灯光表达了已经“接收到”愿望。此种触感互动方法，使灯光环境更具多样性，同时也给人们创造多变的审美感受。校园内部的灯光设计，可选择校内小广场以及其他开放化的区域，安装触感互动灯光，为师生带来更多的惊喜。

第二，光感互动，其主要体现在光影处理上，让人和空间进行互动。在公共区域内，灯光环境中引入光感互动，根本目的是提高该场所的吸引力，让更多人来此，体会别样的光影艺术。比如，波士顿公园便运用光感互动技术。布置“swing time”主题的环形秋千，既承担暂时休憩的功能，还在各个秋千中安装LED 灯，由控制装置操控，结合秋千实际状态，变换各种颜色，实现灯光交互。秋千处于静态中，会有白色光发出，一旦控制装置采集到秋千发生摇晃，就会立刻调整成紫色光源。通过该种灯光变化设计，引导人们交互。高校灯光设计中，不能仅考虑在某块空地上单独建设一处灯光景观，还应结合现有构筑物进行设计。可参考波士顿公园，在篮球场、健身器材上增加光感互动设计，使学生在校内活动中有更强的互动感。

第三，体感互动，其是利用人体腿脚动作以及体重变化，控制灯光交互，提升整个空间的趣味性。例如太古里广场中“the pool”，其主要是LED 交互设备构成，组成大型圆形池子，踩在上面后，会根据体重差异改变各种灯光颜色，随着踩踏动作，灯光不断改变，实现灯光互动。该类比较多样的交互反馈，能够给人不同的乐趣体验。校内灯光设计中，可以把该类体感互动技术运用到图书馆台阶上，吸引学生进入。

第四，综合交互。在光、声等科技愈发完善中，很多公共场所灯光环境，不再局限在某种单一的交互方式，尝试引入多样化的处理手段，将不同交互方法联合起来，争取和人们在不同感官上进行互动。比如加拿大的一种冰山互动装置，达到综合式灯光互动的极致。其包含金属材质拱门，内置运动传感装置，可采集到过往路人的运动路线，由此触发不同的声光设备。当人们走在拱门下，随着灯光切换，拱门会发出流水声以及冰雪融化的声音，和景观主题相得益彰，让人们产生身临其境的感受[3]。

在校内公共区域布置交互灯光，有利于提高该类场所的应用价值。现代灯光环境规划，强调人的感受，运用交互灯光时会综合考虑美学与心理学等层面的要素，给人们营造不同的视觉景观氛围与交互体验，符合学生对照明要求的同时，还能在无形中提升其审美水平。另外，交互灯光是基于科技手段，综合应用光影效果。良好灯光规划能使公共空间更具美感，在人和灯光、空间互动中，提高公共区域动态效果与观赏性、活跃度。丰富灯光趣味互动环境，能让学生在学习生活之余得到有效放松，同时这也提高了公共环境的情感意义。此外，公共区域规划质量关系到学校整体建设效果，还是校园文化的重要体现。引入交互灯光，以更加直观的方式表达设计理念，为校内公共场所提供更多可能性，让师生挖掘公共环境文化中，收获满满的趣味感。

4.2 装饰设计

校园是师生主要的活动场所，夜晚校内各分区承担的功能与应用频率有明显不同。校内灯光最基础的特质是功能性，需防止由于光线不足，引发失足与碰撞等问题，并且需借助灯光形成夜晚流动线，保障基本安全性。比如，在公共区域的长椅下，设置无影光，将灯具分布在底座内，以免因为阴影重叠，使有效灯光范围缩小。例如，可利用光线勾勒道路边缘，便于师生寻路，并能强化半开放场所的安全感。

在实现基础照明的前提下，进行装饰性设计，利用调整灯光亮度与光影自身产生的明暗对比，实现在大多数场景中呈现出艺术性的效果，并能够凸显场景与承载实体本身。公共区域灯光环境规划中，照明形式一般会根据建筑面层表现特征挑选。例如谢菲尔德大学的广场区域，以砼材料为表面，有着简洁、大方的感受。在高架桥的桥墩部分形成“双曲线”，整体框架线条简约、流畅，设计师选择泛光照明方式，把各个立面当成独立区域，逐个协调平衡不同立面的光影效果。并搭配高饱和度的紫色，和白天景观形成强烈视觉冲击，使静态、固化的砼结构具有一丝自由的韵味，全面调整广场空间景观，改变夜间环境的沉闷感。同时，为使灯光环境更有层次感，在高架桥底部布置8 组灯具，并配备连续长灯光，勾勒出底部轮廓，还利用高饱和度的光线“绘制”广场轮廓。另外，为确保夜间整体灯光亮度的和谐性，以免特殊灯光颜色干扰人们视线，在广场内次要位置，穿插一些柔和白光，基于良好视觉效果，组成中性光谱，确保公共区域灯光条件的舒适性。

4.3 智能控制

校园灯光智能控制，需注重能源消耗量以及灯光设备使用率的问题，主要利用智能控制算法与云端等现代技术，达到智能操控灯光的目的。在该类系统中，可建立两路控制通道，分别是自动与手动两种模式[4]。前者是把控制算法植入到服务器内，支持结合当地节气变化，调节灯光开关时间，借助Wi-Fi及控制器完成信息传输，在控制器获得电路数据后，随即转发到云端，经过信号分析后，下达具体执行指令。后者则是依赖移动客户端软件，和云端连接，假设遇到特殊天气，相关人员便能立即调节灯光。

智能控制校内灯光系统的实现原理为：动态监测校园环境光线强度与灯具应用状况，基于此改变灯光状态。在系统硬件选择中，主要是传感装置，其一般分成两类。一是人体信号传感装置，内置红外感应模块，可采集校内某区域内有无人经过，由此调节光线强度。二是光照强度传感装置，包括电压比较芯片以及光敏电阻。其中前者主要功能是对比电位器和光敏电阻阻值，保证实际光照在阈值以下的情况下也能获得信号，使智能控制系统稳定运行。而后者本质上是光导管，一般是由硫化金属制成。控制系统软件设计方面，可分成采集环境光与云端控制两个模块。在采集单元中，通过传感装置将从客观环境中采集到的光照强度信号转化成可读数据，同时还会对输出信号实施整流、放大与稳压等处理，确保内容完整、可靠。云端控制模块是借助移动手机上装载的APP，完成对Wi-Fi 的操控。

高校智能灯光控制中，不仅要将校内建筑物包含在内，还需兼顾室外景观照明。灯光设计既要照亮夜晚的校园，又需美化校内空间，满足各类大型活动的需求。除了基本系统软件程序外，还可借助日志编程以及特殊日期标注的方式，在各个月份、节日中营造不同的灯光效果[5]。同时，通过智能识别技术，根据外界环境变化，调节校内灯光环境，兼顾灯具利用率与节能需要。