体育馆照明综述

一、概述

体育馆照明设计重点是馆内场地照明，也就是比赛灯光。馆内场地照明是一项功能性强、技术性高、难度较大的设计。要满足各种体育项目比赛要求，有利于运动员技术水平发挥，有利于裁判员的正确评判，有利于观众席上各方位的观看效果。有多功能使用要求的体育馆，除满足体育比赛要求外，还应满足音乐会、文娱演出、集会活动等使用要求。

体育馆设计要特别注意彩色电视现场实况转播，为保证转播图像画面生动清晰、色彩逼真，对垂直照度、照度均匀度及立体感、光源的色温及显色性等指标有特定要求。体育馆照明设计包括两个方面，即能够满足照度标准和照明质量的要求、也是评价一个体育馆的主要标志之一。

二、照度要求

体育馆照明标准与所举行的比赛和有无彩电转播有关，目前《建筑照明设计标准》GB50034-2013对此有规定，但不具体，具体照明标准参见微信公众平台“炳华话电气”。

三、照明质量要求

对于体育馆运动场地照明质量要求是整个运动场地上要有较高的亮度和色彩对比，在各点上有足够的光，照度要均匀，立体感要强，要有合适的配光。有彩色电视转播要求的场地照明，其光源的色温及显色性要满足彩色电视转播要求，并能对眩光加以限制。

1 眩光

眩光限制是光线落在视网膜上造成观看物体时感觉不舒适或视力减低的视觉反应，在不同人的身上产生的作用也不同。眩光取决于相互关联的距离、亮度和方向等三个因素。在一般情况下，人们不会直接瞄准光源。为保证照度均匀度，避免眩光干扰，室内运动场的投光点最低处到灯具的仰角必须大于45°，又由于室内照明设备距离运动员和观众较远，因此要求照明有精确的控制。室内的眩光也可能由光滑的地板或水面的反射光引起，所以要认真考虑照明设备的配置方案，以满足各种情况下照明的需要。另外，在照明灯具上加装格栅和挡板也能帮助控制眩光。

2 照度均匀度、立体感

照度均匀度系指照明区域内最小照度与最大照度之比，或最小照度与平均照度之比。其值愈大，照度愈均匀。

立体感是指光照在物体（即运动员和运动器材）上时所产生的效果，使他们的形体看上去时细部和轮廓都能表现得很清晰。《体育场馆照明设计及检测标准》JGJ153规定有电视转播时主赛区的平均水平照度宜为平均垂直照度的0.75～2.0倍，国际足联、国际田联规定该比值为0.5~2.0，北京奥运会、雅典奥运会规定该比值为0.75~1.5。体育馆运动场地照明，一般场地边线处和四个边角处照度比较低，提高边线处和四个角区的照度，适当控制场地中心区的最高照度值，对保证均匀度是有利的。侧向布灯和灯具造型要重视如何提高垂直照度值，适当控制水平照度值，对保证立体感是有利的。

3 光源色度参数

在照明设施中，由于所用光源的光色不同，所得到的照明效果就不同。因此，在进行设计时，必须从照度以外的质量方面，对光源的特性进行研究。另一方面，光源的显色评价指数不同时，即形成的光照气氛也不相同，这都要根据运动内容采用适当的光源。对LED光源，特殊显色指数R9也是重要技术指标，一般来说，有电视转播时，R9不宜低于0；有高清电视转播时，R9最好不低于20。

4 彩色电视转播对照明质量要求

彩色电视转播照明以场地的垂直照度为设计的主要指标。运动场地照明一般来说必须满足运动员、观众和摄像师三方面的要求。为此要求水平照度、垂直照度及摄像机拍摄全景画面时的亮度，必须保持变化的一致性，运动员、场地和观众之间的亮度变化比率不得超过某一数值，这样才能适应彩色电视、高清电视甚至超高清电视转播的摄像要求。

四、体育馆照明设计

1 体育馆运动分类

在室内体育馆进行的体育运动一般分为两类。一类是主要利用空间的运动，一类是利用低位置为主的运动。运动分类参见表1。

表1 体育馆运动分类

2 照明设计的基本原则

体育馆照明设计，设计者首先必须了解和掌握体育馆照明的要求：即照度标准和照明质量。然后要依据体育馆建筑结构可能安装高度和部位确定布灯方案。由于体育馆空间高度的局限，既要达到照度标准，又要满足照明质量要求，因此应选用配光合理、有合适距离比和亮度限制较严的灯具。一般来说，当灯具安装高度低于6米时，宜选用荧光类灯具；当灯具安装高度在6~12米时，宜选用功率不超过250W的金属卤化物类灯具；当灯具安装高度在12~18米时，宜选用功率不超过400W金属卤化物类灯具；当灯具安装高度在18米以上时，宜选用功率不超过1000W的金属卤化物类灯具；体育馆照明不宜使用功率大于1000W的泛光灯具。而LED灯则打破原有的光源选择原则，功率大大降低。不同运动项目灯具安装高度及布置要求见表2。

表2 体育馆灯具布置

注：表中规定主要用于有电视转播级别。

3 照明要点

（1）室内装修。为使馆内顶棚、墙面等得到适当的对比，应考虑室内饰面材料的反射系数和色彩。一般情况下，为了防止反射眩光和提高照明效率，要采用无光泽的反射系数高的饰面材料。

（2）减轻眩光。要减轻光源（照明器）的直接眩光，或墙面、地面和设在场内的运动器具设备等产生的反射眩光。特别为了减轻光的直射眩光，应在照明器上加装防眩光装置。

（3）光源和灯具。在体育馆顶棚高的比赛场地上所用光源，宜采用高效率、长寿命、大光通量的金属卤化物灯或LED灯。对于顶棚较低，规模小的练习场地则宜采用配有电子镇流器的荧光灯、小型金卤灯、LED灯、无极灯等。

（4）阴影。使运动员有适当的阴影和立体感效果，以便取得距离感，这对于可见度是有益的。通过从两个侧面进行照明或照明器加反射罩可以大致得到较好的阴影效果。

（5）照明计算。一般照明的照度计算方法通常有利用系数法、单位容量法和逐点计算法三种。通过计算结果就可以绘制水平照度等照度曲线图和垂直照度等照度曲线图，得出他们的平均照度、最大、最小照度值、照度均匀度及立体感等数据。这些数据如满足要求就说明布灯方案合理可行。否则就要调整布灯方案，再重新进行照明计算，直至满足要求为止。场地照明基本上采用专用软件进行计算，计算精度越来越高，完全可以满足实际需要。

4 照明设计

（1）羽毛球

这是利用空间最有代表性的运动，必须使运动员在背景衬托之下能追随和看清羽毛球飞跃途径，为了使穿梭的白色球与背景有良好的对比，而且在这个过程中不应受到眩光的影响，注意力的集中不至被视线附近亮的光源而干扰。比赛时，大部分动作是在球网附近进行，因此该区域的照明，包括球场上空至少从地面起达７米高的空间，需要照明。侧面照明是一种好的方法。如果利用设在顶棚上灯具在一般照明下进行比赛，可以在球网两侧较高的位置增加辅助投光照明，而在任何情况下灯具应装设防眩光装置，以防止眩光。

（2）篮球

由于运动员本身能跟踪和看清篮球的运动和其他运动员的快速动作，虽然球大，但动作快速，因此要求有良好的空间照度和照度的均匀性。为此，布灯要均匀排列，灯具上应有防球冲击措施。

（3）乒乓球

乒乓球比赛时，为了运动员能准确判断和掌握快速运动的球、灯具的布置不仅要顾及到球台上照明，而且球台四周也要十分明亮、均匀。

（4）网球

对照明要求应能看清对象，包括球、对手、球网和场线等。灯具设在球场两侧上方，空间照度也要均匀。

灯具的最低安装高度业余为8m、专业为12m，为使运动员不受眩光的干扰，应在灯具上加装格栅或挡板灯防眩光装置。

(5) 拳击

拳击比赛时动作非常迅速而且接近观众。拳击运动员、裁判员、公证人、医生和观众对各个方向都要有良好的能见度。比赛台上照度要求很高，同时又要对眩光有足够的限制。拳击仅要求赛台局部高照度，可采用专用升降架安装局部照明来解决，但应注意光源辐射热的影响。

（6）体操、柔道、武术、摔跤

这些运动主要是利用低位置的运动，满场应照度均匀，立体感要好，即控制好水平照度与垂直照度的比例，特别应尽可能消除倒影。

5 布灯方式

（1）顶部布灯方式

顶部布灯方式即单个灯具均匀布置在运动场地上空，宜选用对称型配光的灯具，适用于主要利用低空间，对地面水平照度均匀度要求较高，且无电视转播要求的体育馆。灯具的布置平面应延伸出场地一定距离，用以提高场地水平照度均匀度。见图1。

顶部布灯方式一般用于篮球、手球、乒乓球、体操、曲棍球、冰上运动、柔道、摔跤、武术等中小型体育馆。此种布灯方案比较经济，但照明的立体感差、场地地板上存在倒影。

（2）群组均匀布灯方式

群组均匀布灯方式即几个单体灯具组成一个群组，均匀布置在运动场地上空，一般用于篮球、手球、乒乓球、体操、曲棍球、冰上运动、柔道、摔跤、武术等中小型体育馆和高度相对高的大型体育馆，不适用于有电视转播的场地。此种布灯方式较为经济，但照明的立体感差，场地地板上存在倒影。

（3）侧向布灯方式

侧向布灯方式宜选用非对称型配光灯具布置在马道上，适用于对垂直照度要求较高、常需运动员仰头观察的运动项目以及有电视转播要求的体育馆。侧向布灯时，灯具仰角（灯具的瞄准方向与垂线的夹角）应不大于65°。侧向布灯方式通常将灯具安装在运动场地边侧的马道上，该方式一般用于羽毛球、网球、游泳等大多数室内项目，以及垂直照度要求较高的场馆，适用于有电视转播的场地。此种布灯方式的照明立体感好。见图2。

图2 侧向布灯

灯具马道通常设置在运动场地的两侧，根据场地大小要可设置两条或四条马道。马道位置应在场地边线向对面边线方向的仰角θ大于40°（当场地两边有观众席时）。在该范围内，仰角θ越小，越有利于提高垂直照度，但应注意，在仰角θ选取时，还应同时考虑到“垂直照度”与“水平照度”的比例关系问题和眩光控制问题。

（4）混合布灯方式

混合布灯方式即将上述两种或多种布灯方式结合起来的一种布灯方式，适用于所有室内项目，通过不同组合的开灯控制模式，可以满足大型体育馆以及对垂直照度要求较高的彩电转播的体育馆，有较好的照度立体感。

（5）间接照明布灯方式

间接照明是一种较为舒适的照明方式，灯具不直接照射运动场地，而是通过反射光实现场地照明。此种照明方式要求体育馆顶部为高反射率材料，同时顶部高度不宜于低于10米，灯具安装应高于运动员和观众的正常视线，以控制灯具的直接眩光，但这种方式效率很低，尽量不要采用。

（6）灯光控制

体育馆内应设有灯光控制室，灯光控制室要能够很方便地观察到比赛场地的照明情况。灯光控制室内应设有灯光控制柜和灯光操作台，操作台要具有自动和手动操作功能，采用微机或单板机控制。

五、实例

美国圣母大学（University of Notre Dame）位于美国印第安那州，是世界顶尖的高等学府，创建于1842年。其体育馆是全美大学生联赛的主要赛场之一，达到我国甲级体育建筑标准。2013年，该体育馆对场地照明系统进行改造，用LED灯替换原有金卤灯，共采用Musco公司的605W LED灯具80套，130W LED灯8套，满足高清电视转播要求，平均垂直照度达1850lx，场地照明系统总的安装功率仅为49.44kW，比原有金卤灯系统减少73%，预计十年运行、维护成本可节省220余万元人民币（厂家承诺十年质保）。图3为体育馆灯具布置图，及灯具细部。很明显它是多功能体育馆，笔者参观时即将举行开学典礼，场地由篮球场转换成会场。灯具安装在马道上，方便安装、调试，灯具散热系统依稀可见，保证了照明系统的长寿命，正因为此，厂家承诺十年质保，这在中国市场恐怕独此一家。图中金属链条是防跌落系统，高空中如果有金属部件不慎跌落，有可能酿成悲剧。灯具布置图中蓝色圆点为605W灯具，红点为130W灯具。

图3 美国圣母大学体育馆