文旅照明眩光的特點(diǎn)及其控制技術(shù)

錢宗明

(1.江蘇省照明學(xué)會(huì)，江蘇 南京 210000；2.南京高新經(jīng)緯電氣有限公司，江蘇 南京 210000)

引言

1 文旅夜景光環(huán)境特征

眩光是指人的視野中由于不適宜的光線分布或照射強(qiáng)度，在空間或時(shí)間上存在極端的亮度或亮度對(duì)比,以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的現(xiàn)象。眩光實(shí)際上即是人的視覺與光環(huán)境的關(guān)系問題。由于文旅照明是一種為人們休閑旅游而設(shè)立的文旅層面上的夜景營造元素，因此，其眩光所要解決的是游人視覺與文旅夜景光環(huán)境之間的關(guān)系。那么，文旅夜景光環(huán)境具有哪些不同于其它景觀照明環(huán)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，市政亮化的目標(biāo)是“亮起來”，景觀照明的目標(biāo)是“美起來”，而文旅照明所要展現(xiàn)和詮釋的是充滿精神形態(tài)的文化思想，并且這種文化思想可以通過物質(zhì)和藝術(shù)的手段加以呈現(xiàn)。因此，其目標(biāo)則是“品起來”。

二是內(nèi)涵的人文性。人文性是文旅照明的核心內(nèi)涵。挖掘人文特質(zhì)，定位人文價(jià)值，規(guī)劃人文內(nèi)涵是文旅照明立項(xiàng)規(guī)劃的重要步驟。人文的核心是精神，無論是城市層面的文旅照明還是景區(qū)景點(diǎn)層面的文旅照明，其所要彰顯表達(dá)的核心應(yīng)該是這個(gè)城市或景區(qū)所擁有的某一方面或核心層面的文化精神，并且這種文化精神對(duì)于當(dāng)代和未來的社會(huì)價(jià)值取向具有導(dǎo)向意義。圖1所示為南京市花及折扇文化特色的萬達(dá)茂商業(yè)文旅燈光。

圖1 南京萬達(dá)茂商業(yè)文旅燈光Fig.1 Cultural tourism lighting of Nanjing Wanda Mall

三是內(nèi)容的主題性。文旅照明夜景觀所承載的人文精神是通過一個(gè)城市或景區(qū)的文化脈絡(luò)的梳理和提煉得以實(shí)現(xiàn)的。反之，當(dāng)人們對(duì)于這種核心精神達(dá)成共識(shí)并付諸演繹時(shí)，文化層面內(nèi)容的表達(dá)則顯得十分重要，其重中之重則是具有獨(dú)立個(gè)性的主題性創(chuàng)意。人文景觀的主題提煉一般來自兩類題材：一是獨(dú)特的歷史文化類題材，包括物質(zhì)性的和精神性的兩個(gè)方面；二是得天獨(dú)厚的自然資源題材。如果兩類題材共享一個(gè)主題并可與夜景照明結(jié)合實(shí)施，則是主題性獨(dú)創(chuàng)的至高境界。

四是形式的豐富性。近年來，伴隨市場需求層次的不斷提升以及高科技成果的廣泛運(yùn)用，在國家政策的推動(dòng)下，文旅夜景的表現(xiàn)形式更加豐富多彩。以傳播光文化、塑造城市特色夜景觀、弘揚(yáng)城市人文精神為宗旨，將簡單的功能性照明、光影照明、裝置燈光與數(shù)字影視藝術(shù)高度融合，形成了形式多樣、內(nèi)涵豐富的文旅照明新景象。

五是表現(xiàn)的多樣性。如潮的創(chuàng)意、猛進(jìn)的科技催促文旅照明呈現(xiàn)出多樣化的表現(xiàn)形態(tài)，具體體現(xiàn)為整體意境與局部點(diǎn)睛相結(jié)合、虛擬與真實(shí)相結(jié)合、觀賞與互動(dòng)相結(jié)合、光景與演藝相結(jié)合、燈光裝置與趣味小品光景相結(jié)合，等等。通過這些光影藝術(shù)的表達(dá)，盡可能地展現(xiàn)城市景區(qū)夜景的內(nèi)涵與氣質(zhì)，體現(xiàn)出人、景、物三者的和諧，從而在提高景觀品味的同時(shí)提升游人的自我感受和價(jià)值體驗(yàn)。

2 文旅照明眩光的特點(diǎn)

基于文旅照明的定位和內(nèi)容形式上的特征，文旅照明實(shí)施建設(shè)中出現(xiàn)的眩光現(xiàn)象具有與其他照明形式不同的個(gè)性特征。

生理生化技術(shù)。這是一種比較重要的食品微生物檢測方法，該技術(shù)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的適用性，像微量升華法和ATP生物發(fā)光法等，這些技術(shù)的應(yīng)用主要是通過菌體的代謝產(chǎn)物來確定菌種狀況以及數(shù)量。

首先，眩光在功能意義上的背反性。為了表現(xiàn)文化內(nèi)涵和主題創(chuàng)意，文旅照明通常需要以光影和視頻的方式塑造場景、氛圍和情節(jié)，較多地采用投射燈具或投影設(shè)備。而由于投射燈具固有的直射性特點(diǎn)，致使其光強(qiáng)相應(yīng)加大，勢必帶來可視范圍內(nèi)的眩光現(xiàn)象。因此，從一定意義上看，文旅照明的眩光是一種不可避免的現(xiàn)象，甚至可以說，眩光是文旅照明不可或缺的元素之一，這也就帶來了效果與眩光之間的二律背反現(xiàn)象。處理背反性的基本要求是如何在兩者之間尋求平衡，既要利用眩光為效果服務(wù)，根據(jù)場所需要設(shè)置一定的眩光，同時(shí)又要最大程度地控制眩光，實(shí)現(xiàn)健康照明。

其次，眩光近視距化。文旅照明項(xiàng)目大多以文化元素的載入為特征，因此，其項(xiàng)目主體大多為文化街區(qū)、園林景區(qū)、公園廣場、文體商業(yè)設(shè)施等領(lǐng)域，與市政照明不同，其燈光載體的體量較小，多元而精致，其設(shè)置的游覽線路也大多婉約精密。以公園照明為例，根據(jù)GB 51192—2016《公園設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，公園道路分為主路、次路、支路、小路四級(jí)。公園面積小于10 hm2時(shí)可只設(shè)三級(jí)，其園路寬度規(guī)定如表1所示。

表1 公園路寬度規(guī)定Table 1 Requirements of park road width

從表1可見，公園道路的寬度僅限于0.9～7 m之間，而大量的支路和小路等旅游線路的最大路寬僅為3.0 m。這些園路有的迂回曲折，有的直線規(guī)則，時(shí)寬時(shí)窄，游客行走其中，視野與安裝于路涯、綠島、回車島、兩側(cè)綠地、樹植、花缽、花樹壇、小品裝置等載體上的燈具十分接近，因而，其受光強(qiáng)度無疑較為高。

再者，眩光寬視域化。靜態(tài)下人的雙眼水平視域可達(dá)160°，垂直視域可達(dá)50°。由于街區(qū)、公園等文旅景區(qū)文化與自然元素眾多，文旅照明所要表達(dá)的夜景載體較豐富，因此，其規(guī)劃設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著特點(diǎn)即是照明發(fā)光體的豐富多樣性，如圖2所示。

圖2 公園道路及其周邊布燈剖面示意圖Fig.2 Park road and its surrounding lighting profile

由圖2可見，狹小的園路兩側(cè)燈光不僅視距近，燈光的數(shù)量、層次也較多，甚至一些人行道路中央也設(shè)置了埋地?zé)艟?。類似設(shè)計(jì)在豐富構(gòu)景的同時(shí)，也使得游人視野中有可能產(chǎn)生更多角度的眩光，這與傳統(tǒng)意義上的眩光理論實(shí)踐具有較大的區(qū)別。傳統(tǒng)的眩光理論實(shí)踐中，產(chǎn)生眩光的發(fā)光體一般是在人的視角水平線以上的光源，眩光的強(qiáng)弱與視角之間的關(guān)系表現(xiàn)為光源相對(duì)眼睛的位置越近，角度越小，眩光現(xiàn)象則越嚴(yán)重，如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)理論中眩光的強(qiáng)弱與視角之間的關(guān)系Fig.3 Relationship between glare strength and angle of view in traditional theory

在文旅照明中，由于埋地?zé)艟?、地面投光燈具、?cè)裝燈具及大量文創(chuàng)燈光裝置藝術(shù)的運(yùn)用，使得行人視野水平線以下的燈光應(yīng)用十分普及，面廣量大，勢必帶來眩光的寬視域化現(xiàn)象，即在傳統(tǒng)眩光源的基礎(chǔ)上，來自視野水平線以下的眩光顯著增加，如圖4所示。

圖4 寬視域眩光的強(qiáng)弱與視角之間的關(guān)系Fig.4 Relationship between the intensity and angle of view of wide-field glare

另外，缺少規(guī)則。目前國際上評(píng)測室外眩光的兩個(gè)系統(tǒng)分別為GR和TI。前者主要適用于室外體育場地眩光值的計(jì)算，后者則是用于道路照明中失能眩光的計(jì)算評(píng)價(jià)。對(duì)于景觀照明或者文旅照明，由于觀察者的觀察方向處于游動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)各類照明設(shè)施一般是進(jìn)行非規(guī)則布置，功率和光束角及照射方向也是因地制宜地進(jìn)行設(shè)定的，因而至今尚不能編制一套具有共性特征的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)，這給照明質(zhì)量的評(píng)判帶來了許多不確定性。實(shí)踐中，有一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)參考GR系統(tǒng)，但由于GR系統(tǒng)應(yīng)用的條件是視線低于眼睛高度，同時(shí)其計(jì)算公式的基本方式是燈具的亮度與被照?qǐng)龅氐牧炼戎?，這對(duì)于文旅照明場所顯然無法完整使用。目前，文旅照明眩光的控制設(shè)計(jì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T 163—2008)，由于該標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)施已超過10年，照明產(chǎn)品和城市建設(shè)及各種文旅要素已發(fā)生很大變化，加之其中的亮度指標(biāo)在實(shí)踐中也基本無法操作，因此，文旅照明設(shè)計(jì)中的眩光控制和測評(píng)目前處于設(shè)計(jì)師個(gè)體理念指導(dǎo)下經(jīng)驗(yàn)實(shí)施的境況。

3 文旅照明眩光的危害

1)對(duì)游客身體的影響。眩光對(duì)人們生理的影響早已為科學(xué)所證明，也是全社會(huì)的共識(shí)，而文旅游照明中的眩光對(duì)于人的生理健康的影響具有以下三方面特征：一是地面的上照眩光較多，且與行人眼部的距離更近，對(duì)于視力的影響更大；二是行走中的游客在許多情況下處于間歇性的被眩光干擾狀態(tài)，增加了視覺上的不適應(yīng)感；三是彩色眩光較多，彩色光眩光不僅對(duì)眼睛不利，有損人的生理功能，還會(huì)影響心理健康。

2)降低景觀效果。光線過亮是眩光產(chǎn)生的最基本的原因，它不僅影響了游客參觀的心情，降低了夜景欣賞的心理品味，客觀上它也是目前影響文旅照明景觀效果的主要因素。當(dāng)前，過亮、過眩是文旅景觀照明設(shè)計(jì)中存在的通病，許多文旅照明方案背離項(xiàng)目定位，脫離主題內(nèi)涵，一味地追求明亮度，使得文旅夜景品味走向低俗化。如圖5所示，大范圍的地面眩光對(duì)視力和景觀效果構(gòu)成影響。

圖5 大范圍的地面眩光對(duì)視力和景觀效果構(gòu)成影響Fig.5 Effects of a wide range of ground glare on visual acuity and landscape effects

3)安全危害。在文旅景區(qū)，無論主干道還是次干道，只要有機(jī)動(dòng)車行駛的地方，眩光就是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因之一。影響機(jī)動(dòng)車駕駛的失能眩光是道路照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要的預(yù)防因素，在文旅景區(qū)尤其需要給予重視。

4)對(duì)居民生活的影響。建筑景觀、商業(yè)、文體等設(shè)施文旅照明中的眩光，對(duì)其近距離住宅樓居民的起居生活和身心健康會(huì)帶來較大的負(fù)面影響。不論動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)的眩光發(fā)生時(shí)，會(huì)侵入到這些住宅，干擾居民平靜的生活，從而降低了人們的生活質(zhì)量。圖6所示為寬視域高亮度的街區(qū)眩光。

圖6 寬視域高亮度的街區(qū)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兇之一。它打破了城市夜空應(yīng)有的狀態(tài)，使繁星失去光彩，月亮失去光輝。它打亂了動(dòng)植物晝夜生物鐘的節(jié)律，使鳥類和昆蟲正常繁殖過程受到影響，花草不能授粉，正常的生長不得維系。

4 文旅照明的眩光控制

文旅照明中的眩光控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，社會(huì)層面上需要重視相關(guān)的立法和執(zhí)法，制定科學(xué)系統(tǒng)的眩光控制規(guī)范和測評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在項(xiàng)目層面得到有效的貫徹和執(zhí)行。在技術(shù)和設(shè)計(jì)層面上，文旅照明的眩光控制需要從光源配置、燈具造型、安裝位置、照射方式等方面入手做出詳盡的系統(tǒng)方案。

4.1 源頭控制：亮度限值

無論直接眩光還是間接眩光，其產(chǎn)生的根源都與燈具過高的亮度有密切關(guān)系。為此，設(shè)計(jì)方案需要從文旅項(xiàng)目的定位著手，結(jié)合文化和藝術(shù)審美，合理的確定照度、亮度指標(biāo)，盡可能選用功率較小的光源，這樣既可限制眩光，又能提高項(xiàng)目的品味和當(dāng)次。對(duì)于商業(yè)文旅街區(qū)或體育文旅場所，宜統(tǒng)一規(guī)劃彩燈、廣告燈，墻面和屋頂?shù)拇笮蛷V告，其廣告面的照度和燈箱畫面亮度應(yīng)遵守《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T 163—2008)的限定值。

為有效控制亮度，同時(shí)提高夜景觀檔次，預(yù)算較好的項(xiàng)目宜采用智能調(diào)光系統(tǒng)，以因地因時(shí)調(diào)節(jié)亮度值。

4.2 機(jī)動(dòng)控制：燈具位置與照明方式

就燈具位置分析，目前文旅照明最多的眩光源出自地埋燈具及地面投射燈具。因此，相關(guān)的設(shè)計(jì)方案中應(yīng)盡可以減少地埋燈具的使用，尤其要限制在人行道路面及其兩側(cè)安裝地埋燈；投射燈具是文旅照明中重要的眩光源，地面上照式投射燈具中的照樹燈、照石燈、洗墻燈、廊柱燈等，在安裝位置和照明方向上應(yīng)盡可能機(jī)動(dòng)靈活地進(jìn)行防眩設(shè)計(jì)，如圖7所示；無論上投式還是下投式照明方式，必須在考慮光束角設(shè)置、截光角度的同時(shí)，于水平視線上下65°范圍內(nèi)盡可能少的產(chǎn)生直射眩光后設(shè)定燈具位置；對(duì)于下照式安裝，通常光保護(hù)角小或光線亮度大的燈具的安裝位置要高一些；景區(qū)房屋建筑及商業(yè)街區(qū)可充分利用商店內(nèi)透照明方式；建筑或構(gòu)筑物的照明應(yīng)遵行《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T 163—2008)的限定值，控制眩光，防止產(chǎn)生光污染；在燈具的數(shù)量上應(yīng)明確基本原理：在一定空間范圍內(nèi)，燈具的數(shù)量越多，越容易產(chǎn)生眩光。因而，在滿足照度要求的前提下，應(yīng)盡可能減少燈具數(shù)量。

圖7 調(diào)整燈具位置與照明方式控制眩光Fig.7 Adjust lamp position and lighting mode to control glare

4.3 直接控制：燈具的防眩光裝置

利用燈具的防眩光裝置抑制不舒適眩光是創(chuàng)造高品質(zhì)文旅夜環(huán)境的重要舉措，也是目前文旅照明中最簡便、最直接的防眩光方式，其運(yùn)用可從燈具的材料和結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行。在材料應(yīng)用方面，可以利用材料的化學(xué)性質(zhì)降低燈具表面的亮度，例如，選用乳白色玻璃、磨砂質(zhì)地玻璃或者各類塑料來降低表面的亮度，從而克服眩光。建筑或構(gòu)筑物文旅照明中的線形照明燈具宜采用這類透光材料；對(duì)于庭院燈、草坪燈、景觀燈、步道燈等側(cè)發(fā)光的燈具，也應(yīng)采用非透明性的擴(kuò)散板作為透光材料，以控制嚴(yán)重的眩光現(xiàn)象。

利用燈具內(nèi)二次反光板實(shí)現(xiàn)間接照射方式是一種較為優(yōu)秀的防眩光模式。它是通過在燈具中加入二次反光體遮擋光源直射光線，使其反射到反光杯內(nèi)壁上，這樣只需優(yōu)化反光面，使內(nèi)壁上照度均勻，就能達(dá)到防眩光的效果。常見的二次反光面形狀主要有平行面、拋物面、球面、雙曲面以及自由曲面等，可根據(jù)不同的需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。

包括地埋燈、照樹燈、照石燈、洗墻燈、廊柱燈、空中投光燈等在內(nèi)的投射燈具是目前文旅照明中主要的眩光源燈具。從變化燈具結(jié)構(gòu)，調(diào)整光線的強(qiáng)弱來控制眩光是常用的技術(shù)手段。主要的措施一是通過加裝格柵罩或蜂窩罩，增大保護(hù)角，減少眩光值。該方式實(shí)施簡便、成本低，但會(huì)使燈光的發(fā)光角度發(fā)生變化，對(duì)于光束角精準(zhǔn)度要求高的場所無法實(shí)施。同時(shí)，它也在一定程度上對(duì)燈具的整體照度產(chǎn)生影響；二是通過加裝遮光板的方式控制眩光。遮光板設(shè)置在燈具的一側(cè)，對(duì)外側(cè)光線予以控制，從而降低眩光值。該遮擋眩光模式作用明顯，它使光源下端與燈具的下邊緣的連線與水平方向的夾角變小，增大了對(duì)于行人視線的保護(hù)角。其不足之處在于對(duì)于與燈具一體化的遮光板在應(yīng)對(duì)不同安裝位時(shí)所起到的防眩作用差別巨大，理論上只有在光源下端與燈具的下邊緣的連線與水平方向的夾角處于15°～45°時(shí)，才可有效克服眩光。而由于文旅照明中安裝條件復(fù)雜，燈具位置、照射方向難以固化，尤其對(duì)于地埋燈、照明燈等地面投射燈具，經(jīng)常出現(xiàn)由于施工安裝指導(dǎo)不精細(xì)嚴(yán)格，固定于一側(cè)的遮光板在許多情況被反向錯(cuò)位，擋住了被照物的光線，眩光直接面對(duì)了行人。因此，靈活機(jī)動(dòng)的遮光板裝置模式顯得特別重要，遮光板的高度可以加大或減小，與燈具的連接上可以360°進(jìn)行水平方向調(diào)整，這樣即使燈具已被深埋固定，憑借遮光板的自由轉(zhuǎn)動(dòng)和規(guī)格調(diào)整，也可以對(duì)眩光進(jìn)行有效控制，如圖8所示。

圖8 安裝遮光板裝置控制眩光Fig.8 Install shade panel to control glare

5 總結(jié)

隨著國家大力推進(jìn)夜經(jīng)濟(jì)及文旅的發(fā)展，文旅照明迎來蓬勃發(fā)展的大好機(jī)遇。文旅夜景需要樹立先進(jìn)的建設(shè)理念，建立科學(xué)人文的設(shè)計(jì)體系，貫徹實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)高效的規(guī)范準(zhǔn)則，其中眩光控制、綠色照明則是重要方面。文旅照明實(shí)際情況中，眩光問題牽涉面廣，情況復(fù)雜,需要長期的探索和實(shí)踐。