基于DIALux 軟件的籃球館照明改造

王娟娟

（黎明職業(yè)大學(xué)信息與電子工程學(xué)院，福建泉州 362000）

一座現(xiàn)代化的籃球館，不但要求建筑外形美觀大方、各種體育設(shè)備齊全完善，還要求照明環(huán)境良好。其照明設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下3 方面的因素：1）滿足運(yùn)動(dòng)比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員的視覺要求，并且使燈光對比賽的客觀影響降到最低程度；2）滿足觀眾的視覺要求，使燈光對觀看比賽時(shí)所引起的不適感覺降低到最低程度；3）滿足視頻轉(zhuǎn)播的照明要求，盡可能提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。我國現(xiàn)行的《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 153-2016）［1］針對這些要求，規(guī)定了不同功能的籃球比賽場地的照明指標(biāo)，詳見表1。本文針對某高?；@球館的照明問題，運(yùn)用DIALux 軟件［2］選擇合適的光源數(shù)量、配光及布燈方式對不同功能的籃球館進(jìn)行仿真模擬和照明計(jì)算，得到照明改造的最優(yōu)方案。

表1 籃球館照明標(biāo)準(zhǔn)

1 實(shí)地勘測計(jì)算

場地實(shí)景及CAD 圖如圖1 所示。依據(jù)照度測試要求的四角布點(diǎn)法［3］，將籃球比賽區(qū)域劃分成矩形網(wǎng)格，夜晚亮燈后使用TES1330A 照度計(jì)在矩形網(wǎng)格4 個(gè)角點(diǎn)上測量照度，測量結(jié)果如圖2，進(jìn)而獲知最大照度Emax=510 lx，最小照度Emin=140 lx，平均照度Eh=316 lx，照度均勻度U1=Emin/Emax=0.27，照度均勻度U2=Emin/Eh=0.44。與表1 對比發(fā)現(xiàn)，改造前的籃球館場地照度雖然能滿足正常的照明，但是不適合籃球比賽要求，更存在場地上下左右照度不均勻的情況，出現(xiàn)過亮或過暗的區(qū)域，不能為運(yùn)動(dòng)員、觀眾、裁判提供良好的可視條件。

圖1 籃球館實(shí)景及CAD 圖

圖2 夜晚開燈照度（單位：lx）

使用激光經(jīng)緯儀測量籃球館的場地尺寸，繪制體育館的CAD 平面圖，籃球場地長40 m、寬30 m、高11.5 m，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對Ⅱ級室內(nèi)體育場館環(huán)境的要求［3］。

2 DIALux 軟件仿真

將CAD 圖載入DIALux 軟件，并根據(jù)實(shí)際場地選擇空間組建擠壓體，建立CAD 圖紙中的3D 物體，從而構(gòu)建出籃球館的室內(nèi)外3D 模型，如圖3～4。該場館是多功能場館，前有舞臺，后有看臺和過道，既可以作為彩排節(jié)目、平時(shí)體能訓(xùn)練場地，也可以開展籃球的一般比賽和專業(yè)比賽。因此，本文將根據(jù)這三種場景需求對該場地進(jìn)行照明改造。除了籃球場外，包括體育館在內(nèi)皆作為裝飾對象使用，不影響計(jì)算和最終照度測量結(jié)果。

圖3 籃球館3D 模型正面圖

圖4 籃球館室外3D 模型

3 場景照明設(shè)計(jì)

體育照明要為運(yùn)動(dòng)員、裁判員、現(xiàn)場觀眾等提供良好的視覺環(huán)境，可以采用多種布燈方式，如兩側(cè)帶狀布燈法、滿天星布燈法、混合布燈等。此外，目前市場上的籃球館用燈一般采用金屬鹵化物燈或大功率LED 燈，本文根據(jù)不同場景需求綜合選用不同燈具進(jìn)行布燈。

3.1 彩排節(jié)目、平時(shí)體能訓(xùn)練場景

滿天星布燈法，即頂部均勻布燈方式，是一般小型綜合性體育場解決照明技術(shù)效果比較好的形式，適用于空間不大，地面水平照度均勻度要求較高，且無電視轉(zhuǎn)播要求的體育館。這種燈光系統(tǒng)的水平照度使運(yùn)動(dòng)員能跟蹤和看清球的運(yùn)動(dòng)方向和速度以及其他球員的快速動(dòng)作，布燈均勻排列，良好的空間照度和其均勻度成為體育場燈光設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。另外，由圖1 知，原場館挑高11.5 m，已經(jīng)安裝了高度2 m 的支架吊頂，因此照明設(shè)計(jì)中將燈具均安裝在吊頂上。選擇滿天星布燈法設(shè)計(jì)彩排節(jié)目、平時(shí)體能訓(xùn)練場景。通過比對燈具參數(shù)和模擬計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)對比，該場景最終選用15 盞功率200 W、光通量21 000 lm 的LED 筒燈，色溫4 000 K，顯色性Ra80+，光束角80°，懸掛高度2 m，燈具外觀和配光曲線對稱，如圖5 所示，布燈位置如圖6。改造效果和模擬計(jì)算結(jié)果見圖7～8。由圖得，平均照度Eh=349 lx，大于國標(biāo)中的300 lx，U2＝Emin/Eh=0.85，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國標(biāo)中的0.3，平時(shí)訓(xùn)練場景照明改造成功。

圖5 燈具外觀和配光曲線對稱

圖6 滿天星布燈法平面布置圖

圖7 訓(xùn)練場景3D 效果圖

圖8 訓(xùn)練場景的照度等值線

3.2 一般比賽和專業(yè)比賽場景

在平時(shí)訓(xùn)練場景布燈的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充滿天星布燈方式和兩側(cè)帶狀布燈方式提供一般比賽和專業(yè)比賽場景的照明需求。兩側(cè)帶狀布燈方式就是把燈具成排布置在球場兩側(cè)，形成連續(xù)光帶的照明系統(tǒng)。光帶布燈照明均勻，運(yùn)動(dòng)員與球場之間的亮度比較好，用于專業(yè)比賽場合。

3.2.1 一般比賽

通過不斷調(diào)試與模擬計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)對比，在原有頂部均勻布燈的基礎(chǔ)上，添加10 盞功率150 W、光通量15 500 lm 的LED 筒燈，其他參數(shù)與之前燈具一致，圖9 是燈具布置圖，實(shí)心點(diǎn)是原200 WLED 位置，圓心點(diǎn)是附加150 W LED 位置。改造效果和模擬計(jì)算結(jié)果見圖10～11。由圖得，平均照度Eh=552 lx，大于國標(biāo)中的500 lx，U1＝Emin/Emax=0.65，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國標(biāo)中的0.4，U2＝Emin/Eh=0.77，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國標(biāo)中的0.6，一般比賽場景照明改造成功。

圖9 滿天星布燈法平面布置圖

圖10 一般比賽場景3D 效果圖

圖11 一般比賽場景的照度等值線

3.2.2 專業(yè)比賽場景

通過不斷調(diào)試與模擬計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)對比，在原有頂部均勻布燈的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充兩側(cè)帶狀布燈方式在籃球場地兩側(cè)添加28 盞功率80 W、光通量7 500 lm 的投射燈，色溫4 000 K，顯色性Ra80+，光束角80°，懸掛高度2 m，燈具外觀和配光曲線對稱，如圖12 所示，布燈位置如圖13。改造效果和模擬計(jì)算結(jié)果見圖14～15。由圖得，平均照度Eh=809 lx，大于國標(biāo)中的800 lx，U1＝Emin/Ema=0.50，等于國標(biāo)中的0.5，U2＝Emin/Eh=0.7，符合國標(biāo)中的0.7 要求，專業(yè)比賽場景照明改造成功。

圖12 燈具外觀和配光曲線對稱

圖13 投射燈兩側(cè)帶狀布燈圖

圖14 專業(yè)比賽場景3D 效果圖

圖15 專業(yè)比賽場景的照度等值線

4 總結(jié)

綜合以上仿真結(jié)果，對比如下表2，通過不同燈具和布燈方式的組合，真實(shí)再現(xiàn)籃球館的照明效果，符合《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 153-2016）對平時(shí)訓(xùn)練、一般比賽和專業(yè)比賽三種場景的照明需求，改造效果非常理想，其專業(yè)性對客戶具有很大的吸引力。

表2 改造前后照明參數(shù)對比