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體育場照明對照明質(zhì)量其它方面的要求

日期:2018-08-07
1、立體感
立體感是指光照射在物體(即運動員和運動器具)上時所產(chǎn)生的效果,使物體的形體細(xì)部和輪廓都能看得清晰。例如在判斷距離和速度時,很大程度上取決于對物體形狀能夠清楚的辨認(rèn)。要取得良好的立體感,就必須從物體的各側(cè)都要有光,但并不要絕對均勻。立體感要把握好度,沒有立體感則轉(zhuǎn)播的電視畫面比較生硬、呆板;過度強調(diào)立體感則會產(chǎn)生類似重點照明中的戲曲效果,被照的人和物將會產(chǎn)生較嚴(yán)重的亮斑和陰影,電視轉(zhuǎn)播將不會清晰,轉(zhuǎn)播效果將大大折扣。對于重要賽事,需要認(rèn)真對待立體感問題。以奧運會為例,要求場地照明從不同方向照射到場地內(nèi),且場地內(nèi)每個計算點的四個方向(平行于邊線和底線)垂直照度的最小值與最大值之比不小于0.6。
2、頻閃效應(yīng)
頻閃效應(yīng)是在以一定頻率變化的光照射下,觀察到物體運動顯現(xiàn)出不同于其實際運動的現(xiàn)象,通常的表現(xiàn)形式有抖動、閃動等。頻閃效應(yīng)對電視轉(zhuǎn)播影響較大,可以想象,如果電視畫面出現(xiàn)抖動、閃動等現(xiàn)象,電視觀眾將無法接受,電視廣告、電視轉(zhuǎn)播權(quán)等電視轉(zhuǎn)播經(jīng)濟將會受到重大影響。尤其當(dāng)今已經(jīng)進入LED照明時代,頻閃效應(yīng)更加突出,大大影響轉(zhuǎn)播的效果,尤其對高清電視轉(zhuǎn)播、慢動作等影響更大。
國際上頻閃效應(yīng)的定量研究尚處在初級階段,其定義尚沒達成一致,有不同的定義方法。第10版的北美照明工程協(xié)會(TheIlluminating Engineering Society of North America)的《IES照明手冊》(IESLighting Handbook)給出了兩個描述頻閃效應(yīng)的概念。頻閃比是描述頻閃效應(yīng)的方法之一,即在某一頻率下,輸出光通最大值與最小值之差比輸出光通最大值與最小值之和,用百分比表示。如圖2所示,A和B分別是一個周期內(nèi)的光輸出的最大值和最小值,頻閃比Rf=(A-B)/(A+B)。頻閃比的描述見表2,因此,場地照明的頻閃比達到6%就會對電視轉(zhuǎn)播產(chǎn)生輕微的影響,該數(shù)值可以作為高等級賽事頻閃效應(yīng)評判的限值。
另一種描述頻閃效應(yīng)的方法是頻閃指數(shù),即在一個周期內(nèi),光輸出平均值以上部分A1與整個光輸出(A1+A2)的比值,即FI=A1/(A1+A2),其值在0~1.0。頻閃指數(shù)需要進行積分計算,使用起來比較繁瑣。
為減少頻閃效應(yīng),可以采用三相供電的場所,將照射在同一照明區(qū)域的不同燈具分接在不同相序的供電回路上,即三相同點法。在使用數(shù)量較多的寬光束燈具時,幾乎是自然地可達到上述要求,但在使用窄光束燈具時,則必須分三個相位以三相的組合方式投射。
使用高頻電子鎮(zhèn)流器也可以消除或減輕頻閃效應(yīng),但電子鎮(zhèn)流器只能用于中小功率的金鹵燈,大功率的金鹵燈尚沒有成熟的產(chǎn)品。
超慢鏡頭回放區(qū)域可以采用LED燈,且可采取直流系統(tǒng)供電。但由于直流供配電系統(tǒng)的局限性和經(jīng)濟性,只能用于局部重要區(qū)域。
3、燈具數(shù)量問題
使用大型燈具可以減少投光燈數(shù)目,但是在多數(shù)情況下,從均勻度要求的觀點來看,不可能做到把光線照射的足夠均勻,而且在使用窄光束時,肯定不可能達到均勻度要求。為此,最好多種配光配合使用,并使用功率適宜的燈具。
對于體育場來說,目前較多使用2000W的金鹵燈,大型體育場使用窄光束、特窄光束燈具較多,并配以適量的中光束燈具,專用足球場燈具總數(shù)一般不超過300套就可滿足世界杯足球賽的要求。而綜合性體育場場地照明燈具將在400套以上。也有少數(shù)體育場采用1500W、1800W的金鹵燈,這時燈具數(shù)量會多一些。大型體育比賽,如奧運會,有時會采用臨時性照明系統(tǒng),如圖3所示為2004年雅典奧運會Panathinaiko體育場臨時照明系統(tǒng),該體育場為現(xiàn)代奧運會即1896年第一屆夏季奧運會的比賽場地,是現(xiàn)代奧運會的發(fā)源地。奧運會期間,臨時照明的光源為6000W金鹵燈,由于是臨時采用,這個方案是可以接受的,燈具數(shù)量將大大減少。
LED燈逐漸在體育場場地照明中得到應(yīng)用,并有快速普及的趨勢。燈具數(shù)量和功率將大大減少。限于技術(shù)和造價因素,目前多用在等級較低的體育場中。圖4為汕頭大學(xué)室外場地,燈具由Musco公司提供,其中小足球場采用8套96W的LED燈,燈桿高15m,平均照度達100lx;室外排球場同樣采用8套96W的LED燈,燈桿高也是15m,平均照度達140lx;室外單片籃球場采用4套96W的LED燈,燈桿高12m,平均照度高于100lx;網(wǎng)球場則燈桿高15m,一處單片場地采用16套96W的LED燈,平均照度高達500lx;另一處網(wǎng)球場為兩片場地,采用24套96W的LED燈,燈桿也是15m高,平均照度超過400lx。圖5為北京工人體育場國安足球練習(xí)場,該場地是標(biāo)準(zhǔn)的11人場地,共計采用96套180W的LED燈,兩側(cè)燈布,共6根燈桿,每根燈桿上安裝16盞燈,總安裝功率17.28kW,燈具由北京新能陽光公司提供。
4、燈具的方向性
描述燈具照射方向的有投射角、瞄準(zhǔn)角、俯角、仰角等等,其中瞄準(zhǔn)角是規(guī)范用詞,在我國多部標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定,正在修訂的《體育場館照明設(shè)計及檢測標(biāo)準(zhǔn)》試圖規(guī)范這些用語、用詞。在圖6中,燈具瞄準(zhǔn)角是燈具的瞄準(zhǔn)方向(主光強方向)與垂線的夾角,如果瞄準(zhǔn)角越大,垂直面照度Ev就越大,對運動員、觀眾的眩光就會增大。反之,如果燈具投射角越小,垂直照度也越小,不容易滿足電視轉(zhuǎn)播的要求。因此,在設(shè)計時,燈具投射角在25°~65°為宜。
5、光源與燈具的選擇
選用體育場照明光源要從光效、壽命、色溫、顯色性、投資和運行等諸方面綜合考慮,目前,體育場多選用金屬鹵化物燈,LED燈也有所應(yīng)用。金鹵燈是目前體育場照明性價比最佳的光源,比較適用于彩色電視轉(zhuǎn)播,該光源便于控制光束、光效高(50-110lm/W)、顯色性好(Ra=80-94)等優(yōu)點。近年來異軍突起的LED燈則在體積、方向性、節(jié)能、控制等方面占有優(yōu)勢,發(fā)展較快。
體育場照明所用燈具主要是投光燈。要重視投光燈的下述技術(shù)參數(shù):燈具總光通量、燈具效率、燈具有效光通量、燈具有效效率、峰值光強、溢出光、燈具遮光角等。
如果采用LED燈,除上述因素需要考慮外,還要考慮色容差、色品坐標(biāo)、特殊顯色指數(shù)R9、頻閃比等參數(shù)。
選擇金鹵燈燈具,首先要考慮光束的寬度和光斑的形狀。投光燈按光學(xué)性能可分為三種。首先,圓形投光燈,用于遠(yuǎn)距離投光,必須用高強度光束。將拋物線弧形反光器和小體積高亮度的光源結(jié)合起來,容易得到高強度的光束。這種方法形成的光束是錐形,在場地上投射的光斑呈橢圓形。其次,長方形投光燈,用于近距離投光。近距離投射場地時最好用水平方向?qū)捁馐鵁艟?,可以用槽形的拋物線弧形剖面的反射器,配以線狀光源,光束是扇形的。第三,蝸牛形投光燈,用于中距離投光??梢杂脠A形或槽形反射器使光束漫射,以獲得中距離投光的覆蓋能力。投光燈到被照面的距離近時用寬光束燈較經(jīng)濟,距離愈遠(yuǎn)采用光束愈窄,其利用程度越高。
而LED燈則采用透鏡,突破原有的反射器束縛,方向性更加優(yōu)秀,配光更加多樣、靈活。

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