LED 在建筑物夜景照明中的應(yīng)用探討

向奕妍，楊春宇，趙 雯

(重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院;山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045)

0 引言

隨著LED 照明技術(shù)的提高，LED 照明被廣泛應(yīng)用于建筑物夜景照明中。LED 光源具有光效高、色彩豐富、反應(yīng)快和體積小等特點(diǎn)，和傳統(tǒng)光源相比，解決了傳統(tǒng)光源燈具影響建筑立面白天觀感、能耗大和動(dòng)感較少等問題。LED 光源燈具給建筑物帶來了豐富、動(dòng)態(tài)的光色和圖案變化，為城市夜間風(fēng)貌增添了新的活力。但同時(shí)，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，亮度過高、光色濫用和動(dòng)感變化過于劇烈等諸多問題，在一定程度上影響了城市夜景效果。為在建筑物夜景照明設(shè)計(jì)中更好地運(yùn)用LED 照明，筆者討論了建筑物L(fēng)ED 景觀照明的發(fā)展趨勢(shì)，分析了建筑物L(fēng)ED 照明應(yīng)用中產(chǎn)生的問題及其原因，為城市夜景照明設(shè)計(jì)中LED 照明的應(yīng)用提出了幾點(diǎn)設(shè)計(jì)建議。

1 LED 照明在建筑物夜景照明中的應(yīng)用趨勢(shì)

相比傳統(tǒng)照明技術(shù)，LED 具有壽命長(zhǎng)、體積小、色彩豐富、反應(yīng)快、光效高、綠色節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)照明技術(shù)存在的部分問題，給建筑物夜景照明帶來了一些新的發(fā)展趨勢(shì)。

1.1 動(dòng)感活力，色彩變幻

LED 光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色，在建筑照明智能控制系統(tǒng)下使三種顏色任意混合，產(chǎn)生幾乎涵蓋所有可見光波段的光色，即全彩色。且光源反應(yīng)時(shí)間短，控制系統(tǒng)可自由切換光色、亮度，甚至可以通過計(jì)算機(jī)編程配合音樂、視頻等實(shí)現(xiàn)豐富的色彩變化，形成不同光色的組合，產(chǎn)生不同動(dòng)態(tài)變化效果，使原本靜態(tài)的城市夜生活發(fā)生了動(dòng)態(tài)的改變，呈現(xiàn)繽紛多彩的視覺藝術(shù)效果(圖1)。

圖1 重慶解放碑的夜景照明

1.2 媒體信息化

LED 燈具體積尺寸靈活，可以根據(jù)使用需求調(diào)節(jié)。因此將LED 燈具標(biāo)準(zhǔn)模塊化后按一定的規(guī)律排列就可以做成LED 顯示屏，在過去的十年，LED 顯示屏作為商業(yè)廣告的新型工具廣泛應(yīng)用于城市建筑立面上，為建筑夜景照明帶來了新的元素。

隨著LED 技術(shù)的深入發(fā)展，LED 顯示屏開始嘗試與建筑表皮相結(jié)合，做一體化設(shè)計(jì)，形成一種全新的建筑形式。這樣做的好處是，建筑表皮能實(shí)現(xiàn)多功能化。不僅是裝飾性的夜景照明，還能與廣告、LED、全息投影等媒體設(shè)備結(jié)合，有助于整合建筑立面元素，形成具有高附加值的表皮信息系統(tǒng)。一般在商業(yè)建筑中應(yīng)用較為廣泛。例如:東京銀座步行街上Chanel 旗艦店(圖2)建筑立面設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師用7 000個(gè)可變圖案的LED 燈與液態(tài)水晶玻璃組成建筑表皮，既可以提供超大面積的動(dòng)態(tài)圖像，又不影響建筑的使用功能。

圖2 香奈爾位于日本東京銀座的旗艦店

1.3 與建筑材料結(jié)合做裝飾性表皮

隨著新型建筑材料的運(yùn)用，為建筑立面提供了豐富可能性的同時(shí)，也使LED 照明的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮。例如:水立方游泳館(圖3)將建筑表皮與燈光相結(jié)合，使科技和藝術(shù)和諧統(tǒng)一，形成一種全新的建筑形式，使水立方成為北京奧運(yùn)會(huì)標(biāo)志性建筑物之一。

水立方的外立面由3 層ETFE 膜組成，這種材料半透明，對(duì)各種波長(zhǎng)光的透射效果都較好，但同時(shí)，也由于光反射性較差，傳統(tǒng)的夜景照明方式難以達(dá)到理想效果。設(shè)計(jì)師采用了“空腔內(nèi)透光”的照明方式，將LED 燈具安裝在3 層膜結(jié)構(gòu)形成的兩個(gè)氣枕空間的下側(cè)鋼結(jié)構(gòu)框上，向上投射，這樣就不會(huì)看到光斑。這種“邊布燈單向投射”的方式，不僅有效將燈具隱藏在建筑結(jié)構(gòu)中，同時(shí)還避免了LED 燈具亮度過高影響夜間室內(nèi)照明的問題。

1.4 為建筑化照明提供新的可能

建筑化照明是指將照明光源或燈具與建筑立面的墻、柱、檐、窗或墻角等建筑結(jié)構(gòu)融為一體的夜景照明方法。這種方法巧妙地將光、色和影與建筑融為一體，藏?zé)粽站埃姽獠灰姛簦站昂鸵咕半p優(yōu)，具有很強(qiáng)的藝術(shù)性。因此，成為近幾年和未來建筑物夜景照明的發(fā)展趨勢(shì)。

圖3 背景水立方旅游館夜景照明

而相比傳統(tǒng)光源，LED 在建筑化照明的應(yīng)用上擁有十分杰出的優(yōu)勢(shì)。LED 光源體積小巧，更容易隱藏在建筑構(gòu)件之中，讓燈具更符合建筑空間的需要。LED 光源壽命相對(duì)較長(zhǎng)，理論上可達(dá)10 萬小時(shí)，這一特點(diǎn)使燈具在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不用維護(hù)。LED 使用的電源為6～24 V，融入建筑構(gòu)件當(dāng)中具有安全性。因此，LED 照明技術(shù)的應(yīng)用與建筑化照明更加契合。

常用的幾種建筑化照明的方式如下:

嵌入建筑表面。這種方式常與磚、石等外墻材料相結(jié)合，在外立面上以點(diǎn)光源的形式作景觀照明，這種方式能很好地與建筑立面結(jié)合在一起(圖4)。嵌入式的方式，必須考慮建筑面的尺寸、色彩和材質(zhì)。燈具的尺寸、材質(zhì)和色彩均應(yīng)和建筑相稱，保證燈具與建筑的整體協(xié)調(diào)性。

構(gòu)件化。這種方式常常跟玻璃幕墻、金屬、木材等外立面材料結(jié)合使用。以玻璃幕墻為例，常常將LED 燈具與玻璃幕墻的窗框結(jié)合。例如:重慶解放碑時(shí)代廣場(chǎng)的商業(yè)立面設(shè)計(jì)。將燈具放置在玻璃幕墻的明框內(nèi)部，并向內(nèi)投射，柔和的光線通過建筑表皮的反射照射出玻璃幕墻上的雕花紋路，白天不影響建筑外觀，夜間還能形成良好的藝術(shù)效果和商業(yè)效果(圖5)。

圖4 嵌入式LED 照明

圖5 重慶市解放碑時(shí)代廣場(chǎng)商業(yè)立面夜景

2 LED 照明在建筑物夜景照明中存在的問題

LED 照明為建筑物夜景照明增添了很多活力。但由于缺乏整體的規(guī)化和設(shè)計(jì)，在建筑上大面積的濫用LED 燈具，使城市人居生活、城市夜間風(fēng)貌等都受到了不同程度的影響。概括起來包括以下幾個(gè)方面。

(1)缺乏整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在建筑物上盲目使用LED 照明。一些城市在設(shè)計(jì)建筑物夜景照明之前并沒有進(jìn)行城市夜景的整體規(guī)劃。最常采用的方法就是直接進(jìn)行單體建筑的夜景設(shè)計(jì)，各自為陣，不考慮建筑之間的相互關(guān)系，不區(qū)分建筑類型，在建筑物上大量使用LED 燈具。導(dǎo)致部分居民建筑夜間亮度過大，影響居民的睡眠，并造成嚴(yán)重的光污染。同時(shí)產(chǎn)生昂貴的成本，造成巨大的浪費(fèi)。

(2)彩色光、動(dòng)態(tài)光濫用，造成“光怪陸離”的城市夜景風(fēng)貌。LED 光色豐富，反應(yīng)靈活，動(dòng)態(tài)控制方便。因此，一些建筑物夜景照明設(shè)計(jì)時(shí)盲目追求視覺上的刺激，濫用彩色光和動(dòng)態(tài)效果，降低了夜景文化品位，造成城市夜景“光怪陸離”的混亂效果(圖6)。

圖6 “光怪陸離”的城市夜景

(3)建筑物夜景照明缺乏地域性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)雷同。目前LED 燈具的產(chǎn)品仍舊比較單一，常見類型僅限于點(diǎn)光源、洗墻燈、投光燈和泛光燈等。在表現(xiàn)手法上，很多地方都是雷同地運(yùn)用輪廓勾邊、點(diǎn)線結(jié)合、顏色變化、橫縱向布陣等簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致建筑物夜景照明缺乏特色。許多原本十分具有地方特色的建筑在夜景照明的映襯下特色全無，缺乏通過建筑夜景照明延續(xù)城市地域性、展現(xiàn)城市文化等方面的思考。

3 LED 照明在建筑物夜景照明應(yīng)用的幾點(diǎn)思考

3.1 建筑物夜景照明應(yīng)符合城市夜景整體規(guī)劃

建筑物夜景照明屬于城市夜景照明的一部分。因此，應(yīng)結(jié)合城市夜景整體規(guī)劃來做建筑物夜景照明設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)城市的規(guī)劃、建筑風(fēng)格、歷史文化、未來發(fā)展等，對(duì)城市夜景進(jìn)行合理定位，從整體上把握城市亮度、夜景節(jié)點(diǎn)空間、夜景層次變化等。城市整體色彩基調(diào)應(yīng)該統(tǒng)一，亮度按層次遞減，整體層次分明。在這個(gè)基礎(chǔ)上，選擇合適的照明方式進(jìn)行建筑物夜景照明，才能使建筑夜景照明效果與城市夜景效果和諧統(tǒng)一。

3.2 合理控制彩色光和動(dòng)態(tài)光的使用

LED 照明亮度高、色彩豐富且能通過系統(tǒng)控制產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果。因此，在建筑物夜景照明設(shè)計(jì)中應(yīng)合理控制光色搭配和動(dòng)態(tài)光的使用。

光色的搭配應(yīng)該尊重城市規(guī)劃的光環(huán)境基調(diào)，配合建筑色彩和城市色彩環(huán)境。一般類型的建筑如住宅樓，一般盡量限制彩色光，同時(shí)應(yīng)考慮到光色與建筑自身的色彩協(xié)調(diào)。商業(yè)建筑為營(yíng)造良好的商業(yè)氛圍，常常使用彩色光，但光色也并非越多越好，應(yīng)有組織地搭配使用。

使用動(dòng)態(tài)燈光，要分建筑類型。醫(yī)院建筑、住宅建筑、政府行政樓等不適宜使用過多的動(dòng)態(tài)變化，而在商業(yè)建筑中使用動(dòng)態(tài)光也必須控制好頻率、節(jié)奏。最好采用漸變的方式，使夜景效果在視覺上更加舒適。

3.3 建筑物夜景照明應(yīng)保持夜景地域性特點(diǎn)

建筑風(fēng)格很大程度上延續(xù)了一個(gè)城市的底蘊(yùn)和性格，因此，城市夜景設(shè)計(jì)想要延續(xù)一個(gè)城市的地域性，需要根據(jù)不同的建筑類型選擇不同的照明方式以彰顯建筑的風(fēng)格和特色。

古典建筑的景觀照明設(shè)計(jì)，投光照明和輪廓照明配合使用，既可充分體現(xiàn)古典建筑的結(jié)構(gòu)美感，又可使燈光視覺更加舒適。而對(duì)設(shè)計(jì)藝術(shù)感較強(qiáng)的現(xiàn)代建筑，則綜合使用點(diǎn)、線、面的照明手法，重在結(jié)合建筑的意境來創(chuàng)造照明藝術(shù)的意境。這樣才能創(chuàng)造具有鮮明特色的城市夜景，展示城市的魅力與內(nèi)涵，讓公眾體會(huì)到都市照明技術(shù)與燈光藝術(shù)相融的城市夜景效果。

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