大功率LED燈具在體育場館中的運用與研究

張 睿

（重慶市奧林匹克體育中心設備保障部，重慶400000）

0 引言

體育場館的傳統照明設計中，金屬鹵化物燈為主要照明燈具，但是隨著LED燈具照明技術的日益成熟及其在各領域的廣泛應用，大功率LED燈具也逐漸在體育場館照明設計中得到廣泛應用。與體育場館傳統照明使用的金屬鹵化物燈相比，LED燈具不僅具有節能效果好、效率高、維護成本低等特點，還能進行智能控制。我國國家奧林匹克體育中心采用了以LED燈具作為賽事功能照明、場館應急照明、觀眾席照明等的照明設計方案，均取得了較好的應用效果。

本文將通過對體育場館的使用功能分類與定位分析，結合我國體育場館照明設計及有關檢測標準，對大功率LED燈具在體育場館中的設計、應用進行研究，以供相關人員參考。

1 體育場館的使用功能分類與定位分析

在此次體育場館的照明設計中，根據國家體育競賽規定的有關指標要求，主要從水平照度以及照明均勻度、垂直照度、光源色溫、眩光限制、顯色性等多個指標對體育場館的專業照明指標進行綜合評價與分析，其中水平照度是指標要求中最關鍵的指標。值得注意的是，上述對體育場館照明設計的指標要求表明，在具體設計與建設中，體育場館的使用功能不同，其等級劃分與設置也存在較大的區別。通常情況下，對體育場館的照明設計是根據其運動項目的使用功能以及體育場館的實際用途等進行合理設置，從而確保體育場館的照明設計能夠滿足其實際運動項目開展的各項需求。

以國家奧林匹克體育運動中心為例，其作為一座多功能的綜合性體育場館，場地總建筑面積超過3萬m2，共設置有觀眾席數達3.8萬個。從功能設計層面分析，該體育場館具有承辦重大國際足球、田徑等體育賽事以及高清電視轉播國家比賽等功能，根據我國的體育場館照明設計與檢測標準中的有關體育場館的等級劃分標準，其屬于足球比賽Ⅵ級、田徑比賽Ⅴ級的照明設計等級標準，在具體設計中需要按照該標準對體育場館的燈光、照明等設施進行設計與配置，以滿足其體育賽事轉播與重大國際賽事承辦等功能需求。我國體育場館照明設計及檢測標準中，針對體育場館照明設計的分級設置情況如表1所示。

2 大功率LED燈具在某體育場館中的運用實例

2.1 改造前某體育場館的照明現狀

以某體育場館的燈光改造項目為例，該體育場館是一座多功能的綜合性場館，建設至今一直采用金屬鹵化物燈作為中心賽事照明燈具。其中，該體育場館建設使用的早期是采用88盞高壓鈉燈進行照明，單燈功率為1 kW、供電電源的電壓等級為AC380 V，能夠滿足該體育場館建設早期的大型比賽及有關功能使用需求。后隨著燈具照明技術及燈具產品研發的不斷更新，AC380 V供電電源電壓等級的燈具停止生產，改為采用AC220 V供電電源電壓等級的金屬鹵化物燈作為體育場館照明燈具，其單燈功率為400 W，共設置有120盞燈，分別按行列進行布置，以3盞燈為1個單元進行相應的開關控制設置，以滿足該體育場館的賽事照明與有關功能使用需求。

表1 體育場館照明設計的分級設置情況

根據上述體育場館當前的照明設計狀況，為驗證其照明設計是否符合我國《體育場館照明設計及檢測標準》（JGJ 153—2016）中有關體育場館使用功能分級及其照明設計標準，通過采用專業的測量儀器對其進行測量分析，結果顯示，該體育場館當前照明設置的最大照度為623 lx、最小照度為207 lx，平均照度為364 lx，照明燈具的能耗達35.8 W/m2。根據該測量結果，按照上述標準中體育場館照明設計等級標準，其水平平均照度明顯較低，且體育場館的照明均勻度也較差，該照明情況僅能滿足除TV轉播外的一般訓練或業余比賽等體育運動項目的照明需求，并不能滿足該體育場館真正承擔各項賽事與體育運動的照明需求，迫切需要進行改造與完善。

2.2 采用大功率LED燈具改造后的照明效果

根據上述體育場館的照明現狀，在對該體育場館的改造建設中，根據其項目改造與建設的實際需求，在原有體育場館旁新建了兩座具有現代風格的副館，將其作為專項的武術訓練場地。在該體育場館旁的新增副館規劃建設初期，結合該地區的氣候特點，對其整個體育場館的照明系統改造設計及其照明設計中采用何種光源，均進行了全面、詳細的分析。

在上述體育場館的照明改造設計中，針對該體育場館現有金屬鹵化物燈照明耗能較高，且日常維護工作量大、存在發熱問題等情況，同時結合其體育場館旁新增副館的使用功能及照明需求，最終確定采用LED燈具作為該體育場館照明改造設計的光源。在新增副館的照明設置中，由于副館場地的長、寬以及凈高值分別為19.4 m、14.6 m與9 m，場館的外墻設計為現代玻璃墻，為確保其照明設計與場館的整體設計相互統一，經綜合考慮最終確定采用單盞功率為200 W、供電電源為DC36 V的LED照明設計方案。將其按照行列方式進行分布設置，每行列設置的LED燈數為20盞，燈高距離地面約8 m，并采用順序模式、節能模式、全開模式等3種不同的智能控制程序對其照明系統進行有效控制和設置應用，以滿足該體育場館各項使用功能的照明需求。

根據上述對該體育場館的照明改造方案完成照明改造后，通過采用專業測量儀器設備，對其改造后的照明燈照明狀況進行測量分析，結果顯示，經改造后的體育場館最大照度達到1 260 lx、最小照度為257 lx，平均照度約為684 lx，照明系統的能耗為14.0 W/m2，能耗明顯低于改造前。對該體育場館照明改造后的各項測量數據，完全能夠滿足我國《體育場館照明設計及檢測標準》中對體育場館使用功能及其照明設計的分級標準，達到了較好的改造設計應用效果。此外，該體育場館的照明改造設計方案在滿足其體育場館使用功能的照明設計分級標準基礎上，與改造前相比，其最大差異表現為體育場館照明系統的能耗變化，采用LED燈具進行體育場館照明改造后，其能耗明顯降低。由此可見，LED燈具在體育場館照明中的應用，不僅能夠滿足其照明需求，而且具有較好的節能效益。

3 結語

綜上所述，大功率LED燈具在體育場館中的運用，能有效滿足體育場館的賽事照明與特殊燈光表演控制等需求，對于推動體育場館的功能建設更加完善具有重要意義。