實(shí)施室外綠色照明和節(jié)約能源中應(yīng)重視的技術(shù)關(guān)鍵室外景觀照明與建筑材質(zhì)的光色統(tǒng)一

1、實(shí)施室外綠色照明和節(jié)約能源中應(yīng)重視的技術(shù)關(guān)鍵室外景觀照明與建筑材質(zhì)的光色統(tǒng)一倪孟麟 楊 惠琴 郭姝蓉（天津光電星球顯示設(shè)備有限公司 天津市照明學(xué)會(huì)計(jì)量測(cè)試專業(yè)委員會(huì)）摘 要：本文從科學(xué)原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩方面提出了實(shí)施室外綠色照明節(jié)約能源中應(yīng)重視的技術(shù)關(guān)鍵，提出應(yīng)重視室外景觀照明與建筑材質(zhì)的光色統(tǒng)一與檢測(cè)關(guān)鍵詞：室外景觀照明；光色效果；照明光源光譜特性；被照面光譜特性1前言城市晚間室外照明基本可分為功能性照明和景觀性照明，室外功能性照明是以滿足人們晚間生活、工作、出行、安全等為主要目的，例如道路照明、室外商業(yè)街的照明、小區(qū)內(nèi)的照明、廣場(chǎng)照明等，城市廣告和標(biāo)志的晚間照明也可大體歸屬于此類范疇之中。其

2、主要目的是照亮物體，其照明設(shè)計(jì)均有較為成熟的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和實(shí)施細(xì)則，在驗(yàn)收和評(píng)估時(shí)，可以用相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為依托。另一類是最近幾年蓬勃發(fā)展起來(lái)的室外景觀照明，包括建筑物的夜景照明、雕塑照明、園林景觀照明、水景的夜景照明的等。其主要目的是體現(xiàn)室外建筑物晚間的美，從藝術(shù)上和美學(xué)上創(chuàng)造出高尚、和諧的氣氛，追求美的意境，提升城市的層次和級(jí)別，從精神上滿足人們的藝術(shù)享受。景觀照明的產(chǎn)生與發(fā)展豐富了城市景觀的內(nèi)涵，成為現(xiàn)代城市景觀和都市生活不可缺少的重要組成部分。室外景觀照明是建筑學(xué)、照明技術(shù)、光學(xué)、色度學(xué)、生理學(xué)、園林學(xué)、美學(xué)、測(cè)量學(xué)等多科學(xué)領(lǐng)域的綜合，因而對(duì)景觀照明的評(píng)估與驗(yàn)收比功能性

3、照明要復(fù)雜困難的多，開展下述工作將為景觀照明的驗(yàn)收奠定必要的技術(shù)基礎(chǔ)。2在城市規(guī)劃中應(yīng)將光環(huán)境的建設(shè)進(jìn)一步科學(xué)化、數(shù)量化光環(huán)境是光源、燈具和被照射物組合后的整體光色效果，并應(yīng)該包括與此相關(guān)的背景及夜天空的亮度與色度。要提升光環(huán)境水平首先要科學(xué)、準(zhǔn)確地表達(dá)和描述光環(huán)境。據(jù)感知覺(jué)實(shí)驗(yàn)，人眼可以分辨出十萬(wàn)種以上不同明度、色調(diào)、飽和度的物體，自然光的亮度由10-4cdm2到104 cdm2以上，再豐富的語(yǔ)言也無(wú)法確切描繪這五彩繽紛的世界。大家有時(shí)用同一語(yǔ)言表達(dá)不同的顏色，有時(shí)又用不同的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)同一顏色，用語(yǔ)言無(wú)法對(duì)客觀世界做確切的描繪和表達(dá)，實(shí)際上失掉了進(jìn)一步討論、提高和改進(jìn)夜景照明的必要和真實(shí)的前

4、提。對(duì)照明工程色度的評(píng)估與測(cè)量實(shí)際上比亮度更為復(fù)雜和困難，也更為重要，因?yàn)橐咕罢彰飨碌木拔锝^對(duì)不應(yīng)該是死氣沉沉的黑白世界；而應(yīng)該是五彩繽紛、充滿了活力的世界。作為造型藝術(shù)的建筑，更離不開色彩的參與，可以說(shuō)照明建筑本身就是不可分割的藝術(shù)整體。古往今來(lái)，色彩為建筑藝術(shù)增添了巨大的魅力，為城市增添了無(wú)數(shù)光彩，可以設(shè)想，如果一個(gè)城市到處都是單一的灰色，千樓一面，怎么能體現(xiàn)出城市的活力；只有彩色豐富、鮮艷奪目，才會(huì)使人感到興旺昌盛，欣欣向榮?？梢娚仕鶆?chuàng)造的心理效應(yīng)和社會(huì)效益是多么重要。顏色是主客觀相結(jié)合的概念，在客觀上取決于光源和物體在可見光波段上的光譜特性，在主觀上取決于人眼視網(wǎng)膜上紅錐、綠錐、蘭錐

5、細(xì)胞對(duì)外界光的感受特性。因此，色度學(xué)是一門涉及到物理光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、心理物理等交叉研究的學(xué)科。國(guó)際照明委員會(huì)色度學(xué)分技術(shù)委員會(huì)在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，并經(jīng)計(jì)算提出了定量表示顏色的計(jì)算公式， (1)(2) 式中S（）為照明光源在可見光波段380nm 780nm的光譜分布，P（）為被照體在可見光波380nm 780nm的光譜分布， 為標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值,X、Y、Z為三刺激值，x、y為色度坐標(biāo)。上述公式可以使我們用數(shù)字和色度圖定量確切地表達(dá)光源和物體的顏色。光學(xué)與色度學(xué)的發(fā)展才使我們可以用數(shù)據(jù)與圖形對(duì)我們生活的自然界做出了定量的描繪并提供科學(xué)參數(shù)，也為交流，改進(jìn)現(xiàn)有的照明設(shè)計(jì)打下必要的科

6、學(xué)量化基礎(chǔ)。這是提高光環(huán)境、光文化品位的重要關(guān)鍵。正如馬克思所說(shuō)：“一種科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí)，才算達(dá)到了真正完善的地步”3積極主動(dòng)采用現(xiàn)代科技成就、現(xiàn)代科學(xué)研究方法和測(cè)量?jī)x器是光環(huán)境持續(xù)發(fā)展的重要和基本保證古代科學(xué)基本上是處于對(duì)現(xiàn)象的直覺(jué)描述的較為零散的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，而近代和現(xiàn)代科學(xué)則把系統(tǒng)的觀察和實(shí)驗(yàn)同嚴(yán)密的邏輯體系結(jié)合起來(lái)，形成以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)的系統(tǒng)科學(xué)理論或觀點(diǎn)。然后再用新的或更多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所印證或補(bǔ)充或完善。科學(xué)發(fā)展觀將促使我們逐漸認(rèn)識(shí)客觀真理并向新的科學(xué)高峰前進(jìn)。充分利用儀器，積極開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)過(guò)程的核心，它可以幫助我們看到前人從未見過(guò)的現(xiàn)象，獲得前人沒(méi)有的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致新的發(fā)

7、現(xiàn)。正是借助于顯微鏡，列文虎克發(fā)現(xiàn)微觀世界的細(xì)菌，巴斯德才建立了細(xì)菌致病學(xué)說(shuō)，藥物學(xué)家又不斷發(fā)明新藥來(lái)征服病菌，才使人類的壽命得到大幅度延長(zhǎng)。伽唎略借助于望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了宏觀世界中木星有四顆衛(wèi)星，發(fā)現(xiàn)了銀河系是由眾多星群組成，用事實(shí)證明了哥白尼的日心說(shuō)體系的正確性，正是借助于儀器才使他們?cè)诖藘身?xiàng)發(fā)明中領(lǐng)先，認(rèn)識(shí)了客觀世界的真理?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，為了使夜景照明達(dá)到更高的水平，我們必須要積極主動(dòng)使用現(xiàn)代科學(xué)的成就和科學(xué)儀器來(lái)測(cè)量和表達(dá)我們生活的客觀世界，并對(duì)夜景照明工程做出客觀的比較和評(píng)估，從測(cè)量出的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，升華出標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和精神財(cái)富，從而達(dá)到高人一籌，領(lǐng)先一步的境界。

8、建立夜景照明光色測(cè)量系統(tǒng)將為燈光建設(shè)增加高科技手段與含量，并將有利于完善和強(qiáng)化對(duì)技術(shù)規(guī)范的執(zhí)行力度。測(cè)量?jī)x器的任務(wù)是準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算出X1、X2、Y、Z四個(gè)分量即可。我們均可通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)變換來(lái)計(jì)算出x、y,u、v,u、v等。反之，如果一臺(tái)儀器不能準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算出X1、X2、Y、Z四個(gè)分量，相反卻有計(jì)算u、v等功能，照樣會(huì)帶來(lái)可觀的誤差。有的儀器甚至以色溫誤差作為衡量，造成只在色度坐標(biāo)x誤差上給予限制；色度坐標(biāo)y出現(xiàn)了相當(dāng)大的誤差。目前使用的儀器如CS-100和BM-7等，在光譜響應(yīng)上只有三個(gè)硅光電池，無(wú)法良好模擬人眼光譜三刺激值X1()的作用。根據(jù)上述技術(shù)要求 SPECTRA PR1TCHAR

9、D PHOTOMETER 1980A彩色亮度計(jì)適用于測(cè)量景觀照明。通過(guò)推算出C1、C2可以使1980A彩色亮度計(jì)與中國(guó)計(jì)量院的測(cè)色結(jié)果保持完全一致，圓滿地進(jìn)行國(guó)家級(jí)的計(jì)量傳遞。按下列公式可求得1980A適宜色修正系數(shù) 其中：是1980A測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)光源、色源的四組輸出數(shù)據(jù)；是國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院測(cè)量同一標(biāo)準(zhǔn)光源、色源的色度坐標(biāo),依此公式可分別推算出白色修正系數(shù)C1、C2,紅色修正系數(shù)C1、C2、綠色修正系數(shù)C1、C2、蘭色相應(yīng)的色修正系數(shù)C1、C2；p、xr、xb、z是1980彩色亮度計(jì)實(shí)測(cè)的輸出數(shù)據(jù)；在測(cè)量白、紅、綠、蘭基色時(shí)分別將相應(yīng)的色修正系數(shù)C1、C2代入下列公式中： 即可獲得與

10、國(guó)家計(jì)量部門準(zhǔn)確度一致的色度坐標(biāo)，完全可以達(dá)到對(duì)標(biāo)準(zhǔn)彩色亮度計(jì)的技術(shù)要求。4景觀照明光色效果驗(yàn)收內(nèi)容4.1建立對(duì)光源和燈具組合整體測(cè)量系統(tǒng)對(duì)發(fā)光體除了要求發(fā)光效率高之外，還要求具有良好的光色，包括兩方面，一是人眼觀看發(fā)光體所發(fā)出的光的顏色，稱為色表；二是照到物體上后被照物表面顯現(xiàn)的顏色。然而目前只是局限于對(duì)光源（燈泡）自身光色特性的考核，但在實(shí)際運(yùn)用中，幾乎全是光源與燈具的統(tǒng)一體。燈具所采用的反射和透過(guò)材料，以及特殊的冷反膜等實(shí)際改變了光源和燈具組合后的光譜特性，這種差距最終導(dǎo)致了設(shè)計(jì)與實(shí)際狀況之間的脫環(huán)與差異，單純測(cè)試光源實(shí)際上失去了對(duì)光源和燈具以及整體設(shè)計(jì)的監(jiān)督檢測(cè)和改進(jìn)的前提。4.2 通

11、過(guò)對(duì)夜景照明的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)，用客觀的測(cè)量數(shù)據(jù)，為評(píng)價(jià)與決策提供依據(jù)，使對(duì)景觀照明和功能性照明的評(píng)價(jià)都能建立在客觀的基礎(chǔ)上。對(duì)景觀照明和功能性照明作現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢測(cè)，用定量的測(cè)量數(shù)據(jù)建立對(duì)夜景照明評(píng)價(jià)的客觀基礎(chǔ)，作出令人信服的結(jié)論，通過(guò)實(shí)際的測(cè)量發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際狀況的差異，從而對(duì)夜景照明作出創(chuàng)新性的改進(jìn)，開拓夜景照明設(shè)計(jì)的新理念。4.3 在測(cè)量的基礎(chǔ)上，對(duì)夜景照明進(jìn)行調(diào)整，使其照明效果與設(shè)計(jì)標(biāo)書更為接近，以達(dá)到最佳的照明效果。4.4 景觀照明應(yīng)包括與視覺(jué)色覺(jué)相關(guān)的自然科學(xué)、人文科學(xué)以及二者相交叉的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。密切相關(guān)的自然科學(xué)有電光源技術(shù)、建筑學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、氣象學(xué)等，這些可看作是照明的第一

12、邊緣科學(xué)，然而照明又是為人類服務(wù)的，因而光學(xué)、色度學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、測(cè)量學(xué)、美學(xué)也是照明工程不可缺少的學(xué)科，這些基礎(chǔ)科學(xué)可以看作是照明的第二邊緣科學(xué)。需要我們用藝術(shù)的思維方式，科學(xué)的論證方法與現(xiàn)代技術(shù)去創(chuàng)造和實(shí)現(xiàn)景觀照明，從美學(xué)和藝術(shù)學(xué)高度去審視景觀照明的效果，這是推進(jìn)景觀照明不斷發(fā)展的重要前提。我們應(yīng)在建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，就將與夜景照明有關(guān)的構(gòu)思考慮在內(nèi)，作出將建筑與夜景照明融為一體的設(shè)計(jì)，作出賦予建筑物文化藝術(shù)內(nèi)涵的統(tǒng)一考慮，從而使人們獲得美的享受。我們要自覺(jué)促進(jìn)科技文化與人文文化的相互滲透與統(tǒng)一建構(gòu)，要發(fā)展和發(fā)揮自然科學(xué)、人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的內(nèi)在相通性，建立一種真正的大科學(xué)觀，而這種真正的大

13、科學(xué)觀中又蘊(yùn)涵了人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的內(nèi)在氣質(zhì)和廣博內(nèi)容，從而具有更加廣闊的科學(xué)視野。科學(xué)和技術(shù)的結(jié)合，自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的匯流，邊緣科學(xué)的出現(xiàn)，所有這些現(xiàn)象都表明人類知識(shí)已經(jīng)交織成一個(gè)整體。我們自然科學(xué)工作者在不斷拓寬自然科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的同時(shí)，應(yīng)該熟悉人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)，這樣才能做到自然科學(xué)技術(shù)以人為本，才能保證自然科學(xué)可持續(xù)發(fā)展，才有可能做到用高科技手段創(chuàng)造夜幕下如詩(shī)如畫的城市夜景形象。4.5 因此在夜景照明領(lǐng)域中應(yīng)充分研究人類中間視覺(jué)特性，應(yīng)該研究并檢測(cè)光源、光源與燈具整體以及被照射面特性，要使三者光譜特性相匹配，相適應(yīng)，這不僅涉及到人們的美學(xué)感受，而且涉及到能源的利用率，是夜景照明可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用色溫低的光源照射冷色系的墻體或用色溫高的光源照射暖色系的墻體都會(huì)造成能源的浪費(fèi)。研制節(jié)能光源，檢測(cè)并研究光源光譜特性，研究裝有燈具的整體光源特性，研究與被照墻面光譜分布，從而創(chuàng)造三者最佳組合。研究里光外透光源與窗玻璃光譜特性的關(guān)系，研究含反光窗簾的新型里光外透照明方式。這些建立在高科技手段上的夜間照明方式將保證在節(jié)約能源、防治光污染的前提下使夜間照明獲可持續(xù)發(fā)展的空間。參 考 文 獻(xiàn)1 倪孟麟.科研專著：彩色電視的彩色還原（一）