1 　體育館內(nèi)羽毛球場照明概述
　　羽毛球館的照明中通常采用三種形式,即自然照明,人工照明和二者同時并用的混合照明。現(xiàn)代羽毛球場中多數(shù)為混合照明,其中羽毛球場的人工照明為一般照明。在羽毛球館的設(shè)計中,要使運動員準(zhǔn)確地判斷球路、高度和落點,首先是最大限度地利用自然光,自然光的效果是最佳的,當(dāng)然要防止眩光,不能讓過強的光直射或反射到眼中。其次是增加照度的穩(wěn)定性和分布的均勻、協(xié)調(diào)性等。這不僅對運動員取得優(yōu)異成績,而且對裁判的準(zhǔn)確判分以及觀眾的欣賞都是非常重要的。(王中王羽毛球館軟件)

　　2 　羽毛球場照明質(zhì)量的影響因素
　　運動場地照明質(zhì)量的好壞主要從以下5 個方面考慮:1) 照度水平:光照度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。2) 照明均勻度:運動場地的照度是否均勻。3) 眩光:眩光是否明顯。4) 亮度比:物體與背景的顏色、亮度差大小。5) 照明的穩(wěn)定性:是否有頻閃。

　　3 　羽毛球場照明設(shè)計實例分析
　　經(jīng)過實地觀察,體育館羽毛球場內(nèi)外兩側(cè)為玻璃墻,其余兩側(cè)為墻體。晴天時羽毛球場內(nèi)光照平均為410. 75 lx ,達(dá)到了國家訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)300 lx。測得數(shù)值如圖1 所示。

 
　　相關(guān)結(jié)論:1) 用照度計測量后得到圖1 數(shù)據(jù),光照度達(dá)標(biāo)。2) 由圖1 得光照度均勻。3) 無眩光。4) 能清晰地分辨羽毛球和周圍環(huán)境;顏色、亮度差合適。5) 沒有頻閃,照明穩(wěn)定。由此看出,在白天體育館羽毛球場的照明環(huán)境相對合適。因此下面只針對夜晚時的羽毛球場進行光照環(huán)境分析。。(王中王羽毛球館軟件)

　　3. 1 　照度水平
　　一般來講垂直照度應(yīng)大于1/ 2 的水平照度,當(dāng)垂直照度等于水平照度時,運動的環(huán)境最理想。

　　測量數(shù)據(jù)如圖2 所示,羽毛球場地平均照度值為107. 037 5 lx(場館周邊沒有明顯的光源影響場館內(nèi)的光照) 。

　　相關(guān)結(jié)論:用照度計測量后得到圖2 數(shù)據(jù),光照度不符合國家訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)( GB 5003422004) 300 lx。。(王中王羽毛球館軟件)

　　主要原因有以下兩點:1) 頂部直接照明方式。頂棚的照明電器為嵌入式并且等距排列。這種照明方式均勻度好,但垂直照度難以達(dá)到要求。根據(jù)調(diào)查[3 ] ,我國體育館大都采用這種照明方式,由于燈具都是單一的窄配光燈具,所以垂直照度普遍不夠,只有水平照度的1/ 4～1/ 3 。2) 燈具的分布。燈具稀疏,分布不合理。邊行燈至場邊的距離保持在L / 3～ L / 2 之間( L 為燈具的間距) 。如果場內(nèi),特別是墻面反光系數(shù)太低,還可將燈至場邊的距離減小到L / 3 以下。

　　實際分析:場邊燈至場邊的距離為L/ 2 符合理論要求,在實際中還應(yīng)加密周邊燈具,采用均勻布燈與成組布燈相結(jié)合的方式。解決方法:主要通過添加燈具來增加光照度。

　3. 2 　照明的均勻性
　　照度的均勻性是用來衡量場館內(nèi)的可視條件。均勻性是指場館應(yīng)能被均勻的照射,不應(yīng)出現(xiàn)過亮或過暗的區(qū)域,以便為運動員、觀眾、裁判提供良好的可視條件。舉一個簡單的例子,對于電視轉(zhuǎn)播來說,攝像機拍攝比賽區(qū)域的全景時,照度不能有很大的變化,否則會引起攝像機曝光。實際分析:由測量數(shù)據(jù)得知光照度在晝夜都很均勻。

　　3. 3 　眩光
　　眩光是評價照明質(zhì)量的另一個重要因素,眩光的產(chǎn)生與燈具的安裝方式、安裝高度、燈具的數(shù)量和安裝密度、燈具的配光等方面都有關(guān)系。

 
　　當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)過高的亮度對比時,人們就會感到刺眼,從而影響人的視度。如晴天的午間看太陽,會感到不能睜眼,這就是由于亮度過高所形成的眩光,如圖3 所示。

　　實際分析:羽毛球場地眩光為直射眩光,由于頂棚較低,當(dāng)運動人員運動時光源很刺眼,時間久了眼睛不舒服,嚴(yán)重影響運動員觀察球的運動情況。

　　結(jié)論:光源的位置導(dǎo)致眩光。

　　原因:燈具位置不合理,如圖4 所示。

 
　　解決方法:1) 頂側(cè)照明:在體育館中,運動員的視線主要在場地長軸上方快速移動,所以照明燈具盡可能不設(shè)置在球網(wǎng)的上方,宜用頂側(cè)照明方式。2) 適當(dāng)提高周圍環(huán)境亮度,減小亮度對比。觀察對象、場地、周圍環(huán)境最佳比值為5∶2∶1 。

　3. 4 　亮度比
　　眼睛能辨別背景上的對象,要具備兩個條件之一,即背景與對象的顏色不同,或者背景與對象有一定的亮度對比。如物體較亮背景稍暗,視力越好;反之,背景比物體亮,則視力會顯著下降。當(dāng)照明條件很差,尤其是缺乏亮度差時,可能引起虛假的視覺現(xiàn)象,歪曲被感知物體,對判斷重要信息產(chǎn)生不良影響。

　　實際分析:羽毛球顏色為白色,背景墻為白色。

　　相關(guān)結(jié)論:運動人員看不清球路。

　　原因:背景墻與羽毛球的對比色不明顯。

　　解決方法:為了增大羽毛球與背景墻的色彩相差,運用燈的光影效果,來減小背景墻的亮度。通過觀察體育場地和熒光燈分布圖,將1 ,2 燈的一半用不透明燈罩擋住,這就將燈罩的陰影投射到了墻上,而另一部分光照射到地面,反射照射到場內(nèi),從而減小背景墻的亮度,使得羽毛球與背景對比相差大,羽毛球運動時更清晰,如圖5 所示。

 
　　3. 5 　光源的穩(wěn)定性
　　照明的穩(wěn)定性直接影響人們的健康,照明不穩(wěn)定會導(dǎo)致運動員的視力降低。照明穩(wěn)定性主要反映在頻閃效應(yīng)上。頻閃是因交流電源供電時電流的周期性變化,同時光通量也會發(fā)生周期性的變化,使得人們觀察運動的物體時造成錯覺。

　　實際分析:經(jīng)觀察,場地人工照明時有明顯頻閃。觀察羽毛球的運動時,可看到比較模糊的影子,分辨率低。

　　相關(guān)結(jié)論:頻閃對人的視力造成傷害。

　　原因:電流的周期變化,造成光源不穩(wěn)定。

　　解決方法:采用相鄰燈由不同相電源供電,即把兩只日光燈分

　　別接入不同的兩相電源中組成一組。由于兩只燈管的工作電流

　　相位不同,光通量可以相互補償,這樣就可以大大降低頻閃。

　　3. 6 　照度計算
　　3. 6. 1 　公式計算

　　時間選在晚上,測得館內(nèi)的照度平均為107. 037 5 lx ,而國家

　　標(biāo)準(zhǔn)( GB 5003422004) 羽毛球訓(xùn)練照度要達(dá)到300 lx ;比賽達(dá)到750 lx。

　　ΔE = E標(biāo)準(zhǔn)- E測量= 192. 962 5 lx。

　　由光照度公式:

　　ΔE = <·N·ηo·η/ S K[4 ] 。

　　推出:N =ΔES K/ηo<·η。

　　其中, < 為每盞燈發(fā)出的光通量,lm;ηo 為遮光格柵效率;η為燈利用系數(shù); S 為場地面積,m2 ; N 為燈具個數(shù), 個; K 為減光補償系數(shù)(羽毛球場為普通照明燈,沒有K 值) 。

　　3. 6. 2 　計算步驟
　　1) 由圖4 得到羽毛球場的長、寬即l , w ,以此求得地面面積S = l·w = 365. 46 m2 。2) 運動的高度為:1. 75 m;球場高度: h =5. 15 m。3) 室形指數(shù): i = S/ h ( l + w ) = 1. 91[4 ] 。4) 反射系數(shù):ρ墻= 70[4 ] , 反射系數(shù):ρ頂棚(鋁) = 70[4 ] 。5) 燈利用系數(shù)w =0. 45[4 ] 。6) 采用嵌入式格柵熒光燈(鋁柵格) 4 ×40 W 燈具效率63 % ,光通量為4 ×2 400 = 9 600 lm。

　　計算: N =ΔES K/ηo<·η[4 ] = 192. 962 5 ×365. 46/ (9 600 ×0. 45 ×0. 63) ≈25. 91≈26 個。

　　計算要達(dá)到訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)300 lx ,還應(yīng)增加26 個4 ×40 W 的燈具?？紤]到反射光的減弱,在此增加27 個燈具。

　　3. 6. 3 　燈具的檢驗

　　下面用單位容量法對上述結(jié)果進行驗證并進行燈的分布設(shè)計:

　　當(dāng)ΔE = 192. 962 5 lx 時,光照區(qū)域單位面積容量:

　　W = 11 W/ m2 [4 ] 。

　　由公式得出: W = 每盞燈具的燈泡數(shù)量×燈泡功率:

　　P = WS = 11 ×365. 46 = 4 020. 06 W[4 ] 。

　　N = P/ W = 4 020. 06/ 160≈26 個[4 ] 。

　　其中, P 為總功率[4 ] 。

　　根據(jù)實際情況分析,羽毛球場館原有49 個燈具,但光照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),這不僅對運動員接、發(fā)球造成影響,而且還會對運動員及裁判員的視力造成一定的傷害。因此對于此類體育館的照明情況,應(yīng)通過增加燈具數(shù)量進一步增加光照度。本次研究案例最后確定增加27 個燈具,改善后總數(shù)達(dá)到76 個,測得平均光照度E = 307. 2 lx。

　　3. 6. 4 　合理布局
　　采用頂側(cè)照明方式,燈具分布在內(nèi)外兩行。4 個燈具為一組,內(nèi)行11 組,外行8 組,如圖6 所示。

 
　　4 　結(jié)語
　　總結(jié)了羽毛球場照明設(shè)計的五個重要因素,并以某高等院校體育館的羽毛球場為例,分析了實際存在的照明環(huán)境問題,提出相關(guān)的改進措施和照明環(huán)境設(shè)計的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,照明技術(shù)也在不斷的提高,新的照明技術(shù)的開發(fā)和使用以及照明環(huán)境理論的提出必定會給社會帶來美好的環(huán)境。

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