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室内篮球照明设计：篮球场电视照明亮度
室内篮球照明设计：篮球场电视照明亮度
目录：
1.分析与建模
2.室内篮球场照明设计与仿真
照明对于体育场馆的有效运营和电视转播至关重要。体育照明不仅要为运动员和裁判员创造高质量的比赛环境，还要为观众提供愉悦的观赛体验，并满足电视转播的照明需求。在设计照明方案时，可以有效利用DIALux照明软件的功能，清晰直观地了解拟议的照明布置方案，从而优化灯具位置、调整灯具数量，制定最佳照明设计方案，并生成照度等值线图、点照度图和眩光指数等报告。本文将重点介绍室内篮球场的照明设计和建模仿真，主要从光源选择、灯具配光曲线选择、灯具布置和灯具控制方式四个方面进行探讨。
1.分析与建模
体育场馆照明设计需要考虑场地等级以及不同运动项目的具体要求。本文重点研究室内篮球场的照明设计与仿真，以我国篮球场照明标准为基准进行仿真，具体如表1所示。
表1 篮球场照明水平（电视照明水平）
按照篮球场设计标准，在DIALux中建立了一个长40m、宽30m、高13m的二级室内体育场馆模型，设计标准照度为500lx。
2.室内篮球场照明设计与仿真
2.1 光源选择
金属卤化物灯和LED灯常用于体育照明。考虑到体育场馆的高度，需要大功率灯具来满足照明要求。金属卤化物灯功率强大，且技术规格完善，因此应用广泛。另一方面，LED灯在能效、寿命、频闪和调光能力方面均优于金属卤化物灯。然而，大功率LED灯在散热、尺寸和重量方面仍有很大改进空间。
为了找到最优方案，采用星空布灯法，对金卤灯和LED灯的性能进行了仿真计算。金卤灯选用某品牌的MPK45，LED灯选用同品牌的BY471P。为满足500lx的照度标准，在星空布灯法下进行计算和仿真，得出金卤灯需48盏，总功率20.592W；LED灯需36盏，总功率7.200W。仿真结果如图1和表2所示。
表2 光源模拟结果
图1 室内篮球场不同光源照度云图
表2显示，为了达到相同的平均照度和均匀度，金属卤化物灯比LED灯多用12盏，总功率差为13.392W。金属卤化物灯的功率密度为17.16W/m²，而LED灯的功率密度为6W/m²。这表明金属卤化物灯的能耗明显高于LED灯。鉴于LED灯的节能优势和卓越性能，它们显然是更好的选择。
2.2 灯具发光曲线的选择
灯具的照明曲线有三种类型：窄、中、宽，这会影响照度的变化。本研究采用 HPK888 品牌的三种不同金属卤化物灯具进行设计模拟。照明曲线如图 2 所示。
使用 DIALux 进行计算和模拟，确定要达到满星布置下 500lx 的照度标准，需要 42 盏宽照明灯具。为了进行比较，我们还以相同的方式布置了窄照明灯具和中照明灯具。模拟结果如图 3 和表 3 所示。
表3 灯具配光曲线模拟结果
图2 配光曲线
图3 室内篮球场灯具不同配光曲线的照度等值线
表3表明，在相同的照明设置下，配光曲线越窄，灯具照度越高，但照明均匀度会降低。体育场馆需要舒适的照明，照明均匀度必须不干扰体育活动和比赛。此外，照度必须符合标准值。因此，灯具的选择应根据场馆的具体需求，选择配光曲线合适的灯具。例如，对于高大宽敞的场馆，窄配光灯具是满足照明需求的理想选择；而中等配光灯具则更适合训练馆、业余比赛区等较低的空间。
2.3 灯光布置方法
体育馆的典型照明布置方式包括顶置式、两侧式和混合式。对称式灯具最适用于顶置式布置，这种布置方式适用于层高较低且无电视转播需求的体育馆，常见于业余训练和娱乐场所。非对称式灯具适用于侧置式布置，沿跑道布置，灯具的瞄准角（灯具瞄准方向与垂直线的夹角）在25°至65°之间。这种布置方式适用于需要较高垂直照度且具备电视转播需求的大中型体育馆。混合式布置结合了顶置式和两侧式布置，可提供多种照明方案，满足不同的照明需求，非常适合大型多功能体育馆。
本研究使用金属卤化物灯（具体型号为MPK450，单灯功率为500W）模拟了侧面和顶部两种布局。基于500lx的标准照度，计算和模拟结果确定，两侧布局需要46盏灯，顶部布局需要48盏灯。模拟结果如图4和表4所示。
图4 室内篮球场照明布置方式不同时刻照度等值线
根据表4，两侧设置和顶部设置的照明标准相当；但顶部设置包括2个额外的灯，总功率增加了1.000W，导致更高的投资和运营费用。
表4 灯具布置模拟结果
此外，在设计篮球场的照明时，必须考虑眩光的影响。在照明模拟中，由于场地呈矩形，且灯光位于头顶上方，因此眩光值的采样点应均匀分布且对称。
在双面配置中，眩光值范围从最小 13 到最大 18。而在顶部配置中，眩光值范围从 11 到 17。虽然双面设置的眩光值略高于顶部设置，但它仍然符合表 1 中概述的标准要求。
2.4 灯光控制
体育馆不仅用于业余比赛，还用于娱乐活动和常规训练。本文提出了三种照明控制模式：业余比赛模式、娱乐模式和清洁模式，照度分别为500lx、300lx和150lx。根据计算和DIALux模拟，顶灯配置所需的灯具数量分别为36盏、24盏和12盏。所选灯具型号为BY471P，额定功率为200W，光通量为25,000lm。
表5 照明控制模式仿真结果
表 5 总结了三种模式的模拟结果。
不同模式下的照明功耗差异很大。根据场馆的使用时段调整灯具数量，可以有效节约能源。此外，为了规范所有灯具的运行和维护计划，灯具控制策略应采用轮换制度，以简化工作人员的维护和维修工作。
目前，LED灯的普及程度不如卤素灯，但其节能、长寿命、可调光等诸多优势，预示着其将成为未来的主流。灯具配光曲线的选择，应根据场地具体情况选择窄配光曲线、中配光曲线或宽配光曲线，配光曲线越窄，照度越高。室内体育场馆的照明布置方式主要有顶置式、两侧式和混合式。顶置式照明均匀性较好，但垂直照度较低；两侧式垂直照度较高，且更易于维护；混合式照明可以满足多种照明需求。在体育场馆中采用多种照明控制模式，节能效果显著。
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