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运动照明眩光
运动照明眩光
目录：
1.眩光的基本认识
2.眩光控制标准及评价方法
3.篮球馆模拟设计
近年来，绿色照明的兴起带动了更多环保节能灯具的推出，这些灯具正逐渐取代传统照明光源。同时，随着越来越多的人参与体育运动，体育场馆的照明条件也越来越受到关注。为了给运动员和观众创造舒适的照明环境，控制场馆照明灯具的眩光至关重要。以往，体育照明设计仅注重环境照明，这对于体育照明而言并不充分。有效的体育照明不仅要解决照明问题，还要解决高亮度灯具产生的眩光问题。如何在确保照明均匀一致并符合照明标准的同时最大限度地减少眩光是一个重要的研究领域。
鉴于眩光算法种类繁多，且各自适用于不同的体育场馆，本文以篮球馆的照明为例，探讨眩光的来源。眩光的影响可以通过管理非光源因素来减轻，主要包括灯具的合理布置、调节灯具功率、选择合适的环境亮度比以及使用低反射率的材料。通过研究相关的眩光值，本文开发了一种适用于室内体育场馆的眩光计算方法。随后，本文对室内照明进行了软件模拟，并结合眩光观测点来确定场馆内的最大眩光值。
1. 眩光的基本认识
1.1 眩光的危害
眩光是由于视野内光线亮度分布不均匀造成的。光源亮度与周围环境亮度反差过大也会导致眩光，尤其是在直视高强度光源时。
眩光主要影响眼睛，并可能将不适感传递至神经系统。眩光会严重损害视觉功能，长时间暴露于眩光下会导致眼睛疲劳。对于驾驶员而言，眩光会分散他们的注意力，从而可能导致危险情况。在充满眩光的环境中工作会导致不适；轻微的眩光可能导致烦躁，而严重的眩光则会减慢反应速度并降低工作效率。在体育场馆中，平衡高亮度与环境光水平至关重要，以防止眩光对运动员和观众造成伤害。
1.2 防眩光
为了管理灯的亮度和进入人眼的光线，通常采用三种主要方法：
（1）降低灯具功率，避免亮度过高，同时仍能满足照明需求；
（2）将灯放置在适当的位置，以确保不会有直射光进入眼睛；
（3）调整灯具表面亮度和反射强度，增强光源的背景亮度，从而最大程度地减少环境亮度的整体反差。
反射眩光是指高亮度光源在闪亮材料或表面反射，对人眼或相机镜头造成干扰。例如，电脑屏幕或玻璃外墙的反射会产生严重的眩光。长时间暴露在这种眩光下会导致不适和烦躁。
无论室内还是室外运动场所，平衡光源、反射材料和人眼视角之间的关系都至关重要。选择材料时，应避免使用反射率高的材料。此外，可以通过使用半直接或半间接照明来增加上方亮度，从而减轻眩光，这有助于在整个空间内均匀分布光线。通过实施这些策略，可以实现均衡的环境亮度，有效减少眩光。
1.3 防眩光灯的设计
眩光主要源于直接暴露于未遮蔽的光源。为了减轻眩光，人们会将光源封装在灯具内，并通常配备灯罩。灯罩对于减少眩光至关重要；如果没有灯罩，未遮蔽的光线会直接照射到眼睛，导致阅读困难。使用灯罩可以限制台灯向上的光线，使照明集中在预期的工作区域。
防眩光格栅灯旨在通过使用格栅来最大程度地减少眩光，从而有效控制光线角度，避免直射裸露的光源。通常，这些格栅灯安装在天花板上，并在其上方安装反射器。这种装置利用反射和折射来扩大照明区域，确保更均匀的光线分布，并显著减少强光点，从而减少眩光。
1.4 最佳环境亮度比
长时间暴露于高亮度环境会降低感知到的眩光效果，即使是明亮的光源。例如，虽然夜间直视汽车前灯会让人感到不适，但在白天直视通常是可以忍受的。这表明，有效的设计应致力于在空间内实现均匀的亮度分布，避免环境亮度出现显著变化。通过降低环境亮度比，可以最大限度地减少眩光的不利影响。
2.眩光控制标准及评价方法
2.1 眩光控制标准
眩光控制标准因地点而异，导致不同场馆对可接受眩光水平的要求也不同。本文重点关注室内篮球场的具体情况，旨在制定适当的眩光限值。表1列出了国际照明委员会 (CIE) 针对不同环境推荐的最大眩光值，照明设计中不应超过这些值。
表1 CIE眩光控制标准
2.2 体育设施照明技术
体育设施采用多种照明技术：
（1）灯光均匀分布在区域上方。这种布置的缺点是照度较低，适合一般训练场所；
（2）灯光布置在区域的上方和两侧，可以兼顾水平和垂直照明。这种配置较为常用；
（3）灯光安装在场地上方，非常适合天花板较高的空间。这种方法可以最好地控制眩光。
体育照明不仅仅涵盖这些技术。不同的运动项目需要特定的照明解决方案，每个场地也有其独特的照明方法。上述方法主要用于室内和室外篮球场。
2.3 基本眩光评估技术
2.3.1 眩光指数（GR）方法
计算照明眩光指数的公式是
这里，L表示灯具发出的光线直接到达眼睛的亮度，Le表示照明区域直接影响眼睛的亮度。通过消除常数和不必要的项，公式可以简化为
将 Lvi 替换为“灯产生的亮度”，将 Lve 替换为“被照明场所的亮度”，因为被照明场所本身并不产生亮度，而是接收来自灯的照明。因此，可以得出：
GR 考虑了照明区域的背景，特别是工作表面，同时忽略了墙壁广告牌等其他反射光源。
3.篮球馆仿真设计
3.1 模型创建
首先，创建一个室内篮球馆的模型。利用点法绘制室内球场的平面图，并根据场地设计调整尺寸，使其容纳三个球场。标准尺寸为长40米，宽65米，高12米。
3.2 照明设计
照明设计采用DIALux软件进行。
3.3 单场照明设置
首先，为一个球场布置两排照明。调整每排灯具数量，使照度接近标准要求；然后在特定位置添加灯具，以增强照明不足的区域。接下来，布置单个球场的照明，调整高度和角度以满足照度标准。考虑到球场的对称性以及球员投篮时仰视的特点，灯具应直接向下放置，而不是倾斜放置。伪彩色显示和等高线分析表明，球场中心的照度一致，满足篮球馆照明300 lux的标准，墙面照度达到150 lux，确保了相对均匀的光照环境，有助于最大限度地减少眩光。
3.4 GR观测点布置
一旦照明条件令人满意，就应该建立 GR 观察点来评估眩光水平。
设置好GR观测点后，即可使用软件计算每个点的GR值。然后，将这些值与CIE标准值进行比较，以评估设计的球场是否符合CIE标准。记录的GR值如表2所示。
表2 GR值计算
表2显示，该设计的最高眩光值为11，完全符合体育场馆的设计标准。接下来，我们将对三个体育场馆的灯具进行布置，并计算其眩光等级（GR）和照度水平。
3.5 体育场总体设计
在另外两个体育场，灯具将上下叠放。通过绘制等值线，可以看出三个体育场区域的照度均保持在 300 lx，而体育场整体照度超过 2001 lx。地板照度超过 200 lx，墙面照度超过 1001 lx。这种设置有助于降低环境对比度并降低眩光值。
根据表3的数据，该体育场记录的最高GR值为11，满足照明设计的眩光控制标准。
表3 整个体育场的GR点
图7显示了整个体育场的点照度图，可以评估每个区域的照度水平。体育场所有区域均符合约300 lx的标准要求，且没有发现明显变化。
图 8 展示了天花板的等照度图，其中照度保持在 1001 lx 以上。这有助于最大限度地降低背景亮度与环境光之间的对比度，通过控制环境亮度比有效减少眩光。天花板作为照明的背景；如果亮度过暗，人们抬头仰视时可能会产生眩光。保持天花板一定的亮度可以确保其与光源之间的亮度差异不会过大，从而显著减轻眩光影响。
图7 点照度图
图8 天花板照明
仿真设计使我们能够清晰地识别造成眩光的因素。通过在设计过程中管理这些可控因素，我们可以实现符合实际需求的照明条件。设计中的关键考虑因素包括灯具功率、光分布模式和材料反射率。此外，在满足必要的照明标准的同时，确保照明尽可能均匀也至关重要。本文以室内篮球场为例，计算眩光等级 (GR)，并针对该特定环境开发合适的算法。
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5. 人们还问
什么样的照明才不会产生眩光？
最佳的无眩光照明结合了光学设计、智能定位和自适应技术：将灯具安装在适当的高度/角度，确保截止角≥45°，以隐藏直射光源。使用百叶窗、挡板或嵌入式安装来阻挡高角度眩光……更多
运动照明的眩光等级是多少？
运动照明的眩光等级由室内（UGR）和室外（GR）标准定义，技术要求如下：灯具亮度≤2.500 cd/m²。带有微棱镜扩散器的非对称光学元件（例如，110°×60°光束）。背景与光源亮度比<1:5...更多