城市夜景照明的色度學設計-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯城市夜景照明的色度學設計-基礎電子隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，居民生活水平得到了很大的改善，人們對生活品質的要求也越來越高，白天上班、夜晚休閑購物已經(jīng)成為大多數(shù)城市居民的生活狀態(tài)，城市夜間經(jīng)濟也獲得了蓬勃發(fā)展。在這種發(fā)展趨勢下，城市夜景照明作為提升城市夜間品位、促進夜間經(jīng)濟文化發(fā)展的重要手段，成為各地政府關心的話題。北京、上海、杭州等很多城市都制訂了相應的城市夜景整體或區(qū)域規(guī)劃，并不斷地投入、建設，很多城市的夜間景觀都發(fā)生了翻天覆地的變化。相應地，如何結合色度學原理，組合光的不同顏色、色溫和顯色指數(shù)，營造和諧、符合定位的城市夜景氛圍，也成為夜景照明設計的重要課題。

1色度學原理

1.1顏色的內涵

人眼感知的顏色是環(huán)境照明條件和物體反射特性綜合作用的結果。在人類漫長的歷史文化演進過程中，各種顏色被賦予了特定的內涵。一般地，紅色表示熱情奔放，藍色表示冷靜安寧，綠色表示平和自然，$表示古典高貴，白色表示潔凈典雅。

顏色的情感內涵具有生理學上的基礎。研究表明，不同光色對人的血壓、心率、良導絡和褪黑素等有一定的影響，從而造成人的不同心理變化。

對于夜景照明來說，使用不同的顏色及其顏色組合，能夠表達建(構)筑物的特質，增加建(構)筑物的戲劇性和歷史性，在滿足視覺感官和精神上的需要的同時，對人群產(chǎn)生不同的心理暗示、情緒引導和行為趨向，造成人群心理上的崇敬感、滄桑感、冷漠感或親切感，情緒上的愉悅感、平靜感或壓抑感，從而造成行為上的逃避或者被吸引。

1.2顏色三要素與混色原理

明度(lightness)、色調(hue)和彩度(chroma)是顏色的三要素。明度可以理解為光刺激對人眼形成的明暗感覺，光源發(fā)光或者物體反射的亮度越高，則明度越高;色調即顏色彼此區(qū)分的特性，包括紅、黃、藍、綠等，分別對應不同波長的單色光，即以主波長區(qū)分色調;彩度即顏色的鮮艷程度(飽和度)，各種單色光的彩度。

圖1CIE1931色度圖

圖1為CIE標準色度圖，其中，翼型曲線上的點為單色光，并標注有波長，曲線上的點對應的顏色飽和度。E點(x=y=z)為等能白點(EqualEnergyWhitePoint)。翼型區(qū)域內顏色均可由單色光和白光混色得到，白光的比例越大，顏色的彩度越低。例如，M點的顏色可由P點和E點按一定比例混合得到，但M點顏色的彩度不如P點，P點對應的波長是顏色M的主波長。同樣地，白光也可由P點和Q點顏色按一定的比例混合得到，目前世面上主流的白光LED就是用藍色LED芯片激發(fā)$熒光粉混光獲得。

1.3色溫

色溫(colortemperature)概念基于黑體輻射理論。假定一純黑物體，能夠吸收任何波長的入射輻射，而沒有損失，同時又能夠將熱量生成的能量全部以“光”的形式釋放出來。不同溫度的黑體，輻射出的光譜是不同的。不同溫度的黑體的發(fā)光的色坐標可以在色度圖上形成一條曲線(blackbodylocus)，如圖2所示。當輻射源在溫度T時呈現(xiàn)的顏色與黑體在某一溫度Tc時顏色相同，那么我們將黑體的溫度Tc稱為該輻射源的顏色溫度，簡稱色溫。事實上，除白熾燈以外的大多數(shù)現(xiàn)有的光源，光譜與黑體相差甚遠，當光源顏色與黑體在某一溫度下的顏色接近時，我們把該黑體的溫度用來表示光源的色溫，并稱之為相關色溫(correlatedcolortemperature，CCK，以下按慣例，簡稱色溫)。因此，相關色溫并不是一個點，相等色溫的點連接起來，可以形成一系列等(色)溫線(linesofconstantcorrelatedcolortemperature，如圖2)。

彩光以色調(或波長)表示，白光以色溫表示。

圖2CIE1931坐標系中的黑體軌跡與等色溫線

近年來，色溫對人眼視覺效能影響的研究越來越多。一般認為，高色溫的光源，短波成分比例較高，在較暗環(huán)境下對光效有一定的加成。

1.4顯色指數(shù)

顯色指數(shù)反映了光源對物體顏色呈現(xiàn)的程度。

顯色指數(shù)越高，光源對物體顏色的反映越真實。一般來說，光源光譜成分越復雜(特別是連續(xù)光譜)，顯色指數(shù)越高。經(jīng)過幾百年的進化，人類對太陽光、火光等熱輻射源的適應程度，所以白熾燈等熱輻射光源的顯色指數(shù)會很高，而單色光對物體顏色的呈現(xiàn)會很差。表1為常用光源的顯色指數(shù)。

表1各種常用光源的常規(guī)顯色指數(shù)

2夜景照明色度學設計

每一建(構)筑物都有其特定的用途，這種用途賦予建筑與眾不同的內涵。在夜景照明設計過程中，照明設計師必須了解色度學原理，遵循色度學設計原則，充分考慮建(構)筑物的定位，選擇合適的顏色和顏色搭配，利用合適的色溫和顯色指數(shù)的光源，將光色的內涵與建(構)筑物的內涵統(tǒng)一起來，完美呈現(xiàn)建筑的特質，達到真正美化建(構)筑物的作用。

2.1顏色選擇

一個普遍的原則是，在夜景照明設計中，應把握基色與靚點、個體與整體的關系，慎用彩光。一般來講，一個區(qū)域內的夜景照明，是為該區(qū)域內夜間景觀環(huán)境提供能表現(xiàn)該區(qū)域特色的基調。過多的彩光，會使區(qū)域內顏色雜亂，令人目不暇接，甚至引起感官的錯覺。沒有基色，沒有整體感，就體現(xiàn)不出特色。但是，完全沒有彩光，會讓人產(chǎn)生視覺疲勞，沒有新鮮感。對于特定的區(qū)域，在少量的建(構)筑物適當采用彩光照明，可以讓人產(chǎn)生耳目一新的感覺。

對于不同用途的建(構)筑物，應選擇不同的光色。中國傳統(tǒng)建筑，因其形態(tài)獨特，層次明顯，且多用$的油彩，應選擇$或暖白等光色，營造古典高貴的氣質。對于現(xiàn)代化建筑，應以白光為主，突出檔次，凸顯典雅和大氣。對于娛樂場所所在的建筑，可以適當采用紅光或藍光組合，營造寬松休閑的氛圍。光色的運用還應充分考慮文化禁忌。比如，建筑物頂部，一般不考慮使用綠光。

另外，從節(jié)能上考慮，所選光色與建(構)筑物顏色應盡量相近，提高反射亮度，減少照明功耗;從保護古建的角度考慮，古建照明設計應盡量少用藍光或短波輻射比例大的光源，避免短波長加速建筑材質老化;從人的舒適角度考慮，面向住宅的光束盡量不要使用藍色或短波輻射比例大的光源，避免對人眼的損傷。

2.2顏色搭配

根據(jù)顏色的三要素和混色原理，對于需要提供顏色鮮艷的彩光的場合，應盡量避免白光混入彩光中，因為白色會沖淡彩光，使得彩光飽和度降低，達不到要求的效果。同樣，黃光(或暖色光，下同)和藍光的搭配使用應慎重，尤其避免黃光和藍光的交叉布燈。同一建筑體上的黃光和藍光進入眼球，會在視網(wǎng)膜上進行混光，但是又無法得到純凈的白光，只能形成灰暗、骯臟的視覺效果。如果非要同時設計藍光和黃光，藍光和黃光在建筑物上分布的截止線應清晰，盡量避免混光，如杭州的雷迪森大酒店照明設計，黃光和藍光涇渭分明，在近人尺度只看見黃光，在較遠尺度下，建筑底部被其它建筑物遮擋，只看見藍光，避免了混光后的負面效果。

2.3色溫選擇

對于單一建(構)筑物，色溫種類應在2～3種，以兩種為宜。選擇色溫超過三種，就會產(chǎn)生凌亂的感覺。一般地，對于高大建筑，底部近人尺度以暖色為主，營造溫暖氛圍，吸引行人進入，中部以上尺度色溫可提高，從遠處看，建筑物亮度增加，更加現(xiàn)代化，更顯氣派。

對于小區(qū)、公園等場所內的庭院燈，一般環(huán)境比較昏暗，根據(jù)中間視覺理論，宜采用較高色溫的白光光源替代高壓鈉燈光源，增加視亮度。

夜景照明工程實施后，燈具之間色溫不一致的情況并不鮮見。從光源來看，應注重品質的把關，同一種光源色溫不一致的現(xiàn)象應盡量避免。陶瓷金鹵燈的顏色一致性優(yōu)于一般的石英金鹵燈，在客觀因素允許的情況下，可優(yōu)先采用陶瓷金鹵燈。特定的色溫值對應的是一條等色溫曲線，對于白光LED，可考慮以中心色度坐標加上合適的色容差框定色溫范圍，避免同批次同一色溫LED的色差現(xiàn)象。

2.4顯色指數(shù)選擇

夜景照明可以是對日景的提升，也可以是對日景的顛覆。對于造型優(yōu)美、特點突出的建(構)筑物整體或局部，應選擇顯色指數(shù)高的光源，加強對建筑機理、形態(tài)的表現(xiàn)，對白天景觀效果進行提升。對于工業(yè)景觀、歷史建筑等破舊的建(構)筑物，無需表現(xiàn)其局部細節(jié)和真實性，則可使用顯色指數(shù)較低的光源，例