體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)綜述

一、概述

體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)主要是為滿(mǎn)足足球、田徑、橄欖球、曲棍球等運(yùn)動(dòng)的需要。足球運(yùn)動(dòng)因球的運(yùn)行不僅在地面上，同時(shí)還在距地10~30m的空間進(jìn)行。因此在一定的空間高度的各個(gè)方向上要保持一定的亮度，一般足球場(chǎng)上空15m以下空間的光分布要非常均勻。

田徑比賽大部分在距地面約3m高度的范圍內(nèi)進(jìn)行，這類(lèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)施的照明，主要是滿(mǎn)足地面上的光分布均勻的要求。標(biāo)槍、鐵餅、鏈球等項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)高度可達(dá)20米，原來(lái)這類(lèi)項(xiàng)目往往不在晚上舉行，但現(xiàn)在這些運(yùn)動(dòng)晚上舉行的較多，而且往往是決賽或資格賽，重要程度可見(jiàn)一斑。因此場(chǎng)地照明必須滿(mǎn)足這類(lèi)項(xiàng)目的需求。

橄欖球、曲棍球等運(yùn)動(dòng)在我國(guó)不普及，如有需要可參閱相關(guān)資料，在此不贅述了。

為了適合于彩色電視實(shí)況轉(zhuǎn)播尤其高清電視轉(zhuǎn)播的要求，要求運(yùn)動(dòng)員和場(chǎng)地以及觀眾之間的亮度比率應(yīng)具有一定數(shù)值。

二、體育場(chǎng)照明要求

要做好一個(gè)體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者首先必須了解和掌握體育場(chǎng)照明要求：應(yīng)有足夠的照度和照明的均勻度，無(wú)眩光照明，適當(dāng)?shù)年幱靶Ч?，光源色度參?shù)的正確性等等，具體標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求參見(jiàn)作者的另一篇文章（見(jiàn)炳華話(huà)電氣），下面進(jìn)行定性的描述。

1 照度要求

彩色電視轉(zhuǎn)播照明應(yīng)以場(chǎng)地的垂直照度為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，場(chǎng)地照明一般必須滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)員、觀眾和攝像機(jī)三方面的要求。為此要求水平照度、垂直照度及攝像機(jī)拍攝全景畫(huà)面時(shí)的亮度，必須保持變化的一致性。運(yùn)動(dòng)員、場(chǎng)地和觀眾之間的亮度變化比率不得超過(guò)某一數(shù)值，這樣才能適應(yīng)彩色電視攝像要求。

彩色電視轉(zhuǎn)播要求照度比黑白電視高，高清電視轉(zhuǎn)播要求的照度又高于標(biāo)清的彩電轉(zhuǎn)播，超高清電視轉(zhuǎn)播現(xiàn)在也在試驗(yàn)中，對(duì)照明要求將會(huì)更高。另外，照度與電視畫(huà)面的畫(huà)幅有密切的關(guān)系，照度低，那么電視轉(zhuǎn)播僅限于攝取全景；如果照度高，既可攝取全景又能拍攝特寫(xiě)鏡頭，從而使電視播送更生動(dòng)。

2 照度均勻度

均勻度的要求主要源于電視攝像機(jī)的要求，而不相稱(chēng)的均勻度，也會(huì)給運(yùn)動(dòng)員和觀眾帶來(lái)視覺(jué)上的痛苦。照度均勻度規(guī)定表面上的最小照度（Emin）與最大照度（Emax）之比（U₁），最小照度（Emin）與平均照度（Eave）之比（U₂）。均勻度用來(lái)控制整個(gè)場(chǎng)地上的視看狀況，U₁有利于視看功能。U₂有利于視覺(jué)舒適。

在和鏡頭軸線(xiàn)的主要方向相垂直的比賽場(chǎng)地上1.0-1.5m高的范圍內(nèi)測(cè)得的平均照度應(yīng)不低于1400lx，實(shí)際上1000lx對(duì)于攝影也是可能的。

對(duì)于一個(gè)面積相當(dāng)大的體育場(chǎng)地(如球場(chǎng)周?chē)由吓艿溃娣e為120m×200m)來(lái)說(shuō)，其水平照度的均勻度不如其中足球場(chǎng)地的均勻度。既要能保持轉(zhuǎn)播所需的照度梯度，又要滿(mǎn)足照度均勻度的要求，才能保證電視攝像機(jī)能攝取優(yōu)質(zhì)的電視畫(huà)面。

運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作愈迅速、運(yùn)動(dòng)器具愈小，對(duì)于垂直照度、照度均勻度及照度梯度要求就愈嚴(yán)格。

彩色轉(zhuǎn)播足球比賽時(shí)，水平面或垂直面上相鄰網(wǎng)格點(diǎn)間的照度變化率每5m不應(yīng)超過(guò)20%，非彩電轉(zhuǎn)播時(shí)不應(yīng)超過(guò)50%。

3 亮度和眩光

電視攝像機(jī)的作用與人的視覺(jué)有些相似，攝像機(jī)和人眼都是以感覺(jué)照明的強(qiáng)度作為亮度，因此，畫(huà)面對(duì)比以及其背景，對(duì)于畫(huà)面質(zhì)量來(lái)說(shuō)都是最重要的。一方面由于缺乏充分的對(duì)比，好的畫(huà)面就不能取得；另一方面由于難于處理明暗，同樣也妨礙高質(zhì)量畫(huà)面的產(chǎn)生。

　　亮度和眩光對(duì)于運(yùn)動(dòng)員和觀眾的視覺(jué)舒服與否都是很重要的，考慮到要避免太暗的背景，一部分光線(xiàn)應(yīng)當(dāng)射向看臺(tái)，觀眾席座位面的平均水平照度應(yīng)滿(mǎn)足100 lx的要求，主席臺(tái)面的照度不宜低于200 lx?？拷荣悈^(qū)前12排（15排）觀眾席的垂直照度不宜小于場(chǎng)地垂直照度的25% 。這不僅使對(duì)面看臺(tái)上觀眾眩光減少，而且電視畫(huà)面也因?yàn)橛辛艘粋€(gè)明亮的看臺(tái)背景，使畫(huà)面質(zhì)量更為有利。

總的來(lái)說(shuō)，眩光在很大程度上系由照明設(shè)施的亮度、燈具布置的實(shí)體角、發(fā)光的面積、燈具的方向與正常觀看方向之間的角度、照明設(shè)施亮度與其觀看時(shí)的背景亮度之間的關(guān)系、以及人眼適應(yīng)的條件(主要系由視野亮度來(lái)決定)等一系列因素來(lái)決定。如果要獲得舒適的觀看條件，必須使得視野內(nèi)直接亮度不超過(guò)背景可依據(jù)的某一亮度值。

眩光問(wèn)題，只要協(xié)調(diào)好觀眾、運(yùn)動(dòng)員之間的矛盾就能解決，這一協(xié)調(diào)工作由設(shè)計(jì)師來(lái)完成，即設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮投光燈的光線(xiàn)分布、安裝方案、燈懸掛高度以及其它因素。寬光束的投光燈容易獲得場(chǎng)地的均勻效果，但會(huì)增加對(duì)看臺(tái)上的觀眾的眩光，因此，適當(dāng)選用中等光束和窄光束投光燈相結(jié)合的方案來(lái)解決眩光問(wèn)題。投光燈分類(lèi)、光束角的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 投光燈燈具分類(lèi)

4 陰影影響

亮度對(duì)比強(qiáng)，同時(shí)又有陰影，這些都有礙于電視攝像機(jī)的正確調(diào)整，因而會(huì)影響電視畫(huà)面的質(zhì)量。過(guò)于黑暗也會(huì)降低視覺(jué)的舒適。另一方面，陰影對(duì)于電視轉(zhuǎn)播和觀眾來(lái)說(shuō)卻又很重要，特別是當(dāng)具有快速動(dòng)作的高速傳球特點(diǎn)的足球比賽時(shí)，如果有陰影的影響，距球遠(yuǎn)的觀眾是無(wú)法跟蹤上目標(biāo)的。

可以細(xì)致地調(diào)整投光燈，同時(shí)避免了影響照明的不利因素就可以改善或消除陰影的影響。但是對(duì)于有雨棚的體育場(chǎng)，陽(yáng)光下的陰影是很難避免的，盡管使用人工照明進(jìn)行補(bǔ)光也無(wú)濟(jì)于事。

圖14-2 慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)日光下的陰影

5 顏色校正

顏色較正對(duì)于觀眾和彩色電視轉(zhuǎn)播都很重要。電視攝像機(jī)色溫在很大范圍內(nèi)能夠加以調(diào)節(jié)，可以使用色溫3000-6000K的光源進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播。但是，體育場(chǎng)是室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，在選擇光源時(shí)，要考慮日光的色溫，即5000-6000K?？赡馨l(fā)生這種情況，比賽在日光下開(kāi)始，而在夕陽(yáng)西下時(shí)，即在冷光照明下結(jié)束(通常用“全天候”這一詞來(lái)形容這一情況)。在夕陽(yáng)和人工照明雙重光線(xiàn)下，要求日光色溫與人工照明光源的色溫相一致，這樣電視攝像機(jī)可以進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)播，由日光順利過(guò)渡到人工照明。

金屬鹵化物燈在場(chǎng)地照明中應(yīng)用極為廣泛，其具有4000～6000K的色溫，完全可以滿(mǎn)足室外彩色電視轉(zhuǎn)播的需求。近年來(lái)，LED在場(chǎng)地照明中得到試驗(yàn)性的應(yīng)用，效果良好，大有取代金鹵燈之勢(shì)，對(duì)色溫要求更為寬泛，但對(duì)顯色性的研究還在進(jìn)行中。

6 維護(hù)系數(shù)和大氣吸收系數(shù)

照明裝置在使用一定周期后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新裝時(shí)在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比稱(chēng)為維護(hù)系數(shù)（maintenance factor）。照明計(jì)算時(shí)維護(hù)系數(shù)取值見(jiàn)本章第一節(jié)，室外體育場(chǎng)照明計(jì)算時(shí)還應(yīng)計(jì)入5%～15%的大氣吸收系數(shù)，主要考慮空氣對(duì)光的吸收、反射、散射等因素，從而對(duì)照明的影響。大氣吸收系數(shù)與維護(hù)系數(shù)是不同的概念，但在工程中經(jīng)常會(huì)統(tǒng)一考慮。而《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ31-2003中要求室外時(shí)維護(hù)系數(shù)應(yīng)取0.55，另外還計(jì)入30%大氣吸收系數(shù)，將會(huì)造成較大的浪費(fèi)。以綜合體育場(chǎng)為例，假設(shè)某體育場(chǎng)沒(méi)考慮維護(hù)系數(shù)時(shí)，使用350套2000W的金鹵燈即可滿(mǎn)足要求，考慮維護(hù)系數(shù)0.7時(shí)，用燈量為350/0.7=500套，如果維護(hù)系數(shù)和大氣吸收系數(shù)按JGJ31-2003取值，則為350/(0.55x0.7)=909套燈具，比上述取值多出909-500=409套燈具，相應(yīng)還需增加電纜、配電、荷載等費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)用和工作量也增加不少。目前，《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》正在修編之中，相信關(guān)于大氣吸收系數(shù)的條款將會(huì)修訂。

另一方面，忽略大氣吸收系數(shù)也是不妥的，尤其多霧、霧霾嚴(yán)重的地區(qū)更要重視大氣的影響。仍以上述體育場(chǎng)為例，如果大氣吸收系數(shù)取10%，則該體育場(chǎng)使用2000W金鹵燈數(shù)量應(yīng)為350/0.7×(1-10%)=556套，這樣才能保證場(chǎng)地上得到良好的照明。國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”的場(chǎng)地照明計(jì)算取10%的大氣吸收系數(shù)。

三、對(duì)照明質(zhì)量其它方面的要求

1 立體感

立體感是指光照射在物體(即運(yùn)動(dòng)員和運(yùn)動(dòng)器具)上時(shí)所產(chǎn)生的效果，使物體的形體細(xì)部和輪廓都能看得清晰。例如在判斷距離和速度時(shí)，很大程度上取決于對(duì)物體形狀能夠清楚的辨認(rèn)。要取得良好的立體感，就必須從物體的各側(cè)都要有光，但并不要絕對(duì)均勻。立體感要把握好度，沒(méi)有立體感則轉(zhuǎn)播的電視畫(huà)面比較生硬、呆板；過(guò)度強(qiáng)調(diào)立體感則會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似重點(diǎn)照明中的戲曲效果，被照的人和物將會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的亮斑和陰影，電視轉(zhuǎn)播將不會(huì)清晰，轉(zhuǎn)播效果將大大折扣。對(duì)于重要賽事，需要認(rèn)真對(duì)待立體感問(wèn)題。以?shī)W運(yùn)會(huì)為例，要求場(chǎng)地照明從不同方向照射到場(chǎng)地內(nèi)，且場(chǎng)地內(nèi)每個(gè)計(jì)算點(diǎn)的四個(gè)方向（平行于邊線(xiàn)和底線(xiàn)）垂直照度的最小值與最大值之比不小于0.6。

2 頻閃效應(yīng)

頻閃效應(yīng)是在以一定頻率變化的光照射下，觀察到物體運(yùn)動(dòng)顯現(xiàn)出不同于其實(shí)際運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，通常的表現(xiàn)形式有抖動(dòng)、閃動(dòng)等。頻閃效應(yīng)對(duì)電視轉(zhuǎn)播影響較大，可以想象，如果電視畫(huà)面出現(xiàn)抖動(dòng)、閃動(dòng)等現(xiàn)象，電視觀眾將無(wú)法接受，電視廣告、電視轉(zhuǎn)播權(quán)等電視轉(zhuǎn)播經(jīng)濟(jì)將會(huì)受到重大影響。尤其當(dāng)今已經(jīng)進(jìn)入LED照明時(shí)代，頻閃效應(yīng)更加突出，大大影響轉(zhuǎn)播的效果，尤其對(duì)高清電視轉(zhuǎn)播、慢動(dòng)作等影響更大。

國(guó)際上頻閃效應(yīng)的定量研究尚處在初級(jí)階段，其定義尚沒(méi)達(dá)成一致，有不同的定義方法。第10版的北美照明工程協(xié)會(huì)（TheIlluminating Engineering Society of North America）的《IES照明手冊(cè)》（IESLighting Handbook）給出了兩個(gè)描述頻閃效應(yīng)的概念。頻閃比是描述頻閃效應(yīng)的方法之一，即在某一頻率下，輸出光通最大值與最小值之差比輸出光通最大值與最小值之和，用百分比表示。如圖2所示，A和B分別是一個(gè)周期內(nèi)的光輸出的最大值和最小值，頻閃比Rf=（A-B）/(A+B)。頻閃比的描述見(jiàn)表2，因此，場(chǎng)地照明的頻閃比達(dá)到6%就會(huì)對(duì)電視轉(zhuǎn)播產(chǎn)生輕微的影響，該數(shù)值可以作為高等級(jí)賽事頻閃效應(yīng)評(píng)判的限值。

表2 頻閃比的描述

另一種描述頻閃效應(yīng)的方法是頻閃指數(shù)，即在一個(gè)周期內(nèi)，光輸出平均值以上部分A1與整個(gè)光輸出（A1+A2）的比值，即FI=A1/(A1+A2)，其值在0~1.0。頻閃指數(shù)需要進(jìn)行積分計(jì)算，使用起來(lái)比較繁瑣。

圖2 頻閃效應(yīng)的描述

為減少頻閃效應(yīng)，可以采用三相供電的場(chǎng)所，將照射在同一照明區(qū)域的不同燈具分接在不同相序的供電回路上，即三相同點(diǎn)法。在使用數(shù)量較多的寬光束燈具時(shí)，幾乎是自然地可達(dá)到上述要求，但在使用窄光束燈具時(shí)，則必須分三個(gè)相位以三相的組合方式投射。

使用高頻電子鎮(zhèn)流器也可以消除或減輕頻閃效應(yīng)，但電子鎮(zhèn)流器只能用于中小功率的金鹵燈，大功率的金鹵燈尚沒(méi)有成熟的產(chǎn)品。

超慢鏡頭回放區(qū)域可以采用LED燈，且可采取直流系統(tǒng)供電。但由于直流供配電系統(tǒng)的局限性和經(jīng)濟(jì)性，只能用于局部重要區(qū)域。

3 燈具數(shù)量問(wèn)題

使用大型燈具可以減少投光燈數(shù)目，但是在多數(shù)情況下，從均勻度要求的觀點(diǎn)來(lái)看，不可能做到把光線(xiàn)照射的足夠均勻，而且在使用窄光束時(shí)，肯定不可能達(dá)到均勻度要求。為此，最好多種配光配合使用，并使用功率適宜的燈具。

對(duì)于體育場(chǎng)來(lái)說(shuō)，目前較多使用2000W的金鹵燈，大型體育場(chǎng)使用窄光束、特窄光束燈具較多，并配以適量的中光束燈具，專(zhuān)用足球場(chǎng)燈具總數(shù)一般不超過(guò)300套就可滿(mǎn)足世界杯足球賽的要求。而綜合性體育場(chǎng)場(chǎng)地照明燈具將在400套以上。也有少數(shù)體育場(chǎng)采用1500W、1800W的金鹵燈，這時(shí)燈具數(shù)量會(huì)多一些。大型體育比賽，如奧運(yùn)會(huì)，有時(shí)會(huì)采用臨時(shí)性照明系統(tǒng)，如圖3所示為2004年雅典奧運(yùn)會(huì)Panathinaiko體育場(chǎng)臨時(shí)照明系統(tǒng)，該體育場(chǎng)為現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)即1896年第一屆夏季奧運(yùn)會(huì)的比賽場(chǎng)地，是現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)的發(fā)源地。奧運(yùn)會(huì)期間，臨時(shí)照明的光源為6000W金鹵燈，由于是臨時(shí)采用，這個(gè)方案是可以接受的，燈具數(shù)量將大大減少。

LED燈逐漸在體育場(chǎng)場(chǎng)地照明中得到應(yīng)用，并有快速普及的趨勢(shì)。燈具數(shù)量和功率將大大減少。限于技術(shù)和造價(jià)因素，目前多用在等級(jí)較低的體育場(chǎng)中。圖4為汕頭大學(xué)室外場(chǎng)地，燈具由Musco公司提供，其中小足球場(chǎng)采用8套96W的LED燈，燈桿高15m，平均照度達(dá)100lx；室外排球場(chǎng)同樣采用8套96W的LED燈，燈桿高也是15m，平均照度達(dá)140lx；室外單片籃球場(chǎng)采用4套96W的LED燈，燈桿高12m，平均照度高于100lx；網(wǎng)球場(chǎng)則燈桿高15m，一處單片場(chǎng)地采用16套96W的LED燈，平均照度高達(dá)500lx；另一處網(wǎng)球場(chǎng)為兩片場(chǎng)地，采用24套96W的LED燈，燈桿也是15m高，平均照度超過(guò)400lx。圖5為北京工人體育場(chǎng)國(guó)安足球練習(xí)場(chǎng)，該場(chǎng)地是標(biāo)準(zhǔn)的11人場(chǎng)地，共計(jì)采用96套180W的LED燈，兩側(cè)燈布，共6根燈桿，每根燈桿上安裝16盞燈，總安裝功率17.28kW，燈具由北京新能陽(yáng)光公司提供。

圖4 汕頭大學(xué)室外場(chǎng)地

（本照片由Musco公司提供）

圖5 北京工人體育場(chǎng)練習(xí)場(chǎng)

（本照片由北京信能陽(yáng)光公司提供）

4 燈具的方向性

描述燈具照射方向的有投射角、瞄準(zhǔn)角、俯角、仰角等等，其中瞄準(zhǔn)角是規(guī)范用詞，在我國(guó)多部標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定，正在修訂的《體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》試圖規(guī)范這些用語(yǔ)、用詞。在圖6中，燈具瞄準(zhǔn)角是燈具的瞄準(zhǔn)方向（主光強(qiáng)方向）與垂線(xiàn)的夾角，如果瞄準(zhǔn)角越大，垂直面照度Ev就越大，對(duì)運(yùn)動(dòng)員、觀眾的眩光就會(huì)增大。反之，如果燈具投射角越小，垂直照度也越小，不容易滿(mǎn)足電視轉(zhuǎn)播的要求。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，燈具投射角在25°~65°為宜。

圖6 燈具瞄準(zhǔn)角

5 光源與燈具的選擇

選用體育場(chǎng)照明光源要從光效、壽命、色溫、顯色性、投資和運(yùn)行等諸方面綜合考慮，目前，體育場(chǎng)多選用金屬鹵化物燈，LED燈也有所應(yīng)用。金鹵燈是目前體育場(chǎng)照明性?xún)r(jià)比最佳的光源，比較適用于彩色電視轉(zhuǎn)播，該光源便于控制光束、光效高(50-110lm／W)、顯色性好(Ra=80-94)等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)異軍突起的LED燈則在體積、方向性、節(jié)能、控制等方面占有優(yōu)勢(shì)，發(fā)展較快。

體育場(chǎng)照明所用燈具主要是投光燈。要重視投光燈的下述技術(shù)參數(shù)：燈具總光通量、燈具效率、燈具有效光通量、燈具有效效率、峰值光強(qiáng)、溢出光、燈具遮光角等。

如果采用LED燈，除上述因素需要考慮外，還要考慮色容差、色品坐標(biāo)、特殊顯色指數(shù)R9、頻閃比等參數(shù)。

選擇金鹵燈燈具，首先要考慮光束的寬度和光斑的形狀。投光燈按光學(xué)性能可分為三種。首先，圓形投光燈，用于遠(yuǎn)距離投光，必須用高強(qiáng)度光束。將拋物線(xiàn)弧形反光器和小體積高亮度的光源結(jié)合起來(lái)，容易得到高強(qiáng)度的光束。這種方法形成的光束是錐形，在場(chǎng)地上投射的光斑呈橢圓形。其次，長(zhǎng)方形投光燈，用于近距離投光。近距離投射場(chǎng)地時(shí)最好用水平方向?qū)捁馐鵁艟?，可以用槽形的拋物線(xiàn)弧形剖面的反射器，配以線(xiàn)狀光源，光束是扇形的。第三，蝸牛形投光燈，用于中距離投光。可以用圓形或槽形反射器使光束漫射，以獲得中距離投光的覆蓋能力。投光燈到被照面的距離近時(shí)用寬光束燈較經(jīng)濟(jì)，距離愈遠(yuǎn)采用光束愈窄，其利用程度越高。

而LED燈則采用透鏡，突破原有的反射器束縛，方向性更加優(yōu)秀，配光更加多樣、靈活。

四、場(chǎng)地照明燈具的布置及安裝

1 四角布置

四角布置 燈具以集中形式與燈桿結(jié)合布置在比賽場(chǎng)地四角。直到今天許多體育場(chǎng)的照明設(shè)施是四角布置，在場(chǎng)地四角設(shè)置四個(gè)燈桿，塔高—般為35-60m，常用窄光束燈具。這種布置型式適用于無(wú)雨棚或雨棚高度較低的足球場(chǎng)地。該種方式照明利用率低、維護(hù)檢修較困難、造價(jià)較高。合適的燈桿位置見(jiàn)圖7，最下排投光燈至場(chǎng)地中心與地面夾角宜不小于25°，以此確定燈桿的高度，因此，燈桿距場(chǎng)地中心點(diǎn)的距離不同，燈桿的高度也不同，見(jiàn)表3；球場(chǎng)底線(xiàn)中點(diǎn)與場(chǎng)地底線(xiàn)向外成10°角（有電視轉(zhuǎn)播成15°角）、球場(chǎng)邊線(xiàn)中點(diǎn)與邊線(xiàn)向外成5°角的兩條相交叉點(diǎn)后延長(zhǎng)線(xiàn)形成的三角區(qū)域內(nèi)為布置燈桿的位置。通過(guò)采用各種不同光束角投光燈的投射，在場(chǎng)地上可形成一個(gè)適宜的照度分布。

圖7 四角布燈燈桿的位置

表3 燈具安裝高度與燈桿至場(chǎng)地中心點(diǎn)距離的關(guān)系

注：表中h為燈拍最下排投光燈至場(chǎng)地的垂直距離，燈桿的實(shí)際高度加上燈拍最下排的高度。

但是今天電視需要有更高而均勻的垂直照度，而且要求的入射在場(chǎng)地較遠(yuǎn)部分的光的角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于規(guī)定的限額。由于采用大型氣體放電燈而獲得的較高亮度而產(chǎn)生的影響，加上傳統(tǒng)的燈塔（燈桿的一種）高度之高，使之不可避免地產(chǎn)生過(guò)度的眩光。這種四角布燈型式存在的缺點(diǎn)是：不同觀看方向的視覺(jué)變化幅度較大，陰影較深，從彩色電視轉(zhuǎn)播看，要滿(mǎn)足各方向垂直照度，又要把眩光控制好，確實(shí)是比較困難的。如要滿(mǎn)足Ev/Eh比值要求和減少眩光，對(duì)四角照明方式，有必要采取一些改進(jìn)措施。

（1）把四角位置向兩側(cè)和邊線(xiàn)外移動(dòng)，使場(chǎng)地對(duì)面和四個(gè)角能獲得一定的垂直照度。

（2）在電視主攝像機(jī)方向一側(cè)的燈桿上增加投光燈數(shù)，加強(qiáng)光束投射。

（3）在電視主攝像機(jī)方向一側(cè)的看臺(tái)頂上補(bǔ)充光帶照明，要注意控制眩光，不應(yīng)使場(chǎng)地兩端的觀眾查覺(jué)出來(lái)。

2 多桿布置

多桿布置是兩側(cè)布置的一種形式，兩側(cè)布置是燈具與燈桿或建筑馬道結(jié)合、以簇狀集中或連續(xù)光帶形式布置在比賽場(chǎng)地兩側(cè)。顧名思義，多桿布置型式是在場(chǎng)地兩側(cè)設(shè)置多組燈桿(或燈桿)見(jiàn)圖14-9，適用于足球練習(xí)場(chǎng)地、網(wǎng)球場(chǎng)地等。它的突出優(yōu)點(diǎn)是用電量較省，垂直照度與水平照度之比較好。由于燈桿較低，這種布燈型式還有投資較少，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。

圖8 多桿式布置

1——燈桿，2——球場(chǎng)，3——看臺(tái)

燈桿要均勻布置，可布置4塔、6塔或8塔，投射角大于25°，至場(chǎng)地邊線(xiàn)投射角最大不超過(guò)75°。

這種布燈一般使用中光束和寬光束投光燈，如有觀眾看臺(tái)，瞄準(zhǔn)點(diǎn)布置工作要十分細(xì)致。這種布燈的缺點(diǎn)是：當(dāng)燈桿布置在場(chǎng)地和觀眾席之間時(shí)，會(huì)遮擋觀眾視線(xiàn)，消除陰影比較困難。

在沒(méi)有電視轉(zhuǎn)播的足球場(chǎng)，側(cè)向布置照明裝置多采用多桿式布置方式，經(jīng)濟(jì)性較好，見(jiàn)圖9。通常將燈桿布置在賽場(chǎng)的東西兩側(cè)，一般來(lái)說(shuō)，多桿布燈的燈桿高度可以比四角布置的低。為了避免對(duì)守門(mén)員的視線(xiàn)干擾，以球門(mén)線(xiàn)中點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，底線(xiàn)兩側(cè)至少10°（沒(méi)有電視轉(zhuǎn)播時(shí)）之內(nèi)不能布置燈桿。

圖9 無(wú)電視轉(zhuǎn)播賽場(chǎng)側(cè)向布置燈具

④-側(cè)向四角；●-側(cè)向六塔式；⑧-側(cè)向八塔式

多桿布燈的燈桿高度計(jì)算，計(jì)算用三角形與球場(chǎng)垂直、同時(shí)與底線(xiàn)平行（見(jiàn)圖10），Φ≥25°，同時(shí)燈桿高度h≥15m。

圖10 無(wú)電視轉(zhuǎn)播賽場(chǎng)多桿布燈燈桿高度

周圈布置燈具是多桿布置的一種特殊形式，主要用于棒球場(chǎng)和壘球場(chǎng)的照明。棒球場(chǎng)燈具布置最好采用6根或8根燈桿布置方式，壘球場(chǎng)通常采用4根或6根燈桿布置方式，也可在觀眾席上方的馬道上安裝燈具。 燈桿應(yīng)位于四個(gè)壘區(qū)主要視角20^o以外的范圍,即燈桿不應(yīng)設(shè)置在圖11中的陰影區(qū)。燈桿高度需滿(mǎn)足燈具投射角度不大于70°的要求，根據(jù)北美標(biāo)準(zhǔn)，燈桿高度按如下要求計(jì)算：

1）燈桿A1和A2上燈具的最小安裝高度應(yīng)按公式1計(jì)算。

h_a≥27.43+0.5d₁ （1）

式中，h_a——A1、A2燈桿上燈具的安裝高度，單位m；

d₁——A1、A2燈桿距場(chǎng)地邊線(xiàn)的距離，單位m；

2）燈桿B1、B2上燈具的最小安裝高度應(yīng)按公式2計(jì)算。

h_b≥d₂/3 （2）

式中，h_b——B1、B2燈桿上燈具的安裝高度，單位m；

d₂——通過(guò)B1（B2）燈桿作一條平行于邊線(xiàn)的直線(xiàn)，該直線(xiàn)與場(chǎng)地中線(xiàn)相交，此交點(diǎn)與B1（B2）燈桿的水平距離為d₂，單位m；

3）燈桿C1~C4上燈具的最小安裝高度應(yīng)按公式3計(jì)算。

h_c≥d₃/2 （3）

式中，h_c——C1~C4燈桿上燈具的安裝高度，單位m；

d₃——C1~C4燈桿上的燈具最遠(yuǎn)投射距離，單位m；

4）燈桿上的燈具最低安裝高度不應(yīng)小于21.3m。

圖11 棒（壘）球場(chǎng)燈桿位置

3 光帶式布置

圖12 光帶式布置

1——光帶，2——看臺(tái)，3——場(chǎng)地

光帶布置是兩側(cè)布置的另一種形式，即把燈具成排地布置在球場(chǎng)兩側(cè)，形成連續(xù)光帶的照明系統(tǒng)，見(jiàn)參圖12。光帶布燈照明均勻，運(yùn)動(dòng)員與球場(chǎng)之間的亮度比較好，目前世界上公認(rèn)這種布燈方式可以滿(mǎn)足彩色電視轉(zhuǎn)播、高清電視轉(zhuǎn)播甚至超高清電視轉(zhuǎn)播的要求。

光帶長(zhǎng)度需超過(guò)球門(mén)線(xiàn)10m以上，對(duì)于甲級(jí)、特級(jí)綜合體育場(chǎng)，光帶長(zhǎng)度一般不小于180m，燈具的投射角不低小于25°。有的體育場(chǎng)光帶照明離場(chǎng)地邊線(xiàn)很近(其夾角在65°以上)，距離光帶較近的場(chǎng)地一側(cè)就不能獲得足夠的垂直照度，這樣就要增加后排照明系統(tǒng)。

國(guó)際足球聯(lián)合會(huì)FIFA于 2011年頒布了新版的《足球場(chǎng)》標(biāo)準(zhǔn)，足球場(chǎng)照明增加了不能布置燈具區(qū)域，意在保障運(yùn)動(dòng)員、裁判員避免眩光的影響，具體是下列部位（見(jiàn)圖13）不能布置燈具：首先，以底線(xiàn)中點(diǎn)為中心，當(dāng)有電視轉(zhuǎn)播時(shí)底線(xiàn)兩側(cè)各15°角范圍內(nèi)的空間；當(dāng)沒(méi)有電視轉(zhuǎn)播時(shí)底線(xiàn)兩側(cè)各10°角范圍內(nèi)的空間。其次，場(chǎng)地中心25°仰角球門(mén)后面空間內(nèi)。第三，以底線(xiàn)為基準(zhǔn)，禁區(qū)外側(cè)75°仰角與禁區(qū)短邊向外延長(zhǎng)線(xiàn)20°角圍合的空間，但圖13中所示區(qū)域除外。當(dāng)然，綜合性體育場(chǎng)布置燈具不受此限制，但足球模式時(shí)這些限制區(qū)域不能開(kāi)燈。

圖 13足球場(chǎng)不應(yīng)布置燈具區(qū)域示意圖

一般光帶式布置多采用幾種不同光束角的投光燈組合投射，窄光束用于遠(yuǎn)投，中光束用于近投。

光帶式布置的缺點(diǎn)是：要求控制眩光的技術(shù)比較嚴(yán)格，物體實(shí)體感稍差。

4 混合式布置

混合式布置是把四角和兩側(cè)布置（含多桿布置、光帶式布置）有機(jī)地組合在一起的布燈方法，見(jiàn)圖14，是目前世界上大型綜合性體育場(chǎng)解決照明技術(shù)和照明效果比較好的一種布燈型式。

圖14 光帶、燈桿混合式布置

1—燈桿；2—光帶

混合式布置具有兩種布燈的優(yōu)點(diǎn)，使實(shí)體感有所加強(qiáng)，四個(gè)方向的垂直照度和均勻度更趨合理，但眩光程度有所增加。此時(shí)，四角往往不是獨(dú)立設(shè)置，而是與建筑物結(jié)構(gòu)統(tǒng)一起來(lái)，因而造價(jià)較省。

四角用的投光燈多為窄光束，解決光線(xiàn)遠(yuǎn)投問(wèn)題；光帶多為中光束、窄光束，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)、中、近投光。由于是混合布置，四角的投射角和方位布置可以適當(dāng)靈活處理，光帶布置的長(zhǎng)度也可適當(dāng)縮短，光帶高度也可適當(dāng)降低。

5 土建處理及安裝

體育場(chǎng)的土建處理與整個(gè)照明方案密切相關(guān)。當(dāng)觀眾席上無(wú)雨棚時(shí)，要采取光帶布置方式，就必須考慮另外設(shè)置獨(dú)立的燈橋或支架。是否采用四角布燈，還必須征求城市規(guī)劃部門(mén)的意見(jiàn)，而四角、多桿式布燈型式又與建筑整體的藝術(shù)效果密切相關(guān)。不論采用四角、多桿、光帶還是混合式布置，燈具的安裝以及維護(hù)、檢修，都要在選擇方案階段考慮周到。

目前世界上不少體育場(chǎng)采用燈桿，多為鋼管或混凝土燈桿，也有采用傾斜鋼筋混凝土燈桿等多種型式。

下面分別論述燈桿和光帶在土建與安裝處理上要注意的幾個(gè)問(wèn)題。

（1） 燈桿的土建處理

燈桿上的燈架（俗稱(chēng)燈拍）面積與投光燈型式、數(shù)量有關(guān)，但燈架的外形和比例的處理，應(yīng)該有自由選擇的余地。燈架面積要留有裕度，以備今后發(fā)展擴(kuò)充。

燈桿高度雖然必須要服從功能要求，但結(jié)構(gòu)是否合理，施工條件、當(dāng)?shù)貧夂驐l件也要認(rèn)真考慮。維護(hù)、檢修條件極為重要，要考慮采用升降機(jī)進(jìn)行維護(hù)或者使整個(gè)燈架能下降到地面進(jìn)行維護(hù)。燈桿高度大于20m時(shí)建議采用電動(dòng)升降裝置進(jìn)行維修；燈桿高度小于20m時(shí)可采用爬梯進(jìn)行維修，建議爬梯裝置護(hù)籠并在相應(yīng)高度上設(shè)置休息平臺(tái)。

在沿海和有鹽霧腐蝕的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先選用防鹽霧鋼筋混凝土燈桿或采用鍍鋅鋼管燈桿，避免采用暴露的鋼結(jié)構(gòu)燈架。

燈桿與建筑物的關(guān)系有三種情況：

1）燈桿獨(dú)立于建筑物之外時(shí)，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)好處理，但投射距離比較遠(yuǎn)，要求燈桿高度較高；

2）燈桿依附在建筑物上時(shí)，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)需單獨(dú)處理。燈桿與建筑物連在一起；

3）燈桿依附在建筑物整體結(jié)合時(shí)，能很好地處理美觀問(wèn)題。應(yīng)優(yōu)先考慮采用此種方案的可能性。

（2）光帶的土建處理

光帶一般是布置成一層或兩層投光燈具，如果布置有困難，則應(yīng)采取后縮式光帶作為補(bǔ)充。

兩側(cè)光帶在距場(chǎng)地中心的尺寸上、或者高度上、不一定非強(qiáng)求一致，但投射到場(chǎng)地中心的角度最好應(yīng)近似相等。對(duì)于田徑場(chǎng)，兩側(cè)光帶一般不會(huì)對(duì)稱(chēng)的，因?yàn)槲鱾?cè)直道和徑賽終點(diǎn)線(xiàn)附近是要加強(qiáng)照明的，燈具數(shù)量會(huì)比東側(cè)要多一些。

光帶一般是設(shè)在燈橋或馬道上，根據(jù)《體育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 354-2014第8.4.3條規(guī)定，馬道應(yīng)留有足夠的操作空間，其寬度不宜小于800mm，并應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿。馬道的安裝位置應(yīng)避免建筑裝飾材料、安裝部件、管線(xiàn)和結(jié)構(gòu)件等對(duì)照明光線(xiàn)的遮擋。

光帶與建筑物關(guān)系有兩種情況：

1）利用雨棚設(shè)光帶，其雨棚高度應(yīng)大致能滿(mǎn)足功能要求；目前要求光帶盡量在雨棚下設(shè)置，而不是在雨棚的頂部。

2）獨(dú)立設(shè)置光帶。在無(wú)雨棚的情況下，如果最高一排觀眾席在高度和距離上合理，則可在觀眾席后排上布置光帶，光帶是設(shè)置在獨(dú)立的燈橋上。燈橋布置可靈活些，但相對(duì)造價(jià)要高，這種燈架要與土建整體一并考慮。圖15為美國(guó)GREEN BAY市Lambeau Field體育場(chǎng)，其照明系統(tǒng)在東西兩側(cè)均采用4族燈橋，每個(gè)燈橋上為光帶布置，燈橋安裝在后排觀眾席上。

對(duì)于不對(duì)稱(chēng)的體育場(chǎng)，如一側(cè)有雨棚，一側(cè)無(wú)雨棚，可以采用混合式布燈方式，有雨棚的一側(cè)采用光帶布置，無(wú)雨棚一側(cè)可采用燈桿布燈。

圖15 美國(guó)LambeauField體育場(chǎng)