摘要：不同的场地因其使用场景不同，场地对灯光照明的要求各不同。本文主要分析某室内篮球馆在装修改造过程中的照明设计，本球场主要以一般性的娱乐及训练为主。本次设计将分别从灯具选择、布灯方案、建模仿真几方面入手，对篮球馆进行照明设计。
关键词：篮球；照度；LED；仿真
0引言
近年来，随着国家大力倡导全民健身，人们对运动场地迫切需求。一些老旧厂房建筑被用来改造成室内运动场地，供周边居民使用。由于厂房空间高大，比较适合改造成篮球场馆或羽毛球场馆，这样的运动项目群体参与度也比较高。虽然只是用来作为娱乐性或训练用场地，对灯光要求不高，但仍需保证场地照明的舒适性合理性，这就对场地照明设计提出一定要求。
1 场地照明设计要求
1.1项目概况
项目位于杭州某厂区，总面积约700平方米，位于某建筑物四层，该区域梁下挑空约9米。可设计一个长28米，宽15米的标准篮球场，作为一般娱乐训练使用，球场边线外2米内不可有障碍物，球场上空七米内不可有障碍物，球场顶面为黑色涂料，四周墙体为深灰篮色涂料，地面为浅色运动地板。
1.2场地照明要求
为场地提供良好的灯光照明，给使用者带来舒适的室内环境，是本次设计的重点。根据场地的使用性质，后期没有电视转播比赛等高规格的技术要求，只作为一般娱乐训练使用，故参照《建筑照明设计标准》-GB50034-2013第5.3.12节以及《体育建筑电气设计规范》-JGJ354-2014第8.2节规定，无电视转播的体育建筑中，训练用篮球场地面照度要求达到300lx， LPD（功率密度值）≤8W/㎡，Ra（一般显色指数）≥65，T（色温）>4000K，GR（眩光指数）≤35。
2 场地照明设计
2.1.灯具光源类型对比
传统设计中，高大空间的照明灯具一般选用金属卤化物灯或高压钠灯，由于这类灯具显色性较好，光效也较高，性能相对稳定等优点，在现实生活中得到广泛的应用。另外高压钠灯的光效更高，寿命更长，但其显色性较差，多用于辨色要求不高的场所。但金属卤化物灯和高压钠灯存在明显的不足，其刚启动时仅有6%~10%的光输出，启动后需要5~15分钟才能达到100%的光输出，所以每次都需要提前开启；一旦灯具断电熄灭，需要重新开启时，光源需先冷却5~15分钟，才能再次开启，给实际使用带来诸多限制和不便。
LED作为一种新型光源，能耗小，使用寿命长（可达50000小时），其发光效率也更高（白光LED的光效有可能达到150~200lm/W,远远超过了现在所有照明光源的光效[2]），安全可靠性强，更环保，被称为绿色光源。与金属卤化物灯相比，当两者光通量相同时，LED灯的功耗仅为金属卤化物的50%，此外，当LED工作结温不超过120℃时，LED工作50000h后仍可保持90%的输出光通量[2]。
综合考虑以上几种形式灯具光源的优缺点，以及本工程场地的使用要求后，本次设计决定采用LED灯作为场馆照明灯具。相对来说LED灯的综合使用成本会比传统金卤灯低，而且更加安全环保。
2.2灯具型号选择
对于运动场地，照明设计的出发点在于满足相关运动的特点。作为篮球场，就要求能看清快速运动的球的轨迹，让运动员清楚地观察到场地上的一切事物，所以要求达到一定的空间照度，且对地面水平照度均匀度要求也较高。综合考虑各方面条件，本次设计采用顶部布灯方式。这种布灯方式多用于中小型体育馆，且比较经济。在布灯时，灯具的布置平面延伸出场地一定距离，以便于提高场地水平照度均匀度。
因篮球场为规则场地，且灯具需要均匀布置，本次采用利用系数法计算球场照度，以便于大致估算所需要的灯具数量。根据公式：平均照度(Eav) = 光源总光通量(N*Ф)x利用系数(CU)x维护系数(MF) / 区域面积(㎡) (适用于室内或体育场的照明计算)。本球场要求照度不低于300lx,区域面积为608㎡，故可以推算出所需总光通量约为340000lm。
查阅相关厂家灯具资料，获得某品牌LED悬挂灯数据如表1所示：
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根据规范标准要求，场地LPD（功率密度值）≤8W/㎡，可见，这三类灯具均满足要求。综合考虑各方面因素，选用第Ⅱ、Ⅲ号灯具进行建模对比分析，为项目灯具选择及最终布灯方案提供参考依据。
通过走访各类球场，听取使用者的实际反馈，查阅相关资料，得知一般球场净空不小于7米，在实际使用中不易被球砸到，基本不影响实际使用，后期也可改为羽毛球场地，照度和场地净空同样适用。由于本项目实际净空近9米，考虑到预留一定灯具安装空间及检修空间，将灯具安装高度设定为8m(灯具底边离地高度)。视情况可为灯具装设格栅罩，来防止灯具受到球的冲击破坏。
3 建模仿真对比
3.1场地灯具布置及建模
在布置灯具时，需充分考虑球场缓冲区（球场四周边线向外各延伸2m范围）的照明，即在长32m,宽19m的范围内均匀布灯。顶面灯具分布均匀，既要能使场地照度达到一定均匀性，又要能很好地避开了球框上方，使得以球框为中心，四周2m内上空没有灯具。在实际使用中，运动员投篮或者上篮，不易受灯光影响，减少眩光的影响，一定程度上提高场地使用舒适度。通过DIALux软件建模，对灯具排布不断调整，使得场地照明达到较为理想的状态，现有如下灯具布置方案：
方案一：采用150W灯具24盏，按4横6列的点位布置，具体布置点位如图1-1所示：
图1-1：方案一平面布置图
在DIALux软件中建立仿真模型，具体模型如图1-2所示，
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方案二：采用200W灯具16盏，按4横4列的点位布置，具体布置点位如图2-1所示：
在DIALux软件中建立仿真模型，具体模型如图2-2所示
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3.2建模结果
为检验上述布灯方案在实际使用中的效果如何，本次设计通过DIALux软件建模仿真，对球场进行灯光照度模拟分析，来验证上述方案是否合理。上述方案一仿真结果如图3-1所示，方案二仿真结果如图3-2所示：
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从照度数值分布图来看，两个方案的照度分布相对比较均匀且相近，没有出现高亮区或暗区，运动区域整体亮度比较舒适。最终得到下表对比数据如表2所示：
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从表2比对数据来看，两个方案均符合相关技术要求。最小照度与平均照度之比均高于0.6，远远高于标准所要求的0.3，同时眩光指数也控制在标准要求的区间内。从整体照明效果、灯具安装成本及节能程度来综合分析，方案二优于方案一。衡量各方面因素后，选定方案二作为本次球场照明设计的最终布灯模式。
4 灯具开关模式
考虑到球场平时运营期间不同的开灯场景，分别有半场、全场、清洁三种开灯模式。为实现这三种模式，现将短边侧四个灯作为一个灯组，进行并联，接入一个开关，故本球场灯具分为四组，可分别单独开关。根据场地的不同使用场景，有规律的开关部分或全部灯组，一定程度也可以起到节能效果。
5 结束语
虽然目前金卤灯在高大空间中大量应用，但随着技术的不断发展，LED灯具的性能将不断完善，凭借其能耗小，发光效率高，使用寿命长等优点，必将取代传统光源，成为照明设计首选。对于此类室内球场，面向大众的运动场地，采用顶部均匀布灯方式较为经济合理，可以满足场地日常使用照明需求，营造舒适轻松的运动氛围。通过照度计算公式和建模仿真软件的配合使用，可以更好的为设计人员提供设计依据，检验理论成果在实际运用中的合理性和适用性。降低或规避后期使用中设计不合理的可能性，从而设计出更符合现实使用的案例。故而在项目设计中，需要理清思路，理论结合实际，多总结经验，不断完善，寻找一种相对合理的设计方案。
参考文献
[1]李娟.浅析金卤灯与LED灯在厂房照明设计中的应用[J].工程建设与设计,2019(07):29-31.
[2]周志敏.LED灯替代金卤灯的低成本方案[J].电气应用,2010,29(03):50-52+64.
[3]黄显雯,白荣,薛仁雨,赵凯,刘汝超,王艳敏.基于DIALux的室内篮球馆照明设计与模拟[J].智能建筑电气技术,2018,12(04):39-42.
[4]孙富兵,王坤平,郭春凤,李成明,王凤超,刘元,居家奇,李澜.LED灯具投射角对篮球场照明的影响[J].照明工程学报,2019,30(04):149-152.
[5]JGJ153-2007,体育场馆照明设计及检测标准[s].北京:中国建筑工业出版社,2007.