大功率LED灯具在体育场馆中的运用与研究

张 睿

（重庆市奥林匹克体育中心设备保障部，重庆400000）

0 引言

体育场馆的传统照明设计中，金属卤化物灯为主要照明灯具，但是随着LED灯具照明技术的日益成熟及其在各领域的广泛应用，大功率LED灯具也逐渐在体育场馆照明设计中得到广泛应用。与体育场馆传统照明使用的金属卤化物灯相比，LED灯具不仅具有节能效果好、效率高、维护成本低等特点，还能进行智能控制。我国国家奥林匹克体育中心采用了以LED灯具作为赛事功能照明、场馆应急照明、观众席照明等的照明设计方案，均取得了较好的应用效果。

本文将通过对体育场馆的使用功能分类与定位分析，结合我国体育场馆照明设计及有关检测标准，对大功率LED灯具在体育场馆中的设计、应用进行研究，以供相关人员参考。

1 体育场馆的使用功能分类与定位分析

在此次体育场馆的照明设计中，根据国家体育竞赛规定的有关指标要求，主要从水平照度以及照明均匀度、垂直照度、光源色温、眩光限制、显色性等多个指标对体育场馆的专业照明指标进行综合评价与分析，其中水平照度是指标要求中最关键的指标。值得注意的是，上述对体育场馆照明设计的指标要求表明，在具体设计与建设中，体育场馆的使用功能不同，其等级划分与设置也存在较大的区别。通常情况下，对体育场馆的照明设计是根据其运动项目的使用功能以及体育场馆的实际用途等进行合理设置，从而确保体育场馆的照明设计能够满足其实际运动项目开展的各项需求。

以国家奥林匹克体育运动中心为例，其作为一座多功能的综合性体育场馆，场地总建筑面积超过3万m2，共设置有观众席数达3.8万个。从功能设计层面分析，该体育场馆具有承办重大国际足球、田径等体育赛事以及高清电视转播国家比赛等功能，根据我国的体育场馆照明设计与检测标准中的有关体育场馆的等级划分标准，其属于足球比赛Ⅵ级、田径比赛Ⅴ级的照明设计等级标准，在具体设计中需要按照该标准对体育场馆的灯光、照明等设施进行设计与配置，以满足其体育赛事转播与重大国际赛事承办等功能需求。我国体育场馆照明设计及检测标准中，针对体育场馆照明设计的分级设置情况如表1所示。

2 大功率LED灯具在某体育场馆中的运用实例

2.1 改造前某体育场馆的照明现状

以某体育场馆的灯光改造项目为例，该体育场馆是一座多功能的综合性场馆，建设至今一直采用金属卤化物灯作为中心赛事照明灯具。其中，该体育场馆建设使用的早期是采用88盏高压钠灯进行照明，单灯功率为1 kW、供电电源的电压等级为AC380 V，能够满足该体育场馆建设早期的大型比赛及有关功能使用需求。后随着灯具照明技术及灯具产品研发的不断更新，AC380 V供电电源电压等级的灯具停止生产，改为采用AC220 V供电电源电压等级的金属卤化物灯作为体育场馆照明灯具，其单灯功率为400 W，共设置有120盏灯，分别按行列进行布置，以3盏灯为1个单元进行相应的开关控制设置，以满足该体育场馆的赛事照明与有关功能使用需求。

表1 体育场馆照明设计的分级设置情况

根据上述体育场馆当前的照明设计状况，为验证其照明设计是否符合我国《体育场馆照明设计及检测标准》（JGJ 153—2016）中有关体育场馆使用功能分级及其照明设计标准，通过采用专业的测量仪器对其进行测量分析，结果显示，该体育场馆当前照明设置的最大照度为623 lx、最小照度为207 lx，平均照度为364 lx，照明灯具的能耗达35.8 W/m2。根据该测量结果，按照上述标准中体育场馆照明设计等级标准，其水平平均照度明显较低，且体育场馆的照明均匀度也较差，该照明情况仅能满足除TV转播外的一般训练或业余比赛等体育运动项目的照明需求，并不能满足该体育场馆真正承担各项赛事与体育运动的照明需求，迫切需要进行改造与完善。

2.2 采用大功率LED灯具改造后的照明效果

根据上述体育场馆的照明现状，在对该体育场馆的改造建设中，根据其项目改造与建设的实际需求，在原有体育场馆旁新建了两座具有现代风格的副馆，将其作为专项的武术训练场地。在该体育场馆旁的新增副馆规划建设初期，结合该地区的气候特点，对其整个体育场馆的照明系统改造设计及其照明设计中采用何种光源，均进行了全面、详细的分析。

在上述体育场馆的照明改造设计中，针对该体育场馆现有金属卤化物灯照明耗能较高，且日常维护工作量大、存在发热问题等情况，同时结合其体育场馆旁新增副馆的使用功能及照明需求，最终确定采用LED灯具作为该体育场馆照明改造设计的光源。在新增副馆的照明设置中，由于副馆场地的长、宽以及净高值分别为19.4 m、14.6 m与9 m，场馆的外墙设计为现代玻璃墙，为确保其照明设计与场馆的整体设计相互统一，经综合考虑最终确定采用单盏功率为200 W、供电电源为DC36 V的LED照明设计方案。将其按照行列方式进行分布设置，每行列设置的LED灯数为20盏，灯高距离地面约8 m，并采用顺序模式、节能模式、全开模式等3种不同的智能控制程序对其照明系统进行有效控制和设置应用，以满足该体育场馆各项使用功能的照明需求。

根据上述对该体育场馆的照明改造方案完成照明改造后，通过采用专业测量仪器设备，对其改造后的照明灯照明状况进行测量分析，结果显示，经改造后的体育场馆最大照度达到1 260 lx、最小照度为257 lx，平均照度约为684 lx，照明系统的能耗为14.0 W/m2，能耗明显低于改造前。对该体育场馆照明改造后的各项测量数据，完全能够满足我国《体育场馆照明设计及检测标准》中对体育场馆使用功能及其照明设计的分级标准，达到了较好的改造设计应用效果。此外，该体育场馆的照明改造设计方案在满足其体育场馆使用功能的照明设计分级标准基础上，与改造前相比，其最大差异表现为体育场馆照明系统的能耗变化，采用LED灯具进行体育场馆照明改造后，其能耗明显降低。由此可见，LED灯具在体育场馆照明中的应用，不仅能够满足其照明需求，而且具有较好的节能效益。

3 结语

综上所述，大功率LED灯具在体育场馆中的运用，能有效满足体育场馆的赛事照明与特殊灯光表演控制等需求，对于推动体育场馆的功能建设更加完善具有重要意义。