构建运动场馆照明优秀的光环境
经济发展，时代进步，城市居民物质文化生活水平日益提高。城市市民健身休闲运动功能的乒乓球馆、羽毛球馆、排球馆、篮球馆、足球馆、台球室，以及瑜伽等各种中心与俱乐部，正与时俱进、快速发展。
各种场馆、健身休闲中心和俱乐部，内部设施和地胶（板）等硬件，投资水平基本相当、相差不很大。但是，场馆照明设计与场地灯光的技术性能与照明质量，以及球场灯光构建的光环境。对于提高运动场馆的经营档次，占有较大的贡献份额。
一、乒乓球、羽毛球、排球、篮球等运动场馆照明设计应该关注光环境中的动态因素。
各类室内运动场馆、活动中心、健身俱乐部。当在照明设计和布光（灯）完成后，不管是羽毛球馆，还是乒乓球馆以及篮球馆。从照明角度来看，就不再是一个建筑空间，而是一个光色物理立体空间。
在这个光色物理立体空间里，有相对静止的、固定的光环境。还有空中飞行的各类球体，也有随机运动的打球人。
更为重要的是，固定的光环境与飞行的球体和运动打球人之间及球体与人之间，有着多重的、动态的相互作用。以及由这种相互作用，通过人的视知觉系统而产生的生理心理效应。
球场灯光产生的生理心理效应，最终将形成为打球的人，对运动场馆的心理喜好程度。
二、构建运动场馆照明光环境应该深刻把握的四个光物理要素。
场馆光环境是一个系统，包括体育照明灯的若干品质要素，也包括场地照明设计和布灯模式要素。
场地灯主要的光物理要素有光色、显色性能、眩光效应、频闪效应。场馆照明设计和布光模式的主要技术要素，有场地水平照度值和空中垂直照度值及照度均匀度。
本文简要介绍一下球场灯光设计中应该深刻把握的四个光物理要素。以供民间羽毛球、乒乓球、篮球、排球等场馆照明设计和布光工程参考。
光物理要素一：体育照明灯光色。当前常用于羽毛球、乒乓球、篮球、排球、足球等，运动场馆照明的球场灯光。常用的有400W金卤灯、LED大功率节能灯、高频无极灯、T5节能灯球场排灯、螺旋型U型大功率节能灯、6U-60W高频节能灯六种。
这六种场地灯的光色是不完全一样的。有的是太阳光色，纯白明亮、清晰、舒适，比如青岛法兰克6U-60W高频节能灯。有的则偏离了太阳光色，虽然也是白光，但场馆灯光白色中带有绿色，刺眼晃眼的效应比较厉害。有的虽说是白光，但已经不是太阳光色了，含有较多的蓝光能量，光线晃眼眩光效应严重。
需要说明的是：很多看起来的白光，不一定就是太阳光。高色温的白光，貌似像太阳光，但实质已经不是真正的太阳光了。
那么，像羽毛球馆、乒乓球馆、篮球馆、排球及足球馆照明，场地灯光的颜色应该是什么样的光色呢？
根据观察总结多家高端运动场馆照明的成功经验证明。场馆照明的球场灯光应该是太阳光色，相当于上午十点至下午三点时段的太阳光，纯白、明亮、清晰、舒适。如果借用色温的概念来描述光色的话，场馆灯光的色温，应在6000K左右，最好不高于6200K，不应该高于6500K。
光物理要素二：球场灯光应该显色性能高。场地灯的显色性能，是影响场馆照明质量很重要的光物理要素。场馆灯的显色性能越高，物体和球体表面的颜色，越是清晰、真实，越是接近于太阳光的照明质量和效果。
对于球场灯光显色性能的考量，引用显色指数的概念。为量化显色指数，采用显色指数R值，来定量地衡量显色性能高低。太阳光的显色指数R值为百分之百，这是衡量体育灯显色性能的标准。场地灯显色指数R值越高，表明场馆球场灯的显色性能越高。
高端运动场馆灯光设计经验已经表明：在水平照度和垂直照度相当的条件下，选用高显色性能的体育灯，采用矩阵式均匀布光构建的场地灯光。其场馆照明的明亮度、清晰度、真实度和舒适度，远高于低显色性能场地灯的照明质量和照明效果。
一些发达城市的高端羽毛球馆、乒乓球馆、篮球馆、排球馆的场地照明设计表明：场馆照明球场灯的显色指数R值不应该低于70，应该在80以上，最好能达到85以上。
光物理要素三：场地灯光应该平滑稳定不波动没有频闪效应危害。体育灯光波动现象，称之为频闪。场馆灯光的频闪能量作用于人眼，能在视知觉系统中产生频闪效应危害。导致视觉定位不准，或者是产生视觉错觉及引发视觉疲劳。
球场灯光频闪效应危害，在运动场馆照明中的表现有以下几种形式。一是，当空中球体的飞行速度和自旋角速度，与场地灯光频闪频率形成谐振时。球体的飞行轨迹就会在视觉中产生错觉，打球的人会看到，球体的后面拖着个小尾巴在飞行，飞行轨迹不真实。二是，拖着个小尾巴串的球体轨迹，导致打球的人，对空中飞行的球体定位不准，挥拍打球，打不到球，出现空打现象。三是，场馆灯光引发视觉疲劳，产生视觉不适感。
对于交流电能量驱动发光的场馆照明灯，凡是驱动频率低于40千赫兹（周）的交流电，都会产生频闪能量和频闪效应危害。加在发光体上的交流电频率越低，频闪及频闪效应危害程度越是严重。50赫兹（周）的工频交流电驱动发光的体育灯光，频闪的频率是一百赫兹（周），频闪能量及频闪危害效应最严重。
球场灯光的交流电驱动频率，只有高于40千赫兹（周）以上，最好能高达45千赫兹（周）以上时。场馆照明灯光才能够平滑、不波动，没有频闪能量及频闪效应危害。
光物理要素四：场馆灯光应该不晃眼不刺眼不眩目无眩光危害。场馆照明灯的眩光危害，是球场灯光在人眼中产生的视觉不适感。表现为场地灯光晃眼、刺眼、耀眼、眩目等形式的眩光危害效应。
场馆灯光一旦有眩光危害，打球的人就会经常在多个位置、多个角度，只看到一个光亮晃眼的光幕，看不到空中飞行的球体。运动场馆照明体育灯光的眩光能量越大，场地灯光眩光危害程度越是严重。
球场灯光的眩光危害，是影响场馆照明质量的重要因素。已经有较多的民间运动场馆灯光工程，只因为球场灯光晃眼、刺眼、眩光危害程度严重，不能交付使用，而不得不重新设计布光。因此可见，场地灯光的眩光危害效应，是球场照明设计和场馆灯光布灯时，应该认真对待的技术因素。
光谱理论研究成果表明：体育照明灯的眩光能量大小，是有其光谱能量分布结构决定的。
如果，球场灯光的光谱能量结构，能够接近于太阳光可见光谱的分布比例。场馆照明灯光的眩光能量就会最小，眩光危害程度最低，或者是没有眩光危害效应。
但是，如果场地照明灯光，其光谱能量分布，偏离了太阳光可见光谱结构，就一定会产生眩光能量，产生眩光危害效应。体育灯光光谱能量分布，偏离太阳光可见光谱结构的程度越严重，眩光能量就越大，眩光危害程度越严重。
光谱理论还揭示，光谱结构决定球场灯光的光色、显色性能和眩光能量大小。场地灯光在光谱结构确定时，其光色、显色性能和眩光能量三者之间，依据光谱结构相互对应。简要地说，场馆灯光一定的眩光能量，会对应一定的光色。因此，对体育照明灯光来讲，唯有色温在6000K附近，太阳光色的球场灯光，眩光能量才会最小，眩光危害程度才会最小。
三、结论。
运动场馆照明工程中，球场灯光四个方面的光物理要素，是构建优秀的场馆光环境的关键因素。在实际场馆照明灯光设计和布光工程中，四个要素应该同时具备。缺少任何一项都会严重影响场馆照明光环境的完整性和照明质量。
因此，正确科学地理解和把握光物理四要素的物理含义，对于构建优秀的体育运动场馆照明光环境，具有重要的技术经济意义。
作者简介： 韩俭荣。专注于气体放电等离子体物理和固体发光理论及技术研究，着力于儒释道国学文化研修。现服役于青岛法兰克微电子有限公司总工程师职位。自主研发、设计、生产，体育运动场馆照明专用球场灯具：6U—60W无眩光危害高频率节能灯。
