大功率LED在古建筑照明中的應(yīng)用

引言

對(duì)于景觀照明設(shè)計(jì)來說，古建筑是不可再生的，必須在有可靠保護(hù)的前提下才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的照明設(shè)計(jì)與實(shí)施。 照明設(shè)計(jì)必須遵守以下原則：

1、保護(hù)和利用的原則。古建筑照明既要達(dá)到展示其古建筑的風(fēng)采，體現(xiàn)她的文化藝術(shù)內(nèi)涵，又不能損傷古建筑，達(dá)到保護(hù)和利用古建筑的雙重要求。

2、不改變古建筑原狀的原則。如800年以上的古建筑嚴(yán)禁敷設(shè)電線。

3、按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的原則。照明的照度或亮度、光源的紅外線和紫外線的含量、照射時(shí)間以及光源的顏色參數(shù)等均需嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4、嚴(yán)格管理的原則。在夜景照明設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮照明設(shè)施維護(hù)管理方法及措施。

之前由于受光效和光源的限制，古建筑照明中存在著一系列的問題，比如：

a、照明裝置的安裝。將大體積的燈光裝置直接固定于建筑之上，既破壞了建筑物結(jié)構(gòu)及其白天景觀。且沒辦法展現(xiàn)古建筑細(xì)膩的豐富的光影變化之美。

b、照明方法問題。為保護(hù)建筑采用遠(yuǎn)距離投射，而且大多數(shù)投光燈沒有遮光措施，致使向被照物之外的溢出光較多，初步估算大約有1/4~1/3的光線溢散到空中和被照物之外，形成光污染。更是忽視了節(jié)能的大前提。

c、照明裝置的選擇。缺少

在古建筑照明中，LED顯示了無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。

安全的照明系統(tǒng)：LED光源功率小全部低壓驅(qū)動(dòng)，解決了散熱問題后沒有較大的熱量堆積，安全防火的要求容易滿足。

綠色環(huán)保的照明產(chǎn)品：光源沒有紅外線和紫外線，不會(huì)破壞文物，同時(shí)光源不含水銀，不會(huì)造成環(huán)境污染，是真正的綠色照明產(chǎn)品。體積小巧在設(shè)計(jì)方面有充分發(fā)揮的空間具有點(diǎn)照明、面照明、局部照明的功能，適合于藝術(shù)照明陳列，設(shè)計(jì)空間非常的大。使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)，維修維護(hù)費(fèi)用低。

實(shí)例——西安古南門城墻

概況：

西安古城墻內(nèi)外保存完整，旅游資源開發(fā)蓬勃，形成以人文古跡為特色的東、西、南、北四條輻射線。西安城墻是明太祖朱元璋洪武三年在隋唐“皇城”的遺址上歷經(jīng)八年擴(kuò)建而成的，是我國(guó)現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最完整的古代城池建筑。

西安城墻建于明洪武年間，以公元 6 世紀(jì)時(shí)隋唐皇城墻為基礎(chǔ)擴(kuò)展形成。古城墻上每隔 120 米 有一座 12m * 20m 的突出部稱“敵臺(tái)”，每座敵臺(tái)上建有屯兵敵樓一座。城四隅各建角樓一座。東、西、南、北垣各建城門一座，分別為東長(zhǎng)樂門，西安定門，南永寧門，北安遠(yuǎn)門。

各城門外均建有護(hù)門甕城，甕城上建有城樓、箭樓各一座。甕城外臨內(nèi)側(cè)護(hù)城河岸，建有控制“吊橋”的閘樓一座，孔廟旁側(cè)城頂建有魁星樓一座，城墻頂面以三層大磚墁砌，稱“海墁”。海墁外沿建垛墻，全城共有垛口 5984 個(gè)，內(nèi)沿建“女兒墻”。

本文介紹的LED照明主要是南門景觀燈光，主要包括城樓、閘樓、敵樓、魁星樓以及城墻垛口和排水孔。 城墻之上建筑物景觀照明設(shè)計(jì)：

南門古城墻上建筑物包括城樓、閘樓及兩側(cè)敵臺(tái)，該部分建筑物是中國(guó)古代建筑文化的全面表現(xiàn)，又是南門古城墻標(biāo)志性的建筑，整體特點(diǎn)均系多層面秦漢風(fēng)格樓臺(tái)建筑，青磚灰瓦、雕梁畫柱，盡管年代久遠(yuǎn)，但依然保存完整，屋面飛檐氣勢(shì)軒昂大氣。

該部分城上建筑照明設(shè)計(jì)，在古建筑照明“保護(hù)和利用”原則的前提下，選用綠色、環(huán)保節(jié)能的LED光源，來體現(xiàn)多層次豐富的立體感，通過對(duì)屋面、屋檐及部分青磚立面的投光輔以鏤空窗棱內(nèi)部的內(nèi)透光，體現(xiàn)整個(gè)建筑的立體層次：

A、大面積流線型灰瓦屋面是整個(gè)照明設(shè)計(jì)亮化的重點(diǎn)，沿屋面上層輪廓線，均勻排布LED燈串，將不同層次的屋面輪廓加以點(diǎn)綴，LED單顆發(fā)光角度90度，可以保證不同視角的燈光效果，充分的將中國(guó)古建筑的造型美展現(xiàn)在世人面前；

B、在屋面瓦片陰面上間隔60cm左右，安裝一個(gè)專為古建筑屋面照明設(shè)計(jì)開發(fā)的，加裝10度透鏡，單顆功率1W的大功率LED投光燈（F1002）。燈具的安裝方式針對(duì)中國(guó)古建筑的瓦片尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在不破壞建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí)展現(xiàn)建筑屋面的明暗光影變化。最終的照度情況如（圖一）所示。

C、不同層次屋面的寬度不一，在不同屋面的外沿口陰陽(yáng)瓦的凹處，根據(jù)屋面寬度的不同，設(shè)計(jì)15度發(fā)光角度，單顆功率數(shù)1W的大功率LED投光燈，色溫 5500K，體現(xiàn)作為古代防御體系的百年滄桑，將屋面整體照亮，從下而上光線逐漸減弱，充分發(fā)揮燈光的遞減功能，使夜晚的屋面更加突出。具體照度分布參見（圖二）

A、B、C三種設(shè)計(jì)方案可分回路控制，以滿足不同時(shí)段的效果需要。

屋檐下部結(jié)構(gòu)層次豐富的斗拱，作為古建筑的承重結(jié)構(gòu)，也為照明提供了豐富的展示空間，通過鑲嵌其中的小型LED投光燈自下向上投光，將斗拱底部主要受光面用燈光表現(xiàn)出來，加強(qiáng)了建筑的結(jié)構(gòu)美感。

城上建筑的照明設(shè)計(jì)，為體現(xiàn)建筑的歷史感滄桑感，在光色選擇上選用白和琥珀兩種光色。

城墻之景觀照明設(shè)計(jì)：

1、城頂內(nèi)側(cè)墻也稱宇墻，外側(cè)墻也稱垛墻。宇墻高0.75米，厚0.45米，垛墻高1.75米，厚0.51米，垛與垛之間有0.6 米的缺口稱垛口，是為瞭望或射擊而設(shè)。西安城墻共有垛口5984個(gè)。垛口部分因墻體較為厚實(shí)，為整體體現(xiàn)垛口的立體感，原有美耐管勾邊，使載體在夜空下顯得單薄空洞。本次設(shè)計(jì)為體現(xiàn)古城墻作為軍事防御體系的穩(wěn)固、雄偉、寬闊，使燈光成為古建筑歷史的嘴，敘述歷史的變遷與文化。選用高亮度LED專案投光燈，將垛口兩側(cè)立面的黃光反映出來，同時(shí)利用燈光與夜幕背景的對(duì)比將垛口燈光立體展現(xiàn)在游人的視野中，從不同的視角展現(xiàn)了不同的線、面結(jié)合。LED的體積小巧做到了極好的燈光裝置的隱藏。

2、垛口下部的出水口，設(shè)計(jì)中采用了下打式LED照明，一可使整個(gè)出水口在夜幕下綻入出幽藍(lán)的色彩，與夜晚的天空有機(jī)地結(jié)合，二可通過孔中的光線彌補(bǔ)城墻上走道的引導(dǎo)光，給主夜間在城墻上漫步的人們引導(dǎo)方向，增加一絲古城墻的神秘感。

結(jié)論

對(duì)于西安南門古城墻的大功率LED應(yīng)用的相關(guān)設(shè)計(jì)，我們作了一系列的照度和均勻度以及安全及保護(hù)的測(cè)試和評(píng)估，認(rèn)為半導(dǎo)體LED照明是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一，它具有高效、節(jié)能、安全、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)等顯著特點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體照明這一新技術(shù)的不斷更新完善，其在景觀照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛和成熟，照明領(lǐng)域正在孕育人類照明史上的又一次革命。