大功率LED在古建筑照明中的應用

引言

對于景觀(guān)照明設計來(lái)說(shuō)，古建筑是不可再生的，必須在有可靠保護的前提下才能實(shí)現現代化的照明設計與實(shí)施。 照明設計必須遵守以下原則：

1、保護和利用的原則。古建筑照明既要達到展示其古建筑的風(fēng)采，體現她的文化藝術(shù)內涵，又不能損傷古建筑，達到保護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年以上的古建筑嚴禁敷設電線(xiàn)。

3、按標準設計的原則。照明的照度或亮度、光源的紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)的含量、照射時(shí)間以及光源的顏色參數等均需嚴格按標準進(jìn)行設計。

4、嚴格管理的原則。在夜景照明設計時(shí)，必須考慮照明設施維護管理方法及措施。

之前由于受光效和光源的限制，古建筑照明中存在著(zhù)一系列的問(wèn)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，既破壞了建筑物結構及其白天景觀(guān)。且沒(méi)辦法展現古建筑細膩的豐富的光影變化之美。

b、照明方法問(wèn)題。為保護建筑采用遠距離投射，而且大多數投光燈沒(méi)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(xiàn)溢散到空中和被照物之外，形成光污染。更是忽視了節能的大前提。

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。

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

綠色環(huán)保的照明產(chǎn)品：光源沒(méi)有紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)，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。體積小巧在設計方面有充分發(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，設計空間非常的大。使用壽命長(cháng)，可達數萬(wàn)小時(shí)，維修維護費用低。

實(shí)例——西安古南門(mén)城墻

概況：

西安古城墻內外保存完整，旅游資源開(kāi)發(fā)蓬勃，形成以人文古跡為特色的東、西、南、北四條輻射線(xiàn)。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)八年擴建而成的，是我國現存規模最大、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 世紀時(shí)隋唐皇城墻為基礎擴展形成。古城墻上每隔 120 米 有一座 12m * 20m 的突出部稱(chēng)“敵臺”，每座敵臺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(mén)一座，分別為東長(cháng)樂(lè )門(mén)，西安定門(mén)，南永寧門(mén)，北安遠門(mén)。

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

本文介紹的LED照明主要是南門(mén)景觀(guān)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(guān)照明設計：

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

該部分城上建筑照明設計，在古建筑照明“保護和利用”原則的前提下，選用綠色、環(huán)保節能的LED光源，來(lái)體現多層次豐富的立體感，通過(guò)對屋面、屋檐及部分青磚立面的投光輔以鏤空窗棱內部的內透光，體現整個(gè)建筑的立體層次：

A、大面積流線(xiàn)型灰瓦屋面是整個(gè)照明設計亮化的重點(diǎn)，沿屋面上層輪廓線(xiàn)，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，充分的將中國古建筑的造型美展現在世人面前；

B、在屋面瓦片陰面上間隔60cm左右，安裝一個(gè)專(zhuān)為古建筑屋面照明設計開(kāi)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中國古建筑的瓦片尺寸及結構設計，在不破壞建筑結構的同時(shí)展現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，根據屋面寬度的不同，設計15度發(fā)光角度，單顆功率數1W的大功率LED投光燈，色溫 5500K，體現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(xiàn)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(jiàn)（圖二）

A、B、C三種設計方案可分回路控制，以滿(mǎn)足不同時(shí)段的效果需要。

屋檐下部結構層次豐富的斗拱，作為古建筑的承重結構，也為照明提供了豐富的展示空間，通過(guò)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出來(lái)，加強了建筑的結構美感。

城上建筑的照明設計，為體現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(guān)照明設計：

1、城頂內側墻也稱(chēng)宇墻，外側墻也稱(chēng)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(chēng)垛口，是為瞭望或射擊而設。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。本次設計為體現古城墻作為軍事防御體系的穩固、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(zhuān)案投光燈，將垛口兩側立面的黃光反映出來(lái)，同時(shí)利用燈光與夜幕背景的對比將垛口燈光立體展現在游人的視野中，從不同的視角展現了不同的線(xiàn)、面結合。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，設計中采用了下打式LED照明，一可使整個(gè)出水口在夜幕下綻入出幽藍的色彩，與夜晚的天空有機地結合，二可通過(guò)孔中的光線(xiàn)彌補城墻上走道的引導光，給主夜間在城墻上漫步的人們引導方向，增加一絲古城墻的神秘感。

結論

對于西安南門(mén)古城墻的大功率LED應用的相關(guān)設計，我們作了一系列的照度和均勻度以及安全及保護的測試和評估，認為半導體LED照明是21世紀最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一，它具有高效、節能、安全、環(huán)保、壽命長(cháng)、易維護等顯著(zhù)特點(diǎn)，隨著(zhù)半導體照明這一新技術(shù)的不斷更新完善，其在景觀(guān)照明領(lǐng)域的應用越來(lái)越廣泛和成熟，照明領(lǐng)域正在孕育人類(lèi)照明史上的又一次革命。