LED在桥梁景观照明的运用

2022-09-21 15:09:16 来源:写作指导

 

近些年,在我国LE(DLightEmittingDiode)产业迅猛发展的同时,LED在城市亮化工程中的作用也愈加明显。2008年,“水立方”绚烂多彩的灯光牢牢吸引了世人的眼球,也使更多的国人知道了LED照明。继北京奥运会、上海世博会大放异彩之后,LED又华丽地登上了广州亚运会的舞台。广州亚运城市亮化工程可以说使LED绿色照明技术、节能照明产品得到了全面应用。而桥梁作为珠江景观中的重要景观,也在此次以LED为主角的亮化工程之中凸显了特别的魅力。LED——发光二极管是一种高效节能的新型照明光源,以其发光效率高、耗电量少、使用寿命长、显色指数高、安全可靠性大及控制方式灵活等特点奠定了在景观照明上的地位,如今已在全国城市照明领域普及。桥梁既是沟通两岸的纽带,也是城市建筑的艺术精品,因此在运用LED照明时首先应该符合桥梁照明的基本要求。   一、桥梁景观照明的一般要求   桥梁是一种建筑艺术,它通过空间组合、比例、质感、尺度、体型、韵律、色彩及象征等手法,表现了一种形态美。一方面,桥梁空间的跨越结构体现了美;另一方面,融入了桥梁设计师的个人感情以及艺术表现手段,具有实用和美观的双重特性。因此桥梁照明不能单纯地满足“亮”的要求,还应该表现桥梁的建筑特征,以求得美化桥梁、展现夜间魅力的作用。对于桥梁的照明,国家出台的《城市夜景设计照明规范》中有如下要求:(1)桥梁的照明设计首先应该保证桥面的交通照明,然后是桥体的景观照明;(2)所有灯饰和照明光源应避免干扰桥梁的功能,影响桥面以及水面的交通安全;(3)应考虑从不同的方位和角度进行桥梁的照明设计,选择合适的亮度或照度;(4)充分注重人的视觉舒适度,避免不同功能和方向的光源互相干扰,造成眩光及光污染。   在选择桥梁夜景照明方式时必须遵循下列原则:(1)选择合适的照明方式以表现不同类型桥梁的形态特征,重点刻画桥梁的风格特征。同时还要与周边的照明互相协调;(2)应对桥体的特征性结构重点进行照明设计,并表现整体的灯光效果,如塔式斜拉钢索桥的桥塔、拉索、桥身侧面和桥墩等部位;(3)跨越江河桥梁的照明要考虑水中的倒影,避免倒影产生眩光;(4)尽量避免照明设施的暴露影响桥梁白天的景观。在选择灯具及安装位置时,应考虑对环境的影响以及满足防震、防水等方面的要求,确保使用的安全和维护的方便。   二、桥梁景观照明的设计要点   桥梁照明有两个内容——桥面基础照明和桥体景观照明。这两个内容具有完全不同的特点:桥面基础照明以满足人、车安全顺利通行为基本要求,强调照明的清晰性、连续性和视觉的导向性;而桥体景观照明则是照明科学与桥梁建筑艺术的有机结合,它是对桥梁景观的深入挖掘与拓展,表现城市夜间景观的不同空间层次的美感。因此,桥梁景观照明设计应该抓住自身的形态特征,根据细部景观构件直到整体场景情形进行塑造表现,以展示桥梁景观的个性美和本质美。   1.照明要素的选择   根据桥梁建筑的不同风格,亦即主缆、桥塔、斜拉索、护栏、纵梁、桥拱和桥墩等要素,在进行照明设计时应选择最能体现桥梁特征的景观要素,还原桥梁的建筑艺术美。桥梁景观照明要素也应分为不同的层次,扬长避短,根据整体塑造需要分别设计,切忌通体一样的亮度。   2.表现手法   桥梁景观照明设计应从时间、空间和形态三个不同的概念考虑。时间——指桥梁照明在不同的季节或时间段内光源色调的变化或限定;空间——通过灯具选择和光源布置,对桥梁进行点、线、面和内透光的表现,同时适当地处理好主照面、副照面和投影面的关系,塑造桥梁在夜间的空间立体感;形态——即动态和静态两种光的表现形态。动态光是由流动的灯光表现而产生的动态效果,应有区域的控制。   3.色彩控制   有了科学技术的支撑,特别是LED照明灯具的研发,在夜景照明中运用丰富的颜色变得相当的容易了。但彩色光具有强烈的感情色彩,因此在夜景照明中应慎用彩色光[1]。在使用彩色光的时候,需要注意与桥梁色彩以及周围环境色调、特征的协调。根据以上分析,我们可以看到,采用LED进行桥梁照明设计具有很大的优势。一方面,LED的发光技术既能满足局部重点照明的要求,也能适应大范围照明的需要,而且发光效率高、响应时间短。因此设计师可以灵活地运用LED进行不同角度的点、线、面的表现,实现其设计思想。另一方面,LED色彩丰富,理论上仅用LED光源就能完全覆盖CIE色度曲线中的所有饱和颜色,即LED通过与磷的有机结合几乎能够产生任何颜色[2],并且LED有着柔和的光色,易于与周围环境的色彩相协调。除此之外,LED可低压直流供电,通过LED与计算机控制终端的结合进行联动控制,开关、调光方便,同时还能够创造出丰富的色彩变化的动态效果。这就是说,LED在景观照明领域具有其他照明光源难以比拟的优势。   三、LED在广州桥梁景观照明中的应用   广州是“海上丝绸之路”的发祥地,珠江一衣带水,孕育了一方文明,而珠江江面林立的桥梁,不仅与广州市民的日常生活息息相关,更是广州的一道道风景线。在2009年广州亚运亮化工程中,对珠江12座桥梁(鹤洞桥——琶洲桥)进行了夜景照明设计。本文选取了解放大桥、海珠大桥和猎德大桥作为实例,对LED的应用进行了分析和研究。   1.解放大桥   解放大桥于1998年建成通车,是珠江南北两岸的重要交通枢纽。大桥全长890m,宽25m,为双向双车道;两肋外侧各悬挑3m人行道。主桥为55m+83.6m+55m三跨连续无风撑下承式钢管混凝土系杠拱结构;拱轴线均为抛物线,两拱肋中心距为18m,包括了9+15+9=33m对吊杆。[3]设计师根据解放桥的结构,以活泼的彩虹作为夜景照明设计的主题。为了突出造型,在拱轴中安装LED线性发光灯来勾勒桥体的轮廓,变幻的色彩呼应“彩虹”的主题。虽然灯带跨度大,但线的布陈手法减轻了色彩变化造成的炫目感。吊杆一改以往用投光灯向上打亮的做法,而是模拟雨丝的动态效果,显得十分热闹;又因吊杆排列在桥的两侧,并不影响桥面的交通安全,反而丰富了乘车旅客的视觉体验。桥体的两侧在横梁间布置了灯光带和投光灯,根据灯光变化的主题从白、黄为主的暖色调到红、蓝、黄为主的彩色;桥底放置变色管,桥墩用投光灯进行点和面的表现,增加了桥体的远视体积;变色管丰富的色彩变化,配合桥体拱轴的轮廓颜色,打破了单一的色相而具有灵动美。整座大桥分成节庆和日常两种主题,既有活泼的一面,也有简洁安静的一面,因而呼应和热闹了沿江两岸景观区段的氛围(见图1)。#p#分页标题#e#   2.海珠大桥   海珠大桥完工于1933年。主桥全长182.90m,南北两跨对称布置。原为3孔下承式简支钢桁架桥——旧时的海珠桥为中间开启式结构,能向上分开方便大船的通过,后经历战火,修复后保持了主桥体结构,但中孔不再活动开启。20世纪80年代为满足交通流量需求进行扩建,使用自锚式悬索吊桥方案对桥体进行了加固维修。[3]海珠大桥的照明设计侧重以蓝光勾画轮廓,但拱轴不是采用解放大桥的线光源,而是往下打的一个个点光,远看由点连成线勾勒出主桥体的弧度。拱轴之间的细钢架结构采用LED像素灯给予点缀,灯与灯之间隔着不远的距离,像星星一般,在夜色中依稀能辨别出极具美感的钢架结构形态。两侧竖向的钢架则分别在上下放置投光灯。照面和投影的对比,充分凸显了钢架材质的特殊纹理和质感,令人震撼,与白天的景观相比能给人以完全不同的观感。桥体两侧沿着护栏下方设发光灯带,又安装一排投光灯向下打出灯光。桥墩属于大体量,为了表现其体积感,在每个桥墩上设计了一组投光灯,这些投光灯能在节庆日具有逐渐变化的彩色动态效果。从整体上看,海珠大桥的照明主要是由点光源组成,呈现出特别的韵律感,从而给这座古老的桥梁增添了神秘感和生命的活力,白、黄色调为主的暖色调与周边“古韵长堤”的景观区段相互协调,营造了一种历史的氛围(见图2)。   3.猎德大桥   猎德大桥主桥为独塔双索面空间自锚式悬索桥,长480m,大桥塔身呈贝壳状三维曲,造型独特,被誉为“珠江之贝”。桥体主跨跨径219m,主塔塔高131m,在同类桥型排名中世界第二、中国第一。[3]猎德大桥是沟通番禺、海珠和天河三区的交通结点,为会展中心、新电视塔、珠江新城核心区等广州地标提供交通保障的主干道路,因此也是重点照明设计的桥梁。为了衬托主塔的明亮透彻、雄伟壮观,在塔的底部使用投光灯往上投光,照亮主塔。在塔顶的镂空部分以及塔柱的梯形横断面用LED轮廓管进行勾勒。塔身内部空间则用壁灯照明,与梯形的断面相映衬,使主塔极具灯光雕塑的美感。在主塔的两侧各有1.2m的开槽,内中安置球形灯,光线射出宛如贝壳含着颗颗珍珠。而吊索的处理也极具情趣,彩色的灯沿着斜拉索排布,远看其所发出的光与主塔两侧的开槽互相呼应,则给猎德大桥增添了灵动的美感。桥体两侧设置了探照灯,节庆时开启,与邻近景点的灯光一同营造出热闹的气氛。桥墩采用泛光照明,璀璨的暖黄色与桥梁的整体风格融为一体,也平衡了桥体的视觉(见图3)。以上3座桥梁的照明都能根据各自的特征选取不一样的要素分别设计,而且采取了不同的照明手法努力表现刻画,但同样地都能很好地显现3座桥梁完全不同的建筑风格——解放大桥的活泼灵动,海珠大桥的简洁厚重以及猎德大桥的时尚新颖。   四、LED在桥梁景观照明中的应用展望   LED为城市亮化工程增光添色,起到了极大的作用,特别是LED颜色好、耗能较少、寿命较长、电压低、使用安全、无污染、抗冲击抗震性好和体积小便于隐蔽,适合见光不见灯的夜景照明要求[1],这些都为夜景照明提供了可选性。然而,我们也应该注意到LED的不足。一方面,LED与传统的光源相比,技术还不太成熟。如因其照射角度小,不能很好地满足泛光照明的需求,这样会造成浪费。另一方面,我国还没有一个完善的有关LED灯具的标准体系,各种LED产品的质量参差不齐,给景观照明的普及带来了一定的影响;其价格与传统照明灯具相比,也不太占优势。   毋庸置疑,LED技术正在快速发展,迟早会取代传统光源成为主要的照明手段。为了更好地利用这项照明科技,需要不断地吸取国外的经验以及总结国内城市景观照明的经验。中国正在着手建立LED灯具的标准体系,LED的发展将更加规范、合理,将十分有利于LED照明技术的深化普及。对于桥梁景观照明来说,合理、正确地选用照明方式不仅是经济性和实用性的良好统一,也是实现“绿色照明”的重要内容。一套完整的高科技智能控制系统和光影变化方案,不但可以使桥梁在水面上展现更多风格的光影效果——欢快的、恬静的、恢弘的、振奋的……也可以更好地展示桥梁的地标性效果,促使桥梁、环境和人产生更好的互动、交融。