建筑物外部的动态灯光

与一座建筑的其他要素一样,灯光也可以被作为市场工具充分应用。慎重考虑一家公司与外界沟通的方式与传统的建筑分析一样重要。比如,该公司在广告宣传中所使用的色彩搭配,就可以给灯光设计师提供一个很好的参考。

照明管理系统同样值得密切关注,尤其是要便于使用者的操作。动态灯光采用了复杂的管理系统,设计师需要考虑好灯光系统在安装之后人工操作中应注意的问题。本文我们分析一家中型酒店的立面,建筑师与酒店管理层一致认为酒店灯光设计的主要目标是多功能性。比如,酒店内部正在举办会议,而酒店的外立面的视频却又刚巧是一项国际性体育赛事的电视转播背景,酒店设计能将二者很好的兼顾。要实现这种级别的多重功能,要求酒店拥有满足与日常及特别活动时的不同的动态照明系统。

平日灯光

日常灯光可以在白天突出建筑特色—该酒店的建筑外貌像是一家工厂,水平延伸的三部分从隔壁的马场和公路看去,整个造型又像是流线型的圆形剧场。设计将这座建筑划分成两个不同的侧翼,用倾斜的灯光照亮垂直面的凹处,大型悬浮的铝制屋顶连接两翼,两翼两侧建筑立面的亮暗取决于酒店客房是否开灯。酒店应用静态的、传统白光系统满足日常活动的需要。

大型活动灯光

为大型活动设计灯光无疑是一件更为复杂的事情。它需要满足不同活动的需求。在某些场合,静态灯光比较合适,而对于其他场合则更适合使用动态灯光。同时还需要使用不同的颜色满足特定场合的要求。

在彩色灯光的设计中,经常会用到对比色与互补色。而在该案的设计中采用了后者,

利用灯光在建筑的两翼和屋顶之间营造了四种不同的动态场景。其中的三种场景以冷色调为主,另外一种场景则以暖色调为主。依托现代科技,人们可以根据要求组合出各种灯光色彩,形成或鲜明或均衡的色彩效果。

在定义动态灯光概念的时候,时间变量发挥着不小的作用。它不但会影响其他所有因素,而且会导致不同的可能性结果。为了形成流线型设计,软件专家和设计师需要对所采用的场景、场景变换顺序、以及场景的转换做出明确的划分。场景使用的是动态灯光,不同场景实现自然、连续的转换,彼此独立的场景又构成一个统一的整体。

时间的变量无论是在设计初期还实施阶段,都需要采用不同的灯光设计方法。不仅仅需要创建出静态的画面,还需初期有分镜及视频动画等动态影像及预设程序。

市面上有多种动态灯光设计软件,可以模拟和预编灯光场景。这些软件虽然不能模拟实际的灯光效果,但是好好利用这些工具,就可以对如何让动态灯光随时间的推移而变化,形成初步构想,并且对这些设计规划在实际应用有明确的思路。

照明设备的选择

一旦确定了要实现的灯光效果(无论是静态还是动态),并选定了最为理想的设备,剩下的就是确保所有的这些组件可以相互兼容。在这个项目的灯光设计中,酒店立面外墙和受到顶部斜射灯光影响的区域采用 RGB 三原色 LED,可满足平日及特殊活动时的灯光需求。

对于日常活动的灯光,与传统光源相比,LED 光源在能耗、寿命、尺寸以及自身二次光学设备的控制能力等方面有更为卓越的性能。本案选用的二极管工作电流为350毫安,平均光通量为40lm(将色彩变化考虑在内),但是通过使用聚光透镜,可形成高约15米的斜射光。

考虑到色彩方面的问题,需要了解的是,并不是所有配备 RGB 三原色LED 发出的光都能够与直接由白色二极管所发出的白色光线相媲美。通过长期设计调整发现白光投影几乎可以适用于各式各样的当代建筑,但是并不适合古建。因此最好的方案是设计出一种分离系统:使用白色 LED 光源或其他传统光源发出白光,使用 RGB LED 来实现彩色效果。近来,许多制造商通过在 RGB LED 中增加白色或者琥珀色,创造出了一个红绿蓝+白色的照明系统。排列在一条直线上 RGB LED 照明设备通常有两类:分别采用单芯或者多芯的二极管。主要差别是单位能耗以及所发出的光通量。采用单芯二极管 RGB LED 的光线控制更为精准,但是在较为紧密的安装中会产生多重阴影效果(由于不同色彩的二极管相互紧密相连造成)。使用多芯全彩 LED 光线会更均匀。不过,对与屋顶的被照表面与光源距离不超过三米的情况-因此选用配备了12个宽光束、多芯二极管的小型照明设备,而对于垂直墙面这种照明距离大约为十五米的情况,采用交替、窄光束 RGB LED 的线性灯具.

控制台

在设计动态灯光场景时,控制台很关键,它可以控制每盏灯的色彩变化以及所发出的光线总量。大部分灯光设计突出建筑的水平延伸(灯光将按顺序进行依次切换),因此单个设备或者整组设备的光输出都不尽相同。控制元件可以根据灯光场景的要求调整。这种自由控制灯光在传统的照明管理系统(模拟控制)中是无法实现的。而且如此大型、复杂的电路会导致成本增加,在线路搭建方面也是工程浩大。

如今的控制系统通过电子软件管理。每台设备都有特定安装位置,并且只有当控制元件向其发送一个特定信号后,该设备才响应(即开启灯光)。虚拟设备元件应用在某些灯光场景,比如使用软件,或者是同样的控制参数需要发送给多个不同的设备,让这些设备组成一个整体,做出同样的反应。

电力线路通过 BUS 集合(电力线与信号传输线不同)。在回路中,灯具必须同时连接到电力供应线和信号接收器上。为了简化布线系统,将采用配有直通线路的模组(在电力线与信号传输线中都将采用)。由于这套灯光系统规模较为庞大,总线确保整栋建筑的墙边接线点与相邻的照明系统设备相互独立。

这套灯光系统的构成组件包括有:

·中央控制部件(控制器);

·分路器,用于岔开信号;

·信号电缆;

·信号接收器。

整个系统基于 DMX 512协议,该硬件适合用于在非常快速地处理大量的数据。

控制器用于储存灯光场景的信息,并且根据不同灯光类型,利用 DMX 信号向光源设备发送这些信息。灯光场景则是通过软件进行设置,并通过 USB 将各个元件与电脑连接在一起。

这套系统的常规操作无需电脑参与,并且可以在编程完成之后移除。用户可以使用一个连接在控制元件上的八键键盘,来找回想要的某个特定场景,键盘按键数量与该系统相关的静态或动态灯光场景的数量相同。设置完成后控制台将会关闭上游系统(即场景的编制功能),变成只进行灯光场景控制的操作界面。

在使用 DMX 512 设备的时候,必须考虑信号分配的问题。如上文所述,在设计一套 DMX 512 线路时,可连接设备的最大数量、某一电缆截面积下一连串设备所能延伸的最大电缆长度等都有具体限制。如果超出这些限制,就会出现系统不稳定,比如光源闪烁、同步失效、或者在整个中央信号丢失的情况下,各个部件就变成了独立操作模式等。

在这套系统中,控制元件与光源设备之间的距离大约为250米,并分成多条线路。这就需要有一定数量的分路器来分离和恢复信号。

RS 485电缆是符合EIA-485标准的防干扰型双绞电缆,它的信号传送能力为250千波特(Belden 9842, Belden 9841,这套系统中采这种电缆)。由于 DMX 连接器(RJ45 and XLR5)本身不防水,因此它们的连接必须放置在IP67级的防水接线盒中。所有设备都装有一个自主的供电电源和内部DMX 512信号接收器,可以自由地进行电气组合和信号组合。

在实践中,地址的分配取决于硬件的使用情况。在该案中,使用了两种类型的设备。对于那些安装在易于接近的区域中的设备,地址分配通过一个小键盘和一台内置的小型液晶显示器进行。而对于那些安装在高处的设备,则装备了 RDM 技术,而 DMX 的地址分配则通过软件和多效用管理器(MUM)界面远程进行。

结论

LED 让我们可以使酒店的立面外墙应用极具创新的照明系统,该案例的研究让我们了解了可用的相关技术以及量身定做照明设计中出现的一些问题。

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