四川省成都市某羽毛球體育運動館

400W金鹵燈球場燈光節(jié)能改造工程簡析

成都市某羽毛球場館，對原球場燈光400W金屬鹵化物燈（400W金鹵燈）實施照明節(jié)能工程改造。體現(xiàn)了體育運動場館照明，一要明亮、清晰、舒適，二要節(jié)能省電的科學理念。

有哲人箴言：他人的成功案例與經(jīng)驗，是福惠后來之人的明燈。羽毛球體育運動場館照明，球場燈光成功的照明節(jié)能工程，亦是如此。

該羽毛球場館照明改造案例，涵蓋了體育運動場館照明，球場燈具布光方案、球場燈光應該具有的光色品質(zhì)，兩部分內(nèi)容。供業(yè)界人士參考。

一、羽毛球館面積、高度、羽毛球場地片數(shù)、排列模式

1、羽毛球場館面積、高度。四川省成都市某羽毛球體育運動館，場館寬約30米、長約45米，面積在1400平方米左右。羽毛球館高度10米左右。

2、場館內(nèi)羽毛球場地片數(shù)、排列模式。成都某羽毛球體育運動館內(nèi)，共設計有12片羽毛球場地，按照3列 * 4排的陣列布置。

二、羽毛球場館照明原球場燈具及存在弊端。

成都市某羽毛球運動館照明的球場燈光，原設計使用的是400W金屬鹵化物燈（400W金鹵燈）。因400W金鹵燈的技術性能和品質(zhì)原因，羽毛球場地的照明質(zhì)量與效果存在以下弊端。

1、程度較為嚴重的的眩光危害：由于400W金鹵燈光譜能量分布結構，存在眩光能量。由于羽毛球是多方向、多角度的在飛行。由于打球的運動員，是多角度、多相向運動的。

所以，打球的運動員經(jīng)常在某個位置、某個方向、某個角度，感覺到球場燈光的光線刺眼、晃眼，場地燈光眩目。只看到空中一塊耀眼的光幕，看不到空中飛行的羽毛球體。

并且，打球的運動員在角度、方向、位置轉換后，眼睛盡管避開了球場燈光的眩光能量。但是，仍存在短暫時間內(nèi)的“視覺黑”和視覺恢復時間較長的現(xiàn)象。嚴重影響打球的時效性和準確性。

球場燈光，眩光能量產(chǎn)生的眩光危害，運動員反映較為強烈，意見很大。對羽毛球體育運動館經(jīng)營，帶來較大負面影響。

2、存在程度嚴重的頻閃效應危害：因為400W金鹵燈，是50周工頻交流電直接驅動發(fā)光，球場燈光頻閃波動大。因為，400W金鹵燈，其頻閃能量是球場燈光中最嚴重的。因為，羽毛球體在空中飛行，是球體既做自旋運動又做拋物線運動的復合運動。因為，羽毛球體的自旋角速度和拋物線運動速度，是隨機變化的。

所以，一旦羽毛球體的自旋角速度和拋物線運動速度，與400W金鹵燈的頻閃頻率形成諧振時，就會產(chǎn)生嚴重的頻閃效應危害。

表現(xiàn)主要有兩種：第一是，羽毛球館空中飛行的羽毛球體，視覺影像不是一個羽毛球體在飛。而是在前面羽毛球的后面，有幾個羽毛球體形成一個小尾巴串，一起在空中飛行。羽毛球體空中飛行軌跡不真實，空中定位不準。揮拍打球，出現(xiàn)空打現(xiàn)象。

第二是，嚴重的頻閃能量作用于人眼，導致感光調(diào)節(jié)肌頻繁的調(diào)節(jié)，形成視覺神經(jīng)疲勞。

球場燈光的頻閃效應危害，導致的視覺疲勞危害，是一直存在的。空中定位不準的危害，不是一直出現(xiàn)，但是會經(jīng)常發(fā)生。

球場燈光400W金鹵燈的頻閃效應危害，在羽毛球場館經(jīng)營中，產(chǎn)生的負面效應盡管具有隱形的特點。但是，對于經(jīng)營效益的影響，是不能不認真對待的。

3、光色錚亮、偏青帶藍光、顏色不真實、有效視覺亮度低：400W金鹵燈，光譜分布偏離太陽光的可見光譜結構。球場燈光可見光比例低，顯色能力低，有效視覺光效低。場地燈光錚亮錚亮的生冷、刺眼。光色偏青多藍光，顏色不真實。

400W金鹵燈場地燈光，不具有太陽光色純白、明亮、清晰、舒適的技術品質(zhì)。盡管羽毛球館，場地水平照度和垂直照度已經(jīng)做得很高。但是，球場燈光的明亮度、清晰度、真實度、舒適度都比較低。羽毛球館視覺照明質(zhì)量與照明效果很低。

在一個城市中，羽毛球場館所使用的地膠（地板）、網(wǎng)桿等設施器材，檔次質(zhì)量相差不大，基本一樣。唯一能夠使羽毛球場館之間拉開差距的因素，就是球場燈光的照明效果。場地燈光照明質(zhì)量高，照明效果就好。來打球的運動員，視覺感舒適，打球心情就會舒暢。羽毛球場地每小時的門票價格就會高一點，來打球的人也會越來越多，羽毛球運動館經(jīng)營效益好。

羽毛球運動館照明，使用400W金屬鹵化物燈做場地燈光，投資不少，電耗很高。但是。球場燈光照明效果跟預期目標相差甚大。較大程度地影響了羽毛球場館的經(jīng)營效益。

4、400W金鹵燈功率大、電耗高、空調(diào)冷負荷加大、經(jīng)營成本高：

第一、400W金鹵燈的實際消耗功率，應該包括電感鎮(zhèn)流器功耗和金屬鹵化物燈泡功耗兩部分。400W金鹵燈現(xiàn)場實際耗電總功率，會在450W左右，有的高達500W左右。

第二、400W金鹵燈消耗的電功率，分成兩部分。一部分是啟輝點燃過程中直接轉化為熱能。另一部分通過金鹵燈泡轉化為光能。光能量在羽毛球場館內(nèi)完成照明使命后，通過空間介質(zhì)轉化為熱能。所以，400W金鹵燈消耗的電能量，最終全部轉化為熱能量。

第三、羽毛球館在夏季是必須開空調(diào)的。空調(diào)要維持館內(nèi)一定的溫度，是靠消耗電能量實現(xiàn)的。

第四、溫度是能量的體現(xiàn)。羽毛球館內(nèi)的溫度，是場館內(nèi)兩部分能量的綜合體現(xiàn)。第一部分是館內(nèi)自然環(huán)境熱能量表現(xiàn)的自然環(huán)境溫度，跟季節(jié)與天氣條件有關聯(lián)。第二部分是館內(nèi)球場燈光轉化的熱能量，體現(xiàn)出來的溫度，跟球場燈光的耗電功率有關聯(lián)。

第五、正因如此，羽毛球場燈光400W金鹵燈，每消耗一度電能量，羽毛球館的空調(diào)冷負荷，就必須相應增加一份電能量。

第六、球場燈光400W金鹵燈的耗電費用，加之空調(diào)耗電費用，占據(jù)羽毛球館經(jīng)營管理費用的大部分。高額的耗電費用，大大增加了場館經(jīng)營成本。

5、400W金鹵燈高溫自熄、不能立即重啟，嚴重影響場館照明：高溫自熄是400W金屬鹵化物燈的物理屬性。高溫自熄后，不能立即重啟，是不爭的客觀事實。400W金鹵燈一旦出現(xiàn)高溫自熄，必須等到發(fā)光體的溫度降下來以后，才能夠重新啟動點燃。

雖說400W金鹵燈高溫自熄的現(xiàn)象，不是每一天都一定出現(xiàn)，也不是整個羽毛球館的燈光，同時全部發(fā)生高溫自熄。但是，經(jīng)常出現(xiàn)先后有幾盞400W金鹵燈，發(fā)生高溫自熄的現(xiàn)象。

一旦發(fā)生高溫自熄，因為溫度較高、散熱較慢，重新啟輝點燃的時間還是比較長的。有的時候會嚴重影響運動打球。

400W金鹵燈高溫自熄現(xiàn)象無法改變，也很難控制。對羽毛球運動館經(jīng)營運行，產(chǎn)生了較大程度的負面影響。

三、采用6U-50W大功率節(jié)能燈直接替代400W金鹵燈改造球場燈光

成都市該羽毛球體育館，經(jīng)認真調(diào)研論證，在2005年5月份，選用體育運動場館照明專用，無眩光和頻閃效應危害球場燈光。青島法蘭克6U--50W高頻率大功率節(jié)能燈，共計69套。保持球場燈具高度不變，直接替代原來400W金鹵燈，實施羽毛球館照明節(jié)能改造。

（一）、球場燈光改造，功率替代比例、節(jié)電率。

因該羽毛球館球場燈光控制布線的原因，不便于現(xiàn)場測量計算球場燈光的實際耗電功率。因爾，在比對實際功率替代比例和實際節(jié)電率時。對400W金鹵燈和體育運動場館照明專用無眩光和頻閃效應危害場地燈光，青島法蘭克6U--50W高頻率大功率節(jié)能燈。其功率均按照額定功率值計算。

1、400 W金屬鹵化物燈總功耗： 400 W金屬鹵化物燈的總功耗包括光源本身和電感鎮(zhèn)流器的功耗。電感鎮(zhèn)流器的功耗，相當于光源本身功耗的20％左右。

400W金屬鹵化物燈總功耗=400 W＋（400 W×20％）＝480 W左右。節(jié)電計算取值480 W。

2 、6U—50W高頻率大功率節(jié)能燈總功耗：6U—50W高頻率大功率節(jié)能燈，設計定型額定功率在220V電壓狀態(tài)下，為50W。考慮到現(xiàn)場電壓升高的因素，實際功耗還會提高5—10％。6U—50W高頻率大功率節(jié)能燈，實際總功耗會在55 W左右，節(jié)電計算取值55 W。

3、球場燈光節(jié)能改造后，現(xiàn)場實際功率替代比例：6U—50 W高頻率大功率節(jié)能燈，直接替代400 W金鹵燈。實際功率替代比例為：55W ：480W ＝ 1 W：8.7 W。

4、球場燈光節(jié)能改造后，現(xiàn)場實際節(jié)電率：大功率節(jié)能燈直接替代400W金鹵燈后，現(xiàn)場實際節(jié)電率＝(480W－55W)÷480W×100％＝87％。

（二）、羽毛球館球場燈光改造，布光模式、每盞燈覆蓋的平方米數(shù)。

成都市該羽毛球運動館，關于球場燈具如何布局的問題。綜合平衡球場燈光高度、場地面積、用燈數(shù)量、場地照度值及均勻度等技術參量。經(jīng)科學論證，方案如下：保持球場燈具，垂直吊掛高度與原來400W金鹵燈一樣，采用矩陣式布燈模式，均勻布光。

矩陣式均勻布燈（光）模式，具有場地燈光水平照度均勻度高和垂直照度均勻度合理的技術特點。場館照明無陰影，照明質(zhì)量高。羽毛球場地布置與調(diào)整，靈活隨意，不受球場燈光的限制。

該羽毛球場館，寬約30米、長約45米，面積在1400平方米左右。場地燈光改造，共使用69套球場燈光。平均每盞球場燈，覆蓋的平方米數(shù)為：1400平方米/69盞燈=20平方米左右。

（三）、每一片羽毛球場地的球場燈數(shù)量和每小時耗電費。

1、每片場地用燈5.75套：羽毛球場館照明，矩陣式均勻布光（燈）模式，用燈數(shù)量少，投資節(jié)省。成都市該羽毛球館照明節(jié)能改造后，平均到每一片羽毛球場地的球場燈光數(shù)量為=69套球場燈/12片場地=5.75套球場燈。

2、每片場地每小時耗電不足一元錢：羽毛球場館照明，矩陣式均勻布光模式，用燈數(shù)量少，耗電量省。成都市該羽毛球館燈光節(jié)能改造后，場館球場燈光照明耗電功率節(jié)省87％，燈光耗電量大幅度地降低。平均到每一片羽毛球場地，每小時的照明電費不到1元錢。

（四）、節(jié)省下來的都是純效益。

因為，場地燈光耗電功率節(jié)省了87％，空調(diào)冷負荷也隨之大幅度減低，空調(diào)耗電功率大大降低。因為，羽毛球場館經(jīng)營電費，占據(jù)經(jīng)營管理成本的很大一部分。因為，場地燈光照明節(jié)能改造，降低了球場燈光耗電量和空調(diào)耗電量，節(jié)省了電費。因為，眾人周知，節(jié)省下來的都是純效益，因此，羽毛球館經(jīng)營效益提高。

四、6U-50W大功率節(jié)能燈直接替代400W金鹵燈有關數(shù)據(jù)

 6U-50W大功率節(jié)能燈直接替代400W金鹵燈數(shù)據(jù)列表

五、羽毛球場館球場燈光節(jié)能改造后照明質(zhì)量

成都該羽毛球館，對場地燈光實施照明節(jié)能改造后。專門邀請有關專業(yè)羽毛球訓練隊試打，實際驗證改造后的照明質(zhì)量和照明效果。

1、太陽光色，純白明亮：經(jīng)幾個專業(yè)訓練隊試打反映，改造后的球場燈光，為太陽光色，光色純白、明亮、舒適。

2、四個光色參量優(yōu)秀：場館水平面明亮度和垂直面明亮度、光色真實度、視覺清晰度和舒適度，四個方面的光色參量。都較原來的400W金鹵燈的照明效果，有較大幅度的提高。

3、無眩光危害不晃眼：球場燈光不晃眼、不刺眼、不耀眼、不眩目，沒有眩光危害。

4、無頻閃效應危害空中定位準確：場地燈光穩(wěn)定平滑不波動，羽毛球體在空中飛行，軌跡不拖尾、不重影，球體軌跡清晰真實。對空中飛行的羽毛球，看的真實、看的準確，空中即時定位準確。揮拍打球，打得著、打得準，不出現(xiàn)打空現(xiàn)象。

5、視覺舒適不疲勞：改造后的球場燈光，沒有頻閃及頻閃效應危害。連續(xù)打球運動時間，即是接近半天，人眼視覺也不疲勞。

六、羽毛球場館球場燈光運行狀況

（1）、球場燈光運行狀況：自2005年5月份，直接替代400W金鹵燈安裝完畢開始運行，至2013年9月中旬，歷時8年多。69套球場燈光，年故障率低，在百分之一內(nèi)。年光衰幅度很小。啟輝點燃穩(wěn)定可靠。

（2）、球場燈光使用壽命周期：該羽毛球體育館，在歷時8年多的時期內(nèi)。先后陸續(xù)、分批將69套球場燈光更換了一遍。球場燈光啟輝點燃壽命周期，有的基本上在4--5年左右，有的基本上在5--6年左右。

實際狀況是，成都市該羽毛球館，替代400W金鹵燈節(jié)能改造時，初裝一遍球場燈光，是69套球場燈具。在歷時八年多的照明周期中，在啟輝點燃四至七年的時間里，分批更換了一遍，使用69套球場燈光。

（3）、繼續(xù)穩(wěn)定可靠地啟輝點燃：至2013年9月中旬，電話跟蹤詢問，成都市該羽毛球體育運動場館經(jīng)理反饋信息為：更換后的69套，青島法蘭克無眩光危害和無頻閃效應危害，體育運動場館專用6U--60W高頻率大功率節(jié)能燈，全部能夠可靠地啟輝點燃，運行穩(wěn)定，繼續(xù)使用。技術支持電話：1526 525 8265。1357 326 2961。1360 630 6833。

作者簡介： 韓儉榮。專注于氣體放電等離子體物理和固體發(fā)光理論及技術研究，著力于國學文化與儒釋道研修。現(xiàn)服役于青島法蘭克微電子有限公司總工程師職位。自主研發(fā)、設計、生產(chǎn)，體育運動場館照明專用球場燈具：無眩光危害和無頻閃效應危害，6U—60W高頻率大功率節(jié)能燈。