国家游泳中心“水立方”的建筑物景观照明(立面加上顶面共5万平方米)采用大功率RGB型LED，并在南立面设置了2000m2LED点阵显示屏。工程巨大，技术难度很高。在国家科技部、北京市政府的大力支持下，立了两项课题《国家游泳中心半导体照明规模化系统集成技术研究》、《奥运场馆LED照明——LED在国家游泳中心建筑物景观照明上的应用研究》进行相关研究。前一项课题为国家863计划重大课题。目前课题的主要研究工作已基本结束，进入后期结题阶段。由于参与课题各方的努力，课题研究已经取得了可喜的成果。现在工程进展顺利，四个立面的照明已经点亮，已向世人展现出了一个“晶莹璀璨”的“水立方”，再过一阶段一个“色彩斑斓”的“水立方”将呈现在全世界人民的面前。现在我们把课题研究和工程的主要情况汇报如下：

　　1.LED建筑物景观照明设计研究(李兴林执笔)

　　众所周知，“水立方”是以“水”为主题的建筑，四个立面与顶面均是由形状模拟水分子结构的两层气枕所构成，两层气枕中间是按“泡沫理论”形成的钢结构。

　　1.1照明方式的研究

　　四个立面的内外气枕是由3层ETFE膜构成，顶面的内外气枕是由4-5层ETFE膜构成。ETFE膜对各种波长光的透射率很高，见图1。

　　如采用“外投光照明方式”，由于没有良好的反射面，大部分光通将透过气枕投射到建筑内部，形成干扰光，气枕表面亮度不会很高，将无法达到预期效果，特别是对于顶面无法实现外投光照明。而且如采用外投光照明，在建筑物四周要树立支架，对环境将会有不利影响。

　　如采用“一般内透光照明方式”，由于光线需要经过6-8层膜才投到外层气枕外层ETFE膜上，光的损失较大，气枕外表面亮度也不会很高，同样达不到预期效果。

　　由于“水立方”外表面虽有弧度但很光滑平整，气枕的边框尺寸较小，不适宜在上布线和布灯，而且如采用“笼廓照明方式”将破坏建筑物的立面效果，所也不宜采用“轮廓照明方式”。

　　通过各方多次论证与现场实验，确定采用了“空腔内透光照明方式”，即在固定外层气枕的钢结构内侧安装灯具向外侧投射的照明方式，这样光只透过单个气枕，光的损失仅为空腔内透光照明方式的一半，可达到较为理想的照明效果。这种照明方式的采用，为建筑物景观照明增加了一种新的方式，开创了建筑物景观照明的先河，对于膜建筑和玻璃幕墙建筑的建筑物景观照明有着重要意义。

　　1.2 光源选择的研究

　　由于两层气枕之间尺寸相对狭小，散热条件较差，不适宜安装尺寸较大、散热量较大的光源。在这样的条件下，比较适合的光源只有荧光灯与LED灯两种光源，因此我们重点对这两种光源进行了多次多方案技术经济对比。LED寿命长，达5万小时，是T5管的2.5倍。在整个寿命周期内，LED是性价比最好的产品。LED不含汞，低辐射，废弃物可回收，有利于环保。光分布易于控制，通过一次、二次光学设计，通过光学透镜使光投射到需要的部位。易于集成，集计算机、网络通讯、图像处理等技术为一体，可在线编程，适时创新。可纳秒级快速响应，瞬时场景变换。更主要的是色彩丰富，利用三基色原理，照明可形成256X256X256种颜色;在点阵屏上可形成8192X8192X8192种颜色。灯体尺寸小，易于与气枕的边长尺寸配合。

　　如采用荧光灯，由于含有汞不利于环保。由于灯体尺寸较大，无法利用透镜只能利用反射体来进行布光，配光曲线很难理想。荧光灯尺寸较大不宜与气枕的边长尺寸配合。荧光灯是气体放电灯，响应速度较慢，无法实现场景快速变换，不利于场景设计。而且荧光灯RGB三色的混合也将是一个难题，需要开发新的灯具。荧光灯调光镇流器需要在一定电流时才能稳定工作。如采用荧光灯不仅所需功率而且消耗的电能都要显著地大于采用LED的方案。

　　通过多方多次多方案论证，最终确定采用LED光源。

　　1.3布灯方式的研究

　　“水立方”要求LED灯具白天不要影响建筑外观，夜晚LED照明不要影响室内的照明，做到见光不见灯。由于LED光源表面亮度较大，如投射方向和角度不合适，在一定位置会看到光斑，影响照明效果。经过大量现场试验，确定了在气枕的下侧钢结构框上安装灯具，向上投射，这样就不会看到光斑。我们把这种布灯方式称为“沿边布灯单向投射”。这种布灯方式将是“空腔内透光照明方式”的主要布灯方式，为以后其他建筑物采用“空腔内透光照明方式”时，解决了布灯方式的大问题。

　　1.4 色彩构成的研究

　　“水立方”是以蓝色为基本色调的建筑，灯光是否还需要红光也成为探讨的话题。蓝色象征“水”，红色象征“火”，“水”与“火”是矛盾的统一体，有了红色会增加水的美。特别是在奥运期间或赛后的重大节日期间，为与喜庆的气氛相协调必须要有红色。采用RGB三基色，灯具可混合出256X256X256种色彩，点阵屏可混合出8192X8192X8192种色彩，丰富的色彩为场景设计提供了广阔的空间和舞台。