自发光路面的景观应用探析

 

摘要：自发光路面也被称为荧光路面或夜光路面，近年来逐渐在园林景观项目中得到应用。探讨了自发光路面的材料选择、发光性能、应用场景和做法要点等内容，结合部分案例效果，综合阐述自发光路面的景观应用价值，并归纳出设计需要注意的主要问题。通过在不同天气状况下对不同颜色和规格的自发光材料余辉亮度进行实测，整理其余辉衰减曲线，归纳总结材料特性和相对较为推荐的使用规格，为材料的实际应用提供参考依据。

 

近年来，越来越多的景观项目中出现了“夜光跑道”“荧光路面”等自发光路面的应用，其夜晚可自行发光的特点新奇有趣，其中不少项目因此成为网红打卡点，但也有部分项目因为各种原因实施效果不理想，未达到预期目标。

笔者就所了解到的自发光材料的特性、国内外的研究案例和成果，以及近几年亲身参与项目总结出的经验，对自发光路面在景观项目中的应用进行全面系统梳理，对其类别、特性、做法、应用场景及需要注意的问题等进行归纳总结，力图为广大风景园林从业者提供一些有价值的参考，为后续类似项目提供一些经验借鉴。

 

1自发光材料简述

 

1.1什么是自发光材料

 

自发光材料即可不借助外部光源或能源而自行发光的材料，目前景观项目中所应用的基本为蓄光型自发光材料的商用产品。蓄光型自发光材料是一种光致发光材料，该材料在光照下吸收光能并储存起来，光照停止后，将储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可持续几个甚至十几个小时[1]。该材料可吸收的光能除太阳光外，还包括普通灯光、紫外光、杂散光等，且吸收所需时间短，通常置于可见光下10~20min后就基本饱和，可持续发光。

 

营造自发光路面的关键是选用一种有效的发光材料，满足基本路面材料的性能要求，尤其是粘附性和抗磨耗等性能，并且要有足够的发光时间和发光强度。

 

1.2自发光材料的类别

 

自发光材料按其化学性质可划分为硫化物体系自发光材料、铝酸盐体系自发光材料和硅酸盐体系自发光材料等类别。硫化物体系自发光材料早在20世纪初便开始应用，被称为第一代蓄光型自发光材料，但其亮度低，余辉时间短，材料稳定性也较差，无法切实满足实际需求；到20世纪90年代，出现了铝酸盐和硅酸盐体系自发光材料，其亮度、余辉时长、材料稳定性都得到了大幅度提高，并在多个行业得到了广泛应用[2]。

目前市面上的自发光材料绝大多数是铝酸盐或硅酸盐体系。需要说明的是，蓄光型发光材料本身是一种工业原料，不能直接作为终端产品使用，必须与其他材料结合才能得到应用，即蓄光型自发光材料制品。

 

蓄光型自发光材料制品种类很多，按照形态可划分为两大类，一是液体类，二是固体类。液体类包括发光涂料、发光釉料、发光油漆油墨等；固体类包括发光石、发光玻璃、发光塑料、发光橡胶、发光工艺品等。二者的原理大体相同，都是将一定比例的自发光原料调配进液体或固体基质中，通过不同的工艺流程处理，使其充分相融并结构稳定，从而达到自发光效果。景观项目中常使用到的自发光材料制品如下。

 

1.2.1发光涂料

 

涂料类自发光材料通常是采用水性漆涂料和蓄光型夜光粉热熔调配而成，施工时直接喷涂在已完成的路面上，优点是施工方便，可根据要求绘制各种图案，造价相对便宜。但由于其只是附着在路面表层，且厚度通常较薄(1mm)，在使用过程中容易磨损，因此使用年限不长(通常3年左右)，余辉时长也较短(通常在3~5h)，因此一般不推荐使用。但因其具有方便易施工且不破坏已有面层的特点，所以更适合在已完成的道路表面做提升改造。

 

1.2.2发光石

 

发光石也叫夜光石、荧光石等，是景观项目中应用最多的一种自发光材料制品，其特性与自然石材相似，强度和耐磨度均较高，可根据需要加工成各种形态和尺寸的产品，如夜光碎石、夜光卵石、夜光砖等。

 

发光石制备的所需材料包括蓄光型自发光材料原料(铝酸盐体系或硅酸盐体系)、填料、不饱和聚酸树脂及辅助材料。填料可选用石英砂、碳酸钙、滑石粉、氧化铝等；辅助材料主要有固化剂、促进剂、脱膜剂等[3]。其生产工艺如下。

 

1)将蓄光型自发光材料、不饱和聚酸树脂、填料和辅助材料等按一定比例混合均匀，制成基体发光树脂。

 

2)将基体发光树脂、固化剂、促进剂混合均匀，制成一定尺寸的整板料，也可根据需要使用各类模具将其塑造成各种形状，如心形、树叶形、五角星形等，称为“夜光砖”。

 

3)整板料可根据需要破碎切割。采用机械破碎，可得到不同粒径的发光碎石[4](通常市面所售规格有1~3、3~5、5~8、8~15、15~25mm等，图1)，在此基础上可进一步加工打磨成光滑圆润的发光卵石等。

 

固体类发光材料制品镶嵌于路面，相比于夜光漆涂料而言更耐磨损，使用年限更久。特别是发光碎石，其产品工艺成熟，价格适中，耐久性好，景观可塑性强，因此被更广泛地使用。

 

1.3自发光材料的颜色

 

目前蓄光型自发光材料的颜色基本以冷色调为主，主要有蓝、蓝绿和黄绿3种颜色(图2)。此3种颜色基本为铝酸盐或硅酸盐体系，应用已较为成熟，市场销售渠道也比较广泛。另外也有红色系自发光材料，多数属于硫化物体系或硫氧化物体系，但无论是发光亮度、余辉时长，还是材料稳定性均无法与前者相比，市面上销售也比较少[5]。

 

2自发光材料的性能测试

 

为验证自发光材料的实际发光效果，选购不同颜色及规格的发光碎石作为实验材料，并对其颜色和粒径与余辉衰减度的关系进行了测试。

 

2.1各颜色发光碎石余辉衰减度测试

 

测试条件：选用同样尺寸规格(8~15mm)的4种颜色发光碎石(蓝色、蓝绿色、黄绿色、红色)在晴朗天气置于户外光照1h后放入室内黑暗房间中，使用TES137辉度计分别测试其10h内余辉亮度，选取时间为光照激发后1、5、10、20、60、120、300、600min。测试结果如图3所示。

 

测试结果显示，同样尺寸规格下，余辉亮度和发光时长由高到低依次为：蓝绿色＞蓝色＞黄绿色＞红色，其中蓝绿、蓝和黄绿3种颜色发光碎石的余辉衰变曲线基本相同，其初始发光亮度和发光时长均差别不大，红色发光石的余辉亮度和发光时长均明显低于前3种颜色。

各类发光石的余辉衰减曲线均成指数型下降趋势，以表现最好的蓝绿色发光石为例，其光照激发后1min初始余辉亮度为1086mcd/m2，随后快速下降，1h后已降为111mcd/m2，2h后为58mcd/m2，之后的时间余辉衰减缓慢，但亮度已较弱；而红色发光石1min初始余辉亮度仅为280mcd/m2，1h后已降为23mcd/m2，随后亮度已微弱至可忽略不计。由此可以看出，发光石虽然余辉时长能达到10h以上，但仅在最初的2h左右亮度较高，其后余辉效果并不理想。

结合实际户外使用案例来看，应用发光石的自发光路面通常在日落后2~3h发光效果较好，在不另外补光的情况下3h左右亮度明显变暗，已不具备良好的视觉效果。这也与上述实验结果吻合。需要说明的是，在户外应用中，发光石的衰减情况通常比实验中稍好，这是因为实验是在完全黑暗中进行，而户外日落后通常也会有路灯、城市灯光等杂散光照射变相进行补光，因而其余辉衰减要慢一些。但综合户外的灯光影响，其实际视觉亮度反而会打折扣，具体效果与周边环境紧密相关，后文将进一步分析论述。

 

2.2粒径对余辉衰减影响的测试

 

测试条件：选购粒径分别为3~5、5~8、8~15、15~25mm的同色(蓝色)发光碎石，在晴朗天气置于户外光照1h后放入室内黑暗房间中，使用TES137辉度计分别测试其5h内余辉亮度，选取时间为光照激发后10、60、120、300min。测试结果如图4所示。

 

测试结果显示，5~8、8~15、15~25mm3种规格的余辉衰减曲线相似度很高，其余辉亮度和时长基本一致，但3~5mm规格的余辉亮度和发光时长均明显不如前3种规格，推测应是粒径过小导致吸蓄能量不足所致。而另外3种规格虽然粒径差别很大，但余辉表现却相差不大，大规格相比小规格仅略有优势，原因应是吸蓄能量随粒径增大的同时其余辉释放也随之加快，到一定临界点后基本保持稳定，综合实验结果推测临界点为5~8mm。因此，在发光石实际应用中，应使用5~8mm以上规格为宜。