项目概况

Gateway Arch（圣路易斯大拱门）是位于密苏里州圣路易斯市中心密西西比河岸边，由著名的美籍芬兰裔建筑埃罗·沙里宁（Eero Saarinen）设计，人称“小沙里宁”。

它是圣路易斯的一个著名地标，是美国国家扩张纪念碑的一部分。整个拱门的形态是一个抛物线，高度和宽度相同，均为192米。拱门由142块预制的等边三角形单元组成，南北两边同时施工，并最终合拢。这座尺度巨大的钢结构建筑建成于1965年，而大拱门1967年才正式开放。1987年起圣路易斯大拱门成为美国国家历史地标建筑。

设计目标

埃罗·沙里宁（Eero Saarinen）设计的圣路易斯大拱门在未照明的情况下矗立了超过30多年，当RBLD受委托提供一个设计，以成功地揭示和庆祝这个世界闻名的大拱门建筑时，这是一项极具挑战性的技术和艺术任务。

在项目开始时，美国国家公园管理局规定，这个照明设计必须使用一个几乎在白天不可见的照明系统来照亮630英尺高的不锈钢纪念碑。该系统需要响应遗址的考古关注，避免反射眩光到周边的高速公路，并且对全国最繁忙的鸟类迁徙路径之一保持敏感。

照明设计

照明团队经过3年半的设计构思、演示、计算机分析和现场全规模模拟，创新的短弧氙灯照明系统被确定为最佳解决方案。通过使用精密反射器光学器件，并通过透镜和自动百叶窗管理单个灯具的光分布，实现了一个精美的雕塑形态。所有设备都隐藏在四个灯光“坑”中，这些“坑”由定制设计的窄轮廓格栅材料覆盖。控制系统中集成了一个激光检测大气监测仪，以在天气条件容易导致迷失方向的光散射时自动关闭照明。

拱门的每一侧设计都不同。西侧面向圣路易斯市，主要观赏角度是从与拱门中心对齐的位置。由于面向城市的这一侧环境光水平较高，因此在两个西侧“坑”中总共安装了24个照明单元。大多数灯光是交叉瞄准的，以实现从主要观赏角度最佳的无眩光照明。拱门的东侧朝向密西西比河。在这边，两个“坑”中各有14个照明单元。由于观赏角度、瞄准角度和较低的环境光水平，东侧使用了较少的灯具。从东侧看，纪念碑主要从远处和侧面可见，那里有两座桥跨越河流。这里采用的是掠射照明解决方案，它从靠近拱门每条腿底部的地方提供较短的投射距离。东侧的环境光水平较低，因为黑暗的密西西比河宽度可达2000英尺。

设备和环境影响

首先，尽管设计增加了灯具总数，但LED转换提供了整体能耗减少60%。以前，每个照明仪器包括一个7,000瓦氙气源。如今，每个照明设备仅消耗1,200瓦，从而实现了显著的节能效果。

光源的寿命在这个照明升级中起着重要作用。氙气源的寿命仅为1000小时，而且由于每个灯泡的更换成本约为1400美元，因此每年多次的维护成本很高。新的LED光源预计寿命为30000小时，这将大大节省维护成本。现在没有例行的换灯周期，如果灯具出现故障，则需要完全更换，但由于灯具重量较轻，为140磅，因此工作变得更加简单。以前的灯具重量超过400磅，需要起重机进行安装。灯具安装在带有位置标记的轨道上，因此在系统生命周期内发生故障时，更换将不会是一个“繁重的任务”。

新型LED灯具是电动的；白天，灯具将放置在一个位置，以保护镜头和反光镜免受阳光直射和天气影响，从而最大限度地减少退化。当照明时，电动头部将移动到预定位置以照亮拱门。灯光从拱门底部到顶部连续亮起，在每晚开始时形成 一个30秒的灯光秀。在之前的设计中，照明灯具安装在地下“坑”内。这些“坑”被重新用于新的照明方案，并且轨道已被修改以容纳更多的灯具。

为了达到所需的亮度，拱门上的每个点现在都用两个灯具照明。这种冗余在灯具发生故障时提供了实际的双重覆盖。这是对氙气解决方案的改进，因为灯泡故障会在拱门的连续照明中留下间隙。

新的照明是可以调节灯光亮度的，并采用了ETC Mosaic DMX控制系统。该系统使用电子光栅来创建可以拉伸或缩小以适应拱门轮廓的照明图案。这种光束成形大大减少了溢出光，从而改善了候鸟的环境氛围。圣路易斯和拱门位于密西西比河畔和北美最大的候鸟迁徙路线。在四月和九月左右的鸟类迁徙高峰期，拱门上的灯光通常会被关闭。

虽然系统是LED和DMX，但不会有颜色变化。为了达到这些长距离投射所需的亮度，需要专用的白光（非RGB）。