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使用LED燈具后的中央電視臺新聞演播室
使用LED燈具后的天津電視臺演播室
張繼偉
“以往我們一上臺，還沒怎么動就已經(jīng)一身汗了。這次演出，涼爽的感覺非常明顯。師弟按照慣例為我準備了一摞擦汗紙，但一次趕場下來居然沒出汗，再一次還沒出汗，一摞紙幾乎沒怎么用�！� 這是譚派傳人譚正巖前不久在完成一場特別演出之后的有感而發(fā)。這場演出的特別之處就在于舞臺燈光不是低能高耗又烤人的傳統(tǒng)鹵鎢燈，而是節(jié)能高效又“涼快”的新型LED燈。
2010年，北京市文化局在北京市科委的支持下以長安大戲院為試點，開展了《舞臺劇場用LED綠色照明關鍵技術(shù)研究及應用示范的可行性研究項目》。長安大戲院舞臺改造前使用的燈具大部分為傳統(tǒng)低效的鹵鎢燈具，而舞臺工作照明、觀眾區(qū)及外景等照明則大部分采用熒光節(jié)能燈。試點應用后，全部采用LED專業(yè)燈具，其中舞臺采用LED的400瓦聚光燈具、300瓦光束燈具、400瓦變色聚光燈、100瓦柔光燈、150瓦成像燈等；舞臺附屬區(qū)采用LED的筒燈、燈管、平板燈等。
花好月圓 LED展現(xiàn)燈光藝術(shù)盛宴
2010年9月18日晚，全球首場使用LED燈光設備的京劇演出“花好月圓 綠色生活 京劇名家演唱會”在長安大戲院隆重上演，蜚聲海內(nèi)外的著名京劇表演藝術(shù)家尚長榮、孟廣祿、杜鎮(zhèn)杰和耿其昌等悉數(shù)登場，紛紛獻上自己最拿手的京劇選段。這場演唱會是北京市演出行業(yè)協(xié)會在北京市政府的支持下從舞臺燈光入手推動首都演出行業(yè)節(jié)能減排工作的試驗性演出，而在本次演出之前，長安大戲院剛剛將舞臺燈具全部更換成高效節(jié)能的LED燈具。
“花好月圓”演唱會的最大亮點就是舞臺照明全部使用節(jié)能效果顯著的LED燈具照明，是全球首場真正意義上的純綠色舞臺照明的應用示范演唱會。各種大功率LED燈具通過數(shù)字化的操控手段，以絢麗的色彩、優(yōu)質(zhì)的色彩還原性展現(xiàn)給觀眾一場獨特的燈光藝術(shù)盛宴。
在這場藝術(shù)盛宴上，最大的受益者就是那些長期備受鹵鎢燈光源炙烤的演員們。長期以來，演員們尤其是京劇演員每次上臺演出不僅穿著厚重的演出服消耗大量體力，還要忍受鹵鎢燈的高溫炙烤，其工作環(huán)境的惡劣可想而知。然而，自從此次演出的舞臺全部更換為沒有熱污染的LED燈具后，演出時的舞臺溫度從52℃下降到正常的環(huán)境溫度，為長期在高溫照射下、身著厚重戲服汗流浹背的演員們帶來了福音。第一個在長安大戲院LED舞臺照明下演出的著名越劇導演楊小青深有感觸地說：“LED燈光很透，演員感覺很涼、很舒適�！眳⒓颖敬窝莩龅木﹦”硌菟囆g(shù)家們也紛紛表示，高科技LED燈給他們的舞臺表演帶來前所未有的舒適感。
目前，演出舞臺所使用的專業(yè)光源主要為鹵鎢燈和氣體放電燈，其缺點是光效低、壽命短、耗電量大、工作不穩(wěn)定。如一座中型劇場的照明設計為500－800千瓦，一年下來其耗電量相當驚人，僅燈光照明就耗電60萬度以上。
不僅如此，這種傳統(tǒng)燈具的熱污染也相當嚴重。鹵鎢光源在將電能轉(zhuǎn)換成可見光的同時也將90%以上的能量轉(zhuǎn)化成熱量，不僅造成巨大的能源浪費，而且還形成巨大的熱污染鹵鎢燈的照射會讓演員產(chǎn)生強烈的灼熱感，使演出環(huán)境變得惡劣，從而影響演出的效果和質(zhì)量。
鹵鎢燈在使用中還需要采取降溫手段。據(jù)統(tǒng)計，每投資1萬元購買鹵鎢燈具就要增加相應投資5萬元用以購買空調(diào)設備，從而造成電能與資金的重復浪費。此外，鹵鎢光源一般只能使用200小時左右，壽命較短，演出時燈體隨時可能因為過熱而壞掉或崩裂，不但影響照明的可靠性及演員的人身安全，而且還會增加不菲的運行維護費用單個燈具每月至少需要更換3到5次光源。
與之相比，LED照明在舞臺照明領域具有的優(yōu)勢相當明顯。首先，LED燈具屬于固體發(fā)光冷光源，紅外輻射極低，但光源的發(fā)光效率卻高達100流明／瓦，是鹵鎢光源的4—5倍；壽命長達60000小時，是鹵鎢光源的200倍以上。
其次，LED燈具在生產(chǎn)及使用過程中不產(chǎn)生污染，是綠色環(huán)保光源。LED燈具的特點包括高光效和高光利用率，比傳統(tǒng)鹵鎢燈節(jié)電90%，極低的紅外輻射可明顯改善使用環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，壽命較長的LED燈具可有效降低維護費用：降低耗材費用95%以上，降低配套電纜和空調(diào)的初建費用50－70%，綜合節(jié)能在80%以上。在我國目前電力緊張的情況下，采用LED產(chǎn)品對節(jié)能減排而言無疑具有非常重要的現(xiàn)實意義。
北京市文化局局長降鞏民也表示，LED是個新技術(shù)，將其用于舞臺照明這是首次，這將是一場舞臺藝術(shù)的革命性變革。換言之，在北京市乃至全國甚至是世界各地，還沒有第二家劇場100%采用LED燈照明，惟有長安大戲院做到了這一點。目前，北京市有劇院上百個，此外還有許多大型會議中心、會展中心、商場、賓館、飯店等公共服務性場所。如果這些場所全部采用LED燈，其節(jié)電量將是天文數(shù)字，對發(fā)電廠的建設投資也會隨之減少。這樣的節(jié)能是國家所倡導、政府所支持，具有非常重要的現(xiàn)實意義。
以最終成果說話 消除一切觀念與技術(shù)質(zhì)疑
猶如一切的新生事物在發(fā)展初期都會招來非議一樣，LED照明在進入戲院、演播室之初同樣遇到過質(zhì)疑，尤其是來自長期依靠鎢燈工作的燈光師與攝像師們的質(zhì)疑。因為他們早已熟悉和適應了鎢燈光源的使用方法和燈具特性，攝像機也已經(jīng)適應了鎢燈的光學特征，所以LED照明的顯色性及色溫、色差、使用效果等指標能否滿足使用要求一直是燈光師與攝像師所擔心的問題。盡管LED產(chǎn)品節(jié)電已眾所周知，而且通過政府與行業(yè)推進，北京奧運會和上海世博會期間也大量采用了LED顯示技術(shù)和照明技術(shù)，但在專業(yè)領域的基礎照明方面尚處于探索階段。因此，在他們看來，現(xiàn)在將LED燈具應用到舞臺、劇場、演播室等專業(yè)場所尚需時日。其實，燈光師的擔心不無道理，畢竟LED照明進入舞臺照明領域最大的難題就是技術(shù)。
首先是功率問題。作為舞臺用燈，為在演出時達到理想的藝術(shù)效果，舞臺使用的燈具功率要求相對較高。以目前的舞臺燈光動輒上千瓦的電功率計算，效率再低也要有幾千流明的光通量。相對而言，LED發(fā)光二極管單體功率很低，光通量也很小，要實現(xiàn)鹵鎢燈的照明效果就需要克服技術(shù)難關。因此，就要求利用LED體積小、發(fā)光效率高的特點，設計出高效的光學系統(tǒng)，從而使LED燈具通光率超過鹵鎢燈。
其次是發(fā)熱問題。雖然LED的光效越來越高，但是目前LED芯片還不能將電能全部轉(zhuǎn)換為光能，會有一小部分能量以熱能的形式釋放出來，這就使其產(chǎn)生發(fā)熱量。因此，要制造出大功率LED照明設備，散熱問題成為第一只“攔路虎”。因為，如果不采取恰當?shù)纳岽胧�，芯片的溫度就會過高，從而導致芯片自身及封裝樹脂性能惡化，最終降低光效，縮短產(chǎn)品的使用壽命。
作為專業(yè)研發(fā)舞臺照明的龍頭企業(yè)也是長安大戲院的施工單位，北京星光影視設備科技有限公司早在2007年就開始潛心進行市場調(diào)研與產(chǎn)品研發(fā)，率先啟動了LED影視節(jié)能燈具的研究并取得了階段性成果。通過產(chǎn)學研合作，從技術(shù)上攻克了100瓦以上的大功率LED燈具的光學二次設計、瞬間散熱等技術(shù)難題，為LED大功率影視燈光設備進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了可能。2009年底，LED燈具首次成功用于中央電視臺新聞演播室，開創(chuàng)了LED燈具在專業(yè)照明領域的先河。在此演播室應用成功的基礎上，針對長安大戲院大功率LED影視舞臺燈具的研發(fā)項目，星光公司首先擬定了技術(shù)研發(fā)方向，深入研究各種光源的特性和應用，進行高效、節(jié)能、環(huán)保照明燈具的相關設計與開發(fā)，重點研究二次光學與外觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。為此，星光公司專門成立了技術(shù)攻關小組，通過反復試驗，選用新材料、改進設計結(jié)構(gòu)、使大功率LED燈具散熱性能大大改善，降低了光通量的衰減率，從而延長了產(chǎn)品的使用壽命。技術(shù)人員還通過改善LED燈具的驅(qū)動電路系統(tǒng)，提高產(chǎn)品的電效率和穩(wěn)定性。
三是顯色性問題。近幾年，LED白光的顯色指數(shù)已有了很大提高，目前已經(jīng)接近或達到90。星光公司的王曉紅表示：在戲院LED照明安裝初期，燈光師們對LED能否替代傳統(tǒng)舞臺照明曾表示過懷疑，他們認為以LED的現(xiàn)有技術(shù)還達不到舞臺專用的效果。為了消除燈光師們的疑慮，星光公司做了大量工作，為燈光師、攝影師講解LED知識，改變其對于LED照明的傳統(tǒng)觀念，而且很有信心地說：“我們會用成果來證明一切！”
事實也是如此。演出當天，所有人都被LED照明的燈光效果所折服，之前的疑慮也煙消云散。演員們紛紛表示：在LED燈光的幫助下，在演出時他們不再飽嘗灼熱之苦，LED燈光照得非常透亮、非常完美。北京演出行業(yè)協(xié)會會長張宇也表示：“這次演出的最大亮點就是舞臺照明全部采用節(jié)能效果明顯的LED燈具照明，是世界上第一場真正意義上的純綠色舞臺照明的應用示范演出。今晚如果沒有"燈"就是一場常規(guī)演出；有了"燈"，本次演出就成了首都低碳演出的里程碑�！�
“事實上，這次之所以特別選擇京劇，就是希望在最傳統(tǒng)的表演藝術(shù)形式中注入高科技元素。"花好"代表今晚的演出內(nèi)容，"月圓"代表照明手段，觀眾和演員一起"綠色生活"�！睆堄钫f。
觀摩本次演出的北京各大劇院及演出團體的負責人在親身感受高科技LED所帶來的科技魅力后，都感覺依靠高科技推進文化產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排大有可為，希望本次演出開啟首都低碳演出的新篇章。
經(jīng)過一段時間使用之后，LED成功實現(xiàn)了為長安大戲院節(jié)電80%的最終成果，體現(xiàn)了其綠色環(huán)保的真正意義。
LED絕對優(yōu)勢引領舞臺照明新風潮
如今，發(fā)展低碳經(jīng)濟與節(jié)能技術(shù)已成為共識，其緊迫性對我國而言尤為突出。在“十一五”和“十二五”規(guī)劃中，政府均對節(jié)能減排提出了明確要求和約束性指標。照明耗電在各國發(fā)電總量中占據(jù)很大的比例，我國照明耗電大約占全國總發(fā)電量10%－12%。由此可見，照明節(jié)電具有重要的意義。
作為舞臺、影視照明，過去采用的都是低效的鹵鎢燈，其90%以上的能量都會轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去，這就造成極大的浪費。目前，全國共有舞臺、劇場、禮堂及其他文藝演出場所數(shù)萬家，照明耗電十分驚人，浪費同樣也十分巨大。因此，對舞臺、演播室照明進行改造勢在必行。作為綠色節(jié)能照明光源，LED在未來城市經(jīng)濟、環(huán)保和提高人們的生活質(zhì)量方面都將扮演無可替代的重要角色。
LED并不陌生，在顯示屏、背光源、汽車尾燈、景觀照明等領域都能看到其身影。近年來，隨著制造工藝的進步及新材料的開發(fā)應用，各種顏色的超高亮度LED取得了突破性的進展，其發(fā)光率提高了近1000倍。更重要的是，隨著超高亮度白光LED的出現(xiàn)，LED的應用領域開始拓展到高效率照明光源市場。
LED在舞臺照明方面的技術(shù)已經(jīng)成熟，在舞臺運用方面的優(yōu)勢也十分突出，這不僅僅只體現(xiàn)在節(jié)能方面。LED使用壽命長，因而降低了更換頻率跟后期維護費用。LED外部多采用環(huán)氧樹脂來保護，所以其密封性和抗沖擊性都較好。在變光變色控制方面，當前的LED演出燈具自帶變壓和調(diào)光線路，通上220V交流電后，送上DMX512信號，就可以使LED燈具中的紅、綠、藍三種基色以不同的明暗混合出各種所需色彩，三色配合可以調(diào)出各種濾色片產(chǎn)生的顏色，甚至可以調(diào)出濾色片無法產(chǎn)生的顏色。
然而，由于這種光源擅長大角度照射，不擅長小角度聚光，所以一直沒有在影視業(yè)大顯身手。“我們利用透鏡、反光鏡、調(diào)焦機構(gòu)的組合，研發(fā)出一套燈具里的光學系統(tǒng)，能把LED的散光調(diào)節(jié)在8度到120度之間。這種二次光學設計非常重要，有了它，LED才能達到專業(yè)使用的要求。”星光公司總工程師甄何平說。
2009年9月26日，中央電視臺綜合頻道和新聞頻道標清改高清首播的前兩天，《新聞聯(lián)播》直播室內(nèi)忽然更換了16臺LED柔光燈和聚光燈，主持人來到演播室驚喜連連，在播報新聞時感覺涼快不少，而且也不用像過去那樣在播報新聞的中途因出汗而頻繁補妝。更可貴的是LED可為直播室節(jié)電80%以上�！把莶ナ以瓉碛玫柠u鎢燈把95%的電能都轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉了，效率低，造成很大浪費，而LED對電能的轉(zhuǎn)化至少是鹵鎢燈的4—5倍。此外，LED燈的使用壽命達5萬小時，是鹵鎢燈的250倍！”甄何平滔滔不絕地盤點著新產(chǎn)品的種種優(yōu)點。
高清《新聞聯(lián)播》直播室的新鮮物很快就在央視流行起來。不久之后，《朝聞天下》、《整點新聞》等欄目及英語頻道、俄語頻道的演播室都開始安裝LED燈。再后來，北京朝陽區(qū)電視臺、天津電視臺、山東電視臺及河北電視臺等地方電視臺也紛紛“跟風”，一股節(jié)能風暴在演播室里悄然刮起。
眼下LED節(jié)能風暴已經(jīng)吹向了專業(yè)劇院。長安大戲院全部舞臺燈光更換成LED燈，經(jīng)過試驗使用后，劇院負責人喜出望外，他興奮地說：“最大的好消息是我再也不用擔心安全問題了。以前舞臺上方十幾排燈，都打開時溫度特別高，要從專門的通風口往里送冷風，費電不說，還擔心失火。再有，原來的燈泡總會炸泡，最怕掉在演員頭上�，F(xiàn)在都省了。”他表示，LED燈的應用還讓長安大戲院節(jié)省了配電柜、調(diào)光柜，即使電纜都變細了許多，而減少的供電設施還沒有被計入節(jié)省之列。盡管單個LED燈具的價格要比同級別鹵鎢燈高出3到5倍，但在耗材、配線、配套設施上投入的錢卻僅是原來的2成。
目前，星光公司還研發(fā)出能替代4000瓦鹵鎢燈的LED燈，其類似于追光燈，可在30米范圍內(nèi)用非常小的角度清晰地照出演員的表情。這項研發(fā)將成為LED節(jié)能風暴橫掃舞臺演出的重要突破。
此外，開發(fā)LED應用產(chǎn)品還具有深遠的戰(zhàn)略意義。據(jù)了解， 2008年北京全市的耗電量高達689億度，產(chǎn)值每年以29.4%的速度遞增的文化娛樂業(yè)目前已成為用電大戶，北京城內(nèi)各種文化娛樂場所的燈光用電量已經(jīng)達到歷史最高水平。據(jù)估算，北京市推廣使用LED節(jié)能光源可直接減少舞臺專業(yè)用電量82.68億度，其節(jié)電減排效果和示范意義都十分明顯。
“LED應用在舞臺照明方面確實非常好，但是現(xiàn)在舞臺照明產(chǎn)品還沒有一個相應的標準，所以星光公司會配合政府有關部門將這個產(chǎn)品標準化，在滿足國內(nèi)市場需求的同時也要跟國外的產(chǎn)品相比較�！毙枪夤径麻L陳瑞福說。目前，星光公司已經(jīng)建立了用以測試產(chǎn)品是否符合舞臺照明要求的檢測中心。不僅如此，檢測中心還要與國外相關的檢測中心對接，統(tǒng)一標準及檢測方法。相信在不久的將來，LED照明會在諸多舞臺、演播室里綻放出獨特的“冷艷”光彩。
后記
走進長安大戲院，讓筆者真切體會到LED照明在舞臺方面的魅力，特別是目前全國各地的舞臺演播室一般都采用大功率的鹵鎢燈照明，用電量十分驚人。而且還有90%的電能都轉(zhuǎn)化成了熱污染，如此巨大的浪費讓人十分心疼。然而，在換成LED之后，其舞臺節(jié)能效果達到80%，真正做到了節(jié)能環(huán)保。
遺憾的是，現(xiàn)在的舞臺改造都只是將鹵鎢燈換成了LED照明，設備、電纜等相關設施依舊保持原狀，這就好比是用大馬拉小車，還是會造成一些資源的浪費�？上驳氖�，正在籌建的北京市新少年宮項目，有關各方從設計初期就完全按照LED照明設備的需要設計，從電力設施到空調(diào)、電纜、控制系統(tǒng)到燈具，綜合投資將大大減少。通過整體設計，北京市新的少年宮項目將成為一座真正綠色的節(jié)能型劇院，讓資源得到合理的利用。
據(jù)悉，去年通過長安大戲院綠色照明工程的成功示范，北京市文化局主持起草了《北京市演出場所照明節(jié)能管理規(guī)定》，旨在推進現(xiàn)有劇場進行LED節(jié)能改造的同時，對新建劇場和演出場所從源頭上進行節(jié)能設計，從而全面降低演出場所的無效電耗。
其實，生活中能夠替換的例子還有很多，例如地鐵、商場等使用長明燈的場所，每天用電量大而且照明時間長，耗電量同樣驚人。試想，如果這些場所也都使用LED照明，又會帶來什么樣的節(jié)電效果？
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文章來源：舞臺燈光網(wǎng)
