淺析LED燈具在電視新聞?lì)惾宋镎彰髦械臏y(cè)評(píng)

葛廣利，陳 鈞

（1.中央電視臺(tái)新臺(tái)址建設(shè)工程工藝辦公室，北京 100020；2.中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院，北京 100045）

1 LED發(fā)光原理與LED燈具優(yōu)點(diǎn)

LED是英文light emitting diode的縮寫(xiě)，即光線激發(fā)二極管，屬于一種半導(dǎo)體元器件。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。若向PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。通過(guò)對(duì)發(fā)光材料的研究，人們逐漸開(kāi)發(fā)出各種光色、光效率越來(lái)越高的LED元件，但是無(wú)論怎么變化，LED總的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)都沒(méi)有發(fā)生太大的變化。

LED光源自20世紀(jì)60年代誕生以來(lái)，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用。相對(duì)于白熾燈、熒光燈等光源，LED的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）LED的優(yōu)點(diǎn)不僅體現(xiàn)在發(fā)光質(zhì)量方面，在其生產(chǎn)、制造、易用性等方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源。LED在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有玻璃外殼，不需要像白熾燈、熒光燈那樣在燈管內(nèi)抽真空或者沖入特定氣體，因此，其抗震、抗沖擊性良好，給生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)便利。

（2）LED元件體積可以做得非常小，更加便于各種設(shè)備的布置和設(shè)計(jì)。

（3）LED的發(fā)出的光線能量集中度很高，可集中在較小的波長(zhǎng)窗口內(nèi)，光色純度高。

（4）LED元件的壽命非常長(zhǎng)，普遍在50 000 h～100 000 h之間，即使是頻繁開(kāi)關(guān)，也不會(huì)影響使用壽命。

（5）LED響應(yīng)時(shí)間非?？?，在微秒級(jí)別。

（6）LED的發(fā)光指向性非常強(qiáng)，亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。

（7）LED在生產(chǎn)過(guò)程中不需要添加“汞”，非常環(huán)保。

（8）LED使用低壓直流電即可驅(qū)動(dòng)，對(duì)使用環(huán)境要求較低。

LED發(fā)光設(shè)備的這些優(yōu)點(diǎn)，不僅為其在日常照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為L(zhǎng)ED進(jìn)入顯示設(shè)備領(lǐng)域打造了一條充滿希望的道路。

2 LED燈具測(cè)評(píng)與比對(duì)

LED為電視演播室提供了一種很好的照明光源。為了鑒定LED照明燈具的性能，以便在中央電視臺(tái)新臺(tái)址演播室全面推廣使用，自2008年12月以來(lái)，將國(guó)內(nèi)幾個(gè)專(zhuān)業(yè)燈光廠家生產(chǎn)的LED燈具，在中央電視臺(tái)第六演播室和新聞演播室做了燈具的測(cè)評(píng)和比對(duì)測(cè)試工作。

2.1 LED單燈光效測(cè)評(píng)

2008年12月，在中央電視臺(tái)第六演播室（400 m2）進(jìn)行了多個(gè)生產(chǎn)廠商LED產(chǎn)品的測(cè)評(píng)工作。首先，進(jìn)行了單燈的性能和光效測(cè)評(píng)。LED聚光燈，重量一般在5 kg/臺(tái)～8.5 kg/臺(tái)，功率90 W/臺(tái)～216 W/臺(tái)。

光效測(cè)試條件如下：

（1）測(cè)試高度在4 m左右；

（2）色溫在2 900 K～3 500 K之間；

（3）照度都能達(dá)到 2 000 lx以上；

（4）光斑直徑大小在2 m左右（散光）。

為了得到業(yè)內(nèi)專(zhuān)家的認(rèn)可，我們邀請(qǐng)6名專(zhuān)家評(píng)委現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估打分。專(zhuān)家對(duì)燈具的整體評(píng)估結(jié)論為：燈具無(wú)熱量、光效高、節(jié)約能源，燈具性能基本滿足中小電視演播室和外出拍攝的照明使用。

2.2 實(shí)效測(cè)評(píng)

在單燈測(cè)試的同時(shí)，搭建了實(shí)景進(jìn)行拍攝錄像，如圖1所示，對(duì)LED燈具照明的實(shí)際效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)評(píng)。具體測(cè)試條件如下：

（1）使用3臺(tái)LED燈具作為人物面光照明；

（2）2臺(tái)燈具為背景照明；

（3）2臺(tái)作為人物逆光照明。

具體布光示意圖如圖2所示。

各廠家的燈具依次按此燈位圖布光，測(cè)試時(shí)，分別記錄了人物的面光、逆光和背景光的照度值，并對(duì)攝像機(jī)光圈和示波器采樣情況進(jìn)行了記錄。測(cè)試結(jié)果為：燈具色溫一般在2 880 K～4 100 K之間（注：燈具可根據(jù)需要調(diào)整色溫到一定值）；面光照度在1 100 lx以上，逆光照度為2 100 lx，背景光照度為480 lx；攝像機(jī)光圈為4.8左右。

教學(xué)評(píng)價(jià)是課堂教學(xué)過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)?？茖W(xué)、有力的教學(xué)評(píng)價(jià)能夠讓學(xué)生更加熱愛(ài)學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)中得到滿足感。但是，在當(dāng)前小學(xué)語(yǔ)文課堂朗讀教學(xué)中，朗讀教學(xué)評(píng)價(jià)力度不足，大多數(shù)學(xué)校的語(yǔ)文考核都是采取試卷的形式，而書(shū)面考試對(duì)學(xué)生朗讀能力起不到良好的評(píng)價(jià)作用。想要真正驗(yàn)收學(xué)生的朗讀能力，就需要設(shè)立專(zhuān)門(mén)的朗讀能力考核機(jī)制，從而確保教師能夠及時(shí)得到學(xué)生的反饋，提升朗讀教學(xué)質(zhì)量。

通過(guò)測(cè)評(píng)，用LED燈具照明，電視畫(huà)面中色彩還原基本正常，主觀感覺(jué)良好；畫(huà)面總體還原良好，質(zhì)量可達(dá)4～5級(jí)，畫(huà)面總體效果可以接受，如圖3所示，LED燈具完全能夠適合中小型演播室使用。

但是，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)LED燈具還有一些不足之處，如用在新聞演播室中，主持人感覺(jué)燈光刺眼；LED聚光燈還需改進(jìn)，目前調(diào)焦范圍小，有的缺少遮扉，光斑邊緣有色散問(wèn)題等。

2.3 比對(duì)測(cè)試

為了比較LED燈具與傳統(tǒng)燈具性能，在新聞演播室做了一次對(duì)比測(cè)試，如圖4所示。用某款進(jìn)口品牌三基色冷光燈與進(jìn)口 LED燈做比較，所有燈具均布置于主持人前方3.5 m處，高度為3 m。對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

通過(guò)比對(duì)測(cè)評(píng)，我們認(rèn)為受測(cè)的進(jìn)口LED燈具，更適用于攝影及流動(dòng)便攜使用，如用于演播室還需很多改進(jìn)，還需配合其他燈具混合使用。

2009年1月14日，中央電視臺(tái)的午間新聞節(jié)目直播完后，工作人員將兩臺(tái)某進(jìn)口品牌LED燈具替換了該演播室的一臺(tái)原裝進(jìn)口三基色冷光燈具，作為主持人輔助面光，與其他燈具混合使用。試用時(shí)，請(qǐng)播音員對(duì)此燈進(jìn)行主觀感受，播音員認(rèn)為L(zhǎng)ED燈具比三基色冷光燈稍刺眼，對(duì)提詞器稍有影響，但能看清（只有兩臺(tái)LED燈）。在春節(jié)期間，請(qǐng)另一位播音員對(duì)此燈進(jìn)行主觀感受，播音員認(rèn)為L(zhǎng)ED燈具比三基色冷光燈刺眼，對(duì)提詞器有影響。

3 測(cè)評(píng)結(jié)論

通過(guò)這兩次的測(cè)評(píng)與比對(duì)，我們對(duì)LED燈的總體評(píng)價(jià)為：光效高，壽命長(zhǎng)，耗電量低，節(jié)約能源；照度滿足演播室的需要；電視畫(huà)面色彩還原主觀感覺(jué)較好，但比鹵素?zé)粢钜恍?；做面光時(shí)燈光存在刺眼問(wèn)題，尤其對(duì)新聞?lì)惞?jié)目，會(huì)造成主持人看不清提示器的情況。

（1）聚光型LED燈具應(yīng)有調(diào)焦功能，有可轉(zhuǎn)動(dòng)的葉扉，可桿控調(diào)節(jié)燈具的水平和俯仰；

（2）不同燈具的色溫一致性要改善；

（3）燈具應(yīng)可調(diào)光；

（4）必須改善刺眼問(wèn)題，尤其是用于新聞演播室。

4 LED燈具改進(jìn)意見(jiàn)與應(yīng)用前景

2004年以來(lái)，隨著LED筒子燈在電視演播室作為效果燈使用，各種各樣的用于電視節(jié)目制作的LED效果燈如雨后春筍般發(fā)展起來(lái)。2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)閉幕式及2009年中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)中使用了大量的LED效果燈，使得LED效果燈的應(yīng)用達(dá)到了一個(gè)高峰。但LED影視照明燈具的發(fā)展由于技術(shù)和工藝方面的原因，目前還處于起步階段。

4.1 LED燈具現(xiàn)狀

LED作為新一代光源，無(wú)論在做工還是光效上都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是白光LED產(chǎn)生以來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了很多應(yīng)用在其他照明領(lǐng)域的燈具，然而在影視照明領(lǐng)域的應(yīng)用，因LED光效問(wèn)題和大功率LED工藝技術(shù)問(wèn)題，目前還處于起步階段，但是，由于影視照明企業(yè)的積極參與和高度重視，LED這種新光源燈具越做越好。

隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步成熟，LED光源發(fā)光效率的快速提高，以及燈具制作工藝水平的提高，在近兩年的行業(yè)展會(huì)上，以及2008年北京奧運(yùn)會(huì)國(guó)外電視臺(tái)的轉(zhuǎn)播中，出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)用于電視照明的燈具，這種燈具已經(jīng)可以替代傳統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)用于新聞?lì)惞?jié)目照明的三基色冷光燈。可以說(shuō)，LED影視照明燈具已經(jīng)從單純的效果照明，進(jìn)入到人物照明領(lǐng)域。

表1 LED燈具與傳統(tǒng)燈具性能比較表

目前，國(guó)內(nèi)許多影視燈具廠家已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出了相當(dāng)不錯(cuò)的LED照明燈具。在市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種LED平板柔光燈，這種燈具采用上千顆小功率LED形成大面積發(fā)光面，在保證照度的同時(shí)降低了燈具表面亮度，使光分布更加均勻、柔和，盡可能避免眩光帶來(lái)的刺眼和不舒適的感覺(jué)，非常適合新聞節(jié)目的人物面光照明，能作為替代傳統(tǒng)電視演播室三基色柔光燈的燈具。該燈具顯色指數(shù)大于85，滿足電視演播室專(zhuān)業(yè)照明要求；可以連續(xù)控制燈具的色溫，適應(yīng)各種使用環(huán)境；配有高透光率柔光板、控光格柵，使專(zhuān)業(yè)燈光師布光得心應(yīng)手；壽命長(zhǎng)達(dá)50 000小時(shí)，是一種免維護(hù)的綠色環(huán)保燈具；耗電僅為同等光輸出的三基色熒光燈的50%，節(jié)電效果十分明顯。

4.2 LED燈具應(yīng)用前景

隨著人們對(duì)LED燈具的高度關(guān)注和國(guó)內(nèi)燈光廠商的大力研發(fā)推廣，LED燈具已趨于成熟。目前，中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》節(jié)目的演播室和新開(kāi)設(shè)的在第17演播室制作的俄語(yǔ)頻道節(jié)目，已采用了以LED平板柔光燈為主、普通聚光燈為輔的照明方式。

《新聞聯(lián)播》節(jié)目的演播室一共使用了10臺(tái)LED平板柔光燈和6臺(tái)聚光燈，如圖5所示，面光照度平均達(dá)到了1 500 lx以上，色溫為3 050 K，燈具使用比較穩(wěn)定，畫(huà)面效果良好，完全能夠滿足播出質(zhì)量要求，如圖6所示。

從新聞演播室的LED燈具使用情況來(lái)看，LED燈作為演播室人物照明光源將帶來(lái)一次影視照明革命性的變化。LED本身具有很多傳統(tǒng)燈具沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然作為專(zhuān)業(yè)燈光，LED燈具還需要進(jìn)行一些專(zhuān)業(yè)化的改進(jìn)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)國(guó)外的眾多廠家也都在積極研發(fā)這種新型光源燈具，筆者相信為響應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召，這種綠色光源一定會(huì)有更光明的前途。

1.王京池.淺析LED照明燈具的發(fā)展對(duì)電視演播室燈光系統(tǒng)的影響.現(xiàn)代電視技術(shù).2009.8