LED燈具在上海世博會(huì)演出場(chǎng)地的應(yīng)用

錢 威，顧志浩

（上海廣電影視制作有限公司，上海 200030）

LED燈具在上海世博會(huì)演出場(chǎng)地的應(yīng)用

錢 威，顧志浩

（上海廣電影視制作有限公司，上海 200030）

從各場(chǎng)地?zé)艟吲渲?、與傳統(tǒng)燈具的對(duì)比等方面，介紹LED燈具在上海世博會(huì)演出舞臺(tái)中的應(yīng)用情況。【關(guān)鍵詞】 上海世博會(huì)；LED燈具；舞臺(tái)演出；節(jié)能

“低碳世博”是2010年上海世博會(huì)的重要目標(biāo)之一，也是本屆世博會(huì)的顯著特征之一。作為世界各國(guó)優(yōu)秀文化展示、交流的大舞臺(tái)，上海世博會(huì)各演出場(chǎng)地在整個(gè)世博會(huì)期間承擔(dān)了超過2萬場(chǎng)的文化演藝活動(dòng)，受到了上海世博會(huì)組委會(huì)的高度重視。在長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模地使用演藝設(shè)備的同時(shí)，如何體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念，是上海世博會(huì)面臨的一大挑戰(zhàn)，筆者有幸參與了上海世博會(huì)演出舞臺(tái)的相關(guān)技術(shù)工作，本文結(jié)合上海世博會(huì)期間LED燈具的使用情況，對(duì)世博會(huì)在環(huán)保節(jié)能方面所做的努力進(jìn)行一個(gè)側(cè)面的展示。

1 世博各演出場(chǎng)地?zé)艟叩倪x擇理由

從上海世博會(huì)申辦成功，到“綠色世博”宗旨的確立，技術(shù)團(tuán)隊(duì)以“低碳世博”、“城市，讓生活更美好”的目標(biāo)來考慮如何讓燈光設(shè)計(jì)在能耗上達(dá)到節(jié)能減排的目的。在傳統(tǒng)意義上，燈光主要以常規(guī)燈具（鹵鎢燈）為主，比如聚光燈、PAR燈等。但鹵鎢燈具的發(fā)光效率低，能源浪費(fèi)的情況較為嚴(yán)重，而使用LED燈具，在能耗上比以往有了明顯下降，同時(shí)，電源線的數(shù)量也大幅減少，給施工帶來了很大的便利。

2 演出場(chǎng)地的燈具使用概況

由于各個(gè)場(chǎng)館在建設(shè)中并未充分考慮演出設(shè)備大量用電的情況，演出技術(shù)團(tuán)隊(duì)必須從燈光設(shè)計(jì)角度思索，在不超過場(chǎng)地方所提供的用電規(guī)定內(nèi)，采取一系列的彌補(bǔ)措施，保證演出的燈光效果。技術(shù)團(tuán)隊(duì)查閱了大量資料，比較以往所使用的燈具參數(shù)，發(fā)現(xiàn)在有限的用電量范圍內(nèi)很難達(dá)到預(yù)期的燈光效果。所以，技術(shù)團(tuán)隊(duì)借鑒了國(guó)際上目前比較先進(jìn)的燈光設(shè)計(jì)理念，大量運(yùn)用了LED燈具，選用燈具的LED單顆功率達(dá)到了3 W，在以往燈具的RGB基礎(chǔ)上增加了白色顆粒，彌補(bǔ)了LED燈白色偏紫的缺陷。例如，在五大洲廣場(chǎng)的每個(gè)廣場(chǎng)，安裝了約60臺(tái)各種型號(hào)的LED燈，在寶鋼大舞臺(tái)安裝了100多臺(tái)。LED燈具在色彩方面彌補(bǔ)了原來電腦燈中比較暗淡的紅色和綠色，呈現(xiàn)出很多傳統(tǒng)電腦燈無法實(shí)現(xiàn)的表現(xiàn)效果。在將其作為觀眾面光使用時(shí)，通過監(jiān)視器觀察，燈光效果達(dá)到了預(yù)先設(shè)想的色溫和亮度，符合電視照明技術(shù)參數(shù)的要求。

在為期184天的上海世博會(huì)期間，各演出場(chǎng)地都大量使用了LED燈具，LED燈具在顯色性、色彩的飽和度和亮度上的優(yōu)異表現(xiàn)得到各國(guó)燈光設(shè)計(jì)的肯定。在長(zhǎng)達(dá)半年的演出時(shí)間里，LED燈具經(jīng)歷了露天演出臺(tái)風(fēng)、雷暴雨、大風(fēng)和高溫的考驗(yàn)，其低故障率讓技術(shù)團(tuán)隊(duì)十分滿意，特別是LED燈具的防水IP等級(jí)、反應(yīng)速度、閃爍頻率等特性，甚至超過了一些進(jìn)口燈具。

3 舞臺(tái)用LED燈具概述

3.1 LED燈具的特點(diǎn)

LED即發(fā)光二極管。用于舞臺(tái)的LED燈具自帶變壓和調(diào)光線路，通過DMX512信號(hào)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)燈具的變色、明暗變化等效果。LED在變色功能方面有很大的優(yōu)勢(shì)，甚至可以調(diào)出濾色片無法產(chǎn)生的顏色。變色的功能使得一個(gè)LED燈具可以代替多個(gè)傳統(tǒng)燈具，比如可以替代PAR燈加換色器，甚至某些電腦染色燈。

LED燈具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）色彩鮮艷豐富，色彩飽和度高。目前，LED燈具產(chǎn)品幾乎覆蓋了整個(gè)可見光譜范圍，色彩純度極高。而傳統(tǒng)舞臺(tái)的PAR燈加換色器的方式顏色變化少，并且光效損失極大。LED燈具絢麗的燈光效果更貼近燈光設(shè)計(jì)師的構(gòu)想。

（2）色彩控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化，明暗可調(diào)。例如上海世博園區(qū)內(nèi)寶鋼大舞臺(tái)及五大洲廣場(chǎng)舞臺(tái)上使用的LED燈具，都應(yīng)用了國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的DIM4非線性調(diào)光技術(shù)，克服了LED燈在調(diào)光時(shí)出現(xiàn)的閃動(dòng)現(xiàn)象，使燈光的變化、過渡更平滑、更自然。

（3）燈具壽命長(zhǎng)。LED燈具的實(shí)際壽命超過50 000 h，為一般傳統(tǒng)光源的幾倍甚至幾十倍。上海世博園區(qū)內(nèi)的LED燈具經(jīng)過半年的使用，基本沒有出現(xiàn)需要維修的情況。

（4）較之一般傳統(tǒng)舞臺(tái)燈具更節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。

（5）固體發(fā)光的方式，抗震性能好，較之傳統(tǒng)燈具，防雨、防風(fēng)的能力更好。

（6）LED燈具光通量利用率高，且體積小，易于LED燈具的外觀設(shè)計(jì)和光強(qiáng)分布的控制。

（7）LED燈具可采用直流低壓供電，安全可靠。

（8）LED燈具不受啟動(dòng)溫度限制，可隨時(shí)啟動(dòng)，開啟時(shí)間一般為幾毫秒，且能在瞬間達(dá)到全光通量輸出狀態(tài)。

3.2 LED燈具的節(jié)能綠色環(huán)保效果

（1）功率低。功率是鹵鎢光源的五分之一，400 W的LED燈的照度相當(dāng)于2 000 W的鹵鎢燈，節(jié)能效果也非常明顯。例如，在上海世博園寶鋼大舞臺(tái)以及五大洲廣場(chǎng)舞臺(tái)上使用的LED燈具比采用傳統(tǒng)燈具節(jié)電達(dá)351 624.00度。

（2）光效高。光源光效可達(dá)100 lm/W以上，是鹵鎢光源的4～5倍，比鹵鎢光源節(jié)電90%。

（3）壽命長(zhǎng)。光源壽命超過50 000 h，是專業(yè)鹵鎢燈的200倍以上。

（4）熱輻射低。屬于冷光源，紅外輻射極低，明顯改善使用環(huán)境。

（5）安全性高。LED屬于固體光源，不會(huì)出現(xiàn)鹵鎢燈泡破碎的安全隱患。

（6）綠色環(huán)保。生產(chǎn)及使用過程中不產(chǎn)生污染，是綠色環(huán)保光源。

（7）省去調(diào)光硅箱和相應(yīng)的電纜。LED調(diào)光采用DMX信號(hào)直接控制，省去調(diào)光硅箱和相應(yīng)的電纜，減少了調(diào)光系統(tǒng)、電纜、電纜橋架及電源分配系統(tǒng)的投資。

表1～表3顯示的是上海世博園使用的LED燈具與傳統(tǒng)燈具的耗電情況。在表格中，LED321W燈具與傳統(tǒng)燈具的配燈比例為1:1，LED308燈具與傳統(tǒng)燈具的比例約為3:1，LED321ww燈具與影視柔光燈的比例為2.5:1；燈具工作時(shí)間按照每天工作6 h計(jì)算，共計(jì)為6×184（天） = 1 104 h；LED燈具的平均功率按4種顏色組燈珠中有3種同時(shí)工作的情況計(jì)算；耗電情況按以下方法計(jì)算：

表1 LED燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具作逆光的耗電情況

表2 LED燈具代替天地排燈的耗電情況

表3 LED燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具作面光的耗電情況

功率消耗 = 燈具數(shù)量×平均功率×工作時(shí)間

4 LED燈具的不足之處

上海世博園區(qū)從景觀燈光到舞臺(tái)燈光大量地運(yùn)用了新型的節(jié)能環(huán)保燈具設(shè)備，讓人們看到了LED等節(jié)能環(huán)保燈具的巨大潛力。但是，在長(zhǎng)時(shí)間使用這些LED燈具之后，通過與傳統(tǒng)燈具設(shè)備的比較，發(fā)現(xiàn)LED燈具還存在不足之處。

（1）燈具的散熱問題及與其相關(guān)的安全問題

舞臺(tái)燈具最重要的就是要具有安全性與穩(wěn)定性。通過在上海世博會(huì)上長(zhǎng)時(shí)間的使用，可以看出LED燈具在安全性方面有較大的優(yōu)勢(shì)，比如，防水特性比較明顯，在雨天室外或者比較惡劣的工作環(huán)境下可以大大降低短路的幾率。但是LED燈具的散熱問題一直沒有理想的解決方法，尤其是大功率LED燈具，只要燈具的散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)過關(guān)，在舞臺(tái)演出中使用LED燈具就可以在很大程度上避免引燃布景道具等物品的危險(xiǎn)。

（2）顯色性有待提高。在舞臺(tái)上大范圍使用LED燈具，對(duì)顯色性的要求極高。上海世博園區(qū)使用的大功率LED燈具已經(jīng)可以替代傳統(tǒng)光源的PAR燈、天排燈、地排燈、泛光燈、回光燈等舞臺(tái)燈具，雖然隨著LED技術(shù)不斷的開發(fā)，LED的顯色性已經(jīng)有了很大提高，但是目前它的顯色性還是無法和采用傳統(tǒng)光源的燈具相比。

（3）對(duì)環(huán)境溫度有較高的要求。LED燈具能保持良好的穩(wěn)定性、保證光源的使用壽命是基于對(duì)其工作環(huán)境溫度的良好控制。LED燈具的亮度與溫度成反比，它對(duì)溫度的變化非常敏感，封裝樹脂在高溫和強(qiáng)光照射下會(huì)快速劣化，影響光源的標(biāo)準(zhǔn)性能和使用壽命。相較而言，傳統(tǒng)燈具受環(huán)境溫度的影響就要小得多。這也是制約LED燈具應(yīng)用范圍的一個(gè)重要因素。

（4）成本較高。LED的節(jié)能特性是毋庸置疑的，但是目前LED光源還無法直接使用220V交流電源，必須通過復(fù)雜的變換電路低壓恒流驅(qū)動(dòng)，既要做到電光轉(zhuǎn)換效率高，又要讓每一個(gè)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的損耗率降到最低，這無疑將提高產(chǎn)品的科技含量，使得LED燈具的單體成本比普通燈具高很多。之前提到LED的使用壽命與環(huán)境溫度有很大的關(guān)系，如果單體成本本來就高，使用壽命又沒有保證的話，那么產(chǎn)品的使用意義就不大了。這個(gè)矛盾點(diǎn)將是LED舞臺(tái)燈具未來發(fā)展需要解決的重要問題之一。

綜上所述，可以將對(duì)LED燈具的認(rèn)識(shí)歸納如下：如果在溫度不是很高的工作環(huán)境下，LED燈具的安全性是相當(dāng)有保障的，比起常規(guī)燈具更增加了防水、防爆、低能耗等優(yōu)勢(shì)；從燈具的性能角度來說，對(duì)于一些顯色性要求很高的場(chǎng)所，比如用于高還原要求的景片染色，人臉膚色的還原等對(duì)顏色還原比較敏感的場(chǎng)所，就要選用顯色性指標(biāo)達(dá)到要求的LED燈具，不過，對(duì)一些大環(huán)境的色彩烘托，比如作為大面積的逆光，取代傳統(tǒng)PAR燈加換色器，LED燈具是沒有問題的；從成本因素來說，LED燈具有節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，長(zhǎng)期使用會(huì)節(jié)省大量資源，但一次性投入較高，并且在使用過程中需要對(duì)工作環(huán)境的溫度有較好的監(jiān)控。

從LED燈具在上海世博會(huì)中的使用可以想到，LED燈具的發(fā)展?jié)摿艽螅嚓P(guān)技術(shù)會(huì)越來越成熟，而隨著LED燈具的使用越來越普遍，如何正確使用LED燈具、了解LED燈具的特性、保證LED燈具的使用壽命成為亟待普及的知識(shí)。

（編輯 張 淼）

The Application of LED Lamps on Stage Lighting in Shanghai World Expo

QIAN Wei, GU Zhi-hao
(Shanghai Film, Radio & TV Production Ltd., Shanghai 200030,China)

From the lighting conf i guration in each court, and comparison with traditional lamps, the practice of LED lighting in stage performance was introduced in Shanghai World Expo.

Shanghai World Expo,; LED lamps; Stage performance; Energy conservation

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1.004

錢威，畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)燈光設(shè)計(jì)專業(yè)?，F(xiàn)任上海廣電影視制作有限公司制作中心副總監(jiān)、技術(shù)燈光部主任。長(zhǎng)期致力于舞臺(tái)電視燈光效果的研究及運(yùn)用，曾參與制作《APEC國(guó)際會(huì)議中心文藝晚會(huì)》、《阿依達(dá)》大型景觀歌劇等演出的燈光設(shè)計(jì)。多次獲得全國(guó)性的舞美燈光設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)。

顧志浩，畢業(yè)于西南交通大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)，獲碩士學(xué)位?，F(xiàn)任上海廣電影視制作有限公司業(yè)務(wù)主管，主要從事舞美燈光項(xiàng)目的運(yùn)作及設(shè)計(jì)管理工作。