LED舞臺燈具在長安大戲院的應(yīng)用

肖鳳強(qiáng)

（長安大戲院，北京 100005）

LED舞臺燈具在長安大戲院的應(yīng)用

肖鳳強(qiáng)

（長安大戲院，北京 100005）

介紹長安大戲院應(yīng)用LED舞臺燈具的設(shè)計方案和實用效果。

LED燈具；長安大戲院；燈光系統(tǒng)；方案

2010年9月18日，北京長安大戲院舉行了一場以“綠色照明”為主題的京劇名家演唱會。這次演出全部使用了LED舞臺照明燈具，這是長安大戲院進(jìn)行燈光系統(tǒng)改造后的首場演出。經(jīng)過北京市文化局、市科委與有關(guān)科研部門一年多的研發(fā)和改造，長安大戲院舞臺劇場及辦公區(qū)域均已更換為LED綠色環(huán)保光源。本文結(jié)合此次燈光系統(tǒng)改造項目的具體情況，就大功率LED燈具在舞臺的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 項目研究的背景

（1）照明節(jié)電和高效照明產(chǎn)品開發(fā)是節(jié)能減排的關(guān)鍵任務(wù)之一

LED 照明燈具產(chǎn)業(yè)以突出的節(jié)能優(yōu)勢引起了國家的高度重視，《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2010）》將半導(dǎo)體照明產(chǎn)品明確列為“重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題”，提出“重點研究高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”。

近幾年，在很多政府會議和相關(guān)發(fā)展規(guī)劃中都極力倡導(dǎo)節(jié)能減排的理念。在北京市政府發(fā)布的《北京2009年節(jié)能減排行動計劃》中，明確指出在建筑節(jié)能工程中，加強(qiáng)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能，制定公共機(jī)構(gòu)節(jié)能規(guī)劃，選取一家市級政府機(jī)構(gòu)和一家市屬科普文化場館試點建設(shè)節(jié)能示范樓。

（2）LED大功率燈具在舞臺劇專業(yè)照明領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢

長安大戲院是以京劇為代表的傳統(tǒng)戲曲藝術(shù)表演為主的全國知名劇場之一。設(shè)計之初是以多功能、高效能、大功率為主導(dǎo)的設(shè)計思路。劇場供電包括舞臺照明、劇場工作照明、舞臺上機(jī)械、舞臺下機(jī)械、中央空調(diào)等部分。

舞臺專業(yè)照明是照明行業(yè)內(nèi)的用電大戶，燈光設(shè)備多為1 kW、2 kW的大功率鹵鎢光源燈具。在長安大戲院燈光設(shè)備的實際使用中，鹵鎢燈具有許多不足之處：鹵鎢光源光效低，消耗的電能有95%以上轉(zhuǎn)化成為熱能，造成能源的極大浪費；傳統(tǒng)京劇用光主要以白光為主，演出時間長，演員服裝厚重（行頭），穿戴多而復(fù)雜，尤其在表演武戲時，幾百只2 kW鹵鎢聚光燈的照射下，演員們常常是大汗淋漓，演職人員的工作環(huán)境十分惡劣；專業(yè)鹵鎢光源壽命大多在200 h以內(nèi)，不穩(wěn)定性因素較多，存在炸泡、燈管破碎等安全隱患。另外，鹵鎢光源在使用過程中產(chǎn)生巨大的熱污染，劇院一般采取空調(diào)降溫的方式，劇院空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)投資大、電負(fù)荷大，加之燈光系統(tǒng)的運行維護(hù)費用較高，都造成了電能、資金的重復(fù)浪費。

LED照明燈具在舞臺（影視）照明領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，其紅外輻射極低，光源的發(fā)光效率高達(dá)100 lm/W，是鹵鎢光源的4～5倍；理論上，光源壽命長達(dá)60 000 h，是鹵鎢光源的200倍以上；使用過程中不產(chǎn)生污染，是目前最為綠色環(huán)保和高安全性的光源。LED在舞臺應(yīng)用中的特點包括：高光效加之光利用率提高，使之與傳統(tǒng)鹵鎢燈相比節(jié)電80%左右；在啟光、暗轉(zhuǎn)光的過程中，色溫變化很??；極低的紅外輻射明顯改善使用環(huán)境；長壽命使維護(hù)費用大大降低，耗材費用降低90%以上；配套電纜和空調(diào)的初建費用明顯下降50%～70%；綜合節(jié)能80%以上。在我國目前電力緊張的情況下，采用LED產(chǎn)品對國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念無疑具有非常重要的現(xiàn)實意義。

（3）制約LED舞臺（影視）燈具應(yīng)用及推廣的瓶頸

LED在影視舞臺應(yīng)用的前景已引起行業(yè)高度關(guān)注，LED在專業(yè)照明領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員攻關(guān)的課題，目前市場上出現(xiàn)的LED產(chǎn)品多為小功率產(chǎn)品，作為功能性照明應(yīng)用的大功率高端產(chǎn)品尚待開發(fā)，國內(nèi)外的競爭焦點集中200W以上的影視舞臺燈具開發(fā)，主要關(guān)鍵技術(shù)難點是散熱、光學(xué)設(shè)計等。另外，因LED行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，相應(yīng)的檢測技術(shù)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重滯后。

同時，由于LED照明產(chǎn)品燈光設(shè)備的成本是普通燈光產(chǎn)品的3～10倍，造成初始投資過高，雖然因節(jié)電效益可以在2～3年很快收回成本，但大規(guī)模推廣應(yīng)用難度較大。

2 項目實施的必要性

從戰(zhàn)略的角度認(rèn)識、開發(fā)LED應(yīng)用產(chǎn)品，具有深遠(yuǎn)的意義。目前文化娛樂業(yè)照明是用電大戶。北京市2008年耗電689億度，文化娛樂業(yè)產(chǎn)值以每年29.4%的速度增加，推廣使用LED節(jié)能光源，在劇場舞臺專業(yè)將直接節(jié)電82.68億度，其節(jié)電和減排效果和示范意義都十分重大。

3 項目實施內(nèi)容

長安大戲院位于東長安街北側(cè)光華長安大廈內(nèi)，是北京長安街上古樸、舒適的現(xiàn)代化劇場，可容納觀眾800余人，具有多功能的舞臺機(jī)械設(shè)備，吊桿、升降、旋轉(zhuǎn)、車臺、飛行器、自由單點吊機(jī)全部由計算機(jī)控制。音響為法國產(chǎn)LA擴(kuò)聲系統(tǒng)，能夠勝任各門類藝術(shù)形式的演出。長安大戲院包括演出主舞臺以及側(cè)舞臺、觀眾席等幾個部分。在舞臺燈光系統(tǒng)的改造中，主舞臺采用北京星光影視設(shè)備科技股份有限公司研發(fā)的大功率400 W LED聚光燈具和150 W（RGB）成像燈、300 W（RGB）LED光束燈、200 W柔光燈等；側(cè)舞臺采用了18 W LED投光燈；觀眾席采用了30 W LED筒燈。改造后的長安大戲院照明燈具全部使用成熟的LED產(chǎn)品。

3.1 主舞臺的綠色照明方案

（1）燈具配置方案

目前，長安大戲院的舞臺燈光采用LED照明燈具位置。圖1為LED舞臺燈光布局平面示意圖。

（2）設(shè)計依據(jù)

根據(jù)長安大戲院的使用要求、劇院建筑結(jié)構(gòu)和舞臺機(jī)械安裝情況以及國家有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行方案設(shè)計。

圖1 LED舞臺燈光布局平面示意圖

（3）設(shè)計目標(biāo)

長安大戲院舞臺燈光系統(tǒng)設(shè)計配置與設(shè)備性能，主要體現(xiàn)綠色節(jié)能概念，采用LED專業(yè)燈具達(dá)到專業(yè)化的水準(zhǔn)，同時又具有鮮明的使用特性。該劇院是一個為滿足戲曲演出而設(shè)立的劇場，要能滿足各大劇團(tuán)演出的使用需求，滿足電視轉(zhuǎn)播和電視節(jié)目制作的要求，所以，燈光系統(tǒng)應(yīng)具備在不同場合下都能運用自如的靈活性和統(tǒng)一性。設(shè)備配置和系統(tǒng)構(gòu)成要求具有高可靠性、擴(kuò)展性和通用性，比原使用方案節(jié)電80%以上。

（4）系統(tǒng)主要指標(biāo)

a. 照度指標(biāo)：舞臺平均照度不小于1 500 lx；

b. 燈具光源色溫為3 200 K；

c. 顯色指數(shù)：Ra＞80。

（5）舞臺燈光方案

舞臺燈光燈位布置為全方位立體分布，面光、耳光、柱光、頂光、天排光、地排光、側(cè)光、流動光等燈位構(gòu)成全方位的布光陣列，舞臺各部位均有布光點，杜絕照射盲區(qū)，可靈活多變地按需組合。

該方案是按照常規(guī)要求來布置的，在現(xiàn)實使用中由于劇目的不同，或燈光創(chuàng)作人員的理解不同，燈具的布置也不可能是千篇一律的。此次提出的設(shè)計方案是按照劇場使用要求配置的，使用時可以按照要求布置，燈具的數(shù)量和種類是完全滿足需要的。

3.2 主舞臺LED照明設(shè)計概況

（1）面光

滿足演出正面照射燈光的照度的需要，主要用于照亮舞臺前部表演區(qū)，對舞臺上的人物、景物起到正面照明的作用。設(shè)備選用了400 W的LED聚光燈具（白光和全彩兩種）。

（2）耳光

主要為解決舞臺演出遠(yuǎn)處側(cè)光問題而設(shè)，是面光的輔助光，作為舞臺前斜側(cè)方向的造型光，用以加強(qiáng)人物和景物的立體感。設(shè)備選用了400 W的LED聚光燈具（白光）。

（3）臺口柱光

主要為解決舞臺表演區(qū)側(cè)向燈光照度問題而設(shè)，彌補(bǔ)面光、耳光的不足。設(shè)備選用了400 W的LED聚光燈具（白光）。

（4）頂光

主要是為增加舞臺的水平照度，向舞臺縱深延展的表演區(qū)空間進(jìn)行必要的照明。設(shè)備選用了400 W LED聚光燈具（白光）、150 W LED成像燈具（彩色）、300 W LED光束燈。

（5）天排光

主要是從舞臺上方投射背景天幕，多用于表現(xiàn)天空和渲染背景色彩。設(shè)備選用了200 W LED天幕燈。

（6）地排光

主要是從舞臺下方投射背景天幕，用來表現(xiàn)地平線、水平線、日落等，通常與天排光配合使用。設(shè)備選用了200 W LED地排燈。

（7）側(cè)光

從舞臺的側(cè)面造成光源的方向感，可以作為照射演員面部的輔助照明，加強(qiáng)布景層次，對人物和舞臺空間環(huán)境進(jìn)行造型渲染。設(shè)備選用了400 W LED聚光燈具（白光）、300 W LED光束燈。

（8）燈光控制方案

由于舞臺燈具選用LED光源燈具，與使用傳統(tǒng)燈具的燈光控制系統(tǒng)相比，改造后的燈光控制系統(tǒng)大為簡化，只需要配備一個電腦控制臺、數(shù)字信號網(wǎng)絡(luò)和直通電源即可。

燈具調(diào)光是通過數(shù)字信號控制完成，不再需要可控硅。其優(yōu)點在于：節(jié)省大量可控硅設(shè)備投資；避免了由可控硅設(shè)備產(chǎn)生的對音視頻設(shè)備的干擾，極大提高了音視頻設(shè)備的使用效果；避免了由可控硅設(shè)備產(chǎn)生對電網(wǎng)的高頻干擾，可節(jié)省昂貴的治理費用投資。

圖2 燈光改造之后的演出效果

3.3 其他區(qū)域的綠色照明方案

（1）觀眾區(qū)照明。原方案中主要采用熒光節(jié)能燈和雙插式節(jié)能燈，后改為采用LED燈具。

（2）牌坊照明。采用54 W的LED投光燈代替原有的150 W普通投光燈，可實現(xiàn)任意色彩的組合變換。

（3）附屬區(qū)域常規(guī)照明。樓梯間工作照明、側(cè)舞臺工作照明、后堂化妝間及其他區(qū)域照明均采用相應(yīng)的LED燈具替換原有燈具。

4 實施效果

長安大戲院綠色照明示范工程是在北京市科委、北京市文化局等單位的大力推動下，集北京星光影視設(shè)備科技股份有限公司等單位研發(fā)生產(chǎn)優(yōu)勢，共同完成的一項具有示范意義的綠色照明工程。舞臺部分采用“星光”研發(fā)的各類LED燈具共計330臺，劇場附屬部分也采用了LED的筒燈、燈管等，初步實現(xiàn)了整個劇場照明的綠色化。

與采用傳統(tǒng)的鹵鎢燈相比，長安大戲院采用LED燈具后，每年可實現(xiàn)舞臺燈具節(jié)電56萬度，劇場附屬區(qū)域節(jié)電3.9萬度，預(yù)計總節(jié)電60萬度，實現(xiàn)綜合節(jié)電80%的目標(biāo)。

同時，由于LED舞臺燈具的紅外輻射相對于鹵鎢燈大幅度減少，舞臺工作溫度由原來的52℃（有空調(diào)降溫時）下降到31℃（測試時的室內(nèi)正常溫度），面光橋內(nèi)溫度由原來的50℃（有空調(diào)降溫時）下降到34℃（高于室內(nèi)正常溫度3℃）。不僅消除了面光橋高溫、大電流工作狀態(tài)帶給供電電纜的安全隱患，極大地改善了演員的表演環(huán)境。中央電視臺就此次改造的效果采訪了一些演職人員，普遍反映效果良好。著名京劇表演藝術(shù)家耿其昌說：“這次低碳演出非常有意義，燈光變化特別大，很亮但不熱，這是環(huán)保科技的一大進(jìn)步，我非常支持。”

圖3 為測試LED色彩還原性在戲院臨時搭建的體驗區(qū)

綜上所述，LED應(yīng)用在舞臺照明領(lǐng)域的優(yōu)勢十分明顯，同時，舞臺的照度和光的質(zhì)感均有了大幅度的提升。在這次示范工程中，長安大戲院得到了眾多專家的好評。

（編輯 張 淼）

The Application of LED Lighting in Chang'An Grand Theatre

XIAO Feng-qiang
(ChangAn Grand Theatre, Beijing 100005)

The design plan of LED stage lighting was introduced for Chang'An Grand Theatre as well as its practical effects.

LED lamps and lanterns; Chang'An Grand Theatre; lighting system; plan

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1..000055

肖鳳強(qiáng)，長安大戲院技術(shù)保障部經(jīng)理。