舞臺燈具綠色照明的思考

柳得安

（上海戲劇學院，上海 200040）

1 綠色照明的概念

1.1 綠色照明的起源

1991年1月，美國環(huán)保局（EPA）首先提出實施“綠色照明（Green Lights）”和推進“綠色照明工程（Green Lights Program）”的概念，并很快得到聯合國的支持和許多發(fā)達國家、發(fā)展中國家的重視。這些機構和國家積極制定相應的政策和技術措施，推進綠色照明工程的實施和發(fā)展。我國國家經貿委于1993年11月開始啟動旨在節(jié)約電能、保護環(huán)境、改善照明質量的“中國綠色照明工程”，并于2001年9月與聯合國開發(fā)計劃署（UNDP）和全球環(huán)境基金（GEF）共同組織開發(fā)“SETC/UNDP/GEF中國綠色照明工程促進項目”。

1.2 綠色照明的內涵

完整的綠色照明包含高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等4項指標，不可或缺。高效節(jié)能意味著以消耗較少的電能獲得足夠的照明，從而明顯減少電廠大氣污染物的排放，達到環(huán)保的目的。安全、舒適指的是光照清晰、柔和及不產生紫外線、眩光等有害光照，不產生光污染。

1.3 綠色照明的理念

實施綠色照明重要的前提是采用科學、合理的照明設計。其次應采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明器材，這一要求應覆蓋電光源、燈具、電器附件以及調光控制器等燈具的每一個環(huán)節(jié)。綠色照明應該創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的環(huán)境并充分體現現代文明。

1.4 高效的照明器材是實施綠色照明的重要物質基礎

綠色照明工程要求照明節(jié)能，已經不完全是傳統意義的節(jié)能，而是要滿足對照明質量和視覺環(huán)境條件的更高要求，因此不能靠降低照明標準來實現節(jié)能，而是要靠充分運用現代科技手段提高照明工程設計水平和方法，提高照明器材效率來實現。高效的照明器材，是綠色照明的重要物質基礎，缺少高效照明器材，綠色照明將是無源之水，無本之木。

2 舞臺燈具綠色照明的思考

高效節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適4項綠色照明指標中前3項更多地體現在燈具上，舒適性則側重在照明效果方面。舞臺燈具作為實現舞臺燈光綠色照明的重要物質基礎，同樣應該具備高效節(jié)能、環(huán)保、安全這幾個綠色照明的基本元素。

舞臺燈光是一種藝術照明，而且照明的過程往往是動態(tài)的，追求的是藝術效果，因此，舞臺燈具的關鍵要求是完善的演藝功能。當然燈具無眩光或少眩光、低熱輻射等對演員的舒適性也是重要的。綜上所述，高效節(jié)能、環(huán)保、安全、完善的演藝功能應該是舞臺燈具綠色照明的重要內容。

理想的綠色舞臺燈具應該從以下幾個方面考慮。

2.1 高效節(jié)能的燈具是舞臺綠色照明的基礎

高效節(jié)能的燈具是舞臺綠色照明的重要基礎，照明器材節(jié)能與否，至少包括以下3個方面。

2.1.1 高光效光源

高效節(jié)能光源是綠色照明燈具的首要因素。傳統的鹵鎢光源的光效只有20 lm/W ~ 30 lm/W，金屬鹵化物光源的光效大約可達60 lm/W ~ 95 lm/W，而被認為最有希望的LED光源目前光效最高可達140 lm/W以上，而且還在不斷地提高。因此選用高光效的光源是高效節(jié)能燈具的基礎。當然光源的選用在燈具設計中還涉及很多其他因素，需要綜合考慮。

2.1.2 高效率燈具

衡量是否是高效率燈具通常有兩個參數，一個是燈具效率，它是燈具的有效光通量與所用光源總光通量的比值，它反映了燈具本身對光的利用率，用百分比表示。另一個為燈具發(fā)光效能，它是燈具的有效光通量與光源及保證光源正常工作所必需的全部電器附件消耗的總電功率的比值，它是一個包括光源發(fā)光效率和燈具效率在內的參數，以lm/W為單位。目前更傾向于使用燈具發(fā)光效能，因為此參數更直接地表達了燈具是否節(jié)能。燈具發(fā)光效能常簡稱為光效。

由于舞臺燈具以聚光類燈具為主，并對功能有較嚴格的要求，所以聚光類燈具的光效都不是很高。目前大多在10 lm/W ~20 lm/W，而白熾光源的燈具光效往往低于10 lm/W。因此如何提高舞臺燈具的光效是實施綠色照明中非常重要的一個環(huán)節(jié)。

使用LED燈具最大的優(yōu)點應該是節(jié)能，也就是燈具應該具有較高的發(fā)光效能。但LED燈具光學系統設計合理與否，LED芯片和光學器件質量的高低，都會影響燈具的光效，不合理的設計致使LED燈具的光效低下，在我們對LED燈具的實際測試中，也證實了這一點。因此，不能盲目認為LED燈具就是節(jié)能環(huán)保燈具，只有合理設計和應用LED，才能生產出真正節(jié)能環(huán)保的燈具。

2.1.3 高效率的電器附件

由于新型燈具（電腦燈和LED燈具等）都有復雜的電源電路和控制電器，其效率高低直接影響燈具的節(jié)能指標。

金屬鹵化物光源啟動后需要較長時間才能達到額定光輸出，為此整個演出期間光源都處在工作狀態(tài)，消耗大量電能，因此當電腦燈光閘關閉后，降功率運行是非常必要的。

2.2 環(huán)保應體現在燈具生產、使用和廢棄的全過程

2.2.1 生產過程應節(jié)材、節(jié)能、少廢棄物、無污染

燈具（包括其中的光源和電器附件等）在其生產過程中應節(jié)約原材料、節(jié)能，生產過程中應盡可能減少廢棄物，生產用的主材和輔材都不應產生污染，這需要有科學的產品設計和生產工藝設計才能有所保證。

目前生產的氣體光源基本都含汞，生產和廢棄都面臨污染問題。

2.2.2 使用過程中節(jié)能、環(huán)保

燈具在使用過程中應節(jié)能、不產生有害射線、無光污染、不排放污染物、不產生電磁干擾。目前白熾光源產生大量紅外線浪費大量能源，金屬鹵化物光源發(fā)出的光含有大量紫外線，金屬鹵化物光源和LED燈具的電器附件產生過量的電磁干擾，此外，LED光源暴露使用時容易產生眩光，這一系列問題都有悖于綠色照明的理念。

2.2.3 光源、燈具報廢后對環(huán)境無污染、可回收并再生利用

目前大量使用的金鹵光源、熒光燈管都含有汞，廢棄后可能對環(huán)境產生污染，而且目前也沒有制定對這些燈管的回收制度。LED光源得到推廣使用后，這種情況應該會有較大的改觀。至于LED廢棄對環(huán)境有多少污染，還有待于進一步研究，據說國外已經有人在進行這方面的研究。

2.3 長壽命是節(jié)能、環(huán)保的重要環(huán)節(jié)

光源、燈具的長壽命就意味著可減少生產，減少生產就意味著節(jié)約了生產中所需的能源、材料以及相應的運輸，而這些都需要耗能并產生對環(huán)境的污染。光源、燈具的長壽命也意味著可以減少廢棄，可以減少廢棄物對環(huán)境的污染并可減少廢棄物運輸、處理所需要的能源。燈具的長壽命至少與以下3方面有關。

2.3.1 光源壽命

對于光源不可更換的LED燈具，光源壽命是燈具壽命的關鍵所在。對于光源可更換燈具來說，光源的壽命對節(jié)能環(huán)保也有著十分重要的意義。光源的壽命除了與發(fā)光原理、材質、工藝等因素相關外，還與光效、色溫和顯色性等有關。舞臺燈光對光通量、色溫和顯色性都有較高的要求，為獲得這些參數的高指標常常是以犧牲壽命為代價的，幾百小時壽命的光源在舞臺燈具中是常見的，甚至還有幾十小時壽命的一些特殊光源。成像燈常用的HPL泡，如果色溫為3 250 K燈泡壽命為300 h，而色溫為3 050 K時壽命高達1 500 h ~ 2 000 h。因此在實際應用中不應盲目追求不必要的高指標，而增加對環(huán)境的污染。光源廢棄是燈具產生污染的主要來源，長壽命光源對減少污染具有重要意義。

有些LED燈具廠商常常宣稱燈具壽命長達幾萬小時，但我們在條件有限的情況下，將LED燈具使用一、二千小時后，已經發(fā)現有的燈具有明顯的光衰。LED管芯的品質、散熱設計的好壞都會嚴重影響LED的光衰和壽命。因此以為使用LED就是使用了長壽命的光源，甚至就此認為一定是長壽命的燈具，這是一個宣傳上的誤導或者是認識上的誤區(qū)。

2.3.2 電器附件的壽命

電腦燈、LED燈具等都需要有復雜的電源電路和控制電器，這些電器附件的壽命直接決定燈具的壽命。電器附件的設計、電子電器零件的選用都會影響燈具的壽命。在我們的燈具測試中，LED燈具因電器附件原因產生的早期損壞也時有發(fā)生。因此，同樣說明輕易地認為LED燈具就一定是長壽命燈具是一個錯誤的觀念。提高燈具電器附件的質量是提高燈具壽命的重要環(huán)節(jié)。LED燈具可以成為長壽命燈具，但不是所有LED燈具一定是長壽命燈具。至少目前階段有不少LED燈具壽命不長，需廠家和用戶予以重視。

2.3.3 光學器件的壽命

影響光學器件的壽命通常有如反光碗、鏡片、濾色片等器件鍍膜層的變質、脫落等現象，嚴重的可能發(fā)生鏡片碎裂，這些都會影響燈具的使用壽命。因此提高光學器件的壽命，對提高燈具整體的壽命有著重要作用。

2.4 高安全性

舞臺燈具是一種需要人在帶電狀態(tài)實施操控或調整的燈具，其射出的光線又是直接投射到演員身上，因此舞臺燈具更應具較高的安全性，安全性應包括以下3個方面。

2.4.1 電氣安全

舞臺燈具的安全性能應符合以下標準：

（1）GB7000.217-2008《燈具 第2-17部分：特殊要求舞臺燈光、電視、電影及攝影場所（室內外）用燈具》

（2）GB 7000.1-2007 《燈具 第1部分 一般要求與試驗》

這兩個國家標準都是國際電工委員會的標準，分別是IEC 60598-2-17: 1984 + A2:1990和IEC 60598-1:2003的等同執(zhí)行。

2.4.2 光輻射安全

舞臺燈光是直接照射到演員身上，有時還要照射到觀眾身上，而且舞臺燈光比一般的普通照明具有更高的強度，因此無紫外線等有害的射線，對人眼、皮膚無害就顯得更為重要。光輻射安全應符合國家標準GB/T 20145-2006《燈和燈系統的光生物安全性》的要求，該標準是國際照明學會標準CIES 009/E:2002 的等同執(zhí)行。

2.4.3 電磁輻射安全

電磁兼容（EMC）包括兩方面的要求：即EMI和 EMS，EMI是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；EMS是指設備對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。對于舞臺燈具目前主要考核其電磁干擾，即對所在環(huán)境產生的影響。舞臺燈具運行時應無無線電騷擾、諧波分量小、功率因數高，啟動時浪涌小，對電網無傷害等。

在EMC方面有許多強制性標準，對于舞臺燈具目前考核的標準主要有：

對于舞臺燈具產生的無線電騷擾的要求應符合國家標準GB 17743-2007 《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》的要求，該標準是國際標準CISPR 15:2005 的等同執(zhí)行。

對于舞臺燈具的諧波要求應符合國家標準GB 17625.1-2003 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值（設備每相輸入電流≤16 A）》的要求，該標準是國際標準IEC 61000 -3-2 :2001的等同執(zhí)行。

2.5 完善的舞臺照明功能和性能

舞臺燈具是一種特種燈具，有其鮮明的特征，在綠色照明的潮流中保持并完善其舞臺照明功能是十分必要和十分重要的。如果實現了節(jié)能環(huán)保而喪失和降低了舞臺照明功能，就可能不再是舞臺燈具，而是其他某種節(jié)能燈具，也可能什么都不是。

2.5.1 良好的光可控性和光斑質量

畫家作畫時，畫面上每一線條、每一色彩，都出自于畫家的意愿，恰到好處地表現在畫面上。舞臺燈光是用光在舞臺上作畫，因此舞臺燈具射出的光及其色彩猶如畫家手中的筆和顏料，必須能照射到適當的位置、控制在需要的范圍內，光的強弱和色彩的濃淡都是燈光設計者的內心表達。因此光的可控性和優(yōu)良的光斑質量對于舞臺燈具至關重要。

金長烈教授經常講，我們“造燈”的目的（實質）是為了“造光”——創(chuàng)造具有藝術照明價值的“舞臺光”。這就是說，燈具只不過是一個中介載體，造燈的實質是造光，如果燈具發(fā)出的光不符合需要，要燈又有何意義呢？

舞臺照明燈具主要有聚光和泛光兩大類，聚光中又可分為成像聚光、普通聚光、柔邊聚光，泛光中又有對稱分布和非對稱分布等。這些不同特性的燈具通過反光器、透鏡、光閘等光學系統的良好設計和制作實現光的可控性。有時為了對已從燈具射出光進行進一步控制，在燈具透鏡前加裝遮扉也是常見的，可見光的可控性對舞臺演出是如何至關重要。

普通照明燈具通常具有固定的光分布，使用一個配光曲線圖，就將燈具的性能描述清楚了，但是大多數舞臺燈具的光的形態(tài)和分布是可變的，如舞臺燈具的光斑角通常是可調的，光斑形狀也會需要可控，甚至光的色彩、光的投射方向都會隨時發(fā)生變化，因此舞臺燈具良好的光可控性是一個十分重要的指標。

涉及舞臺燈具光分布和光斑質量的光度參數有：光斑角、光束角、照度均勻度、等照度曲線和光強分布曲線等。

舞臺燈光是一門藝術，有很強的主觀性，因此燈具光度性能參數的客觀測試并不能全面反映燈具的光度質量，還應由有經驗的燈光師進行主觀評價。例如照度均勻度、光斑邊緣的色差、成像燈的成像清晰度和變形等均需進行主觀評價。

光的可控性還體現在光分布的可變性上，如有的燈具光斑的照度分布可以在峰值分布、余弦分布或平直分布之間方便變換，分別用于突出重點、均勻布光和圖案成像。此外還會要求光斑邊緣柔、硬可方便切換，成像燈圖案片、光切割片成像虛實方便控制等等。

LED等新光源用于舞臺燈具后，燈具的光學系統又有了新的變化，但其中有些光路形式光的可控性相對較差，如大多數多顆LED加聚光杯的形式的燈具光可控性欠佳，而且加上遮扉都無法遮擋雜散光。

2.5.2 完美的調光性能

可調光性是舞臺燈具的最基本要求之一。舞臺燈光不但在畫面上有明暗對比，還需隨劇情的發(fā)展變化燈光。白熾光源有很好的電調光性能，使用可控硅等調光器就可獲得良好的調光性能，這也是白熾光源燈具目前仍大量使用的重要原因。所謂完美的調光性能是指在0~100%的調光全過程中能連續(xù)、平穩(wěn)過渡，沒有光的閃爍、跳變和抖動，且具有良好的調光線性（對于舞臺燈光而言應該是人眼的視覺線性）。LED燈具雖然有節(jié)能高效等很多優(yōu)點，但目前不少廠家生產的燈具，調光性能不甚理想，在低亮度時燈光閃爍或者在調光起步端調光時有明顯的階梯感或者調光起步亮度過高，這些都是舞臺燈具所忌諱的。

2.5.3 良好的顯色性

舞臺燈光是色彩的藝術，在燈光照射下，是否能很好還原物體的原本色彩是非常重要的。燈具的顯色性主要由光源決定，因此正確選擇光源就至關重要。

顯色性是在特定條件下，物體用被測光源照明時和用標準光源照明時，其顏色符合的程度。

對于LED顯色性，現有的顯色指數的評價方法是否仍然適用，如何正確評價還在進一步研究，色質指數CQS（Color Quality Scale）是一種評價LED顯色性的新方法。可參閱《演藝科技》2010年11期 《解析顯色指數CRI》和2010年12期《顯色指數CRI與色質指數CQS》兩文。

2.5.4 合適、穩(wěn)定的色溫

舞臺燈具對光源的色溫要求不是太嚴格，可以根據演出的需要選擇合適色溫的燈具，通常可以選擇3 200 K ~ 6 000 K色溫的燈具，在特定情況下甚至使用更高色溫的光源。舞臺燈光雖不如影視燈光對色溫敏感，但燈具的色溫會影響色光的使用（非白光LED 燈具除外）。低色溫燈具在使用藍色濾色紙時其色相、明度和飽和度都很差。高色溫的氣體光源因光譜中缺少紅色成份，而影響紅色色紙的效果。

燈具的色溫基本由光源決定，但采用介質膜反光碗對色溫會有影響，在濾紅外的同時，損失部分紅光，提高了色溫。白熾光源在電調光過程中色溫變化很大，將直接影響色光的應用。進口白熾光源或按國外標準生產的光源額定電壓為230 V或240 V，在220 V條件下應用也將降低實際色溫。金屬鹵化物光源在較長時間使用過程中色溫會有所降低。氣體放電光源因采用機械調光，調光對色溫無影響。LED在調光過程中色溫無明顯變化，是其較突出的優(yōu)勢之一。

2.5.5 良好的多燈一致性

舞臺燈光通常是以群燈創(chuàng)造視覺藝術效果的，多燈同時使用，就會存在多燈不一致性的問題。因此解決多燈的不一致性，也是提高舞臺燈具性能的一個重要方面。

多燈一致性表現在以下幾個方面：

（1）運動一致性。燈體水平、垂直運動一致性以及變焦、圖案片、切割片、光圈等部件在運動中的一致性。

（2）調光一致性。白熾燈可控硅調光、金屬鹵化物光源的機械調光與LED 光源的脈寬調制調光過程的調光曲線的一致性。

（3）色彩一致性。 電腦燈CMY 鍍膜濾光性能的差異，彩色LED 燈具中LED 管芯的發(fā)光波長的差異都對多燈的色彩一致性有很大影響。

（4）色溫一致性。各氣體放電光源之間、新舊光源之間都會存在明顯的色溫差異，不同的白色LED光源的色溫同樣會存在這個問題。

舞臺燈具應該在這幾個方面具有較高的一致性，才能完成高水平的舞臺燈光體現。

2.6 良好的操控性能

舞臺燈具是在使用前和使用中都需要操作和控制的復雜燈具，這與普通照明燈具安裝后只需電源開關（最多有調光）有極大的不同，因此良好的操控性能是十分重要的。

2.6.1 自動化燈具應具有高度的控制精確性和穩(wěn)定性

自動化燈具通常使用控制臺遠距離有線或無線遙控，因此必須具有高度的控制精確性和穩(wěn)定性。其良好的操控性能至少應包含以下幾個方面：

（1）燈體水平、垂直運行的穩(wěn)定性，慢速和快速時都應具有良好的運動形態(tài)，舞臺上還特別要求慢速時不應有步進現象。

（2）各種運動機構應能快速響應，并具有高度重復定位的精度，包括光束的重復定位（燈體水平和垂直運動）、變焦、光圈、圖案片、CMY色彩、切割片的位置與旋轉角度等定位都應有很高的重復定位精確性。

（3）CMY變色應具有良好的線性和均勻性，特別是在低飽和色時整個光斑內色彩的均勻性，以及色彩慢速漸變時色彩變化的線性和穩(wěn)定性都需要有很好的控制性能。

（4）良好的調光精度和調光線性，詳見2.5.2。

（5）變焦過程光斑虛實狀態(tài)的可控性。

（6） 頻閃的調節(jié)范圍及快、慢速頻閃等控制性能。

2.6.2 非自動燈具人性化的操作性能

非自動化燈具通常需要在使用前對燈具進行調整，追光燈還需在演出中進行操控，但其共同的特點是都需要人在現場操作，因此人性化的操作性能是保證非自動化燈具正常使用的基本條件。

燈具的水平和垂直調節(jié)、變焦調焦等操作方便靈活，鎖緊裝置方便可靠；無鎖緊裝置的活動部分，無鎖緊裝置的調節(jié)機構，如調焦、成像片的操作既要靈活，又要有一定的阻尼，保證定位穩(wěn)定可靠；光斑的光分布和光斑的虛實可方便調節(jié)、燈泡更換方便等。

以上都是燈具設計和制造中應進行人性化研究的內容。

2.7 低噪聲

噪聲對于話劇特別是小劇場話劇等演出是致命的，不可忽視。電腦燈具的風扇、機械傳動部分、鎮(zhèn)流器等都可能產生噪聲。燈具的熱脹冷縮也可能產生噪音。降低噪聲除了減少對環(huán)境的噪聲污染外，更重要的是提高了演出的聽覺效果。

結語

本文僅對舞臺燈光綠色照明中的舞臺燈具這一局部應如何面對綠色照明浪潮的問題發(fā)表一些想法。綠色舞臺燈具是綠色舞臺照明的重要物質基礎，解決了綠色舞臺燈具這一基礎，整個舞臺燈光的綠色照明工程才能成為有源之水、有根之木。舞臺燈光綠色照明是一個系統工程，涉及舞臺燈具、控制系統、燈光設計方法和設計理念，甚至觀眾的欣賞習慣。中國舞臺燈光用電量普遍高于國外，這與我國舞臺演出中觀、演兩個方面的審美、喜好、習慣都有關，因此舞臺燈光綠色照明之路將需要業(yè)內有識之士共同努力開拓。

（注：本文是作者與金長烈、陳國義、姚涵春三位教授共同研究與探討的成果，由作者執(zhí)筆。）

[1] 柳得安. 舞臺燈具性能與功能測評. 演藝科技，2011.5