舞臺燈光供電系統(tǒng)的發(fā)展方向

[摘要]針對舞臺光源的多樣化、舞臺燈光供電系統(tǒng)越來越復(fù)雜、利用率不高的特點，提出了舞臺燈光分布式調(diào)光的思路，并給出了實現(xiàn)的設(shè)備和系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]舞臺燈光；供電系統(tǒng)；分布式調(diào)光；單路調(diào)光器；智能供電系統(tǒng)

文章編號：

10.3969/j.issn.1674—8239.2016.09.013

1.當(dāng)前舞臺燈光供電系統(tǒng)的缺點。

現(xiàn)在舞臺上應(yīng)用的供電（強電）系統(tǒng)是在白熾燈占絕對優(yōu)勢，每個白熾燈都由可控硅進行調(diào)光的年代形成的。

舞臺燈光強電系統(tǒng)：變壓器一供配電柜一調(diào)光立柜一燈具。

供配電柜、調(diào)光立柜集中安裝在調(diào)光機房，一路調(diào)光器通過一對電纜與一個燈光回路相連接。

國內(nèi)目前新建的1000回路左右的一個省級劇場大約要用60km～80km的燈線。燈線電纜的投資會占到舞臺燈光工程總投資的8%～15%，達到150萬～300萬。燈具、燈線之規(guī)模從圖1、圖2可見一斑。

美國還有一些超大的場館，鹽湖城圣徒會會議中心21000座，6 000個調(diào)光回路，燈線就更多，如圖3所示。

美國的走線規(guī)范，舞臺上到處都是管線，走進這樣的劇場有進入化工廠的感覺，如圖4所示。

這樣的供電方式不僅需要一個相當(dāng)面積的調(diào)光柜機房，燈線電纜的消耗大，燈線壓降引起的電能損耗大，還會增加可控硅調(diào)光干擾的傳播。

為了改善這種狀況，筆者在1993年曾經(jīng)提出舞臺燈光分布式調(diào)光方案。調(diào)光器設(shè)到燈具附近，不用長距離的燈線；并在浙江音樂廳做了一次探索，成功地得到了實施。

為給燈光設(shè)計師提供自由的創(chuàng)作空間，美國大型劇場曾設(shè)2000～2500回路。后經(jīng)調(diào)查，27%的調(diào)光器處于閑置狀態(tài)，甚至從來沒接過負載，三分之一以上的回路幾乎從來不用。于是分布式調(diào)光器引起了重視，ETC也開始生產(chǎn)，將它作為固定式調(diào)光器的補充，可以方便地安裝在吊桿、吊籠等一些地方，如圖5所示。固定式與分布式調(diào)光器相結(jié)合的模式，既可減少調(diào)光器的總數(shù)量，節(jié)省成本，又能提高燈光回路的靈活性。對燈光系統(tǒng)起到了局部改善的作用。

隨著電腦燈、LED燈等需直接供電的燈具走上舞臺，供電系統(tǒng)中又出現(xiàn)了直通柜。舞臺燈具一部分由調(diào)光柜供電，一部分由直通柜供電。隨著電腦燈、LED燈的大量應(yīng)用，劇場中的直通回路一直在增加，為增加調(diào)光回路與直通回路配置的靈活性，國內(nèi)生產(chǎn)廠首先研發(fā)了調(diào)光與直通兩用模組，后來ETC生產(chǎn)了功能更強的Thrupower modules兩用模組，即使負載接錯也能自動保護，不會燒燈，模組的使用狀態(tài)可以通過控制臺RDM來設(shè)定。這樣隨著舞臺光源的多樣化，舞臺燈光供電系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜了，而且成了用一半、閑一半的系統(tǒng)。

2.ETC舞臺燈光供電系統(tǒng)的新技術(shù)

2.1 ETC為白熾燈具配置的單路調(diào)光器可全面實現(xiàn)直接供電

舞臺上使用的白熾燈正在進一步減少，預(yù)計相當(dāng)部分劇場舞臺上所用白熾燈的比例在不太長的時間里就會逐漸下降到10%，甚至5%，讓為數(shù)不多的白熾燈具自帶調(diào)光器，就能對舞臺上的所有燈具采用直接供電的形式，這顯然在技術(shù)上更為合理。

ETC生產(chǎn)的單路調(diào)光器，見圖6，先將交流轉(zhuǎn)換為直流，再進行直流調(diào)光，其原理在調(diào)光過程中不產(chǎn)生干擾。220V輸入，可選115V輸出，此時的750w比220V時的750w光效更高。

ETC的單路調(diào)光器規(guī)格為：1500w（230V），750w（115V）。在近年上海大劇院改造中，用了80個ETC的單路調(diào)光器，以補充有些位置調(diào)光回路的不足，因原系統(tǒng)中一大批調(diào)光回路調(diào)整成了直通回路。

國內(nèi)斯全德也推出了多種規(guī)格的單路可控硅調(diào)光器和單路正弦波調(diào)光器。從2013年起，在中央電視臺400 m²、800m²演播廳，上海東方衛(wèi)視，伊犁大劇院等場所已使用了200多個單路調(diào)光器。

2.2 ETC全新的Sensor Q智能供電系統(tǒng)

Sensor IQ是一個綜合的供電控制系統(tǒng)，供電對象不僅包括白熾（鎢絲）燈、LED、電腦燈、視頻投影，還可包括建筑照明、音頻系統(tǒng)等。

Sensor IQ系列中有12路柜、24路柜、48路柜（以上均采用3相5線制）及單路等多種規(guī)格的產(chǎn)品，不需要專門的機房，就可以方便地組成各種供電系統(tǒng)，如圖7所不。

每個單元有一個繼電器和空氣開關(guān)一體化的組件，過載會自動斷開。

繼電器有單刀、雙刀、三刀三種，單刀控制火線，雙刀控制火、零線，三刀控制火、零、地線。無論幾刀都控制一個回路，這是為不同的應(yīng)用場合設(shè)計的。在系統(tǒng)內(nèi)既有燈光設(shè)備負載，又有音頻設(shè)備負載時，可以保證地線相互隔離，不會相互干擾。

繼電器電流有15A、20A、30A三種規(guī)格。

目前還在研發(fā)一種能在Senso IQ上使用帶300w～1 000win光的模組，正向調(diào)光和反向調(diào)光能自動選擇。

除了供電，Sensor IQ還具有強大的綜合控制功能。支持多種控制方式：sACN、0～10V輸出、干接點輸入、DALI、DMX5 12-A。

在12路柜、24路柜、48路柜中可選配0～10V輸出、DALI、干結(jié)點三種板卡，每張卡控制24回路。這是一些智能開關(guān)，用于控制建筑類燈具的調(diào)光等用途。

0～10V是無源輸出，用于調(diào)節(jié)四線熒光燈和一些LED燈。

DALI類似DMX，建筑照明中用于燈具自動尋址。

干結(jié)點是無源的開關(guān)信息，接收開或者關(guān)的信號，從而觸發(fā)某些場景，比如火災(zāi)信號、開應(yīng)急燈、游樂設(shè)施啟動、開某一場景等。

Sensor IQ通過網(wǎng)絡(luò)（sACN、DMX、RDM）與控制臺相連，如圖8所示，所有回路可受控制臺控制，還能向控制臺及時反饋各種數(shù)據(jù)，如各繼電器的實時負載大小，還可以從瀏覽器查看系統(tǒng)，每一回路負載的訪問級別、狀態(tài)和控制源等，實現(xiàn)對整個燈光系統(tǒng)全面監(jiān)控，輕松應(yīng)對排除故障。

Sensor IQ還能實現(xiàn)sACN、DMX、sequences場景之間的優(yōu)先級控制，因此可以把系統(tǒng)給需要的人來控制，不需要的人不讓進入。

使用分布式Sensor IQ設(shè)備比使用原集中安裝設(shè)備不僅功能更強，還可節(jié)省投資10%～15%，不用專用機房。

3.ETC其他新的專用供電設(shè)備

（1）Uni son Echo RoomController Echo空間控制器

它特別適合用于獨立中等大小的房間做控制用，可選天文時鐘和傳感器自動控制，或按鈕面板人為控制。

最大支持8個20A繼電器，8個0～10V調(diào)光輸出。

（2）Uni son Echo RelayPanel Echo繼電器柜

該繼電器柜標(biāo)配24個繼電器和24個空氣開關(guān)，可選3種不同規(guī)格的主斷路器。

支持多種控制方式。按鈕面板、傳感器、DMX、ACN、天文時鐘控制、0～10V調(diào)光、DALI輸出、干接點輸入。

（3）ColorSource Relay-ColorSource繼電器

ColorSource Relay是集無線DMX和電源管理于一體的新一代繼電器。推薦用于小型會場或需要實時變化光位的場所。

最大支持單個16 A輸出。

同一電源下的多個ColorSource Relay會自動延時交錯執(zhí)行，避免啟動電流過大引起跳閘。

ColorSource Relay可為燈光設(shè)備同時提供電源和DMX信號，在流動演出中使用極為方便。

無線發(fā)射器和Relay無需設(shè)置，只要將DMX線插入發(fā)射器，兩個設(shè)備的表盤撥同樣的數(shù)字即可，然后DMX、RDM的控制、配置、反饋信息就可在控制臺和燈具之間傳輸。

控制臺開啟并運行時，只要無線Relay接收到DMX信號便自動給燈具供電并發(fā)送DMX信號，Relay采用隨機延時程序，過零觸發(fā)通斷，最大限度減少瞬時電流以免跳閘。

總而言之，以上這些新技術(shù)的推廣，使得舞臺供電系統(tǒng)得到升級換代。

作者簡介：

俞健，研究員，清華大學(xué)工程物理系畢業(yè)。歷任文化部科技委員會委員，文化部舞臺技術(shù)專家組組長，全國劇場標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會顧問，浙江舞臺設(shè)計研究院院長.名譽院長，中國演藝設(shè)備技術(shù)協(xié)會副理事長兼演出場館設(shè)備專業(yè)委員會副主任。曾擔(dān)任多個大型劇院建設(shè)項目的舞臺設(shè)備工程總顧問、舞臺工藝設(shè)計總負責(zé)、咨詢專家。曾負責(zé)起草多項舞臺設(shè)備、工藝方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在多個專業(yè)期刊發(fā)表了大量的專業(yè)技術(shù)文章。