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使用LED灯具后的中央电视台新闻演播室
使用LED灯具后的天津电视台演播室
张继伟
“以往我们一上台，还没怎么动就已经一身汗了。这次演出，凉爽的感觉非常明显。师弟按照惯例为我准备了一摞擦汗纸，但一次赶场下来居然没出汗，再一次还没出汗，一摞纸几乎没怎么用。” 这是谭派传人谭正岩前不久在完成一场特别演出之后的有感而发。这场演出的特别之处就在于舞台灯光不是低能高耗又烤人的传统卤钨灯，而是节能高效又“凉快”的新型LED灯。
2010年，北京市文化局在北京市科委的支持下以长安大戏院为试点，开展了《舞台剧场用LED绿色照明关键技术研究及应用示范的可行性研究项目》。长安大戏院舞台改造前使用的灯具大部分为传统低效的卤钨灯具，而舞台工作照明、观众区及外景等照明则大部分采用荧光节能灯。试点应用后，全部采用LED专业灯具，其中舞台采用LED的400瓦聚光灯具、300瓦光束灯具、400瓦变色聚光灯、100瓦柔光灯、150瓦成像灯等；舞台附属区采用LED的筒灯、灯管、平板灯等。
花好月圆 LED展现灯光艺术盛宴
2010年9月18日晚，全球首场使用LED灯光设备的京剧演出“花好月圆 绿色生活 京剧名家演唱会”在长安大戏院隆重上演，蜚声海内外的著名京剧表演艺术家尚长荣、孟广禄、杜镇杰和耿其昌等悉数登场，纷纷献上自己最拿手的京剧选段。这场演唱会是北京市演出行业协会在北京市政府的支持下从舞台灯光入手推动首都演出行业节能减排工作的试验性演出，而在本次演出之前，长安大戏院刚刚将舞台灯具全部更换成高效节能的LED灯具。
“花好月圆”演唱会的最大亮点就是舞台照明全部使用节能效果显著的LED灯具照明，是全球首场真正意义上的纯绿色舞台照明的应用示范演唱会。各种大功率LED灯具通过数字化的操控手段，以绚丽的色彩、优质的色彩还原性展现给观众一场独特的灯光艺术盛宴。
在这场艺术盛宴上，最大的受益者就是那些长期备受卤钨灯光源炙烤的演员们。长期以来，演员们尤其是京剧演员每次上台演出不仅穿着厚重的演出服消耗大量体力，还要忍受卤钨灯的高温炙烤，其工作环境的恶劣可想而知。然而，自从此次演出的舞台全部更换为没有热污染的LED灯具后，演出时的舞台温度从52℃下降到正常的环境温度，为长期在高温照射下、身着厚重戏服汗流浃背的演员们带来了福音。第一个在长安大戏院LED舞台照明下演出的著名越剧导演杨小青深有感触地说：“LED灯光很透，演员感觉很凉、很舒适。”参加本次演出的京剧表演艺术家们也纷纷表示，高科技LED灯给他们的舞台表演带来前所未有的舒适感。
目前，演出舞台所使用的专业光源主要为卤钨灯和气体放电灯，其缺点是光效低、寿命短、耗电量大、工作不稳定。如一座中型剧场的照明设计为500－800千瓦，一年下来其耗电量相当惊人，仅灯光照明就耗电60万度以上。
不仅如此，这种传统灯具的热污染也相当严重。卤钨光源在将电能转换成可见光的同时也将90%以上的能量转化成热量，不仅造成巨大的能源浪费，而且还形成巨大的热污染卤钨灯的照射会让演员产生强烈的灼热感，使演出环境变得恶劣，从而影响演出的效果和质量。
卤钨灯在使用中还需要采取降温手段。据统计，每投资1万元购买卤钨灯具就要增加相应投资5万元用以购买空调设备，从而造成电能与资金的重复浪费。此外，卤钨光源一般只能使用200小时左右，寿命较短，演出时灯体随时可能因为过热而坏掉或崩裂，不但影响照明的可靠性及演员的人身安全，而且还会增加不菲的运行维护费用单个灯具每月至少需要更换3到5次光源。
与之相比，LED照明在舞台照明领域具有的优势相当明显。首先，LED灯具属于固体发光冷光源，红外辐射极低，但光源的发光效率却高达100流明／瓦，是卤钨光源的4—5倍；寿命长达60000小时，是卤钨光源的200倍以上。
其次，LED灯具在生产及使用过程中不产生污染，是绿色环保光源。LED灯具的特点包括高光效和高光利用率，比传统卤钨灯节电90%，极低的红外辐射可明显改善使用环境。据统计，寿命较长的LED灯具可有效降低维护费用：降低耗材费用95%以上，降低配套电缆和空调的初建费用50－70%，综合节能在80%以上。在我国目前电力紧张的情况下，采用LED产品对节能减排而言无疑具有非常重要的现实意义。
北京市文化局局长降巩民也表示，LED是个新技术，将其用于舞台照明这是首次，这将是一场舞台艺术的革命性变革。换言之，在北京市乃至全国甚至是世界各地，还没有第二家剧场100%采用LED灯照明，惟有长安大戏院做到了这一点。目前，北京市有剧院上百个，此外还有许多大型会议中心、会展中心、商场、宾馆、饭店等公共服务性场所。如果这些场所全部采用LED灯，其节电量将是天文数字，对发电厂的建设投资也会随之减少。这样的节能是国家所倡导、政府所支持，具有非常重要的现实意义。
以最终成果说话 消除一切观念与技术质疑
犹如一切的新生事物在发展初期都会招来非议一样，LED照明在进入戏院、演播室之初同样遇到过质疑，尤其是来自长期依靠钨灯工作的灯光师与摄像师们的质疑。因为他们早已熟悉和适应了钨灯光源的使用方法和灯具特性，摄像机也已经适应了钨灯的光学特征，所以LED照明的显色性及色温、色差、使用效果等指标能否满足使用要求一直是灯光师与摄像师所担心的问题。尽管LED产品节电已众所周知，而且通过政府与行业推进，北京奥运会和上海世博会期间也大量采用了LED显示技术和照明技术，但在专业领域的基础照明方面尚处于探索阶段。因此，在他们看来，现在将LED灯具应用到舞台、剧场、演播室等专业场所尚需时日。其实，灯光师的担心不无道理，毕竟LED照明进入舞台照明领域最大的难题就是技术。
首先是功率问题。作为舞台用灯，为在演出时达到理想的艺术效果，舞台使用的灯具功率要求相对较高。以目前的舞台灯光动辄上千瓦的电功率计算，效率再低也要有几千流明的光通量。相对而言，LED发光二极管单体功率很低，光通量也很小，要实现卤钨灯的照明效果就需要克服技术难关。因此，就要求利用LED体积小、发光效率高的特点，设计出高效的光学系统，从而使LED灯具通光率超过卤钨灯。
其次是发热问题。虽然LED的光效越来越高，但是目前LED芯片还不能将电能全部转换为光能，会有一小部分能量以热能的形式释放出来，这就使其产生发热量。因此，要制造出大功率LED照明设备，散热问题成为第一只“拦路虎”。因为，如果不采取恰当的散热措施，芯片的温度就会过高，从而导致芯片自身及封装树脂性能恶化，最终降低光效，缩短产品的使用寿命。
作为专业研发舞台照明的龙头企业也是长安大戏院的施工单位，北京星光影视设备科技有限公司早在2007年就开始潜心进行市场调研与产品研发，率先启动了LED影视节能灯具的研究并取得了阶段性成果。通过产学研合作，从技术上攻克了100瓦以上的大功率LED灯具的光学二次设计、瞬间散热等技术难题，为LED大功率影视灯光设备进一步实现产业化创造了可能。2009年底，LED灯具首次成功用于中央电视台新闻演播室，开创了LED灯具在专业照明领域的先河。在此演播室应用成功的基础上，针对长安大戏院大功率LED影视舞台灯具的研发项目，星光公司首先拟定了技术研发方向，深入研究各种光源的特性和应用，进行高效、节能、环保照明灯具的相关设计与开发，重点研究二次光学与外观结构的优化设计。为此，星光公司专门成立了技术攻关小组，通过反复试验，选用新材料、改进设计结构、使大功率LED灯具散热性能大大改善，降低了光通量的衰减率，从而延长了产品的使用寿命。技术人员还通过改善LED灯具的驱动电路系统，提高产品的电效率和稳定性。
三是显色性问题。近几年，LED白光的显色指数已有了很大提高，目前已经接近或达到90。星光公司的王晓红表示：在戏院LED照明安装初期，灯光师们对LED能否替代传统舞台照明曾表示过怀疑，他们认为以LED的现有技术还达不到舞台专用的效果。为了消除灯光师们的疑虑，星光公司做了大量工作，为灯光师、摄影师讲解LED知识，改变其对于LED照明的传统观念，而且很有信心地说：“我们会用成果来证明一切！”
事实也是如此。演出当天，所有人都被LED照明的灯光效果所折服，之前的疑虑也烟消云散。演员们纷纷表示：在LED灯光的帮助下，在演出时他们不再饱尝灼热之苦，LED灯光照得非常透亮、非常完美。北京演出行业协会会长张宇也表示：“这次演出的最大亮点就是舞台照明全部采用节能效果明显的LED灯具照明，是世界上第一场真正意义上的纯绿色舞台照明的应用示范演出。今晚如果没有"灯"就是一场常规演出；有了"灯"，本次演出就成了首都低碳演出的里程碑。”
“事实上，这次之所以特别选择京剧，就是希望在最传统的表演艺术形式中注入高科技元素。"花好"代表今晚的演出内容，"月圆"代表照明手段，观众和演员一起"绿色生活"。”张宇说。
观摩本次演出的北京各大剧院及演出团体的负责人在亲身感受高科技LED所带来的科技魅力后，都感觉依靠高科技推进文化产业的节能减排大有可为，希望本次演出开启首都低碳演出的新篇章。
经过一段时间使用之后，LED成功实现了为长安大戏院节电80%的最终成果，体现了其绿色环保的真正意义。
LED绝对优势引领舞台照明新风潮
如今，发展低碳经济与节能技术已成为共识，其紧迫性对我国而言尤为突出。在“十一五”和“十二五”规划中，政府均对节能减排提出了明确要求和约束性指标。照明耗电在各国发电总量中占据很大的比例，我国照明耗电大约占全国总发电量10%－12%。由此可见，照明节电具有重要的意义。
作为舞台、影视照明，过去采用的都是低效的卤钨灯，其90%以上的能量都会转化为热能散发出去，这就造成极大的浪费。目前，全国共有舞台、剧场、礼堂及其他文艺演出场所数万家，照明耗电十分惊人，浪费同样也十分巨大。因此，对舞台、演播室照明进行改造势在必行。作为绿色节能照明光源，LED在未来城市经济、环保和提高人们的生活质量方面都将扮演无可替代的重要角色。
LED并不陌生，在显示屏、背光源、汽车尾灯、景观照明等领域都能看到其身影。近年来，随着制造工艺的进步及新材料的开发应用，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性的进展，其发光率提高了近1000倍。更重要的是，随着超高亮度白光LED的出现，LED的应用领域开始拓展到高效率照明光源市场。
LED在舞台照明方面的技术已经成熟，在舞台运用方面的优势也十分突出，这不仅仅只体现在节能方面。LED使用寿命长，因而降低了更换频率跟后期维护费用。LED外部多采用环氧树脂来保护，所以其密封性和抗冲击性都较好。在变光变色控制方面，当前的LED演出灯具自带变压和调光线路，通上220V交流电后，送上DMX512信号，就可以使LED灯具中的红、绿、蓝三种基色以不同的明暗混合出各种所需色彩，三色配合可以调出各种滤色片产生的颜色，甚至可以调出滤色片无法产生的颜色。
然而，由于这种光源擅长大角度照射，不擅长小角度聚光，所以一直没有在影视业大显身手。“我们利用透镜、反光镜、调焦机构的组合，研发出一套灯具里的光学系统，能把LED的散光调节在8度到120度之间。这种二次光学设计非常重要，有了它，LED才能达到专业使用的要求。”星光公司总工程师甄何平说。
2009年9月26日，中央电视台综合频道和新闻频道标清改高清首播的前两天，《新闻联播》直播室内忽然更换了16台LED柔光灯和聚光灯，主持人来到演播室惊喜连连，在播报新闻时感觉凉快不少，而且也不用像过去那样在播报新闻的中途因出汗而频繁补妆。更可贵的是LED可为直播室节电80%以上。“演播室原来用的卤钨灯把95%的电能都转化为热能散发掉了，效率低，造成很大浪费，而LED对电能的转化至少是卤钨灯的4—5倍。此外，LED灯的使用寿命达5万小时，是卤钨灯的250倍！”甄何平滔滔不绝地盘点着新产品的种种优点。
高清《新闻联播》直播室的新鲜物很快就在央视流行起来。不久之后，《朝闻天下》、《整点新闻》等栏目及英语频道、俄语频道的演播室都开始安装LED灯。再后来，北京朝阳区电视台、天津电视台、山东电视台及河北电视台等地方电视台也纷纷“跟风”，一股节能风暴在演播室里悄然刮起。
眼下LED节能风暴已经吹向了专业剧院。长安大戏院全部舞台灯光更换成LED灯，经过试验使用后，剧院负责人喜出望外，他兴奋地说：“最大的好消息是我再也不用担心安全问题了。以前舞台上方十几排灯，都打开时温度特别高，要从专门的通风口往里送冷风，费电不说，还担心失火。再有，原来的灯泡总会炸泡，最怕掉在演员头上。现在都省了。”他表示，LED灯的应用还让长安大戏院节省了配电柜、调光柜，即使电缆都变细了许多，而减少的供电设施还没有被计入节省之列。尽管单个LED灯具的价格要比同级别卤钨灯高出3到5倍，但在耗材、配线、配套设施上投入的钱却仅是原来的2成。
目前，星光公司还研发出能替代4000瓦卤钨灯的LED灯，其类似于追光灯，可在30米范围内用非常小的角度清晰地照出演员的表情。这项研发将成为LED节能风暴横扫舞台演出的重要突破。
此外，开发LED应用产品还具有深远的战略意义。据了解， 2008年北京全市的耗电量高达689亿度，产值每年以29.4%的速度递增的文化娱乐业目前已成为用电大户，北京城内各种文化娱乐场所的灯光用电量已经达到历史最高水平。据估算，北京市推广使用LED节能光源可直接减少舞台专业用电量82.68亿度，其节电减排效果和示范意义都十分明显。
“LED应用在舞台照明方面确实非常好，但是现在舞台照明产品还没有一个相应的标准，所以星光公司会配合政府有关部门将这个产品标准化，在满足国内市场需求的同时也要跟国外的产品相比较。”星光公司董事长陈瑞福说。目前，星光公司已经建立了用以测试产品是否符合舞台照明要求的检测中心。不仅如此，检测中心还要与国外相关的检测中心对接，统一标准及检测方法。相信在不久的将来，LED照明会在诸多舞台、演播室里绽放出独特的“冷艳”光彩。
后记
走进长安大戏院，让笔者真切体会到LED照明在舞台方面的魅力，特别是目前全国各地的舞台演播室一般都采用大功率的卤钨灯照明，用电量十分惊人。而且还有90%的电能都转化成了热污染，如此巨大的浪费让人十分心疼。然而，在换成LED之后，其舞台节能效果达到80%，真正做到了节能环保。
遗憾的是，现在的舞台改造都只是将卤钨灯换成了LED照明，设备、电缆等相关设施依旧保持原状，这就好比是用大马拉小车，还是会造成一些资源的浪费。可喜的是，正在筹建的北京市新少年宫项目，有关各方从设计初期就完全按照LED照明设备的需要设计，从电力设施到空调、电缆、控制系统到灯具，综合投资将大大减少。通过整体设计，北京市新的少年宫项目将成为一座真正绿色的节能型剧院，让资源得到合理的利用。
据悉，去年通过长安大戏院绿色照明工程的成功示范，北京市文化局主持起草了《北京市演出场所照明节能管理规定》，旨在推进现有剧场进行LED节能改造的同时，对新建剧场和演出场所从源头上进行节能设计，从而全面降低演出场所的无效电耗。
其实，生活中能够替换的例子还有很多，例如地铁、商场等使用长明灯的场所，每天用电量大而且照明时间长，耗电量同样惊人。试想，如果这些场所也都使用LED照明，又会带来什么样的节电效果？
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文章来源：舞台灯光网
