LED燈具在影視照明領域中的應用分析

隨著半導體技術的迅猛發(fā)展，LED燈具以其高光效、低能耗、長壽命、多功能等技術優(yōu)勢在照明行業(yè)掀起了革命性浪潮。LED在公共照明領域已經(jīng)得到廣泛的認同和運用，在影視照明專業(yè)也同樣引起了積極的關注和響應。對比分析LED燈具與傳統(tǒng)影視燈具的性能特點，了解探索LED燈具在影視照明領域的應用規(guī)律，對我們做好影視照明工作有著積極意義。結(jié)合近年來浙江廣電集團在LED燈具運用的實踐體會，我們對LED燈具在影視照明領域的應用提出以下特性分析。

　　（一） 照度
　　對影視照明的燈具而言，照度是我們第一個要求考量的特性。相比于傳統(tǒng)鎢絲聚光燈，照度不夠一直是LED燈最大的問題。燈具照度低、作用距離近也是過去LED燈具不被業(yè)內(nèi)認可的最主要原因。但隨著LED元器件發(fā)光效率的不斷提升，LED燈具的實用照度一直以驚人的速度在趕超傳統(tǒng)燈具。我們2005年第一次使用90WLED小型聚光燈，2米距離的照度不及聚光燈系列中最小功率的500W燈具。但到2007年，我們選用散光型LED變色燈，雖然只有136W的總功率，但在白光及各種色光的照度上都不輸給常用的1000W地排燈了。到了2009年，浙江廣電集團電視演播化改造后的音樂廳選用了紅綠藍三色燈珠組合而成的450WLED燈，在組合白光、色光功能上都強于2000W鎢絲聚光燈和1200W金屬鹵鎢燈光源的電腦染色燈。到了2010年，在浙江廣電集團180平米復式新聞演播廳用了100W、200W白光LED燈具，在白光照度上已經(jīng)相當于傳統(tǒng)1000W、2000W鎢絲聚光燈了。

　　一旦突破了大功率、高亮度的技術瓶頸，LED燈具在色光、節(jié)能等方面的優(yōu)勢才能得以全面的發(fā)揚光大。

　　表一：LED柔光燈與傳統(tǒng)柔光燈（三基色冷光燈）照度比較

　　表二：LED聚光燈與傳統(tǒng)聚光燈照度比較

（二） 色光
　　早在LED技術剛剛涉及影視照明領域時，LED燈具細膩優(yōu)質(zhì)的色光功能就讓人震驚，當然，當時的價格也是高得讓人震驚，只是由于功率小照度低，實在無法與傳統(tǒng)燈具相匹敵，才未能引起足夠的關注。而現(xiàn)階段，當照度不成問題后，LED燈具在色光變換上的優(yōu)越性是傳統(tǒng)燈具無以倫比的，有著壓倒性的優(yōu)勢。

　　對于以白光為主的單一顏色光源的傳統(tǒng)燈具，無論是鎢絲燈光源聚光燈、散光燈、光束燈，還是金屬鹵化物光源的電腦燈，要想產(chǎn)生色光，都是采用在燈具的輸出光線通道中加色紙、色片的方式。各種色紙、色片的透光性有高有低，但原理上是一種減色法疊加，要想產(chǎn)生非光源本色的色光，必然要以吸收部分光譜成分、降低有效光通量為代價。而用于變色的LED燈具通常采用多顆紅綠藍三色（或更多色）燈珠的合理排列，通過開啟不同原色燈珠合成不同效果的色光。由于LED燈具色光產(chǎn)生是一種加色法混合，所有燈珠產(chǎn)生的光通量都有效地轉(zhuǎn)化為實際光效，不存在打出色光效果后的無效吸收、減損。

從“表三”可以看到， 1000W地排燈在白光時還是亮過LED燈，但加上色紙后，就比不過加色法混合的LED燈了。

　　相比于傳統(tǒng)燈具，LED不僅在色光的光通量實際效用上有明顯提高，產(chǎn)生色光的種類也更為豐富，色別的精確度更為細膩。除了加配CMY混色功能的高端的電腦燈，其他傳統(tǒng)燈具無論是燈具前加裝換色器還是光源前加玻璃色輪，一臺燈能產(chǎn)生的色光一般只有7至11種。而以紅綠藍三原色或更多色燈珠組合而成的LED燈具，在對各顆燈珠精確的電子控制下，不同種類的純色光以不同亮度的加色法混合，便能線性地產(chǎn)生任意色光效果。

　　再者，色紙、玻璃色片都不可避免地存在褪色現(xiàn)象，尤其是色紙，幾個鎢絲聚光燈就算同時加上同一批次的色紙，也會因為燈具間光斑聚焦精度的差異引起色紙褪色程度的不同，從而影響色光色別的一致性。電腦燈中的玻璃色片雖然比聚光燈前的色紙抗衰性好很多，但金屬鹵化物燈管在使用過程中會出現(xiàn)亮度和色溫的降低衰減，實際工作中，同一型號的電腦燈打出的色光也會因燈管的使用時間不同出現(xiàn)色光的一致性差異。在色光的穩(wěn)定性上，LED燈具在色光發(fā)光原理上就解決了這個問題，只要在燈珠正常使用壽命（標稱都是上萬小時）內(nèi)是不會出現(xiàn)任何衰減變化。就目前我們使用的情況，也沒有出現(xiàn)過LED燈有色光衰減的現(xiàn)象。

　　所以，從色光的亮度、多樣性、穩(wěn)定性比較，LED燈具都非常明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)燈具。

　　表三：LED變色燈與傳統(tǒng)散光燈的色光照度比較

　　表四：LED聚光燈與傳統(tǒng)聚光燈的色光照度比較

三） 顯色性

 　在評價一種光源的品質(zhì)好壞時，除了經(jīng)常提到的發(fā)光效率，還有一個重要的顯色性感念。光源的顯色性（Color Rendering Index）是指在某種光源照射下，物體各種顏色的還原再現(xiàn)情況與該物體在標準晝光照射下呈現(xiàn)的色彩效果的相近程度，是一個0到100％的比較值。光源的發(fā)光光譜越接近于標準晝光的連續(xù)光譜，該光源的顯色性就越好，也稱顯色指數(shù)（Ra）越高。

　　表五：不同光源的主要性能比較表

　　表中列舉了常見光源的顯色指數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，不同光源的顯色指數(shù)差別很大，但在一般的日常生活中，我們并沒有感覺出光源顯色性高低對我們觀察判斷物體顏色有很大影響，這主要是因為人眼具有色覺守恒的視覺特性。人們一旦形成了對某一物體顏色的認識，會產(chǎn)生一種對該物體顏色的認識定式，會自覺地修正由于照明條件改變造成的物體顏色再現(xiàn)的偏差。

　　相比于發(fā)光效率、功率照度、色光等看得見測得出的顯性指標，光源的顯色性很容易被忽視淡忘。但在影視照明專業(yè)，顯色性必須引起高度的重視。在電視節(jié)目制作中，攝像機成為觀眾感知事物的信息傳遞者，而攝像機對光線感知特性與人眼有很多的不同，其中攝像機對光源光譜成份的嚴格量化讀取是與人眼在色光感知方面最大的差別。只要有稍微的光譜成份變化，攝像機就能在電視屏幕上對應地反映出物體顏色的再現(xiàn)變化。所以高壓鈉燈雖然有著很高的發(fā)光效率，但過低的顯色指數(shù)使高壓鈉燈無法用于影視拍攝。

　　LED燈具之前沒能在影視照明領域得以認可，除了照度不夠，另一個關鍵欠缺就是顯色指數(shù)不高。以前LED的白光技術不過關，以紅綠藍三色或多色混合的合成白光，由于在可見光譜段上的不連續(xù)分布，顯色性不夠好。現(xiàn)在LED在顯色性上已經(jīng)有長足的改進，但就目前的技術水平還是無法達到傳統(tǒng)鎢絲燈與太陽光譜的接近程度。雖然已經(jīng)能夠用于影視照明，但LED顯色指數(shù)的進一步改良是我們必須持續(xù)關注的重要指標。

　　（四） 耗電量

　　當照度還不能滿足影視照明基本要求時，LED燈無論有多低的耗電量，多好的節(jié)能效益，我們都不為所動。但隨著LED發(fā)光效率不斷提升，尤其是單顆功率不斷創(chuàng)新高，以及集成工藝的越來越好，目前LED燈的實用光效已經(jīng)與傳統(tǒng)燈具不相上下了。在功能用途可以相提并論的時候，能耗的高低自然成為大家關注的重點。尤其是在全球大力推廣節(jié)能減排、綠色照明的大環(huán)境下，一場以更為環(huán)保節(jié)能的LED燈具替代高能耗傳統(tǒng)燈具的綠色革命正在全球范圍蓬勃展開。相比于大規(guī)模民用照明領域，低耗節(jié)能在我們影視專業(yè)雖然沒有表現(xiàn)得那么關鍵，但節(jié)能環(huán)保意識的豎立培養(yǎng)對今后事業(yè)發(fā)展還是至關重要的。仔細算一筆能耗的帳，也會驚喜的發(fā)現(xiàn)，LED真的能帶來巨大的電能節(jié)約。

　　另外，由于LED耗電量低，用于電力傳輸?shù)碾娎|線徑可以大大減小，整個燈光系統(tǒng)的配電容量可以大大降低。再者，由于LED燈具工作時的熱量產(chǎn)生低，還能帶來演播廳與之配套的空調(diào)系統(tǒng)的低配置要求。所以，LED燈具的低功率、低熱量還能帶來一系列配套成本的降低。

　　表六：浙江廣電集團音樂廳LED燈替代傳統(tǒng)聚光燈用電比較

　　表七：浙江廣電集團180平米演播廳LED燈替代傳統(tǒng)燈具用電比較

（五） 安全性

　　對于大批量使用高功率燈具的影視照明工作，消防用電安全一直是大家時刻警惕的事情。大功率鎢絲燈和金屬鹵化物燈工作時產(chǎn)生的大量熱效應會使燈體處于高溫狀態(tài)，工作時必須保持燈具與易燃物品足夠的安全距離。長時間大功率用電也會引起系統(tǒng)電力線路上的老化發(fā)熱現(xiàn)象。高溫燈體和發(fā)燙電纜線都是傳統(tǒng)光源下影視照明主要的安全隱患。

　　而LED光源由于具有非常好的光電轉(zhuǎn)化效率，消耗的電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為光能，熱效應很低，從源頭上解決了燈體高溫的問題。高光效帶來的低功率也使得供電線路的低負載，當然線路安全性就好。在用LED燈具替代傳統(tǒng)地排燈、光束燈、聚光燈后，我們在對布質(zhì)、木質(zhì)等易燃材料打光時就安心多了。當然，LED燈具工作時也不是一點熱量沒有的，控制電路等也會產(chǎn)生一定的熱量，長時間點亮，燈體還是會有一定溫度的，安全用燈的警惕性還是時刻不能放松的。

　　另外，目前LED燈具的燈體制作工藝普遍優(yōu)于傳統(tǒng)聚光燈。電子產(chǎn)品封閉式的構(gòu)架使得LED燈具防護等級大多能達到IP 65。相比于傳統(tǒng)聚光燈，LED燈具的使用安全性有很大的提高。

　　（六） 控制方式

　　傳統(tǒng)聚光燈使用中主要通過輸入電源電壓的變化來控制光線的強弱，而LED燈具在提供基本電源后，是通過DMX512信號實現(xiàn)各項性能變化控制的。從燈具的控制方式看，LED燈具更像是電腦燈，DMX512信號容量的大規(guī)模增加是LED替代常規(guī)鎢絲燈后對燈光控制系統(tǒng)提出的最明顯要求。220V直通供電方式、大容量DMX512信號傳輸回路、大容量多功能燈光控制臺將構(gòu)成今后電視演播廳燈光控制系統(tǒng)。

　　（七）問題和不足

　　LED燈具在顏色、節(jié)能等方面的卓越特性大家有目共睹，但在影視照明領域進一步推廣應用還是有不少問題和不足，有待于進一步改進和提高。

　　首先，高成本、高價格是制約LED迅速推廣使用的關鍵因素。相比于傳統(tǒng)鎢絲燈、三基色冷光燈幾百、一千左右的售價，LED燈動輒幾千、上萬的價格，的確難以大規(guī)模購買。雖然仔細算一筆長遠的使用維護成本，LED一次性投入長久享用的模式可能比經(jīng)常要換燈泡、色紙的傳統(tǒng)燈具要合算。但LED燈具剛剛?cè)胧胁痪茫碚撋系拈L壽命、高效率還沒有得到實際使用時間的真正驗證，一次性過大的投入還是會讓人很多用戶猶豫不決。

　　第二，LED燈具的顯色性還是大家最為擔心的問題。雖然目前主流品牌的LED燈具基本上達到了80以上的顯色指數(shù)，但大量廉價LED燈具生產(chǎn)商為追求利益，常常會忽視顯色性這個不易迅速驗證的隱形指標。由于沒有一個統(tǒng)一可信的標準值要求，一句“LED燈顯色指數(shù)低”就很容易否定LED燈具在影視照明領域的進一步推廣運用。

　　第三，不同廠家LED燈具在顏色、亮度等光線品質(zhì)上難以達到統(tǒng)一的數(shù)值。不同于傳統(tǒng)燈具，燈具可以由不同廠家生產(chǎn)，但光源是用戶二次購買加裝的，只要認準統(tǒng)一品質(zhì)的光源，不同廠家的燈具是可以產(chǎn)生相同品質(zhì)的光效的。而LED燈具光源和燈具是一體的，燈具的光效完全由出廠時的狀況決定，同樣的紅光，可能因為紅色LED管芯批次的不同、電路設計的不同、燈具工藝水平的不同，最后打出的紅光會存在色別上的差異。標注功率值相同的燈具，也會因為驅(qū)動電路設計的不同，亮度上出現(xiàn)差別。所以，分批購買的不同廠商、甚至同一廠商的LED燈具，在亮度、色度上都難免存在細微的差別。

　　第四，相比于傳統(tǒng)燈具，LED燈具與其說是一臺燈具，更確切地應該是一個電子產(chǎn)品。高集成化的燈體使用戶很難進行一些燈具故障的預判和常規(guī)維修。故障的突發(fā)性難以預見，什么時候會出現(xiàn)問題你不知道，出現(xiàn)了故障一般你也修不了。使燈具在穩(wěn)定性和故障檢修上對產(chǎn)品本身的質(zhì)量和廠家的售后服務的依賴性很高，這也是LED燈具用戶普遍擔心的問題。

　　第五，由于核心技術是一種電子產(chǎn)品，LED燈具的更新?lián)Q代速度一定會比傳統(tǒng)燈具快很多，這又往往會使用戶不知所措，難以把握合適的購買時機。如果高價買來的燈具，不多久就面臨更新更好的替代品，那會是怎樣的沮喪心情啊。

　　LED技術代表著節(jié)能環(huán)保、綠色低碳的發(fā)展趨勢，在影視照明領域，LED燈具目前雖然還處在發(fā)展完善階段，但憑借其獨特的原理性優(yōu)勢，必將逐步取代傳統(tǒng)鎢絲燈具。作為電視燈光專業(yè)工作者，及時了解LED燈具工作特性，對我們電視節(jié)目燈光制作具有十分重要的現(xiàn)實意義。借助于LED燈具的技術優(yōu)勢，充分發(fā)揮燈光藝術創(chuàng)作積極性，為廣大電視觀眾奉獻畫質(zhì)一流、富有藝術感染力的電視節(jié)目是我們每一位電視燈光工作者的神圣使命。