中國演藝設(shè)備技術(shù)協(xié)會演出場館設(shè)備專業(yè)委員會LED燈具調(diào)研組 陳國義

LED以其節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)成為照明行業(yè)的新一代光源，目前，用于影視舞臺燈光的LED燈具在研發(fā)生產(chǎn)方面存在技術(shù)水平參差不齊的現(xiàn)象。為了進(jìn)一步促進(jìn)LED舞臺影視燈具研發(fā)生產(chǎn)的健康發(fā)展，中國演藝設(shè)備技術(shù)協(xié)會將立項制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提上日程，并考慮進(jìn)行LED舞臺影視燈具的評優(yōu)工作。2010年2月～3月，協(xié)會演出場館設(shè)備專業(yè)委員會組織近10位專家到北京、廣州、深圳、杭州等地區(qū)的部分LED舞臺影視燈具生產(chǎn)廠家進(jìn)行調(diào)研。通過此次調(diào)研，專家組對我國LED影視舞臺燈具生產(chǎn)技術(shù)水平進(jìn)行了初步的了解，并對其目前的優(yōu)勢、不足及未來發(fā)展進(jìn)行了思考。筆者將此次調(diào)研的所見所想稍加整理，僅供業(yè)內(nèi)人士參考。

1 國際先進(jìn)的LED舞臺燈具

在這次調(diào)研中，專家組看到了一些國外企業(yè)在我國市場新近推出的LED舞臺燈具，顯現(xiàn)了LED舞臺燈具發(fā)展值得我們關(guān)注和思考的一個趨勢。

（1）ETC公司的Selador系列LED舞臺燈具

粗看之下，Selador系列與國產(chǎn)燈具區(qū)別不大，也是單顆LED管加杯狀全反射聚光透鏡平面陣列的結(jié)構(gòu)。但仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，該系列燈具最大的特點(diǎn)是采用紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色不同的LED管組合成陣列，能在很寬的可見光譜范圍準(zhǔn)確還原舞臺上需要的各種彩色光線。七色LED可分別調(diào)光，幾乎能調(diào)出人類能感覺到的自然界的所有色光。Selator系列燈具是以鎢絲燈泡為目標(biāo)進(jìn)行研發(fā)的，力求更準(zhǔn)確地還原人的皮膚色調(diào)。

色彩的增多，使可調(diào)節(jié)的參數(shù)增加，選色的過程也更為復(fù)雜。為便于使用，該系列燈具用軟件改進(jìn)了控制方式，配合ETC公司的調(diào)光控制臺，將國際上常用的濾色紙的色光樣品顯示在控制臺顯示屏上，點(diǎn)擊屏上色紙樣品色標(biāo)便可定位燈具光色，完全符合燈光設(shè)計師原來的使用習(xí)慣，可謂投其所好。另外，為更好地適應(yīng)不同的色調(diào)需要，Selator系列還設(shè)計了不同特性的型號，如Lustr更適合用于調(diào)出各種色溫的白光；Paletta更適合用于調(diào)出各種強(qiáng)烈飽和的色光；Vivid-R更適合用于調(diào)出生動的遠(yuǎn)距離的色光要求。開發(fā)人員的設(shè)計思路體現(xiàn)出對舞臺燈具的深刻理解，給人留下深刻印象。

全色譜的燈具可適用于各種應(yīng)用場合，但是當(dāng)使用單一色光時，有一些LED管為關(guān)閉狀態(tài)，雖然不耗電，但是總的出光量減少，為了提高燈具使用效率，Selador系列還推出了更適合用于暖色調(diào)的型號VIVID FIER和更適合用于冷色調(diào)的型號VIVID ICE。VIVID FIRE中增加了暖色系的LED管，替換了冷色系的青色和藍(lán)色LED管。VIVID ICE中增加了冷色系的LED管，替換了暖色系的橙色和黃色LED管。該系列燈具雖然每種色光的外部控制都只用一個8位的DMX512通道，但是燈內(nèi)變光還是用15位（2 Byte），既便于控制，現(xiàn)場操控調(diào)光過程也沒有突跳或閃動，十分平滑順暢。

Selador系列燈具精心的設(shè)計從模擬高顯色性的鎢絲光源出發(fā)，為綠色節(jié)能的LED光源全面取代低效耗能的鎢絲燈泡邁開了扎實(shí)的一步。

（2）VARI LITE公司的VLX新型LED染色電腦燈

這是一款聚光燈具，采用RGBW四種色彩的大功率LED模塊，四色LED在燈具內(nèi)部通過光導(dǎo)管混光后射出單一色光。功率大，亮度高，彩色光斑均勻，變色、變焦、搖頭等功能優(yōu)秀。燈具的色彩選用、一致性調(diào)整等功能，都是通過控制軟件來實(shí)施，并可達(dá)到良好的多燈一致性，是目前比較理想的柔光型LED舞臺燈具。

之前的很多LED燈具都是采用單顆LED管加透鏡組合成陣列，容易出現(xiàn)帶花紋的光斑或彩色陰影。而VLX避免了這種情況，該燈研制了內(nèi)部四色均勻混色系統(tǒng)，這是一項專利技術(shù)。它采用了更大功率的LED管，紅、綠、藍(lán)、白四顆并列的LED管功率高達(dá)120 W，體積只有10 mm3左右。長長的光導(dǎo)管將四色光在燈具內(nèi)部均勻混合后射出。先進(jìn)的熱管散熱技術(shù)，小巧的主動式風(fēng)冷系統(tǒng)保證了LED芯片在工作中溫升較小，嚴(yán)格的溫度控制保證了光源在使用10 000小時后，還能達(dá)到新燈70%的亮度輸出。為了滿足舞臺演出大光通量的要求，該燈內(nèi)部采用模塊式結(jié)構(gòu)，用7個相同的光學(xué)模塊組合成一個燈具。燈具最大輸出時耗電約1 000 W左右，輸出的光通量可達(dá)14 000 lm，接近1 200 W普通電腦燈的光通量。模塊化的設(shè)計還可簡化光學(xué)部件的更換。

為演出需要，VLX還配有一個可拆卸的變焦系統(tǒng)（見圖1），燈具前部有兩塊薄薄的聚光鏡片，設(shè)計十分獨(dú)特，一塊動片在信號控制下移動很小一段距離，光束變焦范圍在23°～60°之間。光斑均勻，邊緣柔和，色彩鮮艷明亮。該燈各個色光通道都是16 bit（2個DMX512通道），調(diào)光過程平滑細(xì)膩，無閃爍或跳變現(xiàn)象。內(nèi)部軟件可將色光控制模式變?yōu)槠渌资褂玫姆绞?，如在控制臺顯示器上的一個圓形色輪上移動鼠標(biāo)位置，燈光可隨之變到所需要的色彩。當(dāng)調(diào)到白色光時，還可控制色溫在3 000 K ～ 9 000 K之間進(jìn)行無級變化。燈具軟件的設(shè)計相當(dāng)先進(jìn)，如果一個燈具換了一個光學(xué)模塊，可以調(diào)整7個模塊發(fā)光的一致性。10 000小時的燈具壽命對絕大多數(shù)用戶來說足夠長了。

2 國內(nèi)LED舞臺燈具現(xiàn)狀

2.1 可喜的進(jìn)步

在調(diào)研中，專家組看到國內(nèi)LED燈具生產(chǎn)經(jīng)過幾年的發(fā)展，不光在企業(yè)數(shù)量、生產(chǎn)規(guī)模上有很大發(fā)展，在研究開發(fā)上也有可喜的進(jìn)展。

（1）變焦類燈具

LED燈具不像傳統(tǒng)的燈具那樣，用一塊聚光透鏡可方便地調(diào)節(jié)焦距，改變光束角度。由于LED管功率很小，一個舞臺燈具需要使用幾十個LED管，每個LED配一個聚光杯，幾十個LED加聚光杯的組合固定在一個平面，相對位置要求嚴(yán)格配合。因此，以前的LED舞臺燈具大多是固定焦距的燈型，在舞臺上使用不太靈活。在這次調(diào)研中，專家組看到有幾家公司開發(fā)出了帶變焦功能的燈型，可變的光束角更加貼近舞臺演出的需求。工藝上也很精致，調(diào)節(jié)過程遙控操作，推動控制臺上的滑桿，光束角度變化十分順滑。在2009年時，一些企業(yè)曾在專業(yè)展會上展示過LED變焦燈具的模型，沒想到只過了幾個月就看到了成品，而且相當(dāng)成熟，可見一些企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)實(shí)力方面進(jìn)步很快。

（2）大功率模塊燈具的進(jìn)展

由于LED燈具需要使用許多LED管，以大量LED光源產(chǎn)生的光束組合成一個集中的光束，因而產(chǎn)生的光斑邊緣模糊柔和，散光范圍很大，調(diào)整和控制都比較困難。除了上述變焦困難外，無法實(shí)現(xiàn)光斑邊緣明晰的舞臺聚光燈或成像聚光燈效果。因此，如果LED光源能增大功率，一個燈具只用一個光源，即可類似原先用燈泡的燈具，用一塊透鏡調(diào)節(jié)光斑，達(dá)到舞臺聚光燈光束控制的要求。在這次調(diào)研中，專家組高興地看到，大功率LED集成模塊燈具開發(fā)也有進(jìn)展，除了此前有公司開發(fā)出的100 W柔光燈具，還有公司已經(jīng)研發(fā)出幾款圖案聚光類燈型，單燈功率在100 W左右。雖然在舞臺上使用時，光束亮度還是比較小，但是能出現(xiàn)邊緣硬朗的光斑，還可像舞臺成像燈那樣出現(xiàn)清晰的圖案，這些都是LED舞臺燈具方面的一個突破，我們期待著更大功率的LED成像聚光類燈具的產(chǎn)生。

（3）管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量的提高

在調(diào)研中專家組看到，經(jīng)過幾年的改進(jìn)，企業(yè)都十分重視產(chǎn)品質(zhì)量，有各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量管理制度，產(chǎn)品質(zhì)量比較前幾年有較大進(jìn)步。

比如，與LED性能和壽命密切相關(guān)的燈具內(nèi)部發(fā)熱量管理和溫度控制得到重視，傳導(dǎo)散熱系統(tǒng)設(shè)計得相當(dāng)?shù)轿?，LED管芯溫度能維持在較低水平。部分產(chǎn)品應(yīng)用熱管傳導(dǎo)加散熱器的方式用以降低LED管芯工作溫度，提高燈具壽命的技術(shù)在大功率LED燈具中的使用與國外技術(shù)基本同步。與燈具壽命相關(guān)的流明維持率指標(biāo)也得到重視，某企業(yè)內(nèi)部指標(biāo)為：燈具點(diǎn)亮5 000小時流明維持率達(dá)到97%以上，據(jù)推算，這個水平已經(jīng)高于國際上較高的35 000小時壽命的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)?？吹竭@些先進(jìn)的管理和技術(shù)，增強(qiáng)了我們對推廣使用國產(chǎn)LED舞臺燈具的信心。

LED燈具的調(diào)光控制也有進(jìn)步，各公司普遍從開始的8位（1個DMX512通道）改進(jìn)為16位（2個DMX512通道）控制，調(diào)光過程閃爍現(xiàn)象大大減少。由于較優(yōu)的性價比，許多產(chǎn)品大量出口到世界各地，甚至歐美發(fā)達(dá)國家，在國際市場廣受歡迎。

（4）國際先進(jìn)元器件的使用

在LED先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用方面，我國與國際先進(jìn)水平已經(jīng)十分接近。我國已經(jīng)成為國際上LED演藝燈具生產(chǎn)數(shù)量最多的國家，國際上LED光源研發(fā)最先進(jìn)的大公司如歐司朗、科瑞、飛利浦等公司十分看重中國市場，也愿意將最新的先進(jìn)產(chǎn)品樣品主動送上門來，提供試驗應(yīng)用。在本次調(diào)研中，專家組親歷了這樣的場景，看到了國際著名光源公司的最先進(jìn)樣品。這些改變了以前國內(nèi)企業(yè)采用國際最新技術(shù)總是滯后的狀況，對我國LED舞臺燈具加快發(fā)展步伐，盡快趕超國際先進(jìn)水平，促進(jìn)LED在舞臺燈具的應(yīng)用，創(chuàng)建了一個極為有利的環(huán)境。

2.2 存在問題

盡管進(jìn)步明顯，但是由于國內(nèi)LED舞臺燈具生產(chǎn)廠家面大量多，生產(chǎn)和研發(fā)水平參差不齊，尚存多方面的問題。

（1）產(chǎn)品外形類同，缺乏個性

調(diào)研中，專家組看到目前國內(nèi)大多數(shù)LED舞臺燈具生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品類似者居多。最明顯的是外形類同，或為圓形，或為長方形，一個個圓形的聚光透鏡組成的發(fā)光平面，如同一個模具成型。仔細(xì)研究才可分辨LED管數(shù)量及內(nèi)部LED管功率。若不細(xì)看，幾乎分不清是哪個企業(yè)的產(chǎn)品。

（2）光路類同，燈具品種單一

由于絕大多數(shù)LED燈具使用1 W～5 W的LED管加全反射透鏡聚光杯的光路結(jié)構(gòu)，仔細(xì)測量，可測出光效、壽命等參數(shù)的不同，但是用于舞臺演出，光束效果基本相當(dāng)于一個PAR燈，圓形、邊緣柔和的光斑，無法切割或遮擋，被舞臺人物或景片擋住后，還會產(chǎn)生彩色條紋狀的陰影，影響舞臺效果。這將難以應(yīng)用于話劇、戲曲和某些安靜優(yōu)雅的舞蹈場景上。另外，這類燈具在有效光束外存在大量的雜散光，由于是多點(diǎn)光源，難以像原先的舞臺燈具那樣使用燈具前的遮扉擋住，達(dá)到控制雜散光效果。

3)政務(wù)外網(wǎng):政務(wù)外網(wǎng)由當(dāng)?shù)卣y(tǒng)一建設(shè),非涉密網(wǎng),與互聯(lián)網(wǎng)邏輯隔離。在政務(wù)外網(wǎng)邊界部署防火墻用于訪問控制,并通過入侵防御模塊主動防御外部攻擊;配置一臺上網(wǎng)行為管理設(shè)備,提供網(wǎng)頁訪問過濾、用戶行為分析、訪問記錄等功能。

舞臺演出中需要的燈具品種多樣，各有不同用途，如目前舞臺上大量使用的聚光燈、成像聚光燈，還沒有對應(yīng)的可以替代的LED燈具。

（3）重生產(chǎn)、輕研發(fā)，開發(fā)投入普遍較少

從行業(yè)整體發(fā)展的程度來看，我國除了幾個大型企業(yè)已經(jīng)投入力量進(jìn)行研發(fā)，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家僅僅是大量地組織生產(chǎn)，很少考慮新產(chǎn)品的研究和開發(fā)，上述兩點(diǎn)也反映出國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)在研發(fā)方面還十分薄弱，許多廠家還只是從市場上采購零件裝配燈具，難以保證燈具質(zhì)量和壽命。

（4）無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量參差不齊

生產(chǎn)過程中，制成的一個圓形晶片可切割成幾萬顆LED芯片，晶片中心和邊緣割下的LED芯片質(zhì)量性能會有很大差別，需要進(jìn)行分類、篩選、分級，不同質(zhì)量的LED芯片，價格也會有很大區(qū)別。優(yōu)質(zhì)的燈具必然需要較高的成本，其中包括選用優(yōu)質(zhì)的LED，包括光源外圍的電源、控制電路等的零配件壽命等，高質(zhì)量的產(chǎn)品必然以高成本為基礎(chǔ)，這是目前LED燈具發(fā)展的必然代價。

雖然經(jīng)過幾年發(fā)展，我國LED舞臺燈具已經(jīng)成規(guī)模地生產(chǎn)和應(yīng)用，但是由于沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，市場上的LED燈具質(zhì)量和價格相差很大，令非專業(yè)的用戶難以選擇和決策。有時花高價買到的是低質(zhì)燈具，燈具發(fā)光效率與預(yù)期有較大差距，使用壽命更是難以保證，短期內(nèi)發(fā)光衰減嚴(yán)重。既不節(jié)能，也不長壽，對LED舞臺燈具的發(fā)展和推廣起了負(fù)面的作用。

3 發(fā)展建議

國內(nèi)LED舞臺燈具大部分采用LED單管加全反射透鏡組合排列的燈型，與ETC公司Selador 系列七色LED舞臺燈具相比，光路類似，但是Selador系列燈具豐富的色彩，精心設(shè)計的各色LED管不同數(shù)量的分配及其在燈內(nèi)位置的安排，控制軟件的開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，相比之下，我國的大多數(shù)產(chǎn)品顯得簡單而粗放。LED燈具替代白熾燈類舞臺燈具，省去了濾色紙和換色器，如果原先白熾燈加濾色紙能產(chǎn)生的色光用LED燈具產(chǎn)生不出來，燈光設(shè)計師就難以接受。ETC就是從燈光設(shè)計師的角度出發(fā)，增加燈內(nèi)彩色LED管的品種，補(bǔ)全了燈具出射色光的色彩范圍，獲得燈光設(shè)計師的好評。我國的燈具設(shè)計師應(yīng)對舞臺燈具的特性作深入理解，如何與燈光設(shè)計師更多、更深入地溝通和互動，將是我國企業(yè)研發(fā)要努力的方向。

（2）大功率芯片和模塊的應(yīng)用

近兩年，國內(nèi)的一些公司將LED管芯陣列通過串并聯(lián)集成封裝在一塊大的散熱基板上，制成大功率模塊；一些國外公司在LED芯片正面以網(wǎng)格狀的金絲均衡電流，背面用很厚的銅質(zhì)基板散熱等技術(shù)制成功率幾十瓦（甚至上百瓦）的單一LED芯片。雖然這些大功率的模塊或芯片的光效比單一較小功率的芯片稍低，但是得益于LED技術(shù)發(fā)展，燈具整體光效快速、不斷地提高，這些大功率芯片的光效相比白熾燈或其他光源的效率有很大的優(yōu)勢。國內(nèi)已經(jīng)有企業(yè)以此為基礎(chǔ)開發(fā)出燈具，基本采用白光LED，光路沿用傳統(tǒng)聚光燈具。對比VARILITE公司的VLX新型LED染色電腦燈，用紅、綠、藍(lán)、白四色功率模塊集成、光導(dǎo)管混色、雙層專用片狀聚光鏡變焦等技術(shù)，國內(nèi)大功率模塊的彩色LED燈具還是空白。

（3）新聚光類LED燈具品種的開發(fā)

從本次調(diào)研的情況看，國內(nèi)生產(chǎn)的LED舞臺燈具類型還不齊全。舞臺用彩色RGB LED燈具基本為柔光或光束燈（PAR燈）類燈具，光束的可控性較差。舞臺演出需要多種不同類型的燈具，其中光束可控性好的聚光燈或成像聚光燈，目前的LED燈具尚無類似燈型，比較接近的是圖案聚光燈，雖然最近有少量新品，但功率尚小， LED芯片技術(shù)有待發(fā)展。利用大功率芯片開發(fā)聚光類燈具必須等待上游芯片技術(shù)的進(jìn)步，需要多少年，還不得而知。如何利用現(xiàn)有功率相對較小的LED芯片，通過多個芯片的組合，在燈具內(nèi)部混合色光，用創(chuàng)新的光學(xué)設(shè)計，嘗試創(chuàng)建出一種新的光路系統(tǒng)，開發(fā)出更大功率的聚光類舞臺燈具，是目前舞臺燈光人員所盼望的。

（4）產(chǎn)品質(zhì)量的大面積提高

由于缺乏統(tǒng)一的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)大量LED燈具公司的產(chǎn)品質(zhì)量差異相當(dāng)大。大部分公司沒有科學(xué)的測試手段，對燈具的舞臺功能定位更是不甚了解。比如，LED燈具的壽命要求在10 000小時以上，而這一點(diǎn)難以用幾年時間將燈具長時間點(diǎn)燃進(jìn)行測試、檢驗。所以，很多企業(yè)并不對產(chǎn)品進(jìn)行任何測試，只是盲目根據(jù)LED芯片廠家提供的數(shù)據(jù)，在燈具上標(biāo)示幾萬小時的壽命。而實(shí)際使用中，短期內(nèi)可能就會出現(xiàn)燈具光效衰減明顯、故障頻繁等現(xiàn)象。

另外，市場上LED燈具的零配件很多，全套的LED燈具零配件很容易采購齊全，企業(yè)一哄而上，難免魚龍混雜。LED燈具生產(chǎn)的門檻極低，但是要生產(chǎn)一個真正長壽命、合格的LED燈具則很不容易。對于反映LED燈具長壽命特色的流明維持率指標(biāo)測試方法和指標(biāo)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在國際上已經(jīng)有一些標(biāo)準(zhǔn)的測試方法，國內(nèi)許多公司還缺乏認(rèn)識和測試手段，有待進(jìn)一步補(bǔ)充和規(guī)范。如果本行業(yè)能制定統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品定型及生產(chǎn)過程能夠有規(guī)范的檢驗和測試，對大面積提高LED舞臺燈具質(zhì)量，促進(jìn)節(jié)能高效的LED舞臺燈具的推廣將大有裨益。

LED燈具與傳統(tǒng)燈具不同，不僅是光源與燈具一體，也是光源與電源、控制電路一體的設(shè)備，不宜于用戶自己維修、更換光源。因此，LED燈具要想在影視舞臺領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，就要求燈具的生產(chǎn)者提供適用、好用的燈具。如果在生產(chǎn)、研發(fā)各環(huán)節(jié)沒有良好的控制，產(chǎn)品質(zhì)量就無法得到提升和保證，繼而造成燈具在實(shí)際應(yīng)用中難以推廣。要想充分發(fā)揮LED用于影視舞臺燈具的作用，需要全行業(yè)進(jìn)一步規(guī)范生產(chǎn)，加大研發(fā)創(chuàng)新力度，需要廣大的企業(yè)、科技人員的共同努力。