葛廣利，陳 鈞

（1.中央電視臺新臺址建設(shè)工程工藝辦公室，北京 100020；2.中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院，北京 100045）

1 LED發(fā)光原理與LED燈具優(yōu)點

LED是英文light emitting diode的縮寫，即光線激發(fā)二極管，屬于一種半導(dǎo)體元器件。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。若向PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。通過對發(fā)光材料的研究，人們逐漸開發(fā)出各種光色、光效率越來越高的LED元件，但是無論怎么變化，LED總的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)都沒有發(fā)生太大的變化。

LED光源自20世紀60年代誕生以來，得到了長足的發(fā)展和應(yīng)用。相對于白熾燈、熒光燈等光源，LED的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）LED的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在發(fā)光質(zhì)量方面，在其生產(chǎn)、制造、易用性等方面都要大大超越白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源。LED在結(jié)構(gòu)上沒有玻璃外殼，不需要像白熾燈、熒光燈那樣在燈管內(nèi)抽真空或者沖入特定氣體，因此，其抗震、抗沖擊性良好，給生產(chǎn)、運輸、使用各個環(huán)節(jié)帶來便利。

（2）LED元件體積可以做得非常小，更加便于各種設(shè)備的布置和設(shè)計。

（3）LED的發(fā)出的光線能量集中度很高，可集中在較小的波長窗口內(nèi)，光色純度高。

（4）LED元件的壽命非常長，普遍在50 000 h～100 000 h之間，即使是頻繁開關(guān)，也不會影響使用壽命。

（5）LED響應(yīng)時間非?？?，在微秒級別。

（6）LED的發(fā)光指向性非常強，亮度衰減比傳統(tǒng)光源低很多。

（7）LED在生產(chǎn)過程中不需要添加“汞”，非常環(huán)保。

（8）LED使用低壓直流電即可驅(qū)動，對使用環(huán)境要求較低。

LED發(fā)光設(shè)備的這些優(yōu)點，不僅為其在日常照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)，也為LED進入顯示設(shè)備領(lǐng)域打造了一條充滿希望的道路。

2 LED燈具測評與比對

LED為電視演播室提供了一種很好的照明光源。為了鑒定LED照明燈具的性能，以便在中央電視臺新臺址演播室全面推廣使用，自2008年12月以來，將國內(nèi)幾個專業(yè)燈光廠家生產(chǎn)的LED燈具，在中央電視臺第六演播室和新聞演播室做了燈具的測評和比對測試工作。

2.1 LED單燈光效測評

2008年12月，在中央電視臺第六演播室（400 m2）進行了多個生產(chǎn)廠商LED產(chǎn)品的測評工作。首先，進行了單燈的性能和光效測評。LED聚光燈，重量一般在5 kg/臺～8.5 kg/臺，功率90 W/臺～216 W/臺。

光效測試條件如下：

（1）測試高度在4 m左右；

（2）色溫在2 900 K～3 500 K之間；

（3）照度都能達到 2 000 lx以上；

（4）光斑直徑大小在2 m左右（散光）。

為了得到業(yè)內(nèi)專家的認可，我們邀請6名專家評委現(xiàn)場評估打分。專家對燈具的整體評估結(jié)論為：燈具無熱量、光效高、節(jié)約能源，燈具性能基本滿足中小電視演播室和外出拍攝的照明使用。

2.2 實效測評

在單燈測試的同時，搭建了實景進行拍攝錄像，如圖1所示，對LED燈具照明的實際效果進行了現(xiàn)場測評。具體測試條件如下：

（1）使用3臺LED燈具作為人物面光照明；

（2）2臺燈具為背景照明；

（3）2臺作為人物逆光照明。

具體布光示意圖如圖2所示。

各廠家的燈具依次按此燈位圖布光，測試時，分別記錄了人物的面光、逆光和背景光的照度值，并對攝像機光圈和示波器采樣情況進行了記錄。測試結(jié)果為：燈具色溫一般在2 880 K～4 100 K之間（注：燈具可根據(jù)需要調(diào)整色溫到一定值）；面光照度在1 100 lx以上，逆光照度為2 100 lx，背景光照度為480 lx；攝像機光圈為4.8左右。

教學(xué)評價是課堂教學(xué)過程中必不可少的環(huán)節(jié)?？茖W(xué)、有力的教學(xué)評價能夠讓學(xué)生更加熱愛學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)中得到滿足感。但是，在當(dāng)前小學(xué)語文課堂朗讀教學(xué)中，朗讀教學(xué)評價力度不足，大多數(shù)學(xué)校的語文考核都是采取試卷的形式，而書面考試對學(xué)生朗讀能力起不到良好的評價作用。想要真正驗收學(xué)生的朗讀能力，就需要設(shè)立專門的朗讀能力考核機制，從而確保教師能夠及時得到學(xué)生的反饋，提升朗讀教學(xué)質(zhì)量。

通過測評，用LED燈具照明，電視畫面中色彩還原基本正常，主觀感覺良好；畫面總體還原良好，質(zhì)量可達4～5級，畫面總體效果可以接受，如圖3所示，LED燈具完全能夠適合中小型演播室使用。

但是，在測試中發(fā)現(xiàn)LED燈具還有一些不足之處，如用在新聞演播室中，主持人感覺燈光刺眼；LED聚光燈還需改進，目前調(diào)焦范圍小，有的缺少遮扉，光斑邊緣有色散問題等。

2.3 比對測試

為了比較LED燈具與傳統(tǒng)燈具性能，在新聞演播室做了一次對比測試，如圖4所示。用某款進口品牌三基色冷光燈與進口 LED燈做比較，所有燈具均布置于主持人前方3.5 m處，高度為3 m。對比數(shù)據(jù)見表1。

通過比對測評，我們認為受測的進口LED燈具，更適用于攝影及流動便攜使用，如用于演播室還需很多改進，還需配合其他燈具混合使用。

2009年1月14日，中央電視臺的午間新聞節(jié)目直播完后，工作人員將兩臺某進口品牌LED燈具替換了該演播室的一臺原裝進口三基色冷光燈具，作為主持人輔助面光，與其他燈具混合使用。試用時，請播音員對此燈進行主觀感受，播音員認為LED燈具比三基色冷光燈稍刺眼，對提詞器稍有影響，但能看清（只有兩臺LED燈）。在春節(jié)期間，請另一位播音員對此燈進行主觀感受，播音員認為LED燈具比三基色冷光燈刺眼，對提詞器有影響。

3 測評結(jié)論

通過這兩次的測評與比對，我們對LED燈的總體評價為：光效高，壽命長，耗電量低，節(jié)約能源；照度滿足演播室的需要；電視畫面色彩還原主觀感覺較好，但比鹵素?zé)粢钜恍?；做面光時燈光存在刺眼問題，尤其對新聞類節(jié)目，會造成主持人看不清提示器的情況。

（1）聚光型LED燈具應(yīng)有調(diào)焦功能，有可轉(zhuǎn)動的葉扉，可桿控調(diào)節(jié)燈具的水平和俯仰；

（2）不同燈具的色溫一致性要改善；

（3）燈具應(yīng)可調(diào)光；

（4）必須改善刺眼問題，尤其是用于新聞演播室。

4 LED燈具改進意見與應(yīng)用前景

2004年以來，隨著LED筒子燈在電視演播室作為效果燈使用，各種各樣的用于電視節(jié)目制作的LED效果燈如雨后春筍般發(fā)展起來。2008年北京奧運會開閉幕式及2009年中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會中使用了大量的LED效果燈，使得LED效果燈的應(yīng)用達到了一個高峰。但LED影視照明燈具的發(fā)展由于技術(shù)和工藝方面的原因，目前還處于起步階段。

4.1 LED燈具現(xiàn)狀

LED作為新一代光源，無論在做工還是光效上都有了突飛猛進的發(fā)展，特別是白光LED產(chǎn)生以來，已經(jīng)出現(xiàn)了很多應(yīng)用在其他照明領(lǐng)域的燈具，然而在影視照明領(lǐng)域的應(yīng)用，因LED光效問題和大功率LED工藝技術(shù)問題，目前還處于起步階段，但是，由于影視照明企業(yè)的積極參與和高度重視，LED這種新光源燈具越做越好。

隨著LED技術(shù)的進一步成熟，LED光源發(fā)光效率的快速提高，以及燈具制作工藝水平的提高，在近兩年的行業(yè)展會上，以及2008年北京奧運會國外電視臺的轉(zhuǎn)播中，出現(xiàn)了專門用于電視照明的燈具，這種燈具已經(jīng)可以替代傳統(tǒng)的專門用于新聞類節(jié)目照明的三基色冷光燈?？梢哉f，LED影視照明燈具已經(jīng)從單純的效果照明，進入到人物照明領(lǐng)域。

表1 LED燈具與傳統(tǒng)燈具性能比較表

目前，國內(nèi)許多影視燈具廠家已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出了相當(dāng)不錯的LED照明燈具。在市場上出現(xiàn)了一種LED平板柔光燈，這種燈具采用上千顆小功率LED形成大面積發(fā)光面，在保證照度的同時降低了燈具表面亮度，使光分布更加均勻、柔和，盡可能避免眩光帶來的刺眼和不舒適的感覺，非常適合新聞節(jié)目的人物面光照明，能作為替代傳統(tǒng)電視演播室三基色柔光燈的燈具。該燈具顯色指數(shù)大于85，滿足電視演播室專業(yè)照明要求；可以連續(xù)控制燈具的色溫，適應(yīng)各種使用環(huán)境；配有高透光率柔光板、控光格柵，使專業(yè)燈光師布光得心應(yīng)手；壽命長達50 000小時，是一種免維護的綠色環(huán)保燈具；耗電僅為同等光輸出的三基色熒光燈的50%，節(jié)電效果十分明顯。

4.2 LED燈具應(yīng)用前景

隨著人們對LED燈具的高度關(guān)注和國內(nèi)燈光廠商的大力研發(fā)推廣，LED燈具已趨于成熟。目前，中央電視臺《新聞聯(lián)播》節(jié)目的演播室和新開設(shè)的在第17演播室制作的俄語頻道節(jié)目，已采用了以LED平板柔光燈為主、普通聚光燈為輔的照明方式。

《新聞聯(lián)播》節(jié)目的演播室一共使用了10臺LED平板柔光燈和6臺聚光燈，如圖5所示，面光照度平均達到了1 500 lx以上，色溫為3 050 K，燈具使用比較穩(wěn)定，畫面效果良好，完全能夠滿足播出質(zhì)量要求，如圖6所示。

從新聞演播室的LED燈具使用情況來看，LED燈作為演播室人物照明光源將帶來一次影視照明革命性的變化。LED本身具有很多傳統(tǒng)燈具沒有的優(yōu)點，當(dāng)然作為專業(yè)燈光，LED燈具還需要進行一些專業(yè)化的改進?，F(xiàn)在國內(nèi)國外的眾多廠家也都在積極研發(fā)這種新型光源燈具，筆者相信為響應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會的號召，這種綠色光源一定會有更光明的前途。

1.王京池.淺析LED照明燈具的發(fā)展對電視演播室燈光系統(tǒng)的影響.現(xiàn)代電視技術(shù).2009.8