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再进一步地让它分布均匀

时间:2018-08-24 15:36 作者:admin 点击:

  慧聪广电网:2010年9月19日,《LED绿色照明在剧场的应用》高峰论坛在星光梅地亚酒店会议厅隆重举行。本次论坛,旨在提升政府对文化产业的LED绿色照明、节能减排的关注;研讨“高效率、低能耗、LED绿色照明体系”的发展思路;推动文化产业LED绿色照明工程的建设;引导文化产业逐渐建立新的节能减排运行体系;推动LED绿色照明、节能减排在影视舞台等专业领域的应用,提升文化行产LED绿色照明的技术能力;让中国舞美专家们在艺术创作领域中,成为引领节LED绿色照明、节能减排的开路先锋。

  甄何平:各位领导、各位专家,大家早上好!我这里给大家汇报一下我们星光公司在舞台方面用LED灯具方面的研究和应用的情况。

  首先介绍一下在影视舞台照明方面存在的问题,目前大量应用的这种专业灯具都是集中在卤钨灯具这种光源上,而且功率都十分巨大,常用的是两千瓦以上的这种灯具,它的光效非常低,消耗了95%以上的把电能转换成热能了,没有转换成光,还有它其中很大一部分转化成红外辐射,直接照射在演员的脸上,造成了巨大的热污染,在使用中要用空调强制降温的措施,还有运行成本非常高,一般专业的卤钨灯泡它的寿命只能达到200小时,一方面是成本的增加,还有可靠性也带来影响,随时可能出现灯泡坏掉的影响。

  类比上面这几点,把LED用在舞台照明领域,它的优势十分巨大的,我归纳了几点:

  首先它的光效非常高,现在量产的LED这种芯片已经达到每瓦100流民以上,是卤钨光源的四到五倍。昨天演出的长安大戏院为例,在替换LED灯具以前,总功率高达400多千瓦,替换LED灯具以后,总功率只有75千瓦,而且照度还比原来高。

  第二个优势就是它的红外辐射非常地低。这两张光谱,左下角是卤钨光谱的曲线,这个是白光LED的光谱曲线,可以看到它红外的区域,卤钨灯能量大量集中在红外区域,LED就几乎没有。

  还有就是大家都知道的色温的稳定性,跟卤钨灯相比那是有很大的优势。紫色的是LED的调光过程中色温变化的曲线%这儿变化非常小,几乎是平的,而卤钨灯已经从三千色温到10%的时候只有两千了,它这个变化的幅度等于是达到了30%。所以在舞台应用的时候,大家都知道这个灯光师不希望压光,为什么?它一压这个色温就跑了,用这个LED就是可以随心所欲的来调光了,都没有问题。

  光源的寿命大家都知道,LED的寿命非常长的。咱们提的很多的是它的成本的事,最大的优点,我认为它对保证节目制作的安全性,不会临时出故障,这个是更加重要。它是个绿色环保的光源,使用和生产过程中都不会产生有害的物质。

  还有就是我们不用调光柜了,每一台集成里头都有调光的电源,所以它不需要调光柜,一方面省掉了调光柜的投资,而且由于它走向的变化,它电缆的长度和电缆的截面积都会减少很多。

  下面首先介绍一下二次光学设计,我们着重考虑的几点一个是配光的色彩,一个是杂散光的控制,还有眩光的控制。在剧场里面用的,尤其是昨天看到四百瓦聚光灯,它对配光的设计要求非常高,杂散光也希望做到非常小。

  LED模组它就是从封装出来以后,首先它的出光角度都很大的,朗伯分布,大多数都是在120度左右。像我们在现场应用的柔光灯,我们是把光速较设计在60度的范围。这个是在昨天面光上用的四百瓦的照射,这个光斑要更干净一些,这个也是在之前大家都认为比较困难的问题,也是阻碍咱们全面替代剧场应用灯具的一个问题,这个我们在光学方面设计的基本上解决这个问题,它可以从配光均线上可以看到,它的边缘是比较干净的,杂散光非常小。成像灯更是要求完全硬的光斑,它边缘是非常清晰的。

  这是刚才说的四百瓦的我们做的设计,我们是用每一颗单颗上面用全反射的这种抛光面的反射,加上前面一个非球面的一个透定,是完全按准直这种方式设计的,它的出光角度做的非常地小。中间是在电脑上模拟的一个三维光强的一个三维的图。

  从眩光控制上,柔光灯因为经常是在电视台应用的话,它会离播音员非常近,所以眩光是非常重要的,我们采用这种小功率的这种多点发光这种光源,首先把光强给它降低,然后前面加这种柔光板,再进一步地让它分布均匀。还有这蜂窝状隔扇,用了这几个关键点的设计以后,眩光非常低。

  下面介绍显色性的问题。就目前量产的LED芯片呢,显色性一般都偏低,大多数小于80的,从对比卤钨灯和LED光谱上,明显看到它显色指数偏低的问题,主要是它的红光成分少。所以提高显色性一般我们都是选择从银光粉的配比上,提高红色的比例。从这两张光谱的分析呢,这是高显色性的白光芯片的光谱,这边是一个低显色性的,在红光的光谱成分,我们做了比较大的提高,这样的话,显色性得到提高。有一点要注意的,显色性提高的同时,因为红光银光粉的它的效率比较低,所以带来整体光效的降低。还有稳定性方面,红光粉也比较差一些,光衰上可能也会有一定的增大,所以这个事情呢,我们认为是显色指数和光效应该综合的考虑,不能盲目的追求高显色性。因为咱们行业的标准定到85以上,我们认为就是把显色做到85以上就可以了,不要去追求这种90多,接近卤钨灯那样,那样会带来很多其他的副作用。

  在做这种聚光灯还有成像灯的时候,因为光源的点性非常重要,我们就注重选择一些,就是点性好的,功率密度高一些的芯片,这两张图就是模拟的光学设计的情况,用的两种芯片来进行的模拟,我们现在成像灯用的是这款美国进口的功率密度非常高的芯片,它在6×6毫米的功率上能输出6000流民的光通,在底下用两个凸透镜就可以把光汇聚的非常好。

  左边是很多国产在做的一百瓦的芯片,它由于面积比较大,它就光学设计上,就比较困难,这个是用了很多方法,它的光圈的汇聚还是没有小的这个好。现在要解决大功率的成像灯在舞台上应用,现在我认为主要的就是瓶颈还是集中在这个光源上。

  还有现在因为咱们专业舞台上应用的这种功率都越来越高,加上高功率密度的需求,它对散热的要求越来越高,我们是采用了这种热管的这种方式,热管它的导热性非常好,可以很快的把那种热量集中的那个点,把热量导到外边来,用了这种散热方式以后,它的散热性能就做的还是比较好的。这是我们200瓦LED聚光灯做的一个温度的测试,可以看到在温度平衡了以后,最高温度是LED基板上的温度,也没有超过50度。这个温度降低对LED的寿命是至关重要的。

  还有就是驱动控制,驱动控制在舞台上应用着重是要解决大电流的横流驱动,还有PWM的控制,还有对闪烁的控制,平滑调光的控制。这是我们大电流的控制板,配合刚才美国进口的芯片,因为它芯片的电压是非常低,我们做的这块板驱动电流可以达20万,板上带了PWM的接口,所以可以很方便的来调光。

  对于调光平滑性的问题,因为主要来源是LED的响应速度是非常快的,我们知道卤钨灯相应速度应该是在毫秒级的响应,LED非常快,是纳秒级的,所以上千倍的区别。如果调光的分辨率不够,咱们传统的八位分辨率,直接应用到LED的调光,会出现明显闪烁的感觉。卤钨灯由于它的响应时间慢,等于它的灯丝的热惯性自动起到平滑闪烁的作用,所以在卤钨灯上不会显现出来。我们做的方案呢,主要就是用软件的方式来模拟卤钨灯调光的性能,我们首先把调光的分辨率提高到16位,这样它的台阶就非常小了,然后用软件模拟的这种算法来模拟卤钨灯的惯性。昨天在演出压光的时候大家可能也注意到了,它是起到一个非常平滑的一个压光的过程,可以达到近似卤钨灯的调光效果。

  下面就分别介绍一下昨天应用到的几款灯具,首先这四百瓦的聚光灯,它的显性色,寿命都不说了,主要是采用非球面的透镜,着重的是在控制杂散光,因为面光上,如果杂散光太大了的话,它会照到不希望我们照到的区域,然后它也内置了DMX信号和调光的电源。在LED的布局上,我们做了一些考虑,就是在聚焦非常小的情况下,LED一般会出现方形的光斑,由于它的芯片是方的。我们在布局上做了一些特殊的设计,保证光斑还是非常圆。整个灯具的调焦形成只有三毫米左右,如果精度达不到,光斑的角度会产生很大的移散性和不准确性,我们这种三点联动的调焦可以分辨率非常高的来调焦距。

  这是这个四百瓦聚光灯聚光的有效照度的一个测试度,实测在25米远的时候,照度还能达到965米。两百瓦的螺纹聚光灯,一般把这个灯叫柔光灯,它也是用高显色性的模组,其他的都跟刚才介绍的基本差不多。主要就是说用这种完全按照聚光灯的这种设计方法,就是灯光师可以很方便的直接就切换使用,色温可以根据需要有3200和5600两种选择。成像灯也是我们这次新推出的一款灯具,这个是150瓦成像灯,我们刚才介绍的是美国一个高功率密度的模组,由于采用这种高功率密度模组,它的成像可以做的非常清晰,这个光斑的均匀性也可以做的非常好,我们是采用变焦的设计,角度可以做到8到30度范围。这儿我想强调一下,这个灯更传统成像灯比,比较大的优点是,因为它的温度非常低,红外辐射非常小,所以在成像片那块,以前只能用不锈钢的这种来做,但是LED温度非常低了,我们可以直接用胶片来做,所以它的应用范围可以打大的扩充一些。

  因为它的功率的限制,目前做到还不是特别的高,现在在10米远的时候照度可以达到377。平板柔光灯昨天在剧场也是应用了,就是用来打幕布,刚才已经介绍,它主要是形成面光源非常均匀的照明。

  下面是我们LED灯具实际应用的情况,首先我们是在中央电视台,还有天津电视台这种电视台里面应用的比较多。昨天在长安大剧院,我们是在全面的进军剧场这个行业的应用,相信以后会有更多的剧场来采用我们这款灯具。

  这是在中央台新闻联播时演播室应用的平板柔光灯的情况。这是在天津电视台做的750平米演播室,全部的灯光都是采用LED的。

  这个昨天咱们在长安大剧院也是全面采用LED的,这是当时在调试的一个照片,我的汇报到这儿,谢谢大家!

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