LED舞臺燈具是一類特殊的投光��,主要包括:用于舞臺、電�、電影及攝影埸所泛光投射照明的燈具;用于引導觀眾視�,突出演出主題或主角的聚�照明燈具;用于渲染舞臺演出氣�,不斷閃爍、變幻燈光的強弱、顏�、角度和圖案的幻彩燈�,這種燈具通常還會被用于舞廳等娛樂場所�
�20世紀90年代藍光、白光及高亮度LED出現以來,LED的發(fā)光效率不斷提�,商品化的LED管目前已經達�50 lm/W�100 lm/W的發(fā)光效�,并且它的光效仍在不斷提�,估計最終能夠達�200 lm/W左右,不僅大大高�10 lm/W�30 lm/W的白熾燈(包括鹵鎢燈�,也大大高于目前的所有光�。但是單個LED功率很小,只�1 W�5 W,光效再高也才幾百流�,而舞臺燈具動輒上千瓦功率、上萬流明的光通量,所�,以前許多人從未想到將LED用到舞臺燈具��
本世紀�,藍光LED得到普及,白光LED技術逐漸成熟,LED的光效比白熾燈成倍提�,大功率(瓦級)LED的壽命可達到幾萬小時,同�,它還具備開關快速、調光方便的�(yōu)�,將多個LED組合以提高總光通量的新型LED舞臺燈具開始出現。起�,由于技術的原因和昂貴的價格,這種燈具少人問津,近年來由于LED燈具光效的提�,聚光杯、管�、外殼等零配件的普及,許多廠商開始組裝生�。LED燈具以其鮮艷的色光、節(jié)能環(huán)保等�(yōu)點吸引了人們去嘗試。一些演出中使用了LED燈具,取得了較好的效��
目前,LED用于白光照明的模式有兩種:一種是用發(fā)藍光的管芯中加上熒光�,使�(fā)出的部分藍光通過熒光粉轉換為黃光,部分藍光和黃光混合成為白光;另一種是將分別發(fā)�、綠、藍光的三個LED管組合使�,混合后形成白光。用于電視照明的以前一種方式居�,用于舞臺照明的以后一種方式為��
LED燈具能夠用于舞臺照明,得益于它的幾個主要特點:
?�?)節(jié)能高效與白熾光源(包括鹵鎢光源)燈具相比,LED燈具節(jié)能高效的特點十分突出,我們可以通過兩種燈具結構的比較來觀察這一��
a.白熾燈具的光�。目前常用的白熾燈聚光燈具中,作為光源的白熾燈泡體積較大,常采用反光鏡和聚光透鏡結構。其中一種為球面反光�,燈絲位于球面反光鏡球心,球面將射向燈具后方的光線反射回燈絲一起向�,由于燈絲位于前部聚光透鏡焦點附近,燈絲發(fā)出的光線將由聚光透鏡會聚成一束接近平行的光束,如�1所�。該光路只能利用燈泡�(fā)出的一部分光線,加上反光鏡和透鏡的損�,整個燈具的光效只有百分之十��
b.鹵鎢燈具的光�。目前效率較高的橢球反光鏡成像聚光燈,得益于鹵素燈泡的小型化,如�2所�,燈絲位于橢球形反光鏡內部的一個焦點上�
由于橢球的特�,它有兩個焦�,從一個焦點發(fā)出的光線經過橢球面的反射�,將會聚于另一個焦�。將燈具前方的聚光透鏡的焦點與橢球反光鏡的第二焦點接近,可將光源發(fā)出經過反射通過第二焦點的光線匯聚成一束平行光�。由于燈泡中充填鹵素,燈�、泡殼的工藝和材料得到改�,燈泡尺寸縮�,燈泡被深深包裹在橢球反光鏡�,橢球反光鏡對燈泡的包容角很�,因�,燈泡發(fā)出的光大部分被利�,該燈的光效比上一種燈具高,可�40%�50%�
c.LED燈具的光�。目前常見的LED光束�,使用專用的聚光�,LED�(fā)光二極管安裝于全透明的聚光杯�。聚光杯中部為一個凸透鏡,將位于凸透鏡焦點的LED管向前發(fā)射的光束聚集成平行光�,而LED管側面發(fā)射的光束進入聚光杯的內側面后進過折射到達聚光杯外側面,由于聚光杯外側面與內側面經過設計有一定的夾角,光線到達外側面�,該光線在外側面的入射角將大于制作聚光杯材質的臨界入射角,因而不可能再發(fā)生折�,只能產生全反射由前方射�,經過合理的設計,出射光將成為平行于燈具光軸的平行光�,如�3所示。大功率LED管內部有一個效率很高的反光�,是一個單向發(fā)光的光源�
一個小小的聚光杯,可將LED管發(fā)出的光線幾乎全部利用并形成平行光�,光源的利用率非常高。由于LED管發(fā)出的光線不包含紅外線,LED工作時溫度也不太高,雖然聚光杯緊貼LED,仍然可以用高透光的聚酯塑料制作,也不會因高溫變形。精心設�、模壓成型的聚光�,成批生�,一致性很��
LED管與聚光杯組合成一個模�,但是光通量還不�,一般是將一個個相同的模組再一次組合,成為一個平面的LED陣列,如�4所�,這樣一�,一個一百多瓦的LED燈具�(fā)出的光,相當于幾百瓦的鎢絲白熾燈燈具的亮�,已經能滿足舞臺應用的需�,符合節(jié)能的要求�
有人將LED內部的光學設計稱為一次設�,聚光杯設計為二次設計,聚光杯模組的組合為第三次設計。平面型的聚光杯模組組合工藝相對簡單。由于在同一個平面上,每個模組發(fā)出的平行光束是重疊的,因此,整個燈具射出的是一束略微發(fā)散的平行光,通過大量的LED�(fā)�,產生符合舞臺需要的強光�
將LED燈具與白熾燈的燈具比�,一方面,目前LED管的�(fā)光效率比白熾燈高出兩倍以�;其次,�(fā)光二極管利用它體積小和溫度低的特�,采用了更為高效的光路設�,對光源光通量的利用率比白熾燈舞臺燈具要高好幾�。兩個因素相疊加,同樣的光通量,白熾燈燈具要比LED燈具的功率大好幾�。所以,較小功率的LED燈具可以達到舞臺所需要的光線強度的要��
?�?)色光亮艷在舞臺演出�,燈光要用于為舞臺布�、道具、服裝染�,或�(chuàng)造特定的舞臺氣氛,舞臺演出大量使用彩色光。與目前舞臺燈具常用的彩色光比較,LED燈具在色彩方面的性能要優(yōu)于傳�(tǒng)光源。以�,舞臺照明所用的色光,是采用在發(fā)白光的燈具前加上彩色的濾色紙或其他濾色片的方法,即擋住不需要的色光,只通過需要的色光光譜。由于大量不需要的色光被阻�,射出的色光就相當弱了,尤其是常用的藍色�,它的光譜位于可見光譜的高端,由于人眼的特點,對可見光譜兩端的紅色和藍紫色特別不敏感,大量人眼敏感的光線被擋�,燈具的�(fā)光效率就更低��
同時,為了防止濾色片高溫褪色,濾色片要透過光譜中大量的紅外成分,在藍色濾色片透過短波長的藍光的同�,也有些長波段的紅光透過。因�,通過白熾燈前加藍色濾色片的方法得到的藍光不但亮度減弱,顏色也不純,很難使燈光師滿意�
LED燈具則相�,它的紅、綠、藍三色光由三個發(fā)光管�(fā)�,白光由三基色混�,需要某一色光時,只減少不需要的光譜�(fā)�,并�(fā)出所需光譜的色光即�,這樣一�,燈具發(fā)光效率大大提�。尤其是藍光,LED燈的藍光亮度相當于功率大于其十倍的白熾燈燈具加藍色色紙的亮�。LED燈具的色光在實際使用中有時顯得太過純亮鮮艷,為了降低色光的飽和度,有的LED燈具還加上發(fā)白光的LED燈珠,以產生淡雅的色��
由于LED的發(fā)光效率比白熾燈高,燈具的光效比普通白熾燈燈具�,色光的效率更是高得�,LED燈具用于舞臺演出產生所需的彩色光,能充分�(fā)揮出LED的長��
?�?)壽命超長LED的壽命長達幾萬小時,而白熾燈的壽命僅為幾�、上千小時。但是早期研�(fā)LED燈具�,LED裝入燈具后出現了難以解決的散熱問�,使LED的壽命大大縮短,影響了LED燈具的推�。LED管為半導體發(fā)�,以目前的工藝水�,LED工作時輸入的電能10%�20%轉化為可見光�(fā)�,剩余的80%�90%的電能將轉化為熱能,這些熱能必須及時散發(fā),否則,將導致管芯溫度升�。如在常溫下工作,LED的壽命可達五到十萬小�。做成舞臺燈具,許多LED管集中在一�,LED管的溫度就會升高,由此將導致 LED管發(fā)光效率降�,壽命縮��
目前,一般的功率型LED管結構上已經得到大大改進,不僅本身有導熱基�,還配有鋁基金屬芯印刷線路板(MCPCB)作為散熱基板,便于將內部芯片產生的熱量導出。除了足夠散熱面積的散熱板或帶有散熱翼片,從LED管體到燈體外部整個導熱通道也設計得十分科學,若將內部LED芯片的工作溫度控制在100℃以內(LED的極限溫度是150℃左右),LED的壽命就能達到幾萬小��
?�?)使用方便LED舞臺燈具的使用十分方��
LED的工作電壓為3 V�5 V的直流電,若想將LED舞臺燈具自帶220 V交流電變?yōu)榭烧{光的低壓直流電源,只需要一臺發(fā)出DMX信號的燈光控制臺,不需要一般舞臺燈具必須外加的調光�。通過控制臺發(fā)出的DMX512信號分別控制紅、綠、藍三色LED管的亮度,可調出紅橙黃綠青藍紫各種色彩及亮度的光�。一個燈可代替多個不同顏色的常規(guī)舞臺燈具,免除了換色�。而且,燈體沒有一般白熾燈的玻璃燈泡和燈絲等易碎品,搬�、日常維護等都簡單得�,特別適合經常拆裝臺的演出場��
LED舞臺燈具�(yōu)點很多,很先�,但是目前還未能在舞臺演出中普及,主要存在以下問題:
?�?)目前價格比較高
�2)品種比較單一
?�?)質量參差不�
盡管存在一些問�,但是LED舞臺燈具的前景還是為人們一致看好�
?�?)LED的光效不斷提�,價格不斷降��
單一管芯LED的功率和�(fā)光效率在不斷提高,實驗室中已經能夠達到超�160 lm/W(也有稱超過190 lm/W),商品化的產品也有每瓦上百流明的效率,科學家的目標�200 lm/W。單個管芯產品的功率也會有成倍的提高�
�(fā)光效率和單管功率的提高有助于燈具中LED管數量的減少,進一步提高燈具的光效。隨著科研的進展和應用的不斷擴展,LED的成本和價格也在不斷下降。比較電腦等微電子技術產品發(fā)展的過程,LED技術的�(fā)展速度以及它應用推廣速度之快,超出很多人的想��
雖然LED舞臺燈具價格較高,但即使在目前仍然有使用的價值:一是電能的節(jié)約符合節(jié)能的國策;二是光源幾倍于白熾燈的長壽命對價格的分�;三是減少了外圍器件(調光器、換色器)的使用,節(jié)約了成本;四是維護工作量減少,降低了使用成本�
綜合分析比較而言,LED燈具的高價格主要體現在一次性的投資�,從長期使用和使用效果的角度�,價格高還是可以理解�。國家政策的扶持和用戶觀念的更新,會擴大LED燈具的應用面。更重要的是,隨著應用的擴大和LED燈具產業(yè)的發(fā)�,大量的生產將進一步促使成本和價格的下�,成本的下降和應用的擴大相互促進形成一個良性循�(huán),將產生積極的作�。當�,這需要廠商和用戶的共同合作和努力�
?�?)新的組合式管芯的出�,單個LED管(模塊)的功率不斷提高�
“單個LED光源的功率”的提法目前看來有些模糊,原來的LED管是單個芯片制�,由于電流、發(fā)�、出光效率等限制,單個LED管的功率不可能做得很�,影響到LED管的光通量。為此,已有廠商將多個LED管芯組合做在一個散熱基片上,內部串�(lián)或并�(lián)成為一個更大功率的模塊。目�,已經可以看�20 W�60 W甚至300 W的組合管芯LED�,組合管芯的LED管的總光通量大大增加�
組合大功率LED管雖然功率增�,總光通量變大,但是由于眾多管芯高度集�,散熱問題的解決更加困難,發(fā)光效率也有所降低。另外,多個管芯排列成一個平�,發(fā)光面積也增大,面�(fā)光的光源在燈具設計過程中,光線的匯聚和控制將變得困難,光的利用率也會降低。目前人們對這類組合管芯進行研究和開�(fā),一是解決好大功率光源的散熱問題和發(fā)光效�,二是開�(fā)新的光學結構,提高燈具效��
由于單一的光源和聚光鏡結�,調節(jié)兩者的相對位置,可以方便地改變光束角度的大小和光斑邊緣的虛實,滿足舞臺布光的要�,LED在舞臺燈具方面的應用將有新的突破�
?�?)新型光學設計的突破,新燈種的開�(fā)�
舞臺演出多種多樣,各種風格的舞臺演出樣式對光區(qū)的控制要求各不相�,舞臺燈具從條燈、天幕泛光燈、柔光燈、光束燈、舞臺聚光燈、成像燈、追光燈對燈具的聚光效果要求逐漸嚴格。目前,LED舞臺燈具的聚光性能可部分滿足從條燈到光束燈的要�,尚不能滿足舞臺聚光燈到追光燈的要求�
�(fā)光二極管與聚光杯模組的組合方�,光效較高,但是光束形式單一,難以如常規(guī)舞臺燈具般對光束進行控制和調節(jié)。科研人員還需進一步改進光學設�,即“三次設計�。但�,由于反射和折射的加�,燈具的光效會有所降低,這些都是研發(fā)人員需要解決的問題。我們也可以跳出這一思路,直接用前文提到的LED模組非平面排列產生可調節(jié)的光束。相信未來的LED新燈具將不斷�(chuàng)�,更適合舞臺演出的需��
�4)控制軟件的改進使得LED舞臺燈具使用更加便利�
LED亮度不斷提高、單個功率不斷提�,以及燈具光路結構的改進,使得現有的燈具的亮度和光學性能將更�。在控制方面,調光和調色也會更方�。未來的LED燈具可產生更加豐富的色彩,在紅、綠、藍的混合過程,國內外已經有超過三色的LED組成的燈�,多色混合后的色彩更加豐�。調光模式也由一種顏色的LED一個調光通道,改為經過燈具內部編碼由色度(H)、飽和度(S)和亮度(B)三個通道調制的更便于使用的模�。國內也有廠商作了類似的嘗試,增加了配色的LED管種類,增加了多種調光模�。但如何使燈具設計更為科學合�、使用更方便,還有待進一步的改�。相�,隨著技術的進步和應用的普及,LED燈具的控制技術還可進一步改��
舞臺燈具絕大部分的一般要求與試驗直接引用 GB7000.1 標準中的相關內容,但試驗的順序應按本標準 GB7000.217 �(guī)定的章節(jié)順序進行�
IP分類大于IP20的舞臺燈具應在耐久性試驗后進行防塵和防水試驗, 然后進行熱試�,再進行潮濕試驗,這樣能反映燈具使用了一段時間后的外殼防護性能,防水試驗后進行熱試�,熱試驗能夠將受潮的試驗燈具烘干,然后再進行潮濕試驗,確保燈具在潮濕試驗前不含有過多的水�,避免受試燈具凝�,導致潮�(tài)絕緣電阻和電氣強度試驗結果失��
1 爬電距離和電氣間隙采用高壓強度氣體放電燈的舞臺燈具存在脈沖電�,不同的電器部位,其爬電距離和電氣間隙的要求是不同的�
2 接地連續(xù)性應關注舞臺燈具可調節(jié)的活動部件接地連續(xù)性是否符合要求�
3 接線端子標準中規(guī)定不允許采用 b 型的彈簧式無螺紋接線端子� 主要考慮的原因是這種形式的接線端子是靠彈簧的壓緊來保證接觸的,彈簧壓力不可能很大,而舞臺燈具通常功率比較�,電流載荷也�,燈具工作位置往往是可調節(jié)的,容易產生振動,在這種情況下,彈簧可能會受到振動的影響而松�,大電流高發(fā)熱可能會使彈性失效,時間一長在使用過程中就可能會發(fā)生接觸不�。而a 型的彈簧式無螺紋接線端子是靠卡住來保持接觸力的,相對來說受振動和�(fā)熱因素影響較�,因此標準中允許使用該類型端子�
接線由于舞臺燈具通常功率比較�,額定電流負載也�,燈具接線為了安全地承載較高的電流負�,必須選擇與電流載荷相適應的接線截面積,燈具額定電流小于等于 3A �,接線標稱截面積不小� 0.75mm2;燈具額定電流大� 3A �,則不小� 1.5mm2;燈具額定電流特別大時,還應根據不同�(guī)格導線的額定電流載荷量來選擇燈具接線標稱截面積的大小� 但應特別注意的是內部接線應分為兩部分,即:與固定布線直接連接的內部接線和通過一個內部的限流裝置與固定布線連接的內部接�� 部分與固定布線直接連接的內部接線截面積必須符合上述要求� 第二部分通過一個內部的限流裝置與固定布線連接的內部接線截面積只要符合 GB 7000.1� 5.3.1.2條要求即�,不需要使用過粗的導線截面�,特別適合于從控制器輸出的小負載、多線路的內部布��
與舞臺燈具配套使用的獨立式控制裝置(�(zhèn)流器電器箱)如果使用插頭插座分別與燈具或主電源連接� 燈具/控制裝置間連接的插頭插座與控制裝置/主電源間連接的插頭插座應不能互換,以防止燈具的插頭插座誤插入主電�,控制裝置輸出端插頭插座誤插入主電源,導致燈具和控制裝置損壞,危及電網安��
4 防觸電保護舞臺燈具進行防觸電保護檢驗時,應注意結合 GB7000.217� 6.1 條要�。GB7000.1 �8.2.1 條規(guī)定: “Ⅰ類和Ⅱ類燈具使用管形鎢絲燈的,由于其每一端有燈頭,在更換光源時應采取雙極自動斷電的裝�� 如果有關標準包含了可能引起觸電的帶電部件的可觸及性的特殊要求,且覆蓋了相關的燈頭和燈座組�,則本要求不適用� ”此要求的前半段適用于非人員使用的舞臺燈具,非人員使用的舞臺燈具應設計成不能在燈座帶電時裝入燈泡�
此要求的后半段與人員使用的舞臺燈具相適宜� 燈具中可能引起觸電的燈頭和燈座帶電部件的可觸及性可以免于檢�� 在燈具外部應有明顯的警告標記� “更換燈泡前應切斷電源� ,人員可以根據燈具上警告標記的要求切斷電�,打開燈具,更換光源�
由于標準要求僅供使用的舞臺燈具應標注“更換燈泡前應切斷電源”標�,非使用的舞臺燈具應設計成不能在燈座帶電時裝入燈�� 因此在檢查防觸電保護時不需要檢查燈頭和燈座帶電部件的可觸及�� 應關注斷電裝置的有效性以及斷電裝置前電源線路帶電部件的可觸及��
5 熱試驗舞臺燈具達到熱�(wěn)定狀�(tài)時, 燈具的外表面溫度不應超過� 5.1.6標記�(guī)定的表面溫度�,燈具的其他部件、部位的溫度均不超過標準及標記規(guī)定的溫度限��
由于舞臺燈具的可調節(jié)性,因此,燈具的工作位置是不確定�,應分析尋找舞臺燈具外表面工作溫度的部位及工作位�,不同部件的工作溫度隨著燈具工作位置改變而變�,不同部件的工作溫度可能體現在燈具的不同工作位置� 尋找燈具最嚴酷的工作位置來進行耐久性試驗和熱試�。為測得燈具各部�、各部位的工作溫�,熱試驗的燈具工作位置可能是多個,還應分析燈具的不同異常狀�(tài),如光源的整流效應、燈具的工作位置異常、風扇堵轉等�,確保熱試驗結果的準確性�
6 外殼防護試驗進行外殼防護試驗�� 應按舞臺燈具最不利的工作位置安裝, 然后進行充分的工作預�,直至熱�(wěn)定后開始防塵、防水試�,關注舞臺燈具玻璃保護屏熱態(tài)時是否能夠經受冷水噴灑的冷熱劇變試驗�
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�161751�