以央視為例,探討LED影視燈的應用情況
光色是構(gòu)成視覺美學的基本要素,LED 在光色上顯示了無與倫比的優(yōu)勢;目前彩色LED 產(chǎn)品已覆蓋了整個可見光譜范圍,且單色性好,色彩純度高,紅、綠、黃LED 的組合使色彩及灰度的選擇具有較大的靈活性。
2.1.5 響應速度快能瞬時啟動和再啟動
LED 發(fā)光管響應時間很短,能瞬時啟動和再啟動,能按要求保證多個光源之間或一個光源不同區(qū)域之間的迅速切換。采用專用電源給LED 光源供電時,達到最大照度的時間只有幾個微秒( 微秒=1/1000000 秒),而白熾燈的響應時間為毫秒級。
2.1.6 固態(tài)光源防潮抗震動
由于LED 的外部多采用環(huán)氧樹脂來保護,所以密封性能和抗沖擊的性能都很好,不容易損壞,還可以應用于水下照明。
2.1.7 無有害光輻射
根據(jù)發(fā)光材料的不同,LED 產(chǎn)生不同顏色的單色光,根據(jù)發(fā)光原理,它不產(chǎn)生對人體有害的紫外線和紅外輻射。
2.1.8 光源點性好,便于設計時的光學控制
LED 發(fā)光體?。ㄈ绻β?W 單體,芯片僅為1.2㎜ ×1.2 ㎜ ),有利于進行二次光學設計時,有效控制光輸出,提高光的利用率,并可根據(jù)需要將單體組合成不同形狀和尺寸。
2.1.9 低壓安全
LED 光源使用低電壓驅(qū)動, 發(fā)光穩(wěn)定,無污染,沒有頻閃。
2.1.10 驅(qū)動控制靈活多變
驅(qū)動控制器件可做成標準化、模塊化,工作穩(wěn)定。并且,能做到10 ~ 100% 的任意調(diào)光,且色溫變化極小,而鹵鎢燈調(diào)光時,色溫變化很大。
2.2 LED 影視燈具的特點
2.2.1 綠色節(jié)能
由于LED 是冷光源,半導體材料對環(huán)境沒有任何污染,由于LED 光源的節(jié)能特點,由其作為光源的燈具節(jié)能效益十分可觀。完全符合“節(jié)能減排”實現(xiàn)“低碳經(jīng)濟”的要求。根據(jù)我們的實驗結(jié)果,對傳統(tǒng)燈具與LED 燈具布光場景的用電量比較,節(jié)電率達到80% 以上(見圖5)。圖中所示為單人布光場景用電量統(tǒng)計圖,場景0 為傳統(tǒng)燈具用電量,場景1、2、3 為不同LED 燈具用電量。
2.2.2 燈具輸出效率高
LED 的光效能夠達到每瓦數(shù)百流明,比傳統(tǒng)光源高出很多,由LED 做光源制成的LED 燈具的光效自然也會很高。由于LED 光源的半空間發(fā)光的特點,使得LED 燈具的光通量輸出可以做表1 不同光源照明燈具的參數(shù)比較。
2.2.3 輻射熱量少
LED 光源發(fā)出的光線是單一的顏色,幾乎不含有紅外熱輻射,由藍光激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生的白光LED 的光譜成分中幾乎不存在紅外線(見圖6)。與傳統(tǒng)的鹵鎢燈相比,LED 屬于冷光源。
LED 在小電流下,溫升不明顯。但是,若環(huán)境溫到很高。又由于LED 的冷光特性,使得燈體、燈具的光學系統(tǒng),可使用非玻璃制品,做成特殊形狀,以利于光線的充分利用。表1 列出了電視照明常用的三種不同光源照明燈具的參數(shù)比較。
亮度較高,LED 的主波長就會發(fā)生小的偏移紅移,亮度會下降,發(fā)光均勻性、一致性會變差。尤其是點陣的大功率模塊溫升對LED 的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以,LED 的散熱設計也很關鍵。
這一指標,就需要設法將芯片上產(chǎn)生的熱量散出去。改善LED 的發(fā)熱問題是攻克大功率照明燈具的關鍵。
2.2.4 體積小
由于LED 的光效高和光線的可控性能好,燈具輸出效率可以做到很高,在達到同樣的照度要求下,其燈具相對于傳統(tǒng)的電視燈具可以做得很小。另外,由于目前單個發(fā)光體的功率不能做大,可以根據(jù)不同的要求,將LED 組合成不同的發(fā)光模塊,以提升燈具整體光輸出的總光通量。燈具設計師可根據(jù)照明對象和光通量的需求,決定燈具光學系統(tǒng)的形狀、LED 的數(shù)目和功率的大??;也可以將若干個LED 發(fā)光管組合設計成點光源、環(huán)形光源或面光源的“二次光源”,根據(jù)組合成的“二次光源”來設計燈具。
2.2.5 色溫可調(diào)
LED 照明燈具不僅能取代白光照明,而且還能實現(xiàn)調(diào)節(jié)色溫的功能。色溫數(shù)值范圍即能做到在2900K ~ 6000K 之間可調(diào),也可以根據(jù)需要制成固定色溫(如3200K 或5600K)的燈具。傳統(tǒng)燈具只能進行調(diào)光功能,LED 照明燈具可調(diào)節(jié)白光色溫,為電視燈光藝術效果的創(chuàng)作提供了一種新的手段。
2.2.6 不需要傳統(tǒng)的調(diào)光器
LED 的亮度調(diào)光是通過改變LED 的導通時間來改變亮度的,單位時間內(nèi)LED 的導通時間越長,亮度越高。實際應用中是通過改變占空比來控制的。LED 燈具都采用數(shù)字信號DMX512 協(xié)議控制亮度調(diào)光,不需要傳統(tǒng)的可控硅調(diào)光器,并且它的調(diào)光性能好,調(diào)光變化時光源的色溫基本保持不變,這一點比傳統(tǒng)燈具有很大優(yōu)勢。燈具的控制也和控制電腦效果燈一樣方便,大大簡化了燈光控制系統(tǒng)。
2.2.7 驅(qū)動控制靈活多變
驅(qū)動控制器件可做成標準化、模塊化,工作穩(wěn)定。并且,能做到0 ~ 100% 的任意調(diào)光,且色溫變化極小,而鹵鎢燈調(diào)光時,色溫變化很大( 如圖7 所示)。圖中1 ~ 3 號為LED 燈具,0號為傳統(tǒng)鹵鎢聚光燈。
2.2.8 顯色指數(shù)達到要求
近幾年,LED 白光的顯色指數(shù)已經(jīng)有了很大的提高,目前已經(jīng)達到90 以上,已經(jīng)接近鹵鎢燈的指數(shù),完全能夠滿足電視節(jié)目制作對顯色指數(shù)85 以上的要求,電視膚色還原效果已經(jīng)比較理想。但LED 光源的顯色指數(shù)還能夠進一步提高。顯色指數(shù)與光譜成分有關,越接近自然光譜( 或者說是標準光譜),顯色指數(shù)越高。
3 LED 影視燈具的應用現(xiàn)狀
3.1 LED 效果燈的應用
LED 效果燈的應用歷史可以追溯到2004 年。
當時,LED 筒子燈的出現(xiàn)引起了大家的廣泛關注,由于其光色純正、顏色豐富等特點,很快得到了應用。但由于價格較高、功能單一等原因,普及受到了限制。近幾年,隨著價格的降低,光效的提高,控制功能的不斷完善,已經(jīng)得到了廣泛普及。目前,在一些綜藝節(jié)目中,LED 效果燈的使用比例,已經(jīng)超過了傳統(tǒng)燈具。例如,中央電視臺2009 年春節(jié)聯(lián)歡晚會,和最近錄制的新版欄目《文化生產(chǎn)力》就大量使用了LED 效果燈具,表2 為2009 年中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會燈具使用統(tǒng)計表,表3 為中央電視臺《文化生產(chǎn)力》欄目燈具使用統(tǒng)計表。圖8 為2009 年中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡晚會節(jié)目燈光效果圖。
3.2 照明燈具的應用情況
自2008 年出現(xiàn)白光LED 影視普通照明燈具以來,廣大電視燈光工作者都在進行著不斷的使用嘗試。LED 普通照明燈具作為一種新光源,究竟能不能替代傳統(tǒng)影視普通照明燈具,成為演播室用于人物普通照明的主打燈具呢?中央電視臺作為國家電視臺有推廣試驗的責任,為此,我們借中央電視臺新臺址建設的契機,積極開展了這項使用研究。下面列出中央電視臺在LED 影視普通照明燈具的使用和推廣方面所做的具體工作。
2008 年10 月,新臺址邀請四家LED 影視燈具生產(chǎn)企業(yè)和燈光專家,在中央電視臺現(xiàn)址第六演播室做應用測評。
2008 年10 月,中央電視臺現(xiàn)址第19 演播室《綜藝快報》欄目試用。
2009 年8 月, 在中央電視臺現(xiàn)址第17 演播室,借俄語頻道開播之際,部分采用LED 普通照明燈具作為人物面光。
2009 年9 月, 中央電視臺確定新臺址18 個250 平米( 含) 以下全部采用LED 普通照明燈具。
2009 年10 月, 中央電視臺《新聞聯(lián)播》演播室播音員面光全部采用LED 普通照明燈具(逆光也能使用LED 燈具,因原有進口傳統(tǒng)燈具還能使用,沒有更換逆光燈具)。
2009 年12 月, 中央電視臺立項聘請十余位國內(nèi)專家學者,開始LED 照明燈具在電視演播室中應用研究。
2010 年初, 中央電視臺現(xiàn)址250 平米新聞演播室(新聞頻道正點新聞)改造,全部采用LED 普通照明燈具。
2010 年2 月, 加拿大冬奧會部分采用LED普通照明燈具。
2010 年4 月,
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