LED燈具在上海世博會演出場地的應用

錢 威，顧志浩

（上海廣電影視制作有限公司，上海 200030）

LED燈具在上海世博會演出場地的應用

錢 威，顧志浩

（上海廣電影視制作有限公司，上海 200030）

從各場地燈具配置、與傳統燈具的對比等方面，介紹LED燈具在上海世博會演出舞臺中的應用情況。【關鍵詞】 上海世博會；LED燈具；舞臺演出；節能

“低碳世博”是2010年上海世博會的重要目標之一，也是本屆世博會的顯著特征之一。作為世界各國優秀文化展示、交流的大舞臺，上海世博會各演出場地在整個世博會期間承擔了超過2萬場的文化演藝活動，受到了上海世博會組委會的高度重視。在長時間、大規模地使用演藝設備的同時，如何體現節能環保的理念，是上海世博會面臨的一大挑戰，筆者有幸參與了上海世博會演出舞臺的相關技術工作，本文結合上海世博會期間LED燈具的使用情況，對世博會在環保節能方面所做的努力進行一個側面的展示。

1 世博各演出場地燈具的選擇理由

從上海世博會申辦成功，到“綠色世博”宗旨的確立，技術團隊以“低碳世博”、“城市，讓生活更美好”的目標來考慮如何讓燈光設計在能耗上達到節能減排的目的。在傳統意義上，燈光主要以常規燈具（鹵鎢燈）為主，比如聚光燈、PAR燈等。但鹵鎢燈具的發光效率低，能源浪費的情況較為嚴重，而使用LED燈具，在能耗上比以往有了明顯下降，同時，電源線的數量也大幅減少，給施工帶來了很大的便利。

2 演出場地的燈具使用概況

由于各個場館在建設中并未充分考慮演出設備大量用電的情況，演出技術團隊必須從燈光設計角度思索，在不超過場地方所提供的用電規定內，采取一系列的彌補措施，保證演出的燈光效果。技術團隊查閱了大量資料，比較以往所使用的燈具參數，發現在有限的用電量范圍內很難達到預期的燈光效果。所以，技術團隊借鑒了國際上目前比較先進的燈光設計理念，大量運用了LED燈具，選用燈具的LED單顆功率達到了3 W，在以往燈具的RGB基礎上增加了白色顆粒，彌補了LED燈白色偏紫的缺陷。例如，在五大洲廣場的每個廣場，安裝了約60臺各種型號的LED燈，在寶鋼大舞臺安裝了100多臺。LED燈具在色彩方面彌補了原來電腦燈中比較暗淡的紅色和綠色，呈現出很多傳統電腦燈無法實現的表現效果。在將其作為觀眾面光使用時，通過監視器觀察，燈光效果達到了預先設想的色溫和亮度，符合電視照明技術參數的要求。

在為期184天的上海世博會期間，各演出場地都大量使用了LED燈具，LED燈具在顯色性、色彩的飽和度和亮度上的優異表現得到各國燈光設計的肯定。在長達半年的演出時間里，LED燈具經歷了露天演出臺風、雷暴雨、大風和高溫的考驗，其低故障率讓技術團隊十分滿意，特別是LED燈具的防水IP等級、反應速度、閃爍頻率等特性，甚至超過了一些進口燈具。

3 舞臺用LED燈具概述

3.1 LED燈具的特點

LED即發光二極管。用于舞臺的LED燈具自帶變壓和調光線路，通過DMX512信號進行控制，可實現燈具的變色、明暗變化等效果。LED在變色功能方面有很大的優勢，甚至可以調出濾色片無法產生的顏色。變色的功能使得一個LED燈具可以代替多個傳統燈具，比如可以替代PAR燈加換色器，甚至某些電腦染色燈。

LED燈具有以下幾個特點：

（1）色彩鮮艷豐富，色彩飽和度高。目前，LED燈具產品幾乎覆蓋了整個可見光譜范圍，色彩純度極高。而傳統舞臺的PAR燈加換色器的方式顏色變化少，并且光效損失極大。LED燈具絢麗的燈光效果更貼近燈光設計師的構想。

（2）色彩控制實現動態化，明暗可調。例如上海世博園區內寶鋼大舞臺及五大洲廣場舞臺上使用的LED燈具，都應用了國際領先技術的DIM4非線性調光技術，克服了LED燈在調光時出現的閃動現象，使燈光的變化、過渡更平滑、更自然。

（3）燈具壽命長。LED燈具的實際壽命超過50 000 h，為一般傳統光源的幾倍甚至幾十倍。上海世博園區內的LED燈具經過半年的使用，基本沒有出現需要維修的情況。

（4）較之一般傳統舞臺燈具更節能、經濟。

（5）固體發光的方式，抗震性能好，較之傳統燈具，防雨、防風的能力更好。

（6）LED燈具光通量利用率高，且體積小，易于LED燈具的外觀設計和光強分布的控制。

（7）LED燈具可采用直流低壓供電，安全可靠。

（8）LED燈具不受啟動溫度限制，可隨時啟動，開啟時間一般為幾毫秒，且能在瞬間達到全光通量輸出狀態。

3.2 LED燈具的節能綠色環保效果

（1）功率低。功率是鹵鎢光源的五分之一，400 W的LED燈的照度相當于2 000 W的鹵鎢燈，節能效果也非常明顯。例如，在上海世博園寶鋼大舞臺以及五大洲廣場舞臺上使用的LED燈具比采用傳統燈具節電達351 624.00度。

（2）光效高。光源光效可達100 lm/W以上，是鹵鎢光源的4～5倍，比鹵鎢光源節電90%。

（3）壽命長。光源壽命超過50 000 h，是專業鹵鎢燈的200倍以上。

（4）熱輻射低。屬于冷光源，紅外輻射極低，明顯改善使用環境。

（5）安全性高。LED屬于固體光源，不會出現鹵鎢燈泡破碎的安全隱患。

（6）綠色環保。生產及使用過程中不產生污染，是綠色環保光源。

（7）省去調光硅箱和相應的電纜。LED調光采用DMX信號直接控制，省去調光硅箱和相應的電纜，減少了調光系統、電纜、電纜橋架及電源分配系統的投資。

表1～表3顯示的是上海世博園使用的LED燈具與傳統燈具的耗電情況。在表格中，LED321W燈具與傳統燈具的配燈比例為1:1，LED308燈具與傳統燈具的比例約為3:1，LED321ww燈具與影視柔光燈的比例為2.5:1；燈具工作時間按照每天工作6 h計算，共計為6×184（天） = 1 104 h；LED燈具的平均功率按4種顏色組燈珠中有3種同時工作的情況計算；耗電情況按以下方法計算：

表1 LED燈具代替傳統燈具作逆光的耗電情況

表2 LED燈具代替天地排燈的耗電情況

表3 LED燈具代替傳統燈具作面光的耗電情況

功率消耗 = 燈具數量×平均功率×工作時間

4 LED燈具的不足之處

上海世博園區從景觀燈光到舞臺燈光大量地運用了新型的節能環保燈具設備，讓人們看到了LED等節能環保燈具的巨大潛力。但是，在長時間使用這些LED燈具之后，通過與傳統燈具設備的比較，發現LED燈具還存在不足之處。

（1）燈具的散熱問題及與其相關的安全問題

舞臺燈具最重要的就是要具有安全性與穩定性。通過在上海世博會上長時間的使用，可以看出LED燈具在安全性方面有較大的優勢，比如，防水特性比較明顯，在雨天室外或者比較惡劣的工作環境下可以大大降低短路的幾率。但是LED燈具的散熱問題一直沒有理想的解決方法，尤其是大功率LED燈具，只要燈具的散熱系統設計過關，在舞臺演出中使用LED燈具就可以在很大程度上避免引燃布景道具等物品的危險。

（2）顯色性有待提高。在舞臺上大范圍使用LED燈具，對顯色性的要求極高。上海世博園區使用的大功率LED燈具已經可以替代傳統光源的PAR燈、天排燈、地排燈、泛光燈、回光燈等舞臺燈具，雖然隨著LED技術不斷的開發，LED的顯色性已經有了很大提高，但是目前它的顯色性還是無法和采用傳統光源的燈具相比。

（3）對環境溫度有較高的要求。LED燈具能保持良好的穩定性、保證光源的使用壽命是基于對其工作環境溫度的良好控制。LED燈具的亮度與溫度成反比，它對溫度的變化非常敏感，封裝樹脂在高溫和強光照射下會快速劣化，影響光源的標準性能和使用壽命。相較而言，傳統燈具受環境溫度的影響就要小得多。這也是制約LED燈具應用范圍的一個重要因素。

（4）成本較高。LED的節能特性是毋庸置疑的，但是目前LED光源還無法直接使用220V交流電源，必須通過復雜的變換電路低壓恒流驅動，既要做到電光轉換效率高，又要讓每一個轉換環節的損耗率降到最低，這無疑將提高產品的科技含量，使得LED燈具的單體成本比普通燈具高很多。之前提到LED的使用壽命與環境溫度有很大的關系，如果單體成本本來就高，使用壽命又沒有保證的話，那么產品的使用意義就不大了。這個矛盾點將是LED舞臺燈具未來發展需要解決的重要問題之一。

綜上所述，可以將對LED燈具的認識歸納如下：如果在溫度不是很高的工作環境下，LED燈具的安全性是相當有保障的，比起常規燈具更增加了防水、防爆、低能耗等優勢；從燈具的性能角度來說，對于一些顯色性要求很高的場所，比如用于高還原要求的景片染色，人臉膚色的還原等對顏色還原比較敏感的場所，就要選用顯色性指標達到要求的LED燈具，不過，對一些大環境的色彩烘托，比如作為大面積的逆光，取代傳統PAR燈加換色器，LED燈具是沒有問題的；從成本因素來說，LED燈具有節能環保、使用壽命長的特點，長期使用會節省大量資源，但一次性投入較高，并且在使用過程中需要對工作環境的溫度有較好的監控。

從LED燈具在上海世博會中的使用可以想到，LED燈具的發展潛力很大，相關技術會越來越成熟，而隨著LED燈具的使用越來越普遍，如何正確使用LED燈具、了解LED燈具的特性、保證LED燈具的使用壽命成為亟待普及的知識。

（編輯 張 淼）

The Application of LED Lamps on Stage Lighting in Shanghai World Expo

QIAN Wei, GU Zhi-hao
(Shanghai Film, Radio & TV Production Ltd., Shanghai 200030,China)

From the lighting conf i guration in each court, and comparison with traditional lamps, the practice of LED lighting in stage performance was introduced in Shanghai World Expo.

Shanghai World Expo,; LED lamps; Stage performance; Energy conservation

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1.004

錢威，畢業于中央廣播電視大學燈光設計專業。現任上海廣電影視制作有限公司制作中心副總監、技術燈光部主任。長期致力于舞臺電視燈光效果的研究及運用，曾參與制作《APEC國際會議中心文藝晚會》、《阿依達》大型景觀歌劇等演出的燈光設計。多次獲得全國性的舞美燈光設計獎項。

顧志浩，畢業于西南交通大學設計藝術學，獲碩士學位。現任上海廣電影視制作有限公司業務主管，主要從事舞美燈光項目的運作及設計管理工作。