引言
隨著國家和社會的發(fā)展,目前,在舞臺行業(yè)中,電腦搖頭燈的應用有爆發(fā)的趨勢。電腦搖頭燈是舞臺照明的主力,它可以完美表現出導演、燈光師要表現出來的各種效果。發(fā)展到今天,電腦搖頭燈功能越來越多,光效也越來越出色,因此,燈光師會根據不同電腦燈的特點,在舞臺上布置不一樣的搖頭燈再組合應用,把舞臺的表現力渲染到深入人心。針對舞臺燈的光源來講,目前主力光源基本上是分為兩種:高壓汞燈、LED光源。
1高壓汞燈
高壓汞燈是目前舞臺燈光應用的主力,原因在于,它是目前幾乎唯一能實現舞臺光束效果的光源。這種光源主要是由燈芯以及反光杯組成,燈芯主要是由電極以及里面的稀有氣體組成,在正常工作的時候,內部的工作壓力達到200個大氣壓左右。
目前1000w以下的光源基本上是廠商將燈泡與反光杯一體化組合設計完成的,整體的發(fā)光焦距基本控制在31~60mm范圍內,球泡發(fā)光聚焦弧線超短,由于發(fā)光起點小,也稱為"點光源"。
由于高壓汞燈具有體積小、重量輕、光譜全、低功率、高光效的優(yōu)點,加上燈具的旋轉和反應速度快,因而它在舞臺上能形成十分強烈的空間造型的燈光效果。不過它也是有一些缺點的:燈具的輸出極度聚焦,光斑不大,鋪光區(qū)域小:另外,一些固有的物理特性使得它的焦距較短,因此,燈具在輸出顏色的時候,燈泡強烈的光能有一部分會通過顏色片垂直循環(huán)反射回燈泡中心燈桿或者燈引線、球泡的位置,引起燈泡的導絲、球泡、鉬片等關鍵位置熱度升高,使燈泡承受更大的壓力。如果程度嚴重,有可能會影響燈泡的使用壽命,甚至導致燈泡使用不良。
高壓汞燈的工作原理略顯復雜。不同于其他光源,直接通電即啟動,高壓汞燈需要高壓擊穿來幫助啟動,因此,它需要一個電子鎮(zhèn)流器來進行點火及控制。當鎮(zhèn)流器點火的時候,它會產生高壓輸出,這個高壓加在球泡的電極兩端。這兩個電極之間的距離很近,通常為1mm左右,所以它們之間有很強的電場。在強電場的作用下,兩個電極之間的氣體被擊穿,從而產生輝光放電。輝光放電產生了大量的電子和離子,這些帶電粒子會激發(fā)稀有氣體進行鹵素循環(huán),而鹵素循環(huán)又會刺激電極之間再次產生放電,并很快過渡到兩個電極之間的弧光放電。在燈泡點亮的初始階段,是低氣壓的汞蒸氣放電,這時管壓是比較低的,大約25V左右,此時放電電流很大,為5~6A,稱為啟動電流。低壓放電時,放出的熱量使管壁溫度升高,汞逐漸汽化,汞蒸氣壓和燈泡電壓逐漸升高,電弧開始收縮,逐步向高氣壓放電過渡。當汞全部蒸發(fā)后,管壓開始穩(wěn)定,進入穩(wěn)定的高壓汞蒸氣放電。
燈泡從啟動到正常光輸出工作需要一段時間,通常為10min左右。在正常工作的時候,鎮(zhèn)流器作為一個恒流源,不斷維持球泡的整體功率。球泡內部則是持續(xù)穩(wěn)定的鹵素循環(huán)以及電極之間的放電,從而輸出穩(wěn)定的光。
燈泡熄滅關燈以后,不能立即啟動。因為球泡熄滅后,內部還保持著較高的汞蒸氣壓,要等內部冷卻,汞蒸氣凝結后才能再次點燃。冷卻過程需要5min左右。在高汞蒸氣壓下,燈泡不能重新點燃,是由于此時電子的自由程很短,在原來的電壓下,電子不能積累足夠的能量來電離氣體。
另外,高壓汞燈本身的特點為燈具產品的設計帶來了難度。
(1)光源球泡內部充滿了稀有氣體,在正常的工作中,為了維持正常的氣體循環(huán),內部的物質一定要保持在一個合適的溫度范圍內。因此,燈具里面的光源箱體的散熱設計,一定要達到光源球泡的內部溫度范圍,這樣的散熱設計是需要技巧的。一般來講,需要專門的散熱器對著燈芯來進行散熱,但散熱的程度需要符合一定的溫度范圍。另外,由于燈頭會轉動,這就意味著不同的角度,球泡熱量分布也是不一致的。在光輸出不一樣的情況下,反射回來的能量也會對球泡里面的熱能有嚴重的影響。因此,散熱設計上要兼顧各種角度、各種狀態(tài)下的球泡情況,最大限度上令球泡正常工作。
(2)燈芯上,球泡以外的其他位置是其他材料結構。這些材料因其物理特性會有最高溫度的限制,超過上限溫度的話,將有損燈泡的壽命,可能會提前燒壞燈泡。
總而言之,在整體燈具結構如此緊湊的情況下,散熱結構的空間也極度有限。而在這種散熱結構下,需要顧及各種方向、各種狀態(tài)、多個位置上的溫度表現,為燈泡的散熱設計帶來了比較大的難度。
2LED光源
目前,在LED光源的成本越來越低同時效率也很高的情況下,越來越多的廠家開始選用LED光源制造舞臺燈具。不過,由于LED光源是面發(fā)光的光源,發(fā)光面積大,因此,它無法取代高壓汞燈實現光束的效果,它只能實現其他舞臺效果。
LED光源有以下特點:
(1)亮度高、效率高。它可以保證人物的照度和視覺基本要求,照射光線均勻,對舞臺進行整體照明效果更好、效率更高,提高了舞臺照明的均勻度,大大減少了燈具的使用數量。
(2)顯色性好,色彩還原度高。能滿足各類節(jié)目的攝影直播要求。而且,由于LED光源的熒光粉可以定制,因此,可以根據需求達到用戶想要的顯指效果。
(3)防眩光、光線柔和。色溫一致,發(fā)出的光線柔和、無炫光,確保人物視野效果,尤其在一些有演員和運動員出席的舞臺或場合里,他們的視線經常向上,如果燈具產生炫光,會直接影響他們的正常發(fā)揮,而LED光源就可以避免這種狀況。
(4)節(jié)能環(huán)保、無輻射。LED屬于冷光源,節(jié)能省電、光線質量好、溫度低,把手放在燈頭上都感覺不到什么熱量,沒有紫外線與紅外線等強輻射光,壽命平均長達50000h以上。
(5)調光無頻閃、抖動現象。由于LED光源的阻抗特性,因此它可以輕松實現0~l00%線性調光。同時,LED電源結構簡單,技術成熟。
目前,市場上主流的LED光源大概有以下幾種模式:
2.1LED燈珠
LED燈珠基本上就是一?；蛘邘琢ED芯片組成一個LED燈珠系統(tǒng)。它與普通民用照明的LED燈基本雷同,但是功率會更大。燈具廠家在燈珠的基礎上進行焊接并自主進行散熱以及其他光學設計,可以實現各種組合,靈活性高。
2.2C0B光源
C0B,chiponboard的簡稱,C0B光源將裸芯片用導電或非導電膠粘好在互連基板上,然后進行引線鍵合實現電連接。應用在舞臺光源上,C0B有一個很大的特點一一體化整合,一個C0B光源足以組成一個舞臺燈具的光源。另外,由于目前工藝水平的不斷發(fā)展,C0B光源的緊湊性也在不斷提高。雖然不能像燈泡那樣實現點光源發(fā)光,但是它的"小面積"發(fā)光特性,也可以實現類似光束的效果。
2.3LED模組
LED模組是LED廠家完全整合的設計。LED供應商一體化完成LED光源、散熱以及光學設計,燈具設計師只要把這套模組裝入搖頭燈具里,再加上適當的功能即可。在這種組合里,光源系統(tǒng)由于是LED供應商提供的,因此它的光熱穩(wěn)定性有保障。另外,光的輸出效果能保持一致性,并不會因為光學器件的容差而有所區(qū)別。如上所述,LED光源具有壽命長、易設計、高效輸出這些特點。同時,由于LED光源的物理特性,燈具可以做成各種各樣的外形,從而實現某些特殊的效果,例如LED光源的搖頭燈,就是舞臺燈具上一個必不可少的補充。
3結語
高壓汞燈和LED光源是目前舞臺搖頭燈里最流行的兩種光源系統(tǒng),兩者基本上占有了舞臺燈市場99%的份額。兩者各有優(yōu)缺點,針對的應用場景也不一樣,沒有辦法完全互相替代。在未來的一段時間里,若沒有革命性新光源的出現,這兩種光源還會是舞臺照明的主力,繼續(xù)為舞臺事業(yè)發(fā)光發(fā)熱。
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