LED舞台灯具在长安大戏院的应用

2011-10-16肖凤强

演艺科技 2011年1期

关键词：大戏院舞台灯光节电

肖凤强

（长安大戏院，北京 100005）

LED舞台灯具在长安大戏院的应用

肖凤强

（长安大戏院，北京 100005）

介绍长安大戏院应用LED舞台灯具的设计方案和实用效果。

LED灯具；长安大戏院；灯光系统；方案

2010年9月18日，北京长安大戏院举行了一场以“绿色照明”为主题的京剧名家演唱会。这次演出全部使用了LED舞台照明灯具，这是长安大戏院进行灯光系统改造后的首场演出。经过北京市文化局、市科委与有关科研部门一年多的研发和改造，长安大戏院舞台剧场及办公区域均已更换为LED绿色环保光源。本文结合此次灯光系统改造项目的具体情况，就大功率LED灯具在舞台的应用进行探讨。

1 项目研究的背景

（1）照明节电和高效照明产品开发是节能减排的关键任务之一

LED 照明灯具产业以突出的节能优势引起了国家的高度重视，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2010）》将半导体照明产品明确列为“重点领域及其优先主题”，提出“重点研究高效节能、长寿命的半导体照明产品”。

近几年，在很多政府会议和相关发展规划中都极力倡导节能减排的理念。在北京市政府发布的《北京2009年节能减排行动计划》中，明确指出在建筑节能工程中，加强公共机构节能，制定公共机构节能规划，选取一家市级政府机构和一家市属科普文化场馆试点建设节能示范楼。

（2）LED大功率灯具在舞台剧专业照明领域具有明显优势

长安大戏院是以京剧为代表的传统戏曲艺术表演为主的全国知名剧场之一。设计之初是以多功能、高效能、大功率为主导的设计思路。剧场供电包括舞台照明、剧场工作照明、舞台上机械、舞台下机械、中央空调等部分。

舞台专业照明是照明行业内的用电大户，灯光设备多为1 kW、2 kW的大功率卤钨光源灯具。在长安大戏院灯光设备的实际使用中，卤钨灯具有许多不足之处：卤钨光源光效低，消耗的电能有95%以上转化成为热能，造成能源的极大浪费；传统京剧用光主要以白光为主，演出时间长，演员服装厚重（行头），穿戴多而复杂，尤其在表演武戏时，几百只2 kW卤钨聚光灯的照射下，演员们常常是大汗淋漓，演职人员的工作环境十分恶劣；专业卤钨光源寿命大多在200 h以内，不稳定性因素较多，存在炸泡、灯管破碎等安全隐患。另外，卤钨光源在使用过程中产生巨大的热污染，剧院一般采取空调降温的方式，剧院空调系统的建设投资大、电负荷大，加之灯光系统的运行维护费用较高，都造成了电能、资金的重复浪费。

LED照明灯具在舞台（影视）照明领域具有明显的优势，其红外辐射极低，光源的发光效率高达100 lm/W，是卤钨光源的4～5倍；理论上，光源寿命长达60 000 h，是卤钨光源的200倍以上；使用过程中不产生污染，是目前最为绿色环保和高安全性的光源。LED在舞台应用中的特点包括：高光效加之光利用率提高，使之与传统卤钨灯相比节电80%左右；在启光、暗转光的过程中，色温变化很小；极低的红外辐射明显改善使用环境；长寿命使维护费用大大降低，耗材费用降低90%以上；配套电缆和空调的初建费用明显下降50%～70%；综合节能80%以上。在我国目前电力紧张的情况下，采用LED产品对国家倡导的节能减排理念无疑具有非常重要的现实意义。

（3）制约LED舞台（影视）灯具应用及推广的瓶颈

LED在影视舞台应用的前景已引起行业高度关注，LED在专业照明领域的应用已经成为行业专业技术人员攻关的课题，目前市场上出现的LED产品多为小功率产品，作为功能性照明应用的大功率高端产品尚待开发，国内外的竞争焦点集中200W以上的影视舞台灯具开发，主要关键技术难点是散热、光学设计等。另外，因LED行业技术发展迅速，相应的检测技术和产品标准严重滞后。

同时，由于LED照明产品灯光设备的成本是普通灯光产品的3～10倍，造成初始投资过高，虽然因节电效益可以在2～3年很快收回成本，但大规模推广应用难度较大。

2 项目实施的必要性

从战略的角度认识、开发LED应用产品，具有深远的意义。目前文化娱乐业照明是用电大户。北京市2008年耗电689亿度，文化娱乐业产值以每年29.4%的速度增加，推广使用LED节能光源，在剧场舞台专业将直接节电82.68亿度，其节电和减排效果和示范意义都十分重大。

3 项目实施内容

长安大戏院位于东长安街北侧光华长安大厦内，是北京长安街上古朴、舒适的现代化剧场，可容纳观众800余人，具有多功能的舞台机械设备，吊杆、升降、旋转、车台、飞行器、自由单点吊机全部由计算机控制。音响为法国产LA扩声系统，能够胜任各门类艺术形式的演出。长安大戏院包括演出主舞台以及侧舞台、观众席等几个部分。在舞台灯光系统的改造中，主舞台采用北京星光影视设备科技股份有限公司研发的大功率400 W LED聚光灯具和150 W（RGB）成像灯、300 W（RGB）LED光束灯、200 W柔光灯等；侧舞台采用了18 W LED投光灯；观众席采用了30 W LED筒灯。改造后的长安大戏院照明灯具全部使用成熟的LED产品。

3.1 主舞台的绿色照明方案

（1）灯具配置方案

目前，长安大戏院的舞台灯光采用LED照明灯具位置。图1为LED舞台灯光布局平面示意图。

（2）设计依据

根据长安大戏院的使用要求、剧院建筑结构和舞台机械安装情况以及国家有关行业标准及规范进行方案设计。

图1 LED舞台灯光布局平面示意图

（3）设计目标

长安大戏院舞台灯光系统设计配置与设备性能，主要体现绿色节能概念，采用LED专业灯具达到专业化的水准，同时又具有鲜明的使用特性。该剧院是一个为满足戏曲演出而设立的剧场，要能满足各大剧团演出的使用需求，满足电视转播和电视节目制作的要求，所以，灯光系统应具备在不同场合下都能运用自如的灵活性和统一性。设备配置和系统构成要求具有高可靠性、扩展性和通用性，比原使用方案节电80%以上。

（4）系统主要指标

a. 照度指标：舞台平均照度不小于1 500 lx；

b. 灯具光源色温为3 200 K；

c. 显色指数：Ra＞80。

（5）舞台灯光方案

舞台灯光灯位布置为全方位立体分布，面光、耳光、柱光、顶光、天排光、地排光、侧光、流动光等灯位构成全方位的布光阵列，舞台各部位均有布光点，杜绝照射盲区，可灵活多变地按需组合。

该方案是按照常规要求来布置的，在现实使用中由于剧目的不同，或灯光创作人员的理解不同，灯具的布置也不可能是千篇一律的。此次提出的设计方案是按照剧场使用要求配置的，使用时可以按照要求布置，灯具的数量和种类是完全满足需要的。

3.2 主舞台LED照明设计概况

（1）面光

满足演出正面照射灯光的照度的需要，主要用于照亮舞台前部表演区，对舞台上的人物、景物起到正面照明的作用。设备选用了400 W的LED聚光灯具（白光和全彩两种）。

（2）耳光

主要为解决舞台演出远处侧光问题而设，是面光的辅助光，作为舞台前斜侧方向的造型光，用以加强人物和景物的立体感。设备选用了400 W的LED聚光灯具（白光）。

（3）台口柱光

主要为解决舞台表演区侧向灯光照度问题而设，弥补面光、耳光的不足。设备选用了400 W的LED聚光灯具（白光）。

（4）顶光

主要是为增加舞台的水平照度，向舞台纵深延展的表演区空间进行必要的照明。设备选用了400 W LED聚光灯具（白光）、150 W LED成像灯具（彩色）、300 W LED光束灯。

（5）天排光

主要是从舞台上方投射背景天幕，多用于表现天空和渲染背景色彩。设备选用了200 W LED天幕灯。

（6）地排光

主要是从舞台下方投射背景天幕，用来表现地平线、水平线、日落等，通常与天排光配合使用。设备选用了200 W LED地排灯。

（7）侧光

从舞台的侧面造成光源的方向感，可以作为照射演员面部的辅助照明，加强布景层次，对人物和舞台空间环境进行造型渲染。设备选用了400 W LED聚光灯具（白光）、300 W LED光束灯。

（8）灯光控制方案

由于舞台灯具选用LED光源灯具，与使用传统灯具的灯光控制系统相比，改造后的灯光控制系统大为简化，只需要配备一个电脑控制台、数字信号网络和直通电源即可。

灯具调光是通过数字信号控制完成，不再需要可控硅。其优点在于：节省大量可控硅设备投资；避免了由可控硅设备产生的对音视频设备的干扰，极大提高了音视频设备的使用效果；避免了由可控硅设备产生对电网的高频干扰，可节省昂贵的治理费用投资。

图2 灯光改造之后的演出效果

3.3 其他区域的绿色照明方案

（1）观众区照明。原方案中主要采用荧光节能灯和双插式节能灯，后改为采用LED灯具。

（2）牌坊照明。采用54 W的LED投光灯代替原有的150 W普通投光灯，可实现任意色彩的组合变换。

（3）附属区域常规照明。楼梯间工作照明、侧舞台工作照明、后堂化妆间及其他区域照明均采用相应的LED灯具替换原有灯具。

4 实施效果

长安大戏院绿色照明示范工程是在北京市科委、北京市文化局等单位的大力推动下，集北京星光影视设备科技股份有限公司等单位研发生产优势，共同完成的一项具有示范意义的绿色照明工程。舞台部分采用“星光”研发的各类LED灯具共计330台，剧场附属部分也采用了LED的筒灯、灯管等，初步实现了整个剧场照明的绿色化。

与采用传统的卤钨灯相比，长安大戏院采用LED灯具后，每年可实现舞台灯具节电56万度，剧场附属区域节电3.9万度，预计总节电60万度，实现综合节电80%的目标。

同时，由于LED舞台灯具的红外辐射相对于卤钨灯大幅度减少，舞台工作温度由原来的52℃（有空调降温时）下降到31℃（测试时的室内正常温度），面光桥内温度由原来的50℃（有空调降温时）下降到34℃（高于室内正常温度3℃）。不仅消除了面光桥高温、大电流工作状态带给供电电缆的安全隐患，极大地改善了演员的表演环境。中央电视台就此次改造的效果采访了一些演职人员，普遍反映效果良好。著名京剧表演艺术家耿其昌说：“这次低碳演出非常有意义，灯光变化特别大，很亮但不热，这是环保科技的一大进步，我非常支持。”