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(yīng)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(xiàn)出導(dǎo)演、燈光師要表現(xiàn)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(jù)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(yīng)用,把舞臺的表現(xiàn)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(yīng)用的主力,原因在于,它是目前幾乎唯一能實現(xiàn)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(nèi)部的工作壓力達(dá)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(shè)計完成的,整體的發(fā)光焦距基本控制在31~60mm范圍內(nèi),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(zhuǎn)和反應(yīng)速度快,因而它在舞臺上能形成十分強(qiáng)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(qiáng)烈的光能有一部分會通過顏色片垂直循環(huán)反射回?zé)襞葜行臒魲U或者燈引線、球泡的位置,引起燈泡的導(dǎo)絲、球泡、鉬片等關(guān)鍵位置熱度升高,使燈泡承受更大的壓力。如果程度嚴(yán)重,有可能會影響燈泡的使用壽命,甚至導(dǎo)致燈泡使用不良。

高壓汞燈的工作原理略顯復(fù)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(jìn)行點火及控制。當(dāng)鎮(zhèn)流器點火的時候,它會產(chǎn)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(qiáng)的電場。在強(qiáng)電場的作用下,兩個電極之間的氣體被擊穿,從而產(chǎn)生輝光放電。輝光放電產(chǎn)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(jìn)行鹵素循環(huán),而鹵素循環(huán)又會刺激電極之間再次產(chǎn)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(dāng)汞全部蒸發(fā)后,管壓開始穩(wěn)定,進(jìn)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(nèi)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(guān)燈以后,不能立即啟動。因為球泡熄滅后,內(nèi)部還保持著較高的汞蒸氣壓,要等內(nèi)部冷卻,汞蒸氣凝結(jié)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(chǎn)品的設(shè)計帶來了難度。

(1)光源球泡內(nèi)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(nèi)部的物質(zhì)一定要保持在一個合適的溫度范圍內(nèi)。因此,燈具里面的光源箱體的散熱設(shè)計,一定要達(dá)到光源球泡的內(nèi)部溫度范圍,這樣的散熱設(shè)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(jìn)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(zhuǎn)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(yán)重的影響。因此,散熱設(shè)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(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)如此緊湊的情況下,散熱結(jié)構(gòu)的空間也極度有限。而在這種散熱結(jié)構(gòu)下,需要顧及各種方向、各種狀態(tài)、多個位置上的溫度表現(xiàn),為燈泡的散熱設(shè)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(xiàn)光束的效果,它只能實現(xiàn)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(jìn)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(shù)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(jù)需求達(dá)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(yùn)動員出席的舞臺或場合里,他們的視線經(jīng)常向上,如果燈具產(chǎn)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(zhì)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(qiáng)輻射光,壽命平均長達(dá)50000h以上。

(5)調(diào)光無頻閃、抖動現(xiàn)象。由于LED光源的阻抗特性,因此它可以輕松實現(xiàn)0~l00%線性調(diào)光。同時,LED電源結(jié)構(gòu)簡單,技術(shù)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(chǔ)上進(jìn)行焊接并自主進(jìn)行散熱以及其他光學(xué)設(shè)計,可以實現(xiàn)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(dǎo)電或非導(dǎo)電膠粘好在互連基板上,然后進(jìn)行引線鍵合實現(xiàn)電連接。應(yīng)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(xiàn)點光源發(fā)光,但是它的"小面積"發(fā)光特性,也可以實現(xiàn)類似光束的效果。

2.3LED模組

LED模組是LED廠家完全整合的設(shè)計。LED供應(yīng)商一體化完成LED光源、散熱以及光學(xué)設(shè)計,燈具設(shè)計師只要把這套模組裝入搖頭燈具里,再加上適當(dāng)?shù)墓δ芗纯?。在這種組合里,光源系統(tǒng)由于是LED供應(yīng)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(xué)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(shè)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(xiàn)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(bǔ)充。

3結(jié)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(yīng)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(xiàn),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。