LED光源在电视节目照明应用中的优势局限性

2008年北京奥运会、残奥会的开闭幕式和2009央视春晚的令人叹为观止的舞美灯光照明效果,标志着光源的新时代已经到来,LED光源必将成为未来电视照明的新光源.

所谓LED光源,就是半导体发光二极管（LED）为发光体的光源.这种光源具有效率高、寿命长的特点,可连续使用10万小时,比普通白炽灯泡的寿命长100倍.据国际权威机构预测,21世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代,被称为第四代新光源.曾经有人认为,高亮度LED是人类继爱迪生发明白炽灯泡后最伟大的发明之一.

随着以节能、环保、高效为理念的科学新技术的不断发展,站在戏剧和电影两大艺术肩膀上、以电子技术为依托迅速成长壮大起来的电视艺术,因为高清视频技术与LED光源的运用,发生了前所未有的新技术革命,并由此带来巨大的发展良机.

一、LED光源的主要优点

(一)节能环保

LED的发光原理与白炽灯和气体放电灯的发光原理截然不同,LED光源的能量转化效率非常高,耗电量较同光效的白炽灯节省70%以上,LED相比三基色荧光灯也可以达到50%的节能效果.节能效果显著,这对能源十分紧张的今天来说,无疑具有十分重要的意义.LED光源还可以与太阳能电池结合起来应用,目前国内已研制出可供LED摇头电脑灯灯具使用并可连续供电单灯8小时的太阳能电池,节能又环保.

(二)寿命长

正常情况下使用LED光源,寿命可达10万小时,减少了更换照明耗材的频率和其他维护工作.大大减少了电视照明工作人员的工作强度和更换耗材的烦恼,也减少了耗材资金的费用.

(三)光色鲜亮

目前影视舞台照明使用的卤钨灯光源具有全光谱,当光源需要变换颜色时,是在灯具前加所需要的,该阻隔了其他六种颜色的通过,只通过所需要的一种颜色,但在阻隔了其他颜色通过的同时也减少了所通过颜色的光强.LED光源是单颗颜色发光源直接发光,不需要通过滤变换颜色的,由于没有滤的阻光,所发出的颜色非常鲜亮,目前已具有了R（红）、G（绿）、B（蓝）、白（高色温）和琥珀色五种颜色发光源.这五种色光可以随意进行多样化的搭配组合,解决了卤钨灯需要用换色器来调色但又会产生减光的的矛盾；LED光源白色加琥珀色可以进行光源的色温转换,色温的问题解决了,就为电视照明的应用铺平了道路.LED光源的这两个特性特别适用于电视综艺节目照明的光色配置以及晚会背景视频彩幕等方面的制作.

(四)防潮、抗震动安全性能好

由于LED的外部多采用环氧树脂来保护,所以密封性能和抗冲击的性能都很好,不容易损坏,稳定性好；10万小时,专家测试光衰仅为初始的50%.此特点消除了照明工作人员因外景拍摄临时转场时,灯具发热易损坏灯泡造成照明耗材增加费用的担心.

(五)低热量、小型化、重量轻

由于LED光源散发热量少且重量轻,非常适合电视新闻节目的外景拍摄、现场采访,现在国内已生产出配备摄像机用的LED光源机头射灯,用于电视的新闻拍摄.还适配了白色柔光片和琥珀色滤色镜片用于调整光源的强与弱及色温.

(六)响应时间短,色温高,光效高

LED光源与其他光源的响应时间相比较：白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级,这又是LED光源具有的优势,它比传统光源省电70%以上,发热量还小,且色温高.特别适用于电视新闻演播室的照明.

(七)无需通过可控硅调光

LED光源可通过电子调光器,控制电流,进行亮暗调光,不需要通过可控硅进行调光.这一特性,减少了设备的繁赘.

具有了以上的优点特性,随着高效LED光源的不断推出和完善,相信通过科研人员的辛勤研发、专业照明人员的不断探索,再加上国家对节能环保政策上的大力支持,LED光源在电视照明领域应用的前景将非常广阔.

二、关注LED光源固有的技术局限性,提升技术应用合理性

电视灯光的使用特点是一种精细用光,在用光的灯具中,光源的亮度、均匀度、光束控制、所选择使用灯具的功率组合、色温以及显色性都直接影响到电视画面的效果.笔者关注到在节能环保的LED技术发展迅猛的同时,也出现了一些不适宜的应用现象.

电视灯光对灯光的色彩还原性（显色指数）要求高,而基于LED的发光原理,LED光源本身的光谱构成狭窄或不全,造成显色指数低.在电视应用中,针对部分肤色,就会显现偏黄绿的病态,针对某些肤色,就会显现“灰”态.所以说,以目前LED科技的发展水平,采用单芯片LED为光源的灯具在电视应用中,还不适合作为人物面光这类对色彩还原性要求极高的用光领域的应用,而适合用于环境光和背景的效果光.比如在电视综艺晚会照明中能起到背景和场景的渲染喜庆色彩和欢快气氛的作用.

在色彩还原性方面,集成式LED光源的显色指数较单芯片LED的显色指数的反应较为高些.其原因是经过多粒芯片的光谱组合后,使得LED整体发光的光谱构成丰满了许多,进而提升了显色指数.

众所周知,白光是由不同彩色光谱组合而成,那么,以三基色为发光主体的混色型LED灯具也能够出现不同色温的白光.但是,如此构成的白光必然缺失部分光谱,定会在针对部分色彩的还原性上出现问题.也有的LED灯具在白光芯片基础上添加琥珀光色芯片以进行色温的调节的.从理论上来说,5600K色温LED光源的主光谱构成为黄绿光谱,在此基础上进一步添加黄光谱,会进一步增加灯具对的体现,在电视画面中,人物的肤色会更加偏黄.

综上所述,笔者认为电视灯光中的白光LED灯具应以初始色温的白光制作,而不要采用混色和变色温技术.针对白光LED灯具,要充分分析其色彩还原性和用途的针对性,只有这样,才能够真正使电视画面所显现的色彩具有保障.

LED的寿命理论上可达10万小时,但真正的应用寿命取决于芯片的工作温度,当工作温度超过或接近芯片的规定值时,都会迅速产生大幅度光衰减,势必会造成LED光源的理论优势大打折扣.所以,LED灯具的散热性能就直接关系到灯具的使用寿命.

目前的散热多采用自然散热和风扇散热两种方式.电视灯光应用中,在选择风扇式散热的LED灯具的时候,就要认真考虑其应用环境.LED灯具多应用于小型新闻演播室,当采用风扇散热灯具时,虽然单灯噪音的分贝值很低,但在一个狭小空间中,多个风扇所发出的噪音就足以影响应用了.

在此,应用控制就又成为了LED灯具应用的关键.笔者认为,小演播室应该不用或少用风扇式散热的灯具,而大型演播室则无大碍.

由于LED自身的光谱、色温、显色性、最佳光照距离、大功率时散热以及从渐亮到最亮的控制区域太狭窄等技术原因尚未得到稳定性的突破,目前只限于在电视新闻布光和电视综艺晚会中背景的色彩渲染等,还不能进入影视剧制作这一对灯光要求更精细的照明领域中使用.还有其很大的使用局限有待突破.

提出以上四方面LED灯光应用的局限性,并不表明笔者反对LED这一新型技术,相反,笔者认为在LED技术高速发展的今天,只有将光源技术、灯具技术和应用技术有机地结合在一起,才能够在技术发展变迁的过程中取得应用的成功,同时也推进这一新型技术的发展.我们可以总结为：LED作为未来的发展趋势,目前在应用中一定要注意两点：一是在布光工作时需要依据自身的应用环境和特点来选择适合的设备；二是应用中要根据LED灯具的特性来布灯和用光.

（作者单位：河南电视台）