LED舞臺燈具在長安大戲院的應用

肖鳳強

（長安大戲院，北京 100005）

LED舞臺燈具在長安大戲院的應用

肖鳳強

（長安大戲院，北京 100005）

介紹長安大戲院應用LED舞臺燈具的設計方案和實用效果。

LED燈具；長安大戲院；燈光系統；方案

2010年9月18日，北京長安大戲院舉行了一場以“綠色照明”為主題的京劇名家演唱會。這次演出全部使用了LED舞臺照明燈具，這是長安大戲院進行燈光系統改造后的首場演出。經過北京市文化局、市科委與有關科研部門一年多的研發和改造，長安大戲院舞臺劇場及辦公區域均已更換為LED綠色環保光源。本文結合此次燈光系統改造項目的具體情況，就大功率LED燈具在舞臺的應用進行探討。

1 項目研究的背景

（1）照明節電和高效照明產品開發是節能減排的關鍵任務之一

LED 照明燈具產業以突出的節能優勢引起了國家的高度重視，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2010）》將半導體照明產品明確列為“重點領域及其優先主題”，提出“重點研究高效節能、長壽命的半導體照明產品”。

近幾年，在很多政府會議和相關發展規劃中都極力倡導節能減排的理念。在北京市政府發布的《北京2009年節能減排行動計劃》中，明確指出在建筑節能工程中，加強公共機構節能，制定公共機構節能規劃，選取一家市級政府機構和一家市屬科普文化場館試點建設節能示范樓。

（2）LED大功率燈具在舞臺劇專業照明領域具有明顯優勢

長安大戲院是以京劇為代表的傳統戲曲藝術表演為主的全國知名劇場之一。設計之初是以多功能、高效能、大功率為主導的設計思路。劇場供電包括舞臺照明、劇場工作照明、舞臺上機械、舞臺下機械、中央空調等部分。

舞臺專業照明是照明行業內的用電大戶，燈光設備多為1 kW、2 kW的大功率鹵鎢光源燈具。在長安大戲院燈光設備的實際使用中，鹵鎢燈具有許多不足之處：鹵鎢光源光效低，消耗的電能有95%以上轉化成為熱能，造成能源的極大浪費；傳統京劇用光主要以白光為主，演出時間長，演員服裝厚重（行頭），穿戴多而復雜，尤其在表演武戲時，幾百只2 kW鹵鎢聚光燈的照射下，演員們常常是大汗淋漓，演職人員的工作環境十分惡劣；專業鹵鎢光源壽命大多在200 h以內，不穩定性因素較多，存在炸泡、燈管破碎等安全隱患。另外，鹵鎢光源在使用過程中產生巨大的熱污染，劇院一般采取空調降溫的方式，劇院空調系統的建設投資大、電負荷大，加之燈光系統的運行維護費用較高，都造成了電能、資金的重復浪費。

LED照明燈具在舞臺（影視）照明領域具有明顯的優勢，其紅外輻射極低，光源的發光效率高達100 lm/W，是鹵鎢光源的4～5倍；理論上，光源壽命長達60 000 h，是鹵鎢光源的200倍以上；使用過程中不產生污染，是目前最為綠色環保和高安全性的光源。LED在舞臺應用中的特點包括：高光效加之光利用率提高，使之與傳統鹵鎢燈相比節電80%左右；在啟光、暗轉光的過程中，色溫變化很小；極低的紅外輻射明顯改善使用環境；長壽命使維護費用大大降低，耗材費用降低90%以上；配套電纜和空調的初建費用明顯下降50%～70%；綜合節能80%以上。在我國目前電力緊張的情況下，采用LED產品對國家倡導的節能減排理念無疑具有非常重要的現實意義。

（3）制約LED舞臺（影視）燈具應用及推廣的瓶頸

LED在影視舞臺應用的前景已引起行業高度關注，LED在專業照明領域的應用已經成為行業專業技術人員攻關的課題，目前市場上出現的LED產品多為小功率產品，作為功能性照明應用的大功率高端產品尚待開發，國內外的競爭焦點集中200W以上的影視舞臺燈具開發，主要關鍵技術難點是散熱、光學設計等。另外，因LED行業技術發展迅速，相應的檢測技術和產品標準嚴重滯后。

同時，由于LED照明產品燈光設備的成本是普通燈光產品的3～10倍，造成初始投資過高，雖然因節電效益可以在2～3年很快收回成本，但大規模推廣應用難度較大。

2 項目實施的必要性

從戰略的角度認識、開發LED應用產品，具有深遠的意義。目前文化娛樂業照明是用電大戶。北京市2008年耗電689億度，文化娛樂業產值以每年29.4%的速度增加，推廣使用LED節能光源，在劇場舞臺專業將直接節電82.68億度，其節電和減排效果和示范意義都十分重大。

3 項目實施內容

長安大戲院位于東長安街北側光華長安大廈內，是北京長安街上古樸、舒適的現代化劇場，可容納觀眾800余人，具有多功能的舞臺機械設備，吊桿、升降、旋轉、車臺、飛行器、自由單點吊機全部由計算機控制。音響為法國產LA擴聲系統，能夠勝任各門類藝術形式的演出。長安大戲院包括演出主舞臺以及側舞臺、觀眾席等幾個部分。在舞臺燈光系統的改造中，主舞臺采用北京星光影視設備科技股份有限公司研發的大功率400 W LED聚光燈具和150 W（RGB）成像燈、300 W（RGB）LED光束燈、200 W柔光燈等；側舞臺采用了18 W LED投光燈；觀眾席采用了30 W LED筒燈。改造后的長安大戲院照明燈具全部使用成熟的LED產品。

3.1 主舞臺的綠色照明方案

（1）燈具配置方案

目前，長安大戲院的舞臺燈光采用LED照明燈具位置。圖1為LED舞臺燈光布局平面示意圖。

（2）設計依據

根據長安大戲院的使用要求、劇院建筑結構和舞臺機械安裝情況以及國家有關行業標準及規范進行方案設計。

圖1 LED舞臺燈光布局平面示意圖

（3）設計目標

長安大戲院舞臺燈光系統設計配置與設備性能，主要體現綠色節能概念，采用LED專業燈具達到專業化的水準，同時又具有鮮明的使用特性。該劇院是一個為滿足戲曲演出而設立的劇場，要能滿足各大劇團演出的使用需求，滿足電視轉播和電視節目制作的要求，所以，燈光系統應具備在不同場合下都能運用自如的靈活性和統一性。設備配置和系統構成要求具有高可靠性、擴展性和通用性，比原使用方案節電80%以上。

（4）系統主要指標

a. 照度指標：舞臺平均照度不小于1 500 lx；

b. 燈具光源色溫為3 200 K；

c. 顯色指數：Ra＞80。

（5）舞臺燈光方案

舞臺燈光燈位布置為全方位立體分布，面光、耳光、柱光、頂光、天排光、地排光、側光、流動光等燈位構成全方位的布光陣列，舞臺各部位均有布光點，杜絕照射盲區，可靈活多變地按需組合。

該方案是按照常規要求來布置的，在現實使用中由于劇目的不同，或燈光創作人員的理解不同，燈具的布置也不可能是千篇一律的。此次提出的設計方案是按照劇場使用要求配置的，使用時可以按照要求布置，燈具的數量和種類是完全滿足需要的。

3.2 主舞臺LED照明設計概況

（1）面光

滿足演出正面照射燈光的照度的需要，主要用于照亮舞臺前部表演區，對舞臺上的人物、景物起到正面照明的作用。設備選用了400 W的LED聚光燈具（白光和全彩兩種）。

（2）耳光

主要為解決舞臺演出遠處側光問題而設，是面光的輔助光，作為舞臺前斜側方向的造型光，用以加強人物和景物的立體感。設備選用了400 W的LED聚光燈具（白光）。

（3）臺口柱光

主要為解決舞臺表演區側向燈光照度問題而設，彌補面光、耳光的不足。設備選用了400 W的LED聚光燈具（白光）。

（4）頂光

主要是為增加舞臺的水平照度，向舞臺縱深延展的表演區空間進行必要的照明。設備選用了400 W LED聚光燈具（白光）、150 W LED成像燈具（彩色）、300 W LED光束燈。

（5）天排光

主要是從舞臺上方投射背景天幕，多用于表現天空和渲染背景色彩。設備選用了200 W LED天幕燈。

（6）地排光

主要是從舞臺下方投射背景天幕，用來表現地平線、水平線、日落等，通常與天排光配合使用。設備選用了200 W LED地排燈。

（7）側光

從舞臺的側面造成光源的方向感，可以作為照射演員面部的輔助照明，加強布景層次，對人物和舞臺空間環境進行造型渲染。設備選用了400 W LED聚光燈具（白光）、300 W LED光束燈。

（8）燈光控制方案

由于舞臺燈具選用LED光源燈具，與使用傳統燈具的燈光控制系統相比，改造后的燈光控制系統大為簡化，只需要配備一個電腦控制臺、數字信號網絡和直通電源即可。

燈具調光是通過數字信號控制完成，不再需要可控硅。其優點在于：節省大量可控硅設備投資；避免了由可控硅設備產生的對音視頻設備的干擾，極大提高了音視頻設備的使用效果；避免了由可控硅設備產生對電網的高頻干擾，可節省昂貴的治理費用投資。

圖2 燈光改造之后的演出效果

3.3 其他區域的綠色照明方案

（1）觀眾區照明。原方案中主要采用熒光節能燈和雙插式節能燈，后改為采用LED燈具。

（2）牌坊照明。采用54 W的LED投光燈代替原有的150 W普通投光燈，可實現任意色彩的組合變換。

（3）附屬區域常規照明。樓梯間工作照明、側舞臺工作照明、后堂化妝間及其他區域照明均采用相應的LED燈具替換原有燈具。

4 實施效果

長安大戲院綠色照明示范工程是在北京市科委、北京市文化局等單位的大力推動下，集北京星光影視設備科技股份有限公司等單位研發生產優勢，共同完成的一項具有示范意義的綠色照明工程。舞臺部分采用“星光”研發的各類LED燈具共計330臺，劇場附屬部分也采用了LED的筒燈、燈管等，初步實現了整個劇場照明的綠色化。

與采用傳統的鹵鎢燈相比，長安大戲院采用LED燈具后，每年可實現舞臺燈具節電56萬度，劇場附屬區域節電3.9萬度，預計總節電60萬度，實現綜合節電80%的目標。

同時，由于LED舞臺燈具的紅外輻射相對于鹵鎢燈大幅度減少，舞臺工作溫度由原來的52℃（有空調降溫時）下降到31℃（測試時的室內正常溫度），面光橋內溫度由原來的50℃（有空調降溫時）下降到34℃（高于室內正常溫度3℃）。不僅消除了面光橋高溫、大電流工作狀態帶給供電電纜的安全隱患，極大地改善了演員的表演環境。中央電視臺就此次改造的效果采訪了一些演職人員，普遍反映效果良好。著名京劇表演藝術家耿其昌說：“這次低碳演出非常有意義，燈光變化特別大，很亮但不熱，這是環保科技的一大進步，我非常支持。”

圖3 為測試LED色彩還原性在戲院臨時搭建的體驗區

綜上所述，LED應用在舞臺照明領域的優勢十分明顯，同時，舞臺的照度和光的質感均有了大幅度的提升。在這次示范工程中，長安大戲院得到了眾多專家的好評。

（編輯 張 淼）

The Application of LED Lighting in Chang'An Grand Theatre

XIAO Feng-qiang
(ChangAn Grand Theatre, Beijing 100005)

The design plan of LED stage lighting was introduced for Chang'An Grand Theatre as well as its practical effects.

LED lamps and lanterns; Chang'An Grand Theatre; lighting system; plan

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1..000055

肖鳳強，長安大戲院技術保障部經理。