文化行業標準WH/T 60—2013《LED舞臺燈具通用技術條件》解讀

陳國義

【摘 要】對文化行業標準WH/T 60—2013《LED舞臺燈具通用技術條件》的定義、技術要求和測試方法等內容進行

解讀。

【關鍵詞】 行業標準；LED舞臺燈具；通用技術條件；解讀

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.10.001

【Abstract】The definition，technical requirements and test methods were interpretated for the culture industry standard

WH/T 60-2013 "General Specification for LED Luminaries of Stage" in this paper.

【Key Words】industry standard； LED stage light； general technical conditions； interpretation

1 引言

LED作為照明光源是本世紀初開始的，LED光源用于舞臺稍晚了一些，但是發展迅速，目前已經在演藝領域廣泛應用。為了規范和促進LED舞臺燈具的健康發展，制定了文化行業標準WH/T 60—2013《LED舞臺燈具通用技術條件》（以下簡稱“本標準”），經文化部批準，已于2014年3月1日起正式實施。之前，文化部已經制定了一系列有關舞臺燈具的文化行業標準，如：WH/T 26—2007《舞臺燈具光度測試與標注》、WH/T 31—2008《舞臺燈光設計常用術語》、WH/T 41—2011《舞臺燈具通用技術條件》等，WH/T 60—2013是在這些標準的基礎上制定的，因此它在很多方面繼承了上述標準的一些內容，在與LED光源相關的一些內容上做出了一些新的必要的規定。

由于作為新型光源的LED技術還處于發展過程中，LED舞臺燈具的各項技術指標在不斷更新，本標準只是現階段為規范近期市場LED燈具提供的一個必要參照文本，也必然會依據技術發展不斷修正完善。

2 WH/T 60—2013 《LED舞臺燈具通用技術條件》解讀分析

2.1 范圍

本標準雖然是針對目前舞臺演出常用的LED燈具制定的，由于許多舞臺燈具是與電影、電視及攝影場所通用的，所以本標準也可作為此類應用中LED燈具的參考。

2.2 定義

2.2.1 初始有效光通量

由于LED光源的特點，產品初期的發光性能可能有較大的波動。為了盡可能避免這一波動對燈具各項參數測試的影響，本標準規定了燈具初始光通量的測試以新燈具老化100小時后的測量值為準。

有效光通量在WH/T 26—2007《舞臺燈具光度測試與標注》2.5中定義：光斑中照度值不小于最高照度值10%的范圍為有效光斑，而2.11定義有效光斑范圍內的總光通量為有效光通量。

因為在舞臺演出中，燈具照明的范圍是需要可控的，為保證演出要求的照明效果，將需要觀眾看到的區域照亮，將不希望觀眾看到的部分盡可能隱藏在黑暗中。有效光斑外的光通量在舞臺演出中通常稱為雜散光，其范圍要小些才好，故不能將此計入有效光通量。早期的多鏡頭LED燈具就因為雜散光范圍太大，一臺燈具無法遮掩的雜散光會將整個舞臺暗區照亮而遭詬病。

2.2.2 初始發光效能

與燈具在其他應用領域不同的是，本標準范圍內的燈具光輸出以“有效光通量”計算，輸入取實測的輸入電功率。初始發光效能是兩者的比值，是判斷LED舞臺燈具是否節能的重要標準。

2.2.3 燈具壽命

LED燈具是光源和供電電路一體的結構。由于散熱和光學上的要求，LED光源與散熱系統固定結合，目前光源和電路元件的替換維修都是用戶難以完成的。因此，燈具壽命要考慮光源發光效率隨時間的衰減和燈具內部元器件的故障兩個因素。

本標準中對于光通維持壽命定義為有效光通量下降至初始值70%時的時間。

由于LED光源功率較小，LED舞臺燈具內部往往裝有多個光源，故燈具失效定義為除了全燈不亮外，還增加了部分LED器件失效的情況。

2.2.4 光通維持率

LED燈具光源壽命很長，壽命結束不會立即失效，而是慢慢變暗。故光通維持率是定義燈具壽命的一個重要指標。

2.2.5 LED基板溫度

LED是由半導體材料制成，它的多項性能指標與其內部PN結的工作溫度相關。溫度過高會縮短LED光源壽命，它的發光效率也會隨溫度升高而降低。PN結在光源內部，它的溫度難以準確測出。而LED管一旦制成，PN結內部溫度與外殼溫度是相關的，故一般可以用LED外殼溫度推測其內部PN結溫度。大功率LED管生產廠家會在外殼散熱板或模組基板上標記指定的測試點，并提供該測試點溫度對應的光源特性參數。該測試點的溫度稱為基板溫度，是對LED燈具測試、評估的重要依據。

2.3 產品分類

LED的一個特點是單體功率很小，故一個LED舞臺燈具都會用到多個LED光源，或將多個LED管芯集成封裝在一個散熱基板上的模組；另一個特點是LED有白光和各種彩色光的光源。所以，燈具分類與以前的常規燈具有所不同，如按光源顏色分類、按光源數量分類，還有按出光鏡頭數量分類的。早期的LED舞臺燈具大多是多出光鏡頭燈具，這也是LED舞臺燈具的一個特色。近年來，使用多LED芯片集成的光源模組或多個LED光源在燈具內部混光的單出光鏡頭燈具陸續開發出來，表現出了很好的舞臺光束控制能力。

2.4 技術要求和測試方法

2.4.1 安全要求

作為舞臺燈具，安全要求必須符合國家強制性標準GB 7000.217。但是，原先高溫下工作的玻璃泡光源改為不會爆炸碎裂的LED光源，原先更換燈泡、防爆、防碎片散落的一些要求在LED燈具中不會發生，也不再適用。

2.4.2 電氣性能

2.4.2.1 燈具功率

LED舞臺燈具往往在一臺燈具中有多個顏色光的LED光源，根據需要的色彩，調整各自亮度比例發光混出所要色彩的光線，各種色彩和亮度情況下，燈具消耗功率都不相同。為了統一，本標準規定，在額定電壓和額定頻率下，各顏色通道的LED光源都開到最大時燈具消耗的電功率為最大功率，其與燈具標稱的額定功率偏差不得大于額定功率的10%。

2.4.2.2 功率因數

LED舞臺燈具可調光和調色，在不同功率下的功率因數是不同的。本標準要求在最大功率下測試功率因數。要求額定功率80 W及以上的燈具，功率因數應大于0.9。考慮到80 W以下的娛樂燈具并非舞臺常用燈具，本標準未對這類燈具的這一指標給予限定。

2.4.4.3 調光性能

調光過程應無閃爍或跳躍，是舞臺燈具的基本要求。在測試部分要求在30 s時間完成0～100%調光，之所以取30 s這樣較長的調光時間，是由于快速調光過程，難以檢測出閃爍和跳躍的現象。

最低一級照度宜不大于最高照度的0.01%，并在說明書上標出。因目前較多的LED舞臺燈具普遍存在最低一級調光等級時LED燈具發光亮度過高的問題，這一條特意做此規定。

鹵鎢燈泡舞臺燈具的供電電壓降低，發光效率大大降低，在調光起步狀態電壓很低，慢慢變亮，觀眾不會感覺到起光的過程，符合舞臺演出要求漸明漸暗的效果。而LED光源在低電流供電狀態下發光效率基本不變，LED燈具在調光起步階段，發光與調光等級基本成正比。如果以8位二進制計，最低一級發光為最高一級的二百五十六分之一（1/256），如果最高一級在舞臺上照度為2 000 lx，最低一級大約是8 lx左右，將是昏暗路燈下的效果了。舞臺自黑暗狀態慢慢變亮，在使用鹵鎢燈泡時沒有問題，而在使用LED光源時成為突然變亮，原來要求的漸亮的效果就沒有了。

根據二次方調光曲線的要求，規定最低一級萬分之一（0.01%）的標準，這是根據舞臺燈光的要求，在技術上有一定難度，但是從目前的市場調研看，只要廠家重視，改進技術還是能夠做到的。這也是專業舞臺燈具與一般用途燈具的區別之一。

這樣的要求在測試中會遇到一點問題，往往在常規的離燈具幾米外的測光點照度計能測到最高照度值，但是未到最小值，照度計已經沒有讀數了。由于該項測試只是要求相對值，所以，可以適當縮短測試距離，在一個高低兩端都能在照度計上顯示讀數的合適固定位置測試此項性能要求。

2.4.4.4 電磁兼容

由于LED舞臺燈具在演出中會被大批量使用，其內部的開關電源和驅動電路產生無線電干擾和諧波，將對環境產生電磁污染。一般LED舞臺燈具廠商都是外購開關電源，低價的電源往往在這個指標上不達標。筆者在日常檢查中，也發現這方面的問題較多。國家對電磁兼容有強制性標準要求，本標準在此只是引用，望引起廠商和用戶的重視。

2.4.4.5 噪聲

為減少LED燈具中散熱器的體積和重量，大功率LED舞臺燈具往往采用風扇強制散熱；燈具調焦、運動也需要驅動電機，這些都會產生噪聲，雖然小功率LED燈具沒有散熱風扇，噪聲極小，但是運動類LED燈具類似電腦燈，本標準LED舞臺燈具的噪聲指標參照WH/T 41相關條款。

2.4.4.6 光度參數

LED舞臺燈具在光度參數方面要符合WH/T 26的相關要求，但是由于LED光源的特殊性，在測試時要先老化和開燈點燃后穩定30分鐘。LED燈具的光輸出除了前述初期波動的特點，開燈后光源發熱有個溫度升高的過程，隨光源溫度升高光輸出不斷下降，穩定后測試更加客觀和接近使用實際。

2.4.4.7 初始發光效能

初始發光效能是LED燈具是否節能的一個重要指標。本標準在制定過程中，對國內若干主要LED燈具生產廠商進行調研和測試，參照國內LED舞臺燈具現狀，針對不同類型燈具規定了初始發光效能的最低要求。

本標準針對不同類型的LED舞臺燈具規定了不同的初始發光效能指標。白光LED燈具發光效能高于彩色光LED燈具；另外，舞臺燈具聚光性能越強，光的利用率越低。這些都是依據LED光源和各類舞臺燈具的一般規律。燈體運動類燈具由于增加了驅動電機的耗能，參照了能效最低一檔。這些指標的確定，還考慮了目前采用氣體放電光源的同類燈具的一般發光效能，作為新光源的LED燈具發光效能不能低于傳統光源同類燈具，否則就失去了使用新光源的意義。

因此，本標準規定的LED舞臺燈具初始發光效能的指標，比采用鹵鎢光源同類燈具的發光效能要高得多，與目前采用氣體放電光源的同類燈具相近或稍高。

2.4.4.8 照度均勻性要求

燈具的照度均勻性在WH/T 26-2007的5.5條曾經用有效光斑內平均照度與最高照度的百分比數字作為指標。通過幾年實踐發現，一些舞臺燈具的均勻性指標很高，它們射出的光斑是一個明暗反差雖然不大、卻不可接受的花斑，舞臺要求的均勻性難以用數字評價，本標準繼承了WH/T 41-2011的5.2.2條用“不應出現明顯的明暗差異”代替了數字的指標，只用目視檢驗。

2.4.4.9 光通維持壽命要求

LED光源的特點之一是超長的光通維持壽命，該指標主要由LED在工作狀態下PN結的溫度決定，可達20 000 h～30 000 h。考慮到一般舞臺燈具每天只用幾個小時，一般使用五、六年也不會超過10 000 h，五六年后燈具也該換代淘汰了。本標準規定該指標不小于10 000 h。

該指標的測試是一個難題。一個舞臺燈具連續點燃一萬或幾萬小時，測試環境、儀器等各種條件都會發生變化，難以維持不變。因此，國際上一般是用各種辦法縮短測試時間，而后按一定的規則進行推算。本標準參考IES TM-21-11，考慮到LED長期點燃后其輸出光通Φ （t）按指數規律衰減：