淺析LED光源在電視節(jié)目照明應用中的優(yōu)勢及局限性

◎文/張予民

2008年北京奧運會、殘奧會的開閉幕式和2009央視春晚的令人嘆為觀止的舞美燈光照明效果，標志著光源的新時代已經到來，LED光源必將成為未來電視照明的新光源。

所謂LED光源，就是半導體發(fā)光二極管（LED）為發(fā)光體的光源。這種光源具有效率高、壽命長的特點，可連續(xù)使用10萬小時，比普通白熾燈泡的壽命長100倍。據國際權威機構預測，21世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代，被稱為第四代新光源。曾經有人認為，高亮度LED是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后最偉大的發(fā)明之一。

隨著以節(jié)能、環(huán)保、高效為理念的科學新技術的不斷發(fā)展，站在戲劇和電影兩大藝術肩膀上、以電子技術為依托迅速成長壯大起來的電視藝術，因為高清視頻技術與LED光源的運用，發(fā)生了前所未有的新技術革命，并由此帶來巨大的發(fā)展良機。

一、LED光源的主要優(yōu)點

（一）節(jié)能環(huán)保

LED的發(fā)光原理與白熾燈和氣體放電燈的發(fā)光原理截然不同，LED光源的能量轉化效率非常高，耗電量較同光效的白熾燈節(jié)省70%以上，LED相比三基色熒光燈也可以達到50%的節(jié)能效果。節(jié)能效果顯著，這對能源十分緊張的今天來說，無疑具有十分重要的意義。LED光源還可以與太陽能電池結合起來應用，目前國內已研制出可供LED搖頭電腦燈燈具使用并可連續(xù)供電單燈8小時的太陽能電池，節(jié)能又環(huán)保。

（二）壽命長

正常情況下使用LED光源，壽命可達10萬小時，減少了更換照明耗材的頻率和其他維護工作。大大減少了電視照明工作人員的工作強度和更換耗材的煩惱，也減少了耗材資金的費用。

（三）光色鮮亮

目前影視舞臺照明使用的鹵鎢燈光源具有全光譜，當光源需要變換顏色時，是在燈具前加所需要的色片，該色片阻隔了其他六種顏色的通過，只通過所需要的一種顏色，但在阻隔了其他顏色通過的同時也減少了所通過顏色的光強。LED光源是單顆顏色發(fā)光源直接發(fā)光，不需要通過濾色片變換顏色的，由于沒有濾色片的阻光，所發(fā)出的顏色非常鮮亮，目前已具有了R（紅）、G（綠）、B（藍）、白（高色溫）和琥珀色五種顏色發(fā)光源。這五種色光可以隨意進行多樣化的搭配組合，解決了鹵鎢燈需要用換色器來調色但又會產生減光的的矛盾；LED光源白色加琥珀色可以進行光源的色溫轉換，色溫的問題解決了，就為電視照明的應用鋪平了道路。LED光源的這兩個特性特別適用于電視綜藝節(jié)目照明的光色配置以及晚會背景視頻彩幕等方面的制作。

（四）防潮、抗震動安全性能好

由于LED的外部多采用環(huán)氧樹脂來保護，所以密封性能和抗沖擊的性能都很好，不容易損壞，穩(wěn)定性好；10萬小時，專家測試光衰僅為初始的50%。此特點消除了照明工作人員因外景拍攝臨時轉場時，燈具發(fā)熱易損壞燈泡造成照明耗材增加費用的擔心。

（五）低熱量、小型化、重量輕

由于LED光源散發(fā)熱量少且重量輕，非常適合電視新聞節(jié)目的外景拍攝、現(xiàn)場采訪，現(xiàn)在國內已生產出配備攝像機用的LED光源機頭射燈，用于電視的新聞拍攝。還適配了白色柔光片和琥珀色濾色鏡片用于調整光源的強與弱及色溫。

（六）響應時間短，色溫高，光效高

LED光源與其他光源的響應時間相比較：白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級，這又是LED光源具有的優(yōu)勢，它比傳統(tǒng)光源省電70%以上，發(fā)熱量還小，且色溫高。特別適用于電視新聞演播室的照明。

（七）無需通過可控硅調光

LED光源可通過電子調光器，控制電流，進行亮暗調光，不需要通過可控硅進行調光。這一特性，減少了設備的繁贅。

具有了以上的優(yōu)點特性，隨著高效LED光源的不斷推出和完善，相信通過科研人員的辛勤研發(fā)、專業(yè)照明人員的不斷探索，再加上國家對節(jié)能環(huán)保政策上的大力支持，LED光源在電視照明領域應用的前景將非常廣闊。

二、關注LED光源固有的技術局限性，提升技術應用合理性

電視燈光的使用特點是一種精細用光，在用光的燈具中，光源的亮度、均勻度、光束控制、所選擇使用燈具的功率組合、色溫以及顯色性都直接影響到電視畫面的效果。筆者關注到在節(jié)能環(huán)保的LED技術發(fā)展迅猛的同時，也出現(xiàn)了一些不適宜的應用現(xiàn)象。

（一）LED 白光的色彩還原

電視燈光對燈光的色彩還原性（顯色指數）要求高，而基于LED的發(fā)光原理，LED光源本身的光譜構成狹窄或不全，造成顯色指數低。在電視應用中，針對部分膚色，就會顯現(xiàn)偏黃綠的病態(tài)，針對某些膚色，就會顯現(xiàn)“灰”態(tài)。所以說，以目前LED科技的發(fā)展水平，采用單芯片LED為光源的燈具在電視應用中，還不適合作為人物面光這類對色彩還原性要求極高的用光領域的應用，而適合用于環(huán)境光和背景的效果光。比如在電視綜藝晚會照明中能起到背景和場景的渲染喜慶色彩和歡快氣氛的作用。

在色彩還原性方面，集成式LED光源的顯色指數較單芯片LED的顯色指數的反應較為高些。其原因是經過多粒芯片的光譜組合后，使得LED整體發(fā)光的光譜構成豐滿了許多，進而提升了顯色指數。

（二）LED 混色白光的色彩還原性和色溫調節(jié)

眾所周知，白光是由不同彩色光譜組合而成，那么，以三基色為發(fā)光主體的混色型LED燈具也能夠出現(xiàn)不同色溫的白光。但是，如此構成的白光必然缺失部分光譜，定會在針對部分色彩的還原性上出現(xiàn)問題。也有的LED燈具在白光芯片基礎上添加琥珀光色芯片以進行色溫的調節(jié)的。從理論上來說，5600K色溫LED光源的主光譜構成為黃綠光譜，在此基礎上進一步添加黃光譜，會進一步增加燈具對黃色的體現(xiàn)，在電視畫面中，人物的膚色會更加偏黃。

綜上所述，筆者認為電視燈光中的白光LED燈具應以初始色溫的白光制作，而不要采用混色和變色溫技術。針對白光LED燈具，要充分分析其色彩還原性和用途的針對性，只有這樣，才能夠真正使電視畫面所顯現(xiàn)的色彩具有保障。

（三）LED 燈具的散熱和演播室噪音

LED的壽命理論上可達10萬小時，但真正的應用壽命取決于芯片的工作溫度，當工作溫度超過或接近芯片的規(guī)定值時，都會迅速產生大幅度光衰減，勢必會造成LED光源的理論優(yōu)勢大打折扣。所以，LED燈具的散熱性能就直接關系到燈具的使用壽命。

目前的散熱多采用自然散熱和風扇散熱兩種方式。電視燈光應用中，在選擇風扇式散熱的LED燈具的時候，就要認真考慮其應用環(huán)境。LED燈具多應用于小型新聞演播室，當采用風扇散熱燈具時，雖然單燈噪音的分貝值很低，但在一個狹小空間中，多個風扇所發(fā)出的噪音就足以影響應用了。

在此，應用控制就又成為了LED燈具應用的關鍵。筆者認為，小演播室應該不用或少用風扇式散熱的燈具，而大型演播室則無大礙。

（四）革命性的新型燈具，使用局限

由于LED自身的光譜、色溫、顯色性、最佳光照距離、大功率時散熱以及從漸亮到最亮的控制區(qū)域太狹窄等技術原因尚未得到穩(wěn)定性的突破，目前只限于在電視新聞布光和電視綜藝晚會中背景的色彩渲染等，還不能進入影視劇制作這一對燈光要求更精細的照明領域中使用。還有其很大的使用局限有待突破。

提出以上四方面LED燈光應用的局限性，并不表明筆者反對LED這一新型技術，相反，筆者認為在LED技術高速發(fā)展的今天，只有將光源技術、燈具技術和應用技術有機地結合在一起，才能夠在技術發(fā)展變遷的過程中取得應用的成功，同時也推進這一新型技術的發(fā)展。我們可以總結為：LED作為未來的發(fā)展趨勢，目前在應用中一定要注意兩點：一是在布光工作時需要依據自身的應用環(huán)境和特點來選擇適合的設備；二是應用中要根據LED燈具的特性來布燈和用光。