LED舞臺燈具的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

同時，為了防止濾色片高溫褪色，濾色片要透過光譜中大量的紅外成分，在藍(lán)色濾色片透過短波長的藍(lán)光的同時，也有些長波段的紅光透過。因此，通過白熾燈前加藍(lán)色濾色片的方法得到的藍(lán)光不但亮度減弱，顏色也不純，很難使燈光師滿意。

LED燈具則相反，它的紅、綠、藍(lán)三色光由三個發(fā)光管發(fā)出，白光由三基色混合，需要某一色光時，只減少不需要的光譜發(fā)出，并發(fā)出所需光譜的色光即可，這樣一來，燈具發(fā)光效率大大提高。尤其是藍(lán)光，LED燈的藍(lán)光亮度相當(dāng)于功率大于其十倍的白熾燈燈具加藍(lán)色色紙的亮度。LED燈具的色光在實(shí)際使用中有時顯得太過純亮鮮艷，為了降低色光的飽和度，有的LED燈具還加上發(fā)白光的LED燈珠，以產(chǎn)生淡雅的色光。

由于L E D 的發(fā)光效率比白熾燈高，燈具的光效比普通白熾燈燈具高，色光的效率更是高得多，LED燈具用于舞臺演出產(chǎn)生所需的彩色光，能充分發(fā)揮出LED的長處。

(3)壽命超長。

LED的壽命長達(dá)幾萬小時，而白熾燈的壽命僅為幾百、上千小時。但是早期研發(fā)LED燈具時，LED 裝入燈具后出現(xiàn)了難以解決的散熱問題，使LED的壽命大大縮短，影響了LED燈具的推廣。LED管為半導(dǎo)體發(fā)光，以目前的工藝水平，LED工作時輸入的電能10%~20%轉(zhuǎn)化為可見光發(fā)出，剩余的80%~90%的電能將轉(zhuǎn)化為熱能，這些熱能必須及時散發(fā)，否則，將導(dǎo)致管芯溫度升高。如在常溫下工作，LED 的壽命可達(dá)五到十萬小時。

做成舞臺燈具，許多LED管集中在一起，LED管的溫度就會升高，由此將導(dǎo)致 LED管發(fā)光效率降低，壽命縮短。

目前，一般的功率型LED管結(jié)構(gòu)上已經(jīng)得到大大改進(jìn)，不僅本身有導(dǎo)熱基板，還配有鋁基金屬芯印刷線路板(MCPCB)作為散熱基板，便于將內(nèi)部芯片產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出。除了足夠散熱面積的散熱板或帶有散熱翼片，從LED管體到燈體外部整個導(dǎo)熱通道也設(shè)計(jì)得十分科學(xué)，若將內(nèi)部 LED芯片的工作溫度控制在100℃以內(nèi)(LED的極限溫度是150℃左右)，LED的壽命就能達(dá)到幾萬小時。

(4)使用方便。

LED舞臺燈具的使用十分方便。

LED的工作電壓為3 V~5 V的直流電，若想將LED舞臺燈具自帶220 V交流電變?yōu)榭烧{(diào)光的低壓直流電源，只需要一臺發(fā)出DMX信號的燈光控制臺，不需要一般舞臺燈具必須外加的調(diào)光器。通過控制臺發(fā)出的DMX512信號分別控制紅、綠、藍(lán)三色LED管的亮度，可調(diào)出紅橙黃綠青藍(lán)紫各種色彩及亮度的光束。一個燈可代替多個不同顏色的常規(guī)舞臺燈具，免除了換色器。而且，燈體沒有一般白熾燈的玻璃燈泡和燈絲等易碎品，搬運(yùn)、日常維護(hù)等都簡單得多，特別適合經(jīng)常拆裝臺的演出場合。

2 LED舞臺燈具目前存在的問題

L E D 舞臺燈具優(yōu)點(diǎn)很多， 很先進(jìn)，但是目前還未能在舞臺演出中普及，主要存在以下問題：

(1)目前價(jià)格比較高。

目前，LED舞臺燈具的使用受到限制，與常規(guī)舞臺燈具價(jià)格上的較大差距是推廣的一個重要阻力。

LED燈具成本較高主要有以下原因：高質(zhì)量的發(fā)光二極管管芯主要來源于美、日等國外生產(chǎn)廠商，需要進(jìn)口，價(jià)格較高;新燈具光路和燈具結(jié)構(gòu)開發(fā)費(fèi)用、高性能材料產(chǎn)生的成本也很高;將常用的220 V交流市電在燈具內(nèi)部高效地轉(zhuǎn)換為LED所需要的低壓直流電所用開關(guān)電源，為調(diào)節(jié)燈內(nèi)各路LED的色彩亮度需要的調(diào)光控制電路，以及與控制臺連接的DMX512信號接收與解碼處理的電路等等，在增加了功能的同時，也增加了燈具的成本。LED燈具目前還屬于一種高技術(shù)的產(chǎn)品，在尚未大批量得到應(yīng)用的狀況下，成本的大幅下降有待時日。

(2)品種比較單一。

目前LED燈具品種單一，主要是一種光學(xué)結(jié)構(gòu)：多個LED加聚光杯在一個平面排列而成的方形或圓形的發(fā)光面，組成LED光束燈。大量的LED光源制作在一個平面上，形成一個平面的發(fā)光體，照在對象上，除了中心區(qū)域一個均勻的光斑外，外圍是柔和漸變的光圈，形成由亮到暗的衰減區(qū)，難以形成邊緣清晰的硬光斑，更難用成像片切割產(chǎn)生各種不同形狀的光斑。這樣的LED燈具作為泛光燈或要求不高的光束燈尚可，要適應(yīng)舞臺演出對光束的不同要求，例如要求邊緣清晰的硬光斑場合，或在光區(qū)要求嚴(yán)格、光束要成像切割控制的場合難以適用。一般舞臺聚光燈具(除了PAR燈)都有一個光束角大小或光斑柔硬可調(diào)節(jié)的范圍，上述的LED光束燈就無法實(shí)現(xiàn)了。如果作為泛光燈具，舞臺常用的天幕云燈中的碘鎢燈管加非對稱反光板可在舞臺天幕上方或下方向天幕投射均勻的光線，而LED模組平面布置的燈具均為對稱配光，所以，LED燈具作為天幕燈也有欠缺。

(3)質(zhì)量參差不齊。

由于近年來關(guān)于 第四代電光源、節(jié)能高光效的概念炒作不斷，國內(nèi)外的LED燈具生產(chǎn)企業(yè)大幅增加，一時間LED燈具產(chǎn)品鋪天蓋地。

目前，生產(chǎn)LED管成品的國內(nèi)外企業(yè)很多，產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格差別很大。有許多廠商生產(chǎn)或仿制聚光杯，還有一些廠家不加設(shè)計(jì)，只是采購元件，組裝成燈具。因此，同樣的LED燈具，外形相似，由于采用不同的生產(chǎn)工藝、元器件，發(fā)光效率差別很大。

事實(shí)上，LED的生產(chǎn)工藝要求很高，并不是所有企業(yè)都具備相應(yīng)的實(shí)力，因而造成市場上LED燈具的質(zhì)量良莠不齊。LED燈具的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求十分精密，LED管和聚光杯的尺寸都很小，兩者的相對位置配合要求較高，小小的偏差，光線到達(dá)舞臺的位置將會有很大的差距。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工藝要求嚴(yán)格的廠家會對大批LED管的一致性進(jìn)行篩選，考慮到LED管在線路板上焊漿的厚薄產(chǎn)生的差距，廠家會采用自動化的激光焊接工藝。

另外， 如前所述， 散熱問題直接影響LED的發(fā)光效率。目前優(yōu)質(zhì)的LED燈具從設(shè)計(jì)上和工藝上解決了散熱問題，可以有三萬小時以上的壽命，但是設(shè)計(jì)或工藝差的LED燈具則可能只有幾千小時甚至更短的壽命。

專業(yè)的研制、設(shè)計(jì)，嚴(yán)格的生產(chǎn)管理，企業(yè)從元器件、材料的選用，從先進(jìn)的自動化操作機(jī)械到生產(chǎn)過程的嚴(yán)格質(zhì)量控制(包括中間部件的老化處理)，每個環(huán)節(jié)都影響著LED燈具的質(zhì)量。

3 LED舞臺燈具的應(yīng)用前景

盡管存在一些問題，但是LED舞臺燈具的前景還是為人們一致看好。

(1)LED的光效不斷提高，價(jià)格不斷降低。

單一管芯LED的功率和發(fā)光效率在不斷提高，實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)能夠達(dá)到超過160 lm/W(也有稱超過190 lm/W)，商品化的產(chǎn)品也有每瓦上百流明的效率，科學(xué)家的目標(biāo)是200 lm/W.單個管芯產(chǎn)品的功率也會有成倍的提高。