浅析演播室LED灯具的优点和问题

2015-9-10  来源:中央电视台中视科华公司  作者:谢泽君  有156311人阅读

 

  【摘 要】 LED灯具技术的发展使演播室电能的消耗大大降低,并且使用寿命长。但是,由于制造技术还不够成熟,生产水平也有所不同,造成LED灯具在演播室实际使用中还存在一些问题。发现问题,分析成因,不断完善LED灯具在演播室中的实际应用,是十分有必要且必须的。

  【关键词】 LED灯具 演播室 应用问题

  引 言

  电视演播室选择以LED做光源的灯具是大势所趋。LED光源灯具相对于传统光源优势是明显的,但是,在实际使用过程中也遇到了这样那样的问题。下面笔者就从实践出发来分析一下LED灯具到底有什么优点和短板,我们如何更好地加以利用,趋利避害,使其提供给我们满意的光效。

  一、LED灯具的优点

  LED光效高、寿命长,能够实现多彩变化(包括色温),并且还可以做到自身调光,所以LED灯具特别适合影视照明。随着技术的发展,LED照明灯具在电视演播室中也得到广泛的应用。央视总部新建演播室大量使用以LED作为光源的灯具。如图1所示。

  

     

图1 央视总部演播室LED灯具

  LED灯具与传统钨丝灯相比节能环保,以往功率为1000瓦钨丝聚光灯的照度现在100瓦的LED聚光灯就可以达到,在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。它有效的降低了演播室环境温度,使演播室工作人员感到更加舒适,尤其是主持人,没有了炙烤的感觉。

  钨丝灯在能量转换时会产生大量热能,使灯丝发热变形、变软,很容易因振动引发灯丝断裂。而LED由于发光原理不同所以不会有灯丝断裂的情况。图2为LED光源与钨丝灯光源对比。

  

图2 LED光源与钨丝灯光源

  LED灯具的体积小,一方面在演播室的空间利用上更加灵活,改造一个临时场所为演播室时,对空间要求更低。另一方面出外勤携带轻便。再加上灯具造型多样,有圆形、方形、甚至是异型,使我们对灯具的利用更加灵活多变。

  发光效率比传统钨丝灯要高,因为LED在电能转换为光能时,发热量要远远小于传统钨丝灯,所以它的效率是非常高的。

  LED灯具的色温调节比较方便,通过一定的技术手段可以方便地调整灯具的色温,色温可调范围一般在3000K~6000K,完全满足摄像机的拍摄需求,而且色温稳定,衰减速度极慢。相比之下,传统钨丝灯通常需要在光通过的路径上加上雷登纸来改变色温。由于钨丝灯发热量比较大,色纸在高温的炙烤下容易老化,造成色温变化,需要经常更换新色温纸,换纸难免灯位偏移,重新对光工作量大。两者相比LED灯具还是非常方便的。

  二、演播室常用LED灯具

  根据演播室拍摄制作的需要,常用的LED灯具类型有柔光灯,聚光灯和效果灯之分。下面以中央电视台总部新演播室使用的灯具为例加以说明。从LED灯具的类型可以看出,LED灯具通过光学系统的变化也可以做出不同的光质,来满足不同的布光要求。在重点人物刻画上,可以使用菲涅尔聚光灯和成像灯,既能在录制上达到标准要求,又能使人物更加立体。柔光灯因其均匀的光质可作为辅助光平铺使用,能使得人物更显饱满。效果类灯具的使用,给我们提供了很大的创作空间。LED灯具的多样性给我们提供了更多的选择空间。

  1、柔光灯

  柔光灯的光学系统比较简单,一般是将光源发出的光进行直射和反射来使用。柔光灯投射面积一般比较大,而且均匀,适合用作大面积辅助布光。图3为我们使用的几款柔光灯具。

  

图3 柔光灯

  2、聚光灯

  演播室使用的聚光灯一般为菲涅尔聚光灯和成像聚光灯。

  图4为ARRI L7聚光灯,此款灯可以方便调整光谱中各颜色的占比。用作人物主光源非常优秀。

  

图4 ARRI L7聚光灯

  图5为华晨300W LED杆控聚光灯和星光300W LED聚光灯,主要用在综艺演播室作为主面光使用。

  图5 聚光灯

  图6为ETC LED成像灯。这款灯的光源比较优秀,它采用的是7色LED灯珠组合光源,和普通LED光源有区别,调光更加方便灵活。切片功能可以很好地控制光区。主要用作人物主光。

  

图6 ETC LED成像灯

  3、LED效果灯

  在演播室中使用的灯具中,除了柔光灯和聚光灯使用最多的还是各种各样的效果灯。它主要用于舞台大面积染色和灯光构图造型。图7所示为我们演播室使用的几款效果灯,有PAR 灯、染色灯、矩阵灯。

  

图7 各种效果灯

  三、灯具应用中的问题分析

  1、压光频闪问题

  实际应用中发现,有些LED灯在压光情况下使用时会造成电视画面的频闪,出现频闪波纹现象,我们称之为压光频闪。不同品牌的产品出现压光频闪的调光值也不一样。在灯具满功率输出时,频闪波纹现象就会减轻甚至消失。可作为灯光工作者而言电视画面就像画布一样,不可能所有的颜料都已高饱和度出现,画面需要细致的去雕琢,从构图、颜色、光比等因素综合考虑,有时甚至只需要一点点的颜色做调和就足够了。而现在有了丰富的颜色,却不能很好控制它的亮暗变化,的确非常的棘手。况且一场大型综艺演出不可能只用一个厂家的一款灯型,灯型增多,频闪的几率就大大增加。

  分析这种频闪的现象,就要从LED灯具发光控制总成说起,它是由好多电子元件组成,包括开关电源、驱动电路和控制电路。其中驱动电路将低压直流电按控制要求变为可变、恒流电源。驱动电路脉宽调制的频率,关系到LED输出光线的闪烁频率。这种低频会在电视屏幕中产生滚动的条纹。频率调高,脉冲宽度变窄,调光分级减少,调光平滑度会降低。这是一对矛盾。

  目前,我们的解决方法就是首先在条件允许的情况下,尽量统一使用灯具的型号,型号统一之后与摄像技术对接,通过技术手段避开灯具脉冲频率与摄像机频率重合波段,来避免画面频闪的出现。灯具不统一时,找出所用灯具频闪波段最大和最小值的区间,避开这个频闪区间,操作难度和局限性更大。

  因此,希望生产企业从技术分析入手,在灯具控制电路上解决压光频闪的问题。

  2、散热问题

  温度对LED发光效率有着直接而且明显的影响,温度越高发光效率越低。要提高LED灯具发光效率就必须控制LED光源的工作温度。散热是必须考虑的。目前常用的散热系统分为有风扇和无风扇散热两种形式。

  无风扇散热一般采用散热基板和热管散热,图8所示为无风扇散热灯具。它将热量由基板高效传到散热鳍片。采用此种散热类型的灯具非常安静,不产生噪音,但因此需要散热基板体量巨大来增加与空气的接触面积,从而灯具的体积会增大,重量也随之增加。在有限的演播室空间内,体量巨大的灯体给使用者带来了诸多不便。

  

图8 无风扇散热灯具

  央视总部C区财经频道演播室为80㎡,采用滑轨式吊装系统,主持人站播位置分三个区域,每个区域都需要灯具去完成照明工作,这时灯具的大体量就显现出弊端了,灯和灯之间距离很近,横向摆动的空间不够,对调光造成了一定的不便。有时由于灯具投射方向不一样,一个灯位需要多灯重复利用,灯体就会互相干涉,我们采用了纵向伸缩杆的形式,可以方便控制纵向的上下位置,向下延伸灯具,保证出光角度,避开上层灯具,解决“一位多灯”的问题。

  风扇散热是主动散热的一种常用方式。它通过风扇(如图9所示)加速热量散发过程。但是,风扇的转动会产生一定的噪音,在安静的小演播室里,风扇转动的声音尤为明显,严重时会影响到话筒的正常拾音。

  

图9 风扇散热

  央视总部E05为400㎡演播室,录制的节目有《道德观察》《庭审现场》《法律讲堂》《普法栏目剧》《心理访谈》等。演播室内人物的面光、侧光、逆光都采用的是风扇散热的LED螺纹聚光灯。刚开始使用时灯具几乎无噪音、很安静,使用一年后风扇噪音开始出现,已经影响到话筒的拾音。录出来的声音里有嗡嗡的风扇声,录音师只能采取技术手段来降低灯具风扇噪音带来的影响。另外,由于风扇带动空气流动,环境中的尘土还会附着在风扇的叶片上,久而久之风扇上会积攒了大量的灰尘,甚至一些杂质会将风扇卡死,失去了对灯具的散热功能。在直播当中灯具无法很好地散热,温度过高出现闪动或熄灭都会造成无法挽回的损失,后果很严重。

  针对这些问题,我们每隔三个月对灯具进行保养维护,利用高压气枪清理堆积灰尘,确保散热功能正常工作,对风扇出现严重问题的进行更换处理,但这样做也只能减弱一些风扇的噪音。目前,还在尝试降低收音设备的灵敏度和过滤噪音等技术手段,来减小噪音对录制质量的影响。

  因此,希望生产企业要采用高质量噪音低的风扇,以满足演播室录像对噪音的技术要求。

  3、距离和照度问题

  目前,我们演播室使用的LED灯具功率一般在300W以下。这对于中小型演播室,投射距离短的情况下是能达到照度要求的,像央视总部E02、E03等800㎡演播室,300W LED 聚光灯照度也没有问题。但是对特大型演播室随着灯光投射距离的增加,300W的LED聚光灯就达不到要求,只能选择传统2000W卤钨灯或大功率电脑摇头灯。因此,能有光效高、功率低的LED聚光灯完全替代2000W卤钨灯是我们的需求。

  4、信号控制系统故障点问题

  传统光源灯具是由灯光控制台通过信号来控制可控硅来实现对灯具亮度控制的,而LED灯具是自身带调光的。它需要直通柜直接供电,通过控制台输出信号控制灯具的亮暗。灯光控制台主信号先到信号分配放大器,再到信号节点,最后输出到每个灯具。LED灯具有着比传统光源灯具更复杂的信号控制系统,这无形中增加了故障点和维修排查的难度。

  为了适应这种复杂的控制系统,在灯具安装时将每个供电回路做标号,使其一一对应。标记好信号来自哪个分配器,每个节点上都串联了哪些灯具等。这样,当出现问题时,可以很快排查出故障点,判断是不是灯具没有供电,如果灯具有电,可以很快判断信号控制是不是出现问题。

  我们通常的做法步骤为:

  a) 具都不受控,查主信号;

  b) 某一组灯具不受控,查相应信号节点;

  c) 某只灯不受控,查灯具自身信号接收单元。

  5、光源一致性的问题

  将不同品牌的灯具放在一起都使用白光的情况下,就会发现,不同品牌的灯具投射出白光的色温不一致,导致在灯具混用的时候有偏红、偏蓝的现象出现。

  因此,在灯具混用的情况下,设定一个中间值,用测光表测量偏差值,确定之后在灯具上加滤色片来滤掉多出的色光,来达到统一目的。

  当然,在一个演播室内尽量采用同一厂家、同一批量、同一种灯具型号是达到统一色温的最好选择。

  6、维修和运行成本问题

  LED灯具很精密,要比传统灯具构成上复杂许多。与此同时,换来的是较高的故障率和维修费用。相比传统灯具,损耗零部件的价格高出传统灯具好几倍甚至是十几倍。

  值得庆幸的是好的LED灯具维修率很低,灯具比较耐用,LED光源寿命都比传统光源要长很多,算起来是降低了运行成本和维修率,再加上电能消耗也大幅减少,也起到了节省经费的作用。我们也会精心维护,尽量减少人为因素造成灯具损坏。还是希望随技术的发展,LED灯具质量有大的提升,经济耐用、物美价廉,这是我们所需要的。

  结束语

  LED光源是一个正在蓬勃发展的新型照明光源,在节能减排的大趋势下,LED技术的应用很好的解决了节能问题并且能达到工作要求,它的优点是我们都能看得到的。虽然它还多多少少存在一些问题,但随着科技的发展,我相信会得到解决,毕竟瑕不掩瑜,LED性能优势已经非常明显。我们也会在日常的工作中不断尝试、探索,将它的优势最大化,解决存在的问题,趋利避害,让LED灯具更好地为我们服务,来体现它本身的价值。

  参考文献:

  [1] 王京池著:《电视灯光技术与应用》中国广播电视出版社,二零一零年六月

  [2] 会刊资料:《2013 北京国际LED影视照明技术高峰论坛》,二零一三年八月

  [3] www.wenku.baidu.com

  [4] http://www.etcconnect.com

 

  作者简介:

  谢泽君,2011年六月毕业于北京戏曲艺术职业学院。2012年进入中国戏曲学院进修,2014年毕业。灯光专业,学士学位。毕业后进入中视科华公司,在中央电视台总部从事灯光技术工作。主要参与节目有《谢天谢地你来啦》、《博乐先生微逗秀》、《非常6+1》、《艺术人生》、《健康之路》、《墙来了》等。话剧:北京民歌音乐风俗画卷《水牛儿》、《华北五省区舞蹈大赛》、《阿拉善—陶来》、《人民的焦裕禄》等。

 

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