舞台灯具绿色照明的思考

柳得安

（上海戏剧学院，上海 200040）

1 绿色照明的概念

1.1 绿色照明的起源

1991年1月，美国环保局（EPA）首先提出实施“绿色照明（Green Lights）”和推进“绿色照明工程（Green Lights Program）”的概念，并很快得到联合国的支持和许多发达国家、发展中国家的重视。这些机构和国家积极制定相应的政策和技术措施，推进绿色照明工程的实施和发展。我国国家经贸委于1993年11月开始启动旨在节约电能、保护环境、改善照明质量的“中国绿色照明工程”，并于2001年9月与联合国开发计划署（UNDP）和全球环境基金（GEF）共同组织开发“SETC/UNDP/GEF中国绿色照明工程促进项目”。

1.2 绿色照明的内涵

完整的绿色照明包含高效节能、环保、安全、舒适等4项指标，不可或缺。高效节能意味着以消耗较少的电能获得足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。

1.3 绿色照明的理念

实施绿色照明重要的前提是采用科学、合理的照明设计。其次应采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明器材，这一要求应覆盖电光源、灯具、电器附件以及调光控制器等灯具的每一个环节。绿色照明应该创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明。

1.4 高效的照明器材是实施绿色照明的重要物质基础

绿色照明工程要求照明节能，已经不完全是传统意义的节能，而是要满足对照明质量和视觉环境条件的更高要求，因此不能靠降低照明标准来实现节能，而是要靠充分运用现代科技手段提高照明工程设计水平和方法，提高照明器材效率来实现。高效的照明器材，是绿色照明的重要物质基础，缺少高效照明器材，绿色照明将是无源之水，无本之木。

2 舞台灯具绿色照明的思考

高效节能、环保、安全、舒适4项绿色照明指标中前3项更多地体现在灯具上，舒适性则侧重在照明效果方面。舞台灯具作为实现舞台灯光绿色照明的重要物质基础，同样应该具备高效节能、环保、安全这几个绿色照明的基本元素。

舞台灯光是一种艺术照明，而且照明的过程往往是动态的，追求的是艺术效果，因此，舞台灯具的关键要求是完善的演艺功能。当然灯具无眩光或少眩光、低热辐射等对演员的舒适性也是重要的。综上所述，高效节能、环保、安全、完善的演艺功能应该是舞台灯具绿色照明的重要内容。

理想的绿色舞台灯具应该从以下几个方面考虑。

2.1 高效节能的灯具是舞台绿色照明的基础

高效节能的灯具是舞台绿色照明的重要基础，照明器材节能与否，至少包括以下3个方面。

2.1.1 高光效光源

高效节能光源是绿色照明灯具的首要因素。传统的卤钨光源的光效只有20 lm/W ~ 30 lm/W，金属卤化物光源的光效大约可达60 lm/W ~ 95 lm/W，而被认为最有希望的LED光源目前光效最高可达140 lm/W以上，而且还在不断地提高。因此选用高光效的光源是高效节能灯具的基础。当然光源的选用在灯具设计中还涉及很多其他因素，需要综合考虑。

2.1.2 高效率灯具

衡量是否是高效率灯具通常有两个参数，一个是灯具效率，它是灯具的有效光通量与所用光源总光通量的比值，它反映了灯具本身对光的利用率，用百分比表示。另一个为灯具发光效能，它是灯具的有效光通量与光源及保证光源正常工作所必需的全部电器附件消耗的总电功率的比值，它是一个包括光源发光效率和灯具效率在内的参数，以lm/W为单位。目前更倾向于使用灯具发光效能，因为此参数更直接地表达了灯具是否节能。灯具发光效能常简称为光效。

由于舞台灯具以聚光类灯具为主，并对功能有较严格的要求，所以聚光类灯具的光效都不是很高。目前大多在10 lm/W ~20 lm/W，而白炽光源的灯具光效往往低于10 lm/W。因此如何提高舞台灯具的光效是实施绿色照明中非常重要的一个环节。

使用LED灯具最大的优点应该是节能，也就是灯具应该具有较高的发光效能。但LED灯具光学系统设计合理与否，LED芯片和光学器件质量的高低，都会影响灯具的光效，不合理的设计致使LED灯具的光效低下，在我们对LED灯具的实际测试中，也证实了这一点。因此，不能盲目认为LED灯具就是节能环保灯具，只有合理设计和应用LED，才能生产出真正节能环保的灯具。

2.1.3 高效率的电器附件

由于新型灯具（电脑灯和LED灯具等）都有复杂的电源电路和控制电器，其效率高低直接影响灯具的节能指标。

金属卤化物光源启动后需要较长时间才能达到额定光输出，为此整个演出期间光源都处在工作状态，消耗大量电能，因此当电脑灯光闸关闭后，降功率运行是非常必要的。

2.2 环保应体现在灯具生产、使用和废弃的全过程

2.2.1 生产过程应节材、节能、少废弃物、无污染

灯具（包括其中的光源和电器附件等）在其生产过程中应节约原材料、节能，生产过程中应尽可能减少废弃物，生产用的主材和辅材都不应产生污染，这需要有科学的产品设计和生产工艺设计才能有所保证。

目前生产的气体光源基本都含汞，生产和废弃都面临污染问题。

2.2.2 使用过程中节能、环保

灯具在使用过程中应节能、不产生有害射线、无光污染、不排放污染物、不产生电磁干扰。目前白炽光源产生大量红外线浪费大量能源，金属卤化物光源发出的光含有大量紫外线，金属卤化物光源和LED灯具的电器附件产生过量的电磁干扰，此外，LED光源暴露使用时容易产生眩光，这一系列问题都有悖于绿色照明的理念。

2.2.3 光源、灯具报废后对环境无污染、可回收并再生利用

目前大量使用的金卤光源、荧光灯管都含有汞，废弃后可能对环境产生污染，而且目前也没有制定对这些灯管的回收制度。LED光源得到推广使用后，这种情况应该会有较大的改观。至于LED废弃对环境有多少污染，还有待于进一步研究，据说国外已经有人在进行这方面的研究。

2.3 长寿命是节能、环保的重要环节

光源、灯具的长寿命就意味着可减少生产，减少生产就意味着节约了生产中所需的能源、材料以及相应的运输，而这些都需要耗能并产生对环境的污染。光源、灯具的长寿命也意味着可以减少废弃，可以减少废弃物对环境的污染并可减少废弃物运输、处理所需要的能源。灯具的长寿命至少与以下3方面有关。

2.3.1 光源寿命

对于光源不可更换的LED灯具，光源寿命是灯具寿命的关键所在。对于光源可更换灯具来说，光源的寿命对节能环保也有着十分重要的意义。光源的寿命除了与发光原理、材质、工艺等因素相关外，还与光效、色温和显色性等有关。舞台灯光对光通量、色温和显色性都有较高的要求，为获得这些参数的高指标常常是以牺牲寿命为代价的，几百小时寿命的光源在舞台灯具中是常见的，甚至还有几十小时寿命的一些特殊光源。成像灯常用的HPL泡，如果色温为3 250 K灯泡寿命为300 h，而色温为3 050 K时寿命高达1 500 h ~ 2 000 h。因此在实际应用中不应盲目追求不必要的高指标，而增加对环境的污染。光源废弃是灯具产生污染的主要来源，长寿命光源对减少污染具有重要意义。

有些LED灯具厂商常常宣称灯具寿命长达几万小时，但我们在条件有限的情况下，将LED灯具使用一、二千小时后，已经发现有的灯具有明显的光衰。LED管芯的品质、散热设计的好坏都会严重影响LED的光衰和寿命。因此以为使用LED就是使用了长寿命的光源，甚至就此认为一定是长寿命的灯具，这是一个宣传上的误导或者是认识上的误区。

2.3.2 电器附件的寿命

电脑灯、LED灯具等都需要有复杂的电源电路和控制电器，这些电器附件的寿命直接决定灯具的寿命。电器附件的设计、电子电器零件的选用都会影响灯具的寿命。在我们的灯具测试中，LED灯具因电器附件原因产生的早期损坏也时有发生。因此，同样说明轻易地认为LED灯具就一定是长寿命灯具是一个错误的观念。提高灯具电器附件的质量是提高灯具寿命的重要环节。LED灯具可以成为长寿命灯具，但不是所有LED灯具一定是长寿命灯具。至少目前阶段有不少LED灯具寿命不长，需厂家和用户予以重视。

2.3.3 光学器件的寿命

影响光学器件的寿命通常有如反光碗、镜片、滤色片等器件镀膜层的变质、脱落等现象，严重的可能发生镜片碎裂，这些都会影响灯具的使用寿命。因此提高光学器件的寿命，对提高灯具整体的寿命有着重要作用。

2.4 高安全性

舞台灯具是一种需要人在带电状态实施操控或调整的灯具，其射出的光线又是直接投射到演员身上，因此舞台灯具更应具较高的安全性，安全性应包括以下3个方面。

2.4.1 电气安全

舞台灯具的安全性能应符合以下标准：

（1）GB7000.217-2008《灯具 第2-17部分：特殊要求舞台灯光、电视、电影及摄影场所（室内外）用灯具》

（2）GB 7000.1-2007 《灯具 第1部分 一般要求与试验》

这两个国家标准都是国际电工委员会的标准，分别是IEC 60598-2-17: 1984 + A2:1990和IEC 60598-1:2003的等同执行。

2.4.2 光辐射安全

舞台灯光是直接照射到演员身上，有时还要照射到观众身上，而且舞台灯光比一般的普通照明具有更高的强度，因此无紫外线等有害的射线，对人眼、皮肤无害就显得更为重要。光辐射安全应符合国家标准GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》的要求，该标准是国际照明学会标准CIES 009/E:2002 的等同执行。

2.4.3 电磁辐射安全

电磁兼容（EMC）包括两方面的要求：即EMI和 EMS，EMI是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；EMS是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。对于舞台灯具目前主要考核其电磁干扰，即对所在环境产生的影响。舞台灯具运行时应无无线电骚扰、谐波分量小、功率因数高，启动时浪涌小，对电网无伤害等。

在EMC方面有许多强制性标准，对于舞台灯具目前考核的标准主要有：

对于舞台灯具产生的无线电骚扰的要求应符合国家标准GB 17743-2007 《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》的要求，该标准是国际标准CISPR 15:2005 的等同执行。

对于舞台灯具的谐波要求应符合国家标准GB 17625.1-2003 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16 A）》的要求，该标准是国际标准IEC 61000 -3-2 :2001的等同执行。

2.5 完善的舞台照明功能和性能

舞台灯具是一种特种灯具，有其鲜明的特征，在绿色照明的潮流中保持并完善其舞台照明功能是十分必要和十分重要的。如果实现了节能环保而丧失和降低了舞台照明功能，就可能不再是舞台灯具，而是其他某种节能灯具，也可能什么都不是。

2.5.1 良好的光可控性和光斑质量

画家作画时，画面上每一线条、每一色彩，都出自于画家的意愿，恰到好处地表现在画面上。舞台灯光是用光在舞台上作画，因此舞台灯具射出的光及其色彩犹如画家手中的笔和颜料，必须能照射到适当的位置、控制在需要的范围内，光的强弱和色彩的浓淡都是灯光设计者的内心表达。因此光的可控性和优良的光斑质量对于舞台灯具至关重要。

金长烈教授经常讲，我们“造灯”的目的（实质）是为了“造光”——创造具有艺术照明价值的“舞台光”。这就是说，灯具只不过是一个中介载体，造灯的实质是造光，如果灯具发出的光不符合需要，要灯又有何意义呢？

舞台照明灯具主要有聚光和泛光两大类，聚光中又可分为成像聚光、普通聚光、柔边聚光，泛光中又有对称分布和非对称分布等。这些不同特性的灯具通过反光器、透镜、光闸等光学系统的良好设计和制作实现光的可控性。有时为了对已从灯具射出光进行进一步控制，在灯具透镜前加装遮扉也是常见的，可见光的可控性对舞台演出是如何至关重要。

普通照明灯具通常具有固定的光分布，使用一个配光曲线图，就将灯具的性能描述清楚了，但是大多数舞台灯具的光的形态和分布是可变的，如舞台灯具的光斑角通常是可调的，光斑形状也会需要可控，甚至光的色彩、光的投射方向都会随时发生变化，因此舞台灯具良好的光可控性是一个十分重要的指标。

涉及舞台灯具光分布和光斑质量的光度参数有：光斑角、光束角、照度均匀度、等照度曲线和光强分布曲线等。

舞台灯光是一门艺术，有很强的主观性，因此灯具光度性能参数的客观测试并不能全面反映灯具的光度质量，还应由有经验的灯光师进行主观评价。例如照度均匀度、光斑边缘的色差、成像灯的成像清晰度和变形等均需进行主观评价。

光的可控性还体现在光分布的可变性上，如有的灯具光斑的照度分布可以在峰值分布、余弦分布或平直分布之间方便变换，分别用于突出重点、均匀布光和图案成像。此外还会要求光斑边缘柔、硬可方便切换，成像灯图案片、光切割片成像虚实方便控制等等。

LED等新光源用于舞台灯具后，灯具的光学系统又有了新的变化，但其中有些光路形式光的可控性相对较差，如大多数多颗LED加聚光杯的形式的灯具光可控性欠佳，而且加上遮扉都无法遮挡杂散光。

2.5.2 完美的调光性能

可调光性是舞台灯具的最基本要求之一。舞台灯光不但在画面上有明暗对比，还需随剧情的发展变化灯光。白炽光源有很好的电调光性能，使用可控硅等调光器就可获得良好的调光性能，这也是白炽光源灯具目前仍大量使用的重要原因。所谓完美的调光性能是指在0~100%的调光全过程中能连续、平稳过渡，没有光的闪烁、跳变和抖动，且具有良好的调光线性（对于舞台灯光而言应该是人眼的视觉线性）。LED灯具虽然有节能高效等很多优点，但目前不少厂家生产的灯具，调光性能不甚理想，在低亮度时灯光闪烁或者在调光起步端调光时有明显的阶梯感或者调光起步亮度过高，这些都是舞台灯具所忌讳的。

2.5.3 良好的显色性

舞台灯光是色彩的艺术，在灯光照射下，是否能很好还原物体的原本色彩是非常重要的。灯具的显色性主要由光源决定，因此正确选择光源就至关重要。

显色性是在特定条件下，物体用被测光源照明时和用标准光源照明时，其颜色符合的程度。

对于LED显色性，现有的显色指数的评价方法是否仍然适用，如何正确评价还在进一步研究，色质指数CQS（Color Quality Scale）是一种评价LED显色性的新方法。可参阅《演艺科技》2010年11期 《解析显色指数CRI》和2010年12期《显色指数CRI与色质指数CQS》两文。

2.5.4 合适、稳定的色温

舞台灯具对光源的色温要求不是太严格，可以根据演出的需要选择合适色温的灯具，通常可以选择3 200 K ~ 6 000 K色温的灯具，在特定情况下甚至使用更高色温的光源。舞台灯光虽不如影视灯光对色温敏感，但灯具的色温会影响色光的使用（非白光LED 灯具除外）。低色温灯具在使用蓝色滤色纸时其色相、明度和饱和度都很差。高色温的气体光源因光谱中缺少红色成份，而影响红色色纸的效果。

灯具的色温基本由光源决定，但采用介质膜反光碗对色温会有影响，在滤红外的同时，损失部分红光，提高了色温。白炽光源在电调光过程中色温变化很大，将直接影响色光的应用。进口白炽光源或按国外标准生产的光源额定电压为230 V或240 V，在220 V条件下应用也将降低实际色温。金属卤化物光源在较长时间使用过程中色温会有所降低。气体放电光源因采用机械调光，调光对色温无影响。LED在调光过程中色温无明显变化，是其较突出的优势之一。

2.5.5 良好的多灯一致性

舞台灯光通常是以群灯创造视觉艺术效果的，多灯同时使用，就会存在多灯不一致性的问题。因此解决多灯的不一致性，也是提高舞台灯具性能的一个重要方面。

多灯一致性表现在以下几个方面：

（1）运动一致性。灯体水平、垂直运动一致性以及变焦、图案片、切割片、光圈等部件在运动中的一致性。

（2）调光一致性。白炽灯可控硅调光、金属卤化物光源的机械调光与LED 光源的脉宽调制调光过程的调光曲线的一致性。

（3）色彩一致性。 电脑灯CMY 镀膜滤光性能的差异，彩色LED 灯具中LED 管芯的发光波长的差异都对多灯的色彩一致性有很大影响。

（4）色温一致性。各气体放电光源之间、新旧光源之间都会存在明显的色温差异，不同的白色LED光源的色温同样会存在这个问题。

舞台灯具应该在这几个方面具有较高的一致性，才能完成高水平的舞台灯光体现。

2.6 良好的操控性能

舞台灯具是在使用前和使用中都需要操作和控制的复杂灯具，这与普通照明灯具安装后只需电源开关（最多有调光）有极大的不同，因此良好的操控性能是十分重要的。

2.6.1 自动化灯具应具有高度的控制精确性和稳定性

自动化灯具通常使用控制台远距离有线或无线遥控，因此必须具有高度的控制精确性和稳定性。其良好的操控性能至少应包含以下几个方面：

（1）灯体水平、垂直运行的稳定性，慢速和快速时都应具有良好的运动形态，舞台上还特别要求慢速时不应有步进现象。

（2）各种运动机构应能快速响应，并具有高度重复定位的精度，包括光束的重复定位（灯体水平和垂直运动）、变焦、光圈、图案片、CMY色彩、切割片的位置与旋转角度等定位都应有很高的重复定位精确性。

（3）CMY变色应具有良好的线性和均匀性，特别是在低饱和色时整个光斑内色彩的均匀性，以及色彩慢速渐变时色彩变化的线性和稳定性都需要有很好的控制性能。

（4）良好的调光精度和调光线性，详见2.5.2。

（5）变焦过程光斑虚实状态的可控性。

（6） 频闪的调节范围及快、慢速频闪等控制性能。

2.6.2 非自动灯具人性化的操作性能

非自动化灯具通常需要在使用前对灯具进行调整，追光灯还需在演出中进行操控，但其共同的特点是都需要人在现场操作，因此人性化的操作性能是保证非自动化灯具正常使用的基本条件。

灯具的水平和垂直调节、变焦调焦等操作方便灵活，锁紧装置方便可靠；无锁紧装置的活动部分，无锁紧装置的调节机构，如调焦、成像片的操作既要灵活，又要有一定的阻尼，保证定位稳定可靠；光斑的光分布和光斑的虚实可方便调节、灯泡更换方便等。

以上都是灯具设计和制造中应进行人性化研究的内容。

2.7 低噪声

噪声对于话剧特别是小剧场话剧等演出是致命的，不可忽视。电脑灯具的风扇、机械传动部分、镇流器等都可能产生噪声。灯具的热胀冷缩也可能产生噪音。降低噪声除了减少对环境的噪声污染外，更重要的是提高了演出的听觉效果。

结语

本文仅对舞台灯光绿色照明中的舞台灯具这一局部应如何面对绿色照明浪潮的问题发表一些想法。绿色舞台灯具是绿色舞台照明的重要物质基础，解决了绿色舞台灯具这一基础，整个舞台灯光的绿色照明工程才能成为有源之水、有根之木。舞台灯光绿色照明是一个系统工程，涉及舞台灯具、控制系统、灯光设计方法和设计理念，甚至观众的欣赏习惯。中国舞台灯光用电量普遍高于国外，这与我国舞台演出中观、演两个方面的审美、喜好、习惯都有关，因此舞台灯光绿色照明之路将需要业内有识之士共同努力开拓。

（注：本文是作者与金长烈、陈国义、姚涵春三位教授共同研究与探讨的成果，由作者执笔。）

[1] 柳得安. 舞台灯具性能与功能测评. 演艺科技，2011.5