自20世紀(jì)90年代藍(lán)光、白光及高亮度LED出現(xiàn)以來,LED的發(fā)光效率不斷提高,商品化的LED管目前已經(jīng)達(dá)到50 lm/W~100 lm/W的發(fā)光效率,并且它的光效仍在不斷提高,估計最終能夠達(dá)到200 lm/W左右,不僅大大高于10 lm/W~30 lm/W的白熾燈(包括鹵鎢燈),也大大高于目前的所有光源。但是單個LED功率很小,只有1 W~5 W,光效再高也才幾百流明,而舞臺燈具動輒上千瓦功率、上萬流明的光通量,所以,以前許多人從未想到將LED用到舞臺燈具上。
本世紀(jì)初,藍(lán)光LED得到普及,白光LED技術(shù)逐漸成熟,LED的光效比白熾燈成倍提高,大功率(瓦級)LED的壽命可達(dá)到幾萬小時,同時,它還具備開關(guān)快速、調(diào)光方便的優(yōu)點(diǎn),將多個LED組合以提高總光通量的新型LED舞臺燈具開始出現(xiàn)。起初,由于技術(shù)的原因和昂貴的價格,這種燈具少人問津,近年來由于LED燈具光效的提高,聚光杯、管芯、外殼等零配件的普及,許多廠商開始組裝生產(chǎn)。LED燈具以其鮮艷的色光、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)吸引了人們?nèi)L試。一些演出中使用了LED燈具,取得了較好的效果。
目前,LED用于白光照明的模式有兩種:一種是用發(fā)藍(lán)光的管芯中加上熒光粉,使發(fā)出的部分藍(lán)光通過熒光粉轉(zhuǎn)換為黃光,部分藍(lán)光和黃光混合成為白光;另一種是將分別發(fā)紅、綠、藍(lán)光的三個LED管組合使用,混合后形成白光。用于電視照明的以前一種方式居多,用于舞臺照明的以后一種方式為主。
LED燈具能夠用于舞臺照明,得益于它的幾個主要特點(diǎn):
。1)節(jié)能高效與白熾光源(包括鹵鎢光源)燈具相比,LED燈具節(jié)能高效的特點(diǎn)十分突出,我們可以通過兩種燈具結(jié)構(gòu)的比較來觀察這一點(diǎn)。
a.白熾燈具的光效。目前常用的白熾燈聚光燈具中,作為光源的白熾燈泡體積較大,常采用反光鏡和聚光透鏡結(jié)構(gòu)。其中一種為球面反光鏡,燈絲位于球面反光鏡球心,球面將射向燈具后方的光線反射回?zé)艚z一起向前,由于燈絲位于前部聚光透鏡焦點(diǎn)附近,燈絲發(fā)出的光線將由聚光透鏡會聚成一束接近平行的光束,如圖1所示。該光路只能利用燈泡發(fā)出的一部分光線,加上反光鏡和透鏡的損耗,整個燈具的光效只有百分之十幾。
b.鹵鎢燈具的光效。目前效率較高的橢球反光鏡成像聚光燈,得益于鹵素?zé)襞莸男⌒突鐖D2所示,燈絲位于橢球形反光鏡內(nèi)部的一個焦點(diǎn)上。