小功率套装户外拍摄LED灯具的研发及应用

·115
·
人文科技
小功率套装户外拍摄LED 灯具的研发及应用
刘　阳
（成都理工大学 传播科学与艺术学院，四川 成都　610000）
摘　要：在开展户外拍摄的过程中，光的影响是非常严重
的。

要想获得良好的户外拍摄效果，就需要注重对灯光的合理运用。

本文结合实际情况，介绍了传统影视灯具以及LED 影视灯具的应用情况，并在此基础上介绍了一种小型套装LED 户外拍摄灯具，以期可以更好地改善户外的拍摄效果。

关键词：影视制作；LED 灯具；光影“光影，先有光后有影”，由此可见，光的合理运用是拍摄优质画面的关键因素之一。

随着影视制作技术的不断需求，人造光，包括光源和灯具都在快速的发展。

就光源而言，从早期以钨丝灯为代表的白炽灯、卤素灯，到HID（High Intensity Discharge 高强度气体放电光源），直到近年来才大量运用到专业照明领域的LED（Light Emitting Diode）。

每种新型光源的运用都直接促成了影视拍摄技术的长足发展，同时也极大丰富了影视艺术的表现手段。

1　传统影视灯具应用现状
传统影视拍摄应用灯具主要分为低色温灯（白炽灯、卤素灯）和高色温灯（高强度气体放电光源）两大类。

白炽灯的发光原理是电流流过灯丝，电阻让钨丝发热而发光，灯丝通常的工作温度高达2900℃以上。

卤素灯是指在石英玻壳内填充卤素元素，主要是溴和碘蒸汽，它们能捕捉到在高温白炽化工作状态下从灯丝上蒸发脱落的钨丝颗粒，并在灯泡内不断将钨丝颗粒重新附着在灯丝上，从而延长灯丝的寿命。

这类光源的色温通常是3200K。

其最大优势在于显色指数高，其CRI（Color Rendering Index）≥98，并且属于连续光谱光源（Continuous Spectrum Light Source），这使其在色彩还原方面成为了最接近太阳光的人造光源。

但它的劣势也是相当明显的，如发光效率仅为12～24lm/W，这就导致这类光源的能耗很高，发热量巨大，目前只在影视剧夜景室内场景使用。

HID（OSRAM 研发的HMI、PHILIPS 研发的MSR／MSD 等都属此列）灯是一种高强度气体放电光源，其发光原理是封装在石英玻壳内的两个电极间由镇流器产生高压大电流而产生电弧，电弧激发汞气和金属卤化物，从而发出耀眼的白光。

因其色温通常在5600～6500K，所以成为了最接近正午自然日光的人造光源。

这类光源的发光效率相较白炽卤素灯有了较大提高，大功率的HID 光源灯具因其光通量大，照度高，可以直接用于影视剧日景室外拍摄补光，更可以用在夜景室外模拟月光而成为大面积铺光的利器，目前其是影视拍摄外景时用量最大的主流灯具。

不过，HID 类型光源的显色指数CRI 值一般来说仅有85左右，而且需要沉重而昂贵的镇流器（Ballast）来控制电流，从而控制电弧的大小。

受交流电频率为50/60Hz 的影响，电弧每秒激发50/60次，帧率和快门速度不同，可能会造成频闪（Flicker）。

所以在使用传统的镇流器时，需要特定的帧率和快门速度来避免频闪。

近年来，先进的大功率电子镇流器的工作频率一般都在20kHz 以上，在这之下可用绝大多数的拍摄速度（如图1）。

图1 ARRI MAX18 18kW HMI 聚光灯
2　LED 影视灯具的应用现状
LED（发光二极管）是由环氧树脂玻璃片封装的固态物质发光光源。

早期的LED 颗粒功率很小，只能用于做仪器设备的指示灯，经过近年来不断地改进，现在已经有相当于6kWHID 类型光源亮度的大功率LED 灯具被研发成功。

其芯片封装工艺和使用材质都有了极大改善（如图2）。

图2 LED 颗粒构造示意图
LED 的优点在于节能环保、寿命长、光效高、光色纯正、响应速度快、耐振动，而这些恰好是传统灯具的缺点（如表1）。

表1 不同光源照明灯具的主要参数比较
光源灯
具类型光源光效（lm/W）光源显色性（CRI）
光源寿命（h）
灯具发光效能（lm/W）
卤钨灯16——2297——9920-200030——50
气体放电灯60——12060——90750-200030——50
LED（白）50——20050——955000070——90
由于LED 灯具相对于传统灯具有很多优势，近年来各大生产厂商都研发出了越来越多的LED 舞台影视灯具。

综合起来大致有三大类：聚光灯、泛光灯、智能化灯，这些灯具被大量应用在舞台戏剧表演、大中型多功能会议厅和电视台演播厅，产品异常丰富，市场竞争也异常激烈。

然而，一个需求巨大的市场却被国内生产厂商忽略了，那就是用于户外影视拍摄用的LED 灯具。

舞台灯具大多在剧场、体育馆等室内场所使用，其对产品的防水性能几乎没有要求。

另外，因为舞台灯具光效的受体多数时候是肉眼，所以对光源的色温稳定性、显色性等与光的
·116
·
人文科技
表2 小型LED 聚光灯参数
①
功率
（W）TLCI
亮度（lm）显色指数
（Ra）
色温（K）
电源类型
60944497955600
（F970兼容）7.2V/6600mAh
配电源适配器
表3 小型LED 泛光灯参数
①
当前，国际知名影视设备制造商ARRI 公司已经生产了数款LED 户外拍摄用灯，其L-SERIES 系列从功率最小的L5（115W）到最大的L10（410W）聚光灯都能做到0～100%平滑调光，每种型号都推出了低色温（2600～3600K）和高色温（5000～6500K）以及可变色温（2800～10000K）三种类型灯具，其余各项指标也都达到了高清拍摄的要求，但其昂贵的价格和后期维护保养困难的问题往往会令国内用户难以承受。

鉴于此，就给国内生产厂商带来了极大的市场机遇。

以本院为例，编导专业的学生四个年级共计约480人，按6人一个小组计算，每次拍摄作业共需20套该类型的灯光设备，考虑到备份及维护库存，至少需要订购30套左右。

目前，全国大约有90所院校开设了编导或类似专业，粗略估算订购量应该在3000套左右，这还不包括全国几千家电视台、几万家制作公司。

按照每套售价1万元计算，市场总规模应该不小于2亿元人民币。

综上所述，研制开发小型套装LED 户外拍摄灯具的前景是广阔的，社会效益与经济效益也是可观的。

只要严格控制产品质量，不断提高技术含量，做好专利保护，那么该类型产品不仅在国内有着良好的市场前景，还能走出国门，抢占国际市场。

注释：①TLCI 指数是指电视照明一致性指数（Television Lighting Consistency Index）。

参考文献：［1］ 甄何平，陈阔家. LED 影视舞台专业灯具设计要点［J］.
演艺科技，2013（12）：1-8+17.
色彩属性方面要求不太严格，这都是由于人的眼睛对光的宽容度很大而导致的。

与人眼不同，胶片、CCD 以及CMOS 光电转换元器件对光的明暗、色彩的宽容度要差很多。

例如，对于高清电视、摄像机来说，画面的光比最好是2∶1，最多不能超过3∶1；白光的色温值最好固定在3200K 或5600K，最低照度（在确保良好的对象造型和色彩还原的前提下）很难低于500lux，这就使得想要拍摄出优质的视频画面在技术保障方面要难得多。

所以同样用在室内的影视拍摄光源和灯具在技术上就要严格很多。

对于光源，要求其色温值必须稳定在3200K 或5600K（+/-200K），显色指数CRI ≥85，对于灯具而言，工作噪音≤35dB，必须要有挡光片，聚光灯还必须使用菲涅尔透镜以达到“均匀柔和”的光质效果……
新闻类、人物访谈类等在中小型演播室完成制作的节目在技术保障方面就容易得多，因为其拍摄对象相对静止，摄像机的画面景别、光圈值等相对固定，化妆、服装可以与摄像、灯光相互协调而基本不受限制，灯光布光范围相对固定，灯具数量不受限制，大量使用了泛光照明，仅在逆光位使用少量聚光灯即可……可喜的是，由于科技研发的飞速发展，目前采用LED 光源的这类灯具从进口到国产，从型号到产量都有了长足的进步和改善，一个又一个电视台、制作公司的演播厅被改造成了全LED 高清照明化制作中心。

但这一切，转换到户外拍摄，就是另外一番景象了。

首先，以新闻采访为例，一个新闻采访小组最少2人，最多4人，所以能携带的机器设备就非常有限；其次，户外采访拍摄，场景千变万化，可供拍摄的光的条件也是千差万别；最后，户外拍摄的气候也是不可预知的。

遗憾的是，目前国内市场还很少有灯光设备能满足小型户外拍摄的需求。

3　一种小型套装LED 户外拍摄灯具的研发综上所述，户外小型拍摄灯具应具有以下特点：第一，光源采用LED，充分利用其低压节能（可采用锂电池供电）、轻便耐冲击、光效高、色温可变、显色指数好等特性。

第二，灯具以自然散热型聚光、泛光组合方式，满足了多种需求。

第三，防水、防潮、隔热，具备不开箱充电性能。

第四，强调便携性，将灯具、脚架、电池、电源适配器、套装工具、滤色等所需设备部件全部装在一只定制拉杆箱内。

如图3所示，这样一款便携式的LED 套装户外拍摄用灯具可以较好满足使用要求，尤其是适用于大专院校学生实验拍摄、影视制作公司专业外景素材摄制等。

所选用灯具参数如表2、
表3：
图3 一款套装LED 户外拍摄灯具。