企业培训_灯光系统培训教材

灯光培训知识 前言 舞台灯光是戏剧演出不可分割的一个组成部分 舞台灯光的发展 是随着戏剧艺术的发展 剧场建筑和科学技术的发展而不断发展的 早期的灯光就是借助油灯 蜡烛 火把为演出照明的 这种照明只能起到一个简单的作用 即 照亮 后来 由于白炽灯的发明 并且很快被剧场所使用 从而代替了以前的光源 这说明了灯光在戏剧中的作用起了变化 它与前期的煤气灯 弧光灯等光源相比 具有更多的优越性 无论是在光强 显色 安装 调光等方面都为舞台灯光的艺术照明提供了非常有利的条件 同时还可以改变观众的视觉效果 对创造戏剧的自由空间起到了很重要的作用 由于舞台灯光具有可控性与可塑性 因此在演出进程中 能随时调整动态画面的完整效果 20世纪初 灯光转向新的创作观念 抒发艺术情感 这是舞台照明的精神升华 也是当代舞台灯光艺术照明发展的时代光景 当今舞台灯光的作用与发展 脱离不了两个因素 演出的多样化与科技现代化的发展 由于演出形式多样化 舞台灯光化无论在照明观念与表现形式方面都变得多种多样 异常活跃 戏剧性与非戏剧性的艺术照明界限也越来越模糊 表现手法相互补充 审美情趣相互影响 灯光的运用既继承了传统的照明功能 又努力开拓了新的表现形式 如 歌舞 演唱表演 水上表演以及服装展示 选美比赛 音乐喷泉也以演出形式出现 还有各种大型庆祝活动 运动会开闭幕式等活动也组织大型演出 都充分运用 光 来增加其演出效果 这些都使舞台灯光的艺术照明不知不觉地进入了一个多元化的格局中 舞台灯光创造艺术效果的最重要的手段就是光与色的结合 舞台色光也是舞台美术造型的重要手段 运用它创造美的感受 已成为当今戏剧演出惯于利用的手段 当今舞台灯光参与演出 无论在光的强弱 色彩以及节奏的变化上 都能与音乐及演员的表演产生呼应作用 戏剧性演出也常需要灯光帮助激发演员情绪 使演员很快进入规定情境 有时是表现特定的时空 有时是表现抽象的情绪 有时是揭示人物的心理 有时又非常严谨地引导观众有选择性地观看演出对象 有时采用含蓄的 渗透性的方式表现出来 让观众在不知不觉中接受光的传情 以上这些现象都充分表现了当代舞台灯光的参与意识正在不断加强 不仅在二度创作中 导演 舞美设计需要灯光的参与 甚至一些剧作家在写剧本时也需要灯光的参与 当今舞台灯光设计能动性往往是介入到一度创作和二度创作的整体构思中去 使舞台灯光真正成为演出整体中的有机组成部分 近年来 随着与舞台灯光有关的电子技术 光学技术 自动化技术及新型材料 新工艺等方面的发展 也直接推进了舞台灯光技术的发展 主要表现在两个方面 一是为多样化演出的自由多变空间创造了各种灵活多变的照明条件 二是在加强光的可控与可塑性方面 努力向自动化 网络化等方面发展 自从卤钨灯出现后 舞台常用的照明灯具90 被卤钨光源所代替 这使得剧场最基本的照明灯种无论在光效 显色 寿命 体积等方面都得到了显著改善 随着科技的发展 各种高光效 长寿命的气体放电灯不断问世 并很快运用于舞台灯光照明 同时舞台照明灯具在光源革新和新光学 新材料 新工艺的综合设计中 不仅提高了光效 缩小了灯体 减轻了重量 增加了品种 更重要的是灯具的控制性能大大提高 如目前出现的高强度的各种灯具 有的甚至达到百米以外射距 还出现了运用高科技电脑控制的电脑灯 这些智能化灯具可以快速换色 选择图案 调光以及灯体或平面反光镜的自由转动而改变射角等多种功能 它给舞台灯光艺术照明的发展开辟了崭新的途径 在调光方面 可控硅调光器的出现替代了长期使用的电阻器 节光器 变压器 舞台调光由直接控制强电而转向由弱电控制强电 随着演出多样化的要求 调光设备的控制形式也变得多种多样 特别是计算机引进舞台灯光控制系统 它不仅在安全可靠 快速多样 操作简化 存储量大等方面给管理人员带来很大的方便 更重要的是最大限度地满足了艺术照明的要求 演出是在一定的照明条件下进行的 光的根本任务就是要用特有的手段为演出整体创造一种具有审美价值的光 使舞台形象在光的作用下和谐统一 并有目的 有选择 准确而清晰地把舞台形象展示给观众 光是舞台的灵魂 光是舞台的血液 舞台是光的世界 当代舞台美术是光景时代 因此 需要舞美专业人员真正理解舞台灯光的作用 并且充分利用它 使它渗透到戏剧演出中 产生精神力量 灯光技术基础 光与光普光是能引起视觉以电磁波形式传播的辐射能 电磁波辐射的波长范围很广 只有波长在380 760nm的这部分辐射才能引起光视觉 称为可见光 波长短于380nm的光是紫外线 x射线 射线 长于760nm的光线是红外线 无线电波等 它们对人眼产生不了光视觉 即看不见 因此 光是一种客观存在的能量 并且与人的主观感觉有着密切的联系 1 2光与电磁波 光是一种电磁波 速度为 30 10000km s波长为780 370nm 纳米 1纳米 10的 9次方米波长 m 370 430430 450450 490490 570570 600600 630630 780光谱与颜色 光谱 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫红外线波长 620 780nm 紫外线的波长 380 420nm 如下图波长780 620 590 560 490 450 420 380nm太阳光 波长是780 380nm 纯白色 白炽灯 波长为780 400nm 缺少紫光 故合成后光色略偏红黄 荧光灯 波长为750 310nm 缺少红光 故合成后略带青色或呈青白色 1 3光度量1 3 1光通量 单位时间光源向空间发出的 使人产生光感觉的能量 设光源在t秒内总共辐射出的光能是W 我们就把辐射出来的光能W与辐射所经过的时间t之比称为光通量 光通量是衡量光源发光多少的一个指标 以F表示 单位为光瓦 光瓦单位太大 常用流明 lm 作为实用单位 它们的关系是1光瓦 683流明 lm 1lm 1cd sr例 普通40W荧光灯的光通量为2200流明 100小时 国产白炽灯每消耗1W电能所产生的光通量约为12 5lm 4tlm 1 3 2发光强度 是光通量的空间密度 即单位立体角的光通量 也就是衡量光源发光强弱程度的量 单位为坎德拉 cd 一支蜡烛的发光强度约为1cd 国产100W普通白炽灯的发光强度约为100cd 1 3 3光照度 简称照度 是受光表面上光通量的面密度 即单位面积的光通量 故照度是表示受光表面被照亮程度的一个量 以E表示 单位为勒克斯 Lx 例 自然光的照度大约如下 100000Lx晴天的阳光直射下10000Lx晴天时背阴处20Lx晴天时室内角落0 2Lx月夜100 200Lx一般办公室要求的照度一般学习的照度应不少于75Lx在40W普通灯泡正下方1m处的照度约为30Lx40W荧光灯正下方1 3m处的照度约为90Lx 1 3 4光亮度 简称亮度 单元表面在某一方向上的光强密度 它等于该方向上的发光强度和此表面在该方向上的投影面积之比 即被视物体在视线方向单位投影面上的发光强度称为该物体表面的亮度 亮度往往是表示某个方向上的亮度 以B表示 单位 坎德拉每平方米 符号 cd 或尼特 nt 熙提 sb 1nt尼特 1cd 1sb熙提 10000nt尼特 用公式表示如下 40W荧光灯的表面照度为7000cd 白炽灯的灯丝亮度约为400 104太阳亮度约为20 108cd 一般阴天天空亮度平均值为2000cd 1 3 5光效 光源的发光效率 就是光源所发生的光通量和它所消耗的电功率之比 简称光效 单位 流明 瓦 符号 lm W一般白炽灯泡的光效约为7 20lm W直管形荧光灯的光效约为30 60lm W 所以使用荧光灯比使用白炽灯更能节约能源3 颜色 颜色同光一样 是构成光环境的要素 颜色设计需要运用物理学 心理学及美学等多方面的规律 本节主要讨论颜色的基本特征 表色系统及规定色表及显色性能的方法 这些是颜色科学的基础 1 4 1颜色的形成颜色来于光 可见光包含的不同波长单色辐射在视觉上反应出不同的颜色 在两个相邻颜色范围的过度区 人眼还能看到各种中间颜色 一个光源发出的光正常是由许多不同波长单色的辐射组成的 每个波长单色的辐射功率也不一样 光源的各单色辐射功率 安波长进行的相关分布称作光源的光谱功率分布 或称光谱能量分布 它决定着光的色表和显色性能 物体色是物体对光源的光谱辐射有选择地反射或透射对人眼所产生的感觉 列如 用白光照射物体某一表面 物体吸收白光包含的绿光和蓝光 反射红光 这一便面就呈现红光 若用蓝光照射同一表面 它将呈现黑色 因为光源中没有红光成分 反之 若用红光照射该表面 它将呈现鲜艳的红色 1 4 2颜色的分类 p1Z G j m n f颜色可以分为非彩色和彩色两大类 非彩色指由白色 浅灰 灰色到深灰 直到黑色 叫做白黑系列 纯白是理想的完全光反射的物体 其反射率为1 纯黑是理想的无反射的物体 其反射率为0 所以 非彩色的白黑系列代表了物体对光反射率的变化 我们知道 光反射率与亮度成正比 室内白色的墙壁和顶棚就可以得到较高的亮度 彩色是指白黑系列以外的各种颜色 彩色有三个特性 色调 明度和饱和度 称为色彩三要素 色调是表示呈现出的颜色 也就是各种不同颜色的名称 如红 绿 蓝等 它与光的波长有关 明度 亮度 是表示颜色的明亮程度 不同色调的明度有所不同 即使同一色调因受物体表面的性质和光线强弱不同也会产生明暗 深浅的差别 如同样是黄色 可以有浅黄 中黄 深黄等 饱和度 彩度 表示颜色的深浅 浓淡 也可以说是彩色的纯度 鲜艳的程度 饱和度越高 彩色显得越深 浓 可见光中各种单色光是最饱和的彩色 当光谱色中掺入的白光越多 就越不饱和 例如红色光要比粉红色光的饱和度高 因为粉红色光中掺入了白光 一般说来 同一色调中 明度改变时 饱和度也随之改变 但明度的增大或减少其饱和度都降低 只有明度适中时饱和度 纯度 才最大 不过给人的感觉中 总是觉得总是明度大的颜色看起来鲜艳些 三原色和配色方法1U5h Y 9m8y4 3E红色 绿色 蓝色被称为三原色 这三种颜色按不同比例混合 能产生各种颜色 彩色混合有两种基本方法 加色法混合和减色法混合 所谓加色法混合就是当不同色彩的光线混合时 它们把各自在光谱中所占部分加在一起 从而产生一种新的混合颜色的方法 表明光加色混合的成色关系 红 绿 蓝三种原色光等量混合时可得 红光 绿光 黄光绿光 蓝光 青光绿光 红光 品红光红光 绿光 蓝光 白光 如果不等量三原色光混合时 就可以得到各种中间色 例如 红光多 绿光少 橙光红光多 蓝光少 粉红光减色法混合就是不同颜色混合时 它们各自从入射光中有选择的吸收它们在光谱中所占的相应部分 而产生一种合成的彩色效果的方法 任何两种色光相加后如能产生白光 这两种色光就互称补色光 互补色 如黄与蓝互为补色 青与红互为补色 品红与绿互为补色 所以 黄 青 品红分别称为减蓝 减红 减绿 也就是说三种补色均是由白光减去一种相应的原色而成的 因此黄 青 品红可称为减色法三原色 当黄 品红 青三个减色法原色重叠在一起就会产生黑色 在减色法过程中 三个减法原色的密度变化分别控制着红 绿 蓝的吸收比例 从而得出各种混合色 可达到与加色法混合的同样效果 色彩与视觉色彩会给人冷暖感 距离感 大小感和轻重感 并往往使人加以联想 从而形成不同的心理效果 这些都是人们长期形成的视觉习惯 色彩通常可以分为冷色 暖色和中性色 中间色 三类 色彩的冷与暖是根据各种色彩对人所引起的视觉反应和心理上的联想划分的 红色使人想到火的热度 从而产生温暖感 称为暖色 蓝色使人想到冷水 给人以寒冷感 故叫做冷色 紫色 绿色是不冷不暖色中性色 不同色彩能影响物体外表的大小 如果把一些不同颜色同样大小的物体放在一起 在视觉感觉上就会产生浅白色的物体大 深黑色的物体小 一般来说 白色的物体看起来最大 黑色的物体看起来最小 黄色色物体较大 其次是绿色 红色 蓝色 人们对色彩的视觉习惯还会产生远近感 不同颜色的物体在同样距离上给人视觉感受不同 暖色给人以向前移动的感觉 冷色就显得往后远离的感觉 而且色彩给人的距离感还受背景色调的影响 比如 白色为背景时 蓝色看上去显得较近 以黑色为背景时 红色看上去最近 其次是橙色 黄色 绿色 蓝色 紫色 利用这种特点可以帮助我们创造一种彩色立体感 距离感的幻觉效果 色彩的轻重感也是人们长期形成的视觉习惯 一般认为 白色最轻 黑色最重 在三原色光中 绿色最轻 蓝色最重 红色居中 有两种原色光等量混合形成的彩色 含轻色的显得轻 含重色的显得重 色彩的重量感不仅通过亮度和纯度表现出来 还受到色彩在画面中占据面积大小的影响 面积大的显得重些并比面积小的色彩更能吸引人们的注意 1 4 3光源颜色 光源的色表和显色性现在一般有两种测量系统用来描述光源颜色的特性 色温 用来表示灯光本身的色外观 显色指数 CRI 是光源对物体颜色呈现的程度 这两个参数对评测和说明光源都极其重要 但了解它们的局限性也很重要 色温在照明应用领域里 常用色温定量描述光源的色表 当一个光源的颜色与完全辐射体 也称黑体 在某一温度发出的光色相同时 完全辐射体的温度就叫做此光源的色温 用符号Tc表示 单位是K 绝对温度 光源的色温是一个光源本身色外观的数量 是基于任何当有足够的高的温度加热时会发出光的物体原理和当温度增加时光的颜色会以一个可预知的方式变化 这个系统是基于一个色彩变化的理论 黑体辐射能 当加热时由冷黑色到白热状态 随着温度升高 黑体 能全部吸收辐射能的物体 逐渐由红 橙红 黄 白 蓝白的过程 黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度 定义为该光源的相关色温度 称色温 以绝对温K Kelvin 或称开氏温度 为单位 对于许多光源来说 达到精确的匹配是不可能的 在这种情况下 最接近的光色就被当做是正确的色温 T8荧光灯色温等级达到4100K 暧色和冷色 灯光的心理一些人认为低色温光源就是暧色而更高色温就叫做冷色 事实上与黑体的温度无关而是和我们的感官有关 灯光心理影响 光色越偏蓝 被叫做冷色 偏红 偏橙红 偏黄被叫做暧色 灯光是如何影响物体的色彩的显色指数是指经不同光源照射的物体所产生的心理感官颜色的参数 第一步是要测定光源的色温 接下来8个颜色标本逐一被照 首先由光源然后是来自黑体的光使它和色温相等 如果标本的色外观没有任何变化 那么它的显示指数就是100 如果有变化这个分值就会越低 通常显示指数为80或以上就可以说是高了和有很好的光特性 色温和显色指数 有用的参考色温和显色指数提供了一些有用的信息但是它们不够完美 拿色温来说 它不能够显示出任何一个特定光源是如何显色的 举例说 比如有两个相同色温和色外观的 冷色 光源 假如光源A产生相同均衡能量 假如光源B也一样 产生一个相似的光谱除了在红色中没有光 尽管A和B光源有着相机色温但红色物体在光源A下呈现出自然色而在光源B下则呈现出暗淡和无色 总的来说 高显色指数意味着光源的显色能力很好 然而 既然显色指数是为一个光源色温而用的 但和2700K显色指数为82的光源和3500K显色指数为85的光源比较是无效的 也就是说有高显色指数的光源会趋向于在大范围上的显色很好 但不能保证任何一个特定颜色会呈现出它的天然色彩 颜色的寓意 白色寓意公正 纯洁 端庄 正直 少壮 黑色寓意清廉 凝重 严肃 粗豪 愚蠢 贫寒 愁苦 微贱 红色寓意伟大 热诚 忠耿 喜庆 可怕 危险 绿色寓意鲁莽 倔犟 乖谬 谄诈 粉色寓意聪明 活泼 少艾 风流 浪漫 荒唐 妖艳 淫荡 轻佻 蓝色寓意青春 敏锐 朝气 正派 义气 轻快 紫色寓意森严 持重 忍耐 果断 灰色寓意软弱 不定 两可 冷淡 雪青寓意优美 秀丽 柔和 舒适 葱绿寓意智慧 宁静 沉默 安详 近年来 电光源的发展突飞猛进 就其品种而言 五光十色 成千上万 但就其发光机理来说 可归纳为如下几类 一 热辐射光源1 白炽灯2 卤钨灯 二 气体放电光源1 低压放电灯例如 1 低压水银荧光灯 2 低压钠灯 3 低压高频无极放电灯2 高压放电灯例如 1 高压汞灯 2 金属卤化物灯 3 高压钠灯 4 高压高频无极放电灯3 超高压放电灯例如 1 超高压汞灯 2 超高压氙灯 三 其他光源例如 1 激光光源2 场致发光光源3 半导体光源4 化学光源5 金属丝爆炸光源本系列电光源基础知识里面 将不对上述电光源类型进行分类介绍 侧重基础知识的传播 并结合一些典型灯种 对其基本原理和设计进行简要讨论 三 发光原理 1 白炽灯太阳发光是因为表面温度接近6000K 所有固体 液体及气体如达到足够高的温度 都会产生可见光 白炽灯中的固体钨在大约3000K时的炽热就是我们常见的光源 白炽体的重要特性 辐射的色表随着辐射体的温度的升高从暗红 经过桔黄 发白 最后到炽蓝 色温也随着辐射体的温度升高而提高 白炽灯之所以使用钨做灯丝材料是因为钨在高温下的低蒸气速率以及可以被抽成细丝等其他性质 电流在金属导线中流过时会有一定的消耗 当输入功率与辐射功率及其他功率损失的总和精确平衡时 就达到了一个稳定态 影响一些光源寿命的因素 主要原因是由于钨灯丝的蒸发损失 主要是热点和填充气体 2 卤钨灯维恩位移定律表明 温度越高光效越高 如钨丝表面在3200K时的光效 每一瓦电力所发出的光量 其数值越高表示光源的效率愈高 为36lm W 1 而在2800K时为22lm W 1 如果在高压下使用一种低热导气体 如氪 使蒸发受到抑制 就可以使用较高的灯丝温度 要安全承受这种高压 就需要一种小而结实的灯泡 非常小量的卤素 如各种形式的碘 溴 可以用来与到达灯泡壳壁的钨起反应 确保泡壳的干净 通过这种手段制造出灯丝温度达到3450K的灯泡 同时也改进了光效 如果没有充入卤素 这种灯泡会在几小时内变黑 改善钨丝灯的方法是只允许可见辐射出射 如果红外辐射被反射回来并被灯丝吸收 则维护灯丝温度的功率就可以减小 商业化实现方法 发明制造低费用 低损耗 高质量的红外反射膜 我们也可称之为红外反射滤光器 3 气体放电放电通常比白炽灯更有效 这是由于其辐射来自高于固体灯丝能达到的温度区域 放电是比钨更有选择的发射体 可移向可见区或者紫外区而远离红外辐射区 因此在红外辐射区有更少的能量浪费 放电形成等离子体 它是离子 电子形成的混合体 平均呈电中性 一般必须有与等离子体的电子连接 通常是电极 但无电极连接也是可能的 带电极的气体放电气体放电示意图 空心圆表示可被电离和形成等离子体的气体原子 当带有正电荷的粒子在电场作用下定向位移时 就形成了放电电流 阴极必须能发射出足够多的电子 以维持电流的持续 而阳极则接收电流 图中的电阻是直流放电时起限制电流作用的镇流器 圆中有 符号的表示是被高能电子激发的原子 他们会产生辐射 当一个足够大的电场加在气体上 气体被击穿而导电 最熟悉的例子是闪电 产生击穿是由于自然界中总有数量很小的 由宇宙射线或者自然放射所产生的以电子 离子对形式存在的电离 外加的电场使电子加速 离子相对是静止的 一部分可能获得足够能量从而电离气体原子 当施加足够大的电场时 电离的速率可能超过离子与电子复合的损失速率 那么放电电流就会迅速增长 电荷携带者的产生率比电流增长得更迅速 结果是放电电压将随着电流的上升而下降 电流限制通过镇流器来实现 以阻止电流上涨到使保险丝熔断或者一些别的破坏性结果的产生 为了维持放电电流 在阳极返回外部电路的电子必须被从阴极发射的电子代替 阴极是典型的钨丝结构 卷状或者穗状 来自放电过程的离子轰击阴极使之加热 电子能够逃离阴极的可能几率指数地依赖于它的温度以及表面的障碍因素 放电通常工作在交流电网频率条件下 高频电子镇流器能提供一些好处 对于荧光灯来说 在20KHZ或者更高频处的工作实质上减少了电极损失 并且消除了某些用户需要的光输出调制 在更高频率下 制造完全省却电极的无极灯是可能的 现在有三种电感耦合放电 通常由几兆赫驱动的一个线圈构成变压器的初级 次级由环状的等离子体形成 因此脱离了荧光灯的长而细的几何形状 允许与熟悉的灯泡相似的高效灯的产生 没有了电极 理论上放电中就没有什么寿命限制 导致灯出现问题的原因可能是镇流器中电子元器件损坏或者荧光粉因为时间长而失效 所以其经济寿命可能短于真实寿命 4 低压放电用在照明中的低压放电中的金属主要是汞和钠 氖放电用于指示灯和警告灯 低压放电的大部分长度被一个很均匀的称为正柱区的等离子体占有 在荧光灯和低压钠灯中 这是产生高效辐射的区域 在荧光灯中包含的汞蒸气气压约为6 10 3Torr 0 8Pa 稀有气体如氩的典型气压为2Torr 266Pa 荧光灯 低压钠灯 工作需要一个最佳汞气压 钠气压 而且荧光灯要细且长 为了使荧光灯工作稳定 灯的电压必须是100V 长度必须约为1M 在紧凑型灯中使用的窄管具有更高的电场 放电长度更短 管子必须折叠起来以获得必要的灯长度 在无极灯中 加在灯电压上的约束不再适用 这就是为什么无极灯可以制成类似于白炽灯的形状的原因 惰性气体 氖 氩 氪或是它们的混合气体 在放电过程中起着非常重要的作用 5 高压放电低气压放电中的气压升高 气体被加热 最后处在一个大气压范围内 气体温度仅比电子温度 主要在4000K 6000K的范围 低几K 要维持如此高的气体温度 则必然存在温度梯度 中心区域变热 沿着温度梯度方向流向管壁的热能损失限制此种电弧的辐射效率约为60 蒸气的参数由于选择性辐射可以调整使辐射主要发生在可见光区域 高的气体温度有助于激发和电离 由于大部分的电流通过中心区域 电弧中心区域非常热 绝大多数的光在中心产生 这就是为什么高气压放电电弧绳化的原因 中心热区域的气体密度低于外部冷区域 如果该放电沿水平方向 则热的中心区域就会朝上弯曲 这就是为什么把此种放电称为电弧的原因 这也解释了为什么高气压放电并非全体都是高热的 弯曲引起的微小变化也能引起光色的显著变化 在极端的情况下 它可能引起管壁过热而损坏 4 化学种类及金属卤化物电弧能在高气压电弧的器壁温度下 如1000K 维持足够高的蒸气压 并且能产生明显的可见光辐射的元素的种类非常少 实际上用于照明光源的填充元素通常只有氙 钠和汞 但绝大多数金属元素产生的金属卤化物比它们自身还要活泼得多 许多元素 尤其是元素周期表中那些过渡金属和稀土金属元素 具有非常多的能级数目 并且能辐射出数千条光谱线 其中的一些元素如钪 镝等 在可见光区域能产生非常丰富的辐射 其他的一些元素 如铟 铊和钠 可以产生非常强的线光谱 分别对应蓝色 绿色和黄色 以上这些事实构成了金属卤化物灯的理论基础 假如我们将几毫克的金属卤化物碘化铊 TlI 与汞和稀有气体一起放入放电管中 在放电被触发的过程中 汞迅速被蒸发 管壁变得足够热使部分碘化铊被蒸发出来 这些碘化铊通过扩散进入最高温度约为6000K的汞电弧 在高温下 碘化铊分解为原子 TlI Tl I 铊原子能辐射出很强的535nm的绿色光谱线 与铊相比碘的激发能要大得多 因此几乎没有碘的辐射 对于相当简单的仅充有铊 钠 汞和碘元素的金属卤化物灯 假定灯内已达到局部热平衡的工作状态 为简化分析 我们忽略了Hg HgI HgI2 I I2和Na2等化学种类 在非常低的温度下 仅有少量的Na2I2的二聚物 随着温度上升 TlI和NaI的分子就会分解成原子 并可能产生辐射 进一步升高温度 这类原子还会被电离 由于NaI比TlI更易电离 所以在这类金属卤化物灯内 在电弧温度最高处的大多数电子来自钠原子 因此光谱由钠决定 钠比汞要容易电离 由于电子可以通过钠的电离得到补充 这意味着碘化钠蒸发时 电弧温度将下降 电弧温度的下降导致汞的线光谱发射的减少 因此其光谱将内钠和铊所决定 这也就是为什么在充有100Torr钠和1000Torr汞的高压钠放电中几乎没有汞原子辐射的原因 在稳定状态下 汞原子所起的作用主要是减少热传导损失 从而提高辐射效率 虽然金属卤化物电弧常被描述成带有附加万分的汞电弧 但这是完全错误的 因为那些金属卤化物完全控制了电弧的行为 以上的这些观点适用于任何一种金属卤化物放电形式 为了得到一个高效的显色指数优良的白色光源 金属卤化物灯的设计者们可以有许多方法 包括所添加的金属卤化物的种类和数目等等 这些设计上的自由也伴随着一些麻烦 比如金属卤化物会与灯电极及管壁发生缓慢的反应 这样 灯的寿命 光色的稳定性 光色的可变性 电弧中光色的分层 灯的维护 启动以及闪烁等等都将受到这些化学反应的影响 这也是为什么自从金属卤化物灯在1959年问世35年后 仍然没有完全取代其他高强度气体放电光源的原因 尽管这样 适当地应用金属卤化物灯还是带来了很多好处 今天 金属卤化物灯能够获得销售成功是30年来长足进步的结果 部分常见的金卤灯泡品牌型号特性 5 发光和荧光粉荧光粉用于将紫外辐射转化为可见辐射 在荧光灯中 为了产生光的需要 荧光粉也被用来增加红色辐射以求改善高压汞灯与金属卤化物灯的颜色 发光 一词被用于描述能量被物质吸收 并以光子的形式被重新发射出来的一般过程 其中的一种形式称作 荧光 入射的光子被吸收 然后以一个较长的波长再发射 这是在灯中普遍使用的一个过程 在吸收与发射期间有一个延迟 可能在10 9S和几分之一秒之间 伴有长时间延迟的过程通常是指磷光 斯托克斯 Stocks 位移 指的是波长增长而能量损失 这是荧光灯工作的一个固有部分 波长的变换是通过将入射光子的一部分能量转化为晶格振动而完成的 在由放电产生的紫外波长处 荧光粉必须有很强的吸收带 它也必须在可见光谱范围内有一个发射带 高效要求在可见光区吸收率低 一般说来 QE在高温时下降 因此为特定灯选用的荧光粉 必须在管壁温度下能够有效地工作 固体荧光粉可以是离子的 半导体的 或者是有机的 只有第一种具有灯工作需要的特性 离子荧光粉包含坚固的晶格结构 在其中 催化剂原子被引入 但其浓度为1 催化剂形成一个在确定的晶格座上的离子 并受到电力 晶场 它相对于自由离子改变它的能级 离子与晶格振动耦合 这是由于当周围晶格振动时 晶场波动 使催化剂承受不同的力 因此催化剂离子的能级取决于周围晶格中的离子的相对位置 荧光灯中的荧光粉暴露于离子与光子有害混合物的轰击下 使光输出在寿命期间退化 这就导致紫外与可见光的吸收 从而降低荧光粉的转换效率 退化的主要原因是 形成光或紫外吸收色心的紫外轰击 这是由晶格缺陷中的电子陷井而引起的 激发和电离的汞到达荧光粉表面 引起在暴露于放电的荧光粉表面吸收汞原子的光注入 在荧光粉与玻璃的交界处形成钠 来自玻璃 与汞的吸收混合物 用于紧凑型荧光灯中的稀土激活荧光粉具有特别抗伤害的晶格以及出色的维持率 正是这些荧光粉的发明使紧凑型荧光灯的设想变为商业现实 三基色荧光粉 红 610nm 粉 绿 545nm 粉 蓝 6450nm 粉 稀土金属材料荧光粉三种基色为红 绿 蓝 即稀土金属在紫外线照射呈三种基本色 再按比例混成各种顔色的可见光 6 场致发光这是将电直接转化为光的过程 最近几年 发光二极管 LEDs 忆作为公共场所的指示灯 而且具有不同的显示 它们正变得更有效 更亮 已经制造出效率大于20 的红色发光二极管 具有现实效率的蓝色与绿色的二极管也刚出现 人们正计划把它们应用于需要大量光和高亮度的地方 例如汽车刹车明明以及交通信号 在这些场合它们超过传统灯的主要优点是寿命长 高纯度的半导体材料具有非常高的电阻率 微量的故意添加物 施主物质或者受施物质 提供了能够携带电子的额外电子或空穴 由于电子的离开而形成的正电实体 这样能级就形成能带 当一个能 导带 中的一个电子与另一个能带 价带 中的空穴复合时 具有由能带隙给定能量的光发射可以发生 因此 一个发光二极管是一个将电子与空穴注入半导体的器件 另外 也存在引起损失的过程 效率可能是低的 但是随着研究和发展 它正在改善之中 红色发光二极管是基于象磷砷化镓这样的半导体 它在可见光区发射相对窄的谱线 其波长由带隙决定 在红色与绿色之间不同的波长可以通过改变磷与砷的比例获得 蓝色发射需要象碳化硅这样的材料 舞台灯具 3 1按照我国不同的行业标准 舞台灯具有多种不同的分类方法 现按照灯具的结构 功能以及光学特性把舞台灯具分为二大类 舞台常规灯具 电脑灯具舞台常规灯具又可分为三大类 泛光灯 聚光灯和效果灯 电脑灯是20世纪80年代出现的新型影视舞台灯具 近年来已发展成为舞台灯具家族中一个十分重要的成员 3 2舞台常规灯具 3 2 1泛光灯 散光灯或平光灯 泛光灯的构造它一般不设置透镜 除投光泛光灯外 而是利用从光源来的直射光和从曲面反射板来的反射光 使其具有制向性的结构 但也有那样作为远距离照明用的泛光灯 它将光源直射光由透镜聚光而射出光线 这就是投光泛光灯 此外 还有范围更广的为全部照明而设计的条灯 和为舞台的局部造成更有效果的柔和的光线 或为使曲线面有均匀的照明而能调节其角度等需要而设计的单独灯具 泛光灯具有照明范围广 光线柔和和均匀的特点配上滤色片可获得其他颜色的光 舞台照明用的泛光灯一般设计成一排灯 进行大面积照明 舞台的局部效果照明 采用可调角度的单独灯具 泛光灯在舞台照明的范围内不能有光斑和显著的光斑边缘痕迹 3 2 2聚光灯 聚光灯的构造是能把从光源发出的光束利用反射镜集中到前面 通过透镜对舞台的局部范围自由地投出光线 能够调整光线的光通和投射角度 调整方式有移动光源式和移动透镜式两种 由于调整而造成投光面的照度变化 聚光灯是舞台照明的基本灯具 它的光学系统主要由凹面反射镜 反光碗 与聚光镜组成 它的特点是 其光斑中间亮 边缘清晰 其投光范围比泛光灯窄 在投光范围内可以调节光线的强弱 调节分为光源移动式和透镜移动式两种 通过调节改变投光面的照度变化 获得局部投光效果 聚光灯一般用于的投射角和光斑大小通常有两个方法 其一是将灯头底座 一面光 耳光 侧光 柱光 顶光 追光等照明 目前在舞台照明中被大量采用 调节聚光灯般与反光碗以及插口连在一起 前后移动 使灯泡获得最佳位置 其二是不移动灯泡 只移动前面的透镜 一般说来多用前一种方法 即通过调整其光源的位置来控制投射角度和范围 其具体操作方法是 调节灯壳后部的调焦杆 或转动曲柄螺轴 或者在灯壳的底部直接拨动灯头的位置 这时在操作中要注意应使灯丝面积最大的一面和透镜完全平行 以及把灯丝的中心位置调在透镜的光轴上 根据投出的光线形成的边缘形状 聚光灯又可大致分为柔光聚光灯 平凸透镜聚光灯和轮廓聚光灯三种 3 2 2 1柔和聚光灯 发憷的光线的轮廓柔和的聚光灯 是聚光灯中光线柔和而显出轻松情绪的器具 由于通常使用菲涅耳透镜的结构 所以也可称为菲涅耳透镜聚光灯 3 2 2 2平凸透镜聚光灯 光线的性质较柔光聚光灯为强 轮廓虽然也显得清楚 但不像轮廓聚光灯那样是聚焦的光 因为从光线的质量上来表示它比较困难 所以一般按它的构造通称为平凸透镜聚光灯 它的光学系统由球面反光镜和平凸透镜构成 是一种反射 投射式灯具 光源采用蒸铝泡或溴钨灯 M 2000LDH 电源 AC220V 50Hz 光源 220V 2000W石英卤素泡 色温 3200K 显色指数 Ra 95灯座 G15 体积 350mm 460mm 590mm 重量 8 8kg 2KW高效冷光回光灯 高效多功能影视 舞台回光灯系列 高效多功能影视舞台回光灯 采用非球面真空镀铝膜层及保护膜反光碗 光利用率高 反光碗寿命长 独特的高透光率 耐高温柔光透镜的可拆卸结构 使DH系列和WH系列灯具具有多功能的特性 既可作回光灯又可作聚光灯 柔光效果 使用 作回光使用其照度高于传统灯具的30 作聚光灯使用其照度是传统灯具的3 5 4 5倍 光斑调节更方便实用 光斑更均匀 光质更柔和 无明显泛光 灯体采用三层遮光 隔热 散热结构 灯体散热好 温度低 强度高 安全性能好 采用不锈钢丝镜头防护网 经久耐用 俯仰角调节紧固把手采用梅花任一角度定位结构 便于操作广泛使用于电影 电视 剧场侧面光 侧光 逆光等场合 使用 四 舞台灯光分类灯位及功能介绍 表 五 照明及效果灯具的基本性能照明灯具的基本性能1 1聚光灯 聚光灯又可分为平凸聚光灯和四环聚光灯 它是由平凸 四环 镜 灯箱 灯座及调焦机构构成 鉴于使用场合要求的光效及色温的不同 又可分为舞台聚光灯和电影聚光灯 下面我们通过图球来说明该类灯具的结构特点 舞台聚光灯是通过反射泡本身自有反光面 反射聚光 再通过平凸镜聚光反射出去 电影聚光灯是通过灯座上的反光碗反射聚光 再通过平凸镜聚光汇射出去 其两者的不同之处是采用不同光源 可以获得不同的光照效果及色温要求 聚光灯能充分利用光源发射出的光效 调节光源与聚光平凸 四环 镜的前后位置 从而改变光束的大小和照度 当灯泡位置处于在平凸镜焦距F0内得到的是发散的光束 越靠近平凸镜 光束发散越大 照明范围越大 照度较暗 如下图a 当灯泡位置处于焦点F0上 光束成平行状态 照度也越大 如下图b所示 使用中 通过调节调焦机构 可以得到不同的大小光区 不同亮度的光束 这是聚光灯的优点 其散发出去的光线较为明亮 有明显的界线 具有硬光斑的性质 我公司生产的舞台聚光灯为 MHL 1000WJ MHL 2000WJ两种型号 电影聚光灯为M 2001J 近程 M 2002 中程 M 2003J 远程 M 2004J 超远程 四种 1 2螺纹聚光灯螺纹聚光灯根据不同使用场合的光效和色温要求 也分成舞台螺纹聚光灯和影视螺纹聚光灯 螺纹聚光灯在结构和使用特点与聚光灯大体一致 灯具上的通光口较聚光灯大 且透镜为阶梯透镜 俗称螺纹镜 顾名思义为螺纹聚光灯 其散射出来的光线较为柔和 均匀 具有较光斑的性质 我公司生产的舞台螺纹聚光灯为 MHL 1000WR MHL 2000WR两种型号 影视螺纹聚光灯为M 1000R M 2000R M 3000R M 5000R四种型号 1 3回光聚光灯它是一种回射 反射 聚光式灯具 由灯箱 灯座 调焦机构 曲面回光 反射 镜组成 俗称回光灯 根据不同使用场合的光照和色温要求 分为舞台回光灯和电影回光灯两种 其结构特征如下图所示 回光灯属于直射光源 光质硬 射程远 照明范围大等特点 但光束不易遮挡 光区形式大不易控制 光线分布不均匀 易出现黑心现象 在电影回光灯中 在灯座部分设计加装限光圈 以改善黑心 且回光灯的光效好环取决于其反光镜的材质 见前面所说的反射系数 在实际使用中 多用于逆光 侧光等景物轮廓照明 回光灯使用时 可通过调节调焦机构 改变灯泡在回光灯的曲章半径上的位置 获得不同大小的光束和照明范围 当灯泡处于回光镜曲章半径位置时为平行光束 射程远 照度大 亮度高 当处于回光镜曲章半径之外时 为散射光束 射程近 照度小 亮度低 越靠近灯口 光斑越大 但此时容易烧坏色纸和损环灯泡 我公司生产的舞台回光灯有MHL 1000WH MHL 2000WH 高效M 1000WH M 2000WH四种规格 影视回光灯有MHL 2000DH 高效M 2000DH M 3000DH M 5000DH四种规格 1 4冷光聚光灯使用热光源 普通石英卤素泡 但射出去的光线却只有热光源光线的温度的1 2 1 4灯具为影视冷光聚光灯 它采用透红外线 耐高温 大包容角的反光碗 透射率 80 反射率 90 前罩采用柔光玻璃 灯箱为铝合金 使灯具具有高反射 高光效 高散热的特点 且光斑均匀 光质柔和 是演出 会议照明面光的理想聚光灯 根据会议厅 剧场的规模大小 可分为近程 中程 远程 超远程等多种规格 其结构特征如下图 我公司生产影视冷光超级聚光灯有M 2001J 近程 M 2002J 中程 M 2003J 远程 M 2004J 超远程 四种规格 1 5天地排散光灯天地排散光灯为非对称铝质反光碗结构 光质柔和 均匀 垂直照度范围可达3 5米 我公司生产天地排散光灯有MHL 1250WT MHL 2000WT M 1250WD M 2000WD四种 1 6云灯天幕云灯为对