LED影视照明技术的发展与前景（下）
发布日期：2015-07-06
LED影视照明的技术发展
最早应用半导体发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是磷砷镓，用20毫安驱动电流发红光时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1lm/w。70年代中期，引入了新的元素，使LED产生绿光、黄光和橙光，光效也提高到1 lm/w。 到了80年代初，出现了砷镓铝的LED光源，使得红色LED的光效达到10 lm/w。90年代初，发红光、黄光的镓铝铟磷和发绿、蓝光的氮化铟镓两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高，在红、橙区的光效达到100 lm/w，绿色区域的光效可以达到50 lm/w。现在各单色LED的光效又得到了进一步的提升。
早期的LED光源光通量偏小是阻碍影视舞台灯具发展和应用的主要瓶颈。直到2003年以后，LED的光效可达50流明/瓦，由此才开始了LED作为影视照明的光源。
在单颗功率提升有限的情况下，为了获得比较高的光通量以满足照明的需要，都采用了多颗小功率LED拼接的方式。这样一来灯具的发光面就会比较大，而且LED出光角度基本为呈朗伯分布，约120度到180度左右，因此要满足灯具使用的配光曲线要求，进行二次光学设计是非常重要也是必不可少的工作。二次光学设计的目的不仅在于得到所需的出光角度和尽可能高的光效，而且需要减少杂散光的影响。
前期LED灯具均采用多颗1W至5W单芯片LED配合全反射聚光透镜（TIR）来实现，因其混色在灯具外部空间完成，所以这类灯具的杂散光较多，光束控制存在较大的难度，而且在近距离使用时，会存在彩色条纹状阴影。 但是这种光路的发光效率是最高的。
为了解决彩色条纹状阴影，开始采用内部混色的方法，比如单封装RGBW四色LED的出现，四种颜色在TIR透镜内部完成混色过程，同时采用蜂巢状格栅和微套筒装置来减少杂散光的影响。对于白光LED也同样可以采用这种方法。
作为影视舞台照明的灯具，在色温和显色性方面都有比较高的要求，为了保证白光LED的色温和显色性能够满足影视舞台照明，目前白光LED通常采用以下几种方法实现：
第二种方法就是采用R、G、B三色LED芯片混光，通过调节R、G、B各种颜色上的电流达到各自的出光比例，可以获得不同色温和高显色性的白光LED，但由于多芯片LED的正向电压和光输出不同，另外它们的温度特性和光维持特性也不相同，因而对电路设计的要求较高，制作工艺也比较复杂，模块间色温差异较大。
另外一种方法就是采用近紫外芯片(NUV LED)激发R、G、B三基色荧光粉混光制成了白光LED。它利用实际上不参与配出白光的UV LED激发红、绿、蓝三基色荧光粉，由三基色荧光粉发出的三色光配成白光。这样的方法因为UV LED不实际参与白光的配色，因此UV LED波长与强度的波动对于配出的白光而言不会特别的敏感。并可根据各色荧光粉的选择及配比，理论上可以获得任意色温及较高显色指数的白光LED。只是这种荧光粉的制作工艺比较复杂。
在目前用得最多的第一种方法里面，也就是单芯片涂荧光粉获得白光LED的方法，根据荧光粉的涂敷技术的不同，通常会有一定的色温差异，由于荧光粉附着在LED表面，LED发光的同时产生的热量会导致荧光粉的衰减。为了解决这个问题，人们又采用了一种远程荧光粉技术，就是将发蓝光的LED远离荧光粉层一定的距离，让蓝光远距离去激发荧光粉板从而发出白光。它不同于将蓝色芯片直接覆盖荧光粉的传统白光LED设计方法，它有效避免了荧光粉材料与蓝光LED芯片能量源的直接接触。众所周知，LED荧光粉材料受激发光后不可避免的有一部分光线向芯片的方向辐射而被吸收，不仅不能辐射出来而且还增加了芯片的热负担。而配合远程荧光粉技术的混光腔设计保证了大部分反方向的光线能够被取出成为有效的辐射，从而提高LED灯具的整体效率，整灯效率可以提高15~30%。混光腔的另一个好处是使LED灯具出光非常均匀，无需使用散光板即可得到均匀、舒适的光线。
荧光粉远离LED芯片的设计，使LED芯片和荧光粉两个热源有效分离，避免了热叠加，改善了LED晶元和荧光粉的散热环境，从而降低LED灯具各部件（主要是LED芯片和荧光粉）的工作温度，切实消除了胶体在高温工作状态下不稳定的问题。总之，应用远程荧光粉技术的大功率LED灯具具有高光效、低光衰、发光均匀的特点，是一种理想的LED大功率灯具的技术方案，珠江灯光新近推出了一款远程荧光粉技术灯具。
另外，影视照明LED灯具都采用恒流驱动方式，调光采用PWM方式，在调光过程中半导体电子能级并没有发生跃迁，光的频率基本没有变化，所以LED的灯具和卤钨灯相比，调光时的色温是比较稳定的。基于同样的原因，显色性也不会发生明显的变化。这样的技术使得影视照明的LED灯具在色温和显色性上得到了很好保证。
LED影视照明的前景
LED影视照明技术代表着节能环保、绿色低碳的发展趋势。虽然影视照明领域的LED灯具目前还处在发展完善阶段，但凭借其独特的优势，必将逐步取代传统钨丝灯具。那是因为LED的特点和优点突出。
随着LED技术的不断发展和生产工艺的不断改进，将会使得LED的光效更高、色温更加纯正和稳定一致、显色指数也会进一步提高。与之配套的散热技术也越来越先进。以上种种都会使LED作为影视照明光源在未来的市场中占据重要的位置。
全世界的国家都在倡导节约能源，都制定了相关的政策法规鼓励节能。我们国家也制定了相关政策大力支持LED照明的发展。
21世纪是 LED照明时代，LED影视照明的实现和发展，将为影视照明带来一次翻天覆地的变化，借助于LED的技术优势，LED影视照明的未来将会是一片光明。
文章来源：珠江灯光
更多专业资讯请访问：www.美音美言.com www.mayeen.com
