“科技创新”支撑“文化需求”――北京大力推动舞台剧场用LED绿色照明发展

北京是我国最重要的文化演出市场,目前舞台剧场、影视照明等场合使用卤钨传统光源存在高效低、能耗大、维护成本高、演出环境差等问题,若使用LED灯具替代将具有光效高、长寿命、易维护、颜色丰富及冷光源等显著优点,具有巨大的节能减排效益。

由北京市科委、北京市文化局共同实施了 “舞台剧场用LED灯具关键技术研究及应用示范”重大项目。项目主要任务是攻克舞台和影视剧场用大功率LED舞台灯具关键技术,在北京长安大戏院建立世界第一个全面采用LED照明的剧场,以示范带应用,大力推动舞台剧场用LED绿色照明发展。目前,项目已完成前期研发工作,刚刚完成了长安大戏院LED灯光改造工程,预期实现综合节能80%的目标。9月18日晚,世界首场在LED舞台灯光照射下的京剧演出――“花好月圆 绿色生活 京剧名家演唱会”在长安大戏院隆重上演,大功率LED舞台灯具以绚丽的色彩、数字化可控性、优秀的色彩还原性、舒适的环境温度展示了其独特的灯光魅力。

现有文艺活动场所用传统照明高耗能现状

我国照明耗电大体占全国总发电量10～12%。2009年我国总发电量为37146.5亿千瓦时(度),按全国总发电量10%计,2009年我国照明耗电达3714.7亿度,为三峡水力发电工程年发电能力(847亿度)的4.39倍左右。目前,舞台照明(包括舞台、剧场、电视演播室、电影摄影棚、礼堂及其他文艺演出场所)是目前照明领域用电大户,其耗电量巨大,如一台90分钟的舞台演出耗电量约为二千多度,相当于一栋5层办公楼一天的耗电总量。全国共有舞台、剧场、礼堂及其他文艺活动演出场所数万家,照明耗电十分惊人。

目前,影视舞台专业照明灯光设备多为1KW至18KW的大功率卤钨光源灯具。卤钨光源光效低,电力消耗的95%以上转化成为热能,造成能源的极大浪费。卤钨光源在使用过程中产生巨大的热污染和红外辐射,照射在演员身上会产生强烈的灼热感,造成工作环境恶劣,影响演出效果,同样需要采取投资高负荷的空调进行降温。造成电能、资金的重复浪费;卤钨光源寿命为200小时左右,影响照明的可靠性,增加运行费用等等。目前办公、家庭广泛应用的节能荧光灯在舞台影视场所难以推广,仅有小功率柔光灯用于小型演播室。

LED光源作为舞台照明的优势

LED照明灯具在舞台影视照明领域具有明显的优势,LED灯具为固体发光冷光源,红外辐射极低,光源的发光效率高达100lm/w,是卤钨光源的4～5倍;光源寿命长达50000小时,是卤钨光源的200倍以上;使用过程中不产生污染,是目前最为绿色环保和高安全性的光源。LED调光采用DMX信号直接控制,省去调光硅箱和相应的电缆,减少了调光系统、电缆和电缆桥架及电源分配系统的投资。LED灯具在舞台应用中的特点包括:高光效加之光利用率提高,使之与传统卤钨灯相比节电90%;极低的红外辐射明显改善使用环境;长寿命使维护费用大大降低,耗材费用降低90%以上;配套电缆和空调的初建费用下降50-70%;综合节能80%以上。

发挥科技创新作用,突破LED舞台灯具关键技术难题

目前,LED已大量应用于景观照明、显示屏、路灯、交通指示等场所,但目前LED产品多为小功率产品。作为专业照明领域的大功率LED高端灯具,大规模应用尚无先例。国内外的关注焦点集中在100W以上的影视舞台灯具开发,主要关键技术难点是灯具的散热技术与光学设计等,如应用于我国传统戏剧舞台,又对LED灯具的色温、显色指数、远距离照射等问题提出极高的要求。

北京市科技计划重大项目集中了北京星光影视设备科技股份有限公司、北京长安大戏院、市科委北京新材料发展中心、良业照明、中科院理化所等“产学研用”优势资源和科研成果。通过科技攻关,星光公司突破了400W聚光灯、300W光束灯、400W变色聚光灯等舞台灯具,其中大功率聚光灯成为世界首创的能够应用于舞台面光的LED光源,显色指数大于85,达到舞台剧场用灯具的使用要求,显色性,光效、远距离照射等技术指标达到国际领先水平。

长安大戏院LED绿色照明示范项目情况

长安大戏院,建于1937年,是北京市最有影响力的剧院之一,也是北京长安街上高档、豪华、舒适的现代化剧场,以上演经典剧目为主,同时能够胜任各门类艺术形式的演出。通过本次示范工程项目,长安大戏院全部采用LED灯具,成为世界第一个LED绿色照明剧场。戏院舞台采用LED的400W聚光灯具、300W光束灯具、400W变色聚光灯等,其余传统照明及外景照明采用LED的筒灯、灯管、平板灯等。舞台灯具每年节电预计56万度,其余区域节电3.9万度,预计总节电60万度,实现综合节电80%的目标。

由于LED舞台灯具的红外辐射相对于卤钨灯大幅度减少,长安大戏院舞台工作温度由原来的52℃(空调降温)下降到31℃(无空调降温),面光桥内温度由原来的50℃(空调降温)下降到现在的34℃(无空调降温)。从9月18日LED绿色照明首场演出之后,所有登上长安大戏院舞台的演员都会发现,多少年来灼热炙烤、带着扑面热浪的几万瓦照明灯不见了,取而代之的是舒适、低碳、高效、节能、环保的冷光照明,给多少年来所有饱经高热灯光“ 烤验”的演员带来前所未有的舒适度。

大功率LED舞台灯具推广应用前景

据估计,以一个中型剧场为例,在同样的光学要求下的灯光配置,按每天运行6小时,每年300个工作日,灯具使用率60%计算,传统方案需配置灯具328只,总功率629.2千瓦,年耗电679536度,LED方案只需配置灯具264只,功率91.9千瓦,耗电99252度。LED灯光方案的初始投资虽然比传统方案高出182万元,但每年运行维护成本下降近93万元。采用LED灯光方案多出的初始投资,在两年左右就可以从减少的运行费用中收回,以后用户将享受剧场运行维护费用大幅降低的效益。

据北京演出行业协会统计,北京市51家主要演出场所(包括国家大剧院、保利剧院、长安大戏院等),2007年以来的舞台用电量如下:2007年为1432万度,2008年2350万度,2009年为2547万度,以2009年为例,如果这51家剧场舞台均换成节电80%的LED灯,将节电2038万度。而且舞台的用电量随文化产业的发展呈逐年上升的趋势,节电量也会随用电量的增加而不断增加。

北京是全国政治、文化中心,拥有各类电视台34家102个演播室、大型剧场67家、小剧场100余家、学校电教室186个,同时还有歌舞厅887个,星级宾馆(有各种需要专业照明的会议室)760家,以及驻京机构的演播室、摄影棚等,这些场所的专业灯光用电情况都和剧场的情况类似。因此,推广使用LED节能光源,对首都节能减排工作有着不可低估的作用,如全部采用LED灯具预计将节电近5000万度,相当于节约2万吨标准煤;减排5万吨CO2;相当于投资5.8亿元的官厅水库一个半月的发电量,节约的电能可为北京市15万户家庭使用一年。如果在全国推广,将具有更加广阔的发展前景。

大力推动舞台剧场LED绿色照明发展的设想

下一步,北京市将进一步完善示范应用工程建设、总结示范应用经验,在全市范围内的舞台剧场、演播室、摄影棚等领域加大示范应用推广力度,并结合《半导体照明节能产业发展意见》、《合同能源管理财政奖励资金管理暂行办法》相关要求与我市半导体照明产业的发展需求,重点围绕首都半导体照明产业自主创新能力和核心竞争力的提升,以下游示范应用带动上游技术研发和产业发展,大力推动舞台剧场LED绿色照明发展。

结束语

长安大戏院LED示范项目是科技创新服务于文化需求的典型实例,LED绿色照明必将开启舞台剧场等文化场所节能环保和低碳生活的新篇章。(本文由星光公司提供基础数据)