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舞台灯光学与舞台灯具的基础知识一、舞台灯具基础 (-)灯具的基本功能 原明需要光源，舞台灯光离不开光源，那么，光源为什么还要配置上灯具，灯具在照起着什么作用呢?就照明灯具共性而言，灯具的基本功能有： 1.保护光源 灯具构筑坚实、安全的工作空间，使光源免受外界的侵袭和干扰，给光源稳定、安全趱供外部保障。同时，也提高照明环境的安全性。 2.提高光源光能利用率 明应追求最大化效率，要使光源发出的光通量最大限度地投射到需要照明的区域或上，而光源向各个方向辐射光，在某方向的受照面上仅接受光源的很少一部分光通。照明效果很差，光源光能利用率低下。灯具光学系统的聚光子系统担负起集聚光源的通量朝某一方向上投射，大大提高了光源光能利用率和被照物的光照度。 3.改善照明的质量 灯具光学系统在提高光源光能利用率的同时，还能改变投射光的光强度分布状态，满足各种场合的照明要求，前者表现为投射光量的提高，后者表现为投射光质的改善。 4.装饰、美化照明环境 从广义上讲、灯具本身就是一件工艺品。它的外形、材质及其颜色既要满足照明和操作使用的要求，又要与照明使用环境相协调、融合，起美化环境的作用 (二)灯具光学系统 灯具由光学结构、电气结构和机械结构三大部分构成。光学结构是其主要部分。光学系统是灯具光学结构的主体，是灯具的核心，它决定着灯具的光能利用率和投射光束的光分布状态，即灯具的光学系统对灯具照明质量起着决定性的作用。因此，如何择定、设计性能优良的光学系统对灯具质量至关重要。灯具光学系统主要解决光通量的利用和重组再分配的光学问题，即根据受面的要求合理地选择光源，设计和确定灯具的反光镜和透镜，构建聚光子系统和投影子系统的苠式，借助光的反射和折射，将光源的光通量重新调配，使灯具的投射光束满足原设计要求，达到较高的光能利用率和良好的光分布。这种能满足一定使用要求的光学器件的集合称为光学系统。 灯具光学系统基本形式有三种： 1.反射式光学系统 在光源后侧方配置一只光反射器(也称为反光镜，有时也俗称为反光碗)，光源后、侧方的光线经反光镜反射后向前方集聚，增强前方被照面的光照度。这类照明灯具称为反射具。 依据光源的形状和受照面光照度分布要求之不同，反射器也有各种不同的类型：对称型和非对称型、弧面型和旋转对称型、单体型和复合型等。在光源前方，有的还设置一挡光物(如挡光圈、挡光板、有的则采用球面反光镜以全部截除直射光线，灯具的投射光全是反射光，这种灯具是地地道道的反射式灯具 具有较好的光控性能。例如：舞台回光灯。在光源前侧不设置挡光物的反射式灯具的投射光中，既有反射光的成分，又有直射光的成分，所以，这种灯具实际上是直射一反射式灯具，它具有更高的光能利用率，但光控性能较差些。例如：舞台天幕散光灯，条灯等。 2.透射式光学系统 光源在中间，它的两侧、或四侧，或整个外围都是透明的光学器件，这种灯具称为透射式灯具。这种灯具的光能利用率是高的，但在任一投射方向上的照明效果都没有或没有多大改善。 3.反射一透射式光学系统 这种光学系统最为复杂，它既配备反光镜，又采用各种透射器件，光源发出的光经多次反射和折射才能发射出来，配用这种光学系统的灯具称为反射一透射式灯具。这种灯具光控性能强，照明功能多，光强度较高，但光能利用率通常低于反射式灯具。例如：舞台成像灯、追光灯就配置这种光学系统。 (三)灯具效率 灯具发射出的有效光通量与光源的光通量之比称为灯具的光能利用率，或称为灯具效率。灯具效率的数学表达式可写成：n=F/F0×100%，式中，F0为光源的光通量，F为灯具发射出的有效光通量，n为灯具效率。以舞台平凸聚光灯为例，剖析灯具效率与哪些因素有关? 如图3.10-1所示，光源的发光空间可分成三大区域，在各区域对应的立体角内发出的光通量分别记作F1、F和Fm。第一区域的光经透镜两次折射后通过平凸透镜，这部分透射光的光通量是：τ·F1(r为透镜的透射率)。第二区域的光线经反光镜反射再经透镜两次折射后发射出来，这部分透射光的光通量是：p·TFn(p为反光镜的反射率)，第三区域的光全部射向灯体内壁而耗散F=x·F1+p·T·Fn图3.10-1灯具效率掉，无法加以利用，因此，灯具发射的有效光通量是：灯具效率表达式便可改写成+p·T·FF100%100%F显见，灯具效率与反光镜的反射率ρ、透射器件的透射率τ、与光源的第一、第二区域内的光通量F1、Fn密切相关。它表明欲提高灯具效率，应选择高反射率的反光镜、高透射率的透射器件，设法扩大第一、第二区域，缩小第三区域，亦即增大光学器件对光源的包容角，以充分利用光源的光通量。对于灯具的使用者，也可以从中得到有益的启迪：要加强灯具的日常维护保养工作，使用前应将反光镜、透镜擦拭干净，破损的应及时更换新的，以确保高反射率和高透射率，获取较高的灯具效率。 |
