光的基本知识及在舞台灯光中的应用

9832694

光的基本知识及在舞台灯光中的应用
    人眼对可见光及其颜色的感觉

    不同波长的光给人的颜色感觉也不同，如表1所示。波长从380nm向780nm增加时，光的颜色从紫色开始，按蓝、青、绿、黄、橙、红的顺序逐渐变化。每两种颜色之间没有明显的分界，由一种颜色逐渐减少，向另一种颜色逐渐增多过渡。全部可见光波混合在一起就形成日光(白色光)。

    颜色的特性

    彩色有三种特性：亮度、色调和色饱和度。

    1、亮度：彩色光的明亮程度由彩色光的亮度决定，亮度越高，人眼就越感觉明亮。彩色物体表面的光反射率越高，它的亮度就越高。

    2、色调：色调是彩色彼此相互区分的特性。可见光谱内不同波长的辐射在视觉上表现为各种色调，如红、橙、黄、绿、蓝等。光源的色调取决于光源的光谱组成对人眼所产生的感觉，而物体的色调则取决于光源的光谱组成及物体表面所反射（透射）的各种波长辐射的比例对人眼所产生的感觉。例如，日光照在一片仅反射480-560nm波长范围的辐射而吸收其它波长辐射的树叶上时，该树叶表面就呈绿色。

    3、饱和度：饱和度是指彩色的纯洁度。可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。光谱中掺入的白光成分越多，就越不饱和，若光谱中掺入的白光成分达到很大比例，此时彩色光就不再是彩色，而成为白光了。物体颜色的饱和度，取决于该物体表面反射光谱辐射的选择性程度。选择性越好，亦即物体反射的辐射波长范围越窄，则这一颜色的饱和度越高。

    红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色都是舞台灯具必选的，在选择颜色时不仅要强调亮度、色饱和度，对色调的一致性要求也相当高，±5nm的区别都会在人眼的视觉上产生很大的差异。对基底材料的耐温、耐压性及膜系的加工工艺也有着特殊的要求，因为高温下玻璃的膨胀系数和颜色的热漂移都会给舞台灯具造成致命的缺陷。彩熠灯光公司根据彩色的三种特性及国内著名灯光设计师的建议，在颜色片选择上有着高品质的技术要求。目前彩熠选用的是意大利进口的颜色片，它满足了研发设计的输入条件，让灯具输出稳定、均匀、艳丽、纯度更高的颜色。

    波长大于780nm的红光外侧的光，被称为红外光或红外线；波长小于380nm的光,在紫光的外侧，称为紫外光或紫外线，人眼看不到紫外线和红外线，但能感觉到，比如红外线可引起热感，而紫外线可引起疼痛感。

9832694

舞台灯具在光路设计应用时大都采用冷光膜反光碗，冷光膜反光碗对可见光（冷光）高反射、红外光（热光）高透过，国内生产的冷光膜反光碗一般都可做到：可见光平均反射率：＞93%，红外光平均透过率：＞75%。红外光透过反光碗后产生的热量大部分被风机带走，但还有一部分红外光必须通过隔热片来进行阻断，否则过多的红外光所产生的热量会损害前面的颜色片、图案片、光圈、闭光片，甚至加速其它效果功能的老化。

    紫外光对人体也有害，人们在日常生活中遇到太阳光中强烈的紫外光时就会感到皮肤灼痛。舞台灯具在光路设计时也会考虑利用光学镜片镀膜来阻断380nm以下波长紫外光。

    高品质的舞台灯具投射的光照度很高，但感觉光很柔和，没有灼痛感；低劣的舞台灯考虑到成本的付出，对反光碗、光学镜片没有要求，那么低照度的投射光都会使人感觉到火辣辣的，这样就会缩短灯具的使用寿命，甚至造成灾害事故。

    舞台灯对光路设计的时候不仅要考虑不可见光的滤除，还要考虑光效的利用率。下面介绍的是光的几个常用度量单位。

    1、辐射通量与光通量

    光源在单位时间内辐射出的总能量叫做光源的辐射通量,其单位为瓦特(W)。

    与辐射通量相对应但基于人眼视觉的物理量称为光通量，单位为流明(Lumen)，记为lm。

    2、光照度

    当光照射于某一表面时，该表面即被照亮，该表面被照射的明亮程度用光照度来描写。光照度的定义是被照表面上单位面积所接收的光通量。光照度的单位为勒克斯，记作lx。1lx表示1lm的光通量均匀地照射于1m的表面上时的光照度，即1lx=1lm/m

    3、色温

    如果将一块铁逐渐加热，铁块将会发光，其发光的颜色随色温的升高会由最初的红色变为黄色，然后由黄色变为白色，最后变为强烈的蓝青色，这说明炽热物体的发光颜色与它的温度有着密切的关系。

    为了描述炽热物体的发光颜色与温度的关系，人们把炽热体的光色同作为标准的黑体（黑体是一种能把投射于其上的一切波长的辐射全部吸收的物体）加热到一定温度时的光色相比较，若两者所发出的光色相同，就把黑体在该发光颜色时的温度定为该炽热物体光源的色温，用绝对温标来表示。例如，若一个光源的光色与加热到绝对温度4500K的黑体所发出的光色相同，这个光源的色温就是4500K。

    色温为2000K的光源所发出的光呈橙色；2500K左右时呈浅橙色；3000K左右时呈黄色；4000K时呈白中略带橙色；4500-7500K时近似白色（其中5500-6000K时最接近白色）。日光的平均色温为6000-6500K。

    上述三个光的量度单位是舞台灯开发设计时必须考虑的三项非常重要的指标。

    光通量与光源的功率是成正比的，同类型光源功率越大光通量就越高

    色温与光源、反光碗、光学镜，甚至灯泡电源都有直接的关系，色温的过高或过低将直接影响光源的显色性及显色指数。光照度的高低是灯具光路设计优劣的重要体现，现在国内一些舞台灯光工程投标或业内人士在采购灯具时，测量的第一项重要指标就是灯具的光照度。所以一些高品质舞台灯光生产厂家在对反光碗、光学镜片的选择时都有着严格的技术要求，比如，反光碗的镀膜、耐温和色温的一致性就是考量的参数。彩熠目前选用的是意大利进口的方格状冷光膜反光碗和德国进口的陶瓷冷光膜反光碗（膨胀系数为零）作为聚光系统，加上高精度，高质量的透镜光学组件的运用，其输出光效锐利、均匀，光通量大。

    舞台电脑灯是集光、机、电与一体的完美结合，哪一部分出现问题将直接影响产品性能，尤其是光路的设计显得更为重要，那么怎样让光、色在灯光中发挥到极致是所有灯光厂家在设计产品时需要解决的首要问题。