第2章灯具
灯具（Fixtures/Luminaires）由电光源、透镜、反光镜、光闸系统、图案片、滤色片、触发器、配套电源、控制接口、驱动电路及灯架、遮扉、灯勾等构成。由于所用光源的类型、功能和市场定位等不同，灯具的具体构造也不尽相同。
在演艺舞台、电视演播室和影视外景拍摄中，用到的灯具种类繁多。按光线的聚散程度可分为聚光灯和泛光灯两大类；按功能和作用可分为照明灯和效果灯两类灯具；按控制方式分，有手动控制灯、机械控制灯、声控灯、程控灯等；而根据灯具出现的时间先后和技术含量的高低则可分为常规灯、电脑灯和多媒体数字灯三大类别。本章从灯具的构造、功能、特性和用途出发，对演艺舞台和影视照明中常用的灯具予以分类并介绍。
2. 1聚光灯
从广义上讲，凡是具有聚集光线功能的灯具都可以称之为聚光灯(Spotlight），其种类远比泛光灯要多，比如螺纹透镜灯、平凸透镜灯、回光灯、成像灯、PAR灯、摇头灯、追光灯等，都属于聚光类灯具。和泛光灯相比，聚光灯投射光斑集中，亮度高，光线方向性强，易于控制，光线存在会聚焦点，光斑大小和焦点位置可控。根据会聚光线的方式和原理不同，聚光灯有透射式和反射式两种，螺纹透镜灯和平凸透镜灯都属于用光学透镜会聚光线的透射式聚光灯，回光灯、成像灯、PAR灯、摇头灯、追光灯等则属于用反光镜会聚光线的反射式聚光灯。
透射式聚光灯中，螺纹透镜灯和平凸透镜灯在构造上的主要区别是所用透镜不同，螺纹透镜聚光灯采用外表现呈螺纹状突起的菲涅耳透镜会聚光线，平凸透镜聚光灯则采用平凸透镜会聚光线。本节所说的聚光灯是特指螺纹透镜聚光灯和平凸透镜聚光灯，这是舞台演出和电视照明中最为基础性的两种“常规聚光灯”。
2.1.1螺纹透镜聚光灯
螺纹透镜聚光灯简称螺纹灯，由于是采用菲涅耳透镜会聚光线，形成聚光效果，所以又叫菲涅耳透镜聚光灯(Fresnel Lens Spotlight），简称菲灯。
菲涅耳透镜以发明了合成透镜的法国物理学家菲涅耳的名字命名，其内面呈网格状凹凸，外面则是类似同心圆的螺纹凹凸，所以又叫螺纹透镜。菲涅耳透镜的螺纹状凹凸结构对光线具有很强的散射作用，从而使光质变得柔软，光斑轮廓边缘柔和、模糊，特别适于演播室内的人物轮廓和侧面造型用光。菲涅耳透镜的外观和横断面结构如图2.1所示。
图2.1 菲涅耳透镜的外观和横断面
螺纹灯的核心部分由光源、球形反射镜和菲涅耳透镜构成，如图2.2所示。改变光源所处的位置可改变光线的发散或聚合程度，如将光源置于菲涅耳透镜的焦点位置，理论上可形成平行光束。通常光源并不是放置于菲涅耳透镜的焦点处，而是处于略偏于透镜一侧的位置，以形成的是略微发散的光束。螺纹灯的光源一般采用石英卤钨灯（有时也叫石英灯、卤素灯），功率从几百瓦到几千瓦不等。1000W以下的螺纹灯适用于小型演播室或新闻采访照明，中小型新闻演播室所用螺纹灯的功率通常为1000W到2000W，更大功率的螺纹灯通常用于体育场馆、户外演出、外景及夜景拍摄的照明等。
图2.2 螺纹灯的主要构成
螺纹灯又叫电视聚光灯（TV Spots），其光线柔和，色温标准，是影视照明最常采用灯种之一。
大部分螺纹灯及下面所要介绍的平凸透镜聚光灯通常在灯口前装有挡光板（Barn Door，又称遮扉，如图2.3所示），其作用是对光束进行“整形”，控制光线的照射区域，防止光线溢出到观众席或其它不需要的地方。
图2.3 螺纹灯上的挡光板
图2.4是常见螺纹灯的外观，注意其透镜的螺纹状凹凸，这是区别于其他聚光灯的主要特征。
2.1.1平凸透镜聚光灯
平凸透镜聚光灯（Plano-Convex Lens Spotlight，有时简称PC Spot、PCs或干脆就叫PC）采用平凸透镜会聚光线，形成聚光效果。平凸透镜的一面为平面，另一面呈球形凸起，所以叫平凸透镜。平凸透镜聚光灯具有很强的聚光和透光能力，其光斑轮廓清晰，光线亮，光质硬，光束集中，光斑轮廓处的漫射光线少，适于在舞台上作局部照明、突出细节及渲染气氛。和螺纹灯一样，调节其光源的相对位置，即可改变光线的发散程度，从而控制照射光斑的大小。平凸透镜聚光灯的功率也是从几百瓦到几千瓦不等，根据照射目标的远近，可通过改变焦距控制光斑的大小。平凸透镜聚光灯在中小型演播室中较少采用，在演艺舞台上也逐渐被光效更高、光斑更亮的回光灯取代。
平凸透镜的横截面轮廓及平凸透镜聚光灯如图2.5所示。和螺纹灯相比，平凸透镜聚光灯透镜上没有螺纹状凹凸，其它构造基本一样。
是螺纹聚光灯和平凸透镜聚光灯投射的光斑效果，不难看出二者在亮暗、软硬及光斑轮廓方面的差异。由于螺纹聚光灯的光线柔软，光斑轮廓处的亮度是逐渐变化的，所以在演艺舞台上也经常将这类聚光灯叫做柔光灯或软光灯，其真正含义是“产生柔光效果的聚光灯”，而不是后面所说的泛光类灯具，虽然泛光灯发出的也是柔光。在演艺舞台上有时候将平凸透镜聚光灯简称聚光灯，所以将螺纹灯称作柔光灯的另一个“好处”是可以更好地把这两种常规聚光灯区别开来。
图2.6两种聚光的光斑差异
2. 2 回光灯
回光灯（Reflected Light）是一种通过反射镜对光线进行反射而形成光束效果的反射式聚光灯，和前面采用透镜会聚光线的两种透射式聚光灯相比，在同等条件下，其亮度更高，光质更硬，光束感更强，射程更远。回光灯的灯口处无透镜，光源发出的光线经光源后方的椭球反射镜(Ellipsoidal Reflector)反射，形成强烈的光束，投向目标区域。
根据光束的分布状态，回光灯有硬反射和软反射两类。硬反射式回光灯的反光镜经光学抛光后再经真空镀铝而成，没有漫反射现象，反射效率极高，和平凸透镜聚光灯相比，光质更硬，光斑的轮廓更清晰，其投射范围和光线强度可调，特别适于大型演艺场所的远距离照明或作为演员的面光。软反射式回光灯通常采用高纯铝反射器，反射面经柔光处理，表面形成的微粒层可产生漫反射作用，因而光线柔和、均匀，多用于一般的综艺舞台及外景拍摄照明。
回光灯的光源多为卤钨灯，偶而采用金卤灯，功率从几百瓦到几千瓦不等。由于回光灯的光束很强烈，安装使用时要远离易燃物体，另外调整光束时也要注意会聚焦点的位置，不要使其落在纸质或布质的物体上面，以免引起燃烧现象，没有特别必要，不必将焦点调得太实，可以使其适当发散一点。
和透射式聚光灯相比，回光灯结构简单，价格低廉，维护方便，但光斑亮度的一致性较差——中心区域常常会有一个俗称黑芯的暗光区域，这是由于光源处于反光镜的前方，对光线的反射形成一定程度的遮挡，一般情况下在灯口处加一环状挡板使光线向中心区域聚拢一下即可减轻或消除这一现象，当然这样做的代价是牺牲了部分光线照度。生活中以灯泡作为光源的手电筒，也有类似的缺点，光斑亮度不均匀，特别是中心区域往往亮度较暗或干脆呈现为光线死区，这是因为手电筒的结构和原理跟回光灯是基本一样的，因此完全可以将手电筒看成是一种小型的“手持式”回光灯。
由于回光灯的灯口前没有透镜，甚至也没有起保护作用的平板玻璃，所以为了防止光源爆炸产生的碎片危及人身安全，在使用时通常都在灯口前加有防护网罩。回光灯的灯口前可以通过加装换色器投射各种彩色光线。和回光灯适配的换色器所采用滤色纸强度一般，因此，灯口前加上换色器后，仍然需要安装防护网罩。多数回光灯都有两层挂件槽，里面一层用来挂装防护网，外面一层挂换色器。
2.3 成像灯
成像灯（Imaging Light）又称轮廓灯或椭球聚光灯，所用光源及功率与上述几种灯具差不多，并且像回光灯一样可产生非常明显的光斑轮廓。成像灯的光学系统由椭球形反光镜、光源和两块平凸透镜构成，在第二焦点前方还可插入遮光片及图案片，通过变换不同造型的遮光片（又称切光片），即可组合出方形、菱形、三角形等不种形状的造型光斑，通过插入不同形状的图案片还可在舞台地面、墙面或景片上投射出不同轮廓的图案花纹。成像灯的构造及成像原理如图2.8所示。
成像灯上两片背靠背放置的平凸透镜并不是用来会聚光线，而是用来改变光斑的大小。
真正起聚光作用的是位于光源后方的椭球形反射镜，所以成像灯又叫椭球聚光灯。另外，由于成像灯可以把图案片的轮廓投射出去，所以又叫轮廓灯（Profile Spotlight）或成型灯。有些成像灯还具有可调节光斑大小和光线强弱的光圈，也可在灯口处插入不同色彩的滤色片（一种称为凝胶体的耐高温有机透明色板），改变投射出的光线色彩。
成像灯中的图案片及其产生的投影轮廓示例如图2.9。
图2.9成像灯中的图案片及其“成像”效果
成像灯由美国ETC (Electronic Theatre Controls)公司首创，原名是Ellipsoidal Reflector Spotlight，意为椭球反射镜聚光灯，缩写是ERS，在北美叫ERSes或ETC，在欧洲叫Profile Spotlights，在我国叫成像灯。成像灯一般采用铸铝灯体，体积小，重量轻，无漏光现象，主要用处有二：一是在舞台上代替回光灯或平凸透镜聚光灯作远距离、高强度的局部照明，二是在场景空间中形成不同形状、不同颜色的光斑或几何图案。
图 2.10是外观上比较典型的两款成像灯，图 2.11是某欧洲品牌的两款叫做Profile Spotlight的成像灯。
图2.11欧洲某品牌轮廓灯
2.5
图2.10常见的成像灯外观
PAR灯
PAR灯(PAR Light)这一名称来自Parabolic Aluminized Reflector Light的缩写，意为镀铝抛物面反射灯，顾名思义，这也是一种反射式聚光灯，和前面所说的回光灯、成像灯类似，只是其反射镜是经镀铝处理的抛物面形状（回光灯和成像灯的反射镜也是经镀铝处理的，区别是其形状为椭球形）。PAR灯的光源一般也是卤钨灯或金卤灯，功率从几十瓦到上千瓦不等。和回光灯、成像灯稍有不同的是，PAR灯更小巧轻便，造价低廉，经久耐用。由于PAR 灯的形状多为长筒状(有长筒和短筒两种)，可产生固定的光束，所以又称筒子灯或光束灯，
灯口处带有透镜的PAR灯，可以调整其光束角的宽窄，形成极窄光束聚光（Very Narrow Spot：VNSP）、窄光束聚光（Narrow Spot：NSP）、中光束泛光（Medium Flood ：MFL）和宽光束泛光（Wide Flood：WFL）等光线效果。由此可见，PAR灯虽然被认为属于聚光灯，但有时也可以作为泛光灯来使用。PAR灯在灯口处可加装滤色片，投射各种彩色光束。
PAR灯的应用领域很广，从大型剧场、综艺演播室到流行音乐演唱会和一般的商业演出，都有它们的身影。由于PAR灯体积小巧，结构简单，所用光源的功率也相对较小，因此很少“形只影单”地出现在舞台上，而是将多个PAR灯形成一排或一个阵列，为舞台“增光添色”，渲染场景气氛，创造色彩氛围。
常见的PAR灯型号有PAR64、PAR56、PAR36等，数字部分表示灯口的直径，每一个数字单位表示一英寸的八分之一，即型号中的数字除以8就是口径的英寸数，比如PAR64的口径为8英寸（20cm），PAR56的口径为7英寸（17.5 cm），PAR36的口径为4.6英寸（9.2 cm）。PAR16由于由于口径远小于常规标准，在北美，有些剧场灯光人员将其“亲切地”称作小鸟（Birdies）。
还有一种采用AC灯泡的PAR灯。AC是Aircraft（飞机）的缩写，是飞机上用的一种灯泡，其额定电压为58V，功率为28-250W，所以用220V的电网供电时，需要将4个AC 灯泡串联起来使用。将4个AC灯泡装于PAR64灯筒内就构成了最早的“采用AC泡的PAR 灯”，其特点是光窄，亮度高，照射距离远。
除了上述“传统”PAR灯外，采用LED固态光源的PAR灯正越来越多地投入使用。由于采用了自聚光型的LED，所以LED PAR灯不再需要抛物面反射镜会聚光线，从这一点上讲，已经超出了PAR灯的原有含义，只所以还叫PAR灯，是因为沿用了PAR灯的口径规范并保持了其小巧、轻便、价廉等特点。另外，“标准”的采用抛物面反射镜的PAR灯，其光斑是椭圆形的，而LED PAR灯的光斑是圆形的，其色彩变化是通过不同色彩的LED光色混合而形成，不再像传统PAR灯那样需要外加滤色片。图2.15是两款采用LED光源的短筒PAR64灯。
图2.15 LED PAR64灯
2.6 追光灯
追光灯（Followspot /Trackspot）也是一种采用椭球反光镜会聚光线的反射式聚光灯，其亮度高，焦距长，射程远，具有清晰明亮的光斑，常用于照亮舞台上某一重点形象或追踪动态对象，具有突出局部、强调重点、吸引观众视线及渲染场景气氛等作用，适用于综艺表演、婚礼庆典等场合。追光灯大多具有调光、换色、变焦、频闪等功能。
机械式追光灯的光学部分一般由光源、椭球形反射镜、遮光片及光圈组件、固定镜头与变焦镜头等构成（也有没有任何透镜的简易追光灯
绝大多数追光灯采用的光源是金卤灯，个别小功率的追光灯采用卤钨灯(卤素灯)作为光源，功率较大、档次较高的追光灯也有采用氙灯作为光源的。采用金卤灯和氙灯的追光灯，需要专用的配套电源。一般的综艺演播室内所使用的追光灯功率一般在800W到2000W之间，更大功率的追光灯用于体育场馆等大型露天场合。色温多为6000K左右，也有色温可调的灯种。椭球反射镜的作用是会聚光源发出的光线，形成强烈的光束和光斑效果。光闸系统由遮光片、光圈（Iris）及快门（Shutter）等构成，有时也将遮光片及光圈统称为光闸，用于切光控制，包括控制光斑的亮度及大小等，必要时可将光线暂时性关闭。快门用于控制光束的快速亮灭变化，即频闪。频闪效果一般用于节目的精彩或高潮段落，频闪速度可在每秒1次至10多次间调整。固定焦距透镜用于对椭球反射镜会聚的光线作进一步的光束控制，可改变光束角的宽窄，即改变光斑的大小。变焦透镜通过调整光线的焦点，可控制光斑的清晰或模糊程度。在两个透镜之间可以插入一个或多个滤色片，通过手动控制，可混色出多种光线色彩。由于光线是以透射的方式通过滤色片，所以这里的混色遵循的相减混色模式。
目前市场上使用的追光灯，不但功能越来越多，而且控制方式也越来越先进。在功能方面，有些追光灯还可跟成像灯一样投射多种形状的图案，设有任意开合的光闸和光圈线性无级调整，换色部分采用两个颜色轮，可组合出数十种不同的色彩，并可通过颜色轮的快速转动产生彩虹效果。另外，多数产品还内置过热保护、触发高压保护等安全措施。在控制方式方面，可通过控制面板上的开关及推子或基于DMX512协议，以手动或远程控制的方式，对变色、变焦、调光、频闪等功能进行任意调节，控制效果快捷、准确、稳定、安静，克服了机械式换色笨拙、存在噪音等固有缺陷。“更高级”的追光灯可实现无人操作，只需在舞台上的演员身上装一接收器，即可实现光斑的自动跟随。另外，灯光行业中，通常将支持DMX512协议，可远程控制的追光灯叫做电脑追光灯。图2.18是另外两款目前流行的追光灯外观。
2.7 电脑灯
电脑灯对应的欧美国家术语有Intelligent Fixtures、Intelligent Lighting及Moving Lights 等，指具有相当智能、可基于某种协议进行远程控制的一类“会动的”舞台灯具。虽然“电脑灯”这一灯具名称并不是十分恰当，但已“约定俗成”，为广大专业人员和用户所接受。
目前主流的电脑灯都可以通过DMX512控制协议对灯光亮度、颜色、图案、频闪、变焦、聚焦等功能进行远程控制，并可通过电机带动灯体或反光装置完成旋转、摆动等机械动作。
根据光束移动方式的不同，电脑灯可分两种类型，一种是扫描式电脑灯(Scanlights)，另一种是摇头式电脑灯(Moving-Head Lights)。二者都具有相当“智能”，支持DMX协议，具有多种光线效果和光束运动功能。
扫描式电脑灯，也称电脑扫描灯，简称扫描灯，有镜片反射和滚筒反射两种类型，如图
2.19所示。镜片反射式电脑扫描灯的光束首先投射到一块玻璃镜片上，玻璃镜片由两个电机带动在水平、垂直两个方向上可以上下左右地摆动，即作倾斜及俯仰变化，从而反射出宛如光束在空中扫描一样，呈动态变化的颜色及图案效果。滚筒反射式电脑扫描灯用反光滚筒取代反光镜片，由两个电机驱动滚筒旋转，同时左右摆动，从而反射出动态变化的光色与图案效果。
扫描反射式电脑灯由于只有反光镜片或滚筒的摆动及旋转，易于驱动，造价较低，缺点是光束运动范围较小，存在扫描死角。镜片反射式扫描灯光束的水平和垂直最大扫描范围是180°和80°，滚筒反射式光束的水平扫描范围也是180°，在垂直维度上滚筒连续转动，可实现更大的光束扫描范围。
摇头式电脑灯，一般称电脑摇头灯，简称摇头灯。和扫描灯通过反射形成光束相比，摇头灯的光线是直射式的，具有更高的光效和更强烈的光束感。摇头灯通过步进电机驱动除灯座之外的整个灯体在水平、垂直两个维度上“摇头晃脑”，形成光束运动。灯体的垂直旋转角度可达270°（3/4圈），水平旋转角度一般为450°，最大者可达540°（1.5圈），灯光运动范围大，基本不存在覆盖死区。目前摇头式电脑灯已实现小型化、多功能化，光色效果丰富，智能程度越来越高，价格也越来越低，是电脑灯家族的代表。在很多场合，甚至电脑灯就是专指摇头式电脑灯。也就是说，在最狭义的层面上，电脑灯和摇头灯是同一个概念。
摇头灯又分为两类：图案(Profile)电脑摇头灯和染色电脑摇头灯，后者又叫洗光灯（Wash Light ）。图案电脑灯可投射多种颜色及图案效果，光质较硬，光束感强；染色摇头灯只投射柔和、均匀的彩色光线，用于装饰、渲染舞台氛围，也可通过大面积铺色，营造色彩基调。染色摇头一般采用口径较大的螺纹透镜，所以其光质柔软，光束比较发散。除此之外，二者在外观、控制方式及所用光源等方面基本没有差别
电脑灯形成颜色和图案变化的关键部件是由步进电机带动可以旋转的颜色轮（Color Wheel ）和图案轮（Gobo Wheel ）。染色灯（洗光灯）只有一个或多个颜色轮，通过旋转可产生多种颜色变化。当颜色轮多于一个时，在旋转的过程中还可通过相减混色产生更多的颜色变化。图案电脑灯除颜色轮外，还具有可投射多种图案效果的图案轮（多数电脑灯有一个固定图案轮和一个旋转图案轮，功能更多的电脑灯有多个可旋转的图案轮），颜色轮和图案轮同时旋转可产生多种图案色彩的变化。功能更完善的电脑灯还有一组可旋转的棱镜，与颜色轮、图案轮配合，可产生更多、更强的雾化和图案效果，如波纹效果、变形效果、光圈效果、动态三维效果、仿激光效果等。
某电脑上用的颜色轮如图2.21所示，轮上有1-6为6个颜色片，每个颜色片可单独拆下替换为其它的颜色片。6个颜色片随整个色轮旋转，当某颜色片转至电脑灯的光路位置时，光源的光束穿过颜色片，经颜色片滤色，即可投射出相应的色彩光线。1和6两个颜色片之间为全开档位，没有颜色片，当该档位转至光路位置时，
光源的光线不经滤色直接通过，投
图2.19镜片式和滚筒式电脑扫描灯