解析ROBIN 300 Plasma Spot图案电脑灯

文/[美]迈克·伍德 编译/施 端 审校/姚涵春

（1. 上海戏剧学院，上海 200040）

这次我们要近距离观察一款采用等离子体光源的电脑灯。Robe公司是目前在电脑灯中采用这种光源的极少数制造商中的一家。ROBIN 300 Plasma有图案（spot）和染色（wash）两种型号，此次测评的是图案电脑灯。一如往常，笔者将遵循光学系统，从光源到光输出依次进行测试，测试灯具由生产企业提供。图1为受测灯具的外观。从外观上看，Robin 300 Plasma Spot如同一台普通的采用250 W HID光源的电脑灯，笔者相信Robe公司是以此为前提设计这款电脑灯的。它能在100 V ～ 240 V电压、50/60 Hz频率下正常运行。笔者的所有测试工作都在120 V标准电压、60 Hz频率下进行。

1 光源

等离子体光源是笔者的兴趣所在。Robin 300 Plasma Spot采用了Luxim公司的LiFi ENT 31-02型号的光源。LiFi是“light fi delity”的缩写，笔者认为它是指等离子体光源与普通的HID光源相比能辐射出更宽广、连续特性更好的光谱。实际上，LiFi光源和HID光源有许多共同之处（等离子体的英文“plasma”也许对人们有些误导）：两者都采用石英泡壳，两者辐射出的光都来自石英泡壳内蒸发气体所形成的一种等离子体。这些气体是各种稀土元素及其他一些物质的气态混合物，在等离子体态时，这些物质产生复合光谱线以及光输出。两种光源的不同之处在于等离子体的形成与石英泡壳的物理结构。在我们熟悉的HID光源中，等离子体是由封闭在石英泡壳内的两个电极之间产生的电弧所形成；在LiFi光源中，没有电极，等离子体是由高场强射频（RF）功率放大器或由通过石英泡壳的微波场所形成。这两种形式所得到的结果都是在狭小的空间内积聚了大量的能量，引发非常高的温度、化学物质的蒸发以及等离子体的形成。对于LiFi光源而言，没有电极是十分有利的因素，因为，电极与收缩密封头构成了普通HID光源的软肋，是封头损坏时造成光源最终损坏的主要起因之一。保持收缩密封口冷却以及远离高温也意味着石英泡壳的体积相对要大一些。在LiFi光源中没有电极，因此，泡壳是连续不断、完好无损的，消除了HID光源这方面的不足。相应地，它的体积可以小得多，并能在更高的气压下运行，这有利于扩展光谱线。图2展示了Robin 300 Plasma Spot的光谱辐射相对能量分布曲线，需要注意的是，这是LiFi光源经所有光学组件和透镜之后所测得的光谱输出，因而与LiFi光源本体辐射的光谱可能略微有些差异。尽管仍然有些毛刺，但光谱几乎是连续不断的，只在420 nm ～ 450 nm的范围有两个狭窄的频带间的光谱成分有些不足。显色指数达到94，值得认同。综上所述，LiFi光源有如下特点：体积小巧，寿命长（可达10 000 h），光谱更为完整。

外形类似胶囊、体积小巧的光源镶嵌在一个模块内，如图3所示，该模块诱导微波能量并作为散热片以冷却光源。可以看到一根大号的、严密屏蔽的同轴电缆导入到模块底部。这根电缆的另一端与光源电源及与它相关联的冷却系统相连接，如图4所示。使这根电缆尽可能短有许多好处，电源就安装在光源的旁边、第一组光学组件的上方，图5展示了概貌。

几个风扇直接安装在电源散热片上，更多风扇安装在灯具后部，这样有利于光源散热。所有这些都受恒温控制，运转情况正如期望的那样，使用过程中灯体外壳维持在可以触摸的相当低的温度状态。光源几乎可以热再启动，再启动前仅需几秒钟的冷却时间。在关闭电源后再开启电源，断电与光源重新点亮之间需要大约60 s。光源一旦点亮，可用30 s ～ 60 s达到满额光输出。

通常在这个时候，笔者会讨论光源是否容易更换和调节，但是这款灯具没有将这两项功能作为普通用户保养维护的工作内容。当LiFi光源的光输出衰减至L50点时（L50点是指：一个普通光源在该点的光输出为初始光通量的50%），累计的额定工作时间为10 000 h，并且石英泡壳在模块中的位置已事先校准好。更换光源意味着要卸下整个光源模块，出于好奇以及拍照片的需要，笔者尝试着卸下了光源模块，这并不是一项困难的任务，但的确需要在工作台上拆卸，并配备一整套工具，这期间需要进行许多拆卸工作。

LiFi光源被微波源所包围，所以，自制光学组件比平常更困难，并且没有大的反光碗和吸热镜，代替这些设计的是光源模块上的一个金属材料制成的深椭球反光碗，它把反射光线反馈给其余光学组件，如图3所示，它安装在石英泡壳的上方。

2 混色与调光

位于反光碗后面的是混色与调光旗形片。有5片经蚀刻的旗形片，其中，4片用于变换色彩（青色、品红色、黄色与CTO），1片用于调光。每个片子上蚀刻了惯用的指纹状二向色膜层条纹，以获得渐变的色彩饱和度。据笔者了解，调光旗形片与电调光设备共同协作调节光源明暗。从视觉上来看，明暗变化相当平滑，尽管实际的调光曲线有些异常，如图6所示。调光曲线大致为一条平方定律曲线（二次曲线），调光过程中感觉不出光束有人为痕迹、没有不良光斑。

选用的色彩提供了非常宽广的混色色域，使用饱和的品红色可以获得令人满意的深蓝色。色彩变换速度极佳，混色系统提供了与色轮几乎一样快的变换速度。表1是混色系统相关数据的测试结果。混合出的红色有点偏琥珀色，因为通常配备的是气体放电光源，但是LiFi光源发出改良了的红光辐射必定对此产生了影响。

沿着光学链的下一个组件通常在灯具中很难见到。位于旗形片后面的是一根中空的、横截面为六边形的光导管，大约长5 cm、宽2 cm，由反射率良好的铝材料制成。光射入这根导管，射出前在其内部来回反射。在光导管内部的反射很有可能起到了整合与均化光束的作用，使整束光的光分布更加均匀。这个效果似乎做得很好，因为整束光的混色效果非常均匀，没有中心/边缘差异，没有色带。

3 频闪

频闪旗形片安装在六边形光导管的出光口处。出光口非常小，因此，在这个地方旗形片可以做得十分小巧，可以快速运动，频率范围为0.3 Hz ～ 15 Hz。

4 色轮

表1 混色系统相关数据的测试结果

色轮上有7个可更换的扇形二向色滤色片，这些滤色片通过一个磁锁系统连接到轮毂上。图7展示了两个色彩样片，黄色滤色片上的磁锁机构清晰可见。图8展示了色轮上的一个磁性定位孔的概貌。更换色片相当容易，只要色片进入适当的位置即可。

表2是固定色轮相关数据的测试结果。由这组低透射率数据可以看出，深红色与深蓝色是高饱和度色彩。正如预料的那样，由于LiFi光源发出改良了的红光辐射，色轮上的红色比混合出的红色效果要好得多。

邻近色之间的变换时间非常快，少于0.1 s，安装在色轮相对位置上的两个色彩间的最大变换时间仍相当快。灯具的所有转轮都采用快速路径算法，因此，它们总是走两个色彩间最短的路径。表3是色轮运动相关数据的测试结果。

色轮旋转与慢速色彩变换相当平滑，很实用。无框架的色片与光学组件可使Robin 300 Plasma Spot投射出半分色彩，如图9所示，尽管在两个色彩之间有一条明显的白色光带，但灯光的投射效果还算不错。

图11 旋转图案轮

5 图案

沿着光学链的下一个组件是一个可更换7个图案片的旋转图案轮，和一个可安装9个图案片的静态图案轮。它们的更换机构非常类似：在图案支架一侧有一根长的、装有弹簧的叉状物，把它的管脚插入轮毂上挂钩的任意一侧，两个管脚就会被挂钩的两侧所捕获。要拿掉图案支架，可以从轮盘上轻轻地揭开它并向外拉出。表4、表5是两个图案轮的运动数据测试结果。图10展示了两类图案支架。图11是旋转图案轮及其齿状定位器的特写。

选用的图案片与笔者个人爱好有些相同——尽管没有人能在在图案片的选择上达成一致。其中许多图案支离破碎，极少数是几何图案或其他设计。旋转图案轮上有一个破碎的玻璃图案片和一个彩色图案片。

低速旋转运行情况非常好。Robe公司在步进电机的控制方面已经做得非常出色，笔者没有察觉到图案轮在运转中有的跳跃、抖动的情况。定位的精确性与滞后性也相当不错，测得有0.12°的误差，即在20英尺的射距处有大约0.5英寸的误差。图12展示了固定图案轮（左图）与旋转图案轮（右图）的投射图像。

6 光阑

光阑位于输出透镜的前面，当光阑完全闭合时，光束角减小至最大值的15%，相当于当变焦调整为最小光斑角时，最小光阑光斑角为1.7°；当变焦调整为最大光斑角时，最小光阑光斑角为6.1°。从光阑全开到孔径最小最快只需0.3 s，这个速度已经足够快，可以创造出一些不错的动态光阑效果。

7 透镜与光输出

采用一套三组透镜系统几乎已经成为设计图案电脑灯的惯例，Robin 300 Plasma Spot也不例外。后部透镜组提供调焦控制，中间透镜组提供变焦功能，前部透镜固定不动，作为最后的光输出。在整个变焦范围内，调焦质量令人满意，虽然我们从图12的左图看到，在外侧边缘处图像有些变形（圆形变成椭圆形），但这点变形通常都会存在。透镜从一端到另一端的移动时间：变焦需1 s，调焦需0.8 s，这样的变焦、调焦时间对于这种规格的电脑灯而言很常见。

测得灯具在最小光斑角（11°）时，光输出为2 837 lm；最大光斑角（40°，变焦比为3.6∶1)时，光输出为2 667 lm。这些光输出数据对于250 W规格的电脑灯而言不算最好的，但这也许是把光源寿命延长到10 000 h所要付出的代价。经光学组件与六边形均化导管投射出的光斑呈现平直分布，如图13、图14、图15所示，图15展示了最大光斑角时人工制作的一张等照度彩图。测得白光的相关色温为5 100 K。

8 棱镜

棱镜与雾化系统被安装在调焦与变焦透镜组之间；有必要使透镜组能自动略微隔离，以便在某种调焦与变焦组合状态下插入棱镜。图16显示了这种布局。Robin 300 Plasma Spot有一个可旋转的三棱镜，可投射出充分分离的图像。插入棱镜最多需时0.7 s；它能以3.3 s/转（18 转/分）～170 s/转（0.34 转/分）的速度旋转。

9 雾镜

一块雾镜旗形片位于棱镜之后、变焦透镜组之前，雾镜的插入时间为0.3 s。这里没有什么特别之处。

10 水平与垂直旋转

Robin 300 Plasma Spot的水平与垂直旋转范围分别为540°与280°。笔者测得全速全程水平旋转需时3.8 s，180°水平旋转需时2.3 s；180°垂直旋转同样需时2.3 s，全速全程垂直旋转需时2.8 s。

在滞后性方面，测试结果相当不错，水平与垂直定位精度分别为0.02°与0.04°，即在20英尺射距处的偏差分别为0.1英寸与0.2英寸。运动平滑度非常优秀，对角线运动没有抖动，效果十分理想。

11 噪声

制造商已经改进了水平－垂直系统，减少了电机发出的啸叫声。该款电脑灯的主要噪声源是风扇。表6是噪声的测试结果。

12 电子设备与控制

电子设备分布于整个灯具中。主要的电子设备与电源位于顶盒中；电机驱动器与光源电源位于灯头内部，用一根串行数据线把它们连在一起。图17展示了位于灯头中的电机驱动板，光源电源如图4所示。Robin 300 Plasma Spot采用了标准的Robe触摸屏控制面板，能够快速进入所有平时要用到的灯具功能。图18展示了两个样屏。图19展示了面板的后部，配备了给触摸屏供电的电池电源，当灯具断电时仍可设置诸如DMX512地址等参数。

该灯提供范围宽广的DMX512控制器件，除16-bit可用于更多功能外，还包括可选的定时控制。正如在图20中看到的连接器面板，除提供用于DMX512的3针和5针两个XLR接口外，还提供支持Art-Net的RJ45以太网接口。

灯具冷启动的初始化时间为44 s，通过DMX512信号发送“重新设置（reset）”命令的初始化时间为27 s。

13 结构与维护保养

灯具结构基于我们非常熟悉的模块系统，主要的光学模块可拆卸，便于维护。笔者认为光源与光源电源有点碍事，必须首先卸下它们才能获取其他的所有组件，因为给LiFi光源供电的大电源使得灯头内部有些拥挤。在卸下盖板后，很容易就能获取顶盒与灯弓臂内的组件，如图21所示。

以上就是此次测试Robin 300 Plasma Spot图案电脑灯的全部内容。从外观上看，人们可能不会意识到这是一种新的光源，或许这正是Robe公司想要的结果。该灯具在延长光源寿命的同时，增加了结构的复杂度，并且略微减少了光输出，这一切设计是否合理，是否符合用户的期待，还请用户通过不断的实践做出更为准确的判断。