解析JBLED A7染色电脑灯

2010-07-30迈克伍德编译姚涵春

演艺科技 2010年3期

文/[美]迈克·伍德编译/姚涵春

（1.上海戏剧学院，上海 200040）

LED灯具的发展非常引人注目，虽然，LED光源实际运用于照明灯具并使之具有足够高的亮度所经历的时间并不长，但我们已经看到第三代LED灯具面世了。LED芯片快速升级，光学和控制技术的进展，使得产品更新的周期非常短。JBLED A7的特色是光斑角可调控，即可变焦，对染色电脑灯来说，这是一个至关重要的特性，有助于使之成为一款令人满意的纯装饰照明灯具。JBLED A7与近期问世的同类灯具相比，品质如何呢？它能真正替代白炽光源或HID光源的同类灯具吗？与以往的考察和测评一样，笔者对制造商提供的灯具样灯进行测试，并提供测试结果，供读者参考。

JBLED A7配有多功能电源，额定电压范围为100 V～240 V、50/60 Hz，灯具在本次测试中，均运行于115 V、60 Hz的电压下。

1 光源

图1为JBLED A7的外观，该灯具采用108颗均匀发光的Luxeon LED，其中包含红、绿、蓝LED各36颗。Luxeon LED非常著名，它是娱乐灯光制造商最常采用的LED之一。在这款灯具中，RGB三色LED有规律地排列在圆形面板上，3个一组，构成三角形，如图2所示。乍看之下，人们会觉得它是以一种常见的形式排列的，但是，仔细端详之后，就会发现其中隐含丰富的内容。

对于LED灯具来说，最重要的、最需考虑的事情之一就是热处理技术，LED对热非常敏感，温度升高会影响LED的光输出和色彩，所以，保持所有部件恒定不变的温度对于灯具维持稳定不变的光输出很重要。JBLED A7配有LED铸模、LED驱动器（是另一个热源），它们分别安装在两个平置的相当靠近的模板上。如图3所示，我们能从灯具摇头一侧的空隙直接看到另一侧的空隙。在这两个模板之间，是一个大块面的铸铝散热器，由图3可见，它是由一只安装在摇头尾部的内置温控风扇来进行冷却的，如图4所示。在测试中，这台灯具不间断地运行了很长时间，尽管笔者看到光输出与温度产生了互相关联的变化，但是，这个变化一直维持在非常适度的水平，当灯具升温至新的平衡状态时，其光输出下降7%～10%。这个数据对于LED灯具来说，是完全可以接受的。

2 光学

与许多制造商通常采用固定焦距、TIR技术的透镜系统不同，在JBLED A7中，108颗LED的每一颗LED都配有二元变焦透镜系统。第一个组件是一个固定透镜，就在LED铸件的上方，如图5所示，它是一个封装于每个色彩LED芯片之上的半球形光学器件。第二个透镜组件是一块塑料面板，整个面板上注塑有108个凹的或凸的小透镜，如图6所示。这块透镜面板被附着在一块冲压了许多小孔的铝质支撑盘上，如图7所示，而支撑盘被安装在4个小型步进马达的轴上，马达由线性执行器驱动，如图8所示。当4个马达同步旋转时，内导螺杆向后和向前驱动，驱使透镜面板向后和向前约有10 mm的移动。这个小透镜面板的运动提供了很好的变焦范围，产生3:1的光斑大小变化。当透镜面板向后运动靠近LED光源时，该灯获得最大的光斑角；当透镜面板向前运动，远离LED光源时，灯具光斑角向最窄小的方向变化。如同所有的简易变焦透镜系统一样，这个系统比单一定焦透镜的效率要低一些。这一点我们应该可以预见到，这款灯具在提供变焦调控功能的同时，会损失部分光效。从图9中我们可以看到整个光学系统的概况。

3 光输出

笔者测量了该灯变焦时的全额光输出（红、绿和蓝光LED全额光输出状态时），从35.6°宽角度时的3 418 lm下降至12.9°窄角度时的2 936 lm。笔者说的角度是指光斑角，即光强度下降至峰值光强的10%时所构成的角度。

如图10和图11所示，光束的光强分布曲线非常顺滑。3种色光混合的均匀性也很好，特别是在3.5 m ～ 4.5 m射距外，其光斑的有色阴暗部分趋于最小化。笔者认为这种光学系统有助于获得良好的光质。如前文所述，这款灯具附加的第二个透镜组件必然使其光输出要稍稍低于某些有竞争力的同类灯具。但是，我们却获得了光斑角的调控功能。鱼与熊掌不可得兼，选择什么样的灯具，取决于演出对灯具的特殊要求。

以RGB混光技术的LED灯具，全额光输出时的光色通常总是略显桃红色的白光，因为在光色混合中，绿光相对不足，而红光和蓝光略显过多、过强。但是，JBLED A7反而发出稍偏蓝色的白光，似乎显现出它已做了一些技术调整。本次测试所能计算得出的可感觉到的相关色温结果显示，这个白光的色度坐标远离黑体辐射轨迹，然而，运用色温通道，能将其调整到趋近黑体辐射轨迹，从而获得从12 000 K到2 900 K可量度的白光。当然，在降低色温时，其光输出也随之下降。当将最初全额光输出时的高色温白光调整到2 900 K白光时，其光输出的降幅在10%到55%之间。

变焦功能在整个变焦过程中，在维持混光均匀性方面确实发挥了很好的作用，然而，3个不同的LED模组具有稍稍不同的形状和尺寸，不同的光输出状态，以及明显不同的波长辐射。所有这些细小差异的组合，使得透镜对各种色彩产生不同的散射，所以，当光斑角改变时，其光束混合状况也发生变化。在中、高饱和度色彩方面，这种现象在光斑上是看不见的，但在淡而柔的光色和白色光斑的阴暗部分中，能明显地察觉到。光斑中央和边缘部分要比光斑的其余部位显得更红些。在某些光斑角的光斑中，红色视感要比其他光斑角中的更为明显得多。

4 调光

图12显示的是JBLED A7的调光曲线，这是一条非常接近线性特性的曲线。JB灯光公司对DMX512输入信号明显地增加了重要的滤波运算，在缓慢下调过程中，其光输出变化非常平滑，除了切光之前最后二、三级变光之外，察觉不出任何调光的级间变化。在笔者看来，他们似乎将DMX512亮度通道的8 bit经内插入提升至12 bit或16 bit。（A7这款灯提供颜色通道16 bit控制方案，笔者就是以16 bit控制颜色通道运行灯具的，但是对于亮度通道，笔者并不是以16 bit调控。）插补和预测性运算法则并非完美无缺，毕竟，在对频闪效果或其他快速变化进行识别、使其更为便捷的同时，执行滤波运算是困难的。笔者尝试了几个操作，总体效果是非常好的。对于LED光源的实际运用，这是一个现实的技术问题，JB灯光公司在这方面做了很好的工作。频闪通道可实现不同频闪速度的变化，笔者测得其频闪速度可从大约20 Hz降低到最慢的1.9 Hz。在调光过程中，这款灯具也表现出优良的色彩稳定性。在淡雅的色彩方面，仍要做到这一点是很难的，这表明JB灯光公司投入很大精力以改善这个功能。

5 色彩系统

人们设计LED灯具是为了获得更好的色彩效果，JBLED A7提供了RGB色域内优良的可调控的色彩区域。除了预设定的RGB DMX通道之外，这款灯具也提供色轮通道，运用预先设置的色彩区域，它可以产生彩虹和其他色彩变化效果。笔者认为，在这预置色彩范围中的琥珀色特别有用。如前文所述，在最浅淡的色彩方面，光斑上稍稍显得有点不均匀，但是在中等浓度或饱和色彩方面，不会出现在这样的问题。图13显示所有LED都处于全额光输出时的辐射光谱，而图14显示色温调整为3 000 K白光时的光谱相对能量分布。几个主要色光的光输出为全额光输出的百分比值如表1。

这些数据表明，即JB灯光公司调控混合方式以便确保能有足够多的绿光用来混合产生令人满意的白光。在RGB色彩系统中，绿色总是薄弱的一环，通常显得不够多，所以最终获得的总是略偏桃红色的白光。

如前文所述，JBLED A7提供CTC控制以调整色温，对于相同的RGB LED灯具来说，这又增加了一个控制层面。

笔者测得JBLED A7的PWM频率非常低，仅120 Hz（给60 Hz照相机设置时）或100 Hz（给50 Hz照相机设置时）。笔者发觉，这个低频率会引发可察觉的闪烁，无论是在灯具快速运动时，还是物体快速穿越灯具的光照区域时。它也可能引起一些照相机拍摄出现问题，例如，在这次考察中实拍时，它就干扰数码相机的拍摄效果。笔者也留意在运用44 Hz DMX512信号时是否出现混淆现象，但是笔者在试验中并没有察觉到这种迹象。笔者认为JB灯光公司折衷选择这个增量，目的是以这个PWM频率来获得极佳的调光性能。

6 水平与垂直旋转

JBLED A7具有水平450°和垂直332°旋转的功能。水平旋转全程需时3.2 s，而更典型的180°水平旋转则需时2.3 s。垂直旋转全程需时2.3 s，180°垂直旋转则需时1.8 s。水平和垂直方向上的复位精度为0.09°，表现十分卓越，即在6 m射距处的偏差仅为10 mm左右。

水平和垂直旋转是运用安装在灯弓臂内的三相步进马达，马达的背面装有一只小型定位解码器，灯体在碰擦或受阻时，它会指令马达重新定位。图15显示了用作垂直驱动的皮带，图16显示了其中一只马达及其解码器。采用这些三相马达以任何速度运行都是非常平稳的，没有任何明显的急动或颤动。

7 噪声

该灯具装有6只马达——水平和垂直旋转马达以及4只线性变焦的驱动马达。在摇头中还装有冷却风扇。水平旋转是最大的噪声源，但其噪声仍是相当低的。表2为该灯具噪声水平的相关数据。

8 电参数

JBLED A7配置一台功率因数完全校正的自适应电源（100 V ～ 240 V、50/60 Hz），当灯具所有LED满功率运行时，电流为2.75 A，功率为330 W，功率因数为0.99。

接通电源或通过DMX512控制通道发送一个复位指令后的初始化时间是51 s。这款灯具运行良好：在开始复位运作之前，它就关闭灯光，在复位完成之前，灯具不会发光。

9 电子设备与控制

电子器件分布在整个灯具的各个部位。顶盒中装有电源、DMX512输入、显示和菜单系统。马达控制器安装在一个灯弓臂内，如图17所示。LED驱动板安装在摇头的后部，如图18所示。该灯配置有一只大的LED显示器，可提供常用的设置内容和诊断选择，如图19所示。JB灯光公司已经为它配置2副控制按钮，显示目标的改变取决于我们使用哪一副按钮，一般情况下是使用显示器下方的那副。

JBLED A7在顶盒上提供5针和3针XLR接口，邻近DMX512输入和输出接口的电源线，如图20所示。

10 结构

该灯结构规整，综合采用薄金属板、铸铝和注塑等材料。灯具可直接安置于地面，或者悬挂于桁架上，它有两个用于欧米加型夹具的安装点，夹具采用Camloc直角连接件。进入摇头和灯弓臂内进行维护保养是很容易的，顶盒较少需要打开进行维护保养。圆盘状的摇头和小型顶盒组合而成的总体形状似乎正成为LED染色电脑灯的非标样板。