解析Vari-Lite VL880 Spot图 案电脑灯

文/[美]迈克·伍德 编译/姚涵春

（1.上海戏剧学院，上海 200040）

近些年，LED灯具发展十分迅猛，一些低功率LED灯具已经进入专业灯光应用市场。不过，当前流行的HID（高压气体放电灯）仍有明显优势，HID灯泡的小电弧是接近完美的点光源，用作紧凑型投影光学器件十分理想，而且HID光源的光效也很高。所以，目前LED灯具整体上还难以与采用高功率HID灯泡的变焦图案电脑灯竞争。

Vari-Lite公司的新型Vari-Lite灯具系列产品包括4款变焦型灯具，即VL400、VL440、VL770和VL880，它们的光学系统和外观都完全相同，主要区别在于采用了不同的光源：VL400和VL440采用400 W MSR Gold 400 M ini FastFit灯泡，VL770采用700 W MSR Gold 400 M ini FastFit灯泡，而该系列的高端产品——VL880则采用800 W MSR Platinum 35灯泡。笔者认为，VL440、VL770和VL880的特性（以及大多数内部结构）是完全相同的，而VL400具有简化了的质量指标，2个固定色轮替代CMY色彩混合系统，没有单独的调光轮。本次考察仅检测了VL880，但是笔者认为同一系列中的其他几款灯具的表现非常相似，只是具有不同的光输出，这样假设是合理的。受测灯具如图1所示。

如往常一样，笔者从考察光源开始，直至整个灯具的检测，尽可能客观地对每个方面进行测量。测试灯具为制造商提供的VL880样灯。制造商特别提醒笔者，此次测试的灯具是该公司最近试制的原型灯，并不是市场销售的定型产品，在灯具销售前可能会有一些改变。尤其是，灯具中的软件编码是测试版，虽然功能已齐全，但最终的优选方案（包括调光曲线等）还没到位。

此次测试，灯具均在额定电压115V、60Hz之下运行，VL880采用开关电源给灯泡和电子设备供电，灯具运行的额定电压区间是100 V～244 V AC 50/60 Hz。在笔者的测试中，这款灯具电流消耗在9 A～9.5 A之间，取决于马达负载的大小。

1 灯泡及其操作

VL880采用Philips 800 W MSR Platinum 35灯泡，它是新型铂金系列灯泡中功率最大的，其光输出为55 000 lm，极间距离为3 mm。灯泡的盖子由两只旋转式锁紧螺丝固定，盖子可拆卸，并可通过它操作灯泡，如图2所示。这个盖子也提供通向调整灯泡的3个螺丝的入口。盖子一经卸下，可看见目前流行的FastFit灯座。快速转动一次，灯泡易于拆卸或更换。图3显示了灯泡调节机构。图4显示灯泡自身，一个裸露的为轴向安装在反光镜中而设计的灯泡，从图中能清楚地看见电极间隙。装入灯中须适当地调整，使电极间隙定位于多镜面介质膜椭球反光镜的第一焦点上，以捕获尽可能多的光，并将光发送进入光学系统中。

由于这类灯泡没有外层玻壳，对灯泡的冷却需要非常细致和精确的调控，以确保电弧保持稳定和维持额定的光输出与恒定的色彩。制造商将灯泡与反光镜封装成一个密封光源，温控冷却风扇将风吹过这个灯泡以使之恒温。如图5中显示，用管道将空气输送到灯泡室的前部并流过灯泡的2个风扇；热空气从灯泡室的另一边流出，并最终从VL880的尾部排出去。灯泡室的正面为热反射镜片，它允许可见光透过而反射热量和紫外线，以使光束尽可能凉爽些。笔者卸下调光/色彩模块以拍摄照片，在这个部件中，旗形频闪片非常贴近热反射镜片，见图5。MSR Platinum 35不是一种热启动的灯泡；在笔者测试中，需要大约90 s～2 min时间以使灯泡充分冷却后才能再次启动发光。

2 频闪与调光

VL880的光学部件采用模块化结构，灯泡之后的第一个部件是包含旗形频闪片和调光轮及混色轮的模块。图6显示2个镜面精加工的旗形频闪片，每一片由各自的步进马达所驱动，实现打开或关闭光束。笔者测得频闪速度范围约为0.4 Hz～5 Hz，每次频闪时旗形频闪片都完全闭合。频闪范围可扩展至约10 Hz，此时，旗形频闪片只是部分闭合。制造商表示，频闪速度范围在正式版本中会有所改进。对旗形频闪片镜面精加工有利于反射能量，并使频闪片在闭合时避免过热。

紧接在旗形频闪片之后的器件是调光轮——它与应用于VL3500中的调光轮非常相像，是单一的大玻璃轮，轮上蚀刻着非常精细的渐变图形，看上去与邻近的CMY混色轮很相似。笔者相信，它们采用相似的方法加工制造。这个轮的调光非常顺滑；然而，在测试版中，在调光末端10%的区间中有一段奇特的调光曲线，呈现出相当陡峭的减光—失光现象。笔者十分期待灯具这个问题在产品定型时能得到改进。图7显示这款受检灯具所测得的调光曲线。

3 色彩系统

灯具轴线上的下一个器件是CMY混色轮。与调光轮一样，这些色轮都是被精细地蚀刻了的二向色性色轮，并被交错并置于中心空穴上。图8显示它们的装置，其左边是调光轮和青色轮，右边则是黄色和品红色轮。表1列出了色彩透射率。

表1 色彩透射率

表2 固定色轮的透射率

表3 色轮速度

看上去，这些色轮采用了与VL3500中的那些色轮相同的制造工艺，只是具有稍稍不同的色彩和渐变。所以，色彩混合显得有点相似就不足为奇了。与VL3500一样，在色轮从饱和度最高部分转向渐变部分时，有一些色彩异常现象，如在光束的一边和另一边之间有点差异，尤其是在饱和的红色区域。然而，总的说来，混色是非常顺滑柔和而可用的。

青和品红的色轮都是非常饱和的色彩，这允许良好的深色混合，但是，也使系统对前面所提及的色彩异常现象更为敏感。与以往一样，在色彩浓度和混合的柔滑性之间必定有一种工程学上的妥协。该系统既能产生饱和色又能产生良好混合的柔和淡雅的色彩，证明它是一个普遍适用的系统。

CMY轮之后就是固定色轮。它采用8个梯形的介质膜滤色片，借助黏贴在玻璃色片内侧边缘的塑料小镶嵌片快速嵌入中央轮毂里。如图9所示，每个二向色性色片一边都黏合一条铝制遮光片，并与邻近的色片相重叠，这是一个好的特征，因为它填补了色片之间的间隙，因而可确保在旋转色轮或显示双拼色彩效果时没有可见的白色线条。可将塑料小镶嵌片快速嵌入轮毂里或从轮毂中取出来更换色片非常简易，对于安装在吊挂机构上的灯具，更换色片也是容易操作的。表2和表3分别为固定色轮的透射率和色轮速度。

此外，与CMY系统一样，固定色轮上的色彩是非常饱和的。这些色轮变化速度出色，位置变动非常爽快利落。

笔者测得白光光束的色温是5 650 K，使用CTO色温校正片时的色温为3 600 K。不过，这些读数是用色温表测得的，笔者认为这些色温计的读数偏低，所以，采用这些数据时应有所保留。

4 图案轮

图10显示了色轮和两个图案轮之间的关系，表4为旋转图案速度。它们清晰地显示出用作更换介质膜滤色片和固定图案片的嵌入式结构部分。其中第一个图案轮是带自转的图案轮，它包含7个可拆卸和更换的旋转玻璃图案片，外加一个开孔。标准配置包括几何图形、龟裂纹和艺术玻璃。每个玻璃图案被安装在嵌入式卡壳里，如图11所示。嵌入和取出这些玻璃图案片都非常简便。需注意，在VL880和VL770灯具中，制造商仅仅支持使用玻璃图案片，而不是金属图案片。

VL880图案片和图案轮的旋转速度变化表现良好。需要说明，最慢图案旋转速度是如此之低，以至于它完成1次完整的旋转要用小时来计量，笔者没有耐心去测量它。但这对于极细微变化的背景效果可能是一个有用的功能。笔者对旋转图案片在改变旋转方向时的滞后现象和运动状态有点失望。缺憾是有些不稳和弹跳现象，滞后误差为0.7°，这个误差相当于在20英尺（约6.1 m）射距上偏差2.8英寸（约0.07 m）。此旋转轮没有运用快速通道算法，因此，从图案7到图案1需要采用反方向运行而不是直接跨过开孔简捷运行。笔者曾就此咨询制造商的开发人员，答复是在投入生产之前会解决这些问题。

固定图案轮包含10个图形，外加一个开孔。它们采用与色片相似的机构，但图案框架是压铸铝的而不是塑料的。如同色片框架一样，小型铸件包含相同的重叠边缘，所以，在图案片之间没有可见的间隙。图12显示这些色片框架中的2个从图案轮上卸下来的图案片，表5为图案轮速度。

与色轮一样，图案的变化非常快速，色轮没有运用快速通道算法。所有图案在所有光束角状态的聚焦质量是极佳的。边缘–中心差异非常微小，几乎没有色边现象。

表4 旋转图案速度

表5 图案轮速度

5 光圈与特效

VL880具有传统的多片光圈，光圈能在约1 s内打开或关闭。完全关闭的光圈将其孔径大小减少至全孔径的47.5%，这在最小变焦状态时产生7.5°光斑角，而在最大变焦状态时产生17.8°光斑角。

光圈之后的下一个器件是多组件变焦透镜的后透镜组件（后文将更多述及）。在第一透镜组件之后，即第二透镜组件之前，安装着棱镜和雾镜系统。它们分享着光路上相同的物理位置，所以，两组器件不能同时使用。图13显示了该系统。

雾化镜是一个圆形的散射型滤光镜，它能横跨整个光束移动。虽然用户自动定位，但是它完全插入光束、覆盖光圈时产生的效果最好。插入或移开雾化镜的时间是0.2 s。

VL880配置着1个可旋转的五棱镜，它产生清晰、良好分离的图像。棱镜能在0.5 s内被插入或移开，一旦插入，能被旋转，其旋转速度变化范围是86 s/r（0.7 r/min）～0.675 s/r（89 r/min）。雾化镜和棱镜是可更换的。

6 透镜和光输出

VL880采用3组件变焦透镜系统。雾化镜和棱镜之后的后透镜组件是固定不动的，而前两个透镜组件在底座上可相对移动以产生不同的焦点（或焦距），它们彼此之间的趋近和远离能产生变焦效果。变焦功能使用精致的凸轮—连杆机械装置，并借助步进马达产生两组件的相对运动。所有光输出透镜是可移动的，因此，最后有一个固定的玻璃窗以保护和密封透镜单元。笔者测量VL880在37.5°宽光束角状态时光输出为19 208 lm，而在15.8°窄光束角状态时，其光输出减弱为约18 078 lm。对于一款相对小的灯具而言，这是极佳的光输出。所有状态下的光斑都是非常均匀的，提供优良的混合光分布状态，如图14和图15所示。

7 水平与垂直旋转

VL880的水平和垂直旋转范围分别是540°和260°；水平全程旋转需时4.2 s，而完成更典型的180°旋转则需时2.3 s。垂直全程旋转需时3.1 s，而180º旋转则需时2.4 s。

此灯运动性能极好，甚至在低速运行时也没有步进现象。定位精确，测得的偏差是：水平0.3°和垂直0.18°。这相当于在20英尺（约6.1 m）射距上水平偏差1.3英寸（约0.03 m），垂直偏差为0.8英寸（约0.02 m）。两个轴线都有编码器，如果处于等待状态或被撞击时，它们将纠正定位误差。

稍有不同的是，马达被安装在摇头内部而不是安装在灯臂中，图16所示为垂直旋转马达及其编码器。

8 噪音

风扇和灯泡系统是VL880主要的噪音发生器，对于安装在相对小的箱体中的800 W灯泡，那或许是不可避免的。灯具运行时，其他器件所产生的噪音很少超过风扇的噪音，甚至马达在一般高速运行时也不会超越。当然，最大噪音来自最高速度水平旋转的马达。注意，这一系列中采用较小功率灯泡的其他灯具可能有不同的风扇噪音。表6为常规模式的噪声水平。

9 电子参数与复位/初始化时间

表7显示了灯具的电能功耗。所有电源似乎都管控得很好，并且功率因数适当地得到校正。无论是采用冷启动还是由DMX512重置指令模式，初始化时间约为65 s。复位则表现得很差，在灯具关闭光闸之前，它就开始水平和垂直旋转。

表6 噪声水平

表7 电能功耗（115 V，60 Hz时）

10 结构

灯具采用模块化结构，简洁而坚固。摇头盖板在两灯弓臂连线处可分开，很容易拆卸，向前和向后都可切入所有部件。笔者期望摇头能简便地维修和保养。置顶盒有许多的问题，拆开它似乎相对复杂一些——或许是笔者方法不当。图17显示拆去了灯具底板后置顶盒内部的视图。在图中右侧隐藏在面板之下的是CCI灯泡电源和电子设备电源。水平面和垂直面都配置手动锁定装置以便于运输和维修。

11 电子设备与控制

图18显示其配备有标准的Vari-Lite LED菜单系统的主控面板，它给予灯具设置和维护的快捷入口。图19显示简捷的电气连接——用作DMX 512的5针XLRs输入和输出接口，以及用作电源的Pow er Con接口。VL880的主要电子设备安装在摇头内，包括一起挤在变焦镜头系统上方的两个电路板。这里可能是灯具里最凉爽的部分，适合安装电子设备。图20显示安装到位的电路板。

垂直旋转马达和驱动器电子设备安装在摇头内，灯弓臂中唯一的主件是与CCI连接的灯泡触发器，如图21所示。

据笔者了解，新型的Vari-Lite VL880 Spot图案电脑灯系列产品中，除灯泡功率外，VL440和VL770两款灯具几乎与VL880完全相同。本文的测量结果，除了光输出和噪音水平之外，应该对这些型号的灯具同样有效。它们达到制造商设定的既保证品质、又“紧凑而经济”的目标了吗？希望本文能为读者提供有益的参考。

（本文编译自美国《Lighting &Sound America》杂志2011年9月刊《The Vari-Lite VL880 Spot》一文，并获该杂志许可中文转载，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.htm l。）