解析JBLED A7染色電腦燈

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

LED燈具的發(fā)展非常引人注目，雖然，LED光源實(shí)際運(yùn)用于照明燈具并使之具有足夠高的亮度所經(jīng)歷的時(shí)間并不長，但我們已經(jīng)看到第三代LED燈具面世了。LED芯片快速升級，光學(xué)和控制技術(shù)的進(jìn)展，使得產(chǎn)品更新的周期非常短。JBLED A7的特色是光斑角可調(diào)控，即可變焦，對染色電腦燈來說，這是一個(gè)至關(guān)重要的特性，有助于使之成為一款令人滿意的純裝飾照明燈具。JBLED A7與近期問世的同類燈具相比，品質(zhì)如何呢？它能真正替代白熾光源或HID光源的同類燈具嗎？與以往的考察和測評一樣，筆者對制造商提供的燈具樣燈進(jìn)行測試，并提供測試結(jié)果，供讀者參考。

JBLED A7配有多功能電源，額定電壓范圍為100 V～240 V、50/60 Hz，燈具在本次測試中，均運(yùn)行于115 V、60 Hz的電壓下。

1 光源

圖1為JBLED A7的外觀，該燈具采用108顆均勻發(fā)光的Luxeon LED，其中包含紅、綠、藍(lán)LED各36顆。Luxeon LED非常著名，它是娛樂燈光制造商最常采用的LED之一。在這款燈具中，RGB三色LED有規(guī)律地排列在圓形面板上，3個(gè)一組，構(gòu)成三角形，如圖2所示。乍看之下，人們會覺得它是以一種常見的形式排列的，但是，仔細(xì)端詳之后，就會發(fā)現(xiàn)其中隱含豐富的內(nèi)容。

對于LED燈具來說，最重要的、最需考慮的事情之一就是熱處理技術(shù)，LED對熱非常敏感，溫度升高會影響LED的光輸出和色彩，所以，保持所有部件恒定不變的溫度對于燈具維持穩(wěn)定不變的光輸出很重要。JBLED A7配有LED鑄模、LED驅(qū)動器（是另一個(gè)熱源），它們分別安裝在兩個(gè)平置的相當(dāng)靠近的模板上。如圖3所示，我們能從燈具搖頭一側(cè)的空隙直接看到另一側(cè)的空隙。在這兩個(gè)模板之間，是一個(gè)大塊面的鑄鋁散熱器，由圖3可見，它是由一只安裝在搖頭尾部的內(nèi)置溫控風(fēng)扇來進(jìn)行冷卻的，如圖4所示。在測試中，這臺燈具不間斷地運(yùn)行了很長時(shí)間，盡管筆者看到光輸出與溫度產(chǎn)生了互相關(guān)聯(lián)的變化，但是，這個(gè)變化一直維持在非常適度的水平，當(dāng)燈具升溫至新的平衡狀態(tài)時(shí)，其光輸出下降7%～10%。這個(gè)數(shù)據(jù)對于LED燈具來說，是完全可以接受的。

2 光學(xué)

與許多制造商通常采用固定焦距、TIR技術(shù)的透鏡系統(tǒng)不同，在JBLED A7中，108顆LED的每一顆LED都配有二元變焦透鏡系統(tǒng)。第一個(gè)組件是一個(gè)固定透鏡，就在LED鑄件的上方，如圖5所示，它是一個(gè)封裝于每個(gè)色彩LED芯片之上的半球形光學(xué)器件。第二個(gè)透鏡組件是一塊塑料面板，整個(gè)面板上注塑有108個(gè)凹的或凸的小透鏡，如圖6所示。這塊透鏡面板被附著在一塊沖壓了許多小孔的鋁質(zhì)支撐盤上，如圖7所示，而支撐盤被安裝在4個(gè)小型步進(jìn)馬達(dá)的軸上，馬達(dá)由線性執(zhí)行器驅(qū)動，如圖8所示。當(dāng)4個(gè)馬達(dá)同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)螺桿向后和向前驅(qū)動，驅(qū)使透鏡面板向后和向前約有10 mm的移動。這個(gè)小透鏡面板的運(yùn)動提供了很好的變焦范圍，產(chǎn)生3:1的光斑大小變化。當(dāng)透鏡面板向后運(yùn)動靠近LED光源時(shí)，該燈獲得最大的光斑角；當(dāng)透鏡面板向前運(yùn)動，遠(yuǎn)離LED光源時(shí)，燈具光斑角向最窄小的方向變化。如同所有的簡易變焦透鏡系統(tǒng)一樣，這個(gè)系統(tǒng)比單一定焦透鏡的效率要低一些。這一點(diǎn)我們應(yīng)該可以預(yù)見到，這款燈具在提供變焦調(diào)控功能的同時(shí)，會損失部分光效。從圖9中我們可以看到整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的概況。

3 光輸出

筆者測量了該燈變焦時(shí)的全額光輸出（紅、綠和藍(lán)光LED全額光輸出狀態(tài)時(shí)），從35.6°寬角度時(shí)的3 418 lm下降至12.9°窄角度時(shí)的2 936 lm。筆者說的角度是指光斑角，即光強(qiáng)度下降至峰值光強(qiáng)的10%時(shí)所構(gòu)成的角度。

如圖10和圖11所示，光束的光強(qiáng)分布曲線非常順滑。3種色光混合的均勻性也很好，特別是在3.5 m ～ 4.5 m射距外，其光斑的有色陰暗部分趨于最小化。筆者認(rèn)為這種光學(xué)系統(tǒng)有助于獲得良好的光質(zhì)。如前文所述，這款燈具附加的第二個(gè)透鏡組件必然使其光輸出要稍稍低于某些有競爭力的同類燈具。但是，我們卻獲得了光斑角的調(diào)控功能。魚與熊掌不可得兼，選擇什么樣的燈具，取決于演出對燈具的特殊要求。

以RGB混光技術(shù)的LED燈具，全額光輸出時(shí)的光色通?？偸锹燥@桃紅色的白光，因?yàn)樵诠馍旌现?，綠光相對不足，而紅光和藍(lán)光略顯過多、過強(qiáng)。但是，JBLED A7反而發(fā)出稍偏藍(lán)色的白光，似乎顯現(xiàn)出它已做了一些技術(shù)調(diào)整。本次測試所能計(jì)算得出的可感覺到的相關(guān)色溫結(jié)果顯示，這個(gè)白光的色度坐標(biāo)遠(yuǎn)離黑體輻射軌跡，然而，運(yùn)用色溫通道，能將其調(diào)整到趨近黑體輻射軌跡，從而獲得從12 000 K到2 900 K可量度的白光。當(dāng)然，在降低色溫時(shí)，其光輸出也隨之下降。當(dāng)將最初全額光輸出時(shí)的高色溫白光調(diào)整到2 900 K白光時(shí)，其光輸出的降幅在10%到55%之間。

變焦功能在整個(gè)變焦過程中，在維持混光均勻性方面確實(shí)發(fā)揮了很好的作用，然而，3個(gè)不同的LED模組具有稍稍不同的形狀和尺寸，不同的光輸出狀態(tài)，以及明顯不同的波長輻射。所有這些細(xì)小差異的組合，使得透鏡對各種色彩產(chǎn)生不同的散射，所以，當(dāng)光斑角改變時(shí)，其光束混合狀況也發(fā)生變化。在中、高飽和度色彩方面，這種現(xiàn)象在光斑上是看不見的，但在淡而柔的光色和白色光斑的陰暗部分中，能明顯地察覺到。光斑中央和邊緣部分要比光斑的其余部位顯得更紅些。在某些光斑角的光斑中，紅色視感要比其他光斑角中的更為明顯得多。

4 調(diào)光

圖12顯示的是JBLED A7的調(diào)光曲線，這是一條非常接近線性特性的曲線。JB燈光公司對DMX512輸入信號明顯地增加了重要的濾波運(yùn)算，在緩慢下調(diào)過程中，其光輸出變化非常平滑，除了切光之前最后二、三級變光之外，察覺不出任何調(diào)光的級間變化。在筆者看來，他們似乎將DMX512亮度通道的8 bit經(jīng)內(nèi)插入提升至12 bit或16 bit。（A7這款燈提供顏色通道16 bit控制方案，筆者就是以16 bit控制顏色通道運(yùn)行燈具的，但是對于亮度通道，筆者并不是以16 bit調(diào)控。）插補(bǔ)和預(yù)測性運(yùn)算法則并非完美無缺，畢竟，在對頻閃效果或其他快速變化進(jìn)行識別、使其更為便捷的同時(shí)，執(zhí)行濾波運(yùn)算是困難的。筆者嘗試了幾個(gè)操作，總體效果是非常好的。對于LED光源的實(shí)際運(yùn)用，這是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)問題，JB燈光公司在這方面做了很好的工作。頻閃通道可實(shí)現(xiàn)不同頻閃速度的變化，筆者測得其頻閃速度可從大約20 Hz降低到最慢的1.9 Hz。在調(diào)光過程中，這款燈具也表現(xiàn)出優(yōu)良的色彩穩(wěn)定性。在淡雅的色彩方面，仍要做到這一點(diǎn)是很難的，這表明JB燈光公司投入很大精力以改善這個(gè)功能。

5 色彩系統(tǒng)

人們設(shè)計(jì)LED燈具是為了獲得更好的色彩效果，JBLED A7提供了RGB色域內(nèi)優(yōu)良的可調(diào)控的色彩區(qū)域。除了預(yù)設(shè)定的RGB DMX通道之外，這款燈具也提供色輪通道，運(yùn)用預(yù)先設(shè)置的色彩區(qū)域，它可以產(chǎn)生彩虹和其他色彩變化效果。筆者認(rèn)為，在這預(yù)置色彩范圍中的琥珀色特別有用。如前文所述，在最淺淡的色彩方面，光斑上稍稍顯得有點(diǎn)不均勻，但是在中等濃度或飽和色彩方面，不會出現(xiàn)在這樣的問題。圖13顯示所有LED都處于全額光輸出時(shí)的輻射光譜，而圖14顯示色溫調(diào)整為3 000 K白光時(shí)的光譜相對能量分布。幾個(gè)主要色光的光輸出為全額光輸出的百分比值如表1。

這些數(shù)據(jù)表明，即JB燈光公司調(diào)控混合方式以便確保能有足夠多的綠光用來混合產(chǎn)生令人滿意的白光。在RGB色彩系統(tǒng)中，綠色總是薄弱的一環(huán)，通常顯得不夠多，所以最終獲得的總是略偏桃紅色的白光。

如前文所述，JBLED A7提供CTC控制以調(diào)整色溫，對于相同的RGB LED燈具來說，這又增加了一個(gè)控制層面。

筆者測得JBLED A7的PWM頻率非常低，僅120 Hz（給60 Hz照相機(jī)設(shè)置時(shí)）或100 Hz（給50 Hz照相機(jī)設(shè)置時(shí)）。筆者發(fā)覺，這個(gè)低頻率會引發(fā)可察覺的閃爍，無論是在燈具快速運(yùn)動時(shí)，還是物體快速穿越燈具的光照區(qū)域時(shí)。它也可能引起一些照相機(jī)拍攝出現(xiàn)問題，例如，在這次考察中實(shí)拍時(shí)，它就干擾數(shù)碼相機(jī)的拍攝效果。筆者也留意在運(yùn)用44 Hz DMX512信號時(shí)是否出現(xiàn)混淆現(xiàn)象，但是筆者在試驗(yàn)中并沒有察覺到這種跡象。筆者認(rèn)為JB燈光公司折衷選擇這個(gè)增量，目的是以這個(gè)PWM頻率來獲得極佳的調(diào)光性能。

6 水平與垂直旋轉(zhuǎn)

JBLED A7具有水平450°和垂直332°旋轉(zhuǎn)的功能。水平旋轉(zhuǎn)全程需時(shí)3.2 s，而更典型的180°水平旋轉(zhuǎn)則需時(shí)2.3 s。垂直旋轉(zhuǎn)全程需時(shí)2.3 s，180°垂直旋轉(zhuǎn)則需時(shí)1.8 s。水平和垂直方向上的復(fù)位精度為0.09°，表現(xiàn)十分卓越，即在6 m射距處的偏差僅為10 mm左右。

水平和垂直旋轉(zhuǎn)是運(yùn)用安裝在燈弓臂內(nèi)的三相步進(jìn)馬達(dá)，馬達(dá)的背面裝有一只小型定位解碼器，燈體在碰擦或受阻時(shí)，它會指令馬達(dá)重新定位。圖15顯示了用作垂直驅(qū)動的皮帶，圖16顯示了其中一只馬達(dá)及其解碼器。采用這些三相馬達(dá)以任何速度運(yùn)行都是非常平穩(wěn)的，沒有任何明顯的急動或顫動。

7 噪聲

該燈具裝有6只馬達(dá)——水平和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及4只線性變焦的驅(qū)動馬達(dá)。在搖頭中還裝有冷卻風(fēng)扇。水平旋轉(zhuǎn)是最大的噪聲源，但其噪聲仍是相當(dāng)?shù)偷摹１?為該燈具噪聲水平的相關(guān)數(shù)據(jù)。

8 電參數(shù)

JBLED A7配置一臺功率因數(shù)完全校正的自適應(yīng)電源（100 V ～ 240 V、50/60 Hz），當(dāng)燈具所有LED滿功率運(yùn)行時(shí)，電流為2.75 A，功率為330 W，功率因數(shù)為0.99。

接通電源或通過DMX512控制通道發(fā)送一個(gè)復(fù)位指令后的初始化時(shí)間是51 s。這款燈具運(yùn)行良好：在開始復(fù)位運(yùn)作之前，它就關(guān)閉燈光，在復(fù)位完成之前，燈具不會發(fā)光。

9 電子設(shè)備與控制

電子器件分布在整個(gè)燈具的各個(gè)部位。頂盒中裝有電源、DMX512輸入、顯示和菜單系統(tǒng)。馬達(dá)控制器安裝在一個(gè)燈弓臂內(nèi)，如圖17所示。LED驅(qū)動板安裝在搖頭的后部，如圖18所示。該燈配置有一只大的LED顯示器，可提供常用的設(shè)置內(nèi)容和診斷選擇，如圖19所示。JB燈光公司已經(jīng)為它配置2副控制按鈕，顯示目標(biāo)的改變?nèi)Q于我們使用哪一副按鈕，一般情況下是使用顯示器下方的那副。

JBLED A7在頂盒上提供5針和3針XLR接口，鄰近DMX512輸入和輸出接口的電源線，如圖20所示。

10 結(jié)構(gòu)

該燈結(jié)構(gòu)規(guī)整，綜合采用薄金屬板、鑄鋁和注塑等材料。燈具可直接安置于地面，或者懸掛于桁架上，它有兩個(gè)用于歐米加型夾具的安裝點(diǎn)，夾具采用Camloc直角連接件。進(jìn)入搖頭和燈弓臂內(nèi)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)是很容易的，頂盒較少需要打開進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。圓盤狀的搖頭和小型頂盒組合而成的總體形狀似乎正成為LED染色電腦燈的非標(biāo)樣板。

表2 噪聲水平

這款燈具是筆者測試過的第一款光斑角可調(diào)控的LED染色燈，筆者確信，它不會是最后一款。3:1的變焦使JBLED A7 LED染色電腦燈有潛力成為一款令人滿意的燈具。LED燈具是很難精確測量的，只有不斷地去嘗試使用這些燈具，在實(shí)際應(yīng)用中更切實(shí)地把握燈具的特點(diǎn)，我們才能更準(zhǔn)確地認(rèn)識、評價(jià)一臺燈具。

（本文根據(jù)《Lighting & Sound》雜志2009年3月刊《JBLighting’s JBLED A7》一文編譯。）