測評一款小型LED染色電腦燈——Chauvet Legend 412

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

測評一款小型LED染色電腦燈
——Chauvet Legend 412

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春1

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

通過對燈具的檢測，解析一款小型LED染色電腦燈的構成、性能及其特點。

RGBW LED；測評；TIR透鏡；LED陣列；PWM頻率；像素繪畫

圖1 受檢測燈具

Chauvet公司是一家主要面向歌舞廳類娛樂市場的燈具制造商，因專門設計生產(chǎn)一系列低價產(chǎn)品而引人注目。近期，Chauvet公司推出了越來越多更為精致高級的產(chǎn)品，明確地向著更高的目標發(fā)展。本次測評的Legend 412就屬于高端產(chǎn)品范疇。筆者認為，它無疑可用于我們行業(yè)中許多不同領域，那么，它將如何與同類產(chǎn)品進行競爭，頗為令人關注。它加入了制造商生產(chǎn)特小型LED燈具的最新發(fā)展潮流，雖然這類燈具可能會單獨使用，但是實際上它是為陣列式大批量應用而設計的。

Legend 412是一款緊湊型RGBW LED染色燈，具有一些便于在像素繪畫中應用的設計特征，就如同傳統(tǒng)的染色燈現(xiàn)狀一樣，面對市場上許多的類似產(chǎn)品，它如何能站住腳呢？筆者希望這次檢測能幫助用戶作出判斷。筆者仍將遵循常規(guī)檢測程序——從光源開始直至光輸出對燈具進行測量，盡可能客觀地報告測試中的每一個數(shù)據(jù)和實情。所有測試結果都基于Chauvet公司發(fā)送給筆者的一臺樣燈，見圖1。所有測試都是受檢測燈具在115 V 60 Hz常規(guī)電壓下運行時進行操作的。不過，Legend 412允許在額定范圍110-240 VAC、50/60 Hz電源下運行，可通過開關電源自動選擇電壓。

1 光源

Legend 412采用12顆Cree XLamp MC-E4 LED光源組件。每顆LED光源包含有4個芯片，紅、綠、藍和白色LED芯片各一個，它們被緊湊地安裝在一次光學設計的透鏡之下。圖2顯示其中一顆LED光源組件，在白光LED上明顯可見熒光粉層。這些光源組件被安裝在同一塊電路板上，而后將電路板附著于一個鰭形鋁制散熱器上。圖3顯示完整的圓形LED陣列。

每一個4色LED光源組件配置有相關聯(lián)的兩次光學設計的透鏡，以使其光束原本約為140 o的光斑角匯聚起來，達到更好的聚光效果。二次光學透鏡是一個大尺寸的TIR（全內(nèi)反射）透鏡，在其中，LED光源組件與圓錐形模塑透鏡底部的中央凹穴相匹配。圖4和圖5顯示TIR透鏡的陣列和其中一個單元的細節(jié)。Chauvet公司介紹，每一個芯片的驅動電流是700 mA，正向電壓符合Cree公司的技術參數(shù)表的要求；因此，整個陣列的功耗約為110 W。

所有發(fā)射器滿額運行時發(fā)射光的光譜分布如圖6所示。正如預期的那樣，這個光譜由紅、綠和藍光發(fā)射器產(chǎn)生的3個波峰所主導，而白光發(fā)射器產(chǎn)生的輔助藍色和黃色的波峰有助于填補青色和琥珀色波段中的空隙。圖7顯示以相同比例表示的白光LED自身的光譜分布，能夠看到它對整個光譜的貢獻。它的光輸出的光譜分布非常寬闊，橫跨許多光譜波段，所以，它比低峰值水平所表達的狀態(tài)要顯得更加明亮。光譜曲線下的面積而不是波峰的高度表示其能量，因此也表示其總亮度。白光的添加事實上有助于改善這樣一個系統(tǒng)的顯色性，如果這款燈具被用作膚色照明時，表現(xiàn)尤其如此（盡管筆者認為這不是Legend 412常規(guī)的使用方法）。這些青色和品紅色區(qū)域改善人眼對膚色的評價有關鍵性作用。

良好的冷卻對于LED的長壽命和一致性性能是至關重要的。如上所述，被安裝在Legend 412中的 LED與鰭形鋁制散熱器緊密接觸，而后被一只軸流風扇冷卻。圖8顯示它們布排的格局，有風扇冷卻散熱器和驅動電路。

2 光學系統(tǒng)與光輸出

關于光學系統(tǒng)，實際上已沒有更多要說的了——Legend 412具有固定的焦距，一次光學透鏡和二次光學TIR透鏡有提供光束準直的光學作用。之后，簡單的頂端帽狀遮光板陣列處理一些不可避免的光泄漏以梳理光束。筆者測量所有LED都滿額運行時的初始總光通量，在23 o光斑角時是1 427 lm。光斑相當平滑，并具有正常的泛光、混光和光分布特性。如圖9所示，整體上看，光斑色彩均勻性相當好。在僅僅運用紅色和綠色時，筆者發(fā)現(xiàn)一些問題：混合產(chǎn)生的黃色光稍微有點不均勻，相比光束中央的混合區(qū)域，光束的一邊顯得偏紅些，而另一邊則顯得偏綠些。在更遠的射程上，則很少或幾乎沒有有色的陰影。

4個通道都處于滿額時，相關色溫遠離黑體輻射軌跡。當筆者減少藍光LED光輸出以將相關色溫拉回到黑體軌跡時，能夠測量得到的色溫為5 600 K，此時的光輸出約為滿額光輸出的93 %。

該燈具連續(xù)滿功率運行30 min以上時，其光輸出下降至初始值的89 %，而后保持穩(wěn)定狀態(tài)。

3 調(diào)光

正如Chauvet公司的其他燈具一樣，Legend 412的調(diào)光性能是極好的。曲線非常平滑，配置有8-bit DMX512數(shù)據(jù)和良好的插值，達到的效果似乎是它內(nèi)置了16-bit調(diào)光曲線。在匹配4種色彩的調(diào)光曲線方面，Chauvet公司也做得很好，在調(diào)光時光束始終保持相同的顏色。在LED燈具中有一些色彩調(diào)暗時要比其他的色彩更快地變暗，因而會引起光束顏色變化——尤其是在向下調(diào)光的底部區(qū)域，這是常見的現(xiàn)象，但是Chauvet公司在Legend 412這款燈具中很好地避免了這個問題。

筆者測量PWM（脈寬調(diào)制）頻率為1 kHz，這個數(shù)值很高，足以在大多數(shù)應用中避免出現(xiàn)閃爍問題。在測量LED燈具的PWM頻率時，筆者試圖采用盡可能非侵入性的方法，不想使用電壓探針在不熟悉的電路板上到處探測。因而筆者將一只與示波器相連接的小型太陽能光電池放置于光束之中，清晰地顯示出PWM脈沖的光輸出的迅速波動現(xiàn)象。圖10是Legend 412光輸出被調(diào)低至約50%時的曲線，它顯示出固有的1 kHz PWM信號。

調(diào)光曲線自身幾乎是筆直的，非常好地匹配出一條線性調(diào)光曲線，見圖11?？偟恼f來，筆者認為Chauvet公司在調(diào)光平滑度和控制特性兩方面所做的工作令人印象深刻。用手動調(diào)光器操控該燈具，其調(diào)光感覺自然而有序。

最后，該燈具擁有專用的頻閃通道，設置有常規(guī)多變的頻閃選擇，包括漸變和突變的頻閃。筆者測量其可能發(fā)生的頻閃范圍（使用相同的太陽能電池和示波器設備測量PWM）是0.78 Hz～13.3 Hz。作為一個額外的特點，它和常規(guī)頻閃一樣，Legend 412也提供一些有趣的色彩追逐頻閃和單個象限的頻閃。

4 色彩

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Legend 412提供許多色彩控制選擇。最簡單的是可通過一套單獨的RGBW通道控制所有LED的模式來操控這款燈具。筆者測量單個發(fā)射器的光輸出如表1所示。

注意，人眼對藍光輸出的感覺遠不是這些數(shù)據(jù)可能暗示的那般低。正如在這次考察中，早先在光譜分布中所看見的，Chauvet公司選擇了波長約為450 nm的波長稍短的藍色。在這個光譜區(qū)域中，照度計響應很糟糕，不能正確地反映出人眼真實感覺到的視覺效果。實際上，來自這款燈具的藍光是明亮而飽和的。

Legend 412也允許用戶進入燈具擴充控制模式（使用28個DMX512通道替代12通道），在這個模式中，能夠控制4個象限中任一個的RGBW量值，每一個象限獨立地包含3個LED集成。圖12顯示象限是如何分割組合的。因此，可將該燈具視為大陣列和程序中的4個像素，進而將其用作像素繪畫單元。

最后，Legend 412提供許多預編色彩宏指令，使燈具以全域和象限模式完成不同運作。

5 水平與垂直旋轉

Legend 412具有630 o水平旋轉和稍微受限制的200 o垂直旋轉的功能。運轉是快速的，此優(yōu)點源自于燈具的尺寸小巧。全程630 o水平旋轉需時3 s，而更具典型的180 o旋轉則需時1.5 s。全程200 o和180 o垂直運轉均需時1.5 s。運轉質(zhì)量和滯后現(xiàn)象都很好——低重量和平衡的燈頭實際上對這個性能起了積極作用。筆者測得水平和垂直方向上的滯后小于0.1 o。這相當于在20英尺（6 096 mm）射距上偏差0.3英寸（7.62 mm）。水平和垂直都設置有光電編碼器以重新設置定位誤差。當燈具停止運轉時，幾乎沒有彈跳。圖13顯示水平旋轉馬達和編碼器圓盤，而圖14則顯示垂直旋轉機構。

6 噪音

Legend 412的3個主要噪音發(fā)生源是水平和垂直旋轉馬達以及在燈頭中的冷卻風扇。該燈具以滿功率運行30 min達到熱平衡之后，筆者測量噪音結果如表2所示，電子參數(shù)與復位/初始化時間如表3所示：

表2 聲強水平（正常模式）環(huán)境 <35 dBA 離燈1 m靜態(tài) 38.0 dBA 離燈1 m復位/初始化 51.2 dBA 離燈1 m水平旋轉 50.0 dBA 離燈1 m垂直旋轉 42.8 dBA 離燈1 m

表3 電子參數(shù)與復位/初始化時間功耗 （115 V，60 Hz）電流（A）功率（W）視在功率（VA） 功率因數(shù)靜止狀態(tài)（LED關閉） 0.25 15 30 0.5 LED滿額運行 1.89 142 230 0.6

這款燈具明顯是功率因數(shù)未得到糾正的，總功率因數(shù)0.6是非常低下的；這意味著該燈具從供電系統(tǒng)提取的電能要比它消耗的多出很多。用戶是否為這部分電能付費取決于用表計量的結果；然而無論結果是哪一種情況，公用事業(yè)公司都必須生產(chǎn)并供應這些電能，而且用戶必須按標準選擇電纜線徑以承載全部電流。初始化時間是變化的，取決于燈具啟動時燈頭所處的物理位置，無論是冷啟動或是DMX512復位指令，其平均初始化時間約為40 s。復位運行狀態(tài)很糟糕，因為在水平和垂直完成運行抵達最終目標位置之前，該燈具就逐漸變亮了。

7 電子設備與控制

圖15顯示菜單和控制系統(tǒng)，其中包含著所有的常用選項，包括獨立式操作和主從式設置。圖16顯示主要連接器板塊，它配置有IEC標準電源接口和DMX512信號輸入、輸出用的5針XLR接口。筆者對使用IEC接口稍稍有點擔心，因為它們很容易脫落。因而筆者為此很關心并詢問Chauvet公司，該公司解釋說，已為產(chǎn)品燈具改換成可鎖定的IEC接口。

置頂盒包含有主要的電子設備處理板和馬達控制驅動器，以及電源和菜單系統(tǒng)。進入燈具是直截了當?shù)?。外表面蓋板從搖頭、燈弓臂和置頂盒上卸下后，就顯露出一個薄板金屬底座和所有部件以及電路板。筆者發(fā)現(xiàn)每個部件都易于接近，因而筆者相信這將是一臺易于維護保養(yǎng)的燈具。圖17和圖18顯示底座結構的兩個視圖。

結論

Chauvet Legend 412是一臺整潔的燈具，非常小巧、靈便。對于這種尺寸的燈具而言，其光輸出還是合理的，盡管色彩混合的均勻性并不是筆者所看到過的最好的，但是作為燈具預期使用來說應該還是適用的。如果用戶能夠使用大規(guī)模的燈具陣列，那么，像素繪畫選擇是令人關注的。由于光度計難以測量深藍光LED，這明顯是一款需要用戶自己嘗試做出評價的燈具。這款燈具是否適用，仍要由用戶來下結論。

（本文編譯自美國《Lighting & Sound America》雜志2012年1月刊《The Chauvet Legend 412》一文，并獲該雜志許可中文轉載，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.html。）

The Chauvet Legend 412

Original / [USA]Mike Wood Translate / YAO Han-chun1
(1.Shanghai Theatre Academy China, Shanghai 200040, China）

Constitution, performance and features of a small size LED moving light for wash light are analyzed by detecting lamps.

RGBW LED; evaluation; TIR optical lens; LED grid; PWM frequency; pixel painting

10.3969/j.issn.1674-8239.2012.07.001

（編輯 張冠華）