解析Vari-Lite VL880 Spot圖 案電腦燈

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

近些年，LED燈具發(fā)展十分迅猛，一些低功率LED燈具已經(jīng)進入專業(yè)燈光應用市場。不過，當前流行的HID（高壓氣體放電燈）仍有明顯優(yōu)勢，HID燈泡的小電弧是接近完美的點光源，用作緊湊型投影光學器件十分理想，而且HID光源的光效也很高。所以，目前LED燈具整體上還難以與采用高功率HID燈泡的變焦圖案電腦燈競爭。

Vari-Lite公司的新型Vari-Lite燈具系列產(chǎn)品包括4款變焦型燈具，即VL400、VL440、VL770和VL880，它們的光學系統(tǒng)和外觀都完全相同，主要區(qū)別在于采用了不同的光源：VL400和VL440采用400 W MSR Gold 400 M ini FastFit燈泡，VL770采用700 W MSR Gold 400 M ini FastFit燈泡，而該系列的高端產(chǎn)品——VL880則采用800 W MSR Platinum 35燈泡。筆者認為，VL440、VL770和VL880的特性（以及大多數(shù)內(nèi)部結構）是完全相同的，而VL400具有簡化了的質(zhì)量指標，2個固定色輪替代CMY色彩混合系統(tǒng)，沒有單獨的調(diào)光輪。本次考察僅檢測了VL880，但是筆者認為同一系列中的其他幾款燈具的表現(xiàn)非常相似，只是具有不同的光輸出，這樣假設是合理的。受測燈具如圖1所示。

如往常一樣，筆者從考察光源開始，直至整個燈具的檢測，盡可能客觀地對每個方面進行測量。測試燈具為制造商提供的VL880樣燈。制造商特別提醒筆者，此次測試的燈具是該公司最近試制的原型燈，并不是市場銷售的定型產(chǎn)品，在燈具銷售前可能會有一些改變。尤其是，燈具中的軟件編碼是測試版，雖然功能已齊全，但最終的優(yōu)選方案（包括調(diào)光曲線等）還沒到位。

此次測試，燈具均在額定電壓115V、60Hz之下運行，VL880采用開關電源給燈泡和電子設備供電，燈具運行的額定電壓區(qū)間是100 V～244 V AC 50/60 Hz。在筆者的測試中，這款燈具電流消耗在9 A～9.5 A之間，取決于馬達負載的大小。

1 燈泡及其操作

VL880采用Philips 800 W MSR Platinum 35燈泡，它是新型鉑金系列燈泡中功率最大的，其光輸出為55 000 lm，極間距離為3 mm。燈泡的蓋子由兩只旋轉(zhuǎn)式鎖緊螺絲固定，蓋子可拆卸，并可通過它操作燈泡，如圖2所示。這個蓋子也提供通向調(diào)整燈泡的3個螺絲的入口。蓋子一經(jīng)卸下，可看見目前流行的FastFit燈座?？焖俎D(zhuǎn)動一次，燈泡易于拆卸或更換。圖3顯示了燈泡調(diào)節(jié)機構。圖4顯示燈泡自身，一個裸露的為軸向安裝在反光鏡中而設計的燈泡，從圖中能清楚地看見電極間隙。裝入燈中須適當?shù)卣{(diào)整，使電極間隙定位于多鏡面介質(zhì)膜橢球反光鏡的第一焦點上，以捕獲盡可能多的光，并將光發(fā)送進入光學系統(tǒng)中。

由于這類燈泡沒有外層玻殼，對燈泡的冷卻需要非常細致和精確的調(diào)控，以確保電弧保持穩(wěn)定和維持額定的光輸出與恒定的色彩。制造商將燈泡與反光鏡封裝成一個密封光源，溫控冷卻風扇將風吹過這個燈泡以使之恒溫。如圖5中顯示，用管道將空氣輸送到燈泡室的前部并流過燈泡的2個風扇；熱空氣從燈泡室的另一邊流出，并最終從VL880的尾部排出去。燈泡室的正面為熱反射鏡片，它允許可見光透過而反射熱量和紫外線，以使光束盡可能涼爽些。筆者卸下調(diào)光/色彩模塊以拍攝照片，在這個部件中，旗形頻閃片非常貼近熱反射鏡片，見圖5。MSR Platinum 35不是一種熱啟動的燈泡；在筆者測試中，需要大約90 s～2 min時間以使燈泡充分冷卻后才能再次啟動發(fā)光。

2 頻閃與調(diào)光

VL880的光學部件采用模塊化結構，燈泡之后的第一個部件是包含旗形頻閃片和調(diào)光輪及混色輪的模塊。圖6顯示2個鏡面精加工的旗形頻閃片，每一片由各自的步進馬達所驅(qū)動，實現(xiàn)打開或關閉光束。筆者測得頻閃速度范圍約為0.4 Hz～5 Hz，每次頻閃時旗形頻閃片都完全閉合。頻閃范圍可擴展至約10 Hz，此時，旗形頻閃片只是部分閉合。制造商表示，頻閃速度范圍在正式版本中會有所改進。對旗形頻閃片鏡面精加工有利于反射能量，并使頻閃片在閉合時避免過熱。

緊接在旗形頻閃片之后的器件是調(diào)光輪——它與應用于VL3500中的調(diào)光輪非常相像，是單一的大玻璃輪，輪上蝕刻著非常精細的漸變圖形，看上去與鄰近的CMY混色輪很相似。筆者相信，它們采用相似的方法加工制造。這個輪的調(diào)光非常順滑；然而，在測試版中，在調(diào)光末端10%的區(qū)間中有一段奇特的調(diào)光曲線，呈現(xiàn)出相當陡峭的減光—失光現(xiàn)象。筆者十分期待燈具這個問題在產(chǎn)品定型時能得到改進。圖7顯示這款受檢燈具所測得的調(diào)光曲線。

3 色彩系統(tǒng)

燈具軸線上的下一個器件是CMY混色輪。與調(diào)光輪一樣，這些色輪都是被精細地蝕刻了的二向色性色輪，并被交錯并置于中心空穴上。圖8顯示它們的裝置，其左邊是調(diào)光輪和青色輪，右邊則是黃色和品紅色輪。表1列出了色彩透射率。

表1 色彩透射率

表2 固定色輪的透射率

表3 色輪速度

看上去，這些色輪采用了與VL3500中的那些色輪相同的制造工藝，只是具有稍稍不同的色彩和漸變。所以，色彩混合顯得有點相似就不足為奇了。與VL3500一樣，在色輪從飽和度最高部分轉(zhuǎn)向漸變部分時，有一些色彩異?，F(xiàn)象，如在光束的一邊和另一邊之間有點差異，尤其是在飽和的紅色區(qū)域。然而，總的說來，混色是非常順滑柔和而可用的。

青和品紅的色輪都是非常飽和的色彩，這允許良好的深色混合，但是，也使系統(tǒng)對前面所提及的色彩異常現(xiàn)象更為敏感。與以往一樣，在色彩濃度和混合的柔滑性之間必定有一種工程學上的妥協(xié)。該系統(tǒng)既能產(chǎn)生飽和色又能產(chǎn)生良好混合的柔和淡雅的色彩，證明它是一個普遍適用的系統(tǒng)。

CMY輪之后就是固定色輪。它采用8個梯形的介質(zhì)膜濾色片，借助黏貼在玻璃色片內(nèi)側邊緣的塑料小鑲嵌片快速嵌入中央輪轂里。如圖9所示，每個二向色性色片一邊都黏合一條鋁制遮光片，并與鄰近的色片相重疊，這是一個好的特征，因為它填補了色片之間的間隙，因而可確保在旋轉(zhuǎn)色輪或顯示雙拼色彩效果時沒有可見的白色線條?？蓪⑺芰闲¤偳镀焖偾度胼嗇灷锘驈妮嗇炛腥〕鰜砀鼡Q色片非常簡易，對于安裝在吊掛機構上的燈具，更換色片也是容易操作的。表2和表3分別為固定色輪的透射率和色輪速度。

此外，與CMY系統(tǒng)一樣，固定色輪上的色彩是非常飽和的。這些色輪變化速度出色，位置變動非常爽快利落。

筆者測得白光光束的色溫是5 650 K，使用CTO色溫校正片時的色溫為3 600 K。不過，這些讀數(shù)是用色溫表測得的，筆者認為這些色溫計的讀數(shù)偏低，所以，采用這些數(shù)據(jù)時應有所保留。

4 圖案輪

圖10顯示了色輪和兩個圖案輪之間的關系，表4為旋轉(zhuǎn)圖案速度。它們清晰地顯示出用作更換介質(zhì)膜濾色片和固定圖案片的嵌入式結構部分。其中第一個圖案輪是帶自轉(zhuǎn)的圖案輪，它包含7個可拆卸和更換的旋轉(zhuǎn)玻璃圖案片，外加一個開孔。標準配置包括幾何圖形、龜裂紋和藝術玻璃。每個玻璃圖案被安裝在嵌入式卡殼里，如圖11所示。嵌入和取出這些玻璃圖案片都非常簡便。需注意，在VL880和VL770燈具中，制造商僅僅支持使用玻璃圖案片，而不是金屬圖案片。

VL880圖案片和圖案輪的旋轉(zhuǎn)速度變化表現(xiàn)良好。需要說明，最慢圖案旋轉(zhuǎn)速度是如此之低，以至于它完成1次完整的旋轉(zhuǎn)要用小時來計量，筆者沒有耐心去測量它。但這對于極細微變化的背景效果可能是一個有用的功能。筆者對旋轉(zhuǎn)圖案片在改變旋轉(zhuǎn)方向時的滯后現(xiàn)象和運動狀態(tài)有點失望。缺憾是有些不穩(wěn)和彈跳現(xiàn)象，滯后誤差為0.7°，這個誤差相當于在20英尺（約6.1 m）射距上偏差2.8英寸（約0.07 m）。此旋轉(zhuǎn)輪沒有運用快速通道算法，因此，從圖案7到圖案1需要采用反方向運行而不是直接跨過開孔簡捷運行。筆者曾就此咨詢制造商的開發(fā)人員，答復是在投入生產(chǎn)之前會解決這些問題。

固定圖案輪包含10個圖形，外加一個開孔。它們采用與色片相似的機構，但圖案框架是壓鑄鋁的而不是塑料的。如同色片框架一樣，小型鑄件包含相同的重疊邊緣，所以，在圖案片之間沒有可見的間隙。圖12顯示這些色片框架中的2個從圖案輪上卸下來的圖案片，表5為圖案輪速度。

與色輪一樣，圖案的變化非?？焖?，色輪沒有運用快速通道算法。所有圖案在所有光束角狀態(tài)的聚焦質(zhì)量是極佳的。邊緣–中心差異非常微小，幾乎沒有色邊現(xiàn)象。

表4 旋轉(zhuǎn)圖案速度

表5 圖案輪速度

5 光圈與特效

VL880具有傳統(tǒng)的多片光圈，光圈能在約1 s內(nèi)打開或關閉。完全關閉的光圈將其孔徑大小減少至全孔徑的47.5%，這在最小變焦狀態(tài)時產(chǎn)生7.5°光斑角，而在最大變焦狀態(tài)時產(chǎn)生17.8°光斑角。

光圈之后的下一個器件是多組件變焦透鏡的后透鏡組件（后文將更多述及）。在第一透鏡組件之后，即第二透鏡組件之前，安裝著棱鏡和霧鏡系統(tǒng)。它們分享著光路上相同的物理位置，所以，兩組器件不能同時使用。圖13顯示了該系統(tǒng)。

霧化鏡是一個圓形的散射型濾光鏡，它能橫跨整個光束移動。雖然用戶自動定位，但是它完全插入光束、覆蓋光圈時產(chǎn)生的效果最好。插入或移開霧化鏡的時間是0.2 s。

VL880配置著1個可旋轉(zhuǎn)的五棱鏡，它產(chǎn)生清晰、良好分離的圖像。棱鏡能在0.5 s內(nèi)被插入或移開，一旦插入，能被旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度變化范圍是86 s/r（0.7 r/min）～0.675 s/r（89 r/min）。霧化鏡和棱鏡是可更換的。

6 透鏡和光輸出

VL880采用3組件變焦透鏡系統(tǒng)。霧化鏡和棱鏡之后的后透鏡組件是固定不動的，而前兩個透鏡組件在底座上可相對移動以產(chǎn)生不同的焦點（或焦距），它們彼此之間的趨近和遠離能產(chǎn)生變焦效果。變焦功能使用精致的凸輪—連桿機械裝置，并借助步進馬達產(chǎn)生兩組件的相對運動。所有光輸出透鏡是可移動的，因此，最后有一個固定的玻璃窗以保護和密封透鏡單元。筆者測量VL880在37.5°寬光束角狀態(tài)時光輸出為19 208 lm，而在15.8°窄光束角狀態(tài)時，其光輸出減弱為約18 078 lm。對于一款相對小的燈具而言，這是極佳的光輸出。所有狀態(tài)下的光斑都是非常均勻的，提供優(yōu)良的混合光分布狀態(tài)，如圖14和圖15所示。

7 水平與垂直旋轉(zhuǎn)

VL880的水平和垂直旋轉(zhuǎn)范圍分別是540°和260°；水平全程旋轉(zhuǎn)需時4.2 s，而完成更典型的180°旋轉(zhuǎn)則需時2.3 s。垂直全程旋轉(zhuǎn)需時3.1 s，而180o旋轉(zhuǎn)則需時2.4 s。

此燈運動性能極好，甚至在低速運行時也沒有步進現(xiàn)象。定位精確，測得的偏差是：水平0.3°和垂直0.18°。這相當于在20英尺（約6.1 m）射距上水平偏差1.3英寸（約0.03 m），垂直偏差為0.8英寸（約0.02 m）。兩個軸線都有編碼器，如果處于等待狀態(tài)或被撞擊時，它們將糾正定位誤差。

稍有不同的是，馬達被安裝在搖頭內(nèi)部而不是安裝在燈臂中，圖16所示為垂直旋轉(zhuǎn)馬達及其編碼器。

8 噪音

風扇和燈泡系統(tǒng)是VL880主要的噪音發(fā)生器，對于安裝在相對小的箱體中的800 W燈泡，那或許是不可避免的。燈具運行時，其他器件所產(chǎn)生的噪音很少超過風扇的噪音，甚至馬達在一般高速運行時也不會超越。當然，最大噪音來自最高速度水平旋轉(zhuǎn)的馬達。注意，這一系列中采用較小功率燈泡的其他燈具可能有不同的風扇噪音。表6為常規(guī)模式的噪聲水平。

9 電子參數(shù)與復位/初始化時間

表7顯示了燈具的電能功耗。所有電源似乎都管控得很好，并且功率因數(shù)適當?shù)氐玫叫Ｕo論是采用冷啟動還是由DMX512重置指令模式，初始化時間約為65 s。復位則表現(xiàn)得很差，在燈具關閉光閘之前，它就開始水平和垂直旋轉(zhuǎn)。

表6 噪聲水平

表7 電能功耗（115 V，60 Hz時）

10 結構

燈具采用模塊化結構，簡潔而堅固。搖頭蓋板在兩燈弓臂連線處可分開，很容易拆卸，向前和向后都可切入所有部件。筆者期望搖頭能簡便地維修和保養(yǎng)。置頂盒有許多的問題，拆開它似乎相對復雜一些——或許是筆者方法不當。圖17顯示拆去了燈具底板后置頂盒內(nèi)部的視圖。在圖中右側隱藏在面板之下的是CCI燈泡電源和電子設備電源。水平面和垂直面都配置手動鎖定裝置以便于運輸和維修。

11 電子設備與控制

圖18顯示其配備有標準的Vari-Lite LED菜單系統(tǒng)的主控面板，它給予燈具設置和維護的快捷入口。圖19顯示簡捷的電氣連接——用作DMX 512的5針XLRs輸入和輸出接口，以及用作電源的Pow er Con接口。VL880的主要電子設備安裝在搖頭內(nèi)，包括一起擠在變焦鏡頭系統(tǒng)上方的兩個電路板。這里可能是燈具里最涼爽的部分，適合安裝電子設備。圖20顯示安裝到位的電路板。

垂直旋轉(zhuǎn)馬達和驅(qū)動器電子設備安裝在搖頭內(nèi)，燈弓臂中唯一的主件是與CCI連接的燈泡觸發(fā)器，如圖21所示。

據(jù)筆者了解，新型的Vari-Lite VL880 Spot圖案電腦燈系列產(chǎn)品中，除燈泡功率外，VL440和VL770兩款燈具幾乎與VL880完全相同。本文的測量結果，除了光輸出和噪音水平之外，應該對這些型號的燈具同樣有效。它們達到制造商設定的既保證品質(zhì)、又“緊湊而經(jīng)濟”的目標了嗎？希望本文能為讀者提供有益的參考。

（本文編譯自美國《Lighting &Sound America》雜志2011年9月刊《The Vari-Lite VL880 Spot》一文，并獲該雜志許可中文轉(zhuǎn)載，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.htm l。）