解析一款小型 LLEEDD染色電腦燈——Martin MAC Aura

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

圖1 受檢測燈具

小型LED染色電腦燈是目前自動化照明領(lǐng)域中最有活力的燈種，它的應(yīng)用市場正在快速拓展。對于馬田（M artin）專業(yè)燈光公司的產(chǎn)品MAC Aura來說，現(xiàn)在進入了這個熱鬧的市場領(lǐng)域適逢良機——但是，它的表現(xiàn)如何，又如何與它的許多同類燈具展開競爭呢？看起來，這個新興市場領(lǐng)域有3個重要特點：小型而靈巧的燈體，均勻性良好的色彩混合和光束控制。M artin M AC Aura在這些性能方面表現(xiàn)得如何呢？希望借助筆者提供的許多參數(shù)的客觀測量數(shù)據(jù)，能幫助用戶做出自己的決定。本文的檢測數(shù)據(jù)全部取自于馬田公司提供給筆者的一臺樣燈。樣燈見圖1。

1 光源

一如既往，筆者將從光源開始，直至完成對整個燈具各部分的檢測工作。MAC Aura采用19顆Osram Ostar-SMT LE ATB S2W發(fā)光管作為主要光源；每個光源組件包含4個芯片——紅、綠、藍和白光LED芯片——額定總功率約為10 W。MAC Aura也配置有使之冠名的“光環(huán)”（aura）效果的輔助LED芯片。此LED組件沒有一次光學(xué)透鏡，只有一個玻璃窗口，它如同一個朗伯輻射體，光線能在所有方向上發(fā)射出來。馬田公司采用方形光管，以捕捉盡可能多的光線，而光管被緊密地安置在玻璃窗口的頂部。圖2顯示發(fā)光管及其相關(guān)聯(lián)的光管。光管的作用是使4種顏色均勻混合，并將光線導(dǎo)入位于光管另一端的固定透鏡之中。光管的長寬比值較大，以完成良好的勻光功能。其長寬比例至少是3:1或者更大些。這個部件分層構(gòu)建，就如同三明治一樣。所有LED芯片被安裝在單一的可導(dǎo)熱的電路板上，而后將其附著于部件中央的壓鑄鋁散熱器上。散熱器的另一側(cè)則安裝著主電路板，構(gòu)成“三明治”的背面一層。圖3顯示這個“三明治”結(jié)構(gòu)和被安裝在光管前端的大的球根狀透鏡陣列、注模成型的塑料板。這個透鏡陣列通過隱藏在LED中間的3個步進馬達能夠向前或向后運動，以實現(xiàn)燈具的變焦功能。

2 冷卻

在主電路板后面的器件是一只大風扇，它的吹風流經(jīng)電路板中央的孔洞，并穿越散熱器。此風扇受溫度調(diào)控，在筆者的測試中，幾乎整個進程中它運轉(zhuǎn)得都非常緩慢。當然，筆者的工作間相當涼爽，風扇如在更高的環(huán)境溫度中會運轉(zhuǎn)得更快些。圖4顯示四周安裝有電路板的風扇。馬田公司在熱管理方面做得很好。燈具滿功率持續(xù)運行約30 min之后，其光輸出下降至初始光通量的96%。然后它穩(wěn)定在這個光輸出水平上，不再進一步下降。

3 光學(xué)系統(tǒng)

如上所述，實際上，MAC Aura采用3個部件構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，它們是用作勻化光分布的光管、安裝在光管頂部上的固定的一次光學(xué)透鏡和安裝在大陣列中提供光束角調(diào)控的二次光學(xué)透鏡。圖5顯示此主透鏡陣列的正視圖。從中能看見19個大透鏡以及固定安裝步進馬達的3個點位。在圖5中還能看見主透鏡之間有一些模塑環(huán)狀刻面，這使人聯(lián)想到菲涅耳透鏡的形狀。這些環(huán)形刻面將來自于輔助LED光源的“光環(huán)”光線重新分配，以獲得均勻的照明。

4 光輸出

MAC Aura具有許多可供選擇的操作模式，這些不同模式與RGBW發(fā)光管如何受控運行相關(guān)聯(lián)。筆者是按已校準模式進行測試的，此時，用戶僅僅調(diào)控RGB發(fā)光管的量值，而燈具還提供來自于白光發(fā)光管適當?shù)墓饬恳匝a助欲混合顏色的需要。在這個模式中，RGB控制通道全部設(shè)置于滿程狀態(tài)，燈具產(chǎn)生校準定標了的色溫約為6 000 K，這種混合白光非常令人滿意（按未校準模式，RGBW 4個發(fā)光管滿額度運行，其光輸出是略帶桃紅色的白光）。在已校準色彩模式中，筆者測得寬光斑角55o時的光輸出為3 502 lm，而在窄光斑角11.8°時其光輸出下降至2 452 lm。4.6:1的變焦比是極佳的，如圖6和圖7所示，當燈具變焦時，其光強度分布有很大的變化，從窄光斑角狀態(tài)時的平坦型頂部、陡峭邊緣的光分布變化到寬光斑角狀態(tài)時的峰值型光分布。在光分布極值的10%區(qū)域內(nèi)的極狹窄部位上也出現(xiàn)某些“開花”，即當調(diào)焦接近透鏡的焦點位置時將伴隨有散射光的增加，在未校準色彩模式中，筆者能夠多獲得約7%的光通量。但是，筆者個人更喜歡已校準的顏色。

顏色勻化在所有光束角狀態(tài)時都表現(xiàn)得很好；筆者能夠看見在最大光斑角狀態(tài)時一些有色斑塊，但是不太顯著，也沒有彩色陰影的問題。變焦機構(gòu)從行程的一端運行到另一端需時約0.8 s，運行時噪聲很小。

5 調(diào)光

調(diào)光曲線如圖8所示。MAC Aura具有用戶可選擇的4個調(diào)光曲線選項：線性、平方定律、平方反比定律和S-曲線。筆者選擇使用該系統(tǒng)默認的平方定律調(diào)光曲線。如果可用，它總是筆者的首選項，因為它與人眼的視覺響應(yīng)曲線相匹配，因而呈現(xiàn)出很自然的調(diào)光變化。調(diào)光曲線平滑，在視覺上看，其調(diào)光性能極好。筆者將調(diào)光模式設(shè)置于“平滑”，所有轉(zhuǎn)變是干凈利落的，無跳變現(xiàn)象，即使在調(diào)光范圍的最小末端時也是如此。平滑模式表現(xiàn)得有點不同于大的轉(zhuǎn)變和小的轉(zhuǎn)變。例如，當一步操作改變亮度小于20%時，燈具平滑地從現(xiàn)等級向下一個等級改變；如果一步操作改變達到21%或更高些，燈具就會發(fā)生突然的變光（編者注：此功能表現(xiàn)為，稍微動一下推桿，燈光自動慢變；推動推桿距離大一些才能使燈光突變，以符合操作者要求，這可以避免新手操作產(chǎn)生燈光閃動）。這或許會提供很多燈光效果變化，但最重要的是，要意識到其后將發(fā)生什么，或者猜想到為結(jié)果而驚奇的情形。也可以將調(diào)光設(shè)置于快速模式，事實上，它是一項默認設(shè)置。在這個模式里，所有變化是迅速的，但是會在一些緩慢變光時看到步進的現(xiàn)象。對筆者而言，平滑調(diào)光是惟一會選擇的模式。

在整個調(diào)光幅度內(nèi)，顏色一致性都非常良好。在燈具調(diào)光時，筆者只看見非常小的色差，而且實際上這也僅發(fā)生在全暗之前的調(diào)光最底端的1%!2%的區(qū)間。向全暗調(diào)光的最后轉(zhuǎn)變也非常好——是筆者迄今為止所看見的調(diào)光性能最好的LED燈具之一。在現(xiàn)有的LED中間，必定總有這最后一個調(diào)光步級，盡管它的亮度水平非常低，但如果要關(guān)閉它，也難以掩飾最后的跳變。值得稱贊的是，馬田公司在這方面做得很好。

MAC Aura具有寬泛的頻閃范圍。筆者測量其基本頻閃速度范圍是1 Hz～20 Hz。

測得的PWM（脈寬調(diào)制）頻率是1.2 KHz，它不夠快速但視頻應(yīng)用不成問題。像馬田品牌在色彩之間多變的PWM相位角一樣，它也有助于解決混淆問題。

6 色彩系統(tǒng)

色彩混合系統(tǒng)為RGBW燈具所常用。馬田公司也提供色溫通道（CTC），當燈具被設(shè)置以產(chǎn)生白光時，該通道提供色溫控制（筆者發(fā)現(xiàn)，當燈具發(fā)射出有色燈光時，它會發(fā)生一些輕微的不可預(yù)知的事情）。圖9顯示燈具處于已校準色彩模式，而且被設(shè)置于CTC通道為0值的全白光時的光譜分布。在此模式中，筆者測得色溫是6 000 K。圖10顯示CTC通道處于滿額度時燈具輸出的光譜分布。筆者測得色溫為3 040 K（注意：當光源由窄光譜LED發(fā)光體組成時，所有色溫讀數(shù)要做相當大的保留，因為兩只測光儀的數(shù)值不大可能一致）。這個系統(tǒng)在混合獲取討人喜歡的白光方面表現(xiàn)很出色。當色溫調(diào)低時，將不可避免地損失光通量的輸出。圖11顯示，設(shè)置于未校準模式時，所有發(fā)光管滿額度運行時的光輸出；當燈具被設(shè)置于校準了的3 040 K白光時，筆者測得光輸出為最大光輸出的58%；而設(shè)置于3 200 K時，其光輸出則為最高值的60%。

作為色彩通道，馬田公司也提供效果模式，利用其能夠選擇來自Lee系列的預(yù)編程濾色片的色彩，也可以用色彩追逐或模擬色輪的模式來運作它。

主要混合色的光輸出占全額光輸出量的百分比如表1所示。

由表1可見，這些數(shù)字并非線性地增加；這是預(yù)料之中的事，它是顏色校準以及幕后采用能量分享算法以調(diào)整各發(fā)光管亮度的結(jié)果。

7 光環(huán)（Aura）

光環(huán)是該產(chǎn)品獨有的特色。除了主LED之外，燈具也配置有第二套RGB LED，被安裝在同一塊電路板上，它的作用只是照明燈具前面的透鏡，并不提供實用的光輸出。這部分光被慎重地擴散而具有相對較低的亮度，以免給實際的輸出光束附加任何顏色影響，所配置的透鏡上的如同菲涅耳透鏡那樣的刻面有助于散射光分布。當能夠選擇一種對比色作光環(huán)效果而不影響主光束時，這是頗為有趣的效果。例如，當燈具發(fā)射出藍色光束時，用戶可以將透鏡染成紅色。圖12顯示兩個效果的實例。拍攝這些照片有點困難，因為伴隨不同程度的變焦會有相當多的效果變化，為了最有效地發(fā)揮這款燈具的特色，一定的光輸出是必需的。當改變燈具的光束角時，這種效果將隨之顯著改變。圖13顯示變焦而亮度水平不改變，即當MAC Aura從最小光束角（左上圖）向最大光束角（右下圖）改變過程中的4個狀態(tài)。這些照片是在效果改變時被照相機稍微偏離軸線而拍攝的，它們?nèi)Q于用戶相對光束所處的位置。燈具不但提供使這套LED能夠按某些方式與主光輸出同步運行的選項，而且提供了第二套顏色的DMX512通道以控制光環(huán)效果。例如，能夠使光環(huán)自動呈現(xiàn)一種隨機提供的色彩模式。

表1 色彩混合

表2 聲強水平（正常模式）

8 水平和垂直旋轉(zhuǎn)

MAC Aura能水平旋轉(zhuǎn)540o和垂直旋轉(zhuǎn)230o。水平全程運轉(zhuǎn)需時2.5 s，而更具典型的180o運轉(zhuǎn)則需時1.1 s。垂直全程運轉(zhuǎn)需時1.1 s，而180o運轉(zhuǎn)則需時0.9 s。水平和垂直方向上的定位重復(fù)精度是極好的，水平誤差僅0.07o，而垂直誤差僅為0.03o。這相當于在20英尺（6 096 mm）射距上的誤差分別為0.3英寸（7.62 mm）和0.1英寸（2.54 mm）。機械系統(tǒng)是一個剛性系統(tǒng)，所以，滯后現(xiàn)象是最小限度的，但是在最后位置處出現(xiàn)一些彈跳。對于水平運轉(zhuǎn)，最后反彈是其滯后誤差的10倍，而垂直運轉(zhuǎn)的反彈約為其滯后誤差的2倍。低速運行是非常良好、平滑和精確的。兩個主要運轉(zhuǎn)馬達都被安裝在燈弓臂內(nèi)；圖14顯示燈弓臂一側(cè)中的水平馬達，而圖15則顯示燈弓臂另一側(cè)中的垂直運轉(zhuǎn)馬達。

9 噪聲

大多數(shù)時候，MAC Aura運行都很安靜。正如筆者所述，溫控風扇總是運轉(zhuǎn)得相當緩慢。為了測試它在極高環(huán)境溫度下的運行狀態(tài)，筆者人為地將風扇運行切換到最高速度模式，并同樣測量其噪聲值。測量值見表2。

由表2可知，在常規(guī)操作模式中，變焦系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲最大，在線性驅(qū)動步進馬達中的齒輪傳動裝置產(chǎn)生的噪聲常常是相當大的。

10 電子參數(shù)

MAC Aura在100 V～240 V AC、50/60 Hz的額定電源下運行，具有自動切換功能。筆者使用120 V電壓運行燈具，當燈具被設(shè)置于已校準模式并滿額度光輸出時，筆者測得靜態(tài)功耗是139 W，而設(shè)置于未校準模式時，其功耗則為196 W。在這兩種情況下，功率因數(shù)約為0.98。所有LED未點亮?xí)r的靜態(tài)功耗是13 W，功率因數(shù)為0.73。這個功耗相當于燈具按色彩校準模式在寬角度時25 lm/W和在窄角度時17.6 lm/W的功效。

從通電啟動或由DMX 512控制通道發(fā)送復(fù)位指令算起，初始化時間約為20 s。在復(fù)位過程中，燈具運行得很好；在運轉(zhuǎn)馬達之前，它緩慢地暗轉(zhuǎn)直至關(guān)閉，在復(fù)位之后，它再次緩慢地亮起來。筆者很欣賞這種對細節(jié)的關(guān)注。

11 電子設(shè)備與控制

M AC Aura具有傳統(tǒng)的4按鈕導(dǎo)航控制菜單。稍稍有點不同尋常的是，這些器件被安裝在搖頭的頂部和底部，位于風扇格柵的上面和下面。用戶只需按動控制面板上的任何一個按鈕，燈具就脫開水平和垂直運轉(zhuǎn)，不必來回折騰。再次退出菜單系統(tǒng)之后幾秒鐘內(nèi)水平和垂直運轉(zhuǎn)又重新接入。圖16顯示控制器件的布置，圖17顯示了顯示器的特寫。

控制面板和顯示器通常就是這種狀況，而大多數(shù)電子設(shè)備被安裝在搖頭里。主電路板和驅(qū)動器被安裝在搖頭的后部，而電源則被安裝在燈具的底座里。用作電源盒DMX 512的連接器和標準的Power CON和5針XLR連接器一起被安裝在底座里，如圖18所示。MAC Aura也支持用作遠程配置的RDM。

12 結(jié)構(gòu)

馬田產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是相當規(guī)范的。MAC Aura配置有鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的機架，并配用注模塑制蓋板。然而塑制蓋板是重要的，因為它們也提供部分重要的結(jié)構(gòu)性剛度。例如，在蓋板安裝之前，燈弓臂是很有彈性的。

拆卸是如此的艱難?？雌饋?，燈具并未被設(shè)計成大多數(shù)用戶可自行更換的部件。配有許多螺絲，所有螺絲都有內(nèi)梅花的頭部，并且如不斷開和拆除線束，要想移開和更換LED是不可能的，包括切斷扎線帶（實際上筆者不想在受檢測燈具上這樣做）。如果LED實際上能夠使用到額定壽命50 000 h，那么這就不會成為問題。置頂盒同樣也難以進入?？偟恼f來，它是一臺設(shè)計簡潔緊湊、小巧靈便、只需一只手就能拿起的燈具。

結(jié)論

MAC Aura在小型LED染色電腦燈十分熱鬧的領(lǐng)域中肯定是一個強有力的新競爭者。它的表現(xiàn)如何，給色彩混合賦予新的特色嗎？筆者提供了這些數(shù)據(jù)，最后的決定還要由用戶自己來做出。

（本文編譯自美國《Lighting &Sound America》雜志2012年3月刊《Martin MAC Aura》一文，并獲該雜志許可中文轉(zhuǎn)載，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.htm l。）