解析JBLED A7染色電腦燈

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學院，上海 200040）

LED燈具的發展非常引人注目，雖然，LED光源實際運用于照明燈具并使之具有足夠高的亮度所經歷的時間并不長，但我們已經看到第三代LED燈具面世了。LED芯片快速升級，光學和控制技術的進展，使得產品更新的周期非常短。JBLED A7的特色是光斑角可調控，即可變焦，對染色電腦燈來說，這是一個至關重要的特性，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行測試，并提供測試結果，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顆均勻發光的Luxeon LED，其中包含紅、綠、藍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有規律地排列在圓形面板上，3個一組，構成三角形，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，仔細端詳之后，就會發現其中隱含豐富的內容。

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，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定不變的光輸出很重要。JBLED A7配有LED鑄模、LED驅動器（是另一個熱源），它們分別安裝在兩個平置的相當靠近的模板上。如圖3所示，我們能從燈具搖頭一側的空隙直接看到另一側的空隙。在這兩個模板之間，是一個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置溫控風扇來進行冷卻的，如圖4所示。在測試中，這臺燈具不間斷地運行了很長時間，盡管筆者看到光輸出與溫度產生了互相關聯的變化，但是，這個變化一直維持在非常適度的水平，當燈具升溫至新的平衡狀態時，其光輸出下降7%～10%。這個數據對于LED燈具來說，是完全可以接受的。

2 光學

與許多制造商通常采用固定焦距、TIR技術的透鏡系統不同，在JBLED A7中，108顆LED的每一顆LED都配有二元變焦透鏡系統。第一個組件是一個固定透鏡，就在LED鑄件的上方，如圖5所示，它是一個封裝于每個色彩LED芯片之上的半球形光學器件。第二個透鏡組件是一塊塑料面板，整個面板上注塑有108個凹的或凸的小透鏡，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支撐盤上，如圖7所示，而支撐盤被安裝在4個小型步進馬達的軸上，馬達由線性執行器驅動，如圖8所示。當4個馬達同步旋轉時，內導螺桿向后和向前驅動，驅使透鏡面板向后和向前約有10 mm的移動。這個小透鏡面板的運動提供了很好的變焦范圍，產生3:1的光斑大小變化。當透鏡面板向后運動靠近LED光源時，該燈獲得最大的光斑角；當透鏡面板向前運動，遠離LED光源時，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一樣，這個系統比單一定焦透鏡的效率要低一些。這一點我們應該可以預見到，這款燈具在提供變焦調控功能的同時，會損失部分光效。從圖9中我們可以看到整個光學系統的概況。

3 光輸出

筆者測量了該燈變焦時的全額光輸出（紅、綠和藍光LED全額光輸出狀態時），從35.6°寬角度時的3 418 lm下降至12.9°窄角度時的2 936 lm。筆者說的角度是指光斑角，即光強度下降至峰值光強的10%時所構成的角度。

如圖10和圖11所示，光束的光強分布曲線非常順滑。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。筆者認為這種光學系統有助于獲得良好的光質。如前文所述，這款燈具附加的第二個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混光技術的LED燈具，全額光輸出時的光色通常總是略顯桃紅色的白光，因為在光色混合中，綠光相對不足，而紅光和藍光略顯過多、過強。但是，JBLED A7反而發出稍偏藍色的白光，似乎顯現出它已做了一些技術調整。本次測試所能計算得出的可感覺到的相關色溫結果顯示，這個白光的色度坐標遠離黑體輻射軌跡，然而，運用色溫通道，能將其調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。當然，在降低色溫時，其光輸出也隨之下降。當將最初全額光輸出時的高色溫白光調整到2 900 K白光時，其光輸出的降幅在10%到55%之間。

變焦功能在整個變焦過程中，在維持混光均勻性方面確實發揮了很好的作用，然而，3個不同的LED模組具有稍稍不同的形狀和尺寸，不同的光輸出狀態，以及明顯不同的波長輻射。所有這些細小差異的組合，使得透鏡對各種色彩產生不同的散射，所以，當光斑角改變時，其光束混合狀況也發生變化。在中、高飽和度色彩方面，這種現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 調光

圖12顯示的是JBLED A7的調光曲線，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算，在緩慢下調過程中，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經內插入提升至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控制顏色通道運行燈具的，但是對于亮度通道，筆者并不是以16 bit調控。）插補和預測性運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行識別、使其更為便捷的同時，執行濾波運算是困難的。筆者嘗試了幾個操作，總體效果是非常好的。對于LED光源的實際運用，這是一個現實的技術問題，JB燈光公司在這方面做了很好的工作。頻閃通道可實現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。在調光過程中，這款燈具也表現出優良的色彩穩定性。在淡雅的色彩方面，仍要做到這一點是很難的，這表明JB燈光公司投入很大精力以改善這個功能。

5 色彩系統

人們設計LED燈具是為了獲得更好的色彩效果，JBLED A7提供了RGB色域內優良的可調控的色彩區域。除了預設定的RGB DMX通道之外，這款燈具也提供色輪通道，運用預先設置的色彩區域，它可以產生彩虹和其他色彩變化效果。筆者認為，在這預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不均勻，但是在中等濃度或飽和色彩方面，不會出現在這樣的問題。圖13顯示所有LED都處于全額光輸出時的輻射光譜，而圖14顯示色溫調整為3 000 K白光時的光譜相對能量分布。幾個主要色光的光輸出為全額光輸出的百分比值如表1。

這些數據表明，即JB燈光公司調控混合方式以便確保能有足夠多的綠光用來混合產生令人滿意的白光。在RGB色彩系統中，綠色總是薄弱的一環，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控制以調整色溫，對于相同的RGB LED燈具來說，這又增加了一個控制層面。

筆者測得JBLED A7的PWM頻率非常低，僅120 Hz（給60 Hz照相機設置時）或100 Hz（給50 Hz照相機設置時）。筆者發覺，這個低頻率會引發可察覺的閃爍，無論是在燈具快速運動時，還是物體快速穿越燈具的光照區域時。它也可能引起一些照相機拍攝出現問題，例如，在這次考察中實拍時，它就干擾數碼相機的拍攝效果。筆者也留意在運用44 Hz DMX512信號時是否出現混淆現象，但是筆者在試驗中并沒有察覺到這種跡象。筆者認為JB燈光公司折衷選擇這個增量，目的是以這個PWM頻率來獲得極佳的調光性能。

6 水平與垂直旋轉

JBLED A7具有水平450°和垂直332°旋轉的功能。水平旋轉全程需時3.2 s，而更典型的180°水平旋轉則需時2.3 s。垂直旋轉全程需時2.3 s，180°垂直旋轉則需時1.8 s。水平和垂直方向上的復位精度為0.09°，表現十分卓越，即在6 m射距處的偏差僅為10 mm左右。

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

7 噪聲

該燈具裝有6只馬達——水平和垂直旋轉馬達以及4只線性變焦的驅動馬達。在搖頭中還裝有冷卻風扇。水平旋轉是最大的噪聲源，但其噪聲仍是相當低的。表2為該燈具噪聲水平的相關數據。

8 電參數

JBLED A7配置一臺功率因數完全校正的自適應電源（100 V ～ 240 V、50/60 Hz），當燈具所有LED滿功率運行時，電流為2.75 A，功率為330 W，功率因數為0.99。

接通電源或通過DMX512控制通道發送一個復位指令后的初始化時間是51 s。這款燈具運行良好：在開始復位運作之前，它就關閉燈光，在復位完成之前，燈具不會發光。

9 電子設備與控制

電子器件分布在整個燈具的各個部位。頂盒中裝有電源、DMX512輸入、顯示和菜單系統。馬達控制器安裝在一個燈弓臂內，如圖17所示。LED驅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，可提供常用的設置內容和診斷選擇，如圖19所示。JB燈光公司已經為它配置2副控制按鈕，顯示目標的改變取決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 結構

該燈結構規整，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，它有兩個用于歐米加型夾具的安裝點，夾具采用Camloc直角連接件。進入搖頭和燈弓臂內進行維護保養是很容易的，頂盒較少需要打開進行維護保養。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，在實際應用中更切實地把握燈具的特點，我們才能更準確地認識、評價一臺燈具。

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