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燈具發展十分迅猛，一些低功率LED燈具已經進入專業燈光應用市場。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燈具系列產品包括4款變焦型燈具，即VL400、VL440、VL770和VL880，它們的光學系統和外觀都完全相同，主要區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（以及大多數內部結構）是完全相同的，而VL400具有簡化了的質量指標，2個固定色輪替代CMY色彩混合系統，沒有單獨的調光輪。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，但最終的優選方案（包括調光曲線等）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整燈泡的3個螺絲的入口。蓋子一經卸下，可看見目前流行的FastFit燈座。快速轉動一次，燈泡易于拆卸或更換。圖3顯示了燈泡調節機構。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。裝入燈中須適當地調整，使電極間隙定位于多鏡面介質膜橢球反光鏡的第一焦點上，以捕獲盡可能多的光，并將光發送進入光學系統中。

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控，以確保電弧保持穩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光。

2 頻閃與調光

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動，實現打開或關閉光束。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光輪——它與應用于VL3500中的調光輪非常相像，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。這個輪的調光非常順滑；然而，在測試版中，在調光末端10%的區間中有一段奇特的調光曲線，呈現出相當陡峭的減光—失光現象。筆者十分期待燈具這個問題在產品定型時能得到改進。圖7顯示這款受檢燈具所測得的調光曲線。

3 色彩系統

燈具軸線上的下一個器件是CMY混色輪。與調光輪一樣，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向漸變部分時，有一些色彩異常現象，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，也使系統對前面所提及的色彩異常現象更為敏感。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。該系統既能產生飽和色又能產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。

CMY輪之后就是固定色輪。它采用8個梯形的介質膜濾色片，借助黏貼在玻璃色片內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，因而可確保在旋轉色輪或顯示雙拼色彩效果時沒有可見的白色線條。可將塑料小鑲嵌片快速嵌入輪轂里或從輪轂中取出來更換色片非常簡易，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，這些讀數是用色溫表測得的，筆者認為這些色溫計的讀數偏低，所以，采用這些數據時應有所保留。

4 圖案輪

圖10顯示了色輪和兩個圖案輪之間的關系，表4為旋轉圖案速度。它們清晰地顯示出用作更換介質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的圖案輪，它包含7個可拆卸和更換的旋轉玻璃圖案片，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速度變化表現良好。需要說明，最慢圖案旋轉速度是如此之低，以至于它完成1次完整的旋轉要用小時來計量，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。筆者對旋轉圖案片在改變旋轉方向時的滯后現象和運動狀態有點失望。缺憾是有些不穩和彈跳現象，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人員，答復是在投入生產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，圖案的變化非常快速，色輪沒有運用快速通道算法。所有圖案在所有光束角狀態的聚焦質量是極佳的。邊緣–中心差異非常微小，幾乎沒有色邊現象。

表4 旋轉圖案速度

表5 圖案輪速度

5 光圈與特效

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

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個可旋轉的五棱鏡，它產生清晰、良好分離的圖像。棱鏡能在0.5 s內被插入或移開，一旦插入，能被旋轉，其旋轉速度變化范圍是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。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生不同的焦點（或焦距），它們彼此之間的趨近和遠離能產生變焦效果。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°寬光束角狀態時光輸出為19 208 lm，而在15.8°窄光束角狀態時，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。所有狀態下的光斑都是非常均勻的，提供優良的混合光分布狀態，如圖14和圖15所示。

7 水平與垂直旋轉

VL880的水平和垂直旋轉范圍分別是540°和260°；水平全程旋轉需時4.2 s，而完成更典型的180°旋轉則需時2.3 s。垂直全程旋轉需時3.1 s，而180o旋轉則需時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部而不是安裝在燈臂中，圖16所示為垂直旋轉馬達及其編碼器。

8 噪音

風扇和燈泡系統是VL880主要的噪音發生器，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為常規模式的噪聲水平。

9 電子參數與復位/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，并且功率因數適當地得到校正。無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。復位則表現得很差，在燈具關閉光閘之前，它就開始水平和垂直旋轉。

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。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，包括一起擠在變焦鏡頭系統上方的兩個電路板。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。

垂直旋轉馬達和驅動器電子設備安裝在搖頭內，燈弓臂中唯一的主件是與CCI連接的燈泡觸發器，如圖21所示。

據筆者了解，新型的Vari-Lite VL880 Spot圖案電腦燈系列產品中，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、又“緊湊而經濟”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載，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.htm l。）