舞臺燈具用大口徑反光鏡通用檢測方法

穆佳麗 姚春龍 劉海濤

摘要： 本文以儀表院X公司生產(chǎn)的P400型舞臺燈光用反光鏡為例詳細介紹大口徑反光鏡的通用技術參數(shù)和檢測方法，檢測項目包括：尺寸、光譜、外觀、光斑和環(huán)境適應性等方面。其中，光譜檢測確定了鹵素光源的光譜檢測范圍為：400nm～700nm，并設計了光譜檢測系統(tǒng)。外觀檢測，分別從表面、光斑等幾方面細化檢測方法。其他大口徑反光鏡產(chǎn)品可以此為標準，根據(jù)要求進行檢測項目的增減。

Abstract： This article takes the P400 stage lighting mirror produced by Instrument Institute X Company as an example to introduce the general technical parameters and detection methods of large-aperture mirrors. The inspection items include： size， spectrum， appearance， spot and environmental adaptability， etc. . Among them， the spectral detection determines the spectral detection range of the halogen light source is： 400nm ～ 700nm， and designed the spectral detection system. Appearance detection is done respectively from the surface， light spots and other aspects to refine detection methods. Other large-diameter mirror products can be used as a standard， and inspection items can be increased or decreased as required.

關鍵詞： 大口徑反光鏡；舞臺燈光；光譜檢測；反光鏡檢測方法；增強鋁膜

Key words： large aperture reflector；stage lighting；spectral detection；mirror detection method；reinforced aluminum film

中圖分類號：O433.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0144-03

0 引言

大口徑、大功率舞臺燈光系統(tǒng)正在引領新一代舞臺燈光技術，通過更精彩的創(chuàng)意、更鮮艷的色彩以及更高能效提升舞臺體驗，營造全方位的3D燈光渲染效果?，F(xiàn)代舞臺燈光設備多采用大口徑反光鏡，利用高硬度增強鋁鍍膜技術，對比其他照明類反光鏡產(chǎn)品，具有壽命長、耐高溫、能耗低、色彩還原性好等特點。生產(chǎn)技術參數(shù)要求更加嚴格，相應的檢測過程也更加復雜。下面以X公司生產(chǎn)的P400拋物面型舞臺燈光用反光鏡為例詳細介紹大口徑反光鏡的通用技術參數(shù)和檢測方法，其他大口徑產(chǎn)品可根據(jù)要求進行檢測項目的增減。此方法已經(jīng)推廣至其他大口徑反光鏡的生產(chǎn)和檢測過程，生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)得到市場的廣泛認可。

1 參數(shù)要求

1.1 基本尺寸要求

對反光鏡外口徑、內(nèi)口徑、底孔直徑、高度、厚度、槽頂端距中心線距離、焦距、反光鏡頂點距端面距離、槽圓角、反光鏡端面外沿厚度、反光鏡端面外沿倒角均有嚴格要求，如圖1為大口徑反光鏡的設計圖。

1.2 光譜要求

人眼的視覺函數(shù)[1]如圖2所示，對于全光譜鹵素光源的舞臺燈光來說，人眼對于近紫外及近紅外光譜已經(jīng)很難識別，因此保證出射光光譜范圍集中在400nm～700nm可見光范圍即可。一方面可以降低雜散光，另一方面可以減少發(fā)熱以提高效能。因此以人眼視覺函數(shù)去分析設計舞臺燈光更具有實際意義。

反光鏡設計應保證可見光范圍的波長高反射，近紫外光及近紅外光范圍波長高透射。通過選擇適宜的光譜，使出射光顏色特性與日光接近，視覺特性好[2]。因此，鍍制工藝應按照光譜分布要求，在提高可見光波段反射率前提下，盡量減少其他波段反射（投射或者吸收）。計算光源在400nm～700nm范圍內(nèi)的光輻射通量，400nm～700nm波段范圍內(nèi)光效水平已經(jīng)達到99%滿足實際需要，因此反射光譜選擇400nm～700nmnm范圍即可。

光譜檢測裝置設計如圖3。具體測試方法采用鹵素燈45°入射反光鏡內(nèi)表面，入射光經(jīng)反光鏡反射后由接收器收集進入光纖，光纖連接波長精度優(yōu)于1nm的分光光度計探頭，采集反射光信息后計算光源在400nm～700nmnm波段范圍內(nèi)反射率的平均值 ，大于93%視為光譜合格（通用標準），合格光譜特性曲線如圖4所示。

1.3 外觀要求

1.4 光斑要求

光斑指反射光打到墻壁或者舞臺上呈現(xiàn)的形狀，應保持光斑圓潤、亮度均勻，不能出現(xiàn)虛邊、變形、空心或黑心等缺陷。（表2）

1.5 環(huán)境適應性要求

高溫測試：經(jīng)高溫試驗后，反光鏡膜層不應出現(xiàn)裂紋、起皮、剝離等缺陷。

浸水測試：經(jīng)浸水試驗后，反光鏡膜層不應出現(xiàn)變色、起皮、剝離等缺陷。

2 檢測方法及不合格品鑒定

2.1 尺寸

①外口徑。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對外口徑進行檢測，公差±1.5mm。

②內(nèi)口徑。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對內(nèi)口徑進行檢測，公差±1.5mm。

③底孔直徑。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對底孔直徑進行檢測，公差±1.0mm。

④高度。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對高度進行檢測，公差±1.0mm。

⑤厚度。用精度優(yōu)于0.02mm的千分尺對厚度進行檢測，公差±0.5mm。

⑥槽頂端距中心線距離。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對槽短邊距底孔邊緣距離，計算該距離與底孔半徑（底孔直徑/2）的差值，公差±0.5mm。

⑦焦距。用塞尺測量P400專用樣板比對與反光鏡面型的匹配程度，即樣板下沿距反光鏡端面的距離，該距離與理論焦距的和即為焦距。

⑧反光鏡頂點距端面距離。用塞尺測量P400專用樣板比對與反光鏡面型的匹配程度，即樣板下沿距反光鏡端面的距離，該距離與反光鏡頂點距端面距離理論值的差值，公差±1.0mm。

⑨槽圓角。計算底孔公差與理論槽圓角的和。

⑩反光鏡端面外沿厚度。用精度優(yōu)于0.02mm的卡尺對反光鏡端面外沿厚度進行檢測，公差±0.5mm。

？輥？輯？訛反光鏡端面外沿部倒角。反光鏡端面與外沿間倒角依賴加工尺寸，其他部分倒角依賴模具，不直接檢測。

2.2 光譜

通過光譜檢測系統(tǒng)得到常見光譜不合格為以下幾種情況，波長過短/波長過長/波形不符：

波長過短，雖然可以保證400nm～700nm波段的反射率，但是容易使反光鏡鍍膜表面偏藍，波長過長則容易降低反射率且鍍膜表面偏黃，這兩種情況都會加強或者減弱可見光范圍內(nèi)某光波段的光效，從而導致反射光偏色，影響燈具投射彩色的準確性。（如圖5）

波形不符會加強或減弱可見光范圍內(nèi)某光波段的光效，從而導致反射光偏色，影響燈具投射彩色的準確性。

某波段反射率過低，則會直接導致光源在400nm～700nm波段范圍內(nèi)反射率的平均值低于93%。（如圖6）

2.3 外觀

具體的檢驗方法如圖7所示。其中針孔檢驗項目通過透射觀察方法進行，其他檢驗項目通過反射觀察進行。此項檢驗通過目視燈下觀察。

2.4 光斑

將反光鏡裝入夾具垂直地面放置，在鹵素燈照射下觀察15m外白背景底板上成像光斑，觀察光斑形狀，與樣品比較。（過程檢驗方法）

將通過過程檢驗的反光鏡裝入舞臺燈具中，距離燈具1.5m處向上目視反光鏡垂直反射到天花板上的光斑（入射光是圓形光斑），觀察光斑形狀，與樣品比較。（最終檢驗方法）觀察到的光斑形狀呈現(xiàn)飽滿圓形為合格，不合格的情況主要有不規(guī)則形、橢圓形和亮度分布不均等。

2.5 環(huán)境適應性

①高溫測試。將反光鏡放置于烤箱中，加熱至200℃±5℃，恒溫30min，在烤箱中自然冷卻后取出（若無其他規(guī)定，烘箱溫度變化率不超過3℃/min），進行附著力試驗，即在反光鏡膜層表面粘貼寬度為12mm～13mm，剝離強度不小于6.86N（2cm寬）的膠帶，以垂直于膜層表面方向的力沿膠帶一端快速拉起，目視檢驗膜層表面。

②浸水測試。將反光鏡完全浸入純水中，24小時后進行附著力試驗，即在反光鏡膜層表面粘貼寬度為12mm～13mm，剝離強度不小于6.86N（2cm寬）的膠帶，以垂直于膜層表面方向的力沿膠帶一端快速拉起，目視檢驗膜層表面。

3 檢測標準

反光鏡的檢驗按生產(chǎn)過程進行分類，即過程檢驗和最終檢驗。

檢驗項目見表3。

4 結論

通過以上各項測試方法最終得到的產(chǎn)品視為合格品，達到出廠標準，出廠時另附檢驗報告。燈具廠家和最終用戶都可以通過檢驗報告了解產(chǎn)品性能和檢驗參數(shù)。

另外，運輸過程也存在對產(chǎn)品造成傷害的風險。即使嚴格按照包裝要求進行多重防護措施（包裝要求：按照產(chǎn)品尺寸定制的塑料封套、固定紙板及防護木箱）也難免在運輸過程中發(fā)生意外事件。因此，燈具廠家在接收產(chǎn)品之前需進行嚴格的入庫檢驗（按照文本所述的檢驗方法進行抽檢或全檢），最終用戶在使用之前也應進行表面檢查和開機檢查。確認無誤后，便可以放心使用，并按照說明書進行日常維護。

本文所介紹的大口徑反光鏡參數(shù)要求和測試方法能夠滿足舞臺燈具的實際使用要求，在實際生產(chǎn)中已經(jīng)得到有效驗證和廣泛推廣。但是，此方法相比其他反光鏡檢測方法比較繁瑣，還存在可以精簡和整合的過程，后期工作將著重對現(xiàn)有方法的進一步簡化和對實際使用過程中的反饋分析。

參考文獻：

[1]胡威捷，湯順青，朱正芳.現(xiàn)代顏色技術原理及應用[M].北京：北京理工大學出版社，2007：17-18.

[2]周太明，周詳，蔡偉新.光源原理與設計[M].上海：復旦大學出版社，2006：：365-366.

[3]張以謨主編.應用光學[M].機械工業(yè)出版社，1982.