文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

測(cè)評(píng)一款小型LED染色電腦燈
——Chauvet Legend 412

文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春1

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

通過(guò)對(duì)燈具的檢測(cè)，解析一款小型LED染色電腦燈的構(gòu)成、性能及其特點(diǎn)。

RGBW LED；測(cè)評(píng)；TIR透鏡；LED陣列；PWM頻率；像素繪畫

圖1 受檢測(cè)燈具

Chauvet公司是一家主要面向歌舞廳類娛樂(lè)市場(chǎng)的燈具制造商，因?qū)ｉT設(shè)計(jì)生產(chǎn)一系列低價(jià)產(chǎn)品而引人注目。近期，Chauvet公司推出了越來(lái)越多更為精致高級(jí)的產(chǎn)品，明確地向著更高的目標(biāo)發(fā)展。本次測(cè)評(píng)的Legend 412就屬于高端產(chǎn)品范疇。筆者認(rèn)為，它無(wú)疑可用于我們行業(yè)中許多不同領(lǐng)域，那么，它將如何與同類產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，頗為令人關(guān)注。它加入了制造商生產(chǎn)特小型LED燈具的最新發(fā)展潮流，雖然這類燈具可能會(huì)單獨(dú)使用，但是實(shí)際上它是為陣列式大批量應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。

Legend 412是一款緊湊型RGBW LED染色燈，具有一些便于在像素繪畫中應(yīng)用的設(shè)計(jì)特征，就如同傳統(tǒng)的染色燈現(xiàn)狀一樣，面對(duì)市場(chǎng)上許多的類似產(chǎn)品，它如何能站住腳呢？筆者希望這次檢測(cè)能幫助用戶作出判斷。筆者仍將遵循常規(guī)檢測(cè)程序——從光源開(kāi)始直至光輸出對(duì)燈具進(jìn)行測(cè)量，盡可能客觀地報(bào)告測(cè)試中的每一個(gè)數(shù)據(jù)和實(shí)情。所有測(cè)試結(jié)果都基于Chauvet公司發(fā)送給筆者的一臺(tái)樣燈，見(jiàn)圖1。所有測(cè)試都是受檢測(cè)燈具在115 V 60 Hz常規(guī)電壓下運(yùn)行時(shí)進(jìn)行操作的。不過(guò)，Legend 412允許在額定范圍110-240 VAC、50/60 Hz電源下運(yùn)行，可通過(guò)開(kāi)關(guān)電源自動(dòng)選擇電壓。

1 光源

Legend 412采用12顆Cree XLamp MC-E4 LED光源組件。每顆LED光源包含有4個(gè)芯片，紅、綠、藍(lán)和白色LED芯片各一個(gè)，它們被緊湊地安裝在一次光學(xué)設(shè)計(jì)的透鏡之下。圖2顯示其中一顆LED光源組件，在白光LED上明顯可見(jiàn)熒光粉層。這些光源組件被安裝在同一塊電路板上，而后將電路板附著于一個(gè)鰭形鋁制散熱器上。圖3顯示完整的圓形LED陣列。

每一個(gè)4色LED光源組件配置有相關(guān)聯(lián)的兩次光學(xué)設(shè)計(jì)的透鏡，以使其光束原本約為140 o的光斑角匯聚起來(lái)，達(dá)到更好的聚光效果。二次光學(xué)透鏡是一個(gè)大尺寸的TIR（全內(nèi)反射）透鏡，在其中，LED光源組件與圓錐形模塑透鏡底部的中央凹穴相匹配。圖4和圖5顯示TIR透鏡的陣列和其中一個(gè)單元的細(xì)節(jié)。Chauvet公司介紹，每一個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)電流是700 mA，正向電壓符合Cree公司的技術(shù)參數(shù)表的要求；因此，整個(gè)陣列的功耗約為110 W。

所有發(fā)射器滿額運(yùn)行時(shí)發(fā)射光的光譜分布如圖6所示。正如預(yù)期的那樣，這個(gè)光譜由紅、綠和藍(lán)光發(fā)射器產(chǎn)生的3個(gè)波峰所主導(dǎo)，而白光發(fā)射器產(chǎn)生的輔助藍(lán)色和黃色的波峰有助于填補(bǔ)青色和琥珀色波段中的空隙。圖7顯示以相同比例表示的白光LED自身的光譜分布，能夠看到它對(duì)整個(gè)光譜的貢獻(xiàn)。它的光輸出的光譜分布非常寬闊，橫跨許多光譜波段，所以，它比低峰值水平所表達(dá)的狀態(tài)要顯得更加明亮。光譜曲線下的面積而不是波峰的高度表示其能量，因此也表示其總亮度。白光的添加事實(shí)上有助于改善這樣一個(gè)系統(tǒng)的顯色性，如果這款燈具被用作膚色照明時(shí)，表現(xiàn)尤其如此（盡管筆者認(rèn)為這不是Legend 412常規(guī)的使用方法）。這些青色和品紅色區(qū)域改善人眼對(duì)膚色的評(píng)價(jià)有關(guān)鍵性作用。

良好的冷卻對(duì)于LED的長(zhǎng)壽命和一致性性能是至關(guān)重要的。如上所述，被安裝在Legend 412中的 LED與鰭形鋁制散熱器緊密接觸，而后被一只軸流風(fēng)扇冷卻。圖8顯示它們布排的格局，有風(fēng)扇冷卻散熱器和驅(qū)動(dòng)電路。

2 光學(xué)系統(tǒng)與光輸出

關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)際上已沒(méi)有更多要說(shuō)的了——Legend 412具有固定的焦距，一次光學(xué)透鏡和二次光學(xué)TIR透鏡有提供光束準(zhǔn)直的光學(xué)作用。之后，簡(jiǎn)單的頂端帽狀遮光板陣列處理一些不可避免的光泄漏以梳理光束。筆者測(cè)量所有LED都滿額運(yùn)行時(shí)的初始總光通量，在23 o光斑角時(shí)是1 427 lm。光斑相當(dāng)平滑，并具有正常的泛光、混光和光分布特性。如圖9所示，整體上看，光斑色彩均勻性相當(dāng)好。在僅僅運(yùn)用紅色和綠色時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：混合產(chǎn)生的黃色光稍微有點(diǎn)不均勻，相比光束中央的混合區(qū)域，光束的一邊顯得偏紅些，而另一邊則顯得偏綠些。在更遠(yuǎn)的射程上，則很少或幾乎沒(méi)有有色的陰影。

4個(gè)通道都處于滿額時(shí)，相關(guān)色溫遠(yuǎn)離黑體輻射軌跡。當(dāng)筆者減少藍(lán)光LED光輸出以將相關(guān)色溫拉回到黑體軌跡時(shí)，能夠測(cè)量得到的色溫為5 600 K，此時(shí)的光輸出約為滿額光輸出的93 %。

該燈具連續(xù)滿功率運(yùn)行30 min以上時(shí)，其光輸出下降至初始值的89 %，而后保持穩(wěn)定狀態(tài)。

3 調(diào)光

正如Chauvet公司的其他燈具一樣，Legend 412的調(diào)光性能是極好的。曲線非常平滑，配置有8-bit DMX512數(shù)據(jù)和良好的插值，達(dá)到的效果似乎是它內(nèi)置了16-bit調(diào)光曲線。在匹配4種色彩的調(diào)光曲線方面，Chauvet公司也做得很好，在調(diào)光時(shí)光束始終保持相同的顏色。在LED燈具中有一些色彩調(diào)暗時(shí)要比其他的色彩更快地變暗，因而會(huì)引起光束顏色變化——尤其是在向下調(diào)光的底部區(qū)域，這是常見(jiàn)的現(xiàn)象，但是Chauvet公司在Legend 412這款燈具中很好地避免了這個(gè)問(wèn)題。

筆者測(cè)量PWM（脈寬調(diào)制）頻率為1 kHz，這個(gè)數(shù)值很高，足以在大多數(shù)應(yīng)用中避免出現(xiàn)閃爍問(wèn)題。在測(cè)量LED燈具的PWM頻率時(shí)，筆者試圖采用盡可能非侵入性的方法，不想使用電壓探針在不熟悉的電路板上到處探測(cè)。因而筆者將一只與示波器相連接的小型太陽(yáng)能光電池放置于光束之中，清晰地顯示出PWM脈沖的光輸出的迅速波動(dòng)現(xiàn)象。圖10是Legend 412光輸出被調(diào)低至約50%時(shí)的曲線，它顯示出固有的1 kHz PWM信號(hào)。

調(diào)光曲線自身幾乎是筆直的，非常好地匹配出一條線性調(diào)光曲線，見(jiàn)圖11?？偟恼f(shuō)來(lái)，筆者認(rèn)為Chauvet公司在調(diào)光平滑度和控制特性兩方面所做的工作令人印象深刻。用手動(dòng)調(diào)光器操控該燈具，其調(diào)光感覺(jué)自然而有序。

最后，該燈具擁有專用的頻閃通道，設(shè)置有常規(guī)多變的頻閃選擇，包括漸變和突變的頻閃。筆者測(cè)量其可能發(fā)生的頻閃范圍（使用相同的太陽(yáng)能電池和示波器設(shè)備測(cè)量PWM）是0.78 Hz～13.3 Hz。作為一個(gè)額外的特點(diǎn)，它和常規(guī)頻閃一樣，Legend 412也提供一些有趣的色彩追逐頻閃和單個(gè)象限的頻閃。

4 色彩

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Legend 412提供許多色彩控制選擇。最簡(jiǎn)單的是可通過(guò)一套單獨(dú)的RGBW通道控制所有LED的模式來(lái)操控這款燈具。筆者測(cè)量單個(gè)發(fā)射器的光輸出如表1所示。

注意，人眼對(duì)藍(lán)光輸出的感覺(jué)遠(yuǎn)不是這些數(shù)據(jù)可能暗示的那般低。正如在這次考察中，早先在光譜分布中所看見(jiàn)的，Chauvet公司選擇了波長(zhǎng)約為450 nm的波長(zhǎng)稍短的藍(lán)色。在這個(gè)光譜區(qū)域中，照度計(jì)響應(yīng)很糟糕，不能正確地反映出人眼真實(shí)感覺(jué)到的視覺(jué)效果。實(shí)際上，來(lái)自這款燈具的藍(lán)光是明亮而飽和的。

Legend 412也允許用戶進(jìn)入燈具擴(kuò)充控制模式（使用28個(gè)DMX512通道替代12通道），在這個(gè)模式中，能夠控制4個(gè)象限中任一個(gè)的RGBW量值，每一個(gè)象限獨(dú)立地包含3個(gè)LED集成。圖12顯示象限是如何分割組合的。因此，可將該燈具視為大陣列和程序中的4個(gè)像素，進(jìn)而將其用作像素繪畫單元。

最后，Legend 412提供許多預(yù)編色彩宏指令，使燈具以全域和象限模式完成不同運(yùn)作。

5 水平與垂直旋轉(zhuǎn)

Legend 412具有630 o水平旋轉(zhuǎn)和稍微受限制的200 o垂直旋轉(zhuǎn)的功能。運(yùn)轉(zhuǎn)是快速的，此優(yōu)點(diǎn)源自于燈具的尺寸小巧。全程630 o水平旋轉(zhuǎn)需時(shí)3 s，而更具典型的180 o旋轉(zhuǎn)則需時(shí)1.5 s。全程200 o和180 o垂直運(yùn)轉(zhuǎn)均需時(shí)1.5 s。運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量和滯后現(xiàn)象都很好——低重量和平衡的燈頭實(shí)際上對(duì)這個(gè)性能起了積極作用。筆者測(cè)得水平和垂直方向上的滯后小于0.1 o。這相當(dāng)于在20英尺（6 096 mm）射距上偏差0.3英寸（7.62 mm）。水平和垂直都設(shè)置有光電編碼器以重新設(shè)置定位誤差。當(dāng)燈具停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，幾乎沒(méi)有彈跳。圖13顯示水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和編碼器圓盤，而圖14則顯示垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

6 噪音

Legend 412的3個(gè)主要噪音發(fā)生源是水平和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及在燈頭中的冷卻風(fēng)扇。該燈具以滿功率運(yùn)行30 min達(dá)到熱平衡之后，筆者測(cè)量噪音結(jié)果如表2所示，電子參數(shù)與復(fù)位/初始化時(shí)間如表3所示：

表2 聲強(qiáng)水平（正常模式）環(huán)境 <35 dBA 離燈1 m靜態(tài) 38.0 dBA 離燈1 m復(fù)位/初始化 51.2 dBA 離燈1 m水平旋轉(zhuǎn) 50.0 dBA 離燈1 m垂直旋轉(zhuǎn) 42.8 dBA 離燈1 m

表3 電子參數(shù)與復(fù)位/初始化時(shí)間功耗 （115 V，60 Hz）電流（A）功率（W）視在功率（VA） 功率因數(shù)靜止?fàn)顟B(tài)（LED關(guān)閉） 0.25 15 30 0.5 LED滿額運(yùn)行 1.89 142 230 0.6

這款燈具明顯是功率因數(shù)未得到糾正的，總功率因數(shù)0.6是非常低下的；這意味著該燈具從供電系統(tǒng)提取的電能要比它消耗的多出很多。用戶是否為這部分電能付費(fèi)取決于用表計(jì)量的結(jié)果；然而無(wú)論結(jié)果是哪一種情況，公用事業(yè)公司都必須生產(chǎn)并供應(yīng)這些電能，而且用戶必須按標(biāo)準(zhǔn)選擇電纜線徑以承載全部電流。初始化時(shí)間是變化的，取決于燈具啟動(dòng)時(shí)燈頭所處的物理位置，無(wú)論是冷啟動(dòng)或是DMX512復(fù)位指令，其平均初始化時(shí)間約為40 s。復(fù)位運(yùn)行狀態(tài)很糟糕，因?yàn)樵谒胶痛怪蓖瓿蛇\(yùn)行抵達(dá)最終目標(biāo)位置之前，該燈具就逐漸變亮了。

7 電子設(shè)備與控制

圖15顯示菜單和控制系統(tǒng)，其中包含著所有的常用選項(xiàng)，包括獨(dú)立式操作和主從式設(shè)置。圖16顯示主要連接器板塊，它配置有IEC標(biāo)準(zhǔn)電源接口和DMX512信號(hào)輸入、輸出用的5針XLR接口。筆者對(duì)使用IEC接口稍稍有點(diǎn)擔(dān)心，因?yàn)樗鼈兒苋菀酌撀洹Ｒ蚨P者為此很關(guān)心并詢問(wèn)Chauvet公司，該公司解釋說(shuō)，已為產(chǎn)品燈具改換成可鎖定的IEC接口。

置頂盒包含有主要的電子設(shè)備處理板和馬達(dá)控制驅(qū)動(dòng)器，以及電源和菜單系統(tǒng)。進(jìn)入燈具是直截了當(dāng)?shù)?。外表面蓋板從搖頭、燈弓臂和置頂盒上卸下后，就顯露出一個(gè)薄板金屬底座和所有部件以及電路板。筆者發(fā)現(xiàn)每個(gè)部件都易于接近，因而筆者相信這將是一臺(tái)易于維護(hù)保養(yǎng)的燈具。圖17和圖18顯示底座結(jié)構(gòu)的兩個(gè)視圖。

結(jié)論

Chauvet Legend 412是一臺(tái)整潔的燈具，非常小巧、靈便。對(duì)于這種尺寸的燈具而言，其光輸出還是合理的，盡管色彩混合的均勻性并不是筆者所看到過(guò)的最好的，但是作為燈具預(yù)期使用來(lái)說(shuō)應(yīng)該還是適用的。如果用戶能夠使用大規(guī)模的燈具陣列，那么，像素繪畫選擇是令人關(guān)注的。由于光度計(jì)難以測(cè)量深藍(lán)光LED，這明顯是一款需要用戶自己嘗試做出評(píng)價(jià)的燈具。這款燈具是否適用，仍要由用戶來(lái)下結(jié)論。

（本文編譯自美國(guó)《Lighting & Sound America》雜志2012年1月刊《The Chauvet Legend 412》一文，并獲該雜志許可中文轉(zhuǎn)載，http://www.lightingandsoundamerica.com/LSA.html。）

The Chauvet Legend 412

Original / [USA]Mike Wood Translate / YAO Han-chun1
(1.Shanghai Theatre Academy China, Shanghai 200040, China）

Constitution, performance and features of a small size LED moving light for wash light are analyzed by detecting lamps.

RGBW LED; evaluation; TIR optical lens; LED grid; PWM frequency; pixel painting

10.3969/j.issn.1674-8239.2012.07.001

（編輯 張冠華）