解析Robe Robin 600 LED Wash

2011-09-19迈克伍德编译姚涵春

演艺科技 2011年12期

文/［美］迈克·伍德编译/姚涵春

（1. 上海戏剧学院，上海 200040）

图1 受测试灯具

近几年，Robe公司已成为自动化照明设备领域中的主要制造商之一，其专注于钻研新技术，每年有许多新产品问世。笔者认为，演艺照明行业向固态照明和功率型LED产品转移的趋势是不可阻挡的。Robe公司也顺理成章地全力投身到这个新技术产业中。

对照明设备制造商来说，这种趋势也充满了挑战。目前，LED光源发展迅速，其产品正以惊人的速度变为过时进而快速报废，以致自动化照明设备制造商不得不每年至少一到两次重新评估每个产品，继而进行有效的再设计以利用最新的和最好的LED光源。不管喜欢与否，我们已处于LED光源灯具量化生产、每年更新升级和再接受培训的重复周期之中。

Robe Robin 600 LED Wash是一款具有光束角控制的LED染色电脑灯，如图1所示。该类产品市场竞争激烈，且已迅速成为自动化LED灯具最成功的领域之一。笔者猜想，自动化变焦LED染色电脑灯的销售量已经超过传统染色电脑灯。在本次测评中，笔者对Robe公司提供的Robin 600 LED染色电脑灯进行一系列测试工作，并给出结论供读者参考。

1 光源

先从光源开始这次测评工作，并逐项稳步完成整个系统的检测。Robin 600 LED染色电脑灯采用37只Cree XLamp MC-E LED光源。每个光源封装了4个LED芯片，红、绿、蓝和白色芯片各一个，其总功率约10 W，图2为LED光源细节显示。每只LED光源都配备一个广角的光学镜片，可形成约120°光束角。37只LED光源被安装在3块同心的圆环形电路板上，这3块电路板附着于一块压铸铝的大散热器上，以消散370 W LED光源所产生的热量。图3展示了LED光源及电路板的布排，中心电路板上配备了7只LED光源，其外围的两块环形电路板，分别配备了12只和18只LED光源。每个环（或称环带）能被分别控制。

图2 LED光源细节

图3 LED阵列

在LED光源散热器的尾部安装有一只温控风扇，散热器和风扇的功用是使LED的每个器件都保持在规定的温度范围之内，也为LED驱动器电路板散热。图4展示了该灯具的背部，卸下其保护后盖，就显露出中心的大风扇及其四周的驱动器电子线路。在运行中，风扇可按需加快和降低速度。测试发现，在运行1种颜色或2种颜色LED时，它很少能启动运转，当增加更多LED通道时，它将逐渐地增速；使用全部4个LED通道时，它很快地达到最高运转速度。笔者在自己的工作室里长时间运行该灯具时，其光输出随温度而改变的变化量很小。

2 光学

LED板上安装了一个复杂的光学装置，它由圆盘和光学器件组合而成，结构类似三明治，这些器件用来整合均化光线、控制光束角以及防止溢散光。笔者将通过各个层面逐一加以阐述。直接安装在LED光源上的是一个固定圆盘，圆盘上配备了一只大型塑制全内反射（TIR：total internal reflection）透镜，该透镜可将原本120°的光束角聚拢起来。图5展示了透镜的后部，看上去像结实的大锥体。每个锥体状的光杯都安装在一个LED光源上。如图6 所示，每个TIR透镜配备有各自的光输出微透镜阵列。笔者认为，它可达到两个目的：均化4个LED芯片的光线并整合成一个光束；在两组件式变焦系统中构建了第一组固定的光学组件。

这个变焦系统的另一个组件是一个可移动的圆盘，它包含另一套微透镜阵列，如图7所示。这些透镜与图6中的那些透镜排列完全一致，组成了大量的小型变焦透镜系统，每个LED光源配置了将近100个微透镜。圆盘的另一面是微小的六角形栅格，见图8，每个微透镜的周边都配置一个六角形的分隔栅格。据推测，这些遮光栅格起到限制光束和减少溢散光、外来光的作用。这个完整的圆盘，包括其一个表面上配置的微透镜和另一表面上配置的六角形栅格，可以由4个步进马达线性驱动器实现轴向运动以改变该系统的光束角。在图4的四角边缘里可以看到这4个制动器（图中白色目的物）。

图4 LED温控风扇和驱动器

图5 TIR透镜阵列

图6 TIR上的微型透镜

图7 变焦透镜阵列

图9 光输出栅格

图10 最大变焦时光强分布曲线

图11 最小变焦时光强分布曲线

在这些器件上，又配置了一个有37个圆孔的圆盘，每个LED光源对应一个圆孔，见图9，而最后一个部件是起保护作用的透明的塑料盖板。这些微透镜和六角形栅格光输出非常均匀柔和，在常规的射距上没有彩色边纹现象，也没有多色的阴影。它似乎也避免了这类灯具可能产生的红色或蓝色光环现象，几乎所有色彩都有一个干净利落的光束。笔者认为，那是六角形栅格所产生的良好结果。Robe配置了这些微小的六角形栅格后也必定损失了一些光输出，不过，干净利落的光束带来的好处会远远胜过光输出的损失。

大约两、三年前，制造商们的目标是将灯具的光通量都有效利用，那时的理念是数量胜过质量。但随着LED光效的成倍增长，制造商们越来越理性，愿意牺牲一些宝贵的光通量以改善光的品质。这是一件好事，笔者很乐意看到这一理念的转变。

3 光输出

Robin 600 LED Wash具有复杂的光学系统。它的实际运行效果如何呢？笔者测量了所有LED满量程工作时的最大光输出，60º宽光斑角时的光输出是7 373 lm，而在27º窄光斑角时的光输出则下降为5 875 lm。光束的光强分布如图10和图11所示。正如光强分布曲线所示，其光分布非常柔滑，相邻的LED之间的混合效果很好。这些光输出是在所有LED满量程工作时测得的，当时输出光的颜色不是白色而是淡品红色，这些满量程光输出不完全是现实的白光输出。混合得到十分接近黑体辐射轨迹的5 600 K白光时，光输出约为满量程光输出的80%。变焦是平滑的（尽管在标准型款式的灯具中有噪声），并提供光束角之间的转换，在转换全过程中任何点位都没有色斑点或色环。以最快速度完成全程变焦需时0.5 s。总的说来，其光输出非常柔滑，令人满意。

4 调光

图12展示了Robin 600 LED Wash的调光曲线，它非常接近线性响应。即使采用8 bit DMX512通道，在全程90%以上的调光过程中，都非常平滑，仅在调光末端的5%～10%过程中才出现步进现象。所以，Robe公司必须采用内插值方法以使DMX512调光更为平滑。该灯具在调光时的色彩一致性也非常好，只是在全程的最后才显露出一点变化。笔者测得频闪速度范围为0.29 Hz（每3.4 s闪一次）到19.2 Hz（最高）。如果需要，这款灯具还可提供方式多样的频闪效果，其中包括3个同心环带上独立控制的频闪效果。

在调光方面需要注意的一点是：如果用户采用虚拟色彩通道将该灯具设置为2700K或3200K卤素灯的白色，那么，当灯具在调光时，软件会将其白光向红色方面偏移。这将会使得它循着白炽光源灯具的调光变化轨迹而变化。Robe公司在这个模式中也增加了仿真的热延迟，其结果是，灯光调暗时如同灯丝冷却下来的效果。最后，笔者测得PWM频率为300 Hz，这在目前是非常低的，对高清电视系统可能会引发混淆或闪烁问题。对快速移动的目的物，它也会引起频闪现象。

图12 调光曲线

5 色彩系统

就色彩而言，Robin 600 LED Wash本质上是一款RGB灯具，包括提高亮度的白色通道和色彩显示的一些彩色通道。图13展示了所有通道都满量程工作时的光谱分布，图14则展示了调控各通道量值以混合产生3200K白光的光谱分布，图15展示了RGBW各光源的光谱分布。除了基本的RGBW控制，Robin 600 LED Wash也提供了一个“虚拟的色轮通道”，以提供包括彩虹和其他特殊效果的全光谱的色彩范围。该通道里还设有预编的可混合产生5种不同色温的白光：2 700 K、3200K、4 200 K、5 600 K和8 000 K。笔者运用一台分光计测量了这些白光的光通量输出和色温，结果如表1所示。

图13 光谱分布——所有LED通道

图14 光谱分布——3200K

图15 光谱分布——RGBW

表1 LED的光通量输出和对应色温

笔者也试图用色度计测量它们，但是得到的结果差异很大，通常会偏低。三刺激值色度计，例如美能达或笔者使用的测量仪——Gigahertz-Optik HCT-99，在试图测量LED光源的色温不够准确。在使用色度计获取色温（CT）读数时，也应该同时使用相机或目测与其进行比对试验。很多摄影师和灯光设计师都使用色度计，但是，如果他们知道色度计测量LED光源表现很差，可能会改变主意。

这些白光看上去都很好，笔者也感觉，这些不同色温单元给快速寻觅需要的白光提供了方便。Robe公司介绍说，他们运用这些白光作为参照来校准灯具，所以，这些灯具在性能上应该总是一致的。其混合量值也会在用户菜单里显示出来，所以，可把这些白光用作混合淡粉色和浅色的基础。主要基色的光输出占全光输出的百分比见表2。

表2 （色彩混合）基色光光通量输出占比

这里也应该提及3个同心环带，在某些运作模式中，如图3所示的3个LED环带能独立地用作色彩和频闪，因此会产生如图16所示的特效，每个环带有不同的色彩和亮度。

图16 3个同心环带

6 水平旋转和垂直旋转

Robin 600 LED Wash可水平旋转450°和垂直旋转300°。水平旋转全程需时2.5 s，而更为标准的180°全程旋转需时2 s。垂直旋转时，全程需时1.5 s，而180°全程需时1.25 s。水平和垂直旋转时的定位可重复性非常好，其误差仅0.08°——即在20英尺射距上的误差仅约0.3英寸。按所有测试速度运行时，灯具都处于平稳运动的状态。水平和垂直旋转都采用久经考验的机械装置，该装置使用熟悉的三相电机、皮带传动和全定位反馈（图17）。

图17 垂直旋转马达

7 噪声

如前所述，风扇是受温度控制的，所以，它的运行随着LED的功率和温度的变化而加速和减速。此次测得的数据是在所有LED满量程运行30 min，在灯具达到平衡状态之后所测量的，如表3所示。

表3 受测灯具噪音水平（一般模式）

虽然水平旋转时噪声稍微有点大，但最引人关注的是变焦，它运作快速，但噪声相当高。Robin 600 LED Wash提供剧院运作模式，用户可以在菜单系统中预先设置。这种模式使灯具在水平、垂直和变焦运作时降低马达的速度以减小噪声水平。运作这些灯具功能时采用这种模式，可以使噪声下降约3 dB。

8 电子参数

Robin 600 LED Wash配置有全功率因数自动校正电源（100 V ～240 V ，50/60 Hz），在所有LED发射器都满量程运行而马达不运转时，它消耗3.5 A、400 W，功率因数为1.0。这等同于最高功效，在最大光束角时其光效为17.5 lm/W。静负载（LED和马达都不运行）时，它消耗0.36 A、38 W，此时功率因数为0.85。从接通电源或通过DMX512控制通道发出复位指令起的初始化时间是30 s～35 s。灯具表现良好，在开始复位运行之前，它关闭灯光至全黑状态，而当复位完成时又再一次复现灯光。

该款灯具采用Robe公司的标准彩色液晶（LCD）显示器，配备一个触摸屏和4个按钮，见图18。用户可以在通电时操作这个系统；它配置有专用电池，也可以在灯具通电之前预先设置功能参数。该系统提供全面的DMX512选项以及良好的诊断、独立运作和相关服务条目。它也储存所有故障事件信息，所以，有完整的服务记录供停机查看。电子设备被分置于整个灯具中，在底座中装置有控制电路和电源，见图19，马达驱动器安装在灯具的一个灯弓臂中，见图20，LED驱动器装配在其头部（此前已经见过了）。最后，它备有全范围的连接器和可用的数据格式，有以太网接口支持Art-Net和MANet，以及有标准5针和非标准3针XLR连接器用于DMX512和RDM，见图21。