文/[美]邁克·伍德 編譯/姚涵春

（1.上海戲劇學(xué)院，上海 200040）

SeaChanger Nemo（以下簡稱“Nemo”）幾乎是SeaChanger公司所制造產(chǎn)品中的一款完整燈具。筆者說“幾乎”，是因?yàn)镹emo不完全是自制的照明燈具，它的光輸出光學(xué)透鏡采用了ETC Source Four成像燈的透鏡筒，由于其主體和附件的位置可能被換位，Source Four成像燈的透鏡現(xiàn)在變成了Nemo的一個(gè)附件。當(dāng)然，由于它包括光源和基本光學(xué)結(jié)構(gòu)，所以遠(yuǎn)比附件要復(fù)雜得多。

SeaChanger公司制造的燈泡，采用了Luxim公司的LIFI等離子體光源（LEP）模組，并得益于這種光源長壽命和高效率的優(yōu)點(diǎn)。SeaChanger公司是如何從附件制造轉(zhuǎn)向照明燈具制造的呢？筆者希望這次考察將有助于讀者自己解答這個(gè)問題。

本次測試，我們?nèi)匀谎匾u以往的工作路徑，并給出測試數(shù)據(jù)。受測燈具由生產(chǎn)企業(yè)提供，燈具的光源和電子設(shè)備配有通用電源，額定電壓范圍為：100 V～ 240 V、50/60 Hz。測試過程中，該燈具在常規(guī)的115 V、60 Hz電壓下運(yùn)行。

筆者選用Source Four 26°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭筒作為測試的光輸出鏡頭筒，因?yàn)樗荢ource Four成像燈上最常用的透鏡筒。受測燈具如圖1所示。無論Nemo燈體正常放置或倒置，即電源位置朝下或朝上時(shí)，燈具均可以正常運(yùn)行。

1 光源與基本光學(xué)結(jié)構(gòu)

Nemo采用Luxim 公司制造的LIFI STA-40-02等離子體光源。在以往的考察中，我們已經(jīng)闡述了這類光源的相關(guān)知識，筆者不再贅述（見本刊2011年第2期第6頁——編者注）。對Nemo來說，LIFI 光源至關(guān)重要的優(yōu)點(diǎn)是其擁有長壽命、高效率以及優(yōu)異的顯色性。Luxim公司給這類光源標(biāo)識以各種不同的壽命，有的壽命長達(dá)30 000 h，所以，SeaChanger公司認(rèn)定Nemo采用的這款光源的保守估計(jì)壽命為15 000 h。無論其壽命是15 000 h，還是30 000 h，都意味著該光源在演藝場所作一般應(yīng)用時(shí)可使用許多年。當(dāng)光源以額定功率運(yùn)行時(shí)，其輻射光譜如圖2所示，筆者測得其相關(guān)色溫為4 900 K。從光譜分布看，可見光波長的輻射能量連續(xù)性非常好。僅有幾個(gè)尖利的波峰而沒有間斷點(diǎn)，這種光譜分布特性使光源具有非常好的顯色性，其顯色指數(shù)為92。

圖1 受測燈具

作為整個(gè)模組，LIFI光源連同其散熱器是由Luxim公司提供的，如圖3所示。除更換燈泡泡殼外，一般不需要拆卸；后端和后手柄一經(jīng)卸下，就可以將整個(gè)組件及其支架滑出，如圖4所示。燈泡泡殼本身是一個(gè)微小的玻璃密封泡，安裝于一個(gè)白色陶瓷、電介質(zhì)大圓盤的中央，如圖5所示。這款燈泡以及部分周邊的電介質(zhì)被多鏡面鍍鋁反光鏡所包圍，如圖6和圖7所示。LIFI燈泡不可熱觸發(fā)，但因它體積非常小，所以冷卻速度很快。經(jīng)測試，燈泡經(jīng)過冷卻1.5 min后，可重新觸發(fā)點(diǎn)燃，并在運(yùn)行5 min后達(dá)到穩(wěn)定的光輸出。

2 熱管理

如圖3所示，LIFI光源組件自配有外散熱器，這是專為燈泡特別提供的全部散熱裝置。在電源室的后部還裝有一只大尺寸的風(fēng)扇，它吸入的空氣流通整個(gè)燈具，包括燈泡部位，經(jīng)由燈泡室和電源外殼之間的空氣通道相貫通。這臺風(fēng)扇是自動調(diào)溫控制的，風(fēng)扇的速度隨燈具溫度變化而變化。溫度上升期間，一旦沖擊到燈泡，其光輸出會顯著地變化。然而，約5 min之后，一切都達(dá)到新的熱平衡狀態(tài)，燈具的光輸出亦趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。

3 色彩混合

二向色性混色輪系統(tǒng)位于燈泡和反光鏡之后，中繼光學(xué)透鏡之前，如圖8所示。就之前的SeaChanger XG自動換色器來說，二向色性混色輪系統(tǒng)具有很高的品質(zhì)。它配置有3個(gè)漸變色片的色輪，其顏色是通常的青色、品紅色和黃色，每一個(gè)色輪都有選擇性地鍍覆以相應(yīng)色彩的錐狀圖形，并在無色區(qū)域鍍上抗反射膜層（增透膜層）。運(yùn)用抗反射膜層使得在Nemo中采用的色輪不需要為全開狀態(tài)而開孔。開孔的優(yōu)點(diǎn)是沒有光損失，其缺點(diǎn)是有孔的輪廓和投光的邊界，當(dāng)光色開始漸暗時(shí)，邊界痕跡可能橫穿整個(gè)光斑并容易被看見，尤其是當(dāng)色輪靠近其焦平面時(shí)這種現(xiàn)象更明顯?？狗瓷淠拥倪\(yùn)用避免了上述問題，又沒有損失太多的光輸出。其最終結(jié)果是高效率、低光損的減法混色系統(tǒng)，混色運(yùn)作非常平滑。SeaChanger公司宣稱，他們已改進(jìn)了3個(gè)色輪的色彩，尤其是品紅色，以便與LIFI燈泡的光輸出的光譜分布相匹配，并產(chǎn)生它們所能獲得的最佳顏色區(qū)域。Nemo色彩混合如表1所示。

表1 色彩混合

圖2 燈泡額定功率運(yùn)行時(shí)的光譜分布

圖3 燈泡散熱器

圖4 燈泡附件

圖5 燈泡泡殼

圖6 反光鏡后部

圖7 反光鏡

圖8 色彩系統(tǒng)

從表1數(shù)據(jù)中能看出，黃色和青色是光輸出相當(dāng)高的色彩，而品紅色則具有更高的飽和度。這種混色方法能產(chǎn)生剛果藍(lán)，它是一種非常濃郁的藍(lán)色。這種藍(lán)色很可能落入CIE色度圖中照度計(jì)讀數(shù)使人誤解結(jié)果的那個(gè)色域?；旌系玫降募t色帶有很重的橙色感，LIFI一類氣體放電燈經(jīng)常發(fā)生這種情況，因?yàn)樗鼈兩罴t波長的能量稍少些。飽和色之間的色彩變化相當(dāng)慢，要1.5 s ～2 s；但因它的運(yùn)作過程可被顯示出，所以人眼感覺的色彩變化要比上述變化速度稍快一些。

4 調(diào)光

緊挨著3個(gè)混色輪之后的光學(xué)器件是第4個(gè)輪盤。但是在Nemo中，它被用來配置一個(gè)機(jī)械式調(diào)光器件。這個(gè)調(diào)光器仍由玻璃制成，如同混色輪一樣，其表面鍍覆鋁制的漸變圖形以產(chǎn)生平滑的調(diào)光效果。盡管LIFI光源在一定范圍內(nèi)可以電氣調(diào)光，但仍需運(yùn)用機(jī)械調(diào)光器以獲得全程調(diào)光，并需在色溫和光譜分布不發(fā)生大改變的前提下實(shí)現(xiàn)。圖9中的紅色線條表示這個(gè)機(jī)械調(diào)光器的調(diào)光曲線。它比通常的線性或平方定律曲線更像“S定律曲線”，不過，其調(diào)光效果很好，運(yùn)行平滑，沒有人工修飾的痕跡，僅在曲線底部末端即臨近關(guān)閉燈具時(shí)，可以察覺出模糊的圖形。采用放電燈泡的傳統(tǒng)電腦燈也會有類似現(xiàn)象，二者的情況差不多，這應(yīng)該不是問題。筆者更為注意的問題是，調(diào)光器在慢速變光時(shí)有顛動的現(xiàn)象，尤其在調(diào)光曲線底部20%之內(nèi)。按SeaChanger公司的說法，這段區(qū)域被診斷為不穩(wěn)定地帶，相信該公司已經(jīng)設(shè)法解決。該器件運(yùn)行相當(dāng)緩慢，實(shí)現(xiàn)切光效果時(shí)，最短需時(shí)4 s。

圖9 調(diào)光曲線

圖9中的綠色線條為燈泡電源的調(diào)光曲線。電源的控制借助專用的DMX 512通道實(shí)現(xiàn)，燈泡功率可以從滿功率約300 W降低至約一半的功率，或調(diào)光器推桿在零位時(shí)，燈泡功率為150 W。這對應(yīng)于光輸出從100%降低至22%，是十分有利的變化量。然而，用戶必須意識到，與所有放電燈（LIFI等離子體光源本質(zhì)上是一種放電燈）一樣，隨著燈泡的電氣調(diào)光、等離子體溫度的下降、重金屬鹽開始再凝聚并退出光混合，其光譜和色溫會發(fā)生顯著的改變。首先退出混光的總是產(chǎn)生較長波長的鹽類物質(zhì)，其結(jié)果是燈泡的輻射光譜中紅色成分減少了，因此，隨著調(diào)光的推進(jìn)，其光色會向藍(lán)色逐漸偏移。這種現(xiàn)象與白熾燈的調(diào)光變化恰恰相反。圖10表示燈泡功率降至150 W時(shí)其光輸出的光譜分布。與圖2相比較有兩點(diǎn)變化：首先，如前所述，光譜的紅色光波有很多縮減；其次，光譜波峰變得更長、更尖利且不夠連續(xù)。其最終結(jié)果是色溫顯著提高——它太偏離黑體輻射軌跡，以至于得不到有意義的結(jié)果，另據(jù)筆者估計(jì)，在電氣調(diào)光最低端，其色溫大于20 000 K，同時(shí)其顯色性下降。這種調(diào)光器在調(diào)控的任何時(shí)段，使得燈泡須有相當(dāng)長一段時(shí)間才能安定下來，并達(dá)到新的均衡狀態(tài)，尤其是調(diào)光至40%以下時(shí)。因此，筆者建議，光源電氣調(diào)光可用作整個(gè)演出的預(yù)設(shè)置，而不要用作現(xiàn)場運(yùn)行控制。如果需要給整臺演出減少光輸出，并能夠設(shè)置和撤離它，那么，它是一個(gè)提供節(jié)能的有用的控制裝置。另外，它的現(xiàn)場運(yùn)用可能會帶來一些輕微的波動。現(xiàn)場運(yùn)行控制需使用機(jī)械調(diào)光裝置。

圖10 最小功耗時(shí)燈泡光譜分布

5 光學(xué)與光輸出

光學(xué)鏈路中下一個(gè)光學(xué)器件是內(nèi)置的中繼透鏡，它將來自燈泡和反光鏡的光輸出耦合到相接合的Source Four光輸出透鏡。這是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，因?yàn)檫@種耦合必須盡可能高效率，同時(shí)又要避免混色輪或調(diào)光輪的任何成像。圖11表示多透鏡系統(tǒng)中的第一片透鏡。這個(gè)光學(xué)鏈路中的最后一個(gè)光學(xué)器件是Source Four透鏡筒。Ocean Thin Films公司稱，用戶可以采用任意一個(gè)Source Four透鏡筒，如標(biāo)準(zhǔn)定焦的、EDLT或變焦的等。在采用Source Four 26°定焦透鏡筒時(shí)，筆者測得24°光斑角的光輸出為相當(dāng)不錯的7 550 lm，光強(qiáng)分布曲線如圖12所示。此時(shí)，定焦燈具的功耗為320 W。經(jīng)計(jì)算，可得出定焦燈具的發(fā)光效能略小于24 lm/W。

6 噪音

關(guān)于噪音無需贅述，因?yàn)镹emo產(chǎn)生的噪音非常小。電源上的風(fēng)扇大且低速運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)發(fā)動機(jī)運(yùn)行相當(dāng)安靜。在測試中，當(dāng)?shù)孛姝h(huán)境噪音為35 dB（A）以下（離燈1 m處）時(shí)，筆者測得燈具靜態(tài)時(shí)的噪音為36 dB（A）（離燈1 m處），而所有發(fā)動機(jī)都運(yùn)行時(shí)的最高噪音為38 dB（A）（離燈1 m處）。

7 電子參數(shù)

Nemo配置有全功率因數(shù)校正和自調(diào)整的電源（100 V～ 240 V，50/60 Hz），在115 V常規(guī)電壓下滿功率運(yùn)行時(shí)，其電流為2.7 A，功耗為320 W，功率因數(shù)為0.99。燈泡不發(fā)光時(shí)測得的靜態(tài)功耗為36 W，電流為0.48 A，功率因數(shù)為0.65。通電后初始化約需5 min，即可達(dá)到穩(wěn)定的光輸出，在此后約1 min就可獲得較多的光輸出。筆者在3年前測試SeaChanger XG時(shí)，其換色器就已增加了借助DMX512實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程初始化的功能，所以，即使沒有設(shè)置循環(huán)回路電源，混色輪也能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

8 電子設(shè)備與控制

相對于其他大多數(shù)燈泡，LIFI燈泡有一些不同的要求，特別是它與電源的連接是通過同軸波導(dǎo)來饋送微波能量，而不是由電流來驅(qū)動電弧。這就要求注重屏蔽和配線以避免任何微波泄漏。電源附件內(nèi)封裝了Luxim制造的LIFI燈泡電源，而燈泡電源內(nèi)又含有電源和微波驅(qū)動器。這些配件全都組裝在一個(gè)密封的盒子中，盒子還配置有自身的散熱器和連接件，在圖13所示的反光鏡下方可看見它的外貌。在該圖片中也能看見大的同軸電纜，它將微波能量傳送給光源模組。在該圖片的左邊是通用的低壓電源，它驅(qū)動控制電子設(shè)備和步進(jìn)發(fā)動機(jī)。這些電子設(shè)備和發(fā)動機(jī)、簡易的顯示器與控制器一起，可以設(shè)置DMX512地址，選擇自檢和自動運(yùn)行程序，如圖14所示。DMX512 XLR接口也安裝在色彩系統(tǒng)模組上，如圖15所示。值得一提的是，燈具增設(shè)了完善的遠(yuǎn)程控制（RDM）支持。這不僅提供了預(yù)期的遠(yuǎn)程設(shè)置DMX地址功能，而且可以詢問許多測試和LIFI燈泡電源的運(yùn)行參數(shù)，以檢查等離子體光源運(yùn)行是否良好及有無問題發(fā)生。對于一臺燈具，它是非常實(shí)用的附件，并配置有長壽命的燈泡。它的市場目標(biāo)瞄準(zhǔn)了固定裝置的應(yīng)用市場。

圖11 內(nèi)置透鏡

圖13 電源

圖14 顯示器

圖15 連接器

9 結(jié)構(gòu)

Nemo燈具采用了很常見的基于薄金屬板和車削部件的結(jié)構(gòu)，與之前的SeaChanger XG換色器相比，其變動非常小。裝配Source Four透鏡筒和燈弓是一個(gè)簡單步驟，這對于稱職的電氣技師是不成問題的。圖16表示配置Source Four 26°透鏡筒的完整裝配的視圖。取出色輪以清潔保養(yǎng)也十分簡便——只需卸下4個(gè)螺絲并將它們提取出來即可。燈泡更換也比較簡單，雖然要比常規(guī)燈具稍微復(fù)雜一點(diǎn)；而且，如果燈泡能達(dá)到預(yù)期的使用壽命，用戶很可能不必去更換燈泡。

結(jié)論

Nemo是一款專為常見的Source Four橢球聚光燈提供長壽命和高品質(zhì)色彩混合的照明燈具。該燈具采用了LIFI等離子體光源，值得業(yè)界關(guān)注。等離子體光源是一種相對新型的、未經(jīng)驗(yàn)證的光源，如果壽命預(yù)測都能得到證明的話，它是大有前途的。希望筆者提供的基本信息和測試數(shù)據(jù)，能對用戶認(rèn)識和選擇Nemo有所幫助。