解析ROBIN 300 Plasma Spot圖案電腦燈

文/[美]邁克·伍德 編譯/施 端 審校/姚涵春

（1. 上海戲劇學院，上海 200040）

這次我們要近距離觀察一款采用等離子體光源的電腦燈。Robe公司是目前在電腦燈中采用這種光源的極少數制造商中的一家。ROBIN 300 Plasma有圖案（spot）和染色（wash）兩種型號，此次測評的是圖案電腦燈。一如往常，筆者將遵循光學系統，從光源到光輸出依次進行測試，測試燈具由生產企業提供。圖1為受測燈具的外觀。從外觀上看，Robin 300 Plasma Spot如同一臺普通的采用250 W HID光源的電腦燈，筆者相信Robe公司是以此為前提設計這款電腦燈的。它能在100 V ～ 240 V電壓、50/60 Hz頻率下正常運行。筆者的所有測試工作都在120 V標準電壓、60 Hz頻率下進行。

1 光源

等離子體光源是筆者的興趣所在。Robin 300 Plasma Spot采用了Luxim公司的LiFi ENT 31-02型號的光源。LiFi是“light fi delity”的縮寫，筆者認為它是指等離子體光源與普通的HID光源相比能輻射出更寬廣、連續特性更好的光譜。實際上，LiFi光源和HID光源有許多共同之處（等離子體的英文“plasma”也許對人們有些誤導）：兩者都采用石英泡殼，兩者輻射出的光都來自石英泡殼內蒸發氣體所形成的一種等離子體。這些氣體是各種稀土元素及其他一些物質的氣態混合物，在等離子體態時，這些物質產生復合光譜線以及光輸出。兩種光源的不同之處在于等離子體的形成與石英泡殼的物理結構。在我們熟悉的HID光源中，等離子體是由封閉在石英泡殼內的兩個電極之間產生的電弧所形成；在LiFi光源中，沒有電極，等離子體是由高場強射頻（RF）功率放大器或由通過石英泡殼的微波場所形成。這兩種形式所得到的結果都是在狹小的空間內積聚了大量的能量，引發非常高的溫度、化學物質的蒸發以及等離子體的形成。對于LiFi光源而言，沒有電極是十分有利的因素，因為，電極與收縮密封頭構成了普通HID光源的軟肋，是封頭損壞時造成光源最終損壞的主要起因之一。保持收縮密封口冷卻以及遠離高溫也意味著石英泡殼的體積相對要大一些。在LiFi光源中沒有電極，因此，泡殼是連續不斷、完好無損的，消除了HID光源這方面的不足。相應地，它的體積可以小得多，并能在更高的氣壓下運行，這有利于擴展光譜線。圖2展示了Robin 300 Plasma Spot的光譜輻射相對能量分布曲線，需要注意的是，這是LiFi光源經所有光學組件和透鏡之后所測得的光譜輸出，因而與LiFi光源本體輻射的光譜可能略微有些差異。盡管仍然有些毛刺，但光譜幾乎是連續不斷的，只在420 nm ～ 450 nm的范圍有兩個狹窄的頻帶間的光譜成分有些不足。顯色指數達到94，值得認同。綜上所述，LiFi光源有如下特點：體積小巧，壽命長（可達10 000 h），光譜更為完整。

外形類似膠囊、體積小巧的光源鑲嵌在一個模塊內，如圖3所示，該模塊誘導微波能量并作為散熱片以冷卻光源。可以看到一根大號的、嚴密屏蔽的同軸電纜導入到模塊底部。這根電纜的另一端與光源電源及與它相關聯的冷卻系統相連接，如圖4所示。使這根電纜盡可能短有許多好處，電源就安裝在光源的旁邊、第一組光學組件的上方，圖5展示了概貌。

幾個風扇直接安裝在電源散熱片上，更多風扇安裝在燈具后部，這樣有利于光源散熱。所有這些都受恒溫控制，運轉情況正如期望的那樣，使用過程中燈體外殼維持在可以觸摸的相當低的溫度狀態。光源幾乎可以熱再啟動，再啟動前僅需幾秒鐘的冷卻時間。在關閉電源后再開啟電源，斷電與光源重新點亮之間需要大約60 s。光源一旦點亮，可用30 s ～ 60 s達到滿額光輸出。

通常在這個時候，筆者會討論光源是否容易更換和調節，但是這款燈具沒有將這兩項功能作為普通用戶保養維護的工作內容。當LiFi光源的光輸出衰減至L50點時（L50點是指：一個普通光源在該點的光輸出為初始光通量的50%），累計的額定工作時間為10 000 h，并且石英泡殼在模塊中的位置已事先校準好。更換光源意味著要卸下整個光源模塊，出于好奇以及拍照片的需要，筆者嘗試著卸下了光源模塊，這并不是一項困難的任務，但的確需要在工作臺上拆卸，并配備一整套工具，這期間需要進行許多拆卸工作。

LiFi光源被微波源所包圍，所以，自制光學組件比平常更困難，并且沒有大的反光碗和吸熱鏡，代替這些設計的是光源模塊上的一個金屬材料制成的深橢球反光碗，它把反射光線反饋給其余光學組件，如圖3所示，它安裝在石英泡殼的上方。

2 混色與調光

位于反光碗后面的是混色與調光旗形片。有5片經蝕刻的旗形片，其中，4片用于變換色彩（青色、品紅色、黃色與CTO），1片用于調光。每個片子上蝕刻了慣用的指紋狀二向色膜層條紋，以獲得漸變的色彩飽和度。據筆者了解，調光旗形片與電調光設備共同協作調節光源明暗。從視覺上來看，明暗變化相當平滑，盡管實際的調光曲線有些異常，如圖6所示。調光曲線大致為一條平方定律曲線（二次曲線），調光過程中感覺不出光束有人為痕跡、沒有不良光斑。

選用的色彩提供了非常寬廣的混色色域，使用飽和的品紅色可以獲得令人滿意的深藍色。色彩變換速度極佳，混色系統提供了與色輪幾乎一樣快的變換速度。表1是混色系統相關數據的測試結果。混合出的紅色有點偏琥珀色，因為通常配備的是氣體放電光源，但是LiFi光源發出改良了的紅光輻射必定對此產生了影響。

沿著光學鏈的下一個組件通常在燈具中很難見到。位于旗形片后面的是一根中空的、橫截面為六邊形的光導管，大約長5 cm、寬2 cm，由反射率良好的鋁材料制成。光射入這根導管，射出前在其內部來回反射。在光導管內部的反射很有可能起到了整合與均化光束的作用，使整束光的光分布更加均勻。這個效果似乎做得很好，因為整束光的混色效果非常均勻，沒有中心/邊緣差異，沒有色帶。

3 頻閃

頻閃旗形片安裝在六邊形光導管的出光口處。出光口非常小，因此，在這個地方旗形片可以做得十分小巧，可以快速運動，頻率范圍為0.3 Hz ～ 15 Hz。

4 色輪

表1 混色系統相關數據的測試結果

色輪上有7個可更換的扇形二向色濾色片，這些濾色片通過一個磁鎖系統連接到輪轂上。圖7展示了兩個色彩樣片，黃色濾色片上的磁鎖機構清晰可見。圖8展示了色輪上的一個磁性定位孔的概貌。更換色片相當容易，只要色片進入適當的位置即可。

表2是固定色輪相關數據的測試結果。由這組低透射率數據可以看出，深紅色與深藍色是高飽和度色彩。正如預料的那樣，由于LiFi光源發出改良了的紅光輻射，色輪上的紅色比混合出的紅色效果要好得多。

鄰近色之間的變換時間非?？?，少于0.1 s，安裝在色輪相對位置上的兩個色彩間的最大變換時間仍相當快。燈具的所有轉輪都采用快速路徑算法，因此，它們總是走兩個色彩間最短的路徑。表3是色輪運動相關數據的測試結果。

色輪旋轉與慢速色彩變換相當平滑，很實用。無框架的色片與光學組件可使Robin 300 Plasma Spot投射出半分色彩，如圖9所示，盡管在兩個色彩之間有一條明顯的白色光帶，但燈光的投射效果還算不錯。

圖11 旋轉圖案輪

5 圖案

沿著光學鏈的下一個組件是一個可更換7個圖案片的旋轉圖案輪，和一個可安裝9個圖案片的靜態圖案輪。它們的更換機構非常類似：在圖案支架一側有一根長的、裝有彈簧的叉狀物，把它的管腳插入輪轂上掛鉤的任意一側，兩個管腳就會被掛鉤的兩側所捕獲。要拿掉圖案支架，可以從輪盤上輕輕地揭開它并向外拉出。表4、表5是兩個圖案輪的運動數據測試結果。圖10展示了兩類圖案支架。圖11是旋轉圖案輪及其齒狀定位器的特寫。

選用的圖案片與筆者個人愛好有些相同——盡管沒有人能在在圖案片的選擇上達成一致。其中許多圖案支離破碎，極少數是幾何圖案或其他設計。旋轉圖案輪上有一個破碎的玻璃圖案片和一個彩色圖案片。

低速旋轉運行情況非常好。Robe公司在步進電機的控制方面已經做得非常出色，筆者沒有察覺到圖案輪在運轉中有的跳躍、抖動的情況。定位的精確性與滯后性也相當不錯，測得有0.12°的誤差，即在20英尺的射距處有大約0.5英寸的誤差。圖12展示了固定圖案輪（左圖）與旋轉圖案輪（右圖）的投射圖像。

6 光闌

光闌位于輸出透鏡的前面，當光闌完全閉合時，光束角減小至最大值的15%，相當于當變焦調整為最小光斑角時，最小光闌光斑角為1.7°；當變焦調整為最大光斑角時，最小光闌光斑角為6.1°。從光闌全開到孔徑最小最快只需0.3 s，這個速度已經足夠快，可以創造出一些不錯的動態光闌效果。

7 透鏡與光輸出

采用一套三組透鏡系統幾乎已經成為設計圖案電腦燈的慣例，Robin 300 Plasma Spot也不例外。后部透鏡組提供調焦控制，中間透鏡組提供變焦功能，前部透鏡固定不動，作為最后的光輸出。在整個變焦范圍內，調焦質量令人滿意，雖然我們從圖12的左圖看到，在外側邊緣處圖像有些變形（圓形變成橢圓形），但這點變形通常都會存在。透鏡從一端到另一端的移動時間：變焦需1 s，調焦需0.8 s，這樣的變焦、調焦時間對于這種規格的電腦燈而言很常見。

測得燈具在最小光斑角（11°）時，光輸出為2 837 lm；最大光斑角（40°，變焦比為3.6∶1)時，光輸出為2 667 lm。這些光輸出數據對于250 W規格的電腦燈而言不算最好的，但這也許是把光源壽命延長到10 000 h所要付出的代價。經光學組件與六邊形均化導管投射出的光斑呈現平直分布，如圖13、圖14、圖15所示，圖15展示了最大光斑角時人工制作的一張等照度彩圖。測得白光的相關色溫為5 100 K。

8 棱鏡

棱鏡與霧化系統被安裝在調焦與變焦透鏡組之間；有必要使透鏡組能自動略微隔離，以便在某種調焦與變焦組合狀態下插入棱鏡。圖16顯示了這種布局。Robin 300 Plasma Spot有一個可旋轉的三棱鏡，可投射出充分分離的圖像。插入棱鏡最多需時0.7 s；它能以3.3 s/轉（18 轉/分）～170 s/轉（0.34 轉/分）的速度旋轉。

9 霧鏡

一塊霧鏡旗形片位于棱鏡之后、變焦透鏡組之前，霧鏡的插入時間為0.3 s。這里沒有什么特別之處。

10 水平與垂直旋轉

Robin 300 Plasma Spot的水平與垂直旋轉范圍分別為540°與280°。筆者測得全速全程水平旋轉需時3.8 s，180°水平旋轉需時2.3 s；180°垂直旋轉同樣需時2.3 s，全速全程垂直旋轉需時2.8 s。

在滯后性方面，測試結果相當不錯，水平與垂直定位精度分別為0.02°與0.04°，即在20英尺射距處的偏差分別為0.1英寸與0.2英寸。運動平滑度非常優秀，對角線運動沒有抖動，效果十分理想。

11 噪聲

制造商已經改進了水平－垂直系統，減少了電機發出的嘯叫聲。該款電腦燈的主要噪聲源是風扇。表6是噪聲的測試結果。

12 電子設備與控制

電子設備分布于整個燈具中。主要的電子設備與電源位于頂盒中；電機驅動器與光源電源位于燈頭內部，用一根串行數據線把它們連在一起。圖17展示了位于燈頭中的電機驅動板，光源電源如圖4所示。Robin 300 Plasma Spot采用了標準的Robe觸摸屏控制面板，能夠快速進入所有平時要用到的燈具功能。圖18展示了兩個樣屏。圖19展示了面板的后部，配備了給觸摸屏供電的電池電源，當燈具斷電時仍可設置諸如DMX512地址等參數。

該燈提供范圍寬廣的DMX512控制器件，除16-bit可用于更多功能外，還包括可選的定時控制。正如在圖20中看到的連接器面板，除提供用于DMX512的3針和5針兩個XLR接口外，還提供支持Art-Net的RJ45以太網接口。

燈具冷啟動的初始化時間為44 s，通過DMX512信號發送“重新設置（reset）”命令的初始化時間為27 s。

13 結構與維護保養

燈具結構基于我們非常熟悉的模塊系統，主要的光學模塊可拆卸，便于維護。筆者認為光源與光源電源有點礙事，必須首先卸下它們才能獲取其他的所有組件，因為給LiFi光源供電的大電源使得燈頭內部有些擁擠。在卸下蓋板后，很容易就能獲取頂盒與燈弓臂內的組件，如圖21所示。

以上就是此次測試Robin 300 Plasma Spot圖案電腦燈的全部內容。從外觀上看，人們可能不會意識到這是一種新的光源，或許這正是Robe公司想要的結果。該燈具在延長光源壽命的同時，增加了結構的復雜度，并且略微減少了光輸出，這一切設計是否合理，是否符合用戶的期待，還請用戶通過不斷的實踐做出更為準確的判斷。