测评一款新型图案电脑灯——Philips Vari-Lite VL4000 Spot

文/[美]迈克·伍德 编译/姚涵春

（1.上海戏剧学院，上海 200040）

灯光技术

测评一款新型图案电脑灯
——Philips Vari-Lite VL4000 Spot

文/[美]迈克·伍德 编译/姚涵春1

（1.上海戏剧学院，上海 200040）

图1 受测灯具

通过对VL4000 Spot的检测，分析该新产品的构成、功能及其性能和特点。

图案电脑灯；测评；HID灯泡；光学系统；光束调节器

VL4000 Spot（以下简称该灯具）无疑是Philips Vari-Lite公司打造的图案电脑灯新旗舰产品，它能产生非常宽泛的颜色和光束效果，配置有光切割造型片，其所有的灯光效果都来源于其配置的1 200 W HID（High Intensity Discharge，高强度气体放电灯）短弧灯泡。Vari-Lite公司将很多部件塞满了这个重83 lb（38 kg）的灯体，尤其是装置了令人印象深刻的特制多单元变焦透镜系统和一些复杂的机械结构。Vari-Lite或许是最著名的品牌，但是目前电脑灯领域的竞争非常激烈，那么该灯具将表现如何？一如既往，笔者尝试检验和测量能做的所有项目及参数，从电源输入到光输出，并报告测得的原始数据，这些信息资料将有助于用户自己得出结论。

本文中的结果是基于对Philips公司提供给笔者的惟一一台VL4000 Spot电脑灯的测试，见图1，受测试灯具运行在230 V 60 Hz标称电源下。

1 灯泡与灯泡通道

该灯具采用现在很常见的Philips MSR Gold 1200 Fast-Fit灯泡。它在额定功率1 200 W时从5.5 mm电弧中发射出95 000 lm光通量，见图2。有趣的是，Philips Vari-Lite提供两种灯泡操作的模式，即标准模式和演播室模式；标准模式时灯泡运行于更高的功率1 400 W，因此能产生更高的光输出。读者可能认为这已超出了灯泡的额定界限，但是，实际并非如此。如果以高出额定功率17%的实际功率运行白炽灯，无疑就会面临灯泡寿命减损的重大问题。然而，同样运行状况并不适用于HID灯泡。只要HID灯泡泡壳能保持在正确的工作温度范围之内，那么有更多的余地来改变运行功率而不会损害灯泡寿命。因此，精确的温度控制是关键。

MSR Gold 1200采用Fast-Fit灯头，可以从灯具后部通过反光碗的小孔容易地更换灯泡，不需要拆卸任何的主要部件（只需移除小后盖即可）。

灯泡被单独封装于通风的灯泡室结构中，并用通常的热镜隔开（盖帽）。整个结构由大型的贯流式风扇冷却，风扇向灯泡室吹风加压，热风从灯具后部排出。图3显示风扇和灯泡室的主排气道。大贯流式风扇应用于这种场合有些不同寻常，但这是一个明智的选择；它非常有效率，在送风排气时产生相当低的噪声。

该灯具光学系统由三个主要的结构部件组成——调光和颜色控制，光束调节器以及透镜——中心部件是光束调节器，其前后移动可以提供聚焦控制。后文将仔细检测光学系统的这些部件。

2 调光与频闪光闸

调光和频闪系统被直接安装在热镜之后，调光器是一个压花玻璃系统，读者可能认为它会引起不均匀的调光效果，但是在其后面又配置有均质化作用的物镜，会有助于提供平滑的调光效果，以达到整个光斑的均匀布光。依笔者看来，图4的调光曲线在其顶端有点太陡，但是与VL880的调光曲线的状况相类似，因此这可能是Vari-Lite公司喜欢采用的调光方式。频闪片的设计简单而有效，是一对带凹边的平片，设置于光束中构成一个粗略的光圈。在频闪模式中，该灯具提供频闪速度的范围：0.5 Hz～10.6 Hz。

3 颜色系统

该灯具提供色轮和颜色混合系统。位于前面的部件是颜色混合滤色片。这些滤色片被排列成四组（青、品红、黄和CTO），每一组由两个被蚀刻的二向色性滤色片构成，每一个色片可线性运行于各自的轨道上，每一组色片如同窗帘一样，可打开和关闭以控制穿越的光束。光学系统中，在混色系统之后有均质化物镜，这将大大有利于平滑整个光斑的色彩分布，以及可消除有时看得见的摩尔纹（moir）效果。虽然如此，但笔者在某些位置的确看见明显的色边，尤其来自黄滤色片的效果。Philips Vari-Lite已经选择了相当深的黄色，在试图混合浅绿色时能压过暗淡的青色，因此，使这些颜色多少带点绿色的边缘。对于这种二向色性混色系统来说，其他两个淡色混合颜色，即淡紫色（品红+青）和琥珀色（品红+黄），更为复杂，也要更干净些。笔者喜欢使用该灯具的固定色轮优先于混色系统来产生淡色系的色彩，见图5。色彩混合情况见表1。

图2 灯泡更换

图3 灯泡冷却

图4 调光曲线

图5 色彩混合

图6 色轮

CTO轮可平滑地调整色温，从原始色温6 140 K下调到2 822 K。

紧接着，混色系统之后的部件是两个固定色轮，见图6。每一个色轮都包含五个梯形的二向色性滤色片和一个开孔。正如在照片中所能看见的，这些色片看上去是可以更换的，但是在其角落里也有两滴有机硅粘合剂将它们固定住，所以笔者并不想去移动它们。在色片之间的铝制隔条非常窄小，因而能产生极好的双色彩效果，两色彩间没有间隙。两个固定色轮包含比混色系统产生的色彩更为饱和的色彩（比如：红色、琥珀色和蓝色）或难于混合好的色彩（例如：浓黄绿色Kelly Green）。表2、表3为两个色轮的透射率，表4为色轮速度。

这些色片相当大且厚重，所以其运行速度比其他同类灯具所配置的要慢一点，但是其运行仍相当利索。笔者测试的灯具没有配置最终产品的软件，所以它不提供各种多变的色轮旋转速度。Vari-Lite相关人员告诉笔者，最终产品当然会配置有这种软件。

安装在这两个色轮之间的部件是前文提及的均质化物镜。在笔者看来它似乎也担当孔径光阑，进一步清理净化光束。图7显示定位了的这个透镜。

现在转入光束调节器部件，它包含动画轮、图案轮、光圈以及光切割造型光闸。整个结构被安装在轨道和丝杆上，可沿着光路前后来回移动使透镜系统将其聚焦并产生预期的投影效果。Philips Vari-Lite将这个功能称为“edge（调边）”，而不称为比较通用的名称“focus（调焦）”。

表2 色轮1

表3 色轮2

表4 色轮速度

图7 透镜和视场光阑

4 动画轮

该灯具提供两个各自可置换的动画轮，每一个动画轮可以横越光束而移出光路。一个动画轮从光束左边进入，而另一个则从右边进入。它们横越光束一经到位，就可以被旋转，而旋转中心的位置可以被迁移90°。即第一个动画轮可以由它的旋转中心——从光束的顶部移到光束的右边，而第二个则从光束的底部最终也可移到光束的右边。当它们都被定位于光束右边时，两个轮是同轴的，这提供了产生进一步效果的可能性。图8显示以这种方式叠合的两个动画轮（一个有图案的黑白片，另一个是多色彩的二向色性滤色片）。用户通常不会像这样对准焦点使用它们，但是那是笔者显示它们的更好方法。插入或移除任一个动画轮需时约1 s。它们一经到位，可以被旋转，其旋转速度的范围是：最高速度0.8 s/r（71 r/min），最低速度旋转一周需时1 h多。

图8 动画轮

图9 图案轮和动画轮

图10 图案更换

图11 图案定位记号

5 图案轮

该灯具配置有两个旋转图案轮，每一个图案轮配置有七个可被置换的图案片（仅是玻璃图案片）和一个开孔。图9显示第一个图案轮和邻近动画轮的特写。这些图案片被安装于容易被移除和更换的卡盘附件中，这业已成为行业的规范。图10显示安装有图案片的卡盘附件，准备将其嵌入图案轮中。该灯具的一个新特点是定位记号的规定，使用户能将图案片精准地返回到当初启动时的相同位置。这个问题虽不常有，但是万一需要时却是一种解决方案，它反成一种好的规定。图11显示对准定位的系统：用户必须旋转中心齿轮，直至标有机加工槽的轮齿对准将要更换的图案片孔径的中心。然后，在嵌入图案卡盘时，将卡盘上的两个小孔与那个银白色槽对齐。笔者在图11中已用蓝色圆圈突出对准记号，以使其更为清楚。描述操作方法比操作本身似乎更花费时间；实际上它是相当简单易做的，虽然操作过程需要有几分心灵手巧。

表5为旋转图案速度，在合适的旋转速度范围内，灯具的定位和旋转都是平滑顺畅的。旋转改变方向时其转动也是干净利落的，只伴有可接受的滞后。笔者测得其滞后误差精度为0.25°，这相当于在20英尺射距上偏差1.1英寸（或在10 m射距上偏差45 mm）。所有图案轮的旋转都采用快捷路径算法，以使图案变化时间最小化。

表5 旋转图案速度

图12 图案聚焦

图12显示典型的聚焦（调边）质量，可达到且完全可接受的边缘对中心的聚焦差异以及彩色边纹。图13显示其从一个图案轮向另一个图案轮调焦的效果（用Vari-Lite的话说：调整边缘）。

6 光切割造型光闸

光束调节部件中下一个器件是四叶光切割造型光闸。而四叶直角造型片被安装成两组相对的结构，每一组造型片可在各自的插糟中移动以改变光束造型状态。每一个造型片都配备有两只薄型步进马达，见图14，在每一个造型片的下缘各设置一只。这个系统可以使每一个造型片几乎能行进到孔径的中心位置（相对的造型片不重叠是可实现的），造型片在其中心位置两侧具有可实用的最大倾斜角约为20°（造型片的倾角可以比这个数值稍大一些，可增大至27°，但若真这么做，那么造型片的拐角就可能显露出来了）。此外，整个造型光闸系统可以在两个方向上被旋转50°。每个造型片可以在0.5 s内被转过整个行程。造型片的聚焦质量是好的，但是，正如很多应用类似的快速光学系统的其他电脑灯一样，在造型片（光闸）和图案片之间不可避免地存在一些聚焦差异。然而，在窄角状况时，在图案轮2和造型片之间获得合理的聚焦匹配是可能的。在宽光束角时，其光学像差意味着造型片的直边影像将变得有点弯曲。

7 光圈

灯具最后一个可被聚焦成像的部件是光圈。完全闭合的光圈孔径将减少至光圈全尺寸的23%，在最小变焦时可提供2.3°的光斑角，而在最大变焦时则提供10.4°的光斑角。笔者测得打开/关闭光圈需时约0.2 s。

8 雾化镜与棱镜

图13 图案变形

图14 光切割造型片马达

现在进入该灯具的最后一个光学组件，它由透镜、雾化镜和棱镜组成。这是一个运用四个主透镜组的复杂结构。从后开始数（最靠近光圈），第一和第三透镜组可移动以提供变焦，而第二和第四即最后的光输出透镜组是固定不动的。当考虑雾化镜臂和棱镜臂的运用时，这个系统的真实复杂性便显现出来了。这两个臂都被安装在丝杆上，因而可以和透镜一起前后移动。依据当下通用的变焦设置——四个透镜组的位置设置，当用户发出指令以确定雾化镜或棱镜在光路中的位置时，它们将被插入透镜组2和透镜组3之间，或被插入透镜组3和透镜组4之间。一经到位，在变焦被改变时它们将和透镜一起移动。这种灵活性尤其给予棱镜产生良好的结果，但是同时它也导致了两个自然的后果，你可以将这些后果看作它的特点或小缺点。首先，雾化镜或棱镜一经被插入，其变焦范围就会被减小；光路上的额外部件不可避免地限制变焦透镜组的行进。其次，有点不够明显，如果你想在同一个灯光变化中调整变焦和插入棱镜（或雾化镜），在变焦前插入棱镜，或是先变焦而后插入棱镜，其产生的效果是不同的。其中一个选择可能导致棱镜被插入透镜组2和透镜组3之间，而另一个选择则可能导致棱镜被插入透镜组3和透镜组4之间。棱镜一经被插入，它就不能移向另一挡槽位，除非它被完全移出光束后重新设置。所以，插入时所选择的变焦位置将影响到可能的变焦范围。这是用言语非常难以描述的一些事情，但是用户需要花费一些时间对棱镜/雾化镜和变焦之间的相互作用进行实验，以获取系统最好的效果。

棱镜是个单一的三棱体，它可以在约1.1 s内被插入或移除，一经被插入，可以被旋转，其速度可从极其缓慢的速度上升至1 s/r（60 r/min）。棱镜产生的影像分离状况还是不错的，而聚焦质量则保持得很好。有趣的是，该灯具提供被称为“散度（Divergence）”的额外的DMX通道，它可以使你改变三个影像的分离状况而不改变整体的变焦状况。它是通过改变棱镜与透镜组1和3之间的相对位置来实现的。

雾化片是相似的，它提供光斑可变的柔光型雾化效果，而不提供边缘柔化效果。雾化镜插入或移除需时约1.2 s。而棱镜和雾化镜两者的插入和移除时间则是相当长的，因为这个系统有其复杂性，该系统必须将被选择的雾化片前后移动，定位于正确的点位，以找到被选择的透镜组之间的间隙。因此，不能将雾化镜用作频闪效果。

9 透镜与光输出

上文已经探讨了灯具光路中最终的4个透镜组件。这些与被安装在色彩系统中的前置场镜组件共提供12个单体、构成5个组合的光学系统。笔者测得其全程变焦需时1.1 s，而调焦（实际上这是包含图案片和光切割造型片的整个中心组件的移动，不只是一对透镜组的移动）则需时2.6 s。

笔者测得该灯具的光学系统可提供将近5∶1的变焦范围，而相应的光斑角变化范围是9.7°～44.5°。在最大变焦、光斑锐利聚光以及不使用光切割造型片的状况时，笔者选用标准灯泡模式时测得灯具的光输出为25 600 lm，而在最小变焦时其光输出则下降至22 500 lm。在演播室模式中，灯泡功率减小了，光输出数据下降了18%。图15和16显示灯具的光输出曲线（光强度分布曲线）。

10 水平和垂直旋转

该灯具的水平和垂直旋转的范围分别是540°和270°。完成全程540°水平旋转需时6 s，而更典型的180°旋转则需时4 s。全程270°垂直旋转需时3.8 s，而180°旋转则需时3.5 s。所有的运动是平滑顺畅的，没有可察觉的步进现象。笔者测得其水平滞后为0.15°，这相当于在20英尺（6 099 mm）射距上偏差0.6英寸（15.24 mm），而垂直滞后为0.1°，这相当于在20英尺射距上偏差0.4英寸（10.16 mm）。两个方向的旋转轴上都安装有光学编码器，以便在被碰击时重新定位。

11 噪声

在标准灯泡模式中，灯泡冷却风扇提供了背景噪声，在大多数运动功能都运作时所产生的声强水平比风扇本身的噪声要安静得多，见表6。调焦是噪声最大的运动功能。

将灯泡工作模式转换到演播室模式时所产生的噪声与上述这些数据有非常大的差别，处于稳定（噪声）状态时，噪声从52.9 dB（A）降到43.5 dB（A），下降了9 dB（A）多。

12 电参数与复位/初始化时间

在标准灯泡模式下，笔者测得电压为233.5 V 60 Hz，电流为7.7 A，这相当于灯具功耗低于1 800 W。整个初始化过程花费相当长的时间，从冷启动或接受DMX 512复位指令起约需时112 s。然而，在只有一些功能被重置时，快速选项的控制通道可供使用。复位表现得非常好，其间灯具平稳而流畅地逐渐淡出、重置，并在所有重置运作被完成之后和灯具再一次逐渐淡入之前，其光闸仍保持关闭状态。

图15 最小光束角光强分布曲线

图16 最大光束角光强分布曲线

表6 声强（离灯1 m）

图17 摇头侧视图

图19 装置有垂直旋转机构的灯弓

图20 装置有触发器的灯弓

13 结构

该灯具是一款多少有点模块化结构的灯具，卸除连接器和接线后就可拆卸出各种各样的光学部件。图17显示灯具摇头的主要部分的视图，图中可见主要的光学部件。摇头顶盖可快速而容易地被拆卸，配置有合理的出入口以便更换图案片。灯弓臂结构是坚固可靠的，水平和垂直旋转都安装有从灯具两侧均可使用的手动锁紧系统以利于运输。

14 电子设备与控制

目前，作为规范，马达驱动电子器件被分配安装在整个灯具的各个部位，分享着一个共同的数据总线。图18 显示该灯具中很多完全相同的5通道驱动器和传感器电路板中的一块电路板；根据指拨开关（DIP switches）（图上用蓝圈表示）的特定功能，它们操控着各种不同的电路板。摇头中的一个例外是光切割造型光闸系统，它配置有专用的马达驱动器和传感器电路板，作为其光切割造型光闸系统总成的一部分。灯弓臂包含更大、更强的水平—垂直驱动器和灯泡触发器，见图19和20；置顶盒安装有通讯和主控制电子设备以及灯泡和马达电源，见图21。

该灯具配有提供进入综合菜单的大彩色LCD显示屏，有使用传统的6键控制面板的设置系统。当灯具在运输途中时，这个系统的运作可由蓄电池供电，见图22。最后，连接器面板包含用作功率输入的新型Neutrik powerCON True1连接器，以及标准的5针DMX 512连接器与用作诊断和维修通道的USB插座，见图23。Philips公司人员告诉笔者该产品的新版本将拥有RDM功能；不过，笔者所测试的灯具版本不具有这个功能，所以笔者不能检测其性能。

关于Philips Vari-Lite Vl4000 Spot的情况就是这样。它无疑是一款复杂的灯具，具有很多特点和众多功能以及优异的光输出。它能满足用户的需要或填补装备的下一个灯位吗？笔者试图给予原始的事实和数据，以帮助用户作出自己的决定。

图18 模块化驱动器电路板

图21 置顶盒

图22 菜单

图23 连接器

（本文编译自美国《Lighting & Sound America》杂志2014年9月刊《Philips Vari-Lite VL4000 Spot》一文，http∶// www.lightingandsoundamerica.com/ LSA.html）

（编辑 张冠华）

Philips Vari-Lite VL4000 Spot

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

By detecting VL4000 Spot, the author analyzed the composition, function, performance and features of the new product.

moving patterns light; evaluation; HID lamp; optical system; beam adjuster

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.001