2023年北京灯光调研报告——灯具篇

2023-11-2　　来源：舞台电影电视照明专业委员会　　有7048人阅读

调研组：周闻亢晓天谢渝熙崔博思朱净孺林培群秘根杰时铭涵王京池

　　10月19-20日，为进一步了解影视舞台灯光技术的发展现状以及最前沿的工程科技动态，加强研发生产企业与用户之间的沟通交流，促进行业发展，中国照明学会舞台电影电视照明专业委员会(以下简称专委会)调研组先后到北京北特圣迪科技发展有限公司，ARRI中国公司(以下简称阿莱灯光)，北京金东高科科技有限公司等三家企业走访调研。

　　据了解，阿莱灯光收购百奇，旗下的ARRI、ClayPaky(百奇)、ADB等品牌丰富了其产品线。本报告是依据调研中对阿莱灯光相关产品的技术及应用的了解加以分析介绍，与大家共享。

　　一、自然光效努力追求

　　阳光是人们最熟悉的光线，始终都是连续光谱和全色域的。人造光源从出现开始就一直在努力地模拟不同形态的阳光。制造连续光谱、全色域光源是一代代灯光人的追求。传统卤钨灯光源为连续光谱，人们努力工作是为搬移色域，呈现阳光的不同自然形态。

　　LED光源由多个LED灯珠组成。半导体的离散性，单体灯珠光谱的窄带性，为LED光源作为灯具光源增加了种种困难。当前作为光源的LED模组执行了两条技术路线，即白光LED模组和多色LED模组。白光LED模组光源应用于灯具，只是对传统灯具的光源部分结构稍加改变，就可制作出新型灯具，其显色性一直困扰着这类灯具;多色LED模组光源努力弥补缺失的光谱，更接近连续光谱，有较高的显色性，随之而来的问题是不同波长的LED发光量控制。色彩管理系统就此产生。色彩管理系统就是通过对各色LED灯珠微电压调整对各色光源亮度调节组成理想的光谱加上精选的LED光源，配合独特的色彩科学算法形成准确而统一的色彩呈现。

　　1、色彩管理技术成熟

　　阿莱灯光展示的LED光源模组的灯具很多是采用多色LED光源模组。各品牌色彩管理系统虽有不同，但都能达到较高的显色性，满足超高清(4K、8K)高动态(HDR)宽色域(BT2020)的需求。ARRI的LED光源灯具从L系列、Skypanel系列、Orbiter系列，迭代升级到了Skypanel X(见图1)，都是采用多色LED光源模组，其色彩管理系统既有传承，又有发展，具备较强的控制能力，保证了高品质光输出，色域可达到 BT2020要求。

　　据介绍，Skypanel X采用的LED模组为RGBACL六色光源，色温范围为1500K—20000K，CRI最高达99 (高显色自动风扇模式)，TLCI平均为93 (高显色自动风扇模式)。Claypaky ADB Actoris Profile FC成像灯(见图2)，采用RGBAL+Royal Blue LED光源模组，色温3500K—8000K，CRI 为97。Sinfonya Profile 600切割灯(见图3)，采用五色LED(RGBAL)模组，色温2500K—8500 K，CRI最高为95。

图1 Skypanel X 图2 ADB Actoris Profile FC成像灯图3 Sinfonya Profile 600切割灯

　　2、光学系统结构优化

　　灯具的基本组成是光源加光学系统，ARRI品牌L系列采用RGBW光引擎，是菲涅尔透镜聚光灯。Skypanel光源由多颗RGBW小模组组成，采用柔光板面，是一款平板柔光灯。Orbiter(见图4)就是一款多功能灯具，广色域六色光引擎配合不同的光学附件产生不同的效果，使用成像筒、菲涅尔透镜形成硬光，灯笼、柔光箱形成软光。

图4 Orbiter多功能灯具

　　Skypanel X是一款兼有Skypanel和Orbiter的特性，灯体采用Skypanel的灯具结构，配有柔光罩或72个小菲尔涅透镜组成的超聚光透镜，形成柔光和产生硬光，可拼接使用产生强劲有力的圆形光斑(见图5)。

图 5 Skypanel X不同搭配与照度图

　　3、激光光源的应用

　　激光具有高亮度、方向性强、单色性好、穿透力强等特性，是20世纪以来人类的又一重大发明，被称为“最高的光”。激光光束接近平行光，有更锐利的光柱，同时具备低功率、噪声小、寿命长的优势。据介绍，百奇Mini Xtylos Hpe(见图6)是一款采用RGB三色激光引擎的光束灯，配有增彩(Turbo Color)系统，光束鲜艳、饱和，光束角1°—4°;百奇Skylos探照灯(见图7)，采用300W白光激光，前透镜直径300mm，光束角0.5°—5°。

图 6 Mini Xtylos Hpe 光束灯图 7 Skylos探照灯

　　二、灯具结构不断优化

　　灯具的结构设计是灯具生产的重要一环。它影响着灯体的大小、重量、平衡、散热、噪音及造型呈现。灯具的结构设计大致经历，提出设计思想，光源选择，透镜选择，电源匹配，计算机制图，仿真设计，开模组装，产品测试，优化调整。经过打磨就可以制造出符合设计思路的产品。

　　1、短小精悍的追求

　　运动是电脑灯的特点，力矩大小影响着灯具响应速度。百奇通过结构设计，努力将灯具做得更小更短。Mini-B LED光束灯，可将7×40W RGBW模组灯具做成重量6.5Kg，高度340m，变焦范围4°—55°;Sharpy X Frame 光束灯，使用光源550W的弧光灯泡，重量28Kg，高度668mm，变焦范围2°—52°;Arolla Profile MP，光源为470W白光LED模组，重量为24.5Kg，高度为593mm(见图8)。

图8 Mini-B LED光束灯 Sharpy X Frame 光束灯 Arolla Profile MP 光束灯

　　2、使用更长久

　　LED光源具有长寿命的特性，通常LED产品的光源寿命为2—2.5万小时。据介绍，百奇的Arolla Profile MP白光LED模组寿命可达4万小时;ADB ActorisProfile FC，光源RGBAL+RoyalBlue，光源寿命可达5万个小时，其技术要点是准确控制LED模组工作温度范围。

　　3、噪音不掩落针声

　　LED光源模组的温度直接影响着光源寿命和稳定性，散热是首要工作，风扇的使用带来噪音，就形成了噪音与散热的矛盾，灯具的稳定性和可靠性与灯具的散热程度密切相关，剧场与新闻演播室对环境噪声的要求越来越高。高效散热、低噪音的平衡点是每个生产商都在努力的方向。

　　百奇采用独特的散热方式，使用两组智能控制风扇，按照工作模式运行可打造真正静音的剧场灯光。据介绍，Sinfoya Profile 600全光输出时，噪声仅为27dB，还有降低亮度，风扇停转模式，设计的全新光学系统，变焦比为1：12，出光角度5°—60°;ADB Actoris Profile Fc，有四种风扇工作模式，噪声最低为25dB。

　　4、波浪灯的壮美光效

　　百奇Volero wave LED波浪灯(见图9)，一改传统的条灯的工作状态，将每个灯头垂直方向运动，俯仰角为220°，运动起来像直线排列的8台光束灯一样，形成波浪运动。

图9 Volero wawe LED波浪灯

　　5、防雨防尘IP66结构

　　阿莱灯光Skypanel X是Skypanel的升级版，采用与Orbiter相似的三层灯头结构和特殊的散热方式，具备IP66级防护性能，全面防雨防尘。Skypanel X与Orbiter一样，提供了交流、直流双供电系统，且双路供电可以热切换，满足灯光连续工作的安全保证。

　　所谓三层灯头结构，是将发光单元、散热单元、电路/控制单元分开独立设计，各单元封闭处理、独立运行。发光单元前面版采用高强度、高透过面板密封处理，可防止水滴或水汽进入发光单元。散热单元位于发光单元和电路/控制单元之间，采用透过式设计，便于整机热量快速散发，散热结构采用分布式凸起结构，扩大了散热面，提高了散热效率，又不增加太多灯头重量，同时满足密闭式散热，既不影响空气流动，也不影响雨水流动。电路/控制单元也是独立密闭设计，所有接口均是防水设计，同时提供了防水保护盖，随机控制面板也是防水设计，散热风扇在雨天也可正常工作。

　　三、灯具助手时刻完善

　　阿莱灯光考虑到灯具主动配合摄影机拍摄，多种控制方式，远程诊断灯具，虚拟场景与现实的匹配等多种时代需求。

　　为满足灯光师的创作要求，灯具配有与摄影机传感器匹配工作模式(ARRI ALEXA模式)，营造环境氛围，保证摄影机传感器正常工作，适应摄影机的需求。

　　工作场景不同，不同的控制方式随之而来，有线、无线、网络控制方式已成为灯具的标配，Skypanel X 无线控制方式已经支持蓝牙5.0版本。

　　影视制作已进入AR、VR、XR制作时代，阿莱灯光从虚拟制作要求出发，推出Digital Twin 插件，用虚拟灯控现实灯来配合虚拟资源的使用。

　　在云计算、大数据的网络背景下，百奇推出数字化维护工具Cloud IO(见图10)，可精准远程诊断灯具。Cloud IO 是一种IOT物联网设备。它连接现场灯具与云端服务器，可远程提供灯具的完整诊断信息，通过RDM功能读取灯具参数，实时远程协助固件升级，还可在现场工作，同时控制现场多台灯具的电源频率保持一致，保证拍摄。

　　灯具一致性调整通常只发生在出厂前，经过一段时间使用，灯具参数会发生改变，闭环参数的调整十分必要。Cloud IO 系列下Calibration System Spectrometer(图11)可以解决，这两款设备配合使用可在现场对兼容Cloud IO灯具参数调整，有效地解决了使用中的一致性问题。