Vari*Lite, став частью группы компаний Philips, остается одним из наиболее известных и уважаемых производителей автоматизированных осветительных приборов, чья история начинается на заре производства моторизованных приборов.
Продукция Vari*Lite всегда была узнаваемой, благодаря инновационным решениям в построении системы смешивания цветов, а VL5 Wash с присущей только ему по узнаваемости, формой радиальных дихроидных фильтров, давно уже стал культовым рабочим инструментом. Эти традиции были продолжены в серии приборов VL500. Vari*Lite сделал свой первый шаг к применению светодиодных источников света, выпустив на рынок VLX Wash. Насколько он хорош? Имеет ли он достаточный световой поток? Я надеюсь, что данная статья поможет вам составить свое собственное мнение об этом приборе.
Как это обычно и происходит в моих обзорах, объектом исследования станет один прибор, предоставленный мне компанией Vari*Lite, как серийный продукт и я постараюсь рассмотреть и измерить, все, что, на мой взгляд, может быть измерено, от источника света до выходного светового потока. Прибор VLX Wash оснащен универсальным блоком питания, рассчитанным на работу от сети переменного тока с напряжением 100-240В 50/60Гц. Во время всех тестов прибор работал от сети переменного тока с номинальным напряжением 115В 60Гц.
Источник света и основная оптика.
В данном обзоре мы уделим источнику света гораздо больше внимания, чем обычно, поскольку именно он и является изюминкой данного прибора. Источником света в VLX служат семь светодиодных матриц от Luminus Devices (Рисунок 2), каждая из которых содержит четыре излучателя – красный, зеленый, синий и белый. Номинальная мощность модуля составляет 120Вт, хотя, и это является характерной чертой всех светодиодных источников света, данная величина, служит скорее паспортным значением, которое может быть уменьшено или увеличено, в зависимости от того, насколько хорошо охлаждается ваша система. Несмотря на то, что светодиоды имеют максимально допустимое значение тока, обычным ограничивающим фактором является температура. Хорошее охлаждение избавит вас от лишних проблем. Компания Luminus Devices, специализирующаяся на разработке светодиодных массивов с большим световым потоком, заложила в свои разработки некоторые особенности, что делает их особо привлекательными для применения в нашей индустрии. Две из них особенно интересны для нас.
Во-первых, кристаллы с нанесенным в несколько слоев полупроводниковым или изоляционным материалом, обеспечивающим максимальную теплопроводность, размещаются непосредственно на теплопроводящей подложке (обычно медной). Во-вторых, каждый кристалл, во время вторичного процесса, покрывается слоем, представляющим собой фотонную кристаллическую решетку. Данная решетка работает, как множество миниатюрных светопроводящих трубок, позволяющих управлять излучаемым световым потоком, уменьшая угол луча со 180 °, до более приемлемого для управления– около 120° (для разных цветов он отличается, для красного и белого он несколько шире, чем для синего и зеленого). Vari*Lite заявляет, что срок службы этих кристаллов — более чем10 тыс. часов. Спецификация Luminus Devices предполагает, что это значение дано с некоторым запасом, т.е. срок службы может быть несколько большим, правда с уменьшением светового потока.
Разработчики Vari*Lite разместили эти светодиодные матрицы на отдельных рассеивающих тепло пластинах
(о них немного позже) и затем направили световой поток в непосредственно присоединенный к кристаллу стеклянный шестигранный стержень или световод, заключенный в защитную алюминиевую трубку (Рисунок 3).
Здесь, несколько суженные лучи от светодиодов Luminus Devices попадает в плотно подогнанный к кристаллам стеклянный стержень, через который, посредством череды преломлений и отражений о стенки стержня, благодаря эффекту ПВО (полное внутреннее отражение), практически без потерь внутри стержня, лучи выходят наружу. Эти многократные отражения внутри стеклянного стержня позволяют усреднить распределение цветов от различных кристаллов и сделать луч равномерно окрашенным. На другом конце этих стержней посажены параболические концентраторы, которые собирают, уплотняют лучи и направляют их через пластиковую линзу Френеля, накрывающую рефлектор, создавая тем самым, первичный луч прибора, угол которого составляет около 22°. На рисунке 5 показаны оконечные рефлекторы с присоединенной выходной линзой.
Отвод тепла
Как уже отмечалось выше, успешное использование светодиодных массивов напрямую зависит от качественного отвода тепла. Светодиоды очень чувствительны к температуре и инженерам Vari*Lite потребовалось рассеять более чем 1000Вт тепловой энергии от светодиодов и их драйверов – задача не из легких. Для ее решения разработчикам пришлось пройти длинный путь свойственный больше производителям компьютеров, чем компании, производящей осветительное оборудование. Медный тепло распределитель, упоминавшийся ранее, на котором закреплен светодиодный излучатель, по сути, выполняет роль теплового коллектора, отводящего тепло через теплопроводящие трубки на радиатор. Как видно на рисунке 6, через каждый медный теплораспределительный блок проходит три теплопроводящих трубки, по которым тепловая энергия отводится от светодиодов на семь ребристых радиаторов.
Шесть из них расположены по кругу, обрамляя прибор, а седьмой установлен плашмя по центру прибора. Каждый из расположенных по окружности радиаторов имеет закрепленный на нем вентилятор, нагнетающий воздушный поток на ребра радиатора. Но и это еще не все! Как показано на рисунке 7, есть еще второе, внутренне кольцо, обычных алюминиевых ребристых теплоотводов, на обратной стороне вентиляторов, объединяющее основные теплораспределители и являющееся общим для всех светодиодных массивов. Таким образом, вентиляторы, втягивая воздушный поток через один теплоотвод, продувают его через другой радиатор.
Систему отвода тепла из прибора хорошо видно сквозь вентиляционные отверстия в крышке на тыльной стороне прибора (рисунок 8). Vari*Lite уверяет, что схожесть конфигурации вентиляционных отверстий в крышке, со снежинкой на их логотипе или формой лопастей светофильтров в VL500, получилась абсолютно случайно.
Насколько эффективна эта сложная система? Проверить это удалось следующим образом. Прибор работал в моей мастерской на протяжении многих часов и, регулируемые с помощью термодатчиков, вентиляторы справлялись со своей задачей на всех режимах работы. Как вам, наверно, известно, световой поток светодиодов крайне зависим от температуры, особенно зависимы от температуры красные светодиоды. Если прибор неспособен компенсировать изменения температуры, то красная составляющая его светового потока будет изменяться, внося диспропорцию в цветовую композицию. Разработчики Vari*Lite предусмотрели эту ситуацию, система управления отслеживает изменения температуры и перестраивает уровни других цветов, сохраняя цветовую композицию неизменной. В моем эксперименте, световой поток прибора, измеренный сразу после включения, и поток от прибора, проработавшего в течение длительного периода времени, отличались всего на несколько процентов, а цветовая композиция осталась неизменной, значит, система управления справилась со своей задачей.
Оптическая система
Мы уже говорили об основной оптике, которая создает первичный узкий луч. Однако, в VLX есть еще и вторичная, регулируемая оптическая система, установленная после системы линз основной оптики. Vari*Lite дал ей название beam spreader – рассеиватель луча. Она состоит из двух прилегающих друг к другу линзовых пластин, зазор между которыми может изменяться при помощи линейного исполнительного механизма на базе трех миниатюрных шаговых двигателей. Одна из пластин имеет массив сферических впадинок, которому соответствует такой же массив сферических выпуклостей на другой пластине.
Когда эти платины придвинуты друг к другу, выпуклости входят в расположенные перед ними впадинки и, пластины соединяются вместе. При этом оптические свойства впадинок и выпуклостей (которые играют роль миниатюрных вогнутых и выпуклых линз) компенсируют действие друг друга и, система в целом не оказывает никакого воздействия на луч. При раздвигании пластин между ними начнет образовываться зазор, впадинки и выпуклости начнут работать как линзы, суммарное действие которых, приводит к расширению луча. Чем больше расстояние между пластинами, тем шире луч. На рисунке 9 показан вид сбоку на соединенные пластины (слева) и разъединенные (правое фото). Ход пластин невелик, но достаточен для того, чтобы изменить угол луча в 2,5 раза. Согласно результатам моих измерений – с 23° до 57°. На рисунке 10 показан вид на рассеиватель луча, когда он закрыт с фронтальной стороны прибора. Каждая ячейка маленькой решетки, которую вы можете видеть, представляет собой не что иное, как, сложенные вместе, выпуклости и впадинки.
Световой поток
Конечно, пользователя вряд ли заботит, как Vari*Lite решает проблемы с отводом тепла, что ему действительно важно — знать, что это сделано достаточно хорошо, для того, чтобы световой поток на выходе был постоянным. Однако, какой это свети какова величина потока? Измерения светового потока, при работающих на полную мощность всех четырех светодиодных каналах, дали мне величину 13120 лм для минимального угла луча в 22,6°, которая уменьшилась до 11 700 лм для широкого луча в 57,2°. Это, безусловно, самые большие величины светового потока от светодиодного прибора, которые мне доводилось измерять до сих пор.
Смешанный световой поток от четырех светодиодных каналов, работающих на полную мощность, в непосредственной близости от корпуса имел несколько зеленоватый оттенок. Поэтому мои приборы не могли зарегистрировать разумных значений световой температуры, выдавая мне, естественно, очень завышенные значения. Впрочем, снизив интенсивность зеленого и синего каналов, мне, все же, удалось получить белый свет с цветовой температурой в 5600°К в непосредственной близости от линии границы корпуса. При этом уровень светового потока составил около 90% от предыдущего значения, что тоже очень хороший результат.
Кривые силы света для узкого и широкого луча показаны на рисунках 11 и 12. Интересно отметить, что для узкого луча характерно более однородное распределение светового потока в различных плоскостях, чем для широкого луча – результат воздействия оптического рассеивателя луча. Более наглядно распределение светового потока демонстрируют рисунки 13 и 14, на которых в условных цветах показано распределение яркости по световому пятну, полученные при помощи вэбкамеры Special Labs. На рисунке 13 хорошо видно плавное распределение яркости в центре пятна при узком угле луча. Рисунок 14 показывает более яркую область в центре пятна для широкого угла луча. Усреднение цвета по пятну было также очень хорошим. На коротких дистанциях проекции (до 6м), при некоторых сочетаниях цветов, появлялись еле заметные красные концентрические полоски, однако они настолько слабые, что не могут быть обнаружены при обычной работе.
На более длинных дистанциях никаких цветных зон вообще не наблюдалось. Так же, как мы уже могли видеть, при тестировании других светодиодных приборов, Vari*Lite сделал балансировку 4 каналов по мощности. Этот баланс позволяет максимизировать световой поток для каждого сочетания цветов, не превышая возможностей системы по отводу тепла. Например, при создании белого, канал синего имеет меньшую световую эффективность, то, за счет снижения его мощности на 50%, можно немного поднять мощность других каналов и, соответственно увеличить световой поток. Таким образом, распределив мощность, потреблявшуюся синими светодиодами, пропорционально между другими каналами, удалось увеличить световой поток примерно на 6%.
Регулирование яркости
На рисунке 13 показаны характеристики регулятора яркости VLX Wash для смешанного потока, когда все каналы – на максимуме и для каждого цвета в отдельности. Измерения проводились с каналом регулирования яркости, работающим по квадратичному закону. Регулятор яркости имеет очень хорошую характеристику и, что не менее важно, превосходное качество регулирования. Разработчики Vari*Lite проделали огромную работу, обеспечив очень плавное регулирование яркости, совмещенное с сохранением цветовой композиции.
Рисунок 16. Спектральный состав при работе всех каналов на 100% интенсивности.
Это особенно трудно обеспечить в нижней части характеристики, очень трудно получить правильное регулирование на отрезке последних 10% перед полным затемнением. Используя регулятор яркости с 16-ти битным разрешением, я не заметил никаких скачкообразных изменений яркости, даже при максимально медленном регулировании. В VLX Wash также предусмотрен стробоскопический режим работы. Удалось измерить частоту стробирования до 47Гц. Не уверен, что такая частота строба будет востребована, но, если нужно, она есть.
Смешивание цветов
Все измерения светового потока, приведенные выше, проводились для белого луча. А на что способен светодиодный RGBW прибор при работе цветным лучом? Доступная в VLX Wash глубина регулирования RGB обеспечивает смешивание цветов в широком диапазоне.
Несмотря на то, что наличие канала белого не способствует расширению цветовой гаммы, однако оказывает неоценимую помощь, как при создании пастельных тонов, так и для заполнения пробелов в общем спектре. Как уже отмечалось выше, я обнаружил некоторые ограничения в диапазоне микширования цветов RGB, однако, даже с учетом этих известных и вполне понятных ограничений, VLX Wash превосходно справляется с задачей.
На рисунке 16 показан спектр излучаемого светового потока при полной мощности всех светодиодов, на рисунках 17 и 18 спектры RGB и белого показаны отдельно. Процентное отношение светового потока при работе основными цветами к максимальному, приведено ниже в следующей таблице.
Таблица: смешивания цветов.
Как отмечалось ранее, Vari*Lite применяет динамическую балансировку мощности для обеспечения максимального светового потока для всех цветов, поэтому и графики не выглядят как простое суммирование. Обычно при тестировании приборов на основе светодиодных источников, я измеряю частоту ШИМ драйверов, управляющих светодиодами. Но, в случае с VLX, было затруднительно точно ее измерить, поскольку, для более плавного регулирования, в нем применена довольно сложная система управления. Несмотря на это, среднее значение частоты управления, составляет около 1500Гц, что вполне достаточно для того, чтобы избежать появления различных искажений при работе с телевизионными системами. Система интерполяции света вэбкамеры работала с ним без проблем, а они довольно чувствительны к подобным вещам.
Pan & tilt.
Диапазон поворота корпуса VLX составляет 560°, а его наклона – 270°. Время полного поворота корпуса составляет 5,72с, в то же время, поворот корпуса на 180° происходит за 4 с. Полный наклон корпуса требует 2.7 с, наклон на 180° — 2,4с. Повторяемость позиций, как для поворота, так и наклона корпуса, составила около 0,8°, что, приблизительно, составит разницу в 130мм, на расстоянии 10м. При повороте и наклоне прибор ведет себя по-разному. При повороте корпуса, происходит проскакивание на 1,2° с последующим возвратом в нужное положение в течение 1 — 2с. При наклоне корпуса проскакивания не происходит, что несколько увеличивает гистерезис. Я думаю, что причина — в различном подходе к организации торможения и балансировке по различным осям.
Для привода перемещения корпуса по обеим осям применяются 3-х фазные шаговые двигатели с оптоэлектрическими датчиками положения и ременной передачей. На рисунке 19 показано, как выглядит привод наклона корпуса, установленный в плече лиры. Движения были плавными при большинстве скоростных режимов, однако на маленьких скоростях перемещения, было заметно незначительное «рыскание». Для прожектора заливного света подобные нюансы, не имеют большого значения.
Уровень шума
В приборе VLX Wash установлено, в общей сложности, восемь вентиляторов – шесть для охлаждения светодиодов в корпусе и два для охлаждения блоков питания – в станине. Режим работы всех вентиляторов зависит от температуры. В нормальном режиме работы прибора мощность вентиляторов регулируется в соответствии с тепловой нагрузкой. Все измерения шума производились при максимальной мощности работы всех светодиодов на расстоянии 1 м от прибора:
Таблица: Уровень шума
При работе в нормальном режиме вентиляторы создают довольно сильный шум, однако, при помощи системного меню, пользователь может переключить настройку режима работы на «ТИХИЙ». В этом режиме несколько снижается максимально возможная мощность. Изменения, проведенные в режиме работы «ТИХИЙ», дали результаты на 30% ниже предыдущих. Уровень шума в статичном режиме уменьшился на 8 dB с 48 до 40 dBA. То есть, снижение уровня шума довольно ощутимо.
Электрические параметры
Прибор VLX оснащен универсальным блоком питания, рассчитанным на работу от сети переменного тока 100 – 240В 50/60Гц. Блок питания имеет корректор коэффициента мощности и автоматический переключатель напряжения питания. При полной нагрузке в нормальном режиме работы потребляемая мощность составила 1290 Вт (сеть 115В 60 Гц, ток 11,2 А), коэффициент мощности – 0,99. Время инициализации прибора, после включения в сеть или после подачи команды «RESET» через соответствующий канал управления DMX512, составило 45 с. Процесс инициализации прибор отрабатывал корректно: перед началом процедуры прибор плавно гасил лучи включал его только по окончании процедуры.
Электронные цепи управления
Электронные блоки рассредоточены по прибору. Блоки питания находятся в станине, драйвера управления тремя группами двигателей– поворота и наклона корпуса, регулировки луча – смонтированы в плече лиры (рисунок 20). Семь плат управления светодиодами установлены на кольце, обрамляющем светодиоды и их световоды (рисунок 21). Каждая светодиодная матрица имеет свою плату управления с асинхронно работающими драйверами (что, в конечном счете, и вызвало у меня затруднения при определении частоты ШИМ). Для повышения электромагнитной совместимости, платы с драйверами, работающими на высоких частотах и преобразующими довольно значительные мощности, экранируются металлическим кожухом. На рисунке 22 изображен прибор с установленным экранирующим кожухом.
Для конфигурирования и настройки прибора VLX оснащен системным меню с панелью управления и ЖКИ экраном (рисунок 23). На противоположной стороне станины размещены разъемы: Powercon -для подключения питания, и 5-тиконтактные XLR – для подключения сигнала управления DMX512 (рисунок 24).
Конструктивное исполнение
Конструкция прибора VLX Wash представляет собой комбинацию из стального шасси с пластиковыми кожухами и парой литых алюминиевых крышек для станины (используются частично из соображений увеличения жесткости, частично – работают, как теплоотводы для блоков питания). Для меня не составило проблем снять кожухи, чтобы добраться до внутренностей прибора – операция, которую понадобится выполнять рядовому пользователю для периодической чистки и технического обслуживания прибора (при этом крайне желательно иметь отвертку с магнитным наконечником). По-моему, узкие ребра теплоотводов будут требовать постоянной чистки, для предотвращения их от засорения конденсатом жидкости для дымогенераторов и пыли, закупоривающих систему вентиляции. Хотя, как заверяет Vari-Lite, даже если система вентиляции начнет засоряться, то прибор просто начнет снижать свою максимальную мощность до уровня, обеспечивающего безопасную работу. Узлы поворота и наклона корпуса снабжены блокировочными замками для транспортировки. Замок блокировки механизма наклона корпуса показан на рисунке 6, замок блокировки механизма поворота – на рисунке 25.
Заключение
Ну, вот вы и познакомились с прибором Vari*Lite VLX Wash – очень интересной новинкой в каталоге профессионального осветительного оборудования. VLX Wash обладает световым потоком, вполне сравнимым с другими автоматизированными приборами и, может конкурировать с ними вполне объективно, без каких-либо скидок и оговорок. Он, возможно, не так эффективен при работе белым цветом, по сравнению с приборами на основе более традиционных источников света, но уж при работе цветным лучом, особенно густыми, темными тонами, отдача его гораздо выше. Что, в общем-то, характерно для приборов, построенных на основе светодиодных источников, с аддитивной системой смешивания цветов. Подходит ли это вам? Как обычно, данный обзор призван стать лишь отправной точкой к вашим собственным размышлениям на эту тему. И, если вы придете к выводу, что Vari*Lite VLX именно то, что вам нужно, я не стану вас отговаривать.
Автор: Майк Вуд (Mike Wood)
независимый эксперт
Перевод и редактирование:
Андрей КОЖУХОВ
Впервые статья опубликована в журнале
Lighting&Sound International