揭秘电脑摇头灯内部构造及工作原理.docx
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揭秘电脑摇头灯内部构造及工作原理
揭秘电脑摇头灯内部构造及工作原理
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揭秘电脑摇头灯内部构造及工作原理
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电脑摇头灯是集电子、机械、光学为一体的高科技产品。
合格的电脑摇头灯,必须稳定可靠、光效优良、定位准确、散热良好,灯体及材料结构符合人机工程要求。
电脑摇头灯从使用功率大小可分为250W、575W、1200W等品种。
其中1200W为专业演出场所的主要灯型。
本文重点对1200W摇头灯的构造原理进行剖析。
概括地说,摇头电脑灯是由光学、机械、电气及程序控制三大系统组成。
三大系统相互关联、有机组合,满足光、色彩、速度、方向、效果、散热、噪声、定位等要素的需要。
一、光学系统
光学系统设计最主要考虑光源光通量利用率。
具体表现指标包括光的强度、均匀度、饱和度、光斑大小。
影响上述指标的要素有两方面,一是光源,二是光学系统结构、材料选择。
目前,国内外厂家、用户基本推荐OSRAM或PHILIPS1200W短弧双端金属气体放电灯管。
其特性是紧凑性、高亮度、高色温、显色性好及灯源在调暗的过程中,能保持相对稳定的色温。
缺点是,这种灯管内填充剂的分层问题,即填充剂在电弧成像中出现色带或在电弧管凝结,形成阴影效果,需在光学结构设计时控制在最小范围。
在光学结构中,为求得均匀的混合光束,可采用抛物面的反光镜,要采集发散或窄光束,应选择有刻度加工或表面纹理的反光镜。
使用镜面反射材料制成的反射器系统比折射系统好。
当需要从一个光源得到几条光束时,可采用棱镜或透镜组合的折射系统。
当前,国内外1200W摇头电脑灯的光学设计中,均采用透镜组合的方式,由非球面(即抛物面)石英透镜等组成。
抛物面透镜最重要特性在焦点上放置一个点光源,将得到一平行光束。
在光路设计时,还需考虑到光强分布曲线、形状与光源尺寸、反射透镜的口径尺寸大小及光源的形状之间的关联关系。
二、机械系统
机械系统范围很宽,包括材料、结构、机械性能、壳体要求、散热要求等等。
灯具材料选择主要考虑因素有:
满足灯的功能要求,制造难易程度及经济性。
目前,国际、国内1200W摇头灯的材料主要有钢材、塑料、铝合金。
在考虑满足灯的总体功能的前提下,设计灯的结构模型,分不同部位,采用不同的材料。
如Aceda-spot1200III1200W摇头灯,灯体外壳采用塑料件,灯体支撑架、底座、侧板、端板采用铝合金铸件、冲压件、车件。
灯的结构决定了其机械性能、散热、强度、噪声、重量等要素。
国际、国内1200W摇头灯均采用双臂支撑结构,灯体水平旋转达540°,垂直旋转达255°,底座部分须做加强处理,满足摇头灯的悬挂倒装要求。
灯体的机械性能,主要体现在灯体部件的机械强度,使灯体在连续有效工作的时间内,不变形、耐磨损、耐腐蚀、抗震、抗压;灯的壳体必须有严格的防水、防尘、防静电、防潮要求。
根据防尘、防水的程度不同划分不同的外壳的防护等级要求:
如室内使用的电脑灯的防护要求等级通常为IP20,室外的电脑灯的防护要求等级通常为IP44。
1200W大功率电脑灯的机械结构,散热要求至关重要,散热系统如有缺陷,通常会造成电器参数漂移,色片、影片破裂,出现斑块,产生死机、失步、不受控制等严重后果。
三、电气及程序控制部分
1、电脑摇头灯的电气特性及电路设计
前全世界范围内专业1200W摇头电脑灯绝大多数采用稀有气体放电泡光源。
气体放电泡的启动和稳定工作取决于电路类型的设计、供电电源、镇流器等电气元件的选择。
稀有气体放电泡启动后,一般不需要稳定的时间,为保证趋稳,在整个交流周期里,电路的维持电压和灯泡的瞬时电压之间的差值应充分大。
光源的启动、稳定性、熄灭、再起动,应根据光源的特性要求设计电路。
稀有气体放电泡的启动电压非常高,要求采用变压器、启动器件、半共振电路等方式,提高瞬间启动电压。
光源起动后的稳定性,取决于镇流器和电路参数的匹配。
镇流器的基本功能是防止电流失控和使光源在它正常的电气特性下工作。
目前生产企业通常采用两种镇流器,一种是电感整流器,一种是电子整流器。
电感整流器的优点是稳定性好,缺点是重,对灯体的强度、搬运、装卸都有较高要求;电子整流器本质上是电源转换电路,将输入的电源电流进行频率、波形和幅度方面的改变。
其优点是重量轻,方便装卸、搬运;缺点是结构设计要求高,维护成本高。
光源的再启动,在常规电路设计中,由于气体放电泡工作时产生高温,使泡内饱和气体形成蒸汽压阻力,光源要立即再触发很难实现,必须使灯内气体压强降低至冷态数值后,才能触发重新启动。
目前,国际、国内生产企业基本采用常规电路设计。
2、程序控制部分
目前国际、国内电脑灯普遍采用DMX数据格式编写程序文件。
DMX512的原理:
DMX数据流的速度是250K,即每个BIT为标准的4微秒。
DMX的数据格式分为以下部分:
1)IDLE(空闲的)或NODMXsituation(情况):
当没有DMX数据包输出时,将是一个高电平信号;2)BREAK:
DMX数据包的开始是一个88微秒的低电平输出的预报{头};3)MARKAFTERBREAK(MAB):
MAB是BREAK后,是一个8微秒的高电平或2个脉冲;4)STARTCODE(SC)开始代码:
SC是数据流开始的通道数据,它具有与通道数据相同的格式,一般为11个脉冲或44微秒;5)MARKTIMEBETWEENFRAMES(MTBF):
MTBF可以为0-1秒,小于1秒,在每个通道起始位前都能以有MTBF,为高电平;6)CHANNELDATA(CD):
通道数据桢在SC之后逻辑格式为1-512或小于512;7)MARKTIMEBETWEENPACKETS(MTBP):
在有效数据发送完毕后发送高电平。
电脑灯效果产生,是通过不同的造型景片、不同的色彩变化,不同的视角、水平、垂直出光角度的变化及速度快慢、频闪快慢、光圈大小变化、焦距变化等综合表现。
所有这些属性指标的工作是通过步进电机的传动来实现的,将步进电机的电气运行参数加以定义编程,就完成了电脑灯的控制。
舞台灯光的构成要点
一、演出空间构成特点
建筑,雕塑,绘画是把时间,空间在平面或立体中保持相对永恒的艺术。
演出艺术作为综合时间和空间艺术需要一个维持观演关系的空间--剧场或演出场所。
舞台美术家在超越时空的演出中共同构成具有声、光、色、形等多维因素的视觉和听觉的创意空间,并随着时间,以及情节、场景的转换而延续发展。
不论是戏剧情节的转折还是戏曲歌舞的表演,与此同时,演出灯光在观众视觉中或以不知不觉的方式进行光的明暗效果变化、形体空间的变化或以灯光设备本身具备的功能造成各种视觉表现效果。
以塑造形象、渲染色彩、变化节奏等方式参怀演出并形成有视觉语汇的特舞台演出空间气氛,从而影响观众的情绪变化,构成情景、演员、观众相互影响的与舞台演出内容吻合的特定空间。
1、演出空间
1)舞台
根据演出场景的特点以及剧场演播室等演出环境中发现可以利用客观条件进行灯光设计。
2)剧场、演播厅等演出空间的状况
*空间环境:
调查了解剧场,测量绘制或索取演出环境空间的平面图、剖面图资料,剧场台口的高度、宽度、舞台深度的数据和比例尺单位。
*设备状况:
吊杆的数量长度、排列间距、顺序编号、平面位置等。
*用电负荷:
主干线额定负载容量、支线回路的额定负载容量等。
2、研读剧本及创意构思
剧本是进行灯光设备,创作构想的依据,其中可以了掘与创作相关的表现空间加以提炼加工。
1)找出具有代表性的人物特点、情节变化、矛盾冲突、设想所需的环境。
2)对时代、时间、季节、场景环境、光源方向以及色彩等方面的描述进行设想和定位。
3)确定与相适应的演出表现方法和表现手段。
思考用何种灯具可以创造与剧情相吻合的舞台视觉效果。
4)剧本提示的场景、舞台装置。
3、时间与空间转换的表现
1)天候:
日出日落、黄昏至夜晚、夜晚至黎明、季节变化、月夜星空、地点与地域的变化等。
2)地域空间、心理空间、场景空间、虚拟空间、局部和整体空间的转换等。
4、从平面到立体的空间造形构想
对于每个形体表面视觉效果的制作加工和组合以及前景空间、中景空间、后景空间的平面构图表现应用。
上、中、下部空间的里面组织安排以及实现的方法预测。
例如:
逆光位置的设定:
水平方向、垂直角度、位置高度、灯具数量等。
5、局部与整体的画面构图
控制灯光和色彩和照明区域。
以面积大小、形状、数量来表现舞台视觉画面的构图。
6、表现形式选择
根据创作的整体风格确定恰当的表现表式。
过去现在将来连想幻觉梦境回忆憧憬感觉印象抽象与写实等。
7、在有限空间中表现无限空间
在演出中存在着千差万别的巨大的空间效果变化。
现实空间与虚拟空间的表现:
特定的舞台空间与特殊的舞台表现形式话外音:
对白:
独白等。
对实际的空间环境进行改造和拓展,或进行夸大或进行缩小的描绘。
对剧中人物角色心理空间的描写和表现。
8、灯光变化的方式
1)以情节变化是空间变化的契机。
2)以台词确定的灯光变化契机。
3)以动作确定的灯光变化契机。
4)以音乐或音响效果确定的灯光变化契机。
5)以时间确定的灯光变化契机。
9、不同风格流派的空间处理
古典、浪漫、自然、现实、象征、立体、未来、构成、表现、超现实与音乐、音响效果相关的时空转换:
曲调、旋律、节奏。
摇头灯、PAR灯、追光灯、效果灯、激光灯用作什么地方?
分别起到的作用,
1、成像灯为铸铝灯体,体积小、重量轻,一致性好、不漏光;外表精美,喷涂分黑色或银色两种;使用高效节能的HPL575或750W卤素灯泡;灯泡位置通过三点调节完成,精度高;采用高纯度非球面玻璃透镜,配合铝杯或镀冷膜玻璃反光碗,光斑均匀,一般用来对舞台物体、人物作特写照明使用!
舞台成像灯采用最新外形设计,铝合金外壳,重量轻、安装方便。
新型光学系统,多镜面透红外冷光杯使灯泡热量从灯杯后部散走,使可见光的温度降到最低,独特的光路设计使光斑均匀柔和,亮度极高,成像清晰,内置四个遮光片可方便切割出各种不同形状
2、摇头灯是通过X、Y轴运动,达到换色、打图案、频闪等功能,有很强的动感,在国际上是舞台灯光的首选灯光设备,采用国际通用的DMX512信号控制,
3、PAR灯一般有PAR30PAR36PAR46PAR56,体积有长有短,也叫筒灯,照射光束,用来照明舞台、动感换色等,是舞台上常见的灯具,因为耗电比较大,而且有烤的感觉,现在逐渐被LEDPAR灯取代。
4、追光灯一般是在远程照射舞台上需要特定的地方物体或任务,产生圆形光斑,功率分575W1200W2500W4000W等等,一般是采用人工操控,可频闪、换色、光斑大小等,国外现在已经有不需要人工操控的追光,是在演员身上装上一个接收器,走到哪里,追光就自动追到哪里,非常先进!
5、效果灯是直有一定效果的灯具,一般都很便宜,通电后会自动的运转,可打出花纹、图案等,也有声控的产品,属于比较低端的产品!
6、激光灯是通过两块震镜震动反射,将一束激光分成很多束,象时空隧道,也可打出图案,文字等,高速运转的激光束,效果非常好
著名CG灯光大师谈灯光技术
当你准备照亮一个场景时,应注意下面几个问题:
一、场景中的环境是什么类型的?
场景灯光通常分为三种类型:
自然光、人工光以及二者的结合。
具有代表性的自然光是太阳光。
当使用自然光时,有其它几个问题需要考虑:
现在是一天中的什么时间;天是晴空万里还是阴云密布;还有,在环境中有多少光反射到四周?
人工光几乎可以是任何形式。
电
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