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摘要：本文簡單陳述了使用線性成像燈具的參數(shù)關系，簡單應用Excel計算，并補充介紹了棱鏡圖案燈，和超高光強圖案燈。

線性成像燈具的顯著特征是使用平凸鏡組合，部分地可能使用反光杯和凹透鏡。

照明行業(yè)有大量的照明設計師是藝術類專業(yè)畢業(yè)，以及部分設計師在數(shù)學公式和excel計算上有點吃力，本文特進行簡易的闡述。

如圖：一個圖案燈安裝于天花，照射到前面的墻面上，

字母D代表需求光斑的直徑，單位米

字母d代表燈具離受照面的垂直距離，單位米

字母Ea為需求的光斑平均照度

這三個參數(shù)是主要參數(shù)，用于做燈具的角度計算，瓦數(shù)計算。

字母d1代表光斑中心點偏離點到面垂直線垂足的距離。

代表中心光軸偏離點到面垂直線的夾角

代表圖案燈的光斑角

代表墻面的平均背景照度（也有的為估計值）

有以下計算：

公式（1）用于計算圖案燈傾斜的角度，這個和現(xiàn)場安裝有關，一般和圖案燈可調(diào)角度有關，部分圖案燈是使用凹凸金屬壓鑄件左右咬合調(diào)整方向的，一般有檔位，如10度等。

也有一部分使用壓力摩擦力鎖定，也有部分工程在角度不吻合的情況下使用在燈具安裝底座上單邊墊塑料墊片解決。

一般不大于45度為宜，因為涉及到圖案橢圓變形，清晰度變差。

在Excel中輸入

“=ATAN(d1數(shù)值/d數(shù)值)/3.14159*180”

即可得到

公式（2）用于計算燈具的出光光斑角，在Excel中輸入“=ATAN(D/2/SQRT(d*d+d1*d1))/3.14159*180*2”

即可得到

一般需要就近選擇檔位，常見的檔位為12度，19度，26度，36度60度等，也可以選擇帶一定變焦范圍的圖案燈。

一般角度越小則成像光軸越長，角度越小可以選擇的燈具性也越窄，對圖案片的選擇也越苛刻。另外由于GOBO片內(nèi)容切割原因，廠家選用原始出光角度會比需求角度略大。

公式（3）比較簡單，使用了對比度來計算需求照度，一般為5~10倍之間即可，不同環(huán)境適用不同倍數(shù)。

廠家一般使用乘以光斑面積計算總的流明數(shù)，然后再除以30（lm/W），來得到需求的光源瓦數(shù)，在沒有適合的燈具的時候，往往必須對需求的圖案進行分割處理，比如2*2,3*3來拼接一個需求的圖案。

對于圖案片，一般為玻璃材料，多層圖案使用多層色片，均為激光切割，顏色層越多，則光損失越大。

部分設計師制作效果時有制作漸變色的，目前市面上還很少有制作漸變色玻璃圖案，成本較貴，不能大批量生產(chǎn)。

另外，部分地也有廠商在往外推有蝕刻之后的3D玻璃圖案片。對于軸向光強過大的燈具，則使用不銹鋼圖案

除此之外，圖案燈為了增加內(nèi)容，也部分地使用了棱鏡，中心對稱棱鏡和平行棱鏡。

中心對稱棱鏡一般為3棱鏡和8棱鏡，以8棱鏡為例子，將得到8個中心對稱的光斑，各個光斑的連線組成一個八邊形，各個光斑都指向中心，利用這個特點，使用星星圖案片，即可得到數(shù)量可觀的星星。

光斑平行棱鏡，則在一條直線上得到幾個相同方向的光斑，利用這個光學特點使用適當?shù)难┗▓D案片，即可得到一大片雪花。

圖案燈在戶外使用，尤其是照射樓面時，距離指標d往往會變得很大，可能高達100米，這就要求縮小，高光強燈具可以縮小角度到4度以內(nèi)，軸向光強可以達到200萬cd,在這種條件下，由于燈具內(nèi)部光束已經(jīng)很小，GOBO片將收得非常細，在GOBO片上制作復雜的矢量圖變?yōu)榉浅ＦD巨的任務。

圖案燈在戶外使用，尤其是照射樓面時，斜角指標也往往會變得很大，會加劇圖案變形，為了將變形的光斑矯正回需求的光斑，需要對矢量圖進行數(shù)學矯正。

在受照面變成曲面，尤其是曲率較大時，圖案燈開始失去效用，往往必須依賴具備更多矯正功能的投影儀品牌。

除了這些參數(shù)，老光源隨使用產(chǎn)生的色漂移問題，LED光源產(chǎn)生的光斑色品均勻度問題，光斑的銳利度問題等，也都是選擇圖案燈時不能忽視的指標。

注：韓柏光，

廣州朗文光電技術總監(jiān)

朗文全球設計支持中心首席設計師

全國高級照明設計師同學會會員

中國照明網(wǎng)特約撰稿人

廣州光學學會會員

華人照明設計師協(xié)會CLDA專業(yè)會員

IALD國際照明設計師協(xié)會Affiliate會員

上海交通大學廣東校友會青年俱樂部執(zhí)行副主席

廣州朗文光電以非線性光學成像技術為技術載體，將水射光水舞燈，水岸韻律水舞燈，海洋之心水舞燈，晚霞映江水舞燈，圣火旺運火舞燈，朗月漾影樹影燈，春夏秋冬草舞燈，春華秋實花舞燈，云卷云舒云舞燈，和風細雨雨舞燈，氣貫長虹成像燈，金光顯現(xiàn)成像燈等并融入動態(tài)光影的燈具，為設計師提供新的設計元素。

廣州朗文光電還將陸續(xù)把更多的中國傳統(tǒng)文化元素細化成具體的意象，以戲劇化的效果為更多的建筑和景觀照明提供新鮮元素。 詳情請登錄締朗照明網(wǎng)站：www.ledmewish.com

作者：韓柏光

摘要：本文闡述了市面上DMX專業(yè)名詞存在的泛濫使用；進行了基礎的識別；注明了DMX標準的名稱，并提出了基本的辦法對DMX和SPI串行移位信號進行一定的區(qū)分。

筆者曾經(jīng)參與現(xiàn)場調(diào)試一個項目，分享一下吃虧經(jīng)驗。

工程商在一個小的戶外亮化工程里面使用了點光源，也使用了我們的戶外變焦染色燈具。工程商自新歌設計的項目，采購之前，內(nèi)部并沒有出控制系統(tǒng)圖，在認準“DMX控制” 功能的前提下，照明設計師按照動畫效果布燈和計算燈具主清單，并報預算。

然后工程商買了我們的燈，也買了另外一個廠家的點光源，控制器是我們推薦的舞臺燈具使用的控制器，所以調(diào)試和編程費用也安排給我們。

在兩種燈具中間串接的時候問題來了，施工人員不知道我們說的321正負地與對方說的DC端，DATA端怎么接。

到了現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)大家說的DMX不是一個概念，對方的燈具實際的控制方式是SPI串行移位信號，最后工程商咬咬牙，貼錢，兩個部分獨立控制。

照明行業(yè)拷貝，造假猖獗，是公認的，影響了行業(yè)的發(fā)展，另外，偽造數(shù)據(jù)，亂用名詞，也使行業(yè)產(chǎn)生了巨大的混亂，DMX是個舞臺行業(yè)專業(yè)名詞，在廣泛地成為照明行業(yè)詞匯的時候變了味道，相信很多做設計師會遇到這個問題，有一些公司里有專業(yè)的人員，避過了，有一些花了學費學到教訓。

在此我們不仔細討論信號的詳細差別，我們用簡單易懂的方式區(qū)分一下兩者，以及提供幾個小的辦法讓設計和工程人員避開這個風險。

1.名稱上的區(qū)別:

SPI串行移位信號屬于TTL電平信號，屬于邏輯電路專用詞匯，廣泛應用，照明行業(yè)并未對燈具使用的TTL信號做規(guī)范和規(guī)定，所以點光源廠家使用的SPI協(xié)議有兩種，第一種為私有定義，各個廠家不一樣，第二種為共用控制廠家定義，常用的有靈芯雨，中慶，欣博萊特，奧美等，各個廠家不同型號控制器均會列出支持的IC的列表，涉及灰度，可控制的點數(shù)。

DMX標準為文化部推薦標準，不屬于國家規(guī)范建筑類傳統(tǒng)照明電氣標準，所以一般的電氣工程師并不熟悉該標準。目前的DMX標準編號是《WH/T 32—2008 DMX512-A》，其來源于國內(nèi)舞臺專家翻譯的國際標準，《E1.11 - 2004 USITT DMX512-A》，而這一標準最早來自于USITT制訂的DMX 1990標準，所以DMX協(xié)議是一種已經(jīng)在全球舞臺燈光行業(yè)規(guī)范使用25年的標準。根據(jù)規(guī)范對輸出這種信號的設備也有行業(yè)專門規(guī)范的檢驗設備。

2.接線簡圖的區(qū)別

SPI的接線方式為IC之間逐次通過，串接，任意IC的損壞，焊點的虛焊均有可能導致信號不能向前傳輸，后面的燈具不能正常控制。

一般SPI信號，單個端口輸出可控制512個RGB像素以上。

DMX的接線方式從接線方式上看，為手拉手串接，如

實際DMX輸入和DMX輸出為直接并接的，所以實際原理圖是：

所以一個燈的損壞，并不能影響該回路其他舞臺燈具接收DMX信號。

由于DMX協(xié)議的地址規(guī)定為001-512，所以一個標準DMX輸出口最多可以控制170個RGB像素。

3.控制成本的區(qū)別

串行移位SPI信號是控制點光源的比較廉價的信號，以一個控制器8個端口，每個端口512個RGB像素計算，平均控制一個RGB像素成本約為0.2元，一般行業(yè)上控制器均使用TCP/IP協(xié)議可巨大數(shù)量的像素

DMX一個信號輸出只能最多獨立控制RGB 170像素，一般舞臺專業(yè)控制臺為4個DMX口輸出，平均下來控制一個RGB像素的成本不低于5元。

以全球舞臺行業(yè)最新的Artnet協(xié)議擴容得到更多更廉價的DMX輸出計算，最低成本一個像素RGB也不能低于3元。所以標準的DMX協(xié)議是比較昂貴的控制協(xié)議，并不適合大面積地控制點光源，護欄管和像素硬燈條

4.關鍵詞差別

SPI協(xié)議的控制器和燈具的關鍵系是：

“DC+,GND，CLK DATA, 雙線IC控制需要CLK時鐘功能，單線IC不需要CLK”。從說明書上還可以判斷。

“8個端口，32灰度級每端口最大可帶1024燈，256灰度級每端口最大可帶512燈”這樣的說明。

以及注明芯片的型號的，灰度，和可帶點數(shù)的，比如“芯片IC是32灰度級時， 控制器每口帶燈是1024點”“ 芯片IC是256灰度級時，控制器每口帶燈是512點”的說明。

DMX通訊則規(guī)范使用XLR接頭，并標明3為正，2為負，1為地，無任何其他附加說明。

經(jīng)過基本的比較，我們知道需要去識別燈具之間協(xié)議有可能有差別。

為了區(qū)別SPI，并避免誤傷部分與SPI非常相似的擴容型DMX（本身并不符合舞臺規(guī)范，但是可以穩(wěn)定使用），在設計和采購的過程中，需要明確需求：

選擇SPI通訊就需要標明“使用廠家私有SPI通訊協(xié)議”，選擇DMX通訊就需要標明需要符合《WH/T 32—2008 DMX512-A》

使用統(tǒng)一的控制軟件和硬件控制多種復雜燈具時，可以要求供應方能夠“控制大量點像素”，能夠“控制舞臺燈具，如舞臺搖頭燈燈具”。

需要注意的是，使用私有協(xié)議一定要注意到后續(xù)的維護難度，尤其是不同廠家的燈具，并不能隨意混合替換。使用DMX協(xié)議控制的工程，燈具損壞以后，可以任意其他DMX協(xié)議控制的工程進行替換。

注：

韓柏光，廣州朗文光電技術總監(jiān)

朗文光電全球設計支持中心首席設計師

全國高級照明設計師同學會會員，

華人照明設計師聯(lián)合會CLDA專業(yè)會員

IALD國際照明設計師協(xié)會Affiliate會員

作者：韓柏光

摘要：本文參考色容差指標提出了色品標準方差指標，用于快速測試和評估一個混色燈具光斑的混色均勻度

隨著LED的大規(guī)模應用和新標準GB-50034的出臺，色容差SDCM的概念越來越深入到工程招標文件，燈具廠家說明書和LED產(chǎn)品制造商的說明書中，用于說明燈具之間，批次之間的產(chǎn)品光色一致性，不但要選擇LED的BIN，還要對BIN做更深入的SDCM要求，一般SDCM<5可不被人眼識別出產(chǎn)品之間的差別。

SDCM快速進入了照明設計時的法眼，越來越多地會有人問“你們家燈具和燈珠的SDCM是多少？”

SDCM的實際圖解近似于“一個實際色品坐標離另外典型色品坐標的相對位移”。

這一指標的盛行引出了另外一個尚未列入任何標準的另外一個需求：“如何量化地評估一個彩色燈具混色出來的光斑的均勻度”。

制造燈具的廠商一般不會透露的一個事實是，RGB或者RGBW,RGBAW燈具中RA芯片的大小，發(fā)光規(guī)律和GB的發(fā)光規(guī)律，與W的發(fā)光規(guī)律是不同的，由于光是直線傳播的，在相同的透鏡中，RGBAW的光的軌跡是不完全重疊的。以紅色芯片小，藍綠色芯片大為例子，RGB燈具照射出來的光斑（不討論透鏡本身的設計）一般中間部分較為均勻，外圈偏青。

一般地影響混色的主要因素有：1.芯片的尺寸2.單只LED封裝中芯片的數(shù)量3.LED的實際封裝樣式 4.包含多只LED的燈具的實際發(fā)光面尺寸和照射距離的相對關系 5. 選用透鏡角度6.選用透鏡和LED的匹配 7.存在多個獨立回路時的多個回路的均勻的配電

回到SDCM指標由來和使用方式上去我們不難得到，這是兩個相近的數(shù)學命題，其基礎都是數(shù)理統(tǒng)計理論中的一個關鍵詞-標準方差，用于表示數(shù)據(jù)集的離散程度：一般計算步驟為：

1。求每一個數(shù)與這個樣本數(shù)列的數(shù)學平均值之間的差，稱均差；

2。計算每一個差的平方，稱方差；

3。求它們的總和，再除以這個樣本數(shù)列的（項數(shù)-1）得到均方差

4。再開根號得到標準方差！

由標準方差的定義，我們可以延伸一下，并規(guī)定一個定義：色品標準方差，指的是一個燈具，其有效照射距離的全開混色光斑內(nèi)有規(guī)律取點采集的色品坐標樣本的標準方差。

將一只混色的燈具全開，投射在一個普通應用距離遠的平面上，對平面上100%光強到5%光強的區(qū)域進行均勻網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格對應的點上，使用色品計對色品坐標進行采集，共有n*m組數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)為（X_ij , y_ij），再輸入到一個計算表格中，計算平均的色品坐標

然后使用標準方差公式，在表格中進行計算即可得到色品標準方差。

此處η可以為RGB,或者RGBW,或者RGBAW等，甚至可以為多色溫白光混色組合ACSW。

我們以一個3顆3W RGB的最小的染色投光燈為例子，假定其配光為16度光束角（50%光強），33度光斑角（10%）光強，投射到3M遠混色光斑為例子，此處圓形光斑一般n=m，所以使用一個11*11矩陣網(wǎng)格為采集規(guī)律采集各個點的CIE 1931色品坐標，

再將對應數(shù)值計算出平均的x坐標和y坐標，

可得該RGB混色燈具的色品標準方差。

參考SDCM<5的選擇標準，如果計算得出的SDC數(shù)值大于0.005,則認為混色不是很好，數(shù)值越大混色均勻度越差，如果SDC數(shù)值小于0.005則認為該燈具適合使用于舞臺染色照明，也適用于其他建筑和景觀用途。

 作者：韓柏光

 固定距離的照度比較已經(jīng)比較廣泛地成為比較兩只燈具亮度的簡單有效方法之一，然后，對于角度有稍微差別的燈具，比較軸向照度并不能說明流明輸出的差別。比如15度的燈具，軸向100Lx,20度的燈具軸向90Lx，哪一個燈的流明輸出高呢？對于一般的業(yè)主和設計師來說，送檢著實不容易，測試一只燈具IES成本也不低，時間也長。
 其實采集再多一點點的照度數(shù)據(jù)，我們即可像積分球一樣得出燈具的流明數(shù)，尤其以錐形配光，并且配光曲線圓滑過渡的燈具最為簡易，本文著重介紹這一簡單配光的流明數(shù)計算，
 
  該類型錐形配光符合以下條件：光源為近似點光源，一次配光為120度（50%光束角）lambertain配光，芯片為矩形，近似為點，二次配光透鏡表面為磨砂，或者蜂窩面最佳，光面也可以近似處理，照度符合距離的負二次方衰減。 
 一般錐形配光存在光束角度和光斑角度兩個角度參數(shù)，光束角為50%光強所在線所圍成的空間的軸向截面夾角，光斑角為10%光強所在線所圍成的空間的軸向截面夾角，一般后者為前者的約2倍。
 本文提出的方法統(tǒng)計的是光斑角度對應范圍的所有的流明數(shù)，即10%光強內(nèi)的所有流明數(shù)。
 本方法基于的原理是：流明是照度與面積的乘。在足夠小的面積上的流明總數(shù)是該面積照度與面積的乘積，所以，光斑的流明是光斑在各個方向上照度在面積上的積分，考慮到是圓形的光斑，圓環(huán)方向照度近似相等，可計算為微圓環(huán)上的照度在半徑長度方向上的積分，為更明確圖示如下，建立坐標系XOZ（此處使用Z僅是與后續(xù)引用的函數(shù)錯開，并不涉及三維坐標），O為光斑中心，

?        一般認定為光斑最強照度點與圓心O點重合
?        在同樣半徑的圓環(huán)上測試得到的照度y是基本一致的
?        在任意位置的照度y是x的函數(shù)，測試后進行高斯擬合得出
照度采集方式：
?        取適合距離的軸向將燈具照射上去，形成垂直于軸向的光斑
?        盡量調(diào)整讓光斑在離中心相同距離處，照度相同或接近
?        對光斑取網(wǎng)格，至少為11*11=121點陣列網(wǎng)格，越細越好
?        采集的點組成的網(wǎng)格必須覆蓋所有10%光強以內(nèi)的區(qū)域，可以少部分點分布于10%光強之外，也可用于計算和擬合，對結果的影響較小。
其積分推理過程：
 選定一個半徑為x處的圓環(huán)，厚度非常薄，為一個微元增量dx，則該圓環(huán)面積為2*3.1416x*dx，該圓環(huán)處照度為y,則該圓環(huán)上的流明為（2*3.1416x *dx）*（y），在光斑有效半徑距離內(nèi)對該數(shù)值進行定積分，積分下限為0,積分上限為10%光斑處對應的半徑長度r, 
數(shù)據(jù)處理
 將采集到的數(shù)值，中心對稱的四個點取平均值，作為該處坐標的照度（該環(huán)節(jié)可以進一步降低系統(tǒng)誤差），再將數(shù)據(jù)使用Origin軟件以“距離中心點距離對照度關系”作圖，并進行高斯擬合，以及得到標準擬合公式: 



 其中有常數(shù)：y0，xc，w，A，另外，未知數(shù)x為離O點的距離，y為x距離處的照度，對2*3.1416x*y*dx進行積分即得到需求的流明數(shù)值。 

 
其中r為光斑半徑，為定積分的積分上限，此處需要用到復合求導公式：(eu(x)) '=eu(x) ?u(x)'，可計算出準確的數(shù)值。
例如：假設一個燈具投射到墻面是2米半徑的光斑，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和擬合以后，得到


 
 所以，原積分=462.62+4851.7×0.0308=612 
燈具的流明數(shù)=2*3.1416*612=3845lm.
	

		計算完畢。 
	
	

		本方法提出的使用照度計算流明的方式適合在沒有大型儀器，積分球和暗室的情況下用于計算燈具的流明數(shù)，尤其是比較一個小角度大軸向光強和一個大角度小軸向光強的燈具的流明輸出時非常好用，適合用于鑒別和采購產(chǎn)品，也可用于現(xiàn)場試燈時對燈具進行評價。 
	
	

		 注：  
	
	

		 韓柏光，廣州朗文光電技術總監(jiān)，全球設計支持中心首席設計師  
	
	

		全國高級照明設計師同學會會員， 
	

1. 產(chǎn)品防靜電

在絕緣的地面上，人體身上的靜電可達到幾千伏甚至上萬伏，若人體靜電超出2-3KV，接觸金屬時會產(chǎn)品會產(chǎn)生靜電擊穿。
所以在操作和使用如LED這樣的電子產(chǎn)品，防靜電尤為重要。
在廠區(qū)，應該穿靜電服與靜電鞋及安裝檢測防靜電服和防靜電鞋效果的檢測儀器和設備
操作臺：在防靜電工作區(qū)內(nèi)處理靜電敏感元件 
儲存：用靜電袋或容器運輸儲存
檢測：定期檢測所有防靜電措施是否正常，確定生產(chǎn)及供應商正確操作
 
2. LED燈源的優(yōu)勢

◆壽命長（＞100，000HRS）
◆驅動電壓低（1.8—4.5V）
◆耗電量少（40~100mW）
◆相對冷光源
◆點亮速度快（時間常數(shù)為10-7—10-9S ）
◆避免疑似點燈效應
◆體積小
◆多種色彩
◆ 耐震性特佳（全固體封裝，不易破損）
◆單色性佳（發(fā)光波長穩(wěn)定）
◆綠色無污染
 
3. 發(fā)光二極管的產(chǎn)業(yè)分工

發(fā)光二極管組件依其制作過程可分為上游晶圓制作(單芯片與磊芯片的生產(chǎn)與制造)、中游晶粒制作(將磊芯片經(jīng)過制作電極、平臺蝕刻等程序切割出LED晶粒)及下游封裝(將晶粒封裝成發(fā)光器件)，具體工藝流程為：
外延片工藝：
襯底——結構設計——緩沖層生長——N型GaN層生長——多量子阱發(fā)光層生長——P型GaN層生長——退火——檢測（光熒光、X射線）——外延片
芯片工藝：
  外延片——設計、加工掩模版——光刻——離子刻蝕——N型電極（鍍膜、退火、刻蝕）——P型電極（鍍膜、退火、刻蝕）——劃片——芯片分檢、分級
——包裝
封裝工藝：
封裝——擴晶——點銀漿（絕緣膠）——固晶——烘干——焊線——封膠（環(huán)氧樹脂）——烘干——半切——電性能檢測——全切——測試分選——包裝