摘要：本文简单陈述了使用线性成像灯具的参数关系，简单应用Excel计算，并补充介绍了棱镜图案灯，和超高光强图案灯。

线性成像灯具的显著特征是使用平凸镜组合，部分地可能使用反光杯和凹透镜。

照明行业有大量的照明设计师是艺术类专业毕业，以及部分设计师在数学公式和excel计算上有点吃力，本文特进行简易的阐述。

如图：一个图案灯安装于天花，照射到前面的墙面上，

字母D代表需求光斑的直径，单位米

字母d代表灯具离受照面的垂直距离，单位米

字母Ea为需求的光斑平均照度

这三个参数是主要参数，用于做灯具的角度计算，瓦数计算。

字母d1代表光斑中心点偏离点到面垂直线垂足的距离。

代表中心光轴偏离点到面垂直线的夹角

代表图案灯的光斑角

代表墙面的平均背景照度（也有的为估计值）

有以下计算：

公式（1）用于计算图案灯倾斜的角度，这个和现场安装有关，一般和图案灯可调角度有关，部分图案灯是使用凹凸金属压铸件左右咬合调整方向的，一般有档位，如10度等。

也有一部分使用压力摩擦力锁定，也有部分工程在角度不吻合的情况下使用在灯具安装底座上单边垫塑料垫片解决。

一般不大于45度为宜，因为涉及到图案椭圆变形，清晰度变差。

在Excel中输入

“=ATAN(d1数值/d数值)/3.14159*180”

即可得到

公式（2）用于计算灯具的出光光斑角，在Excel中输入“=ATAN(D/2/SQRT(d*d+d1*d1))/3.14159*180*2”

即可得到

一般需要就近选择档位，常见的档位为12度，19度，26度，36度60度等，也可以选择带一定变焦范围的图案灯。

一般角度越小则成像光轴越长，角度越小可以选择的灯具性也越窄，对图案片的选择也越苛刻。另外由于GOBO片内容切割原因，厂家选用原始出光角度会比需求角度略大。

公式（3）比较简单，使用了对比度来计算需求照度，一般为5~10倍之间即可，不同环境适用不同倍数。

厂家一般使用乘以光斑面积计算总的流明数，然后再除以30（lm/W），来得到需求的光源瓦数，在没有适合的灯具的时候，往往必须对需求的图案进行分割处理，比如2*2,3*3来拼接一个需求的图案。

对于图案片，一般为玻璃材料，多层图案使用多层色片，均为激光切割，颜色层越多，则光损失越大。

部分设计师制作效果时有制作渐变色的，目前市面上还很少有制作渐变色玻璃图案，成本较贵，不能大批量生产。

另外，部分地也有厂商在往外推有蚀刻之后的3D玻璃图案片。对于轴向光强过大的灯具，则使用不锈钢图案

除此之外，图案灯为了增加内容，也部分地使用了棱镜，中心对称棱镜和平行棱镜。

中心对称棱镜一般为3棱镜和8棱镜，以8棱镜为例子，将得到8个中心对称的光斑，各个光斑的连线组成一个八边形，各个光斑都指向中心，利用这个特点，使用星星图案片，即可得到数量可观的星星。

光斑平行棱镜，则在一条直线上得到几个相同方向的光斑，利用这个光学特点使用适当的雪花图案片，即可得到一大片雪花。

图案灯在户外使用，尤其是照射楼面时，距离指标d往往会变得很大，可能高达100米，这就要求缩小，高光强灯具可以缩小角度到4度以内，轴向光强可以达到200万cd,在这种条件下，由于灯具内部光束已经很小，GOBO片将收得非常细，在GOBO片上制作复杂的矢量图变为非常艰巨的任务。

图案灯在户外使用，尤其是照射楼面时，斜角指标也往往会变得很大，会加剧图案变形，为了将变形的光斑矫正回需求的光斑，需要对矢量图进行数学矫正。

在受照面变成曲面，尤其是曲率较大时，图案灯开始失去效用，往往必须依赖具备更多矫正功能的投影仪品牌。

除了这些参数，老光源随使用产生的色漂移问题，LED光源产生的光斑色品均匀度问题，光斑的锐利度问题等，也都是选择图案灯时不能忽视的指标。

注：韩柏光，

广州朗文光电技术总监

朗文全球设计支持中心首席设计师

全国高级照明设计师同学会会员

中国照明网特约撰稿人

广州光学学会会员

华人照明设计师协会CLDA专业会员

IALD国际照明设计师协会Affiliate会员

上海交通大学广东校友会青年俱乐部执行副主席

广州朗文光电以非线性光学成像技术为技术载体，将水射光水舞灯，水岸韵律水舞灯，海洋之心水舞灯，晚霞映江水舞灯，圣火旺运火舞灯，朗月漾影树影灯，春夏秋冬草舞灯，春华秋实花舞灯，云卷云舒云舞灯，和风细雨雨舞灯，气贯长虹成像灯，金光显现成像灯等并融入动态光影的灯具，为设计师提供新的设计元素。

广州朗文光电还将陆续把更多的中国传统文化元素细化成具体的意象，以戏剧化的效果为更多的建筑和景观照明提供新鲜元素。 详情请登录缔朗照明网站：www.ledmewish.com

作者：韩柏光

摘要：本文阐述了市面上DMX专业名词存在的泛滥使用；进行了基础的识别；注明了DMX标准的名称，并提出了基本的办法对DMX和SPI串行移位信号进行一定的区分。

笔者曾经参与现场调试一个项目，分享一下吃亏经验。

工程商在一个小的户外亮化工程里面使用了点光源，也使用了我们的户外变焦染色灯具。工程商自新歌设计的项目，采购之前，内部并没有出控制系统图，在认准“DMX控制” 功能的前提下，照明设计师按照动画效果布灯和计算灯具主清单，并报预算。

然后工程商买了我们的灯，也买了另外一个厂家的点光源，控制器是我们推荐的舞台灯具使用的控制器，所以调试和编程费用也安排给我们。

在两种灯具中间串接的时候问题来了，施工人员不知道我们说的321正负地与对方说的DC端，DATA端怎么接。

到了现场发现大家说的DMX不是一个概念，对方的灯具实际的控制方式是SPI串行移位信号，最后工程商咬咬牙，贴钱，两个部分独立控制。

照明行业拷贝，造假猖獗，是公认的，影响了行业的发展，另外，伪造数据，乱用名词，也使行业产生了巨大的混乱，DMX是个舞台行业专业名词，在广泛地成为照明行业词汇的时候变了味道，相信很多做设计师会遇到这个问题，有一些公司里有专业的人员，避过了，有一些花了学费学到教训。

在此我们不仔细讨论信号的详细差别，我们用简单易懂的方式区分一下两者，以及提供几个小的办法让设计和工程人员避开这个风险。

1.名称上的区别:

SPI串行移位信号属于TTL电平信号，属于逻辑电路专用词汇，广泛应用，照明行业并未对灯具使用的TTL信号做规范和规定，所以点光源厂家使用的SPI协议有两种，第一种为私有定义，各个厂家不一样，第二种为共用控制厂家定义，常用的有灵芯雨，中庆，欣博莱特，奥美等，各个厂家不同型号控制器均会列出支持的IC的列表，涉及灰度，可控制的点数。

DMX标准为文化部推荐标准，不属于国家规范建筑类传统照明电气标准，所以一般的电气工程师并不熟悉该标准。目前的DMX标准编号是《WH/T 32—2008 DMX512-A》，其来源于国内舞台专家翻译的国际标准，《E1.11 - 2004 USITT DMX512-A》，而这一标准最早来自于USITT制订的DMX 1990标准，所以DMX协议是一种已经在全球舞台灯光行业规范使用25年的标准。根据规范对输出这种信号的设备也有行业专门规范的检验设备。

2.接线简图的区别

SPI的接线方式为IC之间逐次通过，串接，任意IC的损坏，焊点的虚焊均有可能导致信号不能向前传输，后面的灯具不能正常控制。

一般SPI信号，单个端口输出可控制512个RGB像素以上。

DMX的接线方式从接线方式上看，为手拉手串接，如

实际DMX输入和DMX输出为直接并接的，所以实际原理图是：

所以一个灯的损坏，并不能影响该回路其他舞台灯具接收DMX信号。

由于DMX协议的地址规定为001-512，所以一个标准DMX输出口最多可以控制170个RGB像素。

3.控制成本的区别

串行移位SPI信号是控制点光源的比较廉价的信号，以一个控制器8个端口，每个端口512个RGB像素计算，平均控制一个RGB像素成本约为0.2元，一般行业上控制器均使用TCP/IP协议可巨大数量的像素

DMX一个信号输出只能最多独立控制RGB 170像素，一般舞台专业控制台为4个DMX口输出，平均下来控制一个RGB像素的成本不低于5元。

以全球舞台行业最新的Artnet协议扩容得到更多更廉价的DMX输出计算，最低成本一个像素RGB也不能低于3元。所以标准的DMX协议是比较昂贵的控制协议，并不适合大面积地控制点光源，护栏管和像素硬灯条

4.关键词差别

SPI协议的控制器和灯具的关键系是：

“DC+,GND，CLK DATA, 双线IC控制需要CLK时钟功能，单线IC不需要CLK”。从说明书上还可以判断。

“8个端口，32灰度级每端口最大可带1024灯，256灰度级每端口最大可带512灯”这样的说明。

以及注明芯片的型号的，灰度，和可带点数的，比如“芯片IC是32灰度级时， 控制器每口带灯是1024点”“ 芯片IC是256灰度级时，控制器每口带灯是512点”的说明。

DMX通讯则规范使用XLR接头，并标明3为正，2为负，1为地，无任何其他附加说明。

经过基本的比较，我们知道需要去识别灯具之间协议有可能有差别。

为了区别SPI，并避免误伤部分与SPI非常相似的扩容型DMX（本身并不符合舞台规范，但是可以稳定使用），在设计和采购的过程中，需要明确需求：

选择SPI通讯就需要标明“使用厂家私有SPI通讯协议”，选择DMX通讯就需要标明需要符合《WH/T 32—2008 DMX512-A》

使用统一的控制软件和硬件控制多种复杂灯具时，可以要求供应方能够“控制大量点像素”，能够“控制舞台灯具，如舞台摇头灯灯具”。

需要注意的是，使用私有协议一定要注意到后续的维护难度，尤其是不同厂家的灯具，并不能随意混合替换。使用DMX协议控制的工程，灯具损坏以后，可以任意其他DMX协议控制的工程进行替换。

注：

韩柏光，广州朗文光电技术总监

朗文光电全球设计支持中心首席设计师

全国高级照明设计师同学会会员，

华人照明设计师联合会CLDA专业会员

IALD国际照明设计师协会Affiliate会员

作者：韩柏光

摘要：本文参考色容差指标提出了色品标准方差指标，用于快速测试和评估一个混色灯具光斑的混色均匀度

随着LED的大规模应用和新标准GB-50034的出台，色容差SDCM的概念越来越深入到工程招标文件，灯具厂家说明书和LED产品制造商的说明书中，用于说明灯具之间，批次之间的产品光色一致性，不但要选择LED的BIN，还要对BIN做更深入的SDCM要求，一般SDCM<5可不被人眼识别出产品之间的差别。

SDCM快速进入了照明设计时的法眼，越来越多地会有人问“你们家灯具和灯珠的SDCM是多少？”

SDCM的实际图解近似于“一个实际色品坐标离另外典型色品坐标的相对位移”。

这一指标的盛行引出了另外一个尚未列入任何标准的另外一个需求：“如何量化地评估一个彩色灯具混色出来的光斑的均匀度”。

制造灯具的厂商一般不会透露的一个事实是，RGB或者RGBW,RGBAW灯具中RA芯片的大小，发光规律和GB的发光规律，与W的发光规律是不同的，由于光是直线传播的，在相同的透镜中，RGBAW的光的轨迹是不完全重叠的。以红色芯片小，蓝绿色芯片大为例子，RGB灯具照射出来的光斑（不讨论透镜本身的设计）一般中间部分较为均匀，外圈偏青。

一般地影响混色的主要因素有：1.芯片的尺寸2.单只LED封装中芯片的数量3.LED的实际封装样式 4.包含多只LED的灯具的实际发光面尺寸和照射距离的相对关系 5. 选用透镜角度6.选用透镜和LED的匹配 7.存在多个独立回路时的多个回路的均匀的配电

回到SDCM指标由来和使用方式上去我们不难得到，这是两个相近的数学命题，其基础都是数理统计理论中的一个关键词-标准方差，用于表示数据集的离散程度：一般计算步骤为：

1。求每一个数与这个样本数列的数学平均值之间的差，称均差；

2。计算每一个差的平方，称方差；

3。求它们的总和，再除以这个样本数列的（项数-1）得到均方差

4。再开根号得到标准方差！

由标准方差的定义，我们可以延伸一下，并规定一个定义：色品标准方差，指的是一个灯具，其有效照射距离的全开混色光斑内有规律取点采集的色品坐标样本的标准方差。

将一只混色的灯具全开，投射在一个普通应用距离远的平面上，对平面上100%光强到5%光强的区域进行均匀网格划分，在网格对应的点上，使用色品计对色品坐标进行采集，共有n*m组数据，每一组数据为（X_ij , y_ij），再输入到一个计算表格中，计算平均的色品坐标

然后使用标准方差公式，在表格中进行计算即可得到色品标准方差。

此处η可以为RGB,或者RGBW,或者RGBAW等，甚至可以为多色温白光混色组合ACSW。

我们以一个3颗3W RGB的最小的染色投光灯为例子，假定其配光为16度光束角（50%光强），33度光斑角（10%）光强，投射到3M远混色光斑为例子，此处圆形光斑一般n=m，所以使用一个11*11矩阵网格为采集规律采集各个点的CIE 1931色品坐标，

再将对应数值计算出平均的x坐标和y坐标，

可得该RGB混色灯具的色品标准方差。

参考SDCM<5的选择标准，如果计算得出的SDC数值大于0.005,则认为混色不是很好，数值越大混色均匀度越差，如果SDC数值小于0.005则认为该灯具适合使用于舞台染色照明，也适用于其他建筑和景观用途。

 作者：韩柏光

 固定距离的照度比较已经比较广泛地成为比较两只灯具亮度的简单有效方法之一，然后，对于角度有稍微差别的灯具，比较轴向照度并不能说明流明输出的差别。比如15度的灯具，轴向100Lx,20度的灯具轴向90Lx，哪一个灯的流明输出高呢？对于一般的业主和设计师来说，送检着实不容易，测试一只灯具IES成本也不低，时间也长。
 其实采集再多一点点的照度数据，我们即可像积分球一样得出灯具的流明数，尤其以锥形配光，并且配光曲线圆滑过渡的灯具最为简易，本文着重介绍这一简单配光的流明数计算，
 
  该类型锥形配光符合以下条件：光源为近似点光源，一次配光为120度（50%光束角）lambertain配光，芯片为矩形，近似为点，二次配光透镜表面为磨砂，或者蜂窝面最佳，光面也可以近似处理，照度符合距离的负二次方衰减。 
 一般锥形配光存在光束角度和光斑角度两个角度参数，光束角为50%光强所在线所围成的空间的轴向截面夹角，光斑角为10%光强所在线所围成的空间的轴向截面夹角，一般后者为前者的约2倍。
 本文提出的方法统计的是光斑角度对应范围的所有的流明数，即10%光强内的所有流明数。
 本方法基于的原理是：流明是照度与面积的乘。在足够小的面积上的流明总数是该面积照度与面积的乘积，所以，光斑的流明是光斑在各个方向上照度在面积上的积分，考虑到是圆形的光斑，圆环方向照度近似相等，可计算为微圆环上的照度在半径长度方向上的积分，为更明确图示如下，建立坐标系XOZ（此处使用Z仅是与后续引用的函数错开，并不涉及三维坐标），O为光斑中心，

•        一般认定为光斑最强照度点与圆心O点重合
•        在同样半径的圆环上测试得到的照度y是基本一致的
•        在任意位置的照度y是x的函数，测试后进行高斯拟合得出
照度采集方式：
•        取适合距离的轴向将灯具照射上去，形成垂直于轴向的光斑
•        尽量调整让光斑在离中心相同距离处，照度相同或接近
•        对光斑取网格，至少为11*11=121点阵列网格，越细越好
•        采集的点组成的网格必须覆盖所有10%光强以内的区域，可以少部分点分布于10%光强之外，也可用于计算和拟合，对结果的影响较小。
其积分推理过程：
 选定一个半径为x处的圆环，厚度非常薄，为一个微元增量dx，则该圆环面积为2*3.1416x*dx，该圆环处照度为y,则该圆环上的流明为（2*3.1416x *dx）*（y），在光斑有效半径距离内对该数值进行定积分，积分下限为0,积分上限为10%光斑处对应的半径长度r, 
数据处理
 将采集到的数值，中心对称的四个点取平均值，作为该处坐标的照度（该环节可以进一步降低系统误差），再将数据使用Origin软件以“距离中心点距离对照度关系”作图，并进行高斯拟合，以及得到标准拟合公式: 



 其中有常数：y0，xc，w，A，另外，未知数x为离O点的距离，y为x距离处的照度，对2*3.1416x*y*dx进行积分即得到需求的流明数值。 

 
其中r为光斑半径，为定积分的积分上限，此处需要用到复合求导公式：(eu(x)) '=eu(x) ∙u(x)'，可计算出准确的数值。
例如：假设一个灯具投射到墙面是2米半径的光斑，经过数据采集和拟合以后，得到


 
 所以，原积分=462.62+4851.7×0.0308=612 
灯具的流明数=2*3.1416*612=3845lm.
	

		计算完毕。 
	
	

		本方法提出的使用照度计算流明的方式适合在没有大型仪器，积分球和暗室的情况下用于计算灯具的流明数，尤其是比较一个小角度大轴向光强和一个大角度小轴向光强的灯具的流明输出时非常好用，适合用于鉴别和采购产品，也可用于现场试灯时对灯具进行评价。 
	
	

		 注：  
	
	

		 韩柏光，广州朗文光电技术总监，全球设计支持中心首席设计师  
	
	

		全国高级照明设计师同学会会员， 
	

1. 产品防静电

在绝缘的地面上，人体身上的静电可达到几千伏甚至上万伏，若人体静电超出2-3KV，接触金属时会产品会产生静电击穿。
所以在操作和使用如LED这样的电子产品，防静电尤为重要。
在厂区，应该穿静电服与静电鞋及安装检测防静电服和防静电鞋效果的检测仪器和设备
操作台：在防静电工作区内处理静电敏感元件 
储存：用静电袋或容器运输储存
检测：定期检测所有防静电措施是否正常，确定生产及供应商正确操作
 
2. LED灯源的优势

◆寿命长（＞100，000HRS）
◆驱动电压低（1.8—4.5V）
◆耗电量少（40~100mW）
◆相对冷光源
◆点亮速度快（时间常数为10-7—10-9S ）
◆避免疑似点灯效应
◆体积小
◆多种色彩
◆ 耐震性特佳（全固体封装，不易破损）
◆单色性佳（发光波长稳定）
◆绿色无污染
 
3. 发光二极管的产业分工

发光二极管组件依其制作过程可分为上游晶圆制作(单芯片与磊芯片的生产与制造)、中游晶粒制作(将磊芯片经过制作电极、平台蚀刻等程序切割出LED晶粒)及下游封装(将晶粒封装成发光器件)，具体工艺流程为：
外延片工艺：
衬底——结构设计——缓冲层生长——N型GaN层生长——多量子阱发光层生长——P型GaN层生长——退火——检测（光荧光、X射线）——外延片
芯片工艺：
  外延片——设计、加工掩模版——光刻——离子刻蚀——N型电极（镀膜、退火、刻蚀）——P型电极（镀膜、退火、刻蚀）——划片——芯片分检、分级
——包装
封装工艺：
封装——扩晶——点银浆（绝缘胶）——固晶——烘干——焊线——封胶（环氧树脂）——烘干——半切——电性能检测——全切——测试分选——包装