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[分享] 干货 | 特殊环境与实践之水下照明!

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发表于 2018-12-25 17:06:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  在池中浸入一个灯泡的老式方法
      轮到设计水下照明灯具的时候,又遇到了另外一些问题以及安全问题。在埃丝特·威廉斯的时代,标准的方法是将一只10 kW的白炽灯裸泡浸入水池中,来为水上芭蕾舞的片段来照明,用的电是直流电,供电电缆焊接到灯泡的端子上,连接处用一个环氧树脂或橡胶包封起来,使其不透水。(早期他们还曾使用沥青。)这听起来可能很鲁莽,但使用普通灯泡(后来用过PAR灯)和防水的电气连接的方法,直到20世纪80年代以前,都一直是水下照明的主要方法。据说曾有灯光师在夜间仅仅是将一个普通的钨丝灯浸入水池中,来为(空的)游泳池照明。这个方法并不好,原因有很多:(1)如果有人意外落入水池中,就有触电的危险;(2)当周围都是水的时候,几个小时以后,由于钨的沉积,卤钨灯灯泡就会变黑(水的冷却阻止了钨的循环);(3)电解腐蚀灯的所有的金属件,并会毁掉灯。
     我之所以提到这些经验,是因为这些经验说明,将灯和带电的导线放入水中,会引出一些实际的问题来。首先,如果灯泡烧掉了,你必须将整个电缆拉出来,重新焊上一个新的灯泡,因此而造成的停机时间是很长的。其次,流经每条电缆的电流很大,这就增加了万一有带电的导线接触到水而造成的危险。第三,灯泡必须先浸入水中,然后再点亮,因为热灯泡与冷水之间的温差会使玻璃灯泡或PAR透镜碎裂或爆裂。最后,如果灯泡在水中碎裂,导致的结果是会有带电的导体与水接触。
      20世纪90年代水下照明与摄影机罩壳的进步,改变了这种特殊的电影摄制形。水下照明变得更安全、更高效了。同时,新器材大大扩展了水下所能做到的事情,并改进了水下电影摄影的质量。水下照明灯已经用在游泳池中、大型水箱布景中、湖泊中,以及广袤的海洋中。水下照明灯常常归类为给游泳池或喷泉照明的灯具。在池底放置一只照明灯会使得一切都发出光来,并在周围的人们身上,在置景道具和建筑上,投射出晃动的高光来。照明灯在下雨的场景中、洪水泛滥的场景中,以及在暴风雨中舟船甲板的场景中,大量的水倾泻到甲板上,效果特别棒。这样的场景可能很不好拍摄,因为在风雨交加中,东西很容易倾倒。在场景中装满了水的区域使用水下照明设备,万一有灯倒在了水里,或者碎裂了,可以大大降低触电事故的风险。

  水中的电
     水下的一根裸露的导线,当它寻求各种路径来完成一个电路时(接地或接中线),会在其周围形成一个电场。主要路径是电阻最小的路径。如果中线或接地线就在不远处,比如在剪断电缆的情况下,两根电线之间的电场会非常强,并将故障向四周散布,随距离增加而逐渐减弱。电场的大小取决于可获得的安培数和导线粗细所形成的阻抗。这就是为什么最好要使用许多较低安培数的电缆,而不要使用很少的高安培数电缆。例如,如果在清澈的水中,有一根10 A的电路供电电缆被一只船的螺旋桨割断了,水中会形成一个直径大约为5.6英尺(约1.7米,为最小安全距离)的电场。而假如电缆承载100 A,则会形成一个直径为49英尺(接近15米)的电场。
最好使用多根低安培电缆,而不使用少数几根高安培电缆的另一个原因是,20 A电路上的GFCI非常可靠。安培数越高,系统中的噪声就越大,因而GFCI就变得不那么可靠。你会遇到更多令人讨厌的跳闸。潜水者在逐渐接近电场的时候,能够感觉到电场的存在。如果你用舌头去舔一块9 V的电池,就知道是怎么个滋味了。你会感觉到齿间有一种刺痛感。距离电场再近一些,你的身体就开始有一种电刺的感觉。强电场中的潜水者会有电击效果的体验:呼吸困难、肌肉僵硬、心脏震颤,以及心跳停止。
  
  现代水下灯具
      要让水下照明系统安全,必须做到:(1)使用完全密封的系统,从电缆到灯泡,都是不透水的;(2)提供一个传感装置和停机机构,以应对万一发生的电气故障;(3)解决与水接触的玻璃的热应力问题。詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)拍摄惊险史诗电影《深渊》(The Abyss,1989)时,促使水下照明技术发生了一场革命。电影中40%的真人表演都是在一个直径为64米、深度为17米的巨型水槽中,在水下拍摄的。该项目为两位年轻的发明家提供了实现他们酝酿在心中已经很久的计划的机会。水下摄影师皮特·罗曼诺(Pete Romano)和灯光师兼工程师理查·缪拉(Richard Mula)研制了1200 W的HMI SeaPar灯,这是一种高效的水下PAR灯(参见图17-5),能够满足这个要求极其苛刻的项目的需要。SeaPAR不论在水中,还是在雨中,或沉入70多米的深度,表现都同样出色。随后,从这个最初的系统,衍生出了整整一个系列的钨丝灯、HMI灯、荧光灯和LED灯,这些灯现在可以从HydroFlex公司购买。该系统是不透水的。镇流器和总配电电缆仍留在水面以上。灯头电缆向下拉入水中。照明灯使用不透水的插头,在断电的情况下,这个插头可以在水下插拔。连接器有锁紧套筒,以防脱落。由于阴插头自然而然会将空气保持在深深的接点凹处之内,电不会传导到水中,从而避免了水下拔掉导线而意外让导线带电的危险。所有的电缆和连接器都是不透水的。灯头上的连接部位在结构上可以做到,即使灯头电缆被割断了,水也不会进到灯头里。为了提供一个故障探测停机机构,系统使用了带接地导线的直流电。所有的金属零件都接了地。HMI镇流器装备了两个A级GFCI装置,该装置可以探测到泄漏电流的存在。如果在火线引脚(引出的电流)与中线引脚(返回的电流)之间,有大于5 mA的电流差,就表明故障电流泄漏到大地去了,因此有一个继电器会切断镇流器的电源。这个电流小于会造成人员伤害的电流,即便是有人与故障源接触也没有危险。

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        图17-5 (A)水下照明灯照到一块白色的反光板上,进而照亮一个水下绿幕镜头;(B)在一段音乐视频的这个镜头中,光透过漂在水面的格栅照下来。

        第二个GFCI起冗余备份的作用。此外,还使用了第4根导线:连接一个继电器电路的大地返回导线,用以不断地监测接地导线的完整;并且,如果接地断开或失效,便会切断电源。最后,这些灯具上的外玻璃盖是用特殊的耐热冲击的玻璃制成的,经得起突然的极端温度变化。

  林林总总的水下照明器材
       全套系列的水下HMI灯、钨丝灯、荧光灯、LED灯和氙灯灯具,都可以在市场上买到。HydroFlex公司提供5 kW的SE、2 kW的SE、1 kW(PAR 64)和650 W(PAR36)规格的钨丝PAR灯,以及小型的MR16型灯具。HydroFlex还提供各种各样的HMI PAR灯,包括4 kW SE,以及1200 W的SE Hydropars PAR灯。有一种8 kW HMI散光天幕灯具(称作HydroRama),使用两个轴向相对的4 kW SE灯泡,并将它们设置在一个反射器中。这种灯具亮度非常高,适合照明大的区域、大的布景或绿幕。HydroRama灯具可以改装成使用两个5 kW SE灯泡,使其成为一个10 kW的按钨丝灯平衡的散光/天幕灯。更大的灯具不可离开水使用,因为它们要靠水来冷却。
SeaSun是为在水下使用而用1英尺×1英尺的Litepanels LED灯具改造的,这是一种使用方便的灯具,可以掩藏在小布景道具中,比如掩藏在下沉的汽车中。这是一种色温5600 K的装置,在水中重1磅(不足0.5千克),可以在水中使用,也可以在水外使用,是一种很好的手持柔光灯。HydroFlex有好几种独立的手电筒灯具,既可以供演员在画内当道具使用,也可以作为小的辅助照明灯在画外使用。其中有21 W的MHL Splashlight(日光平衡)和100 W的钨丝Hartenberger(可按3种设置调光)。HydroFlex改造了很多人们熟知的Kino灯具供水下使用。这些灯具包括:HydroFlo 9英寸套件,6英尺、4英尺、2英尺、15英寸和9英寸单独的灯管,4英尺、4排灯的和4英尺、8排灯的以及15英寸、双排灯(Mike Light)的柔光灯箱,以及照明绿幕用的4英尺、4排灯的和4英尺、8排灯的面板灯。Pace公司还提供其他水下照明用的灯具,如用于建筑的水下灯具,像Color Kinetics C-Splash(RGB彩色LED灯具)是为在喷泉和水池中使用而设计的。

  水下灯具的特点
发散透镜如果是在灯具的外面,周围都是水的情况下它就几乎起不了什么作用,这是个物理特性的问题。使用发散透镜的水下PAR灯必须将其发散透镜罩在不透水的盖板玻璃里面。只要打开灯具正面的盖板玻璃,就可以更换发散透镜(在水外更换)。
4 kW Hydropar HMI灯和5 kW Hydropar钨丝灯不使用发散透镜,而是使用可以更换的聚光、中等角度或宽角度的反射器(这些反射器可以在水下或水外更换,与密封的灯泡无关)。2.5 kW的Hydropar HMI灯和2 kW的Hydropar钨丝灯使用可更换的菲涅尔透镜,该透镜是装在扣住的灯具里面的,必须在干燥的地面上更换。更大的灯具不能在水外使用,或者只能短时间地使用。

  水面支持 
      当潜水者在水下照明时,应当始终有一名支持人员待在水面不远的地方。这个人待在那里,根据需要手持照明器材跟着潜水者;他也可以做一些辅助工作,从而让潜水者无需回到水面上来。如果有一个灯灭掉了,正在观察的水面支持人员可以记录下来,以便查找问题。如果有一个灯架没用了,潜水者可以将灯架伸出水面,而他自己仍站在水底,由上面的人将灯架取走。支持人员可以在逐渐添加照明灯的时候,监看GFCI漏电电流的水平,以免跳闸。这个人还要记录电缆从水中取出的情况,并确保电缆都做好了标签。照明灯也应该做好标签,以便于在水下识别。例如,对于PAR灯,应该用2英寸的白色电工胶布和扁头记号笔,在每个灯头的正上面标明反射器透镜的光束角度类型(WFL、MED、NSP、VNSP)。
当潜水小团队在水下工作时,水面支持人员很可能几个小时都没什么活儿干。但这是一项必不可少的重要工作,因为潜水者的工作是非常耗体力的。水面支持人员不能分心或在无人顶替的情况下离开这个岗位,这是非常重要的。当潜水人员连续在水下工作了很久,浮出水面后却发现所有人都离开了,没有什么比这更让人沮丧了。


来源:微信   责编:彭东海




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哇,北京的天气好热啊!!

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