时间:2014/11/27 来源:专业视听网
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【专业视听网报道】:DLP(DigitalLightProcessing)大屏幕显示系统,是目前大屏幕显示行业最高端的技术,为7*24小时工作的监控需求提供了不可替代性的产品。
一、DLP系统中光源的重要性
DLP系统中光源被设计成为可替换的部件,不同于LCD及LED,其光源部分为一个独立的子系统,一般由发光部件、电源部件、散热部件和结构部件四部分组成。光源子系统是DLP系统的一个重要子系统,对DLP产品有重大影响,同时影响整个DLP系统的设计。
1.光源决定DLP系统图像的质量
光源的选取决定DLP系统的重要指标,决定系统亮度、均匀度、对比度的初始值。作为整个系统光能的提供系统,对DLP系统的图像起决定性作用。
2.光源决定DLP系统的稳定性
光源系统发热量大、温度高,其稳定性对整个系统的稳定性起决定性的作用。在DLP系统的发展前期,由于其稳定性无法完全保证,很多系统被设计成双光源系统来保证整体系统的稳定。几乎每个早期的DLP生产企业也都经历过连续爆灯的噩梦,走过了艰难的成长过程。
3.光源决定DLP产品的维护周期
由于光源系统的特性,不可避免的都有衰减周期,而每个产品的衰减周期是相对不可控制的。这样造成产品在交付客户使用一段时间后,色彩和亮度都会有比较大的变化,需要进行维护。其维护的周期由光源及其他原因决定,其中光源起了决定性的作用。
4.光源决定DLP产品的维护成本
光源作为DLP产品的重要组成部分,不同光源的选择对于DLP后期的维护成本也会有差异。由于光源技术的发展成熟度不一样和使用寿命长短的不同,在后期维护的时候,需要更新的原器件价格和更新频率也不尽相同,这样就造成了维护成本的差异。
二、常见光源的分类
DLP系统中的光源分类大致有三种,分别为UHP、LED、LASER光源。
1.UHP光源
UHP(UltraHighPerformance)光源是2010年以前DLP系统几乎唯一的可用光源。UHP属于超高压汞灯泡,其寿命较短,一般100/120W标称只有8000小时,累计工作时间4000小时后亮度会出现明显的衰减;200/250W使用寿命在3000小时左右。因为UHP灯泡发出的光是理想的冷光源,所以现普遍应用在正投投影机和DLP和LCD(较早的背投大屏)背投拼接墙上,其主要提供商为PHILIPS和OSRAM。
由于其寿命的致命缺陷,目前已基本被淘汰,只有少量低端客户在使用。
2.LED光源
LED(LightEmittingDiode)的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。LED从2004年开始研发,到2010年后不断分割市场,目前占领了DLP系统的半壁江山。其主要提供商是OSRAM和LUMENUS。
LED光源的发展经历了三个阶段:
第一代LED光源产品:采用三颗LED灯(红、绿、蓝),亮度为650流明。
第二代LED光源产品:同样采用三颗LED灯(红、绿、蓝),对电路、光路进行了优化,亮度最高为850流明,目前有部分厂家仍在使用。
第三代LED光源产品:采用18颗LED灯,3*6阵列式,每种颜色各三颗,亮度最高达到1200ANSI流明。是目前市场LED光源主流产品。
其优势:
·超长寿命:LED 光源的寿命高达60000小时以上,如在7×24小时使用条件下可连续工作7年半(60000小时)以上,生命周期内可不用考虑照明光源更换的问题。
·可进行超宽范围的色温调整(3200K-10000K):满足不同应用领域的需求,特别适合于一些在色彩有特殊要求的应用:如广电行业、医疗行业、虚拟仿真行业等。
·即时开机,在关机后可即时再次开机:LED 开机即可到达正常工作亮度,无需超高压水银灯的等待时间。
·LED快速切换性能可对RGB色坐标和亮度进行精细的电子调整,非常适合拼接系统中各单元之间的色彩和亮度一致性的调整。
·绿色环保照明,采用固态LED ,不会对环境造成汞污染。
但其缺点同样明显:
·亮度较低:由于3*6阵列式光源已是极限,无法提高,所以1200ANSI流明的亮度也是最高亮度。在大尺寸或明亮环境下,显得亮度不足。
·功耗大、发热量大:光源发热量大,虽然采用了液冷+风冷的散热方式,但仍经常出现温度过高而引起的色彩漂移。大面积拼接时,维护空间必须使用专业机房空调散热。功耗350W,不属于节能环保产品。
·维护周期短:虽然寿命长达6万小时,但由于每个单元采用了18颗LED光源,在日常使用中每颗灯的衰减不同,会早场颜色的不同,需要经常调整。后期维护成本较高。
3.LASER光源
LASER光源是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源,是一种相干光源。LASER光源系统在2008年开始研发,2011年开始分割市场,在DLP显示系统中更多应用于数字影院等高亮度正投中,2012年开始进入DLP拼接系统,由于其优势明显,迅速占领市场,成为今后发展的主流。
其优势:
·亮度高,目前第三代激光光源产品亮度高达4000ANSI流明,适合任何尺寸任何环境下应用。
·寿命长:激光光源的寿命高达80000小时以上,如在7×24小时使用条件下可连续工作10年以上,生命周期内可不用考虑光源更换的问题。
·色域标准:激光光源产品色彩最接近国际标准色。
·维护周期端:激光光源采用单一蓝色激光,光源稳定,维护周期长
·功耗低:激光光源产品功耗180W,属于节能环保产品。
三、各类光源的工作原理介绍
1.UHP光源的工作原理
UHP光源为超高压汞灯,通过20KV的高压击穿电弧进行启动,一般以风扇作为其散热方式。UHP光源发出白色光通过透射色轮,产生色彩,其色域的大小取决于色轮的色彩分布。出于亮度的考虑一般都会在色轮上增加白色部分,提高白色的亮度,但是同时会减少色域的分布。UHP光源通过15年以上的使用过程,技术上成熟可靠,由于部分产品的家电化,成本比较低。
2.LED光源的工作原理
LED即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,一般以冷媒作为散热主要方式。由于有红、绿、蓝不同颜色的LED灯,所以LED光源系统不需要色轮。但是由于亮度不够,目前需要多颗同色作为三组灯进行工作。LED光源前期亮度无法提高,其中绿色灯是亮度瓶颈。目前搭载OSRAMLED光源的DLP产品,已经可以达到典型值1000lm,细选单个产品可以达到1200lm,亮度问题成为瓶颈。由于多色多颗分布,多颗led光源衰减不可控制,目前色彩漂移严重,成为其致命缺点。
3.LASER激光光源工作原理
LASER为激光光源,由红绿蓝三色激光组成的系统过于庞大,价格惊人,目前使用的是由激光发生器发出蓝色激光,通过荧光粉色轮,改变为红、绿、蓝三色。一般认为激光发生器的平均寿命为80000小时。由于其亮度高、色彩好、功耗低,逐渐成为主流产品,是DLP产品今后的发展趋势。
四、各类光源的优缺点
1.亮度对比
在亮度对比上,LASER是最高的,可达4000ANSI流明,UHP可以采用双灯叠备的形式,也可以提供1600lm的亮度,在这个PK中,LED无法取胜。
2.平均寿命对比
平均寿命的定义为当工作到上述额定寿命时,有50%的光源的亮度保持在其额定亮度的50%以上。
UHP光源的寿命仍然在奋力提升(后续可达到20000小时),LED发光二极管的稳定性已经得到认可,达到6万小时,而LASER光源后来居上,目前已经达到8万小时。
3.维护周期对比
UHP光源和LASER光源(LPD)都是一组光源,其衰减和色坐标的变化都取决于单一零件,LED光源由三组不同色光组成,每组上有六颗灯,不同颜色灯的衰减的程度无法一致,造成颜色漂移过大,一定的时间后必须进行调整。
4.分辨率的对比
UHP光源只有4:3产品,其分辨率分别为1024*768和1400*1050,LED光源在此基础上增加了16:9产品,其分辨率为1920*1080,激光光源除标准的1024*768,1400*1050,1920*1080外,今年推出了超高分辨率产品1600:1200和1920*1200,成为分辨率最全的产品。
5.总结
通过以上对比可以看出:
投影单元光源从UHP光源逐步向LED光源及激光光源发展。世界著名品牌产品目前均在研发激光光源产品。
激光光源产品为以后发展的趋势。