投影顯示光源顏色特性—淺析飛利浦UHP投影光源

2005-06-07 陸軍民陳忠 InfoAV China

    1. 前言
    高性能投影系統(tǒng)對光源的要求非常高，包括光源的壽命、亮度、色溫、光譜、光學特性等。就光譜而言，要求顏色能量均衡的白光，整個壽命其間顏色穩(wěn)定。
    飛利浦UHP投影光源被廣泛地應用于專業(yè)前投影機、家用前投影機、微顯背投電視、電視墻等領域。 UHP光源具有的優(yōu)異光學特性很好地滿足了投影市場的快速發(fā)展，UHP光源不僅具有超高的亮度，電弧的平均值高達1Gcd/m2，而且在整個壽命期間擁有穩(wěn)定完美的色譜。本文將對UHP光源的光譜特性作一分析。

    2. 放電管的光譜
    UHP投影光源由放電管和反光杯組成。放電管是發(fā)光的核心部件，反光杯主要作用是產(chǎn)生平行或聚焦的光束，滿足光學系統(tǒng)的要求。
    放電管是一種超高壓汞燈。普通的高壓汞燈工作時汞蒸氣壓力為幾個大氣壓，輻射以線光譜為主，而且需要用熒光粉將紫外輻射轉換成可見光，顯色性差，光效低。而飛利浦UHP燈汞蒸氣工作壓力超過200大氣壓，由于可見光輻射大大增強，譜線壓力展寬和汞分子連續(xù)譜線的作用，光效和顯色性都有極大的提高。而且汞作為唯一的發(fā)光物質(zhì)，整個電弧發(fā)光顏色均勻，沒有金屬鹵化物燈顏色不均勻的問題。圖1 是放電管的典型光譜強度分布曲線。

圖1 UHP放電管光譜分布

圖2 不同汞蒸氣壓力光譜分布

圖2是不同汞蒸氣工作壓力下160Bar/200Bar/240Bar光譜強度分布的比較。從中可以看到隨著汞蒸氣壓力提高，譜線峰值下降而寬度展寬，光譜連續(xù)基底提高。從投影顯示應用來看，低于200Bar的光譜不能令人滿意，所以飛利浦UHP燈的汞蒸氣工作壓力大于200Bar，當然理論上講壓力更高更好，但是產(chǎn)品制造會更困難，基本上設計極限在300Bar左右。飛利浦最新HighEfficiency產(chǎn)品汞蒸氣工作壓力達到250大氣壓，圖3 是它的典型光譜強度分布曲線。

圖3 HigEfficiency200W放電管光譜分布

3. UHP光源的光譜
放電管發(fā)光經(jīng)反光杯反射產(chǎn)生平行光或聚焦光，拋物面反光杯產(chǎn)生平行光，橢圓面反光杯產(chǎn)生聚焦光。反光杯內(nèi)壁的耐高溫特殊涂層對可見光輻射具有很高的反射率，而對紅外和紫外輻射具有低的反射率，透過涂層的紅外輻射透過反光杯玻璃從后部發(fā)射，透過涂層的紫外輻射被反光杯玻璃吸收。因此從反光杯前端出射的光譜分布發(fā)生了改變，圖4是放電管經(jīng)過涂層反射和前罩玻璃透射的光譜分布比較。從中可以看到UV-B，UV-C輻射已基本沒有。但是少量的UV-A需要在應用設計中根據(jù)實際情況適當處理。