控制室對投影顯示墻最基本的要求就是能24×7連續不間斷工作,而DLP數字光處理技術是能滿足這個要求的最好解決方案,并能帶來最大的保真度和很好的清晰度、亮度和色彩的還原性,所以DLP數字光處理技術在控制室得到了長足的發展,到目前為止,基于DLP技術的解決方案已壟斷了控制室的投影顯示墻設備。
一個投影顯示墻是由多個投影顯示單元拼接而成,在整個系統中,投影顯示單元中的燈泡是最薄弱的環節,也是主要的易耗品(因投影燈泡的易損性,雖然設備廠家都承諾設備保修一年以上的售后服務,但燈泡最多只承諾保修3個月或不保修)。為解決投影燈泡的易損問題,投影顯示單元也經歷了單燈獨立工作結構、雙燈同時工作結構、雙燈切換工作結構3代的發展過程,以下我們逐步看一看各發展階段的技術和特點:
一、 單燈獨立工作結構:
因受技術和成本的限制,2002年以前所有的投影單元都幾乎采用單燈獨立工作結構,到目前為止還有很多投影顯示單元還是采用這種結構,這種光學結構也是目前背投電視中普遍采用的結構,其結構示意圖如下:
因單燈光學結構中只有一個燈泡,所以設計簡單、體積小。其代表有三菱的VS-XL20系列、科視的RPMX-100U背投模塊以及臺達和揚明的背投引擎。雖然單燈結構能帶來成本的節約,但其缺點也非常明顯:
不方便隨時更換燈泡:如在會議進行中或領導視察中。
更換燈泡時間較長:投影單元中的光學引擎是精密設備,并帶有高壓和高熱,燈泡損壞時,正常操作需斷電冷卻后更換燈泡,用戶實際更換時間遠大于廠家標稱的更換燈泡3-5分鐘。
隨時需專業人員調整:更換燈泡后,新燈泡參數和報廢燈泡參數不同,需專業技術人員通過手工調整達到整墻的亮度、色彩均勻性,非常不便。
備用燈泡的購買和存放:為保證投影顯示單元的24×7工作,必需購置一定數量的備用燈泡,但同時用戶沒有專業的存放地點來存放備用燈泡。
二、雙燈同時工作結構
為使投影單元的薄弱環節-燈泡達到冗余備份,科視首先在控制室投影單元中采用了雙燈結構的背投模塊,其設計原理為在機器中采用了兩個UHP燈泡,兩個燈泡既可以同時工作,也可以單獨工作。其結構示意圖如下:
雙燈同時工作結構來源于會議室常用的工程投影機,因這類型的工程投影通常需要非常高的亮度,在一個燈泡不能達到所需亮度時,采用兩個,四個燈泡同時工作能獲得非常高的亮度輸出,適應會議室的明亮環境,但其其它的缺點限制了在控制室的廣泛應用,在控制室應用的主要缺點表現為:
全墻色彩、亮度難調整均勻:因為每個燈泡的光譜和亮度都是非線性變化的,不能達到完全的一致,所以控制室的各投影顯示單元都有獨立的色彩和亮度調整電路來保持整個顯示墻的亮度和色彩一致。雙燈同時工作中,單位時間投影顯示單元的色彩和亮度變化值是單燈系統的2倍。
燈泡亮度系數利用不高:雙燈同時工作的原理是兩只燈泡同時點亮,兩束通過匯聚棱鏡匯聚后形成一束光再照射到DMD芯片上,由于匯聚棱鏡的光損失及其它光路的光損失,再加上DMD芯片狹小面積,雙燈同時工作的亮度不是“1+1”的疊加,而大約是雙燈理論總亮度的140%。當一個燈泡損壞或者只開一個燈泡使用的時候,亮度為正常輸出的70%。
使用不方便:因為雙燈同時工作時的亮度利用系數不高,所以在真正使用中會出現奇怪的現象:同時使用雙燈,亮度太高刺眼,而只使用一只燈泡工作,亮度又不夠。特別是如在雙燈同時工作狀態下,系統中如有一個燈泡損壞,為達到整個顯示墻的亮度、色彩一致性,那么需要關閉所有其它投影單元中的一個燈泡。
使用不經濟:如只使用一個燈泡,因亮度不夠,顯示性能性價比不如單燈獨立系統,如果兩個燈同時工作,則用戶的運行成本又會增加了一倍(燈泡是運行中的主要設備成本)。
三、雙燈切換工作結構
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