DLP(DigitalLightProcessing)大屏幕顯示系統(tǒng),是目前大屏幕顯示行業(yè)最高端的技術(shù),為7*24小時工作的監(jiān)控需求提供了不可替代性的產(chǎn)品。
一、DLP系統(tǒng)中光源的重要性
DLP系統(tǒng)中光源被設(shè)計成為可替換的部件,不同于LCD及LED,其光源部分為一個獨立的子系統(tǒng),一般由發(fā)光部件、電源部件、散熱部件和結(jié)構(gòu)部件四部分組成。光源子系統(tǒng)是DLP系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng),對DLP產(chǎn)品有重大影響,同時影響整個DLP系統(tǒng)的設(shè)計。
1.光源決定DLP系統(tǒng)圖像的質(zhì)量
光源的選取決定DLP系統(tǒng)的重要指標,決定系統(tǒng)亮度、均勻度、對比度的初始值。作為整個系統(tǒng)光能的提供系統(tǒng),對DLP系統(tǒng)的圖像起決定性作用。
2.光源決定DLP系統(tǒng)的穩(wěn)定性
光源系統(tǒng)發(fā)熱量大、溫度高,其穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性起決定性的作用。在DLP系統(tǒng)的發(fā)展前期,由于其穩(wěn)定性無法完全保證,很多系統(tǒng)被設(shè)計成雙光源系統(tǒng)來保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定。幾乎每個早期的DLP生產(chǎn)企業(yè)也都經(jīng)歷過連續(xù)爆燈的噩夢,走過了艱難的成長過程。
3.光源決定DLP產(chǎn)品的維護周期
由于光源系統(tǒng)的特性,不可避免的都有衰減周期,而每個產(chǎn)品的衰減周期是相對不可控制的。這樣造成產(chǎn)品在交付客戶使用一段時間后,色彩和亮度都會有比較大的變化,需要進行維護。其維護的周期由光源及其他原因決定,其中光源起了決定性的作用。
4.光源決定DLP產(chǎn)品的維護成本
光源作為DLP產(chǎn)品的重要組成部分,不同光源的選擇對于DLP后期的維護成本也會有差異。由于光源技術(shù)的發(fā)展成熟度不一樣和使用壽命長短的不同,在后期維護的時候,需要更新的原器件價格和更新頻率也不盡相同,這樣就造成了維護成本的差異。
二、常見光源的分類
DLP系統(tǒng)中的光源分類大致有三種,分別為UHP、LED、LASER光源。
1.UHP光源
UHP(UltraHighPerformance)光源是2010年以前DLP系統(tǒng)幾乎唯一的可用光源。UHP屬于超高壓汞燈泡,其壽命較短,一般100/120W標稱只有8000小時,累計工作時間4000小時后亮度會出現(xiàn)明顯的衰減;200/250W使用壽命在3000小時左右。因為UHP燈泡發(fā)出的光是理想的冷光源,所以現(xiàn)普遍應用在正投投影機和DLP和LCD(較早的背投大屏)背投拼接墻上,其主要提供商為PHILIPS和OSRAM。
由于其壽命的致命缺陷,目前已基本被淘汰,只有少量低端客戶在使用。
2.LED光源
LED(LightEmittingDiode)的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導體材料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。LED從2004年開始研發(fā),到2010年后不斷分割市場,目前占領(lǐng)了DLP系統(tǒng)的半壁江山。其主要提供商是OSRAM和LUMENUS。
LED光源的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:
第一代LED光源產(chǎn)品:采用三顆LED燈(紅、綠、藍),亮度為650流明。
第二代LED光源產(chǎn)品:同樣采用三顆LED燈(紅、綠、藍),對電路、光路進行了優(yōu)化,亮度最高為850流明,目前有部分廠家仍在使用。
第三代LED光源產(chǎn)品:采用18顆LED燈,3*6陣列式,每種顏色各三顆,亮度最高達到1200ANSI流明。是目前市場LED光源主流產(chǎn)品。
其優(yōu)勢:
· 超長壽命:LED 光源的壽命高達60000小時以上,如在7×24小時使用條件下可連續(xù)工作7年半(60000小時)以上,生命周期內(nèi)可不用考慮照明光源更換的問題。
· 可進行超寬范圍的色溫調(diào)整(3200K-10000K):滿足不同應用領(lǐng)域的需
求,特別適合于一些在色彩有特殊要求的應用:如廣電行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、虛擬仿真行業(yè)等。
· 即時開機,在關(guān)機后可即時再次開機:LED 開機即可到達正常工作亮
度,無需超高壓水銀燈的等待時間。
· LED快速切換性能可對RGB色坐標和亮度進行精細的電子調(diào)整,非常適
合拼接系統(tǒng)中各單元之間的色彩和亮度一致性的調(diào)整。
· 綠色環(huán)保照明,采用固態(tài)LED ,不會對環(huán)境造成汞污染。
但其缺點同樣明顯:
亮度較低:由于3*6陣列式光源已是極限,無法提高,所以1200ANSI流明的亮度也是最高亮度。在大尺寸或明亮環(huán)境下,顯得亮度不足。
功耗大、發(fā)熱量大:光源發(fā)熱量大,雖然采用了液冷+風冷的散熱方式,但仍經(jīng)常出現(xiàn)溫度過高而引起的色彩漂移。大面積拼接時,維護空間必須使用專業(yè)機房空調(diào)散熱。功耗350W,不屬于節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。
維護周期短:雖然壽命長達6萬小時,但由于每個單元采用了18顆LED光源,在日常使用中每顆燈的衰減不同,會早場顏色的不同,需要經(jīng)常調(diào)整。后期維護成本較高。
3.LASER光源
LASER光源是利用激發(fā)態(tài)粒子在受激輻射作用下發(fā)光的電光源,是一種相干光源。LASER光源系統(tǒng)在2008年開始研發(fā),2011年開始分割市場,在DLP顯示系統(tǒng)中更多應用于數(shù)字影院等高亮度正投中,2012年開始進入DLP拼接系統(tǒng),由于其優(yōu)勢明顯,迅速占領(lǐng)市場,成為今后發(fā)展的主流。
其優(yōu)勢:
· 亮度高,目前第三代激光光源產(chǎn)品亮度高達4000ANSI流明,適合任何尺寸任何環(huán)境下應用。
· 壽命長:激光光源的壽命高達80000小時以上,如在7×24小時使用條件下可連續(xù)工作10年以上,生命周期內(nèi)可不用考慮光源更換的問題。
· 色域標準:激光光源產(chǎn)品色彩最接近國際標準色。
· 維護周期端:激光光源采用單一藍色激光,光源穩(wěn)定,維護周期長
· 功耗低:激光光源產(chǎn)品功耗180W,屬于節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。
三、各類光源的工作原理介紹
1.UHP光源的工作原理
UHP光源為超高壓汞燈,通過20KV的高壓擊穿電弧進行啟動,一般以風扇作為其散熱方式。UHP光源發(fā)出白色光通過透射色輪,產(chǎn)生色彩,其色域的大小取決于色輪的色彩分布。出于亮度的考慮一般都會在色輪上增加白色部分,提高白色的亮度,但是同時會減少色域的分布。UHP光源通過15年以上的使用過程,技術(shù)上成熟可靠,由于部分產(chǎn)品的家電化,成本比較低。
2.LED光源的工作原理
LED即發(fā)光二極管,是一種半導體固體發(fā)光器件,一般以冷媒作為散熱主要方式。由于有紅、綠、藍不同顏色的LED燈,所以LED光源系統(tǒng)不需要色輪。但是由于亮度不夠,目前需要多顆同色作為三組燈進行工作。LED光源前期亮度無法提高,其中綠色燈是亮度瓶頸。目前搭載OSRAMLED光源的DLP產(chǎn)品,已經(jīng)可以達到典型值1000lm,細選單個產(chǎn)品可以達到1200lm,亮度問題成為瓶頸。由于多色多顆分布,多顆led光源衰減不可控制,目前色彩漂移嚴重,成為其致命缺點。
3.LASER激光光源工作原理
LASER為激光光源,由紅綠藍三色激光組成的系統(tǒng)過于龐大,價格驚人,目前使用的是由激光發(fā)生器發(fā)出藍色激光,通過熒光粉色輪,改變?yōu)榧t、綠、藍三色。一般認為激光發(fā)生器的平均壽命為80000小時。由于其亮度高、色彩好、功耗低,逐漸成為主流產(chǎn)品,是DLP產(chǎn)品今后的發(fā)展趨勢。
四、各類光源的優(yōu)缺點
1.亮度對比
在亮度對比上,LASER是最高的,可達4000ANSI流明,UHP可以采用雙燈疊備的形式,也可以提供1600lm的亮度,在這個PK中,LED無法取勝。
2.平均壽命對比
平均壽命的定義為當工作到上述額定壽命時,有50%的光源的亮度保持在其額定亮度的50%以上。
UHP光源的壽命仍然在奮力提升(后續(xù)可達到20000小時),LED發(fā)光二極管的穩(wěn)定性已經(jīng)得到認可,達到6萬小時,而LASER光源后來居上,目前已經(jīng)達到8萬小時。
3.維護周期對比
UHP光源和LASER光源(LPD)都是一組光源,其衰減和色坐標的變化都取決于單一零件,LED光源由三組不同色光組成,每組上有六顆燈,不同顏色燈的衰減的程度無法一致,造成顏色漂移過大,一定的時間后必須進行調(diào)整。
4.分辨率的對比
UHP光源只有4:3產(chǎn)品,其分辨率分別為1024*768和1400*1050,LED光源在此基礎(chǔ)上增加了16:9產(chǎn)品,其分辨率為1920*1080,激光光源除標準的1024*768,1400*1050,1920*1080外,今年推出了超高分辨率產(chǎn)品1600:1200和1920*1200,成為分辨率最全的產(chǎn)品。
五 總結(jié)
通過以上對比可以看出:
投影單元光源從UHP光源逐步向LED光源及激光光源發(fā)展。世界著名品牌產(chǎn)品目前均在研發(fā)激光光源產(chǎn)品。
激光光源產(chǎn)品為以后發(fā)展的趨勢。