投影机光源简述

投影机光源简述 收稿日期: 2009203206 作者简介:沈培宏 ( 1941- ), 男,高级工程师, 主要研究方向为显示器件和电光源。 沈培宏 (华东电子集团公司 , 南京 210028) 摘 要:该文简述投影机所用的各类投射光源及对投影机的性能的影响,新型的 LED被认为是传统的 投影机灯泡的新型替代品。 关键词:投影机 ; 光源; LED The In troduction ofU se for the P rojector L am p- house Shen Pe ihong (H uadong E lectron Group Company, Nanjing 210028) Abstr act: Th is paper introduce each projector lamp- house and its specificat ion in a nutshe l.l New- fash2 ioned LED is considered replacemen t of conventional projector lamp. K eyword s: projector; lamp- house; LED 0 前言 投影机灯泡是投影机的关键部件之一, 它的作 用是为非自发光投影机提供光源。目前的非自发光 投影机,传统的投影光源大多为气体放电灯,是一种 成熟的电光源。其中 UHE、UHP和 UMPRD等灯泡 是目前几种主流的投影机灯泡。近年来随着 LED 光源技术的发展,其光效和光源亮度在不断提高, 最 近在专业的投影机中也开始应用。由于 LED光源 属于冷光源, 与传统的投影灯泡相比, 具有发热量 低、20 000 h超长使用寿命等优势。因此, 应用了 LED光源的投影机体积可以做到手机般大小, 而且 不必像普通投影机那样使用两年左右就更换灯泡。 从产业角度看, LED光源应用于投影机不亚于一次 技术升级。但从长远看, LED光源必将取代现有金 属卤素灯泡以及流行的超高压汞灯泡,成为投影机 的新型光源。 1 投影机灯泡类型 1. 1 白炽光源 ) ) ) 钨卤素灯 用于产生液晶投影器的光源, 在灯泡的石英泡 壳中加入钨丝灯丝,冲入氩气与添加微量的卤素气 体;投影仪的光源要求高效率与高色温,才能表现出 高亮度与真实感,而钨卤素灯在这方面的表现较差, 另外, 寿命短、体积大等缺点均不适合目前投影仪的 发展趋势, 所以将慢慢被淘汰, 不过, 其优点是便宜 与购买方便。 1. 2 气体放电灯 它是投影机光源的主要类型, 各种气体放电灯 的类型几乎都有应用,如超高压汞灯、金属卤化物灯 和氙灯等。它是投影机光源使用的主要品种, 在这 类光源中已经形成了几个主流灯泡类型。其中只有 UHP灯、UHE灯和金属卤素灯既能达到投影机所要 求的光亮度 (这些灯的发光效率都在 80 lm /W以 上 )、色温要求 (这些灯的色温特性都在 4 000 K以 上 ), 又具有覆盖整个可见光 ( 360 nm~ 760 nm)全部 范围的发光频谱。因而当仁不让地担当了投影机内 的发光光源。 1. 3 LED灯 它是一种发展中的新型投影机光源, 前景看好。 由于 LED光源属于冷光源, 与传统的投影灯泡相 比,具有发热量低、超长使用寿命和容易实现小型化 等优点。不足之处是亮度还比较低, 当前还只是在 微型投影机中占有优势, 但是随着 LED的技术进步 #57# 2009年 6月 灯与照明 第 33卷第 2期 LED灯的亮度在迅速提高。 2 投影机主流光源的性能和应用 简介 2. 1 UHP灯泡 飞利浦专有的投影灯泡技术 ) ) ) UHP灯泡 。 UHP灯泡的全称是 U ltraH igh Performance,属于超高 压汞灯泡的 UHP灯泡是一种理想的冷光源,但由于 价格较高,一般应用于高档投影机上。UHP灯产生 冷光, 外形小巧, 在相同功耗下能产生大光量, 寿命 较长, 当衰竭时即刻熄灭。优点是使用寿命长,一般 可以正常使用 4 000 h以上, 亮度衰减很小。为了达 到更好的集光效果,近年来 UHP光源的电弧极距减 少到 1. 0 mm,其寿命达 10 000 h以上, 功率为 200 W,配备于投影机产品, 重量仅 4 kg,体积不到 2 L, 便于携带,其屏幕照度超过 1 100 lx, 能够达到明亮 的 XGA显示水平。荷兰飞利浦公司于 1995年首先 开发了一种超高压汞灯, 寿命更是长达 12 000 h。累 计工作时间 4 000 h后亮度也不会出现明显的衰减。 图 1 UH P灯芯结构图 UHP是飞利浦公司发明的一种专利技术, 当灯 泡衰竭时会即刻熄灭。与 UHE灯泡相比, 不仅在相 同功耗下, UHP灯泡能产生大光量,还能有效地抑制 闪烁情况的发生,而且外形更小巧,亮度衰减更小, 寿命更长。 UHP的特性如下: ( 1)UHP能够激发出最高的亮度, 平均值高达 1 Gcd /m2; ( 2)UHP是最有效率的系统, 短间距电极能够 应用于更小尺寸的面板; ( 3)UHP拥有最长的使用寿命, 光源寿命可达 1 000~ 6 000 h; ( 4)藉由安定器产生的脉冲与光源之间的相互 作用, 能有效稳定电极藉此抑制闪烁的发生; ( 5)在使用寿命期间, UHP拥有最稳定、最完美 的色谱。 2. 2 UHE灯泡 UHE灯泡属于超高压汞一类灯泡,比较适合长 时间使用。其价格也比较适中, 目前中档投影机普 遍采用的就是这种灯泡。UHE灯泡利用光学原理滤 除了红外线, 发出冷光, 热量比较小, 能有效降低投 影机功耗。这种采用超高压汞填充技术的灯泡通常 被称为冷光源灯泡, 最突出的特点是寿命长, 一般能 达到 3 000 h以上, 在工作时间达到 2 000 h后,亮度 几乎不衰减。UHE灯泡不仅正常使用时间比金属卤 素灯泡长一倍, 而且这种灯泡的性能曲线平滑,亮度 高、长时间使用亮度下降不明显。 图 2 UHE灯结构图 2. 3 非主流品种的投影机灯泡 ( 1)超高压汞灯用于产生液晶投影器的光源,原 灯管通过电流后, 极间距产生高电位差的同时产生 高热, 将汞汽化, 汞蒸气在高电位差下, 受激发而放 电,内部的卤素元素,就有催化及保护的作用。其优 点为发光亮度大,使用寿命长,所以目前市面上的液 晶投影仪多半是采用超高压汞灯。 ( 2)金属卤化物灯用于产生液晶投影器的光源, 利用极间距通过电流所形成的电子束与气体分子碰 撞,激发产生光线, 其优点为色温高、使用寿命长与 光效率高, 缺点是需要电力的瓦数高。目前金属卤 化物的点灯方式可分为三种:交流点灯、直流点灯和 高频点灯。 ( 3)氙灯用于产生液晶投影器的光源,在灯泡的 石英泡壳中冲入氙气, 当电流通过时, 极间距内放 电,产生色温约 5 800 K,接近自然光的连续光谱,是 一种显色性相当好的光源。在使用寿命上, 氙灯比 超高压汞灯和金属卤化物灯短, 不过超高亮度与宽 广的输出功率范围使其可以使用在高级或大型的投 #58# 2009年 6月 灯与照明 第 33卷第 2期 影仪上。 2. 4 新型 LED灯在投影机中的应用进展现状 最近一两年以来,在液晶显示器、电视领域出现 频率颇高的 / LED光源0在 CES2009以一种全新的 形象出现。 CES2009国际消费电子展会上, LED光 源被广泛应用在众多品牌的投影机中。 LED光源应用于投影机早在三、四年前就已经 开始了,不过由于仅为几流明到十流明, 无法满足日 常投影机几千流明的需求, 因此 LED光源投影机始 终停留在实验室阶段,而没有量产。 不过, LED光源亮度瓶颈终于在 2008年实现突 破。投影机灯泡厂商德国欧司朗 2008年末宣布, 已 经研发出了最新的 LED光源系统, 采用了 5个 LED 灯泡的这种光源提升到 500 lm 以上。因而在 CES2009消费电子展上展出的几款 LED1080p投影 机也宣称达到了 700 lm以上, 例如著名投影机品牌 V ivitek携一款企业用 LED光源投影机新品亮相本届 CES大展。在此时推出第一台采用 LED光源的企业 用 1080p投影机 HC 7 500 A,这款 DLP达 700 lm,对 比 35 000B1, LED光源使用寿命超过 20 000 h。而其 中来自我国台湾地区的奇菱科技更是宣布其 LED 投影机的已经超过 1 000 lm。这些产品无一不在说 明, LED光源的亮度已经非常接近普通投影灯的亮 度。 上述诸多消息都在向我们传递出这样一个信 息: 2009年, LED光源应用于投影机的时机已经成 熟。在解决亮度过低的问题后, LED光源的低发热 量优势可以让投影机体积做到更加小巧, 这意味着 今后的商务投影机将真正实现掌机大小。另外, LED光源 20 000 h的寿命基本杜绝了投影机使用一 段时间后需要更换灯泡的现象, 用户的使用成本将 大幅度缩减。不过, 我们也不能忽视 LED光源应用 初期, 普及率不高带来的生产成本较高的可能性。 但从长远看, LED光源必将成为投影机的主流光源 品种, 在很大范围内取代现有金属卤素灯泡以及流 行的超高压汞灯泡, 成为投影机的一种新型光源。 参考文献: [ 1] 2009国际消费电子展 CES 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集 [ 2] 日本 Optic Device研究所 NE杂志 [ 3] 卢庆儒 /D igiTimes. com. 反射式高亮度 LED带动液晶 投影机变革 [ 4] 沈培宏. 使用高亮度 LED的液晶投影机 [ J]. 灯与照 明, 2008( 2) (上接第 56页 ) 降低电光源的照度并不影响道路照明的功能, 这时, 可采用光 - 电子控制器将路灯供电电压自动降低: 入夜时路灯连接成不完全星形, 每个灯承受 220 V 相电压工作; 23时以后控制器自动断开零线,路灯两 两串联承受线电压。只要路灯分配均匀, 每盏灯承 受的电压将由深夜 230 V的相电压降至 400 V的线 电压的一半,即半夜灯的最佳供电电压200V。 试验装置电光源为飞利浦亚明照明有限公司生 产的 NG70高压钠灯。电流检测值如表 3中的示值, 电压检测值如表 4中的示值。 从表 3、表 4可知,供电电压为 220V时, 高压钠 表 3 高压钠灯电流检测 电流 ( A) 示值 (A ) 实际值 (A ) 1. 04 1. 08 1. 04 0. 95 0. 97 0. 95 表 4 高压钠灯电压检测 电压 ( V) 示值 (V ) 实际值 ( V) 220 217 219. 920 200 197 199. 942 灯电流为 1. 04A, 而供电电压降至 200V时,高压钠 灯电流为 0. 95A, 不考虑降压前后高压钠灯电阻微 小的变化, 降压后节电 16. 6%。 参考文献: [ 1] 张振.国际城市道路照明节电技术 [ J]. 电力需求侧管 理, 2007( 3) : 54~ 55 [2] 张万奎,丁跃浇. 城市道路照明半夜灯实施的一种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 [ J].照明工程学报, 2005, 16( 2) : 52~ 54 [ 3] 张万奎,李晓松, 丁跃浇. V /V0变压器 - 路灯节电照明 系统负荷分析 [ J].照明工程学报, 2006, 17( 3): 21~ 23 [ 4] Raymond Yeage r. L ighting Design & App lication (美 ). 2006( 3): 52~ 57 #59# 2009年 6月 灯与照明 第 33卷第 2期