投影顯示單元燈泡結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

    控制室對(duì)DLP投影顯示墻最基本的要求就是能24/7連續(xù)不間斷工作，而在整個(gè)DLP大屏幕顯示系統(tǒng)中，投影顯示單元中的燈泡是最薄弱的環(huán)節(jié)，也是唯一的易耗品。為解決投影燈泡的易損問題，投影顯示單元也經(jīng)歷了單燈工作結(jié)構(gòu)、雙燈同時(shí)工作結(jié)構(gòu)、雙燈切換工作結(jié)構(gòu)3代的發(fā)展過程，以下我們逐步看一看各發(fā)展階段的技術(shù)和特點(diǎn)：

一、單燈工作結(jié)構(gòu)：

    因受技術(shù)和成本的限制，2002年以前所有的投影單元都幾乎采用單燈工作結(jié)構(gòu)，到目前為止還有很多投影顯示單元還是采用這種結(jié)構(gòu)，這種光學(xué)結(jié)構(gòu)也是目前背投電視中普遍采用的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

　　因單燈光學(xué)結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)燈泡，所以設(shè)計(jì)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(tái)達(dá)和揚(yáng)明的背投引擎。雖然單燈結(jié)構(gòu)能帶來成本的節(jié)約，但其缺點(diǎn)也非常明顯：

    1、不能應(yīng)付緊急情況的需要：如重要會(huì)議,領(lǐng)導(dǎo)視察,應(yīng)急指揮等不能中斷的應(yīng)用場(chǎng)合。

    2、更換燈泡時(shí)間較長：投影單元中的光學(xué)引擎是精密設(shè)備，并帶有高壓和高熱，燈泡損壞時(shí)，正常操作需斷電冷卻后更換燈泡，用戶實(shí)際更換時(shí)間遠(yuǎn)大于廠家標(biāo)稱的更換燈泡3-5分鐘。

    3、隨時(shí)需專業(yè)人員調(diào)整：更換燈泡后，新燈泡參數(shù)和報(bào)廢燈泡參數(shù)不同，需專業(yè)技術(shù)人員調(diào)整整墻的亮度、色度等參數(shù)，非常不便。

    4、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(shù)量的備用燈泡，同時(shí)對(duì)用戶存放燈泡地點(diǎn)也有專業(yè)的要求。

二、雙燈同時(shí)工作結(jié)構(gòu)：

    為使投影單元的薄弱環(huán)節(jié)—燈泡達(dá)到冗余備份，科視率先在控制室投影單元中采用了雙燈結(jié)構(gòu)的背投模塊，其設(shè)計(jì)原理為在機(jī)器中采用了兩個(gè)UHP燈泡，兩個(gè)燈泡既可以同時(shí)工作，也可以單獨(dú)工作。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

    雙燈同時(shí)工作結(jié)構(gòu)來源于會(huì)議室常用的工程投影機(jī)，因這類型的工程投影通常需要非常高的亮度，在一個(gè)燈泡不能達(dá)到所需亮度時(shí)，采用兩個(gè)，四個(gè)燈泡同時(shí)工作能獲得非常高的亮度輸出，適應(yīng)會(huì)議室的明亮環(huán)境，但其缺點(diǎn)也限制了在控制室的廣泛應(yīng)用，在控制室應(yīng)用的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為：

    1、全墻色彩、亮度難調(diào)整均勻：因?yàn)槊總�(gè)燈泡的光譜和亮度都是非線性變化的，不能達(dá)到完全的一致，所以控制室的各投影顯示單元都有獨(dú)立的色彩和亮度調(diào)整電路來保持整個(gè)顯示墻的亮度和色彩一致。雙燈同時(shí)工作中，單位時(shí)間投影顯示單元的色彩和亮度變化值是單燈系統(tǒng)的2倍。

    2、燈泡亮度系數(shù)利用不高：雙燈同時(shí)工作的原理是兩只燈泡同時(shí)點(diǎn)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芯片狹小面積限制，雙燈同時(shí)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(dāng)一個(gè)燈泡損壞或者只開一個(gè)燈泡使用的時(shí)候，亮度為正常輸出的70%。

    3、使用不方便：因?yàn)殡p燈同時(shí)工作時(shí)的亮度利用系數(shù)不高，所以在真正使用中會(huì)出現(xiàn)奇怪的現(xiàn)象：同時(shí)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(shí)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)中如有一個(gè)燈泡損壞，為達(dá)到整個(gè)顯示墻的亮度、色彩一致性，那么需要關(guān)閉所有其它投影單元中的一個(gè)燈泡。

    4、使用不經(jīng)濟(jì)：如只使用一個(gè)燈泡，因亮度不夠，顯示性能性價(jià)比不如單燈獨(dú)立系統(tǒng)，如果兩個(gè)燈同時(shí)工作，則用戶的運(yùn)行成本又會(huì)增加了一倍（燈泡是運(yùn)行中的主要設(shè)備成本）。

三、雙燈切換工作結(jié)構(gòu)：

    雙燈切換工作結(jié)構(gòu)并不只是增加一個(gè)燈泡那么簡單，其核心技術(shù)包括故障自動(dòng)檢測(cè)、雙燈光學(xué)及物理精確定位、冗余參數(shù)存儲(chǔ)，冗余電源等，雙燈切換工作結(jié)構(gòu)既解決了投影顯示單元的燈泡冗余備份，又能保持良好的顯示性能，所以這種方式是控制室投影顯示墻的最完美解決方案。、目前主流的投影單元廠家都推出了基于雙燈切換工作結(jié)構(gòu)的投影顯示單元，如Barco的Over View D系列、三菱的VS-XLW20系列、艾恩光電的MDC-D系列等。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

    雙燈切換工作方式具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

    1、保證重要情況下的穩(wěn)定使用

    由于一般用戶無法正確估計(jì)燈泡的使用時(shí)間，并且燈泡損壞具有不確定性，而燈泡的損壞往往可能造成在重要會(huì)議,應(yīng)急指揮,重要監(jiān)控情況下投影顯示單元的黑屏現(xiàn)象。雙燈冗余備份系統(tǒng)在這種情況下就非常好的解決了這個(gè)問題，在短短的幾秒鐘內(nèi)，系統(tǒng)就可將備份燈泡替換到光輸出位置，保證投影顯示墻的不間斷穩(wěn)定工作。

    2、有效減少維護(hù)成本。

    燈泡是投影顯示墻中的易耗品。燈泡的定期更換是投影顯示墻中的重點(diǎn)內(nèi)容。雙燈備份在很大的程度上縮短了更換燈泡從報(bào)修到完成的一個(gè)周期，可以在不影響用戶正常使用的情況下進(jìn)行壞燈的更換。從而有效減少了客戶維護(hù)的成本。燈泡的交替使用實(shí)際延長了單個(gè)燈泡的使用壽命，可以有效的提高燈泡的使用壽命10%-15%，間接降低了使用成本

    不同廠家的雙燈切換工作結(jié)構(gòu)有不同的工作模式，下面以艾恩光電的MDC-D系列為例進(jìn)行簡單的說明。艾恩光電的MDC-D系列采用兩只UHP燈泡，并分別對(duì)每只燈泡都預(yù)留了獨(dú)立的參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)空間，在切換到不同的燈泡時(shí)，調(diào)用不同的參數(shù)，保證整個(gè)投影顯示墻的色彩和亮度的一致均勻。雙燈切換工作結(jié)構(gòu)有三種工作模式：

    1、熱備份模式：兩個(gè)燈泡都為工作狀態(tài)，其中一個(gè)燈泡負(fù)責(zé)投影機(jī)芯的光輸出任務(wù)，另一個(gè)燈泡在線冗余等待，在工作燈泡出現(xiàn)問題的時(shí)候可以立刻替換，最小縮短切換時(shí)間。

   2、冷備份模式：一個(gè)燈泡為工作狀態(tài)，備用燈泡不工作。當(dāng)系統(tǒng)偵測(cè)到工作燈泡出現(xiàn)故障或手動(dòng)切換時(shí)，將備用燈泡切換成工作狀態(tài)，主用燈泡變?yōu)閭溆脿顟B(tài)。冷備份模式燈泡切換時(shí)間比熱備份時(shí)間較長，時(shí)間約為3秒。

   3、經(jīng)濟(jì)模式：兩只燈泡以設(shè)定的時(shí)間間隔交替使用（默認(rèn)時(shí)間間隔為500小時(shí)），由于有序的進(jìn)行燈泡的切換，避免某只燈泡長時(shí)間的不間斷工作，使燈泡可以得到有效休息間隙，延長燈泡工作時(shí)間。

    總結(jié)：DLP大屏幕拼接顯示墻的燈泡結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段，目前雙燈切換工作方式已逐漸成為市場(chǎng)的主流，在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)獲得了廣泛的應(yīng)用，但由于以前雙燈系統(tǒng)高昂的價(jià)格，限制了其在中國控制室中的廣泛應(yīng)用，相信隨著雙燈系統(tǒng)價(jià)格的不斷下降，必將會(huì)在中國控制室領(lǐng)域掀起一個(gè)應(yīng)用高潮。