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投影光源：从电弧到激光

作者： David Aleksandersen 5. 2019年7月

投影灯投影的历史与照明的历史交织在一起 - 毕竟，每台投影机都需要光源！在这篇博客中，我们将灯具的焦点从19世纪的气体放电模型转变为今天的激光技术。
    • 弧光灯
    • 金属卤化物灯
    • UHP灯
    • LED
    • 激光
    • 混合照明
    • 激光投影仪在性能，环境和口袋方面具有优势 

ARC LAMPS

斯代特，Petrie_Lamp_1847碳弧灯的概念最早在19世纪早期得到了证明（图中显示了1847年的Staite / Petrie提案）。弧光灯技术是最早的电力商业用途之一。弧灯通过电弧（也称为伏打电弧）产生光，电弧是当气体被电离时发生的放电。该术语还用于气体放电灯，其通过玻璃灯泡中的惰性气体通过金属电极之间的电弧产生光。的荧光灯是一种低压汞弧光灯的一个例子。    
虽然碳弧灯用于投影系统，但它是氙弧灯（气体放电灯，通过高压电离氙气来产生光），这是目前最为人所知的。氙灯广泛用于电影放映机和其他高亮度投影仪。虽然目前被激光投影仪取代，但氙仍然是电影放映机安装基地中的主要照明技术。    
氙灯的优点是启动时间短，分布宽，均匀分布，可以很好地跟踪自然光，并且是最亮的灯技术。在缺点方面，氙的寿命很短，价格昂贵。

金属卤化物灯

金属卤化物灯是20世纪60年代开发的技术。它是一种通过电弧通过汽化汞和金属卤化物的气态混合物产生光的电灯。这些灯被称为汞蒸汽灯，在被超高性能/超高压灯取代之前被广泛用于投影系统。      

超高性能灯/超高压灯

超高性能灯是一种高压汞弧灯，最常见的超高压灯（UHP是飞利浦的商标）。与投影系统中使用的其他灯不同，它不是金属卤化物灯，而是仅使用汞。   
对于投影，这些灯的性能是众所周知的并且产生可预测的操作。它们可以用作独立灯泡配置，也可以用于最多六个灯泡的投影仪 - 以增加亮度。这些灯泡的使用寿命长达4-5000小时，但最常见的是寿命为2000小时。灯需要一定的预热时间，而氙灯具有很好的分布色谱，UHP灯的色谱能量分布很差。它很宽，但分布不均匀。

发光二极管（LED）

的发光二极管（LED）是一种半导体光源。当施加电压时，能量以光子的形式释放，这种效应称为电致发光。与其他光源相比，LED具有许多优点，包括长寿命，小尺寸，快速切换和低能耗。与其他光源相比，LED的主要负面影响是它传统上具有非常低的亮度输出。    
img5047市场上第一台LED投影机是projectiondesign的FL32。它有大约400流明，但随着LED技术的最新发展，投影机制造商Norxe使用飞利浦的高流明密度ColorSpark HLD LED技术向市场推出了一款超过4000流明的LED照明投影机。   
凭借最初的低水平流明输出，LED投影仪通常用于小型应用，例如模拟，其中寿命和大大减少的维护需求（投影仪可以在维护之前运行长达32000小时，具有光源能力运行10万小时 - 或24/7运行11。8年）比有限的亮度输出更重要。
当使用DLP ® 投影系统的系统中，LED的驱动使投影机厂商移除色轮，消除了DLP单芯片投影机的弱点。

使用LED作为照明光源也引入了一些挑战，例如在使用光学混合的系统中其窄带宽和光学设计，其中颜色折射产生了不想要的伪像。光学混合物中的设计变化消除了这种限制。

杂交光源

后来，LED作为混合照明系统中的两个光源之一进入投影仪。2010年第一台采用LED和激光荧光粉组合照明光源的投影机是卡西欧的 XJ-A130（以及基于同一平台的其他型号）。这款投影机的独特品质是创造色彩的技术组合：红色由原生LED制成，蓝色由原生蓝色激光制成，绿色是通过将蓝色激光转换为荧光粉而产生的。据宣布，它具有2500流明和20000小时的照明寿命。   
目前最常见且价格合理的照明技术之一是激光荧光粉，大多数投影机制造商已经发布了激光荧光粉投影仪。它们通常设计有一组蓝色激光，其中红色和绿色由黄色荧光粉，红色和蓝色激光以及黄色或绿色荧光粉产生。这因制造商而异。
以激光荧光粉作为照明光源发布的第一批​​投影机通常约为6-7000流明，但在巴可UDX中已被推至32000流明。
激光荧光灯投影仪的主要优点是照明光源的使用寿命，通常为20 000小时，可以360度安装（所有轴）。

激光投影仪的好处......

在表现

激光投影（纯激光和激光荧光粉）具有许多优点。让我们来看看这里最具影响力的一些：
  • 减少维护。 使用激光/激光荧光投影仪，您可以大大减少花费（金钱和时间）来保持系统运行的需要。寿命为20-30000小时的激光器减少了维护需求。
  • 减少停机时间。由于需要减少维护，投影仪将不再是系统停机的罪魁祸首
  • 安装灵活。通过拆除灯泡，（大多数）投影仪可以按照安装要求的任何方向安装。这将减少对昂贵的安装或复杂镜像系统的修改的需要。
  • 色彩表现。激光荧光粉不具有很好的色彩性能，但真正的激光投影仪确实如此。随着REC2020色彩空间即将到来的要求，激光投影似乎是唯一可行的解​​决方案。
  • 3D投影。通过纯粹的原生激光投影，您可以比以往更高的精度分离左/右眼 - 明亮，生动的3D内容可以栩栩如生。
  • 环保。与氙相比，激光/激光荧光粉解决方案在屏幕上每行使用的功率降低了52％。这甚至包括用于冷却的功耗。

在环境中

除了上述功率效率之外，激光/激光荧光体还具有其他优点。功耗更低，散热更少，减少通风和冷却的需要。更不用说氙气灯也是用危险组件制造的。
有关激光/激光荧光粉对环境影响的进一步阅读，我建议以下链接：

在你的口袋里

降低运营成本是激光投影（或任何固态光源，如LED）的主要优点，因为无需在电影院每700-1000小时更换一次灯，或在其他应用中更换1500-2000小时。
当然，这将对运行投影系统的运营费用产生重大影响，因为所有预测投资都将转移到资本支出 - 企业用于购买或投资新产品的资金。
对于很多公司来说这很好，但是有其他公司和组织出于各种原因希望保持更高的运营费用。也许这会推动新的商业模式进入投影市场，例如租赁和长期设备租赁？
目前，在我的书中，选择似乎是激光，激光荧光粉和LED。以及如何选择适合自己的产品？这一切都归结为应用程序以及您打算使用投影仪的地方。祝好运！

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