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双灯冗余系统在控制室中的应用

2005-10-12 温小海 InfoAV China


    控制室对投影显示墙最基本的要求就是能24×7连续不间断工作,而DLP数字光处理技术是能满足这个要求的最好解决方案,并能带来最大的保真度和很好的清晰度、亮度和色彩的还原性,所以DLP数字光处理技术在控制室得到了长足的发展,到目前为止,基于DLP技术的解决方案已垄断了控制室的投影显示墙设备。
    一个投影显示墙是由多个投影显示单元拼接而成,在整个系统中,投影显示单元中的灯泡是最薄弱的环节,也是主要的易耗品(因投影灯泡的易损性,虽然设备厂家都承诺设备保修一年以上的售后服务,但灯泡最多只承诺保修3个月或不保修)。为解决投影灯泡的易损问题,投影显示单元也经历了单灯独立工作结构、双灯同时工作结构、双灯切换工作结构3代的发展过程,以下我们逐步看一看各发展阶段的技术和特点:

    一、 单灯独立工作结构:
    因受技术和成本的限制,2002年以前所有的投影单元都几乎采用单灯独立工作结构,到目前为止还有很多投影显示单元还是采用这种结构,这种光学结构也是目前背投电视中普遍采用的结构,其结构示意图如下:

双灯冗余系统在控制室中的应用

    因单灯光学结构中只有一个灯泡,所以设计简单、体积小。其代表有三菱的VS-XL20系列、科视的RPMX-100U背投模块以及台达和扬明的背投引擎。虽然单灯结构能带来成本的节约,但其缺点也非常明显:
    不方便随时更换灯泡:如在会议进行中或领导视察中。
    更换灯泡时间较长:投影单元中的光学引擎是精密设备,并带有高压和高热,灯泡损坏时,正常操作需断电冷却后更换灯泡,用户实际更换时间远大于厂家标称的更换灯泡3-5分钟。
    随时需专业人员调整:更换灯泡后,新灯泡参数和报废灯泡参数不同,需专业技术人员通过手工调整达到整墙的亮度、色彩均匀性,非常不便。
    备用灯泡的购买和存放:为保证投影显示单元的24×7工作,必需购置一定数量的备用灯泡,但同时用户没有专业的存放地点来存放备用灯泡。

    二、双灯同时工作结构
    为使投影单元的薄弱环节-灯泡达到冗余备份,科视首先在控制室投影单元中采用了双灯结构的背投模块,其设计原理为在机器中采用了两个UHP灯泡,两个灯泡既可以同时工作,也可以单独工作。其结构示意图如下:
双灯冗余系统在控制室中的应用

    双灯同时工作结构来源于会议室常用的工程投影机,因这类型的工程投影通常需要非常高的亮度,在一个灯泡不能达到所需亮度时,采用两个,四个灯泡同时工作能获得非常高的亮度输出,适应会议室的明亮环境,但其其它的缺点限制了在控制室的广泛应用,在控制室应用的主要缺点表现为:
    全墙色彩、亮度难调整均匀:因为每个灯泡的光谱和亮度都是非线性变化的,不能达到完全的一致,所以控制室的各投影显示单元都有独立的色彩和亮度调整电路来保持整个显示墙的亮度和色彩一致。双灯同时工作中,单位时间投影显示单元的色彩和亮度变化值是单灯系统的2倍。
双灯冗余系统在控制室中的应用

    灯泡亮度系数利用不高:双灯同时工作的原理是两只灯泡同时点亮,两束通过汇聚棱镜汇聚后形成一束光再照射到DMD芯片上,由于汇聚棱镜的光损失及其它光路的光损失,再加上DMD芯片狭小面积,双灯同时工作的亮度不是“1+1”的叠加,而大约是双灯理论总亮度的140%。当一个灯泡损坏或者只开一个灯泡使用的时候,亮度为正常输出的70%。
    使用不方便:因为双灯同时工作时的亮度利用系数不高,所以在真正使用中会出现奇怪的现象:同时使用双灯,亮度太高刺眼,而只使用一只灯泡工作,亮度又不够。特别是如在双灯同时工作状态下,系统中如有一个灯泡损坏,为达到整个显示墙的亮度、色彩一致性,那么需要关闭所有其它投影单元中的一个灯泡。
    使用不经济:如只使用一个灯泡,因亮度不够,显示性能性价比不如单灯独立系统,如果两个灯同时工作,则用户的运行成本又会增加了一倍(灯泡是运行中的主要设备成本)。
    
    三、双灯切换工作结构
    双灯切<

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