投影燈泡高效節(jié)能原理分析
2010年02月08日 10:40 www.nxhydt.com 作者：佚名 用戶評論（0）
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投影燈泡高效節(jié)能原理分析
在投影機的應用中，教室環(huán)境與商務環(huán)境、家庭環(huán)境的區(qū)別是明顯的—室內面積大、環(huán)境溫控能力差、開放空間的粉塵較多。教育環(huán)境的鮮明特點造就了教育投影機產(chǎn)品的特色，也為廠商指明了產(chǎn)品設計的方向。
燈泡：小瓦數(shù) 高亮度
圖1 傳統(tǒng)燈泡示意圖
圖2 愛普生E-TORL燈泡
圖3 橢圓形聚光系統(tǒng)
燈泡是投影機的惟一耗材，直接關系著投影圖像的清晰度。目前，無論是哪種投影燈泡，都有其使用壽命。隨著投影機工作時間的延長，其亮度會不斷降低，投影的圖像清晰度會下降，當投影燈泡老化到一定程度時就必須更換。所以，燈泡質量的好壞成為選購投影機的重要參照。
目前，各投影機廠商在燈泡上下足了工夫，以自己研發(fā)設計燈泡產(chǎn)品的愛普生為例。愛普生投影機所采用的E-TORL(Epson Twin Optimized Reflection Lamp)高效節(jié)能燈泡，能夠以170W的小瓦數(shù)，投出2600流明的高亮度。在環(huán)保模式下，燈泡壽命可高達4000小時。
E-TORL燈泡到底是怎么實現(xiàn)高效節(jié)能的呢？
首先，燈芯發(fā)出的光線向各個方向進行照射，由于傳統(tǒng)投影機燈泡采用拋物線形反光罩，因此只有部分光線被其拋物線形燈杯反射，20%~30%的光線被損失掉(如圖1、圖2所示)。
而愛普生的E-TORL燈泡采用了橢圓形燈杯，再配以安裝在燈芯上的副反光罩，能夠將傳統(tǒng)燈泡中泄露的光線進行有效收集，從而避免了光線的泄漏，并減少了光線的衍射。這個系統(tǒng)在橢圓形反射鏡的基礎上結合了一個非球面的透鏡和一個半球形的鏡面，使得燈泡不僅體積小巧，與此同時，還大幅提升了光的利用率(如圖3所示)。
其次，液晶板系統(tǒng)包括微透鏡、偏振板及高溫多晶硅液晶板。微透鏡可以理解為類似放大鏡的光線匯聚鏡片。如果光線完全垂直于該鏡片，則通過鏡片的光線會最終匯聚在其鏡片的中心軸上，并透過液晶板的開口區(qū)。如果光線匯聚點有偏差，則造成部分光線被黑色矩陣阻擋，造成光線損失。由于傳統(tǒng)燈泡的拋物線形燈杯反射出的光線是平行光，即光線反射的方向與光路的中心軸平行，因此光線匯聚到微透鏡時與和微透鏡垂直的光路中心軸夾角較大，造成通過微透鏡的光線無法完全通過液晶板的開口區(qū)，對光的利用率較低，亮度也會受到影響。
愛普生E-TOAL燈泡的橢圓形燈杯彌補了傳統(tǒng)燈泡的弱點，當光線匯聚到微透鏡時與光路中心軸夾角較小，更加接近與微透鏡的完全垂直。從而保證通過微透鏡匯聚的光線更多地透過液晶板。這種方法將光線的利用率提高了15%~20%，實現(xiàn)了投影機亮度的提高。
防塵：主動被動兩相宜
圖4 富可視投影機在設計中合理改善進風口，增大風扇功率，從而形成一個類似“抽風機”的裝置，幫助產(chǎn)品直接除塵
圖5 一舉三得的手工粘貼海綿條
防塵是2007年度教育投影市場上最受關注的一個話題，在此背景下，投影機廠商紛紛為產(chǎn)品的防塵動起了腦筋，像采用新型防塵網(wǎng)、改善機器內部風流等，更有廠商提出了主動除塵的設計。
比如富可視的研發(fā)人員就認為廠商應該變被動為主動，防塵不如除塵。現(xiàn)在，富可全系列投影機中除了LP850外，都沒有設置防塵網(wǎng)。一般投影機采用海綿或金屬材質的防塵網(wǎng)，隨著使用過程的持續(xù)，機器里的粉塵會在防塵網(wǎng)上不斷累積，嚴重阻礙了使用過程中的通風狀況，導致投影機內部溫度上升，對散熱乃至投影機使用壽命都會產(chǎn)生惡劣的影響。富可視技術人員通過研究得出，能夠漂浮起來的都是一些體積并不大的微塵，所以在設計中合理改善進風口，增大風扇功率，形成一個類似“抽風機”的裝置，在很大程度上直接除塵(如圖4所示)。
當然，現(xiàn)在比較普遍的還是防塵。像日立專為教育投影機設計的名為IDS(Intelligent Dustproof System)高效智能防塵過濾系統(tǒng)，就具有較好的防塵效果。
日立IDS高效智能防塵過濾系統(tǒng)由四層組成。第一層是采用最新高科技特種材料的過濾網(wǎng)。這種過濾網(wǎng)將網(wǎng)孔直徑縮小到數(shù)微米，同時運用日立獨有的除塵技術，能夠有效阻止灰塵隨氣流進入機器內部，使得投影機能夠長時間保持亮度穩(wěn)定、圖像清晰。
日立針對過濾網(wǎng)的改造并不僅限于材質，加大過濾網(wǎng)面積是防塵系統(tǒng)的第二層。日立投影機采用的新型過濾網(wǎng)面積比舊機型加大33%，整體擴大了1/3，這樣的設計減少了單位面積上空氣流量降低了流速，大大提高了灰塵吸附的效率。
同時，日立對風扇進行了改造，打造出防塵系統(tǒng)的第三層。日立原同類機型采用的散熱風扇直徑為60.8mm，新型風扇的直徑則達到了107mm，增加了近76%的風扇面積，優(yōu)化了投影機內部整體空氣流動系統(tǒng)，增大了通風量，大幅度提高機器內部散熱效率。而且，日立大直徑風扇降低了產(chǎn)品轉速，有效降低惱人的噪音也是一大特色。
防塵系統(tǒng)的最后一層是日立獨有的優(yōu)化型冷卻風道。機身前方和側面進風口吹入的潔凈風保證液晶板等重要元件及燈泡等發(fā)熱大戶及時、有效的通風散熱。
今年，NEC針對教育用戶對投影機防塵功能的特殊要求，也加緊了技術創(chuàng)新，提出了防塵“三步曲”的全新防塵方法：第一步，加厚的防塵濾網(wǎng)，易拆卸清洗；第二步，手工棉條密封光路，一舉三得；第三步，以渦輪式風扇代替?zhèn)鹘y(tǒng)風扇，散熱防塵兩不誤。
事實上，投影機的光路防塵是投影機防塵中非常重要的一環(huán)。先進的光路防塵設計，能使投影機的整個光路系統(tǒng)結構緊湊。這是由于在設計光路系統(tǒng)時要同時考慮到圖像顯示效果和光學系統(tǒng)對灰塵的隔離效果，從而使得每個光學部件的位置都安排恰當，既保證了緊密又不失秩序。光學部件之間的縫隙全部以手工粘貼海綿條(如圖5所示)，首先，保護了光學部件，防止投影機在震蕩時光路受損；其次，減少由于縫隙引起的漏光現(xiàn)象，使投影圖像亮度更高，顯示效果更好；更重要的是有效阻擋了灰塵的進入和粘附，從根本上對投影機進行防塵保護。
總的看來，不論是除塵也好，防塵也罷，教育用戶的需求就是各家投影機廠商不斷尋求技術創(chuàng)新的動力。讓教育用戶在使用投影機時不再被粉塵干擾，相信在未來還會有更好的設計出現(xiàn)。
人性化：想怎么用就怎么用
學校由于缺少專門的IT技術人員，因此在使用投影機的時候難免會遇到亮度調整、梯形校正、圖像優(yōu)化等部署管理問題，不過這些問題都將成為過去時。
現(xiàn)在，擁有越來越多智能設計的投影機產(chǎn)品，讓部署操作更為簡單、靈活。在市場上的教育投影機中已經(jīng)隨處可見為了教育用戶進行的人性化設計。特別是最近優(yōu)派推出的智能投影機PJ675上采用的“智慧眼”設計，尤其讓人印象深刻。
優(yōu)派獨家研發(fā)的“智慧眼”技術，能憑借機器內的光線感應器來感應室內的光線環(huán)境，從而根據(jù)不同的光線強度，自動調節(jié)投影亮度，達到一個最佳的顯示畫面。在環(huán)境亮度較低的空間使用時，亮度調整到較低的程度，還會為用戶的眼睛提供保護。“智慧眼”能夠根據(jù)安裝方式的不同，自動調節(jié)投影的模式，并可以根據(jù)接入信號的不同來自動調節(jié)影像投影。此外，“智慧眼”還可以自動優(yōu)化顯示圖像的相位、軌跡、位置和分辨率；對于變形畫面，通過自動數(shù)字梯形校正功能，可以對畫面進行垂直±30°的超高角度梯形校正。
有了這些自動的智能功能，用戶不再需要專業(yè)知識，也不再需要技術人員，開機即可使用。
另一項對教育用戶十分有用的設計，就是NEC為提高投影機穩(wěn)定性和使用壽命的雙燈系統(tǒng)設計。借助了自動燈泡切換系統(tǒng)，投影機能夠在7×24小時不間斷使用的同時，擁有更長的燈泡使用時間。這一設計為用戶延長了更換燈泡的時間，節(jié)省了機器的維護費用。
除了多媒體教室或者專門用來進行投影演示的教室外，那些普通教室內并沒有安裝投影機產(chǎn)品，老師要在這樣的教室借助投影進行授課時，就需要帶一臺投影機到教室，經(jīng)過布線、切換、開機等步驟才能開始演示。這些步驟對于每天都要在不同教室授課的老師來說十分煩瑣。
為此，投影機廠商不僅將投影機產(chǎn)品的外形設計得更為小巧、輕盈，攜帶起來更為方便，更為教育用戶進行了貼心設計—用USB的連接接口替代傳統(tǒng)的RGB線連接。可千萬別小看這一設計上的細微變化，有了USB接口，一根USB線即可完成圖像的輸入、輸出信號的切換。
目前，愛普生投影機是惟一用USB線替代傳統(tǒng)的RGB線連接的廠商，只須將愛普生EMP-1710/1715/1810/1815投影機帶有的USB接口與電腦連接，電腦中就會馬上自動安裝EPSON USB Display軟件，然后電腦可以自動識別投影機，并將電腦中的影像快速投遞在投影機的屏幕上。整個過程就像我們使用U盤一樣簡單快捷，當然，也絲毫不遜于通過RGB接口與電腦連接的使用效果。
看似小巧簡單的投影機其實是一種具有很高技術含量的產(chǎn)品，技術的優(yōu)劣成就了產(chǎn)品的好壞。在投影機產(chǎn)品不斷更替的過程中，投影機廠商也在不斷地進行技術創(chuàng)新，以期讓投影機能更加契合用戶的需求。
散熱：通風導熱是關鍵
圖6 S型風路設計
盡管現(xiàn)在已經(jīng)有相當一部分學校的教室都安裝了空調、電扇等設備，能確保室內的溫度保持在較低的溫度，但教學演示用的投影機通常會長時間運轉，散熱性的好壞依然是教育用戶考慮的關鍵因素。
在散熱設計上，通常采用的方式有兩種。一是采用導熱性能良好的材質，例如優(yōu)派的PJ568D和PJ588D“流翔”系列投影機就采用鋁鎂合金材質設計的機身及結構，將整機創(chuàng)新地設計成一個整體散熱器，采用熱量傳送速率最快的熱傳導進行散熱，有效延長了設備的使用壽命。另一種就是設計合理的通風管道以增大散熱面積。以富可視IN24+為例，它采用了雙側17cm的超長通風設計，3.6W的大功率風扇和S型風路散熱技術，有效提高了熱空氣的散熱面積。
當然，也有很多產(chǎn)品結合了這兩種散熱方式。NEC的投影機就在采用雙通道散熱系統(tǒng)的同時，對燈泡本身也采用了獨特的熱傳導材料。在NEC投影機的側面設置有兩個進風口，形成了投影機內的兩條風路，能夠加速風的流動，使散熱窗快速排出熱量，因為散熱部位在底部，散熱風扇的噪音也得到了巧妙的控制。
除此之外，智能型的散熱管理也十分必要。像日立就為投影機配置了智能防塵過濾檢測系統(tǒng)，通過過濾網(wǎng)及機身內部的監(jiān)測部件智能測試風速、溫度等信息，有效防止內部過熱造成機器的損壞。
小貼士
使用投影機
1. 在寒假和暑假不使用投影機的時期，最好將投影機包裝起來收藏好。
2. 使用投影機結束后，請扣上鏡頭蓋，最好等待幾分鐘，待其完全冷卻后再關閉電源。
3. 清潔投影機外殼請用脫脂棉蘸中性溶劑進行。
4. 更換燈泡及使用的時候，請嚴格按照使用說明書進行操作。
選購投影機
1. 明確自己的真實需求狀況，根據(jù)需要選購合適的產(chǎn)品。
2. 掌握投影機使用空間的大小、環(huán)境亮度、投影內容是文檔還是視頻、用戶的特殊要求、播放設備信號輸出的接口、吊裝還是需要經(jīng)常移動、耗材成本、廠商的售后服務等信息，根據(jù)這些基本信息，再一一對照選購適合自己的產(chǎn)品。
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