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本文关键词:光源|亮度|解析

【技术解析】光源亮度是怎么回事?

智能家居体验中心 > 安装维修 > 常见问题 > 作者:E点星探 来源:智能物联网发布时间: 2020-07-02 14:36:40阅读()

「摘要导读」本文作者围绕“光源|亮度|解析”展开,从行业角度阐述了《【技术解析】光源亮度是怎么回事?》一文中自己的观点。主要内容是:众所周知,对于投影机来说,亮度是一个极为重要的指标,说夸张一点,可以称得上是投影机“安身立命”之本。然后,近来在投影市场尤其在家用市场上,出现了光源亮度这一概念,...

  众所周知,对于投影机来说,亮度是一个极为重要的指标,说夸张一点,可以称得上是投影机“安身立命”之本。然后,近来在投影市场尤其在家用市场上,出现了光源亮度这一概念,今天小画就和大家探讨下这个“光源亮度”的概念。



  首先,标准的投影机亮度的概念,是指理想环境中,标准化的理想投影幕上,投影机所投射最亮白色画面的亮度。其中,理想环境的含义是“自镜头到投影幕这段光线传播不引起任何亮度损失”;“标准化的理想投影屏幕”的含义则是,这个幕布的反射率是100%,且反射的角度不存在无效散射、反射幕布的尺寸恰好完全覆盖投影画面。显然,这种所谓理想状态下的亮度测量是无法做到的,实际方法是用环境散射系数、屏幕吸收系数等纠正测量系统的误差。同时,标准定义下的投影机亮度,往往与镜头处测得的光通量在数值上基本一致。

  其次,什么是光源亮度呢?简单说就是光源作为发光体的部分所产生的可见光总亮度。如果是蓝色激光荧光色轮技术,那么就是蓝色激光器的总亮度;如果是汞灯光源,那么除了红绿蓝三原色波长的能量,这个光源亮度还包括其他可见光波长(虽然眼睛对后者的敏感度低很多);如果是红绿蓝RGB的LED光源,则是三个原色发光亮度的总和。

  蓝色激光光源

  介绍了以上两个亮度概念,我们就可以说说光源亮度到投影机亮度之间的“隐私”。在激光投影机里,光源亮度基本就是蓝色激光器的亮度总和。而蓝色激光器发出的光线,一般至少要经过“光线传递”、“扩束”、“消散斑”、“荧光粉色轮”、“原色色轮”、“方向反射镜片”、“DMD”光阀、“多组光学镜片和电子机械结构组成的投影镜头”,然后才呈现在投影画面上。即光源亮度变成投影亮度,中间至少经过十余个步骤的处理。且每一个处理步骤,都会导致亮度下降。

  我们来看其中几个亮度损失的情况:

  第一,玻璃镜片,一般玻璃的透射率是略高于80%(我们的建筑物白色玻璃窗),光学玻璃的透射率则是94%以上。但是即便是如此高投射率的玻璃,来上5片,总投射能力也会下降到73%。

  第二,DMD光阀的工作情况。DMD工作时,开口率、透射率、散射率、反射率、系统洁净度等都影响亮度传递,而且这些数据没有一个可以达到100%传递亮度,由此可见,一个DMD光阀对产品亮度的影响已经很大。

  第三,光源亮度最大的损失点之一,其实是一个很多人都忽视的问题——即光源产生的光柱截面形状与DMD光阀镜面形状之间的差异。DMD镜面一般是4:3、16:9、16:10的矩形。而光源光柱截面一般是圆形和椭圆形。最简单的情况,圆形光柱在4:3形状的DMD上的有效照射已经不足三分之二,即一下子损失近四成的亮度。

  第四,对于激光荧光色轮技术,还必须考虑荧光转化的效率:即蓝色激光到绿色荧光、蓝色激光到红色荧光的转变效率。其中,由于白光能量中,绿色基本占了一半,所以绿色荧光粉的效率是一个非常大的问题。例如大部分氮化物绿色荧光粉的量子效率在70-90%之间。

  综上所述,如果假设所有的光学系统效率都达到100%的完全理想的上帝状态,5000流明光源亮度的激光投影机,能给出的理想亮度也不过2300+流明(考虑DMD90%开口率和光源光柱截面与16:9DMD光阀的覆盖差、80%的荧光粉效率)。



  实际上,这世界上哪里有完美的光学系统:在前面已经列举了包括“光线传递”、“扩束”、“消散斑”、“原色色轮”、“方向反射镜片”、“多组光学镜片和电子机械结构组成的投影镜头”等一大堆光学结构,每一个光学镜片上都有透射率、散射率、吸收率、清洁度等指标影响亮度传递。这些光学结构足以让投影机的光源亮度利用水平再打一个对折。这样一来,投影亮度实际上只有光源亮度三分之一左右,如果投影系统确定采用单片式DLP、蓝色激光荧光色轮体系,投影亮度恐将只有光源亮度的四分之一了。

  最后,对投影机,最有效的数据应该是ANSI亮度。所谓ANSI亮度其实就是优化亮度,这种亮度也就是说在画面色彩表现正常时的一种亮度,在具体的评测时我们会取画面的九个点来测试。从专业的角度来说,ANSI亮度和最大亮度对于我们的参考意义会更大。

Tags: 光源|亮度|解析 

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