vk.com



Тема №376

Avatar 80x80не в сети

Светодиодное освещение. Проекционные системы обратной проекции

автор: Elvis  .  Срд, 13 Июл 2011, 13:05  .  комментарии: 1

http://videoforum.com.ua/get/file=936_ae248943c0c09b6241e7


С момента своего появления проекционная технология заняла лидирующую позицию как технология для показа изображений большого формата и высокого разрешения. Все последующие годы развитие проекционных технологий шло в ногу с ростом качества компьютерной графики и источников видеосигнала, следуя тенденции роста разрешения изображений и размера экранов. Однако в определенных случаях всегда нуждались в более высокой пиксельной плотности изображений большой площади, чем та, которую мог бы обеспечить одиночный стационарный проектор. В частности, и это рассматривается в данном документе, – применение в

диспетчерских таких объектов, как электросети, сети связи, транспортные сети и другие виды коммунальных сетей, производственные предприятия и жизненно важные объекты, нуждающиеся в контроле и управлении. Как правило, для таких объектов лучше всего подходят видеостены, смонтированные из большого числа модулей с использованием технологии обратной проекции. Подобные "плиточные" массивы формируют составное изображение, имеющее намного более высокую пиксельную плотность, чем та, которую мог бы дать одиночный проектор.


Проблемы видеостен



С видеостенами связан ряд проблем, с которыми можно столкнуться при использовании проекторов. В первую очередь это надежность решения, об-щая стоимость владения, простота монтажа системы и затраты времени на ее техническое обслуживание. Как оказалось, решение этих проблем сильно зависит от того, какой источник света используется в проекторе. В качестве источника света цифровых проекторов традиционно используются разрядные лампы высокой интенсивности (HID-лампы), освещающие один или несколько микродисплеев. В таких лампах используется электрическая дуга, горящая в стеклянной колбе, в которую под давлением закачаны газ ксенон или пары ртути. Чаще всего применяются лампы на парах ртути. Отличительной особенностью HID-


http://videoforum.com.ua/get/file=936_562af679bead184062c9



ламп является просто невероятная контрастность изображения, создаваемого современными цифровыми проекторами, построенными на полупроводниковых компонентах, в том числе с использованием микродисплеев. Однако их источники света по-прежнему остаются не полупроводниковыми даже сегодня. Светоизлучающие диоды (светодиоды, LED) являются полупроводниковыми приборами, способными заменить HID-лампы (рис. 1). Так, будучи использованной в светодиодной дисплейной системе обратной проекции Christie Entero™, технология светодиодных источников света обеспечила наглядные эксплуатационные и рабочие преимущества, позволившие разрешить массу проблем, свойственных как массивам проекторов в целом, так и видеостенам в частности.


Эксплуатационные преимущества


Важнейшими эксплуатационными преимуществами светодиодов являются их высокая надежность и длительный срок службы. Например, занимающаяся производством светодиодов компания Luminus Devices приводит следующие данные об их надежности, основанные на суммарном времени испытания образцов, равном нескольким миллионам часов: ожидаемый средний срок службы свыше 50 тыс. часов при возможном сроке службы 80 тыс. часов в типичных условиях работы проекционного оборудования. Это намного больше ожидаемого срока службы HID-ламп, который может быть от 500 часов для некоторых ксеноновых ламп большой мощности до 10 тыс. часов для некоторых маломощных ртутных ламп сверхвысокого давления. Прямым следствием высокой надежности светодиодов является снижение стоимости владения за счет отсутствия расходов на материалы и оплату работ по регулярной замене ламп, а также на утилизацию использованных ламп. В ртутных же лампах содержится ртуть, а попадание этого вещества в окружающую среду законодательно запрещено во многих странах, поэтому необходимость обязательной утилизации таких ламп нельзя игнорировать. Более продолжительный срок службы источников света также означает, что проекторы видеостен не будут бесполезно простаивать из-за выхода ламп из строя и при их замене. Собственная надежность светодиодов такова, что замена источников света в проекторах видеостены может не потребоваться вовсе в течение всего срока ее службы.

Но светодиоды – это не просто более надежный, чем HID-лампы, источник света. Они также могут дать дополнительную экономию за счет увеличения срока службы оптической системы проектора, поскольку в излучении светодиодов отсутствует ультрафиолетовая (УФ/UV) составляющая. Хотя HID-лампы и обеспечивают высокую контрастность, но в их свете присут-ствует большое количество ультрафиолетового излучения, вызывающего старение просветляющего покрытия оптических элементов, а также других материалов на основе органических соединений. Поэтому УФ- излучение должно удаляться из света лампы до того, как оно попадет в оптическую систему проектора. Разумеется, правильный подход к конструированию помогает снижать интенсивность ультрафиолетового излучения, однако проекционные технологии, использующие поляризацию света, такие как LCD (технология на жидких кристаллах) и LCD на кремнии (LCoS), всегда были крайне чувствительны к ультрафиолетовому излучению. Кроме того, в случае с использованием одночипового проектора DLP применение светодиодного источника света вместо HID-лампы увеличивает надежность проектора еще по одной причине. Вместе с традиционными HID-лампами одночиповая система DLP должна использовать механическое цветовое колесо, осуществляющее переключение основных цветов в течение каждого видеокадра. Это колесо отфильтровывает основные цвета из сплошного спектра светового потока лампы. К сожалению, присутствие такого движущегося механического устройства, как цветовое колесо, снижает общую надежность проектора. Использование же светодиодов полностью избавляет от необходимости использования цветового колеса.Основные цвета поочередно переключаются при помощи схем раздельного электронного управления красным, зеленым и синим светодиодами, что не приводит к снижению их собственной надежности.


Особенности эксплуатационных преимуществ


Технология светодиодных источников света обеспечивает целый ряд эксплуатационных преимуществ. Во-первых, это большой срок службы светодиодов, а во-вторых – возможность использования менее дорогостоящих конструкций проекторов, когда ценой относительно малой потери контрастности изображения срок службы оборудования значительно увеличивается. Согласно данным о долговременном старении типичных светодиодов, снижение максимальной рекомендованной температуры излучающего перехода всего лишь на 20% для красного и синего и менее чем на 5% для зеленого цвета приводит к увеличению ресурса работы на 20 тыс. часов. Для сравнения: HID-лампы, как правило, за несколько сот часов работы быстро теряют свою яркость относительно пикового значения, падающую на 50% в конце их и без того небольшого срока службы (типичные значения)(рис. 2). Медленное падение светового потока светодиодов выражается в увеличении средней яркости по отношению к пиковой яркости в течение всего срока службы. Фактор очень


http://videoforum.com.ua/get/file=936_2ea24577481d8da23146



Возможность точного управления яркостью светодиодов позволяет не только настраивать равномерность яркости проекторов видеостены, но и точно настроить уровни черного и цветопередачу. Так как светодиодные проекторы используют по отдельности красный, зеленый и синий светодиоды, имеющие независимое управление, то любой дисбаланс цветопередачи может легко корректироваться в режиме реального времени. В результате возникает высокая стабильность характеристик цветопередачи. При объединении проекторов в видеостену это позволяет точно совмещать настройки цветопередачи всех проекторов. Более того, данный процесс может быть полностью автоматизирован. Например, технология Christie ArrayLOC™ обеспечивает непрерывную коррекцию в режиме реального времени для параметров яркости, уровня черного и цветопередачи при работе в массивах до 128 проекторов. Общепризнано, что качество цвета является важнейшим параметром качества изображения после контрастности, разрешения и яркости. И это одно из ключевых преимуществ светодиодов. Используемые в проекторах светодиоды красного, зеленого и синего цветов имеют достаточно узкий спектр излучения с максимумами вблизи 460 нм для синего, 252 нм для зеленого и 625 нм для красного цвета соответственно. В результате этого светодиодные проекторы имеют сравнительно большой собственный цветовой охват. Как показано на рис. 3, площадь треугольника диаграммы цветности CIE (1931), описывающей цветовой охват типичного светодиодного проектора, приблизительно на 70% больше охвата цветового пространства Европейского союза телерадиовещания (EBU), обычно используемого в дисплеях, устанавливаемых в диспетчерских. Более широкий цветовой охват светодиодных источников света означает более точную передачу цветов реальных объектов, выходящую за рамки возможностей цветопередачи привычных ламповых технологий. Это позволяет использовать соответствующее цветовое кодирование исходного контента. Стандартные цветовые пространства, такие как EBU, также могут обеспечить точность передачи цветов, но ценой уменьшения насыщенности основных (первичных) цветов. Возможность индивидуального управления каждым из основных (первичных) цветов светодиодного источника света, позволяет это делать с минимальным влиянием на остальные рабочие характеристики. Наиболее важным параметром для видеостены является большой цветовой охват проектора, обеспечивающий возможность воспроизведения более широких цветовых пространств, т.к. любые цветовые пространства должны приводиться к единому цветовому охвату, который сможет быть воспроизведен каждым из проекторов. Например, если дисплеи обеспечивают нормальный охват только для цветового пространства EBU, то результирующий цветовой охват видеостены должен быть меньше цветового пространства EBU из-за неизбежных допусков и погрешностей. И последнее по счету, но не последнее по важности преимущество светодиодов заключается в том, что они позволяют избавиться от свойственных одночиповым проекторам DLP артефактов переключения цветов. Скорость вращения цветового диска у использующего HID-лампу проектора – не более нескольких сотен оборотов в секунду, что ограничивает число переключений RGB-цветов для каждого кадра. По этой причине цветовое колесо порождает артефакты цветоделения (т. н. "эффект радуги"), заметные при быстром перемещении взгляда или резком повороте головы. Например, черно-белое изображение может в таком случае распадаться на множество цветных "контуров". В светодиодном проекторе вместо цветового колеса используется переключение светодиодов. Это позволяет поднять частоту переключения цветов настолько высоко, что она превысит порог зрительного восприятия цветового мерцания. И хотя не все люди одинаково чувствительны к переключению цветов, просмотр становится более комфортным для всех без исключения.

Навстречу трудностям

Хотя использование светодиодов в качестве источника света для видеостен и имеет массу преимуществ в сравнении с HID-лампами, однако, чтобы использовать эти преимущества светодиодной технологии полностью, необходимо разрешить ряд серьезных проблем. Во-первых, излучение светодиодов, в терминах светового потока (RAW-люмены) и спектральных характеристик, зависит от силы тока, протекающего через светодиод, и от температуры его излучающего перехода. Оба эти фактора могут приводить


http://videoforum.com.ua/get/file=936_c56f3b7f7136c4745762



к смещению длины волны пика излучения светодиода, что, в свою очередь, приведет к изменению цветового охвата и качества цветопередачи изобра-жения. Поэтому необходимо обеспечить точное управление током и температурой перехода. В результате нескольких лет непрерывных исследований компания Christie разработала ряд собственных технологий для управления этими параметрами и защитила их множеством патентов. Во-вторых, температура излучающего перехода также влияет на надежность светодиодов и на то, как скоро они начнут выходить из строя. Поэтому должны использоваться системы контроля температуры и охлаждения, которые позволяют снизить температуру, увеличить надежность проектора и обеспечить его оптимальную работу в течение всего срока эксплуатации. И, наконец, яркость. Следует признать, что современные светодиоды не могут конкурировать по уровню световой отдачи не только с мощными ксеноновыми, но и со многими ртутными лампами. Тем не менее, есть множество применений, для которых вполне достаточно яркости экрана, достигаемой при использовании светодиодов, и для которых гораздо более существенными являются преимущества, приобретаемые за счет использования светодиодов. Одним из таких применений являются видеостены для диспетчерских. Но все-таки в ходе интенсивных исследований светодиодных источников освещения и технологических разработок в течение нескольких последних лет удалось значительно увеличить световую отдачу светодиодов. Данная тенденция сохраняется, что позволяет надеяться на дальнейшее увеличение яркости светодиодов в ближайшие годы.

Преимущество Christie

Светодиодные источники освещения уже применяются в различных проекторах компании, таких как телевизоры для массового потребительского рынка, использующие обратную проекцию, и т. н. "карманные" проекторы прямой (фронтальной) проекции. По мере увеличения яркости крупноформатных светодиодов, таких как PhlatLight® компании Luminus Devices, они начинают использоваться во все возрастающем числе продуктов, тем самым расширяя спектр своего применения. Однако, несмотря на сложность специальных требований к оборудованию для диспетчерских, были разработаны такие новейшие дисплейные системы обратной проекции, как Christie Entero™. В них были успешно воплощены преимущества светодиодной технологии, обеспечившие высокую надежность создаваемых видеостен при практически полном отсутствии потребности в техническом обслуживании.

Elvis

Чтв, 14 Июл 2011, 11:03

http://videoforum.com.ua/get/file=936_c0e2a760e20e8c4450cf

Комментировать Цитировать

Avatar 80x80не в сети

Статистика

Открытых тем ...................................... 1237

Ответов .............................................. 743

Просмотров ......................................... 1953045

Зарегистрированых пользователей ...... 2600

Новые пользователи: alexandrtihii966, andreytroz1992, Lievre, hitrof, lolckik