用于投影機顯示的LED 照明光源白皮書

    投影陣列目前的主要挑戰(zhàn)在于投影機定向的可靠性和靈活性、投影機安裝的簡易性以及使用一定時間后的性能維護。而所有這些都會受到投影機光源性能的極大影響。

    數(shù)字投影機通常使用高壓氣體放電（HID）燈照射一個或多個微型顯示器�，F(xiàn)今，這些燈一般基于超高壓下的氙蒸氣或汞蒸氣放電。隨著適用于S&T陣列投影的投影機從模擬式（CRT和光閾式）逐漸發(fā)展為數(shù)字式，以集成電路為主要形式的固態(tài)元件在投影機內部架構中也占據(jù)了越來越大的比例–其中就包括DLP™技術的微型顯示器。但投影機的光源依然頑固地保持著非固態(tài)，直到現(xiàn)在也是如此。

    固態(tài)發(fā)光二極管(LED)的出現(xiàn)取代了HID燈。正如ChristieMatrixStIM™投影系統(tǒng)所表現(xiàn)的那樣，它帶來了操作上和性能上的許多顯而易見的優(yōu)勢，并可解決投影陣列中現(xiàn)存的一些難題。

    從操作上來說，LED的主要優(yōu)勢是高可靠性和長壽命。例如，根據(jù)LED制造商LuminusDevices公司基于數(shù)百萬小時的儀器實際使用測試得出的可靠數(shù)據(jù)，我們可以預測，在投影應用中的標準操作條件下，其中值壽命將超過80,000小時。

    2]這個數(shù)字遠高于HID燈的預期壽命，后者從某些高功率氙氣燈500小時的短壽命到某些低功率、超高壓汞蒸氣燈所能達到的（最多）約10,000小時的長壽命不等。[3][4]

    更長的光源壽命意味著由燈泡故障和更換造成的故障時間大幅縮短，同時這也意味整個陣列的故障時間也大為縮短。這一點，對滿足在寬視場上達到“肉眼極限”分辨率的大型投影陣列而言更為重要。它還意味著用戶可通過避免經常更換燈泡而造成的原材料和勞動力損耗來降低產品的擁有成本，包括妥善處理廢舊燈泡的成本。由于汞蒸氣燈中含有的汞在許多國家都受到環(huán)保限制，因而更換燈泡對環(huán)境帶來的影響也不容忽視。

    由于LED不產生紫外線（UV），因此也能潛在提升投影機光學系統(tǒng)的平衡可靠性。相比之下，HID燈所產生的大量紫外光必須在進入投影機的光學器件之前消除，因為紫外光會加速光學涂層及其他材料，特別是基于有機化合物的材料的老化。[5]當然，通過精心設計能夠減輕這一問題所帶來的影響，但是諸如液晶顯示(LCD)和硅基液晶(LCoS)這類采用偏光材料的投影技術一直以來就對紫外線極其敏感。[6]

    作為固態(tài)元件，LED也十分堅實。它們可以承受極高程度的加速及震動。例如，用于投影應用的LED在機械完整性測試中被證實可承受1500g/0.5ms的沖擊以及高達20g的連續(xù)振動。[2]這些數(shù)字遠超出那些用于S&T的運動平臺的典型加速度分布。

    固態(tài)還帶來了另一個優(yōu)點，那就是LED可被安裝于任意方向上。相比之下，HID燈的可靠操作則幾乎總是將燈的主軸限制在水平方向上，只能允許有限的傾斜。[3]而專用投影機在設計過程中需要考慮到其在典型的陣列構型中的使用，那么沒有此類方向限制的投影機無疑會在安裝的選擇上帶來更大的靈活性。

    LED在操作上的另一優(yōu)勢則利用LED的技術潛力，使之容易產生特定波長的近紅外光(NIR)并對其加以控制。通過結合投影機光路中的窄帶和近紅外LED以及常見的紅色、綠色和藍色LED，ChristieMatrixStIM™投影系統(tǒng)可產生NIR圖像，從而在不損害圖像可見光譜段顯色性的同時實際模擬夜視儀(NVGs)效果。這種被稱作InfraScene™的功能，可以帶來更加真實的NVG訓練。準確控制從NIR光到RGB光的平衡能力也使得投影機的輸出光譜可以根據(jù)現(xiàn)有或新NVG技術而改變。這種分離的NIR通道所帶來的靈活性是定焦濾光投影機所不能提供的。