【技術(shù)解析】光源亮度是怎么回事？

　　眾所周知，對于投影機來(lái)說(shuō)，亮度是一個(gè)極為重要的指標，說(shuō)夸張一點(diǎn)，可以稱(chēng)得上是投影機“安身立命”之本。然后，近來(lái)在投影市場(chǎng)尤其在家用市場(chǎng)上，出現了光源亮度這一概念，今天小畫(huà)就和大家探討下這個(gè)“光源亮度”的概念。

　　首先，標準的投影機亮度的概念，是指理想環(huán)境中，標準化的理想投影幕上，投影機所投射最亮白色畫(huà)面的亮度。其中，理想環(huán)境的含義是“自鏡頭到投影幕這段光線(xiàn)傳播不引起任何亮度損失”;“標準化的理想投影屏幕”的含義則是，這個(gè)幕布的反射率是100%，且反射的角度不存在無(wú)效散射、反射幕布的尺寸恰好完全覆蓋投影畫(huà)面。顯然，這種所謂理想狀態(tài)下的亮度測量是無(wú)法做到的，實(shí)際方法是用環(huán)境散射系數、屏幕吸收系數等糾正測量系統的誤差。同時(shí)，標準定義下的投影機亮度，往往與鏡頭處測得的光通量在數值上基本一致。

　　其次，什么是光源亮度呢?簡(jiǎn)單說(shuō)就是光源作為發(fā)光體的部分所產(chǎn)生的可見(jiàn)光總亮度。如果是藍色激光熒光色輪技術(shù)，那么就是藍色激光器的總亮度;如果是汞燈光源，那么除了紅綠藍三原色波長(cháng)的能量，這個(gè)光源亮度還包括其他可見(jiàn)光波長(cháng)(雖然眼睛對后者的敏感度低很多);如果是紅綠藍RGB的LED光源，則是三個(gè)原色發(fā)光亮度的總和。

藍色激光光源

　　介紹了以上兩個(gè)亮度概念，我們就可以說(shuō)說(shuō)光源亮度到投影機亮度之間的“隱私”。在激光投影機里，光源亮度基本就是藍色激光器的亮度總和。而藍色激光器發(fā)出的光線(xiàn)，一般至少要經(jīng)過(guò)“光線(xiàn)傳遞”、“擴束”、“消散斑”、“熒光粉色輪”、“原色色輪”、“方向反射鏡片”、“DMD”光閥、“多組光學(xué)鏡片和電子機械結構組成的投影鏡頭”，然后才呈現在投影畫(huà)面上。即光源亮度變成投影亮度，中間至少經(jīng)過(guò)十余個(gè)步驟的處理。且每一個(gè)處理步驟，都會(huì )導致亮度下降。

　　我們來(lái)看其中幾個(gè)亮度損失的情況：

　　第一，玻璃鏡片，一般玻璃的透射率是略高于80%(我們的建筑物白色玻璃窗)，光學(xué)玻璃的透射率則是94%以上。但是即便是如此高投射率的玻璃，來(lái)上5片，總投射能力也會(huì )下降到73%。

　　第二，DMD光閥的工作情況。DMD工作時(shí)，開(kāi)口率、透射率、散射率、反射率、系統潔凈度等都影響亮度傳遞，而且這些數據沒(méi)有一個(gè)可以達到100%傳遞亮度，由此可見(jiàn)，一個(gè)DMD光閥對產(chǎn)品亮度的影響已經(jīng)很大。

　　第三，光源亮度最大的損失點(diǎn)之一，其實(shí)是一個(gè)很多人都忽視的問(wèn)題——即光源產(chǎn)生的光柱截面形狀與DMD光閥鏡面形狀之間的差異。DMD鏡面一般是4:3、16:9、16:10的矩形。而光源光柱截面一般是圓形和橢圓形。最簡(jiǎn)單的情況，圓形光柱在4:3形狀的DMD上的有效照射已經(jīng)不足三分之二，即一下子損失近四成的亮度。

中航國畫(huà)LP160UL高亮度雙色激光工程投影機 ，投影高亮高達16000流明，在國內居于領(lǐng)先水平

　　第四，對于激光熒光色輪技術(shù)，還必須考慮熒光轉化的效率：即藍色激光到綠色熒光、藍色激光到紅色熒光的轉變效率。其中，由于白光能量中，綠色基本占了一半，所以綠色熒光粉的效率是一個(gè)非常大的問(wèn)題。例如大部分氮化物綠色熒光粉的量子效率在70-90%之間。

　　綜上所述，如果假設所有的光學(xué)系統效率都達到100%的完全理想的上帝狀態(tài)，5000流明光源亮度的激光投影機，能給出的理想亮度也不過(guò)2300+流明(考慮DMD90%開(kāi)口率和光源光柱截面與16:9DMD光閥的覆蓋差、80%的熒光粉效率)。

　　實(shí)際上，這世界上哪里有完美的光學(xué)系統：在前面已經(jīng)列舉了包括“光線(xiàn)傳遞”、“擴束”、“消散斑”、“原色色輪”、“方向反射鏡片”、“多組光學(xué)鏡片和電子機械結構組成的投影鏡頭”等一大堆光學(xué)結構，每一個(gè)光學(xué)鏡片上都有透射率、散射率、吸收率、清潔度等指標影響亮度傳遞。這些光學(xué)結構足以讓投影機的光源亮度利用水平再打一個(gè)對折。這樣一來(lái)，投影亮度實(shí)際上只有光源亮度三分之一左右，如果投影系統確定采用單片式DLP、藍色激光熒光色輪體系，投影亮度恐將只有光源亮度的四分之一了。

　　最后，對投影機，最有效的數據應該是ANSI亮度。所謂ANSI亮度其實(shí)就是優(yōu)化亮度，這種亮度也就是說(shuō)在畫(huà)面色彩表現正常時(shí)的一種亮度，在具體的評測時(shí)我們會(huì )取畫(huà)面的九個(gè)點(diǎn)來(lái)測試。從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，ANSI亮度和最大亮度對于我們的參考意義會(huì )更大。

　　關(guān)于中航國畫(huà)

　　中航國畫(huà)(上海)激光顯示科技有限公司成立于2017年3月，是航空工業(yè)上海航空電器有限公司控股子公司，其以激光投影機光機和整機的自主研發(fā)、制造、銷(xiāo)售、集成服務(wù)為核心業(yè)務(wù)，整合激光顯示產(chǎn)業(yè)鏈資源，形成激光投影機光機和整機的研發(fā)創(chuàng )新、規?；a(chǎn)與銷(xiāo)售能力，著(zhù)力提升面向不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的系統級解決方案能力，打造中國軍工品質(zhì)的激光投影機領(lǐng)軍品牌。

　　中航國畫(huà)已通過(guò)ISO9001質(zhì)量管理體系認證，成功開(kāi)發(fā)數十款不同型號的激光投影機產(chǎn)品，擁有數十項國家專(zhuān)利，產(chǎn)品獲得歐盟CE、美國FCC、全球UL等多項國際認證。中航國畫(huà)及其激光投影機產(chǎn)品受到專(zhuān)業(yè)及大眾媒體的廣泛關(guān)注，多次為央視新聞等國家主流媒體所報道，連續4年獲得中國視聽(tīng)行業(yè)協(xié)會(huì )金孔雀獎。

　　國畫(huà)激光投影機是2017阿斯塔納世博會(huì )、2020迪拜世博會(huì )中國館官方合作伙伴和指定投影機品牌，這也是國產(chǎn)品牌高端投影設備首次全面應用到國際重大活動(dòng)中。