3分钟吃透放映机省电最强属性——“能效比”-巴可大学

3分钟吃透放映机省电最强属性——“能效比”

分享到

被疫情困在家中的日子里,我们在从卧室到客厅,沙发到冰箱的“运动”过程中,肯定都注意到自家的空调、电冰箱、洗衣机等电器上,都贴有一个叫做“能效标识”的标签,用不同的颜色等级标识耗电的高低。也就是说:能效,务实的反应了电器设备是否耗电!


但什么是能效呢?能效的定义就是,消耗一定数量的电量来做一定数量的功,例如对于空调能效来说,能效比就是指空调器的制冷量与空调器输入功率的比值,反映空调器的节能水平,达到相同制冷量时能效数值越高越节能。下图1为空调能效的说明:

子1

 图1:制冷量跟输入功率的比

数值越高工作状态下能耗越少,越节能环保


对于放映机来说就是消耗多少电功耗(能耗)来输出多少亮度,我们通常也会用流明(lm)/瓦(W)来做计量。也就是1W的电功耗大概能产生多少流明的光,需要注意的是这个流明指的是从放映机镜头出来的光量,而不是从放映机光源出来的光量,所以我们有时候也称之为整机能效比或光效比。如下图2所示:S4 RGB激光放映机的整机功耗≈冷却模块+电源模块+信号控制和处理+光源模块+其他部件

子2

图2:S4 RGB激光放映机的整机功耗


纵观放映机自身技术的发展史,研发人员一直都在不断的在整机能效上寻求着突破,如下图3我们可以看见早期的Barco氙灯放映机系列光效比大多维持在2.6-4lm/W之间。


采用了荧光激光光源SLP,CLP,BLP系列整机光效比则可以达到7lm/W左右,采用了最新一代RGB激光光源的S4系列放映机的整机光效比则高达9.8lm/W。如果换算成整机电功耗给影城产生的电费的话,S4系列相对于荧光激光放映机可以节省30%的电费,相对于氙灯放映机可以节省60-70%的电费。

子3

图3:不同类型放映机能效比示意图


接下来我们就从三个方面来了解下产生这么大能效比差异的原因。


1、光源系统


(1)氙灯光源为气体光源,也是致热发光光源,发光时不但产生大量的热量,还会产生很多不可见光,同时其所发出的连续光谱在进入放映机DMD之前都要被分色合色系统(滤色片+棱镜系统)滤成红绿蓝三个彼此分开独立的光,因为不需要的可见光和不可见光在这个过程中都被弃用了,这些都会导致消耗大量的电功耗,而且大部分都被浪费了。


(2) 荧光激光光源已经相对氙灯升级为固态光源。它的黄色为蓝色激光激发荧光体发出的荧光,之后又被分成红色和绿色,另一组红色或者蓝色激光则显示蓝色或者红色,这种光源相对氙灯具备着只产生可见光,工作温度低,固态结构稳定等优势。但是荧光本身的发光效率不能进一步提高,而且所发出的红绿中间的黄色部分最终还是要被滤色片滤掉,浪费了一部分的可见光。而且由于内部有蓝色激光激发荧光的过程存在,这就使得光源系统内部光学结构相对复杂,光传递过程中也会损失掉一部分。所以从光学结构和效率还需要进一步优化。


(3)S4系列放映机采用的RGB激光光源,它拥有着荧光激光的优势,例如固态光源,只有可见光,低温工作等,同时因为每个发光二极管都镶嵌在只有手机大小的激光基板上,使得光源更加模块化,集成化度更高,并且还可以获得更好的散热效果,如下图4所示。

子4

图4:基板式的RGB激光光源


而且红绿蓝三种颜色都是激光发光显示,不再需要滤色片,可见光的利用率提高到了100%。如下图5。最后随着绿色激光发光效率的提升,使得其从原来的倍频发光技术,转为直接发光技术。这些都使得RGB激光光源光效率超越了传统的灯泡和目前的荧光激光。


子5

图5:RGB激光光源光谱利用率100%示意图

不再需要滤色系统



2、冷却系统


(1)氙灯放映机中的光源,光路和光引擎多为风冷技术,DMD为液冷技术居多,风冷技术散热效率低,易受外界环境影响因素,光源发热量大,所以整机冷却系统制冷量冗余多,导致整机冷却系统能效比不高。


(2)荧光激光放映机的光路和光引擎多为风冷技术,DMD和光源为液冷技术或热管技术或半导体制冷(帕尔贴)。相对于氙灯其光源部分采用热管或者液冷冷却技术,在一定程度上相对提高了散热效率。但是由于光源结构复杂和荧光滤色机制的存在,光在传递过程中损失较大,相同流明的放映机内部所需的发光量就越多,冷却系统的所需制冷量也需要相应提高,能耗随之增大。


(3)采用RGB激光光源的S4放映机的光引擎为正压式风冷技术,DMD为半导体制冷(帕尔贴),光源为半导体制冷(帕尔贴)+液冷技术如图6。这种复合型的冷却系统,使得散热更加效率和有针对性,而且RGB光源的低温工作特性以及100%的光利用率使得其所需的制冷量相对于荧光激光放映机和氙灯放映机大大减少。


子6

图6:S4整机复合型冷却系统示意图


3、整机光学设计


放映机整机光学技术决定了光从光源到光引擎的光通量损失的多少,放映机的核心成像部件DMD芯片的尺寸和光利用率也直接决定了放映机所能承受的最大流明。通常芯片越大所能利用和承受的流明越大。TI在2019年推出了大偏转角的0.98英寸的4K TRP DMD芯片(S4全系列放映机也是采用了这款4K TRP DMD芯片,每个微镜可以偏转±17°(传统为12°),17°的超大偏转角度使得DMD受光角度增加到了34°,等同于f/1.7的超大光圈(传统放映机为f/2.4),整个系统受光范围进一步增大,光利用增加了数倍。所需整机能耗得到了进一步的降低。


子7

图7 S4光学系统搭载TI最新的4K TRP 

DMD芯片拥有者f/1.7大光圈设计(传统为f/2.4)


综上所述,对于一台放映机来说,整机能效比(光效比)才能体现放映机设计优劣,才是帮助用户节省运营成本的关键所在,如果想提高放映机的整机能效比,需要在光源系统,冷却系统,光学系统等多个环节进行不断的优化才可以实现。最终成为一台真正的高能效比,更节能的放映机。


经历了如今这样一个特殊时期,影院运营者们势必要重视起放映机的能效比,在疫情过后,将开源节流的运营任务进行到底。在此过程中,中影巴可CFG-Barco将以更优质、更具性价比的解决方案,持续为影院带来帮助



评论文档  0次评论
您可以输入140个字
验证码: 看不清楚?换一张
showMod:0
回到顶部
机构Code:barcotest