A lámpa nélküli projektorok fényforrásairól

Néhány éve jelentek meg a piacon az első lámpa nélküli projektorok, 2016. óta pedig a gyártók már ezekre a szilárdtest fényforrást alkalmazó vetítőkre fókuszálnak, amelyek olcsóbb üzemeltetésük miatt kezdik megérni magasabb árukat.


A projektorok többségében ma még egy, esetleg két ultra magasnyomású (UHP) higanygőz ívlámpa, vagy ritkábban xenonlámpa adja a fényt, amit LCD, LCOS vagy DLP képmodulátor paneleket tartalmazó optikai motor alakít lencséken keresztül a fényvisszaverő felületre vetülő képpé.

A lámpa nélküli projektorok ugyanígy működnek azzal a fontos különbséggel, hogy lámpa helyett szilárdtest fényforrást alkalmaznak bennük. Jelenleg négyféle szilárdtest fényforrás technológia létezik:

LED

Már 2009 óta kaphatóak vetítők vörös, zöld és kék fénykibocsátó diódákkal (LED), melyek tipikusan 30.000 óra körüli élettartammal, de korlátozott fényerővel rendelkeznek. A többségében 1.000 lumen körüli maximális fényáramú LED projektorok csak teljesen besötétített helyiségben vetített 2,5 méternél nem nagyobb kép előállítására képesek. A Philips ColorSpark HLD LED technológiája ugyan 2.500 lumen Rec.709 színtartományú fényáramot ígér, de azt relatíve magas költsége miatt egyelőre csak néhány projektorban alkalmazzák, mint például a BenQ X12000.

LED/lézer hibrid

Ezekben a vetítőkben vörös LED-et (aztán később kék LED-et is) és kék fényű lézerdiódát valamint ez utóbbi kék fényéből zöldet előállító foszfort alkalmaznak a kellő fényerő előállítására. A LED/lézer hibrid fényforrású projektorok 3.000 lumen körüli fényáram előállítására képesek, de bonyolultabb és így drágább konstrukciójuk miatt lassan háttérbe szorulnak az egyszerűbb felépítésű mégis nagyobb hatásfokú és csak egyféle szilárdtest fényforrást alkalmazó lézer-foszfor technológia mögött.

Lézer-foszfor

Ez a technológia hozta el a lézer fényforrású projektorok előretörését és immár tömegesnek mondható elterjedését. A lézer-foszfor vetítőkben csak kék lézerdiódákat alkalmaznak. Ezek fényének egy része egy foszforral bevont felületet – általában egy lassan forgó kereket – világít meg, ami vörös és zöld összetevőket tartalmazó sárga fényt hoz létre.

A kék és sárga együtt a fehér fény minden összetevőjét tartalmazza, ami így már felhasználható a megfelelő színszűrőkkel operáló LCD, LCOS vagy DLP vetítőkben egyaránt. Ezek a projektorok jelenleg 1.500 és 30.000 lumen közötti fényáram előállítására és széles színtér reprodukálására képesek, fényforrásuk élettartama pedig jellemzően 20.000 óra.

RGB lézer

A direkt lézerprojektornak is nevezett extrém fényerejű készülékek fényforrása három különálló vörös, zöld és kék (RGB) lézer. Ezeket a főleg a költséges vörös és zöld lézerek miatt drága, a DCI digitális moziszabvány színtérre vonatkozó előírásának reprodukálásához akár 20.000, a Rec 709 színtérhez akár 30.000 lumen fényáramot produkáló projektorokat mozivetítőként vagy más professzionális célokra használják.

A lézerfényforrás projektorokban való használatának előnyei

Röviden összefoglalva lézerfényforrással jobb és konzisztensebb minőségű kép vetíthető megbízhatóbban és alacsonyabb üzemeltetési költséggel.

A szilárdtest lézerek hasonlóan állíthatóak elő, mint más elektronikai alkatrészek. A projektorokban használatos Indium-gallium-nitrid (InGaN) lézerdiódák automatizált tömeggyártása már elég olcsó. Az ezekből kialakított modul (vagy tömb) és a vele megvilágított foszforkerék vetítőkbe integrálása némileg összetettebb mérnöki feladat, mint egy lámpáé. A lámpánál sokkal jobb hatásfokú lézermodultól ugyan kevesebb veszteséghőt kell elvezetni, de a kis méret miatt ventilátorral ez nem megoldható. Az ehelyett alkalmazott folyadékhűtésnek ráadásul elég alacsony hőmérsékletet kell fenntartania a lézer számára, így nagy felületre van szükség a hő elvezetésére.

A lézerek nagyon keskeny hullámhossz tartománya miatt a velük előállított színek rendkívül telítettek, stabilak és azok is maradnak az idő múlásával, amennyiben a hőmérsékletük stabil. A fenti diagram egy 450 nm hullámhosszú InGaN lézer és a vele megvilágított foszfor spektrális teljesítménysűrűségét mutatja. A kék lézerfényből a foszfor által előállított szélessávú zöld/sárga/vörös összetételű fényt a projektor optikai motorjának kell megszűrnie, hogy abból a kép előállításához még szükséges zöld és vörös összetevőket kinyerje, a sárgát blokkolja.

A lézerrel szemben az UHP és Xenon lámpák fényspektruma szélessávú, ráadásul spektrális teljesítmény-eloszlásuk idővel változik és nem éppen kedvező módon. A lámpák fényének egyik az emberi szem számára láthatatlan, ugyanakkor káros összetevője az ultraviola (UV) sugárzás, ami a projektor alkatrészeire, főleg az LCD és LCOS panelekre sincs jó hatással, bár ma már ezek a képmodulátorok szervetlen anyagokból készülnek. A kék lézerfény mentes ettől a spektrális összetevőtől, ami javít a vetítő élettartamán, megbízhatóságán.

Mivel a lézer nagyon lassan veszít fényelőállító képességéből, ezért élettartama sokkal hosszabb, mint a lámpáé, ráadásul elektronikai alkatrészként jobban is kontrollálható. A lézer gyorsan be- és kikapcsolható, fényereje pedig a maximálistól egészen kis fénykibocsátásig szabályozható. Ezzel szemben a lámpák fényereje nem szabályozható le közel nullára, mert a bennük zajló kémiai folyamatok fenntartásához szükség van egy bizonyos mennyiségű fényre és hőre.

Mindezek következtében a lézerfényforrás projektorokban való használatának előnyei a következők:

  • A cserélendő lámpa nélküli vetítő hosszabb élettartamú és jobb fényhatásfokú lézerfényforrása nem igényel karbantartást, kevesebb energiából állít elő ugyanannyi fényáramot, mint egy lámpás társa, sőt megfelelően zárt optikai rendszer esetében nincs szükség a hűtőlevegő tisztaságát biztosító szűrőre  illetve annak cseréjére sem. Azon túl, hogy nem kell lámpára, szűrőre költeni és kevesebb a villanyszámla is, nem kell a cseréhez személyzetet se fenntartani és a lézerfényforrás hosszú ideig konstans fénykibocsátása miatt a projektort nem kell gyakran vagy egyáltalán újrakalibrálni. Ezek mind az üzemeltetési költséget csökkentik.
  • A projektor gyorsabban üzemkész, mert a lézerfényforrásnak nincs szüksége bemelegedésre.
  • Megfelelően kialakított hűtéssel a lézerfényforrású projektor tetszőlegesen (360 fokban) elforgatva telepíthető.
  • A lézerfényforrásban nincs higany, így környezetbarát.
  • Ha a projektor lézerfényforrásából egy vagy néhány lézerdióda meghibásodik, a kép kisebb fényerővel, de még mindig garantált, vagyis redundáns működése megbízhatóbb, mint egy egylámpás vetítőé.
  • A projektor gyakori be- és kikapcsolása a lámpának általában nem tesz jót, a lézerfényforrás élettartamát viszont ez nem befolyásolja.
  • Az optikai motor megfelelő tervezésével illetve a lézerfényforrás fénykibocsátásának precíz szabályzásával a projektor széles színtartomány és magas dinamikus kontrasztarány reprodukálására képes.
  • Forgó színkerék helyett gyorsan kapcsolható RGB lézereket alkalmazva fényforrásként az érzékelhetőség alá csökkenthető az egychipes DLP vetítőkre jellemző színfelbomlás, a szivárványeffektus.

A cikk megírásakor az alábbi házi-mozi vetítők kaphatóak lézer illetve lézer-foszfor fényforrással:

Epson EH-LS10500, EH-LS100
Optoma UHZ65
Sony LSPX-W1S, VPL-W5000ES, VPL-VZ1000ES, VPL-VW760ES
Acer VL7860
LG HF80JS, HF85JA
JVC DLA-Z1

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.