監(jiān)控大屏機芯雙燈冷熱備份的優(yōu)缺點分析

1 前言

    監(jiān)控大屏在最近幾年逐漸導入雙燈設計，主要是因為大屏屬于7-24（一周使用七天，每天使用24小時）的使用特性，如果臨時有燈泡損壞，會讓監(jiān)控工作中斷，有時會造成很大的損失。因此廠家積極發(fā)展雙燈備份技術，讓燈泡損壞時，備用燈可以實時遞補。另外如果讓兩顆燈輪流交替使用，讓燈泡輪流冷卻休息，也可以延長燈泡的壽命。因此雙燈備份設計逐漸成為大屏機芯的技術主流。

    雖然雙燈在國外早已經是標準要求與基本規(guī)格，但是在國內雙燈備份還是比較新的概念，另外在國外大屏監(jiān)控專業(yè)機型也鮮少看到所謂的熱備份，在此冷熱備份吵的火熱的時候，實有必要多一些專業(yè)的文章介紹此兩種技術之差異與原理。

2 冷備份熱備份的定義與結構差異

   首先先定義何謂冷備份與熱備份

   2.1 雙燈冷備份：指大屏機芯備有兩顆燈泡，一顆點亮工作另一顆做備份，當工作的燈泡損壞時，備用燈泡隨即點亮并且就工作位置，接替損壞之燈泡。通常冷備份采用機械方式換燈，如燈泡旋轉移動方式、燈泡線性移動方式、屏蔽線性移動方式。此種機械結構之共同特性是同一時間內，只能輸出一顆燈之光源，可以雙燈同亮但是無法同時輸出亮度。

   2.2 雙燈熱備份：熱備份與冷備份相同，也具備有雙燈的備份功能。熱備份的機械結構采用耦合棱鏡方式，燈泡本身固定不移動，由耦合棱鏡反射或透射不同方向來的燈光。熱備份設計可以單燈輸出，也可以雙燈同亮同時輸出得到較高的輸出亮度。

   2.3 歷史起源

     2.3.1 Barco公司在歐洲首先推雙燈備份機種，推出1年后歐洲市場雙燈就成為大屏監(jiān)控機芯的標準規(guī)格。買家認知不是雙燈就不是當專業(yè)機種，不合適7-24使用。

     2.3.2 多燈熱耦合設計起源于高亮度的大型前投影機，主要目的在于提高投影機亮度，在超大型的屏幕上（一般可能超過200英寸以上）。

   2.4 冷熱雙燈備份機械結構示意圖：

3 冷熱備份綜合優(yōu)缺點比較

   3.1 熱備份每個機芯之間的色彩差異性大，因為多了兩個色彩變異組件

    大屏色溫一致性是大屏最重要的要求之一。造成色溫差異的關鍵因素在于機芯的光學組件，尤其是多層鍍膜的組件影響最大。機芯內部燈泡反射罩、色輪、耦合棱鏡都屬于多層鍍膜組件，有些通常高達40層鍍膜以上，這些組件的些微規(guī)格差異，會造成每個機芯很大的色溫變異。冷備份設計有一顆燈泡與一個色輪，要讓每個箱體色彩一致已經很困難。熱備份多了一個耦合棱鏡與另一顆燈，肯定更困難處理，理論上色彩一致性會變差是可預期的。

   3.2 熱備份的發(fā)光效率低，能源使用效率較差

由于必須讓雙燈同時輸出，因為機械結構的空間限制，熱備份的燈泡所發(fā)出的光無法全部投射到DMD上，有許多的能量變成熱散發(fā)掉了。一般而言雙燈同亮的發(fā)光效率約為單燈的70％左右。

   3.3 冷熱備份都具備有輪流點燈功能

    冷熱備份都具備雙燈，都可以用程控輪流點燈使用，達到延長燈泡壽命的目的

4 熱備份雙燈同亮時與冷備份之比較

   4.1 熱備份雙燈同亮時，沒有基本的備份功能

    基本上，雙燈備份的設計無論冷備份熱備份其主要目的是在于備份，預防燈泡萬一壞掉時不會停掉工作。但是當雙燈同時點亮同時工作時，那就沒有備用之燈泡也就無法達到備份目的了。因此熱備份雖然號稱可以雙燈同亮，但是實際上不可能真正使用雙燈長時間工作，因此如果要保有備份之功能，雙燈同亮僅能做展示用途了。

   4.2 熱備份點亮雙燈時，其輸出亮度比冷備份高40％

    在雙燈同亮時，使用者預期其亮度應該是冷備份的兩倍，但是實際輸出卻約只有冷備份燈單的140％（1.4倍），這是因為熱耦合設計的燈泡發(fā)光效率比較低的因素造成的。當然消耗的功率還是是兩倍的，不會因此打折。

   4.3 熱備份雙燈同亮產熱多效率低，機芯壽命較短

    雙燈同亮時，因為兩顆燈同時使用，其產生的熱是單燈的兩倍，然而燈泡是機芯主要的產熱來源，如果雙燈同亮機芯工作溫度將變高是可預期的，不利于機芯的壽命。（一般而言，溫度每升高10攝氏度電子組件的壽命會縮短一半）

   4.4 熱備份雙燈同亮時，工作溫度高，燈泡壽命可能比較短

    理論上燈泡的散熱好壽命就長，散熱差壽命會縮短，這是習知的常識。雙燈同亮的熱備份因為兩只燈泡同時在狹小環(huán)境中工作，產生大量的熱量。工作溫度過高；容易降低機器運行的穩(wěn)定性，縮短燈泡的壽命。

   4.5 熱備份雙燈同亮時，色彩調適比較困難

    每個燈泡的色溫不同亮度也不同，隨使用時間增加，亮度與色溫都會逐漸變化。機器安裝的時候，系統(tǒng)整合公司必須調整色溫與亮度使整屏完全一致，之后每隔一段時間亮度變化，光線的頻譜飄移，大屏的色彩一致性逐漸變差，因此又需要再調整。由于此種變量主要是由燈泡的變異造成，當燈泡數(shù)量增加時，其變異之復雜度亦倍增，非常不利于色彩調整適。

5 熱備份只亮單燈時與冷備份之比較

   5.1 熱備份點亮單燈時，亮度比冷備份低30％

    從上節(jié)的分析看來，熱備份雙燈同亮根本就失去備份功能，所以僅能做展示用途，長時間正常的使用還是要用單燈的。但是在單獨使用單燈時，因為光效率低的因素，熱備份單燈之亮度僅約冷備份的70％。也就是說熱備份的燈就其畢生的時間里有30％的光都浪費掉了。如果一般冷備份燈泡標準輸出為800流明，那同樣的燈用到熱備份只能輸出560流明。這是熱備份設計比較不合理的地方。

6 國際市場技術主流與趨勢

   6.1 三菱采用冷備份，兩顆燈泡成扇形排列，用旋轉移動方式換燈，雙燈可同亮，不同時輸出

   6.2 BARCO采用冷備份，兩顆燈泡固定不移動，移動屏蔽來決定使用哪一個燈。雙燈可同亮，不同時輸出。

   6.3 科視采用冷備份，兩顆燈泡成直線排列，用上下移動方式換燈，雙燈可同亮，不同時輸出LUMENS采用冷備份，不同時輸出，且操作方式與普通單燈機型無區(qū)別；既方便了用戶今后的升級換代，也降低了維護人員的工作難度。

   6.4 兩顆燈泡成直線排列，用上下移動方式換燈，雙燈可同亮，不同時輸出

   6.5 臺達采用熱備份，使用兩顆燈，燈泡固定不移動，用光耦合棱鏡與電子控制點燈決定使用哪一個燈。雙燈可同亮，并且可同時輸出。

   6.6 綜合以上數(shù)據(jù)，可以清楚看出，冷備份是世界潮流趨勢，國際知名大廠都采用冷備份方式。

   6.7 以上數(shù)據(jù)間是2007/09/30 ；數(shù)據(jù)來源請參考本文第8.3節(jié)；設計示意圖請參考本文第2.4節(jié)

7 結語

    詳細分析之后，會了解熱備份雙燈同亮之設計除了在展示時可以比較亮之外，其它方面如燈泡壽命、能源效率、單燈亮度、色彩均勻度等都難有好的表現(xiàn)，因此目前國際大品牌的雙燈機種，鮮少使用熱備份雙燈同亮的設計。但是多燈同亮的設計可以輸出高亮度，很合適于需要高亮度的大型前投影機。因為監(jiān)控大屏通常在80英寸以下，冷備份單燈的一般亮度輸出有800~850流明，已經相當足夠于監(jiān)控的使用，這也是雙燈同亮的設計很少見應用于大屏拼接的原因。

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