投影机

    【IT168 技术专稿】常用投影光源的类型为：卤钨灯、短弧氙灯、镝灯、双端金卤灯、短弧超高压汞灯是最常见的投影灯泡。从发光的原理可将它们分为两类。热辐射型：卤钨灯。高强度气体放电灯（HID）：短弧氙灯、镝灯、双端金卤灯、短弧超高压汞灯。

投影灯泡的结构、特点及发光原理

卤钨灯：

    1959年，美国GE利用卤钨循环原理发明了卤钨灯。在普通的钨丝灯泡内充入一定量的溴或碘，在高温下蒸发出来的钨与卤素结合，一方面钨而不至于沾附于玻壳上，影响光透射出，另一方面钨与卤素的化合物并不稳定，当它们扩散到高温区时，又会分解出钨和卤素，部分钨从新回到灯丝，卤素加入新的循环。它给热辐射光源注入了新的活力，这类灯体积小，光维持率达到95％以上，光效和寿命更明显地优于白炽灯，其尺寸可小到14×54mm，具有优异的灯丝稳定性和抗震性。泡壳有透明和磨砂两种不同规格，灯头易于连接，与白炽灯一样。卤钨灯的另一改进措施是采用浸涂法、真空蒸镀法或化学蒸镀法，在石英泡壳上采用红外反射层技术制成的新型卤钨灯，通过让可见光透过，而将红外线反射回灯丝的过程，使灯的光效提高30％－45％，寿命可达3000小时。其供电电压有6V、12V、24V、36V、110V、220V多种规格，功率从20W～KW级均有，投影机上多用低压供电的150～400W的规格。交流直流均可工作，光效一般：20～40lm/w，是普通白炽灯的2～5倍，显色性好，在可见光的每一个波长均有连续的能量辐射，色温3000～3500K，接近钨丝发光的极限3680K。灯丝粗短，可近似为点光源。

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HID灯

    高强度气体放电灯，在一个耐高温的透明石英管内，安装两个距离一定的不同形状的钨电极，并充入氙、汞或者金属的卤化物。启动时，先在电极间加上脉冲高压，形成辉光放电，继而形成弧光放电，发出耀眼的白光，可制作成交流或直流工作方式。

    加入的气体和卤化物不同，电弧管内的压力不同，高强度气体放电灯便分为多种，如投影用的短弧氙灯、镝灯、双端金卤灯、短弧超高压汞灯。

    短弧氙灯是第一种用于投影的光源， 1948年西德奥斯兰公司开始研制这种光源，并于1951年出售了该种产品。1954年，在西德举行的科隆世界照相和电影博览会上，蔡司—依康公司展出了世界上第一个球形短弧氙灯，接着世界各地相继研制生产，我国在1964年也研制成功了这种光源。

    短弧氙灯具有许多优点：

（1）灯的亮度高，平均亮度是白炽灯的100倍，峰值亮度已超过太阳；
（2）辐射光谱接近日光，色温5000～6000 K，显色指数达94以上，而且不随工作电流和工作时间变化；
（3）可瞬时启动，在启动后2分钟之内即可获得全光通量输出；
（4）可连续工作，维护简便，寿命可达1 000 h以上等。

    由于该灯在距离阴极尖端0.07 lo（lo：极距）处，有一个亮度极高，面积约为2×2MM的锥形区域──阴极光斑区，灯总光通量的70%来自该处，因此它是一种较为理想的点光源，可用于各种投光装置，使用时需相应的镇流器和触发器。短弧氙灯的外壳是由耐高温、透明、性能稳定的石英玻璃制成的。直流灯的电极分为阴极和阳极，阴极由电子发射性能良好的钍钨或钡钨材料制成，阳极则是由耐高温（熔点为3663K）的钨材料制成的。为了通过辐射能散失大量电子轰击产生的热量，阳极体明显比阴极大，并被加工成散热凹槽。灯内充以5～8个大气压的稀有气体──氙气。

    镝灯属高强度气体放电灯，是金属卤化物灯的一种，是利用碘化镝、碘化钬的蒸气放电而发光的，它光效高、显色性好、亮度高，适用于投影，电影、电视摄录，舞台追光灯，电脑灯等场合；也可用于彩色印刷、照相制版、晒版及其它光色要求高的场所，镝灯有球形、管形、椭球形等多种形状可满足不同用途的需要，使用时需相应的镇流器和触发器。优点是显色指数达80以上，光效75 lm/w以上，色温6000K，接近日光色。电极距离短，一般在3～5MM，寿命数百小时，特制的可达1000小时。

    双端金卤灯的性能与镝灯类似，电极距离一般在二十毫米左右，作投影光源时，对于3寸以下的小屏的光利用效率不高，但比较适合目前国产投影机常用的4-7寸液晶片，目前制作工艺成熟，产量大，其长寿命，远远超过其它各类灯泡。

超高压汞灯

    （UHP）是Philips公司90年代初的发明专利，其它公司的类似产品称为UHE、AHP、SHP等，国内多称为P灯或专业冷光源。其电弧管内充入高纯汞及微量的氧和卤素，以利于形成卤钨循环。

    UHP灯具有很多优良的特性：

    1）极高的亮度，可以超过日光。

    2）在电弧管的压力超过200大气压时，灯的辐射大部分光为分子辐射的连续光谱，颜色极其平衡。   

    3）电极间距可以做到1MM以下，几乎为点光源。但其制作工艺复杂，涉及物质的高纯化，高温高性能的透光材料的研制需要许多行业的协作，目前仅Philips、OSRAM等数家公司能生产全系列，价格非常昂贵。

    目前的主流投影市场均采用P灯。

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各类投影灯泡的特性对比

    除了投影灯泡，白光LED及RGB分色LED在将来完全可能成为理想的投影光源，目前白光LED发光效率产业化产品已从15lm/w提高到25流明/w，研究水平约为40lm/w，最高水平已达50lm/w左右。色温在2500K-6000K之间，显色指数Ra80左右。寿命 5万小时至10万小时。工艺与材料的不断改进，预计到2020年白光LED的光效将达到200 lm/w，超越目前所有品种的投影灯泡。LED阵列所能提供的RGB分色显示、聚光、光均匀、安装等优点也是其他投影灯泡难以比拟的，但目前由于光效、价格、散热、驱动控制、衰减等因素克服，还停留在概念产品阶段。