照亮節能之光

文｜比利時巴可公司

LED 光源背投技術在圖像質量、可維護性和擁有成本方面開啟視頻顯示墻性能顯著提高之門。LED光源視頻墻具有許多典型優勢，包括較少維護和高飽和的色彩。盡管LED光源背投顯示墻在24×7控制室環境得到認可，但控制室技術制造商和設計師們目前正在探尋節能和成本之間新的平衡點。巴可最新LED光源背投視頻屏幕墻系列產品，融合了LED光源系統特有的優勢和一些獨特的技術，從而讓LED光源視頻墻真正高效并適合24×7應用。

1 良好的LED光源冷卻特性

一般地，LED 光源芯片在非常小的表面會產生高溫，高溫會極大地影響視頻屏幕墻性能，從而造成光輸出降低、出現色移并最終縮短使用壽命等問題。這也是高效散熱管理對LED背投系統至關重要的原因。

一種 LED 光源冷卻降溫方法是，通過連接LED熱導管的銅片散熱，這也被稱為空氣冷卻。但是銅散熱片熱容量有限，銅質散熱片往往被稱為散熱系統的瓶頸。因此，空氣冷卻系統不能有效地冷卻背投視頻屏幕墻LED光源芯片。

紐約倫斯勒照明研究中心和其他機構所做的大量測試表明：LED 芯片溫度降溫10度，則LED使用壽命將翻倍。但這無法通過熱導管系統實現，需要其他已經證實的技術解決散熱問題。

憑借10年LED專業經驗，巴可設計基于液體冷卻的散熱管理系統，可有效地將LED光源芯片溫度降低10 度。借助該系統，冷卻液噴射流可直接冷卻 LED，從而可實現LED 最佳溫度水平。主要電腦制造商都已成功地應用這項技術。

2 綠色效能

亮度和系統使用壽命與 LED光源系統密不可分，因亮度越高、耗能越多、LED 溫度越高，使用壽命就會縮短。但是，基于液體冷卻的高效散熱管理系統向視頻屏幕墻用戶提供了新的選擇。首先，液體冷卻較之其他系統可提高20%亮度，而且不縮短系統使用壽命。

相反地，還可降低LED芯片溫度近20%，從而延長系統使用壽命。勿庸諱言，液體冷凍讓視頻屏幕墻用戶增強系統功耗控制。正如汽車變速箱系統，檔位越多越環保。液體冷卻正是提供這些選擇的技術。

BARCO基于液冷的先進散熱管理系統可再降低LED光源溫度10度，有效倍增使用壽命。

在背投顯示屏設計中，LED光源必須工作在120℃以下的環境中才能保持最佳的工作狀態。現在市場上的LED光源模組熱功率大約為80W。然而，考慮到作為熱源的LED光源模組只有3mm×5mm，所以LED光源背投顯示屏制冷設計將是非常有挑戰性的一項工作。BARCO公司測試了熱導管及風冷方式，遺憾的是，這兩種方式如果不采用更多的風扇來提高空氣流通量，如果沒有足夠的空間安裝風冷系統，就無法對尺寸非常小的LED光源模組進行有效的制冷。基于這些基礎測試，BARCO決定在LED光源背投顯示屏中采用冷卻效率更高的液冷技術來解決這個問題。

BARCO設計的液冷系統非常可靠，整體系統經過了嚴格的測試。冷卻液（不是水）的選擇也非常有針對性，可以保證萬一發生冷卻液泄露也不會對部件和系統造成損傷。圖1是BARCO液冷系統的設計原型。液冷管，如圖2所示。巴可液冷機芯，如圖3所示。

圖1 液冷設計示例圖

圖2 液冷管

圖3 巴可液冷機芯

BARCO已經設計了最高的LED光源模組液冷系統，可以有效地將LED芯片產生的熱量帶走，并保證LED光源以最佳的性能長時間連續工作。

3 智能電源管理

節能增效的另一個機會在于LED 光源視頻屏幕墻調整顯示墻所有投影模塊顏色或亮度變化的方式。一般通過光學調光器或基于系統 DLP 芯片校正不均勻度，而 LED光源技術通過電源管理支持更智能、更高效的調整方式。巴可 LED光源視頻屏幕墻集成了這項技術，顯著降低功耗，使系統更環保。借助智能電源管理方法，經過顏色校準的視頻屏幕墻比未經校準的屏幕墻節能30%，而且不犧牲對比度。 我們將以兩個具有不同亮度和顏色的相鄰視頻屏幕墻箱體為例。為了保持一致，我們必須降低亮度并減少一個箱體的綠色。如何操作？

3.1 降低亮度

燈泡投影系統通常利用 DMD（數字微鏡裝置）芯片或光學調光器降低亮度。兩種方法都有劣勢。使用 DMD，可成功減少白色，但不能減少黑色，從而降低對比度。關閉光學調光器 ——燈泡系統的另一個典型技術——成功保持對比度。在兩種情況下，照射到關閉的光學調光器或DLP芯片吸光器的光徹底浪費，也就是白白浪費了一些電能。

大多數 LED 系統也采用 DMD 調整技術來調整亮度，導致對比度降低，但巴可 LED光源投影系統可更高效地處理亮度降低，即通過減少三組 LED芯片功率來實現。優勢很明顯，不僅有效降低功耗，還保持了對比度。

3.2 減少綠色

燈泡系統和 LED 光源系統通常都利用DMD 芯片調整基數減少某些顏色。部分關閉 DMD，減少顏色。同時，采用該技術意味著犧牲部分動態顏色范圍，此外，用于生成圖像的部分電能也浪費了。不利用 DMD 芯片增強色彩的 LED 光源系統可以降低某個顏色LED的功耗——在這種情況下，比如綠色LED的功耗來調整色彩。這不僅有利于降低功耗，同時可保證 DMD 完全用于生成圖像。

智能電源管理即利用 LED 驅動電路調整功率來確保顏色均勻，是在保持對比度和顏色一致性匹配方面都具有良好效果的成熟技術。該技術不可否認的額外好處就是節能，隨著屏幕墻尺寸的增加，節能效果按比例增加。

4 結束語

液體冷卻和智能電源管理是巴可在 LED光源投影系統上使用的兩大技術，為控制室用戶提供更多選擇，在功耗方面支持更經濟合算地運營視頻屏幕墻。有助于顯著降低系統擁有成本，持續保證圖像質量和均勻度，延長系統使用壽命。因此，視頻屏幕墻真正適合 24×7 環境使用。