監控背投大屏DLP光機雙燈冷熱備份的技術分析

DLP大屏被廣泛應用于各種監控和指揮調度中心，許多場合都要求大屏7×24小時不間斷工作，在整個大屏系統中，DLP單元中投影光機的燈泡是最易損耗的部件，投影燈泡如果意外損壞，會使監控工作中斷，特別是在應急指揮過程中，將會對工作造成很大損失，因此具有雙燈結構的DLP投影光機開始出現。全球各大DLP光機生產廠家均已推出雙燈技術，并逐漸成為DLP大屏光機的主流產品。各廠家對于雙燈備份的設計各有專精，因此行業內雙燈設計依技術的不同分為冷備份與熱備份，熱備份又稱為熱耦合。為了使市場用戶對兩種產品有最適合的選擇，本文將對這兩種不同設計的技術原理與差異做出客觀的專業分析。

一、冷備份與熱備份結構原理的差異

雙燈冷備份設計：DLP光機中采用兩個燈泡，一個點亮工作，另一個做備份，當工作燈泡損壞時，備用燈泡隨即點亮并切換到工作位置，替換損壞的燈泡。冷備份通常采用機械移動方式的換燈結構，其結構設計的特性是同一時間內只能輸出一個燈的光源，可以雙燈同亮但無法同時輸出亮度。

雙燈熱備份設計：熱備份同樣采用兩個燈泡，具備雙燈的備份功能。但燈泡位置固定不動，通過光學耦合棱鏡反射后輸出，不存在移動換燈。其結構設計的特性是可以單燈輸出，也可以雙燈同亮同時輸出得到較高的輸出亮度。

二、冷備份與熱備份的工作模式及備份功能比較

冷備份具有單燈點亮、雙燈同亮工作模式，只具備有限的備份功能：

單燈點亮：在一般應用情況下采用這種單燈模式，工作燈泡點亮，工作燈泡出現問題時，后備燈泡會自動點亮，并自動切換到工作位進行替換。后備燈泡從點亮至切換到位，不僅需要點亮時間，還需要換燈時間，無形中延長了故障時間，會出現投影畫面中斷黑屏現象。

雙燈同亮：在重要應用情況下會采用這種雙燈同亮模式，兩個燈泡同時都點亮，當工作燈泡損壞時，后備燈泡可自動切換到工作位進行替換，節省了燈泡點亮的時間，但同樣存在切換時間，會出現投影畫面中斷黑屏現象。

熱備份具有單燈切換、雙燈高亮工作模式，具備不間斷備份功能：

單燈切換模式：在一般應用情況下采用這種單燈切換模式，只有一個燈泡點亮工作，后備燈泡通電但不點亮。當工作燈泡出現故障時，備份燈泡會自動點亮替換故障燈泡。需要燈泡點亮時間，但不需要換燈時間，具有比冷備份更短的備份燈泡切換時間，會出現投影畫面短暫中斷現象。

雙燈高亮模式：在重要應用情況下可采用這種雙燈同亮模式，兩個燈泡同時點亮，同時輸出亮度，不僅大幅度提高了投影光機的輸出亮度，同時具有真正的不間斷備份功能，即使一個燈泡損壞，另一個燈泡仍在輸出亮度，雖然亮度會有所下降，但很顯然不會出現任何投影畫面中斷現象。而且熱備份設計具備燈泡不斷電熱插拔，可快速更換損壞燈泡恢復亮度。熱備份的這一特性在絕對不允許畫面消失、不允許遺漏任何細節的軍事指揮、災難救援、應急指揮等相關重要應用中的優越性更加突出。

冷熱備份都具有輪流點燈功能：

冷熱備份都具有輪流點亮使用模式，雙燈輪流點亮切換工作，達到延長燈泡壽命的目的，不同的是，熱備份設計在燈泡切換過程中的暫時黑屏時間比較短，冷備份則因為高壓通電中機械的移動不能太快，需要更多時間做燈泡移位的動作，幾秒的切換時間明顯是不可能的。

三、冷備份與熱備份優缺點比較

冷備份具有更多的不穩定性：

冷備份采用機械移動方式的換燈結構，由于機械結構的特性，頻繁的燈泡換位移動必然會增大機械結構的誤差，導致燈泡中心點的偏移，引起光學效率的降低。而且機械結構的動作次數也是有限的，移動次數越多精確度越差，甚至動作失靈。

冷備份雙燈同亮時，后備燈泡雖然一直點亮但并不輸出亮度，這樣不僅白白損耗后備燈泡的壽命、浪費能源，而且會產生雙倍的熱量。但冷備份的散熱卻是針對單燈工作設計的，增多的熱量將導致光機工作溫度的升高，對色彩、光機組件的壽命都會產生不利的影響。

熱備份在設計時就專門針對雙燈同亮進行散熱設計，而且燈泡并非越冷，壽命就越長，反而是要在適當的溫度范圍內，才可確保其壽命。熱備份通過合理的熱流設計可有效改善溫度問題，燈泡散熱主要在于燈杯內部熱穩定性為主，控制風量強度、風扇角度和風流走向，風流經燈杯內確保燈泡內各點溫度符合規格來進行設計，并經過嚴苛的Thermal和Life測試，證明并不會因熱量問題而縮短燈泡壽命。

熱備份具有良好的色彩一致性：

光機色彩的差異主要來自燈泡本身的色坐標不同造成的色彩差異，而非耦合棱鏡，冷熱備份都存在這種色彩差異。耦合棱鏡是類似鏡片的一種，負責反射燈泡的光線，表面的鍍膜并不會對色彩有任何影響，如同鏡頭中的鏡片，依光學的設計規格來選定鏡片種類后，光學性能便確定下來，并不存在一致性變差的問題。熱備份和冷備份都使用了相同的燈泡架構，所以在色彩控制上并沒有差異。對其色彩一致性會變差的推論，只是不具備光學零件設計生產能力的廠商所謂理論上的猜測。

如果說由于熱備份的兩個燈同時輸出就會使色溫難以調整，那么有的大屏廠家在單元中使用雙光機，就更是兩套完全不同的光機燈泡及不同的內部光學組件，這種應用是不是就會更加調整困難呢，事實證明不是這樣，投影疊加技術已經被廣泛采用。

冷備份光機往往因為兩個燈泡使用時間差異很大，切換到備份燈泡后色彩調整難度更大。而熱備份光機可通過分別針對Lamp A，Lamp B或是Lamp A+B進行各種調整數值的記憶，從而減少雙燈間的色彩和亮度差異，極大方便現場工作人員進行燈泡更換。

熱備份光機已在市場上銷售了近十萬套，很多用戶在不同時間段建設二期監控大屏時，都會選擇一期工程采用的同一款熱備份光機，充分證明其穩定性得到認可。

熱備份具有良好的發光效率：

理論上耦合棱鏡會造成一定的光效率損失，但首先該部分的損失是指與單燈光機相比，就雙燈光機本身而言，雙燈同亮的發光效率仍然是單燈的200%，其次最終的亮度輸出取決于光機的整體設計，良好的光學設計以及高效的棱鏡設計可以有效彌補理論上棱鏡造成的光損失，目前熱備份光機的單燈亮度與冷備份接近。

熱備份的高亮特性具有更廣泛的應用范圍：

單燈在67英寸以下監控大屏中表現尚可，在80英寸大屏中表現并不理想。現在監控中心規模越來越大，80英寸大屏越來越多，同時現代化監控中心環境光很亮，要求大屏亮度提高，這也是有的廠家會因此采用更大功率的180W甚至200W以上燈泡的原因，但大功率燈泡的壽命會相應縮短。最新推出的LED光源，亮度輸出已經達到800流明，但所有廠家仍然在想方設法提高亮度到1，000流明以上，究其原因就是因為800流明并不能很好滿足80英寸大屏的亮度需要。而熱備份的雙燈亮度可以達到1，600流明，可充分滿足大尺寸需要，用于67英寸以下大屏時又可以單燈使用，因此具有更廣泛的應用范圍。

國際市場雙燈技術比較

雙燈技術的出現可以追溯到大約 20 年前，由于當時的技術門坎限制，只能設計出所謂的冷備份。但隨著市場需求的不斷發展，對“備份”的不同要求與迫切性快速提升，冷備份這種技術雖然可以符合基本要求 ， 但是遠遠不能滿足新興市場對“不間斷備份”要求的保障，因此造就出新的設計思維與概念。大約十年前光機廠商在高技術門坎的光學技術能力上有所突破，開始推出最新的熱備份設計產品，這也是目前唯一能真正達到“永不間斷”要求的設計。

目前市場上冷熱備份雙燈技術主要包括以下四種類型：

1. 燈泡旋轉方式冷備份：兩個燈泡呈扇形排列，用旋轉移動方式換燈，雙燈可同亮，不能同時輸出；

2. 線性屏蔽方式冷備份：兩個燈泡固定不移動，移動屏蔽來決定使用哪一個燈。雙燈可同亮，不能同時輸出；

3. 線性移動方式冷備份：兩個燈泡呈直線排列，用上下移動方式換燈（有三個燈位），雙燈可同亮，不能同時輸出；

4. 熱備份：兩個燈泡固定不移動，用高效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。

雖然幾大廠商最早推出的冷備份技術被沿用至今，但據此判斷熱備份不是技術主流則未免顯得有些武斷與牽強。事實上，已經有其他廠家在開始研究并推出熱備份光機。市面上約有3-4家分別采用不同的冷備份雙燈技術，而國內采用雙燈熱備份的廠家也有3-4家，堪稱是國內的主流。

綜合以上分析，可以清楚看出，熱備份和冷備份是兩種不同的雙燈技術，冷備份在單燈點亮或雙燈同亮的工作模式下都會出現畫面中斷黑屏，而熱備份以其不間斷備份和高亮度的特性逐漸成為監控大屏DLP光機的主流技術。用戶可以根據自己的使用需求做出選擇，如果是不在乎監控大屏中斷幾分鐘的一般應用可以選擇冷備份光機，如果是不能錯過任何細節或需要高亮度的重要應用場合，則可以選擇熱備份光機。