國產(chǎn)單片液晶投影技術(shù)發(fā)展(三)

   國產(chǎn)投影機(jī)從無到有，經(jīng)歷了愛好者DIY時代、手工作坊式時代，才走到了目前的專業(yè)化設(shè)計生產(chǎn)，已初具產(chǎn)業(yè)規(guī)模，其中的佼佼者充分地整合了現(xiàn)有的資源、協(xié)作、配套逐漸形成了一條產(chǎn)業(yè)鏈�，F(xiàn)在的國產(chǎn)液晶投影機(jī)無論是體積、外觀造型、亮度等硬指標(biāo)，還是畫面質(zhì)量、可靠性等幾項軟指標(biāo)，與過去不可同日而語，如瑞誠“魅影E”超靈巧家庭影院用液晶投影機(jī)，體積和造型媲美主流的三片液晶投影機(jī)，與早期的平看象風(fēng)箱，豎看象電腦的不倫不類外觀比，“瘦身”效果明顯，算是登堂入室了，這主要得益于較早引入了創(chuàng)新的產(chǎn)品工藝美術(shù)設(shè)計理念及現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計思路。早期的國產(chǎn)投影機(jī)在觀看時環(huán)境需暗到男女難辯，現(xiàn)在有的國產(chǎn)品牌已達(dá)到了電教的能接受的基本亮度水準(zhǔn)，可以邊聽講邊做筆記，亮度達(dá)500～1200ANSI流明，提高了十多倍。畫質(zhì)評判有了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主觀感覺部分機(jī)型的畫質(zhì)已毫不遜色主流的三片機(jī)，有影有聲就不錯已真的成為了歷史�？煽啃砸灿膳_臺回“娘家”的尷尬，到95%以上的開箱合格率，有了質(zhì)的飛躍。

    總體來看，與國際主流投影機(jī)相比,目前的國產(chǎn)投影機(jī)價格優(yōu)勢明顯，耗材低廉，但綜合性能平平，基本上進(jìn)入了對品質(zhì)要求不高(比如:亮度、體積)的娛樂場所，市場容量有限，要進(jìn)入發(fā)展空間巨大的家用市場還必需邁過諸如散熱及噪音、防塵、漏光等門檻。部分國產(chǎn)投影機(jī)廠商對這類相對較“軟”的指標(biāo)重視不夠，其實這些都是主流投影機(jī)的核心技術(shù)，它們之間互為矛盾互相牽扯，要求一個滿意的平衡點(diǎn)，實屬不易。但只有處理好這些問題，國產(chǎn)投影機(jī)才能上檔次，具備好用、易用、耐用的特點(diǎn)，加上明顯的價格優(yōu)勢，才會得到家用市場的青睞，登堂入室而進(jìn)千家萬戶，甚至沖出國門，走向世界。

散熱及噪音

    投影機(jī)的熱量主要來自光源及其附屬的功率電路，液晶屏被動吸收光能而積累熱量，其它的電路發(fā)熱較少。在投影機(jī)內(nèi)，部件裝配緊湊，容積率很高，通過常規(guī)的自然散熱幾乎不可能，最常見的方式是通過風(fēng)冷強(qiáng)制散熱。機(jī)內(nèi)的部件對溫度敏感的等級依次為液晶屏組件、電路組件、光源組件。液晶屏受液晶材料及偏光片材料的限制，分常溫0～50℃、寬溫-20～70℃、超寬溫-40～90℃三種類型，在投影機(jī)中使用更關(guān)心的是溫度上限，高上限的液晶屏散熱設(shè)計靈活，可以很好地兼顧噪音及防塵。耐溫等級可以從液晶屏使用手冊中查到，也可以自行實驗測試，常用的屏我們實測過一些，如夏普的LQ050A3AD01極限在85℃，夏普的LQ64P312、LQ64SP1/2均在55～60℃，而日立的TX18D11VM1高達(dá)90℃。光源組件由燈泡、反光碗、光匯聚系統(tǒng)組成，燈泡及其反光碗的耐溫等級較高，燈泡的石英電弧管工作溫度在900℃左右，新型的陶瓷電弧管能在1200℃工作。反光碗的玻璃基材耐溫600℃，相對薄弱的是其上鍍的多層高溫介質(zhì)膜，一般400℃能工作3000小時左右，并保持80%以上的反光率。聚光鏡基材能耐高溫，但如其較厚，工作時前后表面溫差過大，可能因熱應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。

    從上文中，我們很自然地形成一個設(shè)計思路，優(yōu)先考慮屏的散熱，其次是光源組件，兼顧功率電路的散熱。圖1是某國產(chǎn)投影機(jī)的典型散熱風(fēng)路，在好幾個品牌中或多或少都有它的影子，這種風(fēng)路一改早期的雙風(fēng)機(jī)并流結(jié)構(gòu)，采用一壓一抽的推挽風(fēng)路，風(fēng)路基本封閉且指向明確，其工作原理簡單，由圖很易理解，在此不贅述。關(guān)鍵是在風(fēng)路進(jìn)口的導(dǎo)流變壓腔上，有的廠家在仿制時沒有領(lǐng)會原設(shè)計精髓，省去了導(dǎo)流變壓腔或未嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸，不能形成定向的高速噴射氣流，散熱效果大打折扣，同樣條件下實測屏溫要高10～12℃。 

　　這種散熱風(fēng)路雖然有較高的散熱效率，但還是一種淺層次的被動的散熱方式，我們認(rèn)為更高層次的散熱設(shè)計應(yīng)對熱量的產(chǎn)生累積機(jī)理上加以透徹的理解，主動出擊，減少熱量的產(chǎn)生，阻斷熱量的傳播。比如：普通液晶屏的偏振片緊貼液晶玻璃基板，偏振片上積累的熱量通過直接傳導(dǎo)的方式傳給液晶，容易導(dǎo)致液晶過熱，我們可以將光線入射端液晶自帶的偏振片剝離，另采用1毫米以下光學(xué)玻璃粘貼偏振片（與液晶屏保持3毫米左右間距），并對光學(xué)玻璃的非粘接面鍍反熱膜，同時偏振片和液晶玻璃基板之間形成一空間，可以有效地阻斷熱傳導(dǎo)，并增加兩個受風(fēng)面。這種處理方式配用合理的風(fēng)路設(shè)計，往往可以承受575W以上大功率燈泡的照明。此外，目前大多數(shù)國產(chǎn)投影機(jī)廠家對投影用光源的光譜能量分布很少考慮，更無相關(guān)測量儀器，向光源生產(chǎn)廠家提不出自己的要求，特別是熱效應(yīng)明顯的紅外段光譜的能量指標(biāo)。隔熱鏡和介質(zhì)膜雖然可以隔斷和透射紅外段光譜的能量，但在機(jī)內(nèi)多次反射和吸收后，還是會變成需要帶出的熱能。所以對光源提出適合投影用光效要求是很有必要的。

　　光源發(fā)出的各向異性的自然光投向液晶屏，首先被偏振片擋去一半，另一半被通過，即50%的光被偏振片吸收少量反射，這還是理想情況，實際上通過的另一半光也會被反射折射吸收，最終通過的光低于44%，也即大部分的光被偏振片吸收而轉(zhuǎn)化為熱能積累。如果能將光源來的自然光轉(zhuǎn)化為線型偏振光（PCS轉(zhuǎn)換），理論上光的利用率增加100%（實際可做到25—75%），偏振片積累熱量反而減少一半。目前用雙折射的原理，經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)了偏光變換，即所謂的PCS，可將偏振片對光的利用率由44%以下提高到75%以上。

    投影機(jī)的噪音主要由散熱風(fēng)機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)及高速氣流與風(fēng)道摩擦產(chǎn)生，少部分機(jī)型內(nèi)件布局不合理會共振而發(fā)音。在瑞誠專門的消音室中，我們測量國產(chǎn)投影機(jī)噪音一般在60～73dB之間，用作對比的PHILIPS  LC3631的噪音為50.2dB。國產(chǎn)投影機(jī)主要使用8025的雙滾珠軸承風(fēng)機(jī)NMB3110L，也有用蝸殼風(fēng)機(jī)DB3730PB-1的。查風(fēng)機(jī)的樣本目錄，這種風(fēng)機(jī)隨轉(zhuǎn)速、風(fēng)量、風(fēng)壓的不同，風(fēng)機(jī)的本身噪音在30～41dB之間，軸承結(jié)構(gòu)的變化影響不大，此值與國產(chǎn)投影機(jī)高達(dá)65～73dB的噪音比較，明顯不是主要矛盾，因此要走出一味追求風(fēng)機(jī)本身噪音低的選型誤區(qū)，合理高效的風(fēng)路結(jié)構(gòu)再配以恰到好處的風(fēng)機(jī)驅(qū)動電壓才是降噪的根本所在，可喜的是有的國產(chǎn)投影機(jī)廠家已經(jīng)認(rèn)識了這一點(diǎn)，采用了流線型注塑短風(fēng)道，風(fēng)機(jī)智能化驅(qū)動技術(shù)，噪音的控制能力上了一個大臺階。

漏光與防塵

    主流投影機(jī)的光路為注塑全封閉結(jié)構(gòu)，幾乎不漏光，國產(chǎn)投影機(jī)的光路封閉性不好，風(fēng)路光路有些地方本身是重合的，明亮的光線極易從進(jìn)出風(fēng)口，機(jī)箱散熱孔射出來，在暗環(huán)境下很扯眼球。光沿直線傳播，風(fēng)是流體可轉(zhuǎn)彎抹角，所以要解決好漏光的問題，重點(diǎn)在光路和風(fēng)路的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，讓光路和風(fēng)路相對獨(dú)立，采用風(fēng)向轉(zhuǎn)角90。的蝸殼風(fēng)機(jī)，再輔以合適的吸光材料，均能取得良好的避光效果。

    粉塵是光學(xué)器件的克星，防塵也是投影機(jī)的核心技術(shù)之一。主流和國產(chǎn)的投影機(jī)都覺得頭疼，投影機(jī)的免維護(hù)是可望而難以企及的目標(biāo)。相對而言，主流投影機(jī)有較強(qiáng)的防塵功能，維護(hù)也比較方便，采用了諸如多層過濾技術(shù)、防靜電技術(shù)，國產(chǎn)投影機(jī)在防塵技術(shù)上幾乎是空白，只是有意無意地模仿，在進(jìn)風(fēng)口用了多孔海綿進(jìn)行過濾，這種海綿的空隙率很大，攔住紙屑毛發(fā)等雜物還可以，對微米級的粉塵無能為力，在維護(hù)國產(chǎn)投影機(jī)往往會發(fā)現(xiàn)，該臟的地方不臟，還很干凈，不該臟的地方很臟，輕撣一下，塵埃飛揚(yáng)。

    投影機(jī)采用強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，單位時間內(nèi)進(jìn)入機(jī)內(nèi)的循環(huán)空氣量是其自然擱置狀態(tài)下的100～500倍，而循環(huán)空氣中的粉塵濃度在短時間內(nèi)是基本不變的，即機(jī)內(nèi)的器件與粉塵接觸的幾率大了100～500倍，因此采用高效的散熱結(jié)構(gòu)，可大大地減少循環(huán)空氣量，減少粉塵接觸機(jī)內(nèi)件的幾率，御敵于國門之外，這是進(jìn)口投影機(jī)的慣用作法，因循環(huán)空氣量減少，進(jìn)而采用超密多層海綿，也不會有較大的風(fēng)阻出現(xiàn)。靜電技術(shù)是一種主動的防塵方法，是大型化工靜電除塵除焦油技術(shù)的微型化移植。在進(jìn)風(fēng)口的多層海綿中夾有正負(fù)相對的電極，電極之間產(chǎn)生電場，電場間極其微小的粉塵均可被俘獲，言其為超級過濾器一點(diǎn)也不夸張，并且?guī)缀醪幌�耗能量，一只充過電的電容也可維持?jǐn)?shù)小時。靜電技術(shù)的另一應(yīng)用是抗靜電，在機(jī)內(nèi)的光學(xué)器件上噴一層抗靜電劑，其表面會形成一種類似荷葉表面的結(jié)構(gòu)，粉塵接觸到光學(xué)器件表面時，就象水滴到荷葉表面一樣，不能立足，立即被氣流帶到機(jī)外。

　　散熱與噪音、漏光、防塵互相矛盾，設(shè)計人員要綜合考慮液晶屏的特性、光源特性、光路、風(fēng)路、電路結(jié)構(gòu)，涉及機(jī)械、電子、光學(xué)、材料、流體力學(xué)等眾多學(xué)科，還要考慮成本以及可利用的外協(xié)資源，只有在這些因素間求好平衡點(diǎn)的投影機(jī)，才會受市場歡迎，并能經(jīng)得住市場的長期考驗。