如何优化微型投影系统的亮度

由 editor Chen 提交于周一, 26 九月 2016 - 14:20

作者：Jesse Richuso，德州仪器（TI）

通常在客户初次接触TI DLP® Pico™ 显示技术时，最常见的两个问题就是：

• 我需要多大的亮度（实测的流明值）？
• 在我的整机系统里，最终能够实现多大的亮度？

亮度[1]看起来是一个简单的技术指标。但对于一个特定的微型投影系统来说，需要多大的亮度、以及在实现更高亮度时应该如何权衡系统设计的各个方面，却是一个复杂的任务。

我需要多大的亮度？

对于一个特定的终端设备来说，一个微型投影系统所需要的亮度主要取决于三个因素：

• 屏幕尺寸(投影画面的大小)
• 所要求的图像亮度（测量单位为cd/m2或尼特）
• 环境光

通常情况下，屏幕尺寸越大，图像所需亮度越高，投影机的亮度也要越大。此外，周围环境光的强度会明显影响特定屏幕尺寸所需的亮度。综合考虑投射画面大小和周边环境光的因素，用户在使用DLP Pico芯片设计整机系统时，可以参考下图1建议的投影机亮度值和相应的DLP芯片组。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2016-09/wen_zhang_/100003074-9986-tu1-y…; alt=“” width="600"></center>
<center>图1：针对不同图像尺寸和环境亮度等级的建议投影仪亮度</center>

能够实现多大的亮度？

要回答能够实现多大亮度这一问题，十分重要的一点是理解表格1中那些可以在系统设计时进行更改的关键变量。要实现一个亮度更高的LED投影解决方案，往往需要将其中的一些变量调高。

<table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="613">
<tr>
<td width="131" valign="top">变量</td>
<td width="290" valign="top">作用</td>
<td width="192" valign="top">限制</td>
</tr>
<tr>
<td width="131" valign="top">LED尺寸</td>
<td width="290" valign="top">可以产生的光通量</td>
<td width="192" valign="top">LED散热限制</td>
</tr>
<tr>
<td width="131" valign="top">光学元件尺寸</td>
<td width="290" valign="top">可以收集到的光通量</td>
<td width="192" valign="top">大小和成本</td>
</tr>
<tr>
<td width="131" valign="top">DLP芯片尺寸</td>
<td width="290" valign="top">可以反射的光通量</td>
<td width="192" valign="top">成本</td>
</tr>
<tr>
<td width="131" valign="top">LED电流</td>
<td width="290" valign="top">LED亮度等级</td>
<td width="192" valign="top">LED散热限制</td>
</tr>
<tr>
<td width="131" valign="top">散热解决方案</td>
<td width="290" valign="top">LED的散热量</td>
<td width="192" valign="top">大小和相应的成本 </td>
</tr>
</table>
表1：投影系统的关键变量和影响

为了更好的理解这些变量，我们来仔细研究一个光学模块。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2016-09/wen_zhang_/100003074-9987-tu2-d…; alt=“图2：光学模块示例（DLP数字微镜器件 [DMD]，RGB LEDs、光学元件、底座和LED散热片）” width="600"></center>
<center>图2：光学模块示例（DLP数字微镜器件 [DMD]，RGB LEDs、光学元件、底座和LED散热片）
</center>

TI提供多种DLP Pico芯片组给第三方公司，这些第三方公司设计和制造光学模块，并将其提供给系统集成厂商。这些光学模块通常包括一个DMD、红绿蓝 LED光源和若干光学元件。不同的光学模块也许具有不同的亮度等级，这主要取决于DMD大小、LED尺寸和光学设计的组合。一个指定的光模块也会由于LED功率的不同而具有不同的亮度。

如果给光学模块的LED通电并且将视频内容传送至DLP控制芯片，那么光学模块会投射出图像。如图3所示，当LED上的功率增加时，亮度随之增加，但增速变慢；同时，LED的发热量会越来越大。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2016-09/wen_zhang_/100003074-9988-tu3-l…; alt=“图3：LED功率的增加如何影响亮度和散热量” width="600"></center>
<center>图3：LED功率的增加如何影响亮度和散热量</center>

TI于近期发布了一份标题为TI DLP Pico系统设计：亮度要求和折衷的应用说明书，深入研究了这个话题。此外，TI还创建了一份可下载的亮度和投射比计算器工具。这些互相补充的资源能够帮助开发人员以及那些正在集成DLP Pico技术的品牌客户更好地理解这些要求和权衡设计，以优化投影亮度。