2024年07月20日

DLP光显背投

2005 年 10 月 8 日
 

第一章 数字投影技术DLP简介
越来越多的现代信息在数字领域被产生、编辑和传播。由美国德州仪器公司开发的DLP数字投影技术正在被广泛应用。DLP数字投影机对业界来说早已不是一个陌生的名词,因为近年来,在业界的努力下,应用其技术的投影机产品早已批量上市,所以这个名词大家都知道。但大部分人对于数字投影技术的工作方式并不十分了解,因此该产品迅猛发展而带来的更多投资机遇,特别是长期工作在传统光学领域的人来说,对其中关键光学产品的应用也显得知识茫然。为此,本文将以最简单的方式来为大家介绍数字投影技术的工作原理,对DLP的优势和一个数字显示系统的基本优点做了描述。了解DLP工作方式和技术原理是理解目前日常生活工作中日益增长的数字产品的必不可少的知识。
一、什么是DLP数字投影
DLP是“DigtalLightProcessiong”的缩写。它的意思为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于德州仪器公司开发的数字微反射镜器件—DMD来完成显示数字可视信息的最终环节,而DMD则是DigtalMicromurrorDevice的缩写,字面意思为数字微镜元件,这是指在DLP技术系统中的核心——光学引擎心脏采用的数字微镜晶片,它是在CMOS的标准半导体制程上,加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。说得更具体些,就是DLP投影技术是应用了数字微镜晶片(DMD)来做主要关键元件以实现数字光学处理过程。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator),将光均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel),将光分成R、G、B三色,再将色彩由透镜成像在DMD上。以同步讯号的方法,把数字旋转镜片的电讯号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后在经过镜头投影成像。参见下图

二、数字光学处理过程
如上所述,DMD器件是DLP的基础。单片、双片以及多片DLP系统被设计出来以满足不同市场的需要。一个DLP为基础的投影系统包括内存及信号处理功能来支持全数字方法。DLP投影机的其它元素包括一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统、照明及投影光学元件。
一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16x16um镜片,被建造在静态随机存取内存(SRAM)上方的铰链结构上而组成DMD,如图1所示。
每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜,+10度为“开”。-10度为“关”,当镜片不工作时,它们处于0度“停泊”状态。
根据应用的需要,一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。模拟信号可在DLP的或原设备生产厂家(OEM\\\\\\\\\\\\\\\’s)的前端处理中转换为数字信号,任何隔行视频信号通过内插处理被转换成一个全图形帧视频信号。从此,信号通过DLP视频处理变成先进的红、绿、蓝(RGB)数据,先进的RGB数据然后格式化为全部二进制数据的平面。
一旦视频或图形信号在一种数字格式下,就被送入DMD。信息的每一个象素按照1:1的比例被直接映射在它自己的镜片上,提供精确的数字控制,如果信号是640×480象素,器件中央的640×480镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于“关”的位置。

图1:一个848×600数字微镜器件。器件中部反射部分包括508,800个细小的、可倾斜的镜片。一个玻璃窗口密封和保护镜片。DMD显示为实际尺寸

三、DLP技术的优势
1. 噪音优势
技术发展至今天,我们已经拥有了数字扑捉、编辑、广播、接收数字信息的能力,不过必须先把它转换成模拟信号后才能显示。信号每次由数字转换为模拟(D/A)或从模拟转换为数字(A/D),信号噪音都会进入数据通道,转换越少噪声越降,并且当(A/D)、(D/A)转换器减少时成本随之降低。由于DLP固有的数字性质能使噪声消失,因为DLP具有完成数字视频底层结构的最后环节的能力,并且为开发数字可视通信环境提供了一个平台,DLP技术提供了一个可以达到的显示数字信号的投影方法,这样就完成了全数字底层结构(图3),具有最少的信号噪音。

图3:视频底层结构。DLP为一个完全数字视频底层结构提供了最后环节。
2 精确的灰度等级
它的数字性质可以获得具有精确数字灰度等级的精细的图像质量以及颜色再现。DLP比之要竞争的透射式液晶显示(的LCD)技术更有效,因为它以反射式DMD为基础,不需要偏振光;并且因为每个视频或图像是由数字产生,每种颜色8位到10位的灰度等级,精确的数字图像可以一次又一次地重新再现。例如:一个每种颜色为8位的灰度等级使每个原色产生256不同的灰度,允许数字化生成256×3,或16.7百万个不同的颜色组合(图4)。

图4:DLP可产生数字灰度等级和颜色等级。假设每种颜色用8位,可以数字化地产生16.7×10的6次方个颜色组合。以上是每一种原色不同灰度的几种组合和产生的数字象素颜色。
3. 反射优势
因为DMD是一种反射器件,它有超过60%的光效率,使得DLP系统比LCD投影显示更有效率。这一效率是反射率、填充因子、衍射效率和实际镜片“开”时间产生的结果。
而LCD依赖于偏振,所以其中一个偏振光没有用。这意味着50%的灯光甚至从来不进入LCD,因为这些光被偏振片滤掉了。剩下的光被LCD单元中的晶体管、门、以及信号源的线所阻挡。除了这些光损失外,液晶材料本身吸收了一部分光,结果是只有少部分入射光透过LCD面板照到屏幕上。最近,LCD在光学孔径和光传输上有经验上的进展,但它的性能仍然有局限,因为它们依赖于偏振光。
4 无缝图像优势
DMD上的小方镜面积为16um平方,每个间隔1um,给出大于90%的填充因子。换言之,90%的象素/镜片面积可以有效地反射光而形成投影图像。整个阵列保持了象素尺寸及间隔的均匀性,并且不依赖于分辨率。越高的DMD填充因子给予出越高的可见分辨率,这样,加上逐行扫描,创造出比普通投影机更加真实自然的活生生的投影图像(图5)。

图5:用来证明DLP优点的照片。一个鹦鹉的数字化照片被用来证明无缝的象胶片一样效果的DLP图像的优点,其细节将在图6a和6b演示。
在图5a中,是主导的视频图形适配器(VGA)LCD投影机用来投影图5的鹦鹉照片。可以很容易看到LCD投影机中常见的象素点、屏幕门效应,如图5a;同样这副鹦鹉的照片用DLP投影机投影成像,如图5b所示。由于DLP的高填充因子,屏幕门效应不见了,我们所看到的是由信息的方形象素形成的数字化投影图像。注意,LCD图像中象素的高水平对照于无缝DLP图像。DLP提供了优越的图像质量,因为DMD镜片象素间隔仅为1um,这样消除了象素。如证明过的一样,两个投影机投影的图像分辨率是相同的,通过DLP人眼可以看到更多的可视信息、察觉到更高的分辨率。如照片表明的一样,DLP提供令人喜爱的更加优质的画面。

LCD投影图像5(a)和DLP投影图像5(b)中实际的特写图像。LCD和DLP照片都在相同条件下摄得,每个投影机都把聚焦、亮度和颜色调到最佳。
5. 可靠性
DLP系统成功地完成了一系列规定的、环境的及操作的测试。选择已证明可靠的标准元件来组成用于驱动DMD的数字电路。对于照明和投影透镜,无明显的可靠性降低的现象。绝大部分可靠性测试集中在DMD上,因为它依赖于移动铰链结构。为测试铰链失灵,大约100个不同的DMD被用于模拟一年的操作。一些DMD已经被测试了超过1G次循环,相当于20年的操作。在这些测试以后检查这些器件 ,发现在任何器件上均无铰链折断现象。铰链失灵不是DMD可靠性的一个因素。
DMD已通过所有标准半导体合格测试。它还通过了模拟DMD实际操作环境条件的障碍测试,包括热冲击、温度循环、耐潮湿、机械冲击,振动及加速实验。基于数千小时的寿命及环境测试,DMD和DLP系统表现出内在的可靠性。
四、DLP系统简介
通过多种配置,DLP可以满足一个广泛的不同种类的市场和需要。每一种DLP系统都可实现优秀的投影质量,单片DLP系统年可提供诱人的性能价格比,三片DLP系统可提供最高亮度的性能,能显示高达几千流明的亮度。双片DLP系统依靠单片的颜色滤波系统和三片的分光透镜概念可提供DLP的另一种性能水平。这三种DLP系统为DLP提供了满足从台式监视器到未来的数字电影的广泛的投影机市场的能力。下面解释单片、双片和三片DLP系统如何用来投影数字彩色影像。

1. 单片DLP系统
在一个单DMD投影系统中,用一个色轮来产生全彩色投影图像。色轮是由一个红、绿、蓝滤波系统组成,它以60Hz的频率转动,每秒提供180色场。在这种结构中,DLP工作在顺序颜色模式。输入信号被转化RGB数据,数据按顺序写入DMD的SRAM,白光光源通过聚焦透镜聚焦在色轮上,通过色轮的光线然后成像在DMD的表面。当色轮旋转时,红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的,所以当红光射到DMD上时,镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”,绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜,在DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上(图6-1)。

图6-1:单片DLP投影系统。白光聚焦在以60Hz旋转的色轮滤光系统上,这个轮子以红、绿、蓝的顺序旋转,将视频信号送到DMD。依照每个电视场中每个彩色的位置及亮度,镜片打开。人体视觉系统将顺序的颜色叠加在一起,看到一幅全彩色图像。
因为电视系统委员会(NTSC)制定的电视场为16.7毫秒(1/60秒),每一原色必须被显示在5.6毫秒。因为DMD有一个小于20微秒的开关速度,一个8比特/颜色的灰度等级(256灰度)可以用单DMD系统实现。这给出每一原色256灰度,或者说能够产生256的3次方(16.7x 10的6次方)种颜色组合。
当使用一个色轮时,在任一给定的时间内有2/3的光线被阻挡。当白光射到红色滤光片时,红光透过,而蓝光和绿光被吸收。蓝光和绿光拥有同样的道理,蓝色滤光片通过蓝光而吸收红、绿光;绿包滤光片通过绿色而吸收红、蓝光。

2. 三片DLP系统
另外一种添加颜色的方法是将白光通过棱镜系统分成三原色。这种方法使用三个DMD,一个DMD对应于一种原色。应用三片DLP投影系统的主要原因为了增加亮度。通过三片DMD,对整个16.7毫秒的电视场,来自每一原色的光可直接连续地投射到它自己的DMD上。结果是更多的光线到达屏幕,给出一个更亮的投影图像,除了已增加的亮度,可使用更高字节的颜色。因为光线在整个电视场直接投到每个DMD上,使每种颜色10比特灰度等级成为可能。这种高效的三片投影系统将被用在大屏幕和高亮度应用领域。

图6-2:三片DLP投影机系统。白光分解成原色,每一原色在整个帧时间内直接投射到它自己的DMD上,比颜色一顺序系统中产生更大的亮度。
3. 双片DLP系统
此外还有州一种独特的双DMD结构,为某些投影显示应用提供了理想的工具。这一系统利用了一般金属卤化物投影灯光谱平衡输出的优点。
单片和三片DLP系统为了光谱平衡输出依靠来自投影灯的相等数量的红、绿、蓝光。为了在单片DLP系统中得到均匀颜色的光,设计了顺序滤色片系统来通过一个来自三原色的均衡数量的光。为了低成本和高效率,在单片系统中使用了金属卤化物灯。三原色中任意一种多余的光线可用来提高整体的光输出,或者多余的光被颜色滤光片的密度滤掉来保持光谱的均匀性。典型地,在投影工业中要在光输出和精确的颜色水平之间进行权衡。 应用来自单片DLP系统的顺序色轮的方法以及来自三片DLP系统的双色分光棱镜的概念,双片DLP系统利用了金属卤化物灯红光缺乏的优点。这一系统中的色轮不用红、绿、蓝滤光片,取而代之,系统使用两个辅助颜色,品红和黄色。色轮的品红片段允许红光和蓝光通过,同时黄色片段可通过红色和绿色。结果是红光直通过滤色系统,红光在所有时间内都通过,蓝色和绿色在品红-黄色色轮交替旋转中每种光实质上占用一半时间。 一旦通过色轮,光线直接射到双色分光棱镜系统上。在这点,连续的红光被分离出来而射到专门用来处理红光和红色视频信号的DMD上,顺序的蓝色与绿色光投射到另一个DMD上,专门处理交替颜色,这一DMD由绿色和蓝色视频信号驱动(图6-3)。

图6-3:双片DLP投影系统。红光通过棱镜系统直接照射在它自己的DMD上,同时蓝光和绿光顺序照射到另外的DMD上,这两种颜色组合成青色。不同的红色与青色混合形成非常协调的全彩色图像。

单片DLP系统中,红光只能通过1/3的时间,与此相比,双片系统红光输出是原来的大约三倍。并且因为色轮现在只由两个而不是三个滤光片组成,在一给定的视频画面中蓝光和绿光输出增加了大约50%(16.7ms/2=8.35ms,8.35ms/5.6ms-1=49.1%)。
尽管一般金属卤化物灯红光缺乏,三倍的红光输出以及蓝光和绿光输出50%的增大,使双片DLP系统有能力产生优秀逼真的颜色。由于更多的光在更长的时间内被收集,光学效率也很高了。二片DLP系统的结构能够对每瓦输入得到大于3流明的光谱平衡光输出。
五、DLP技术的发展
DLP投影技术的关键是DMD器件,为了提高集光效率和DMD的良率,德仪公司首先将每一个微小镜片(Micro mirror)的尺寸从2年前的17μm减小到14μm,DMD的晶片缩小后,良率也随之增加。同时制程中镜片的旋转轴的尺寸也减小,以提高收光效能。目前最大的突破是镜片的旋转角度从10度增加到12度,若以系统的集光效率观之,此增加角度的动作F/#会从3.5提高到3.0,此整体的DLP光机引擎的效率已经可与LCD投影机相媲美了。 在DLP技术应用市场方面,与LCD投影技术相比,DLP投影的最大优势在于有高解析度与高亮度等优点,图像更加清晰锐利,黑色和白色更纯正,灰度层次更加丰富,更具有体积小和重量轻的优势。其应用正逐渐朝向大型投影机及电影放映机(Digital Cinema)用等高阶机种以及2kg(或低于2kg)以下超小型等两极化方向发展。特别是在大型会场投影放映中,目前仍是以DLP投影机一枝独秀。
众所周知,投影技术最大的应用市场其实是在家用电视中,随着经济生活水平的提高以及数字技术的发展,未来数字电视的开播将为此市场大门的打开起到决定性的作用,因此无论做为前投影还是做为背投影,DLP技术都将在这一市场中得到新的应用。
展望未来,DLP技术具有微机电高速成长的产业相助,同时也有巨大的应用市场正在开发之中,应用前景非常看好。目前厂商应及时掌握DLP技术及DMD器件的开发动态,同时掌握投影显示器中的其他关键技术,在最佳的时间点将产品推出,获取最大的利润。通过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行电子化寻址,DMD阵列上的每个镜片被以静电方式倾斜为开或关态。决定每个镜片倾斜在哪个方向上为多长时间的技术被称为脉冲宽度调制(PWM)。镜片可以在一秒内开关1000多次,这一相当快的速度允许数字灰度等级和颜色再现。
在这一点上,DLP成为一个简单的光学系统。通过聚光透镜以及颜色滤波系统后,来自投影灯的光线被直接照射在DMD上。当镜片在开的位置上时,它们通过投影透镜将光反射到屏幕上形成一个数字的方型象素投影图像,如图2所示。

图2:三个镜片有效地反射光线来投影一个数字形象。入射光射到三个镜片象素上,两个外面的镜片设置为开,反射光线通过投影镜头然后投射在屏幕上。这两个“开”状态的镜片产生方形白色象素图形。中央镜片倾斜到“关”的位置。这一镜片将入射光反射偏离开投影镜头而射入光吸收器,以致在那个特别的象素上没有光反射上去,形成一个方形、黑色象素图像。同理,剩下的508797个镜片象素将光线反射到屏幕上或反射离开镜片,通过使用一个彩色滤光系统以及改变适量的508,800DMD镜片的每个镜片为开~态,一个全彩色数字图像被投影到屏幕上。
第二章DLP的工作原理及优势
一、DLP工作原理:

1、 
将资料收集起来,输入电脑,制作成图文并茂,活泼生动的演示软件。一旦演示效果准备好,将电脑接上DLP电视同路人机以后,所有文字图形及录象就会被送入DLP电路板。

2、 
一个典型的DLP电路板由模数解码器,内存芯片,一个影象处理器及几个数字信号处理器(DSPs)组成,所有文字图象就是经过这块板产生一个纯粹的数字信号,其影像的色调和色彩质量直逼摄影胶片。

3、 
经过处理,数字信号转到DLP系统的心脏–DMD。这块革命性的DMD运作简单得象一个电灯开关。一台SVGA的投影机由超过500,000微型反射镜组成,每块镜子根据数字信号的输入情况在两种状态(开或关)下不断切换每个像素的光线。通过非常快速的开关这些小镜子,在DMD的反射表面就会形成一幅影象

4、 
对于商用投影机,通过一个色彩环系统过滤掉部分光线所产生的色彩加进影象中。该色彩轮依送入DMD数字信号的红,绿,蓝顺序旋转,小镜子根据像素的位置及色彩的多少被打开或关闭。

到这时,DLP变成只有一个光源和一组投影镜头组成的简单光路系统。镜头放大了DMD的反射影像并直接投射在屏幕上,将一幅生动,精细,明亮的演示效果展现在我们面前。因为这种处理是完全数字化的,DLP投影系统能够作为一种数字显示界面,在会议室,戏院,电脑及电视得到广泛应用。比较传统的并迅速过时的模拟技术。您大可为拥有这样一种跨世纪高素质的数码技术而感到自豪。
二、LCD(液晶投影机)与DLP(数码投影机)的影像比较
 
单片LCD液晶机 三片LCD液晶机 单片DLP数码机

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第三章 DLP投影技术的优势
DLP数码投影电视的五大优势
1.更清晰 2.更细致 3.更明亮 4.更逼真 5.更可靠
1.更清晰

DLP技术使图像随着窗口的刷新而更加清晰,它通过增强黑白对比度、描绘边界线和分离单个颜色而将图像中的缺陷抹去。你的眼睛是不会欺骗你的,你可以尽情享受这种视觉效果。
DMD是由超过五十万块的微小镜面组成,而一个镜面则代表一个像素,一个镜面之下有一个合叶装置。这种结构可以对输入进来的数字信号做出每秒开关超过五千次的响应,以产生像素。DMD镜器件这一非凡的快速开关速度与被称为双脉冲宽度调制的一种精确的图像颜色和灰度复制技术相结合,产生的是透明似水晶的令人叹为观止的图像。
2.更细致

如果你坐在会议室的最后一排,你依然可以清晰的看到荧幕上的图像。而且无论从中间还是边上,你都看不到声名狼藉的“纱门”效果——在模拟放映技术中存在于像素之间的恼人缝隙。无论你的座位在哪里,图像总是非常清晰,而且最大化地填充屏幕。
DMD镜片体积微小,每一侧边的长度为16微米,相邻镜头之间的缝隙小于1微米。镜头是方形的,所以每一个镜片显示的内容要比实际图像更多“沙门效果相对比的是DLP投影机的无缝效果。当一个图像的尺寸增加时,LCD投影机图像中的缝隙将变得更大。
DMD镜面的大小和形状决定了这一切。每个镜片90%的面积动态地反射光线以生成一个投影图像,由于一个镜头与另一个镜头之间是如此的接近,所以图像看起来没有缝隙。再加上当分辨率在增加时大小及间距仍保持一致,因此无论分辨率如何变化,图像始终能够保持很高的清晰度。

3.更明亮

你愿意在观看投影的时候同时拥有光明吗?观众在做笔记的时候希望保持亮度或打开窗帘,与传统的模拟投影机相比,DLP投影机将更多的光线打到屏幕上,这样,图像的演示效果在光亮中将同在黑暗中一样好。
DLP技术有效的解决了这个问题。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍以及将更多的光线反射到屏幕上,而最大化地利用了投影机的光源。DLP技术依据图像的内容对图像进行反射,DLP的光源有两种工作方式,或者通过一个透镜打到屏幕上,或者直接进入一个吸光器。相比较的是,LCD技术则是偏振光在图像到达屏幕之前必须通过大量的附加光学元件。 更为有利的是,基于DLP技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下,DMD提供更多的反射面积,如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。
4.更逼真

  随着其它显示技术及摄影技术的出现,DLP使得那些无生命的图像拥有了逼真的色彩。数字色彩的再现保证了图像与真实物质的还原性,而且没有发亮的斑点或其它投影机典型的冲失现象。
  DLP不仅仅是简单地投影图像,它还对它们进行了复制。在它的处理过程中,首先将源图像数字化为8到10位每色的灰度图像。然后,这些二进制图像输入进DMD,在那里它们与来自光源并经过仔细过滤的彩色光相结合。这些图像离开DMD后就成像到屏幕上,保持了源图像所有的光亮和微妙之处。DLP独一无二的色彩过滤过程控制了投影图像的色彩纯度,此技术的数字化控制支持无限次的色彩复制,并确保了原始图像栩栩如生地再现。
 

5.更可靠

恶劣条件下的测试强有力地保证了DLP技术的可靠性,TI的工程师在每一种可以想象的情况下对DMD进行了测试。他们曾经将它放在热、冷、振动、爆炸、潮湿以及许许多多其它苛刻的条件下进行检测,从而用户可以确信DMD以及其它组成DLP技术的所有元件在相当长的时间内可以保持高可靠性。
DMD不仅通过了所有的标准半导体资格测试,而且还证明了在模拟操作环境中,它的生命期超过10万个小时。测试证明,DMD可以进行超过1.7万千亿次循环无故障运行,这相当于投影机的实际使用时间超过1995年。其它测试结果显示,DMD在超过11万个电力周期和1万1千个温度周期下无故障,以确保在需求较大的应用领域中提供30年以上的可靠运行期。TI为其它DLP的组件提供了类似的保证。

二、产品的各项参数

第四章DLP投影电视的整机电路结构
因为DLP投影电视的组件价格较高,如灯泡、屏幕等,为了方便非生产人员的拆卸,要求必须明白各组件的作用及注意事项,避免维修过程中造成不必要的故障或损坏元器件
一、 整机组件:
1、 木箱底座组件:包括滑轮、前护盖、后铁盖、喇叭、灯护盖等。
2、 支撑架:固定屏幕、大折射镜。
3、 大折射镜:与普通镜子不同,注意折射面不可脏污。
4、 屏幕组件:包括面框、屏幕,注意屏幕背面不可脏污。
5、 光学引擎组件:包括灯泡、各光学组件。
6、 电路板:包括点灯器、电源板、主板、高频板、功放板、端口AV板、键控板等。
7、 后壳:包括后壳、透气盖。
二、 组件概述及注意事项:
1、 滑轮:在整机移动时要扳开滑轮扣纽,防止滑轮损坏;不移动时扳下扣纽,防止整机移动。
2、 支撑架:属不损坏件,支撑架的定位与光学部份有很大的关系,非生产人员不可拆卸。
3、 大折射镜:属一般不损坏件,不可用手触摸,非生产人员不可拆卸。
4、 屏幕组件:属一般不损坏件,不可用手触摸屏幕背面,非生产人员不可拆卸如遇有外观不良不可私自拆卸面框,可通知厂方解决。
5、 光机引擎组件:属一般不损坏件,不可用手触摸其小折射镜、光机镜头、非生产人员不可拆卸,否则后果自负。
6、 电路板:主板为多层布线,元件为贴片元件,拆卸元件要小心烙铁损坏元件及铜箔。
7、 后壳:在卫生差、灰尘较多的环境下绝不允许拆卸。
三、 各电路组件附图:

点灯器 驱动板 灯泡
(图一)

主板
(图二)

功放板
(图三)

电源板(图四)

点灯器(图五)

TV/AV信号盒
(图六)

灯泡 聚焦调节柄
(图七)

投影镜头 点灯器 灯泡接口
(图八)

驱动板
(图九)

四、 拆装灯泡
1、 拆卸灯泡:
A、将灯泡护盖取下,注意一定要在关闭电源的状态下操作。
B、将图一所示卡口用力往下扳,听到咔嚓一声,即可将灯泡往后拉出。
2、 装灯泡:
A、 将图二所示光机卡口与灯泡卡口对好,插到位。
B、 将图一所示卡口用力往上扳,即可将灯泡锁住。

卡口 光机卡口 灯泡卡口
(图一) (图二)

第五章:光学原理
DLP光学部分的光路简图示意如下:

光学系统的工作原理:
一.从位于UHP Lamp with elliptic reflector光源椭球Focus焦点的灯丝发出的光束,经灯泡椭球面的反射后,穿过UV/IR filter红外滤光镜(隔热玻璃)照亮color wheel色轮后,会聚到椭球面的另一个焦点,同时位于tunnel 玻璃棒的前端面,这样可以减少光能损失参与后面光路的成像(最大限度的照亮DMD)。
二.Tunnel 的另一个端面在光束的若干次反射后被出射光线均匀照明,它的口径是和DMD长宽比例一致的,都为4/3。经过relay lens聚光镜(中继透镜)和TIR prism 三棱镜的组合,以一定的倍数放大成像,均匀照明DMD上每一个pixel象素。
三.被驱动板推动(点亮)的DMD,实际就是数字微镜的集成,每个象素是一个小镜子,(每个MIRROR以+12度和-12度旋转),有信号光线被反射后朝向正前方,无信号时摆向不被前面Projection lens 接受的方向(朝右朝下)。朝向正前方的光线通过Projection lens 投影镜头以一定的放大比例精确地成像到屏幕上,由于屏幕的漫反射,而被人眼接受。

注意:
该系统中的器件都采用了镀膜,所以在维修保养的时候,一定不要用手或
其他的脏东西触碰器件。否则,就会在屏幕上显示一个手印或一团黑影,此现象将会很难处理,严重时需要重新或更换玻璃器件。请务必注意使用。
第六章:DLP投影电视的电路原理简述

一、 主电路原理方框图

DLP主电路原理方框图

二、部分电路简介
A、 VPC3230部分:
功能与特点:
多标准视频解码PAL/NTSC/SECAM
四路CVBS,一路S-VHS输入,一路CVBS输出
二路RGB/YcrCb输入,一路Fast Blank(FB)输入
完整的高质量A/D转换及AGC电路
多标准同步处理
对比度、亮度、色饱和度调整
PIP处理(1/4,1/9,1/16,1/36)

SAA7118E部分:
功能与特点:
多制式视频解码器
梳状滤波器
I²C总线控制

C、AD9884部分:
功能与特点:
330MHZ模拟带宽
支持解像度高达SXGA(1280X1024at75Hz)
140MSPS最大A/D转换速率
同步处理和时钟发生

第七章:维修模式
本章维修模式指本公司指定技术员对SCT-DLP背投影电视的工厂模式的熟悉及更改.在非必要情况下请勿告知他人,以防机器参数被更改,损坏机器.因各种原因,本章只列出以下几种,请各位同仁“按部就班”操作,否则将会引起故障。

一、 升级程序:
Pixelworks Download Procedure
2. Download 小基板設在 1(J2), 0(J4), 0(J3)
接上 Download 治具後,再開背面主電源
因为软件的不断更进、升级,因此需熟识如何升级程序。
3. 開啟Firmware Upgrade檔案

3. 進入 “ Browse “ 選擇軟體版本, 再按 ” 下一步 ”

4. Baud Rate 選擇 “ 115200 ”, 再按 ” 下一步 ”

5. 按前面板 “ 電源 “, 開始進行 Download , 時間約 3 ~ 4 分鐘
完畢後再按 “結束 “ 鍵
6. 重新開機後必須進入工廠模式將 8051 及 Pixworks 重新 reset.

二、 進入工廠模式步驟:(遥控器按照顺序按以下按键)
選擇 視頻 1 (AV1).
. 將音量調為零 0.
按遙控器 remote control中之數字 4 , 3 , 1 , 1 , 顯示鍵.
1、复位:8051 EEPROM reset
PW EEPROM reset 复位数值。即调整菜单或工厂模式内的参数后,选择此项可将调乱的数据全部恢复为出厂设置。

3、 复位成功后的状况如下图:

3、工厂菜单调试模式:
信源TV及AV时相应之工厂菜单
Menu Item sub-Menu Item 内容 功能说明
options Factory Mode On/Off 切换 Factory On/Off
  Air Filter Warning time hhhhh hrs 设定空气滤网更换警示时间
  Pal Snd Sys Default Pal DK/I/BG 切换TV 伴音制式默认值
DLP Image Orientation Normal Front/Ceil Front/
Rear/Rear,Ceiling 设定 DLP 图像显示方向
color temp color temp V-Warm/V-Normal/V-Cool 切换要调整之目标色温
  Red Red Value 红色值
  Green Green Value 绿色值
  Blue Blue Value 蓝色值
Utilities 8051EEPROM Reset press 重设 8051 uP 的 EEPROM
  PW EEPROM Reset press 重设 Pixelworks 的 EEPROM
  Lamp Hours Reset press 重设 Lamp Hours
  Air Filter Age Reset press 重设 Air Filter Age
  Lamp Hours hhhhh:mm 显示 Lamp Hours
  Air Filter Age hhhhh:mm 显示 Air Filter Age

信源 PC 时相应之工厂菜单
Menu Item sub-Menu Item 内容 功能说明
options Factory Mode On/Off 切换 Factory On/Off
  Air Filter Warning time hhhhh hrs 设定空气滤网更换警示时间
  Pal Snd Sys Default Pal DK/I/BG 切换TV 伴音制式默认值
DLP Image Orientation Normal Front/Ceil Front/
Rear/Rear,Ceiling 设定 DLP 图像显示方向
color temp color temp PC-Warm/PC-Normal/PC-Cool 切换要调整之目标色温
  Red Red Value 红色值
  Green Green Value 绿色值
  Blue Blue Value 蓝色值
ADC Brightness brightness value 设定 ADC Offset 中心值
Utilities 8051EEPROM Reset press 重设 8051 uP 的 EEPROM
  PW EEPROM Reset press 重设 Pixelworks 的 EEPROM
  Lamp Hours Reset press 重设 Lamp Hours
  Air Filter Age Reset press 重设 Air Filter Age
  Lamp Hours hhhhh:mm 显示 Lamp Hours
  Air Filter Age hhhhh:mm 显示 Air Filter Age
  0×0/0Hz Mode: 0 显示 当前PC信号之Resolution。

三、提示用户更换进气滤网之功能说明

当机器使用超过一定时间时, 考虑到空气进气口滤网可能需要清理或更换, 软件提供如下提示功能

OSD 提示内容: “为延长投影灯的使用寿命, 请清洁或更换进风滤网”
同时给用户选择: 1. 稍后检查; 2. 已经处理

功能实现:
1. CPU 记录“滤网累计使用时间”(Air Filter Age) 。
2. 工厂菜单设置项目“更换滤网提示时间”(Air Filter Warning time), 默认为 1000 小时。
3. 在用户按关机键时, 检测 “滤网累计使用时间” 是否超过 “更换滤网提示时间” ? 不超过时, 执行原来的关机操作; 如果超过, 则OSD 先显示提示内容。当用户选择 “稍后检查”时, OSD 消失, 并进入关机操作, CPU 继续累计使用时间; 当用户选择 “已经处理”时, 表示用户已经清洁或更换滤网, CPU 记录的滤网累计使用时间重新开始计时。用户选择之后, 除了按相应选择进行操作外, 再执行原来的关机操作。当用户没有进行选择, 则提示显示 10 秒, 然后按默认“稍后检查”处理。
第八章 常见故障排除
一、下面将常见故障作简略介绍以作参考

不良现象 不良原因
不开机,待机灯闪 点灯器风扇插线脱落。注:任一风扇不工作,均会造成不开机现象。
图像偏色 主板到驱动板连线接触不良;主板、光机驱动、DMD连接座针坏。
不遥控 键控板上C2至R0铜皮断或接收头、遥控器坏。
开机黑屏或有星点 光机驱动板坏或在C159/C164/C165处更改电容。
开机黑屏灯泡指示灯不亮 驱动板CN09软排线断裂;点灯器、灯泡或主板坏。
RGB2黑屏或像暗 CN201内有锡渣,造成短路;主板坏。
图像颠倒 进工厂模式将DLP-mage Drientation设为Rear再将options中Factory Mode选项设定为ON后退出.
TV/AV无信号 TV/AV信号盒未插到位;TV/AV盒坏。
间断性不开机 更新BIOS。
开机异响; 风扇叶碰到排线;光机色轮坏;键控线插错。
开机绿屏或图像抖动 光机色轮传感器沾灰尘或色轮坏。
交流噪声大 MIC板接线不良
白屏、图像偏红 J12松脱;主板坏。
不开机、待机灯闪 机器内信号线、风扇线、电源线扎在一起串扰所至。将线重新分开扎即可解决。
二、故障实例
实例一
图像画面有一黑点。
原因分析: 影响到图像质量问题,由DLP背投原理可以知道,主要是光路系统有问题,根
据问题对其分析。
1、大、小反射镜上有赃物或镜面有质量缺陷。
2、DMD芯片像素坏。(刚好一个像素为黑点)
3、屏幕内部有灰尘或赃物或质量问题。
4、光机的光路系统进入灰尘或内部反射镜质量有问题。
故障解决:第1项 赃物可清除。
第2项 更换DMD芯片。
第3项 赃物可清除。
第4项 换光机 。
实例二

声音失真、有‘吱吱’、‘嗡嗡’声等

故障分析:根据原理,声音故障问题关系到音频电路故障及其它因素引起的故障。

1、 外接信号源有问题或周围有高频信号干扰。

2、 电源(纹波电压高)干扰.

3、 功放板本身故障。
4、 MIC电路帮障。(常见故障)

5、 色轮有故障,会出现很大的‘吱吱’声,有时画面会偏色。(常见故障)

6、 内部连线碰到风扇的风叶上,会产生‘嗡嗡’声。

7、 主板坏.(很少)

解决方法:第1项 连接正常的信号源及远离干扰信号源。

第2项 用电压表检测电源的纹波电压。修理或更换好的电源盒。

第3项 用仪表、仪器检测具体故障位置(检测电压、电流,用信号干扰等),修理

或更换好的功放板。

第4项 同第3项,修理或更换好的MIC电路板。

第5项 换色轮或更换光机。

第6项 让线远离风扇,重新扎好。

第7项 换主板.
实例三

机器不能正常开启(待机灯不亮或红色不变、开机一两分钟后关机、)

故障分析:待机灯不亮/红色不变

1、 无220V电源输入。

2、电源盒故障.(常见故障)

3、键控板故障。

4、 风扇插头松.

5、 主板坏.(常见故障)

6、 延时开关电路故障.

开机一两分钟后关机

7、延时电路故障.

8、光机故障.(常见故障)
9、点灯器故障。

故障解决: 第1项 正常输入220V市电电源。

第2项 检测电源盒保险丝是否烧断、有无正常直流电源输出(主板电源)。

第3项 检查键控连接线有无断、短路、插头有无脱落。

第4项 重新插好风扇插头。

第5项 更换主板。

第6项 用仪表检修延时电路。修理或更换好的延时电路。

第7项 同第6 项,电源开关是否掷于‘ON’状态。

第8项 更换光机或色轮,或用酒精清理色轮的检测头。(有时会出现偏色,

图像闪动)

第9项 更换点灯器。

以下是换DMD芯片的拆卸实例:
一、以下是光机(驱动板)结构图及注释。

光机(驱动电路板)

DMD芯片
二、准备好工具(十字螺丝刀,一大一小),拆卸时记住每一个步骤,步骤如下:
1、 用大十字螺丝刀把背投后面的铁板(挡板)卸下,就可以看到光机了。
2、 光机驱动板上电源线、信号线、数据传输线等线,轻轻拔下来。
3、 按图示用大、小螺丝刀,把螺丝一一卸下来。(散热片上的螺丝可不卸)
4、 把驱动板转一定的角度,与色环相连的两条连线拆下,就可以卸下驱动板了。
5、 卸下驱动板后,可以看到DMD卡座及DMD芯片,取DMD芯片时(卡座与DMD芯片是一起取下),注意不要把卡座的脚弄弯或折断。
安装与卸下DMD芯片的步骤相反。(注意DMD芯片不要反装)

第九章:日常维修注意事项
由于DLP投影电视刚刚兴起,维修经验不多,但作为一种电视收看设备,在原理方面肯定与一般电视有着很多的相同之处,只是他更复杂一些。下面只就维修方面的注意事项,提一些建议。
7、 在卫生差、灰尘较多的环境下绝不允许拆卸前护盖、灯护盖、后铁盖、支撑架、大折射镜、屏幕组件、光学组件、光学引擎组件、电路板、后壳。在维修的时候,请一定在清洁的环境中打开机身,进行维修保养。
8、 小心谨慎、不得马虎,任何问题拿准了下手。认真阅读维修资料,有益无害。
9、 由于电路采用了很多高集成度芯片,价格昂贵,购买困难,电路板为多层电路板,且采用贴片技术,走线细,线间距离及芯片引脚间的距离非常小,一颗小小和焊锡等导体就足以造成短路,且用万用表等工具的表笔测量引脚的参数的时候也很容易造成短路。
10、 不要随意更换元器件及插头、插座,避免插错信号线,损坏机器。
11、 不要在通电的状态下,关掉灯泡的风扇及插拔灯泡的电源,且不要随意触摸电源以避免高压及人身安全。
12、 电源部分被损坏,原则上应更换新的电源。
13、 在通电状态下不要频繁开关机以免造成灯泡的损坏。
14、 认真阅读说明书,规范开关机操作,并将注意事项传达各使用者。(开机时先开启电源开关,然后按下待机键STANDBY;关机时先按下待机键,等电源指示灯不闪时,再关断电源。
15、 维修过程中请勿用手或其他的脏东西触碰机身内的任何一个光学器件。
16、 在进行光学部分的器件清洁时,请用压缩空气吹掉灰尘即可,请一定勿用带有腐蚀性的液体擦拭玻璃器件的表面。
17、 严禁自行拆装光机,如有损坏后果自负。
18、 更换灯泡时,一定要在确认电源断开后再进行更换,且注意灯泡的安装方向。
19、 严禁用锐器刮划机身的表面。
20、 严禁将机器躺放运输或存放。

由于时间仓促,资料不全,技术水平有限,本指南难免存在不妥甚至错误之处,敬请同行批评指正。

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