多媒体教室投影机使用寿命的分析

有关的光学术语

    多媒体教室用的投影机的寿命为什么这么短？不仅灯泡一般都用不到2000小时，就是投影机自身的寿命也不过2500至4000小时，远不像广告宣传的那样灯泡可用2000~3000小时，灯泡是投影机的唯一的耗材，实际的情况是投影机和灯泡都变成了耗材，面对一年几十万的“消费”，哪一个学校都不会感到轻松。

1、

    ⑴光通量：符号 Ф，单位 流明Lm，发光体每秒钟所发出可视的光量之总和。
    ⑵光强：符号 I，单位 坎德拉 cd，说明 发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量  
    ⑶亮度：符号L，单位 尼脱nt 、cd/m2， 发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量。
    ⑷照度：符号E，单位 勒克斯Lx ，发光体照射在被照物体单位面积上的光通量，用国际单位时，可表示为  1 Lx = 1 Lm/m2。

    ⑸光效率：符号Lm/W，单位每瓦流明，电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。

    由定义可知，在某一时刻投影机发射出的光通量是一定的，这时如果投射在屏幕上的影像面积越小，则屏幕上的照度值越高，反之亦然；投影机可以看成是一个点光源，发射的光线都在特定方向的立体角内，光通量的大小就能表示投影机的亮度的高低，投影机的光通量（亮度）与照度之间的换算关系为：Ф= E×S ------Ⅰ

    由Ⅰ式可知，当投影面积确定时，照度的大小同样能表示投影机亮度的高低，也能表示光的强弱，比如夏天中午的阳光照度约10万lx。

表 1

     从表 1 中，我们可以清楚看到亮度相同时， 0.6 英寸 的液晶板所承受的光强度是 1.3 英寸 的 4.7 倍 ， 液晶板较大，老化的速度较慢，光通路中其它部件的老化速度也较慢，以上讨论中还只是可见光部分，其它的如红外线对光通路各部寿命的影响也不可忽视，尤其对靠近灯泡的偏光转换元件的影响很大。

LCD投影机的光通路

2、

    LCD投影机从光的产生到射出要经过层层障碍，从超高压汞灯的发光电极、经过积分透镜、偏光转换元件、透镜、分光镜（色彩分离）、反光镜、透镜、偏振片、液晶板、棱镜（色彩合成）、最后到投射透镜，其中的红色光线出来时，已经过了十多次的折射或反射，光线每经过一次折射或反射都会有衰减，对光线衰减大的有偏光转换元件、偏振片、液晶板等，十几个部件不管哪一个出问题，都会影响投影机的亮度。
LCD投影机的光通路示意图如下

光的控制方式

4、

    与CRT显示器相比，LCD投影机对光线的控制方式显得很不合理，首先CRT显示器对电子束的控制是在“始端”显像管阴极，而LCD投影机对光线的控制是在“末端”液晶板；其次CRT显示器对电子束的强弱控制可以做到按需要供给，显示黑色时，没有电子束射到荧光屏上，几乎没有什么损耗，要显示其它颜色时，才有电子束打在荧光屏上，荧光屏上的亮度与电子束的强弱成正比，亮度越高电子枪、荧光屏的损耗才越大。而LCD投影机对光线的控制则是不管显示什么颜色，灯泡始终发光，光通路中各部件一直在老化，只是到了末端靠液晶板来控制，当显示黑色时，光线出不去，在液晶板上会积累大量热量，散热问题将变得更为严峻。

5、LCD投影机的运行环境

    CRT显像管内部是真空，电子枪、阴罩、荧光粉的工作几乎不受外界的干扰。而在LCD投影机内部，主要依靠加快空气对流的方式来解决部件的散热问题，快速流动的空气很容易把各种而LCD投影机的寿命根本无法与之相比，仅为CRT显示器的1/10左右，这样的结果是很正常的；从目前的技术条件来看，LCD投影机要提高亮不易，维持高亮度则更困难；用户除了要做好投影机的维护保养等工作外，投影机的选择是非常重的一环，要选择那些光效率高、灯泡的功率较低、液晶板较大、散热防尘效率高的投影机。普通的多媒体教室对投影机的亮度要求不能太高，高亮度就意味着高消耗；以上观点是笔者多年从事投影机的管理与维护工作的经验总结，可供同行们参考

影响投影机寿命的因素

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    内部因素有主要光通路中的灯泡、偏光转换元件、偏振片、液晶板自身的质量和它们的散热状况，偏光转换元件最靠近灯泡，所通过的光线的强度非常高，偏振片的作用是只让纵向光波通过，横向光波的能量将被吸收，液晶板的作用是对透过液晶的光通量进行调制，形成图像光信号在屏幕上显示出来，它们的耐高温特性都较差。

    LCD投影机寿命与外部因素的关系可分为正相关和负相关因素，正相关因素主要有维护频率、教室内的清洁度；负相关因素主要有灯泡的使用功率、使用强度、教室内的温度等。

7、延长投影机寿命的方法

    外部因素用户可以部分地掌控，维护频率主要包括清洗过滤网次数/月和清洗光通路次数/年；灯泡的使用功率可以通过投影机的菜单来设定，一般投影机都有高功率（高亮度）、经济模式，有的投影机甚至有三种灯泡工作模式；使用强度主要由课程安排表决定，通过合理安排课程可以使每间教室的使用量更均匀，相应的投影机的使用强度也会下降；教室内的清洁度可以通过增加清洁次数，不用粉笔等措施来提高；教室内的温度则需要安装空调、风扇等措施才能降低温度，如果教室内温度太高，最好就不用投影机，如果强行使用，则很容易让投影机出现过热保护，想用也用不好；另外需要特别注意的是，当投影机的亮度较差时，通过调节窗帘、开关就能 对教室内光线进行控制，可让投影机继续使用很长一段时间的，这是因为教室内其它的光线对同学们观看屏幕效果有很大的影响。

8、总结

    通过以上分析不难看出，LCD投影机的光通路环节太多、其中的光线的强度也很高、热量极易聚集，部件易老化；控制方式也不合理，空间狭小，散热防尘都不好解决；CRT显示器的寿命都在2万小时以上，可以在网吧里用3至4年。