1. 前言

    高性能投影系統對光源的要求非常高，包括光源的壽命、亮度、色溫、光譜、光學特性等。就光譜而言，要求顏色能量均衡的白光，整個壽命其間顏色穩定。

    飛利浦UHP投影光源被廣泛地應用于專業前投影機、家用前投影機、微顯背投電視、電視墻等領域。 UHP光源具有的優異光學特性很好地滿足了投影市場的快速發展，UHP光源不僅具有超高的亮度，電弧的平均值高達1Gcd/m2，而且在整個壽命期間擁有穩定完美的色譜。本文將對UHP光源的光譜特性作一分析。

    2. 放電管的光譜

    UHP投影光源由放電管和反光杯組成。放電管是發光的核心部件，反光杯主要作用是產生平行或聚焦的光束，滿足光學系統的要求。

    放電管是一種超高壓汞燈。普通的高壓汞燈工作時汞蒸氣壓力為幾個大氣壓，輻射以線光譜為主，而且需要用熒光粉將紫外輻射轉換成可見光，顯色性差，光效低。而飛利浦UHP燈汞蒸氣工作壓力超過200大氣壓，由于可見光輻射大大增強，譜線壓力展寬和汞分子連續譜線的作用，光效和顯色性都有極大的提高。而且汞作為唯一的發光物質，整個電弧發光顏色均勻，沒有金屬鹵化物燈顏色不均勻的問題。圖1 是放電管的典型光譜強度分布曲線。

    圖2是不同汞蒸氣工作壓力下160Bar/200Bar/240Bar光譜強度分布的比較。從中可以看到隨著汞蒸氣壓力提高，譜線峰值下降而寬度展寬，光譜連續基底提高。從投影顯示應用來看，低于200Bar的光譜不能令人滿意，所以飛利浦UHP燈的汞蒸氣工作壓力大于200Bar，當然理論上講壓力更高更好，但是產品制造會更困難，基本上設計極限在300Bar左右。飛利浦最新HighEfficiency產品汞蒸氣工作壓力達到250大氣壓，圖3 是它的典型光譜強度分布曲線。 

 
圖3 HigEfficiency200W放電管光譜分布

    3. UHP光源的光譜
    放電管發光經反光杯反射產生平行光或聚焦光，拋物面反光杯產生平行光，橢圓面反光杯產生聚焦光。反光杯內壁的耐高溫特殊涂層對可見光輻射具有很高的反射率，而對紅外和紫外輻射具有低的反射率，透過涂層的紅外輻射透過反光杯玻璃從后部發射，透過涂層的紫外輻射被反光杯玻璃吸收。因此從反光杯前端出射的光譜分布發生了改變，圖4是放電管經過涂層反射和前罩玻璃透射的光譜分布比較。從中可以看到UV-B，UV-C輻射已基本沒有。但是少量的UV-A需要在應用設計中根據實際情況適當處理。 

 
圖4 UHP燈的光譜

    4. 投影顯示的顏色處理和顏色平衡
    在投影顯示系統中，光源發出的光一般經過分色片分色，然后分色光由圖像信號處理后再合色通過投影鏡投射到屏幕上。因此要求光源的光譜顏色分布均衡，否則為了達到色溫的要求，會損失一部分光效。圖5是RGB濾色片光譜透光率曲線。從中可以看到UHP光源RGB三色能量有較好的平衡。而UHP HighEfficiency產品進一步改進了紅色光譜的能量，從而進一步提高光顏色利用效率。 

 
圖5 UHP燈不譜分色

    5. 總結

    飛利浦UHP投影光源具有優越的光譜特性，能非常好地滿足投影顯示的光色要求，而且整個壽命期間的穩定的色譜使投影系統的顏色在使用中保持穩定。

    陸軍民
    工程師
    飛利浦技術中心
    Email: junmin.lu@philips.com