HLO-Projektorenmarkt steht vor vielleicht größtem technologischen Umschwung
Warum sind Laser Beamer die Zukunft der Projektion?
von Markus Ries, Artikel aus dem Archiv vom
Laser Beamer sind Projektoren, bei der statt der bisher üblichen Lampen Halbleiter als Lichtquelle fungieren. Welche Laser Beamer-Modelle sind für welche Märkte geeignet und was ist beim Betrieb von Laserprojektoren zu beachten?
Neben der Markteinführung von hochauflösenden 4K-Geräten, steht der HLO-Projektorenmarkt vor dem vielleicht größten technologischen Umschwung seiner insgesamt noch recht jungen Geschichte: der Ablösung traditioneller lampenbasierender Lichtquellen durch Halbleiter.
Eine Entwicklung, die in den R&D-Laboren der großen Hersteller schon seit Jahren mit Vehemenz vorangetrieben wird, erreicht in diesem Jahr endgültig den Markt: Für Rental & Staging, Digital Cinema, System Integration und Festinstallationen werden eine Vielzahl von innovativen Projektoren zur Verfügung stehen.
Als Oberbegriff für diese neue Gerätegeneration hat sich in der Industrie SSI etabliert. SSI steht für Solid State Illumination und bezeichnet alle Halbleiter-basierenden Lichtquellen. Auf SSI-Basis arbeiten LED-Projektoren, sogenannte Hybridprojektoren, Laser-Phosphor-Projektoren und RGB Laserprojektoren. Die ECO-Initiativen der EU und ein mögliches Verbot von Projektionslampen spielen in diesem Zusammenhang übrigens keine Rolle. Schadstoffhaltige UHP- oder Xenon-Lampen sind durch die ROHS-Ausnahmebestimmung 4(f) noch für Jahre vor allen EU-Verboten sicher. Nichtsdestotrotz steht SSI für die Zukunft der Projektorenindustrie und der sanfte Übergang in dieselbe hat schon lange begonnen.
Drei Hochleistungs-LEDs sorgen hier für die Erleuchtung von hauptsächlich 1-Chip DLP Projektoren. Die maximal erzielbaren Lichtleistungen liegen hier momentan bei ca. 2.000 Lumen. Daher sind diese Geräte vor allem in der Portable- und Kompakt-Klasse zu finden. Sie zeichnen sich durch eine gute Farbwiedergabe, akzeptable Effizienz, absolut wettbewerbsfähige Preise und gute TCO-Werte (Total Cost of Ownership) aus.
Prinzip eines 1-Chip DLP Hybrid-Projektors (Beispiel Panasonic) (Bild: Panasonic)
Auch im Bereich VR & Simulation konnten Hersteller wie Digital Projection (DPI), projectiondesign (Barco) u. a. mit professionellen Varianten dieses Gerätekonzeptes Marktanteile erobern. Eines der bekanntesten LED-1-Chip DLP-Designs stellt sicher das Rückprojektions-Cube System MicroTiles der Firma Christie dar, das sich schon seit Jahren in vielen professionellen Applikationen bewährt hat. Im Bereich reiner LED-Projektoren ist, bedingt durch die momentan stagnierende Entwicklung von High-Brightness LEDs, in naher Zukunft sicher kein weiterer bedeutender An-stieg der Lichtleistung zu erwarten, so dass sich der Einsatzbereich von reinen LED-Projektoren auch weiterhin auf die erwähnten Märkte fokussieren wird.
Diese Projektoren-Bauform kombiniert Hochleistungs-LEDs mit blauen Laserdioden und sogenannten Phosphor Wheels zur Erzeugung des Grünanteils, um so höhere Lichtleistungen zu erzielen. Vorreiter war hier die Firma Casio, die diese Technologie über 3 Jahre exklusiv vermarktet hat. Heute sind auch Geräte von Acer, Panasonic, Optoma u. a. erhältlich, die ebenfalls alle als 1-Chip DLP-Konstruktion ausgeführt sind. Hier sind Lichtleistungen bis ca. 4.000 Lumen erzielbar – bei einer Lebenserwartung der Lichtquelle von 20.000 Stunden und zu Einkaufspreisen, die gleich oder minimal höher liegen als die ihrer mit UHP-Lampen bestückten „Kollegen“.
Bei Messungen zeigte sich aber schnell, dass die höhere Lichtleistung und der scheinbar größere Farbraum konstruktionsbedingt einige Probleme mit sich bringen. So konnte keiner der momentan verfügbaren Hybrid-Projektoren eine saubere REC709- oder sRGB-Wiedergabe gewährleisten, ohne dabei dramatisch an Helligkeit zu verlieren. Das lässt Einsatzbereiche wie Corporate oder Signage, bei denen eine CI-konforme Farbwiedergabe Pflicht ist, zumindest problematisch erscheinen. Auch hier sind in naher Zukunft bedingt durch die stagnierende Entwicklung im Bereich High-Brightness LEDs keine signifikanten Steigerungen der Lichtausbeute zu erwarten.
Die sicherlich rasanteste Weiterentwicklung findet momentan im Bereich der reinen Laser-Phophor-Projektoren statt. Hier kommen in der Regel sogenannte Arrays von 20 bis 40 blauen Laserdioden zum Einsatz, die mittels eines Phosphor Wheels, diffuses weißes Licht erzeugen. Die Lightengine ist sehr ähnlich den BMW-Laserscheinwerfer im neuen i8, der für Herbst 2014 angekündigt ist. Die Laser-Phosphor-Lichtquelle wird mit allen am Markt verfügbaren Projektionstechnologien eingesetzt.
Sony hat ein überzeugendes Konzept mit 4.000 Lumen basierend auf 3 LCD vorgestellt, Panasonic und NEC bieten ab Herbst 6.000 Lumen, 1-Chip DLP Geräte an. DPI legt mit der Highlite Serie 3-Chip DLP-Projektoren mit 10.000 und 12.000 Lumen vor und in diversen Suites der einschlägigen Messen waren bereits LCOS Laser-Phosphor-Projektoren zu sehen, die kurz vor der Marktreife stehen.
Farbraum DPI HL12K Laser-Phosphor 3-Chip DLP vs. Panasonic PT-DZ13 Dual Lamp 3-Chip DLP vs. REC 709 (Bild: Markus Ries)
Die Vorteile eines Laser Beamers liegen auf der Hand: Die Farbwiedergabe von Laser-Phosphor ist der herkömmlicher lampenbasierender Projektoren absolut ebenbürtig. Die saubere Darstellung von REC 709 und sRGB ist auch bei maximaler Helligkeit problemlos möglich, 20.000 Stunden Lebensdauer, Instant Power-On/Off sowie Portraitmodus, sprechen bei realistischer Preisgestaltung der Geräte für sich. Das Zukunftspotenzial für Laser-Phospor ist enorm.
Lichtleistungen bis 20.000 Lumen sind hier im 3-Chip DLP Segment in absehbarer Zukunft sicher erreichbar und auf der InfoComm USA 2014 war bereits die nächste ultrahochauflösende Generation Laser-Phosphor Projektoren.
Lichtstarke Laser-Phosphor Projektoren: DPI legt mit der Highlite Serie 3-Chip DLP-Projektoren mit 10.000 und 12.000 Lumen vor.
Das saubere Spektrum von Laser Phophor ohne messbaren UV-Anteil kommt natürlich gerade der Standfestigkeit und Lebensdauer von LCD und LCOS sehr entgegen und birgt hier für zukünftige Gerätegeneration attraktive kommerzielle Möglichkeiten.
Mit dem NEC NC1100L wurde auf der CinemaCon im April 2014 gar der erste Digital-Cinema Laser-Phosphor-Projektor mit vollem DCI Farbraum präsentiert.
Im Hochleistungsbereich, und hier aktuell nur im Digital-Cinema-Bereich, laufen seit geraumer Zeit die ersten reinen RGB Laser-Projektoren. Hier werden im Gegensatz zu den kleinen 1,6 W Dioden in den Laser-Phospor-Arrays Hochleistungs-RGB-Laser verwendet, die ebenfalls diffuses weißes Licht erzeugen und mittels drei DLP- oder LCOS-Chips projizieren. Man unterscheidet prinzipiell zwischen „direct coupled lasers“, wie von der Firma Barco propagiert, bei denen die Lasereinheiten direkt im Projektorkopf sitzen, und den sogenannten „fiber coupled lasers“, wie von NEC und Christie demonstriert.
Dabei sitzen die Lasereinheiten in abgesetzten Gehäusen und werden per Glasfaser den Projektionsköpfen zugeführt. Das hat den Vorteil der dezentralen Anordnung von Laser Lightsources, zum Beispiel in 19″-Racks und relativ kleinen, leichten Projector-Heads. Nachteilig an diesem Konzept ist sicher der momentan noch exorbitant hohe Preis für die Glasfaserverbindung sowie das deutlich aufwändigere Safety Engineering. Vorteil der integrierten Laserquelle ist hingegen, die damit einhergehende Upgrade Möglichkeit von bis dato Xenon-basierenden Projektoren und die mit geringem Aufwand herzustellende Product Safety.
Was sicher bleibt, ist das relativ große Gehäusevolumen mit nicht unbeträchtlichem Gewicht. Mit beiden Konzepten lassen sich im 3-Chip DLP-Bereich durch das UV- und IR-freie Spektrum bisher nicht gekannte Lichtleistungen von bis zu 70.000 Lumen erzeugen, wie bereits schon mehrfach von Barco und Christie demonstriert.
Durch Verwendung von zwei Lasersätzen mit jeweils minimal unterschiedlichen Wellenlängen lassen sich außerdem höchst effiziente 3D-Projektionen realisieren, sogenannte 6P Laser Beamer, für die 14 ftl in 3D kein Problem darstellen. Zum Vergleich: Mit herkömmlichen Xenon-Beamern sehen wir heute 3D im Kino in der Regel mit 5 ftl oder weniger. Ironie des Schicksals: Gerade heute, wo die Besucherzahlen für 3D im Vergleich zu 2D Releases stark rückläufig sind und der allgemeine 3D-Hype gänzlich vorbei ist, liefert uns die Industrie 3D-Projektionstechnik in einer neuen Dimension.
Es wird sicher noch einige Jahre dauern, bis neben den reinen DC-Projektoren auch RGB-Laser-Geräte für Rental & Staging, Systemintegration und Festinstallationen verfügbar sind. Das Preisniveau der derzeit verfügbaren RGB-Laser-Geräte liegt fünf- bis zehnmal höher als das vergleichbarer Xenon-Projektoren.
Die Marketing-Strategie mit der „lower total cost of ownership“ lässt sich hier und heute für 2K- und 4K-Geräte vor diesem Hintergrund eher schwerlich argumentieren, wo die Olympischen Spiele 2020 in 8K schon am Horizont leuchten.
Die Betriebssicherheitsvorschriften, die sogenannten „Safety Regulations“ für Laser-basierte Projektoren, befinden sich mittlerweile auf der Zielgeraden eines langen Weges hin zu einer problemlosen Nutzung in allen Applikationen. Treibende Kraft ist und war hier die LIPA, ein Zusammenschluss aller an der Markteinführung von laserbasierenden Projektoren beteiligten Unternehmen.
Funktionsprinzip eines Laser-Phosphor-Projektors von Sony basierend auf 3 LCD
Fallen bislang alle laserbasierenden HLO Geräte unter die IEC 60825-1 Ed2, und werden somit als Laserschutzklasse 3r oder 4 eingestuft, was einen Einsatz im B-to-C eher unmöglich macht und im B-to-B auch nur schwerlich ermöglicht hätte, liegt mittlerweile die neue Revision IEC 60825-1 Edition 3 zur Veröffentlichung vor. Damit werden Laserlicht-basierende, diffuses weißes Licht abstrahlende Videoprojektoren als Laserschutzklasse 1 eingestuft, fallen dann unter IEC 62471 und sind damit problemlos in Betrieb zu nehmen. Für Service und Wartung gilt allerdings weiterhin Class 3 oder 4 und der Laserschutzbeauftragte bleibt unerlässlich.
Abschließend lässt sich sagen, dass Laser Beamer dem AV-Markt eine Vielzahl neuer Einsatzmöglichkeiten zu deutlich geringeren Betriebskosten bieten. Dabei hat die Klasse der Laser-Phophor-Projektoren momentan mit Sicherheit das größte kommerzielle Potenzial. Langfristig werden SSI-Projektoren alle traditionellen lampenbasierenden Projektionssysteme vom Markt verdrängen. Diese Entwicklung wird uns noch einige Jahre begleiten, hat aber schon längst begonnen und nimmt rapide an Fahrt auf.
Das Farbrad bei vielen aktuellen DLP-Projektoren dient nicht als Phosphortäger, sondern als Filter –Weiß oder andere Mischfarben bestehen also aus der schnellen Abfolge von Rot, Grün und Blau. Dies kann man mit empfindlichen Augen wahrnehmen – dieser Effekt wird als „Color Breakup“ oder „Farbblitzen“ bezeichnet. Der Color Breakup tritt auch bei Laser-Projektoren auf, obgleich es einen entscheidenden Unterschied gibt: Das Farbrad fungiert hier nicht nur als Filter, der die anderen Farben aus dem Lichtstrom herausnimmt; vielmehr leuchtet der Phosphor selbst für eine gewisse Zeit oder auch dauernd.
Color Light Output (Clo)
Ein wichtiges Kriterium zum Vergleich von Projektoren ist deren Helligkeit. Es wird üblicherweise nur das Weißlicht statt der Weiß- und die Farbhelligkeit gemessen. Die meisten Projektoren projizieren jedoch Farben. Dem will das seit Mai 2012 als ICDM-Standard (Information Display Measurement Standard) existierende Weiß- und Farbhelligkeits-Messverfahren Rechnung tragen. Die neue Spezifikation gilt für alle Displays einschließlich Projektoren.
Twisted Nematic (TN) LCD
Basis der LC-Displays sind Flüssigkristallzellen in TN-Technologie (Twisted Nematic). Genutzt wird hier der Effekt, dass polarisiertes Licht, das durch die Flüssigkristallmoleküle geht, in seiner Polarisationsebene gedreht wird. Bei Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallzelle orientieren sich die Flüssigkristallmoleküle parallel zum erzeugten elektrischen Feld, wodurch die Drehung der Polarisationsebene aufgehoben wird.
HTPS (High Temperature Poly Silicon) Panels
Hochtemperatur-Polysilizium, High Temperature Polysilicon (HTPS), ist eine Halbleitertechnologie, die bei Temperaturen von 1.000° C hergestellt wird. Mit ihr lassen sich kleinste Strukturen für TFT-Displays als Aktivmatrizen herstellen. Diese Technik wird auch für hochauflösende Durchlicht-LCD-Panels für Großbildprojektion eingesetzt.
Top 3 Themen 2015 › Professional System
publitec verleiht nun auch Laser-Phosphor-Projektoren von Christie und Panasonic | ProMediaNews
Sehr geehrte Damen und Herren,
könnten Sie mir verraten, was es mit der Bezeichnung “14 ftl” auf sich hat?
Beste Grüße,
Dahmen
foot-lambert – habe es doch noch gefunden!