ПРЕВРАЩЕНИЯ ФОНАРИКА

BenQ Joybee GP1 Mini | Optoma Pico PK101 | Vivitek H9080FD

Помните, когда в наш повседневный обиход вошли светодиоды? В качестве индикаторов в AV-аппаратуре — пару-тройку десятилетий назад. В роли источников света — относительно недавно. Демонстрация первого ЖК-телевизора с подсветкой RGB-LED в 2005-м не в счет: позволить себе такой аппарат могли очень немногие, а вот китайские фонарики со светодиодами за 100 рублей — совсем другое дело. С ними новый источник света буквально ворвался в нашу жизнь. Сейчас он применяется практически везде — от домашней и автомобильной электрики до концертного освещения. Естественно, и в LCD-телевизорах лампы холодного катода постепенно уходят в прошлое. В проекционной технике этот процесс только начался — посмотрим, как далеко он зашел, и постараемся предугадать его перспективы.

Первый LED-проектор был показан Sony летом 2006 года. Это был компактный аппарат со световым потоком всего 50 ANSI лм, но это не мешало ему уже тогда отображать 120% цветового пространства NTSC. Как ни странно, но в актуальной линейке компании светодиодных моделей пока нет — эту «эстафетную палочку» подхватили (или купили?) другие. Позднее появились и другие подобные устройства, о них даже проходила информация в нашей рубрике новостей, но первым «живым» аппаратом, который мне удалось увидеть, причем в России, был миниатюрный LED-проектор Toshiba. Увы, не прошло и года, как компания вообще прекратила производство проекционной техники. Но дело продолжили Optoma, BenQ, Samsung и другие. Причем начиналось все с карманных моделей, потом появились портативные, которые легко умещались в портфель и обладали приличным для своих габаритов световым потоком, теперь уже есть и мощные проекторы для домашнего кино, так что LED тронулся. Позже мы познакомимся с представителями трех основных (условно) «весовых категорий» светодиодных аппаратов. Но прежде ненадолго вернемся к истокам, точнее, к анодам и катодам, поскольку истоки бывают только у полевых транзисторов.

Ник Холоньяк-мл., создатель первого светодиода, излучающего видимый свет

ПРЕВРАЩЕНИЕ НЕВИДИМКИ

Намного раньше, чем появился первый светодиод, было открыто само явление электролюминесценции — это произошло в 1907 году в лаборатории Маркони. Подробное теоретическое описание первого LED (light emitting diode — излучающий свет диод) сделал в 1927 году русский инженер О.В. Лосев (умер в 1942 году в Ленинграде). О его работе сообщали многие зарубежные научные издания, но практического значения открытие в то время так и не получило.

В 1955-м сотрудник RCA Рабин Бернстайн опубликовал в научной прессе сообщение об инфракрасном излучении диодов на основе арсенида галлия и других полупроводниковых материалов. Однако патент на диод, излучающий в IR-диапазоне, был получен только в 1961-м учеными из Texas Instruments Робертом Биардом и Гари Питтмэном.

Наконец, наиболее важное для нас событие произошло в 1962 году — выдающийся американский ученый и инженер Ник Холоньяк-младший, работавший тогда в компании General Electric, создал первый в мире светодиод, излучавший в видимой части спектра. Ныне обладатель свыше сорока патентов, профессор Иллинойского университета, член Национальной и Национальной инженерной академий наук США и лауреат множества премий, он считается одним из отцов «кремниевой» электроники. Именно Ник является создателем (в соавторстве с Милтоном Фенгом) транзисторного лазера, способного работать при комнатной температуре, — это открытие было сделано относительно недавно, в 2005 году. Кстати, еще в 1963-м Холоньяк сказал в интервью журналу «Ридерс дайджест», что светодиоды по мере совершенствования будут постепенно замещать лампы накаливания. Похоже, ученый не ошибся.

КРАСНЫЕ, ЖЕЛТЫЕ, СИНИЕ…

Первый светодиод с видимым свечением излучал слабый красный свет. Аспирант Ника Холоньяка М. Джордж Крауфорд лишь к 1972 году сумел разработать LED желтого света и заодно на порядок увеличить яркость красных и оранжево-красных.

Серийный выпуск видимых LED был освоен в 1968 году корпорацией «Монсанто», что позволило снизить их цену и начать массовое применение в устройствах индикации. До того стоимость была слишком велика — несколько сотен долларов за штуку. Причем это были совсем не нынешние легковесные баксы.

В 1976-м появились первые мощные светодиоды, яркость которых была уже достаточна для применения в оптоволоконных коммуникациях. Но об использовании в освещении, и тем более в проекционной технике, речи и быть не могло.

Прорыв случился только в начале 90-х годов прошлого века, когда молодой ученый Шуджи Накамура из небольшой тогда японской компании Nichia сумел получить первые диоды с синим свечением на основе индия галиум нитрида (InGaN). Их яркость была уже достаточно велика, чтобы «поджечь» люминесцентное покрытие из фосфора, нанесенное поверх «колбы», и получить, таким образом, спектральный состав, близкий к белому свету.

До этого без преувеличения революционного изобретения белый цвет получали от четырех разных светодиодов, размещенных на едином основании — красного, желто-зеленого и пары светло-голубых из карбида кремния.

Методика Nichia была со временем доработана и дала несколько ответвлений, так что сейчас существует множество технологий получения белого света от синих или ультрафиолетовых диодов за счет покрытия их разными составами на основе фосфора. На несколько ином принципе построены так называемые «квантовые светодиоды»: белый свет у них испускают полупроводники-нанокристаллы (квантовые точки) под воздействием мощного синего излучения от основного диода. Свет получается теплым, близким по цветовой температуре к лампам накаливания.

Именно белые светодиоды применяются в системах рамочной (Edge LED) подсветки у ЖК-телевизоров, а Sharp даже выпустил на их основе телевизоры с тыловой матричной подсветкой Full W-LED.

Однако в интересующей нас сфере проекционной техники белые светодиоды обычно не используются, в частности, из-за более узкого спектрального состава излучения, а также некоторых других недостатков.

Это те самые PhlatLight®, на которых построены многие LED-проекторы

ПЛОЩАДЬ И ТОЧКА

У телевизоров с задней подсветкой (по-английски backlight) источники света равномерно распределены за ЖК-матрицей, они представляют собой светящуюся поверхность — однородную у первых моделей такого рода и сегментированную (матричную) у современных. В случае с технологией RGB-LED смешение излучения от трех разноцветных светодиодов в единое белое поле, расположенное на некотором отдалении от источников, не является очень уж сложной инженерной задачей, хотя в производстве получается, конечно, дороговато.

А вот идеальный источник света для проектора должен быть точечным. С некоторой натяжкой таковым может быть признана и нить накаливания у лампы, снабженной специальным фокусирующим отражателем. Собрать три диода в одном корпусе, чтобы полученный источник был когерентным, задача нетривиальная. Как оказалось, к счастью, поскольку в итоге был реализован другой подход — простой, как все гениальное. Применяются три раздельных диода красного, зеленого и синего цветов. Все они — плоские и бескорпусные, то есть поверх излучающего полупроводникового элемента у них нет «колбы» — это позволяет получить более узкий угол рассеяния и сделать источник излучения близким к точечному.

В проекторах на лампах главной проблемой является как раз противоположная задача — разделение белого света источника на три основных цвета. В трехматричных LCD и DLP-системах это делается посредством специальных фильтров и призм, в одночиповых DLP — цветового колеса. При этом снижается КПД оптического «движка», ограничивается передаваемый диапазон яркостей и, соответственно, контрастность, а у одночиповых DLP еще и возникает неприятный «эффект радуги».

Светодиоды RGB-LED в проекторах светят не постоянно, а попеременно, и скорость переключения у них настолько высока, что необходимость в цветовом колесе или раздельных по цветам матрицах со светофильтрами полностью отпадает. Используется всего одна черно-белая матрица (DLP или LCD — в данном случае это не так уж важно). Цветное изображение образуется уже на экране. Частота следования картинок красного, зеленого и синего цветов достаточно велика, чтобы глаз не замечал переключения, потому и неприятный «эффект радуги», свойственный большинству одночиповых DLP-проекторов, не должен возникать.

Подходящие для применения в таких конструкциях диоды, получившие фирменное обозначение PhlatLight®, производит американская компания Luminus Devices, причем в ассортименте множество моделей разной мощности, как цветных, так и белых. Ее источники света используются в светодиодных моделях многих брэндов, в частности SIM2 и Projectiondesign, на них построены все три проектора, с которыми нам предстоит еще вплотную познакомиться. Хотя есть и другие решения. Так, компания Runco выпускает LED-модели для домашнего кино Q-750i/Q-750d на основе собственной патентованной технологии QuantumColor™. К сожалению, подробная информация о ней остается закрытой. Возможно, есть и другие световые RGB-LED-«движки», но о них ничего не известно.

Такие светодиоды работают в телевизорах

ДИОДЫ ПРОТИВ ЛАМП

До недавних пор только специальные лампы накаливания для проекторов были способны обеспечить высокий световой поток при относительно невысокой потребляемой мощности. Однако в реальности их КПД невелик — значительная часть энергии излучается в виде тепла, которое к тому же необходимо отводить.

Для выхода лампы в рабочий режим требуется определенное время, а после отключения необходимо интенсивное охлаждение, иначе срок службы лампы резко сокращается. А он и так мал — 2000 — 3000 часов, редко — до 6000, да и то при работе в режиме пониженной мощности. Замена обходится примерно в $300 — 450 (хотя производители приобретают их существенно дешевле). Мало того, что срок службы этих источников света невелик, их параметры меняются самым непредсказуемым образом. Уже через 500 — 1000 часов световой поток у некоторых экземпляров может упасть вдвое, у других он снижается постепенно. По этой причине производителям топовых проекторов приходится не только отбирать лампы, но и выводить их на рабочий режим, что, естественно, не лучшим образом сказывается на конечной цене изделия. Наконец, лампы высокого давления (UHP) содержат в себе ртуть, а потому должны утилизироваться особым образом. Бывали случаи, когда они взрывались внутри проектора, что приводило к безнадежной порче аппарата, против чего некоторые производители даже предпринимают особые меры защиты.

От большинства перечисленных недостатков светодиоды избавлены. Они мгновенно готовы к работе и столь же стремительно выключаются. Срок их службы многократно выше, чем у ламп — до 20000 — 30000 часов, а ухудшение рабочих характеристик происходит очень медленно и плавно. Спектральный состав их света шире, что позволяет получать больший цветовой охват, чем предусмотрено стандартом NTSC, а значит, и лучшую цветопередачу.

Энергоэффективность у LED выше — они позволяют получить тот же световой поток, как у ламп, при меньшей подводимой мощности. Наконец, они не содержат ртути, а потому не создают проблем с утилизацией и не загрязняют окружающую среду.

Так почему же LED еще не вытеснили в проекционной технике лампы накаливания? Прежде всего потому, что большую часть рынка (порядка 85%) занимают офисные и инсталляционные проекторы, для которых главной характеристикой является световой поток — чем выше, тем лучше. А на нынешнем этапе развития светодиодов сделать на них проектор со световым потоком выше 2000 ANSI лм едва ли возможно, по крайней мере по вменяемой цене. И, как полагают эксперты, в обозримом будущем этот рубеж не будет преодолен.

Мешает еще один недостаток светодиодов — рост их стоимости с повышением мощности. У ламп, напротив, цена практически не связана со световым потоком. Очевидно, это является серьезным основанием того, что яркие проекторы еще долго будут делаться на лампах.

Есть у диодов и некоторые другие «слабости», которые создают определенные проблемы конструкторам и приводят к повышению стоимости проекторов. Так, полупроводниковые источники света очень не любят перепадов температуры, что требует определенных усилий для поддержания более-менее постоянного микроклимата внутри корпуса проекторов. Их питание должно быть также стабилизировано. Впрочем, непреодолимыми препятствиями это не является, и по мере роста производства LED-проекторов и унификации их узлов их стоимость должна снижаться.

ОТ МАЛА ДО ВЕЛИКА

Рынок светодиодных проекторов пока еще очень мал, можно даже сказать, переживает период младенчества. Тем не менее он развивается очень быстро, если не стремительно. Началось все с компактных моделей, потом появились миниатюрные, затем ассортимент компактных стал пухнуть как на дрожжах, а в 2009 году появились и первые «тяжеловесы» — проекторы для домашнего кино с вполне «недетской» яркостью. То есть сейчас LED-технология проникает широким фронтом почти во все сектора проекционного оборудования. Как уже говорилось выше — за исключением тех, где требуется яркость выше 2000 ANSI лм. Тем не менее, как показывает наш многолетний опыт, сама по себе технология не имеет для конечного потребителя существенного значения. По крайней мере уже после покупки. Для маркетологов — да, безусловно, очень важны технологии, особенно фирменные и уникальные (даже если неповторимым является только название) — это их хлеб с маслом и сладким чаем. Но человеку, который приобретает некий продукт, важно не то, что у него внутри, и уж тем более не разноцветные наклейки на корпусе, а то, как он работает. Насколько он функционален, удобен в эксплуатации, сложен и дорог в обслуживании и т.д. К сожалению, полностью убедиться в этом можно лишь после того, как в кассу отданы деньги, коробка распечатана, а товар не подлежит возврату. Либо прочитав отчет о квалифицированном испытании в специализированном журнале.

Но… затевать групповой тест LED-проекторов, на мой взгляд, еще рановато. Хотя бы потому, что ассортимент таких аппаратов в Росси пока еще очень узок. На момент написания этих строк в Москве реально продавалась только одна кинотеатральная модель на светодиодах, а вторая ожидалась «со дня на день», но так и не появилась. Наиболее широко представлены аппараты «портфельного» формата, но для нас они не представляют настолько пристального интереса, чтобы проводить их доскональный групповой тест с целью выявить наилучший экземпляр. А вот познакомиться с наиболее характерными моделями в каждом из уже населенных секторов — вот в этом смысл есть. Получим хотя бы пищу для размышлений на тему: «Какой LED-проектор нам нужен».

ПОПЫТКА ПРОГНОЗА

Думаете, знакомства всего с тремя моделями достаточно, чтобы заглядывать в будущее? Уверен, что да.

На мой взгляд, перспективы карманных проекторов, которые одним только своим рождением обязаны светодиодам, весьма туманны. Сам по себе дисплей, который можно положить в карман, привлекателен, и для него можно придумать массу полезных дел. Но во второй карман придется положить запасной аккумулятор, шнуры и iPod Video в роли источника. А куда же пристроить руки? Лично я не люблю ходить с оттопыренными карманами, а если жена застанет меня в таком виде, просто не выпустит из дома. Иное дело — миниатюрный комбайн, в котором есть и проектор, и видеоплеер, то есть совершенно самодостаточное устройство. Вот у них будущее самое радужное.

Другая категория — так называемые «портфельные» проекторы. Мне кажется, именно этот вид будет размножаться наиболее интенсивно по мере удешевления светодиодных RGB-модулей. Кстати, аппараты как раз такого «типоразмера» выпускаются уже сейчас многими крупными компаниями, поэтому можно рассчитывать на скорое снижение цен.

Vivitek H9080FD меня, честно говоря, удивил. Во-первых, не ожидал, что в секторе домашнего кино так скоро появится проектор на светодиодах, да еще столь высокого класса. Именно здесь технология RGB-LED показала свой огромный потенциал — отсутствие цветового колеса дало существенный качественный прирост в совокупности с расширенным спектральным составом источника света. У аппарата полностью герметизирован оптический «движок» с DLP-матрицей, поэтому отпала необходимость в тонком воздушном фильтре, который увеличивает нагрузку на систему охлаждения и нуждается в периодической замене. Срок службы источника света — 20000 часов, при этом яркость за все время эксплуатации снижается всего на 5%. У ламп она может упасть вполовину, причем не обязательно к самому концу срока. Помнится, имел возможность сравнить два одинаковых проектора, из которых один был совершенно новым, а второй отработал 128 часов — разница была колоссальной.

И только один момент несколько портит настроение от знакомства с Vivitek H9080FD — это цена проектора, на мой взгляд, завышенная. Причем оправдать её лишь чрезмерной стоимостью RGB-LED не получается — уже выпускались проекционные DLP-телевизоры со светодиодной подсветкой подобного типа — при диагонали 61 дюйм их розничная цена не превышала 3 тысяч долларов (не у нас — в США).

Очевидно, компания пользуется своим первенством на рынке, и пока не появится достаточное число конкурирующих предложений, цена будет оставаться высокой. Соответственно, и вытеснение ламповых моделей с рынка откладывается на будущее. Не исключено, что весьма отдаленное.

Тем более что проекторы на лампах достигли очень высокого качественного уровня. Возьмем, к примеру, новую модель Sony VPL-WV85 (см. тест в этом же номере на с. 84). При вдвое меньшей цене она богаче оснащена (управление объективом полностью моторизовано) и дает ничуть не худшее качество изображения. То есть дело отнюдь не только в технологиях и типах используемых источников света — исключительно важна реализация, то, как аппарат сделан.

Возможно, у крупнейших производителей кинотеатральных проекторов есть свои соображения, которые удерживают их от разработки и запуска в серию доступных моделей на светодиодах. Но будем все же надеяться, что эксплуатационные и качественные преимущества этой технологии позволят ей быстро пробиться на рынок вопреки всем затейливым коммерческим соображениям. Никогда не страдал от избыточного оптимизма, но в данном случае рассчитываю на лучшее.