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Moderne Beamer mit mindestens HD-Auflösung sind teuer, meist im Bereich mehrerer hundert Euro und zudem recht schwer. Und das alles um ein Bewegtbild auf eine Leinwand zu werfen? Ob das wirklich so simpel ist, sollte in diesem Artikel klar werden, bzw. wer schon immer mal wissen wollte, wie ein Beamer funktioniert und aus welchen Teilen er aufgebaut ist.

 

Technische Daten

  • Auflösung: 1280x720p
  • LCD-Technologie: Kontrastverhältnis max 2000:1
  • 130 Watt UHM-Lampe

 

Aufbau eines LCD-Beamers

Ein LCD-Projektor folgt einem sehr änhlichem Aufbau wie ein LCD-Display oder -monitor. Ein LCD-Panel, an dem vorne und hinten jeweils ein Polfilter angebracht ist, wird von einer rückseitigen Lichtquelle bestrahlt. Der wirklich große Unterschied zwischen Beamer und einfachem Display ist die deutlich stärkere Beleuchtung, einem Objektiv und die Aufteilung der Grundfarben RGB auf einzelne Panels. Das hat den Vorteil, dass die Subpixel nicht nebeneinander liegen, sondern überlagert werden, was man später auf dem Bild nicht mehr sieht, ein Pixel ist dann quadratisch und nicht mehr dreigeteilt.

Das für den funktionellen Betrieb notwendige, helle und gebündelte Licht wird von einer Hochdruck-Gasentladungslampe erzeugt. Damit das Licht möglichst gleichmäßig verteilt ist, wird es zunächst durch eine Integratorlinse geschickt:

Die Lampe birgt gleich mehrere Gefahren: Sie wird im Betrieb extrem heiß und sehr hell, was ähnlich wie Laser Netzhautverbrennungen hervorrufen kann, also immer schön aufpassen! Auch ist diese mit Quecksilber gefüllt, sollte die Lampe platzen, den Raum gut durchlüften und Splitter möglichst mit Handschuhen entfernen.

Befeuert wird das Leuchtmittel durch das elektronische Vorschaltgerät (EVG), ohne dieses würde nichts leuchten, denn die Lampe muss zuerst, typisch für Gasentladungslampen, mit einer Spannung von mehreren 10kV gezündet werden. Springt der Funke zwischen den Elektroden über, bildet sich ein leitfähiger ionisierter Kanal und das EVG schaltet in den Konstantstrombetrieb über, die Spannung beträgt etwa 50V AC.

 

Teardown: Schritt für Schritt Zerlegen

[notice]Achtung!

Niemals ein elektrisches Gerät mit Netzspannung ohne entsprechende Kenntnisse offen bertreiben! Ich mache das hier nur aus Demonstrationszwecken, also bitte NICHT zuhause nachmachen!
Ich übernehme keinerlei Haftung für eventuell auftretende Sach- oder Personenschäden!

[/notice]

Lampeneinheit

Schauen wir uns einmal die Lampe näher an. Diese muss möglichst homogenes und gebündeltes Licht erzeugen, weswegen neben dem Reflektor auch noch eine konkave Linse sowie ein Schutzglas verbaut sind, beides natürlich mit einer Anti-Reflexionsschicht, damit wenig Licht verloren geht.

Unter dem Reflektor verläuft ein Lüftungskanal, dieser sorgt mit einem kleinen Radiallüfter für eine direkte Kühlung der Lampe.

Lichtkanal

Hier mal ein Bild vom Lichtkanal im geöffnetem Zustand, man sieht deutlich, wie das Licht in die einzelnen Grundfarben aufgeteilt wird.

Links 10 Sekunden nach Lampenstart, also noch relativ dunkel – rechts mit voller Helligkeit, sieht cool aus, blendet aber ziemlich!

Optik

Die Optik ist quasi das Herzstück des Beamers, deswegen habe ich es der Übersicht halber noch in einzelne Unterpunkte aufgeteilt.

Blende

Gasentladungslampen kann man zwar in einem gewissen Bereich in der Helligkeit regeln, trotzdem würden diese viel zu träge reagieren, um dunklen oder hellen Bildinhalten zu folgen. Nur der Betriebsmodus, der die Lampe entweder im Eco- oder normalen Modus betreibt, gibt 2 Helligkeitsstufen vor, der Rest wird durch eine Blende geregelt, die je nach Beamer unterschiedlich gebaut ist, aber nach dem gleichen Prinzip funktioniert, nämlich den Lichtkanal mechanisch zu einem gewissen Prozentsatz abzudecken.

Der Schalter, der unten an der Blende angebracht ist, führt übrigens direkt zum Netzteil und soll den Zustand des Lampendeckels signalisieren, wäre dieser offen, würde der Beamer garnicht erst starten.

Dichroitische Spiegel

Dichroitische Spiegel sind aufgedampfte Interferenzfilter, die einen bestimmten Wellenlängenbereich reflektieren, während der Rest durchgelassen wird. Durch eine geschickte Anordnung wird das weiße Licht in den RGB-Farbraum aufgespalten, zuerst wird der blaue und dann der grüne Anteil entfernt, zurück bleibt Rot. (Auch im ersten Bild ersichtlich)

Der linke Spiegel reflektiert blaues Licht, Rot und Grün werden durchgelassen und mischen sich –> Gelb.

Der rechte Spiegel reflektiert gleich zwei Wellenlängen-Bereiche, nämlich Grün und Blau –> Rot wird durchgelassen.

LCD-Prismenblock

Die monochromen LCD-Panels sind im 90°-Winkel an einen dichroitischen Strahlteilerwürfel montiert, der die Grundfarben wieder zusammenführt, also deckungsgleich überlagert. Das setzt allerdings voraus, dass auch die Panels selbst genau die gleiche Position an jeder Seite des Würfels haben.

Kleines Rechenbeispiel: Die Breite der aktiven Pixelfläche dieses Panels liegt bei etwa 1.55cm bei einer horizontalen Auflösung von 1280 Pixeln, das ergibt eine ungefähre Pixelbreite von 1.1µm (Abstand zwischen den Pixeln einkalkuliert).

Was sagt uns das? NIEMALS beim Säubern die LCD-Module vom Würfel entfernen! Hab das mal bei einem Beamer mit niedrigerer Auflösung getan und musste anschließend alles neu justieren, das sind so winzige Abstände, da sinkt schnell die Aggressionsgrenze ;-)
Es reicht wirklich kurzes Antippen mit einem Uhrmacher-Schraubenzieher und schon ist alles um mehrere Pixel verschoben. Und dann die ganze Arbeit 2 mal machen, wegen den Grundfarben…nein danke…

Übrigens: So kompakt das Gebilde auch ist, es stellt einen der teuersten Teile eines Beamers dar, wer es also zwecks Reperaturen nachkaufen möchte, kann bei einem HD-Beamer schon mindenstens 500-800€ einkalkulieren, was je nach Modell eindeutig nicht wirtschaftlich ist.

Objektiv

Damit nun das erzeugte Bild fokussiert auf eine Leinwand geworfen wird, ist am Ende des kompletten Lichtweges ein Objektiv angebracht – Keine große Verwunderung. Es ist bei allen Beamer (Außer reinen Laser-Beamern) fokussierbar, um bei verschiedenen Distanzen eine scharfe Projektion zu ermöglichen.

Ab Mittelklasse-Modellen ist meist auch ein optischer Zoom integriert, damit man die Bildgröße anpassen kann, ohne den Abstand des Beamers verändern zu müssen. Auch ist in diesem Modell eine Shift-Funktion verbaut, die das Objektiv planparallel zum Prismenblock verschiebt und damit auch das projezierte Bild.

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