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Letzte Änderung: 17.03.2009
Der Begriff „Beamer“ ist vom englischen „to beam“ = strahlen abgeleitet und hat sich im deutschen Sprachgebrauch eingebürgert, obwohl er im englischsprachigen Raum nicht in diesem Zusammenhang verwendet wird. Dort sind die Bezeichnungen „projector“ (auch „PC projector“), „digital projector“ und „video projector“ üblich. Auf Deutsch könnte „Bildwerfer“ ebenso treffend verwendet werden.
Digitalprojektoren haben als Geräte zur Projektion von Bildern oder Daten die herkömmlichen Tageslicht-Projektoren (englisch overhead) bei Präsentationen weitgehend abgelöst. Darüber hinaus ermöglichen sie, beispielsweise Power-Point-Präsentationen auf große Flächen zu proji-zieren. Sofern der Projektor die jeweils erforderlichen Anschlussmöglichkeiten für die Datenquellen hat, ist dies auch mit Videosequenzen und Filmen möglich – bis hin zum laufenden Fernseh-programm. Bildgrößen mit Diagonalen bis zu rund 7 Metern bei verschiedenen Bildformaten sind dabei realisierbar.
Für die Darstellung und Projektion von Bildern werden derzeit unterschiedliche Techniken genutzt:
Diese relativ alte Technik verwendet Kathodenstrahlröhren – ähnlich den Fernsehbildröhren - zur Darstellung der Bilder. Für jede der drei Grundfarben (rot/blau/grün) ist eine separate Röhre mit großer Helligkeit samt Objektiv erforderlich.
Bei hoher Auflösung sind starker Kontrast und guter Schwarzwert erreichbar. Es sind keine zusätzlichen Lampen erforderlich.
Nachteilig sind unter anderem der besonders hohe Preis und die eingeschränkte Mobilität, da die Geräte durch die Röhren sehr schwer sind.
LCD („Liquid Crystal Display“)-Projektoren funktionieren ähnlich wie Diaprojektoren, doch anstelle von Diapositiven werden transparente Flüssigkristallelemente durchstrahlt.
Entweder werden die drei Grundfarben in jedem Element nebeneinander dargestellt oder – bei höherwertigen Geräten – für jede Grundfarbe wird jeweils ein LCD-Element verwendet. Die farbigen Teilbilder werden mittels eines Projektionssystems mit halbdurchlässigem Spiegel zu einem Bild zusammengefügt.
LCD-Geräte sind klein, leicht und relativ preiswert. Texte und Grafiken sind besonders gut lesbar.
Nachteilig kann eine gewisse Trägheit bei bewegten Bildern sein. Auch eine sich abzeichnende Pixelstruktur kann stören. Bildstellen, die auf Dauer hell sind, können sich „einbrennen“.
Die erforderlichen Lampen haben eine begrenzte Lebensdauer, sind relativ teuer und müssen während des Betriebes mittels Lüfter gekühlt werden, was zu lästiger Geräuschentwicklung führt.
Die Geräte sind empfindlich gegen Staub, weshalb oft Filter in den Lufteintrittsöffnungen angebracht werden oder ein Reinigungsmechanismus vorgesehen ist.
DLP steht für „Digital Light Processing“. Kern dieser Projektoren ist ein Schaltkreis, auf dem sich für jeden einzelnen Bildpunkt ein winziger Spiegel befindet (DMD = Digital Micromirror Device), der durch elektrische Impulse um ca. 20o kippbar ist. Licht wird entweder in Richtung der Projektionsoptik geleitet oder abgelenkt. Unterschiedliche Helligkeitsstufen werden durch ein schnell rotierendes Farbrad erreicht.
Die projizierten Bilder haben eine weniger ausgeprägte Pixelstruktur, höheren Kontrast und besseren Schwarzwert als bei LCD-Projektoren. Es gibt kein Einbrennen oder Nachleuchten.
Nachteilig kann ein Mangel an Farbtreue sein, vor allem bei Ein-Chip-DLP-Geräten (wenn nicht für jede Grundfarbe ein separater Chip als Bildwandler eingesetzt wird).
Regenbogeneffekte treten auf, sofern das Farbrad nicht schnell genug dreht.
Auch hier werden teure Projektorlampen benötigt.
Farbrad und Lüfter verursachen störende Geräusche.
Die Lampen werden bei den LED-Projektoren durch LEDs („Light Emitting Diodes“) ersetzt. Ansonsten arbeiten sie nach dem DLP-Prinzip.
LEDs benötigen nur sehr wenig Strom (Leistungsaufnahme um 10 Watt) und erzeugen so wenig Wärme, dass sie kaum gekühlt werden müssen. Außerdem sind sie mit durchschnittlich 10.000 Betriebsstunden viel länger haltbar als Projektorlampen. Die Geräte lassen sich wegen des geringen Strombedarfes sogar mittels Akku betreiben. Ein Farbrad ist nicht erforderlich, weil die Dioden selbst in den Grundfarben leuchten können.
Nachteilig ist ihre geringe Lichtleistung, so dass für gute Wiedergabe die Bilddiagonale vorerst auf etwa 1 Meter begrenzt ist und auch die Umgebung nicht zu hell sein darf.
Bei der neuen LCOS-Technik („Liquid Crystal on Silicon“) befinden sich hinter den Flüssigkristallelementen Spiegel, so dass es sich um eine Kombination von LCD- und DLP-Technik handelt.
Vorteile sind sehr scharfe Bilder und das Fehlen einer Rasterung (die Signalleitungen zum An-steuern der Bildpunkte befinden sich hinter den Spiegeln, so dass sie nicht durchscheinen und folglich auch kleinere Abstände zwischen den Bildelementen zu realisieren sind).
Nachteilig ist, dass wie bei den LCD ein Nachleuchten und Einbrennen auftreten kann.
Weitere Techniken werden entwickelt. Gearbeitet wird derzeit an Laserprojektoren mit extrem hoher Lichtstärke für besonders große Entfernungen und Projektionsflächen.
Die Lichtleistung (korrekt: der Lichtstrom) in ANSIANSI = American National Standards Institut-Lumen, die Bildformate, die Auflösung, ggf. auch der Schwarzwert, die Kontrastverhältnisse und die Anschlussmöglichkeiten sind neben dem Preis die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale moderner Projektoren.
Digitale Bilder setzen sich aus einer Anzahl von Einzelbildpunkten (Pixeln) zusammen. Nach Möglichkeit sollten die Auflösungsmerkmale von Rechner und verbundenem Projektor gleich sein. Abweichungen können die Qualität der Bildwiedergabe verschlechtern. Unabhängig davon sind viele Geräte auch in der Lage, höhere oder niedrigere Auflösungen in guter Qualität wiederzugeben.
Derzeit sind folgende Standards gängig:
Der SVGA-Standard reicht zwar für einfache Power-Point-Präsentationen aus, ist jedoch angesichts der weiteren Geräteentwicklung für Neuanschaffungen nur bedingt zu empfehlen.
Am häufigsten werden derzeit Projektoren mit XGA-Standard verwendet, die sich sehr gut für professionelle und grafisch orientierte Präsentationen eignen.
Die höher auflösenden SXGA-Geräte sind allerdings auch teurer.
Bei der Anschaffung von Projektoren auf die HDV-Fähigkeit (HDV = High Definition Video, hochauflösender Standard für digitales Video) zu achten, ist angesichts der technischen Entwicklung auf jeden Fall ratsam. HDTV ist entsprechend die neue, hochauflösende Fernsehnorm. Die perfekte Wiedergabe von Videos oder Fernsehprogrammen mit HD-Qualität ist mit dafür vorbereiteten Videoprojektoren möglich, wenn nicht nur die entsprechenden Eingänge vorhanden sind (Geräte mit dem HD-ready-Siegel), sondern auch eine vertikale Auflösung von mindestens 720 Zeilen gewährleistet ist. Bei einem 16:9-Format hieße das 1280x720 Pixel.
Das 4:3-Format ist das gängige für die Bildwiedergabe. Die Auflösung sollte bei Projektoren mit Bildwandlern im 4:3-Format mindestens 800 x 600 sein. Sofern mit solchen Projektoren auch Breitbilddarstellungen im 16:9-Format gezeigt werden sollen, muss die Auflösung mindestens 1024 x 768 betragen, da sie durch die Formatänderung automatisch verringert wird.
Die Helligkeit der Bildwiedergabe wird – außer bei LED-Projektoren – durch Metalldampflampen erreicht. Diese haben Lebensdauern zwischen etwa 1000 und 4000 Betriebsstunden. Der mit ihnen erreichbare Lichtstrom kann bis zu 3000 ANSI-Lumen betragen, doch auch ein Vielfaches dieses Wertes wird bei großen Projektoren mit mehreren Lampen (für große Abstände zur Projektionswand) erreicht. Wegen der Wärmeentwicklung der Lampen beim Betrieb ist eine Kühlung zwingend notwendig, in der Regel durch Ventilatoren.
Als Lampen werden überwiegend Hochdruck-Quecksilberdampflampen eingesetzt. Diese haben die anfänglich benutzten Halogenlampen und die Metallhalogenid-Lampen abgelöst. Die aus modernen Autoscheinwerfern bekannten Xenonlampen werden für besonders leistungsstarke Geräte verwendet, beispielsweise für Kinoprojektion.
Hohe Lichtleistungen werden vor allem bei Tageslicht gebraucht, oder wenn in den Räumen Licht brennt. Um einen Projektor auch bei hellem Tageslicht nutzen zu können, ist eine Lichtleistung von mehr als 1000 ANSI-Lumen zu empfehlen. Sonst sollte der Raum abgedunkelt werden.
ANSI-Lumen bedeutet, dass die Messung nach einem standardisierten Verfahren erfolgt und damit unterschiedliche Projektionsmethoden und Lampenarten miteinander vergleichbar werden.
„Lumen“, lm, ist die Einheit des Lichtstromes, nämlich der Strahlungsleistung, die eine Lichtquelle als sichtbares Licht abgibt. Es ist keine physikalische, sondern eine empirische, physiologische Größe, da das Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges zugrunde gelegt wird.
Die Lichtstärke einer Lichtquelle ergibt sich aus dem Lichtstrom, der in einen bestimmten Raumwinkel abgestrahlt wird. Die Einheit ist „Candela“, cd, – Eine Kerze (candela = lateinisch für Kerze) erzeugt eine Lichtstärke von ungefähr 1 cd).
Die Leuchtdichte einer Lichtquelle gibt hingegen an, welche Lichtstärke von einer bestimmten Fläche aus in den Raum abgestrahlt wird und bestimmt das Helligkeitsempfinden. Die Einheit ist Candela pro Quadratmeter.
Von praktischem Interesse ist vor allem die Beleuchtungsstärke. Sie ergibt sich aus dem Lichtstrom, der auf eine bestimmte Empfängerfläche trifft und wird in „Lux“, lx, = Lumen pro Quadratmeter, angegeben. (Bürobeleuchtung entspricht ca. 500 lx).
Aus der mathematischen Verknüpfung von Lichtstärke und Beleuchtungsstärke ergibt sich die wichtige Tatsache, dass die Beleuchtungsstärke eines Empfängers, z.B. der Projektionsleinwand, mit dem Quadrat des Abstandes zur Lichtquelle, z.B. zum Projektor, abnimmt. Das Messverfahren nach ANSI gestattet es, ungeachtet der Vielfalt photometrischer Größen die Qualität von Projektoren zu vergleichen. Das Bild wird auf eine 1 m2 große Fläche projiziert. An 9 gleichmäßig verteilten Punkten wird die Beleuchtungsstärke gemessen. Der Mittelwert der gemessenen Beleuchtungsstärken ist dann der ANSI-Lumen-Wert.
Wissenswertes über photometrische Größen in Zusammenhang mit der Lichtleistung von Projektoren und ihrer Messung ist anschaulich unter www.filmscanner.info/Fotometrie.html zusammengestellt.
R. Jahn testet regelmäßig Beamer für das „Magazin für Computertechnik, c’t“.
Vier LED-Projektoren hat er im Frühjahr 2006 (a) getestet. Die Helligkeit war mit 12 bis 20 ANSI-Lumen bei allen Geräten gering im Vergleich zu Projektoren mit Lampen (200 bis 1000 ANSI-Lumen und mehr), doch die einzelnen Fabrikate unterscheiden sich auch untereinander deutlich bei Helligkeit und Kontrastverhältnis.
Besonders lichtstarke XGA-Projektoren mit Lichtleistungen bis 2870 ANSI-Lumen wurden in einem weiteren Testbericht als geeignet auch für helle Innenräume befunden - ohne Abstriche für Präsentationen, mit einigen Abstrichen für Fernsehwiedergabe (2006 b).
Jahn berichtet ferner über einen Test von Projektoren mit dem Seitenverhältnis 16:9 und einer Auflösung von 1280:720 (2006 c). Beim Vergleich eines LCD-Projektors mit vier DLP-Projektoren (alle hochauflösend) und bei Lampenleistungsaufnahmen von 200 bis 220 Watt wurde mit dem LCD-Gerät die größte Helligkeit erreicht. Ein weiterer Test (2006 d) von drei HD-tauglichen LCD-Projektoren mit vergleichbaren Lampenleistungen zeigte vor allem gute Kontrastverhältnisse bei Lichtströmen zwischen 410 und 540 ANSI-Lumen. Dabei arbeiten die Geräte offenbar recht leise. Ein Hersteller gab sogar auf die Lampe eine Garantie für 3 Jahre oder 2000 Betriebsstunden.
10 kompakte und z.T. recht leichte XGA-Projektoren für Präsentationen mit DLP- oder LCD-Technik werden ebenfalls von Jahn (2007) verglichen. Besonders bei Kontrast, Tauglichkeit für Fotoausgabe und Betriebsgeräusch werden erhebliche Unterschiede festgestellt.
Zur ausführlicheren Information sei auf die genannten Fachartikel verwiesen, in denen auch auf die Kontrastverhältnisse, die Schwarzwerte, die Ausleuchtung, die Projektionsabstände für Bilder mit 1,5 Meter Breite, die Leistungsaufnahme im Normalbetrieb, im sogenannten Eco-Mode und in Bereitschaft, englisch stand-by, sowie die Geräuschentwicklung und auf weitere Technikdetails der getesteten Geräte eingegangen wird.
Die Auswahl des jeweiligen Gerätes hängt von den konkreten Erfordernissen bei der geplanten Anwendung abhängt. Die zukünftige Entwicklung der Produktgruppe lässt noch weitere Neuerungen erwarten.
Ähnlich wie bei Computern und Bildschirmgeräten werden zur Herstellung von Projektoren verschiedenste Werkstoffe eingesetzt, deren Gewinnung mit hohem Rohstoff- und Energieeinsatz verbunden ist. Es handelt sich vorrangig um verschiedene Metalle, Halbleiter, Glas und Kunststoffe. Letztere müssen wegen der Wärmeentwicklung in ihrer unmittelbaren Umgebung flammgeschützt sein, das heißt, sie enthalten flammhemmende Chemikalien. Besonders umweltbelastende bromierte Flammschutzmittel sind zwar durch eine EU-VerordnungDirective on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment, Richtlinie 2002/95/EG zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten(Amtsblatt der EU L 37, 13.02.2003)
und deren Umsetzung in das Elektrogesetz Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten, Bundesgesetzblatt 2005, Teil I Nr.17, Bonn 23.März 2005
http://www.umweltbundesamt.de/abfallwirtschaft/elektrog/index.htm von der Verwendung ausgeschlossen, doch eine Reihe von halogenorganischen Flammschutzmitteln werden nach wie vor eingesetzt. Für Leiterplatten ist TBBA (Tetra-brom-Bisphenyl A) üblich, doch es werden auch bereits halogenfrei flammgeschützte Leiterplatten hergestellt.
Die Lampen enthalten oft Quecksilberdampf, was für ihre Herstellung und ihre Entsorgung besondere Vorkehrungen erfordert und eine Umweltbelastung darstellt.
Je höher die Lichtleistung der Projektorlampen ist, desto höher ist auch der Stromverbrauch des Gerätes. Damit einher geht in der Regel auch die Wärmeentwicklung, die leistungsstarke Lüfter zur Kühlung der Lampen erfordert. Diese Lüfter verbrauchen ebenfalls Strom.
Indirekter Energieverbrauch ist mit dem Ersatz nicht mehr funktionstüchtiger Lampen durch neue verbunden. Je länger die Lebensdauer einer Lampe ist, desto geringer ist der darauf bezogene Energieaufwand – ganz abgesehen von den meist hohen Kosten für Ersatzlampen.
Die Lebensdauer der Lampen wird erheblich vom richtigen Betrieb des Gerätes beeinflusst. Häufiges Ein- und Ausschalten sowie Erschütterungen schaden den Lampen und verkürzen dadurch ihre Lebensdauer.
Die meisten Projektoren verfügen deshalb über einen so genannten Eco-Mode, welcher die Helligkeit steuert. Das heißt: Nach einer gewissen Zeit der Inaktivität werden automatisch die Helligkeit und damit der Stromverbrauch etwas verringert.
Sofern der Projektor sich bei ausgeschalteter Lampe in Bereitschaft oder im Schein-Aus (Schein-Aus, Off-Mode) befindet, wird ebenfalls noch Leistung aufgenommen. Das betrifft vor allem festinstallierte Geräte, die nicht vollständig vom Netz getrennt sind, während sie nicht ver-wendet werden. Dadurch wird unnütz Strom verbraucht.
LED-Projektoren kommen mit minimaler Kühlung der Lichtquellen aus. Daher sind sie leise. Allerdings eignen sie sich nur für kleine Projektionsflächen und möglichst abgedunkelte Räume.
Bei LCD- und DLP-Projektoren werden die Geräusche von Lüfter und Farbrad oft als sehr störend empfunden.
Einige Hersteller bieten inzwischen Geräte mit vergleichsweise leise arbeitenden Lüftern und/oder geeigneter Geräuschdämmung an.
Als Richtwert kann gelten, dass der garantierte Schallleistungspegel (LWAd), ermittelt nach dem Standard ISO 7779, nicht größer als 42 dB(A) sein soll, wenn ein Projektor mit einem Lichtstrom bis zu 1500 ANSI-Lumen arbeitet. Bei mehreren Lampen und höherer Lichtleistung oberhalb 1500 ANSI-Lumen sind 45 dB(A) noch akzeptabel.
Diese Werte für die Geräuschemission sind nicht direkt mit üblichen Angaben in Testberichten von Fachzeitschriften und Werbungen vergleichbar, worin der vom Messabstand abhängige Schalldruckpegel – gelegentlich nur im Eco-Mode, d.h. bei verminderter Lampenleistung und Kühlung, angegeben wird oder die subjektive Lautheit in Sone.
Projektoren können wesentlich mehr als nur Computerbilder wiedergeben.
Die meisten haben eine Fernbedienung im Zubehör.
Manche haben eigene Lautsprecher.
Oft gibt es die Möglichkeit der Trapezkorrektur, immer vertikal, manchmal zusätzlich horizontal.
Durch Linsenverstellung, englisch lens shift, wird die Aufstellung vereinfacht, weil eine seitliche und/oder vertikale Verschiebung des Bildes mittels Verschiebung des Objektivs ermöglicht wird.
Fast alle Geräte mit Lampen eignen sich zur Deckenmontage.
Um mit technischen Weiterentwicklungen Schritt halten zu können, ist bei der Auswahl eines Gerätes auf die für die vorgesehene Nutzung geeigneten Anschlussmöglichkeiten zu achten. Nicht jeder Anschluss ist für jeden Nutzer unbedingt erforderlich.
Quelle: Dr. Brigitte Jacobs
Von Bedeutung bei der Bestimmung der Produktanforderungen sind insbesondere Fragen nach den vorgesehenen Einsatzorten und -zwecken. Damit hängen zusammen: Mobil- oder Stationär-Betrieb; Standort oder Aufhängung; Voraussichtliche Lichtverhältnisse bei der Nutzung; Gewicht und Bedienerfreundlichkeit bei wechselnden Standorten; Daten-/Bildquellen, die genutzt werden sollen; Technische Daten garantierte Lichtleistung in ANSI-Lumen; Kontrastverhältnis; ggf. Schwarzwert; optische Zoom-Funktion; Linsenverstellung (Lens Shift) oder Trapezkorrektur. Sind die richtigen Anschlussmöglichkeiten vorhanden und passen die Auflösungen von Daten-quelle und Projektor zusammen? Folgekosten Kosten im Betrieb (Stromverbrauch); Lebensdauer der Projektorlampen (bei den Herstellerangaben kann es sich um Maximal- oder Durchschnittswerte handeln oder um die Lebensdauer im sogenannten Eco-Mode); Kosten der Projektorlampen. Umweltgesichtspunkte Stromverbrauch; Eco-Mode; Lebensdauer der Lampen; Geräuschentwicklung; Langlebigkeit, Ersatzteilverfügbarkeit. Die Garantiedauer variiert bei den Anbietern der Geräte zwischen 1 und 3 Jahren. Für die Lampen wird in der Regel nur für eine deutlich kürzere Zeit oder eine bestimmte Zahl von Betriebs-stunden eine Garantie übernommen. Das Umweltbundesamt prüft gegenwärtig im Auftrag der Jury Umweltzeichen, welche Kriterien für einen Blauen Engel für Digitalprojektoren in Betracht kommen. Umweltbezogene Aspekte, die bei Ausschreibungen berücksichtigt werden könnten, sind, als Anforderungen formuliert, in der beigefügten Liste mit Ausschreibungsempfehlungen zusammengestellt.
Quelle: Dr. Brigitte Jacobs