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LEDs werden von Generation zu Generation leistungsfähiger: Während sie noch vor wenigen Jahren ausschließlich für Gimmicks wie Pocketbeamer tauglich waren, erleuchten sie zunehmend Handys, Monitore und Flat-TVs. Und auch vor dem Großbild scheinen sie nicht halt zu machen: Pioniergeräte von Sim2 und Vivitek haben bereits im letzten Jahr bewiesen, dass LEDs genügend Lichtkapazitäten bieten, um eine Heimkinoleinwand angemessen auszuleuchten. Seitdem fragen sich immer mehr Heimkinofans, wann es endlich soweit ist und bezahlbare Mittelklassebeamer mit der innovativen Beleuchtungstechnologie auf dem Markt erscheinen.

Denn die Vorteile sind zahlreich: LEDs verfügen über eine wesentlich höhere Lebensdauer (bis. 50,000 Stunden) und müssen daher während der gesamten Nutzungszeit eines Projektors nicht gewechselt werden. Der Unsicherheitsfaktor der „plötzlich platzenden“ Lampe und die damit verbundenen Mehrkosten von mehreren Hundert Euro fallen mit LEDs komplett weg. Zudem sind sie in ihrer Leuchtkraft wesentlich langzeitstabiler, so dass die Werksangaben in Sachen Lichtleistung auch tatsächlich über viele tausend Stunden hinweg eingehalten werden und der Beamer nicht bereits nach wenigen hundert Stunden „dimmt“, wie es bei herkömmlichen UHP-Lampen der Fall ist. Weitere Vorteile umfassen eine leichtere Kühlung, kompaktere Abmessungen, schnellere Reaktionszeiten, usw. usw..

Bei Lichtleistungen bis zu 1000 Lumen gibt es also keinen erkennbaren Grund, der gegen den Einsatz von LEDs in Beamern sprechen würde. Diesen Standpunkt vertreten wir schon seit Monaten gegenüber diversen Herstellern und auf die Frage nach LED-Plänen haben wir zu unserem Erstaunen stets ausweichende Reaktionen erhalten. Gerade bei der Kombination aus LED und LCD, wo die „Heirat“ besonders sinnvoll erscheint, weil hier jeder Farbkanal und jedes der drei LCDs seine eigene Lichtquelle erhalten würde, begegneten wir immer wieder abstrakten Ausflüchten wie „technisch nicht machbar“, „zu hoher Lichtverlust“ etc. etc.. Diese haben wir nie nachvollziehen können, denn unsere eigenen Tests haben ergeben, dass das Licht der lumenstarken Phlat-Light LEDs, nicht vorpolarisiert ist und so beliebig von den LCDs moduliert werden kann. Eine genaue Erklärung bzgl. technischer Probleme mit LEDs blieb man uns stets schuldig, vielleicht, weil es gar keinen realen technischen Hinderungsgrund gibt?

Schnell kommt da der Verdacht auf, dass LEDs vielleicht eher aus „politischen“ Gründen nicht eingesetzt werden? Vielleicht, weil es derzeit nur wenige Hersteller lumenstarker LEDs gibt und man diese teurer zukaufen muss, als UHP-Lampen, die oft sogar von den Beamerfirmen selbst produziert werden? Vielleicht auch, weil LEDs den Projektoren eine zu lange Lebensdauer ohne jedwede Zusatzkosten verleihen? Vielleicht aber auch nur, weil die Entwicklungs- und Vorlaufzeit eines neuen Chassis mehrer Jahre dauert und entsprechende LEDs noch zu jung sind, um in den letzten Generationen Berücksichtigung zu finden. Vielleicht aber auch, weil man sich schon längst auf andere Varianten (z.B. Laser) festgelegt hat und diese zuerst zur Marktreife bringen will?

Die Auswahl an „Verschwörungstheorien“ ist vielseitig und es ist müßig, darüber zu spekulieren, warum viele Hersteller die LED-Technologie so stiefmütterlich behandeln. Doch es gibt auch Ausnahmen: Einer der weltweit größten LED-Unterstützer ist Samsung. Der koreanische Elektronik-Riese ist bekannt für seine Implementierung von LEDs in Millionen von Fernsehern und Displays. Und Samsung baut seit vielen Jahren auch Heimkino und Business-Projektoren. Da ist es nicht überraschend, dass Samsung auch einen der weltersten 3 LED – Beamer auf den Markt bringt. Vor zwei Wochen war es soweit mit dem Modell SP-F10M.

Wesentlich überraschender ist die Wahl der Projektionstechnik: Sonst eher im DLP-Lager angesiedelt setzt Samsung beim SP-F10M auf die LCD-Technologie. Es handelt sich gleichsam um den ersten, vollwertigen 3 LED / 3 LCD Beamer der Welt. Vielleicht hat die Wahl der Projektionstechnik ebenfalls politische Gründe, wie dem auch sei: Allein die Existenz des SP-F10M beweist: Es ist nicht unmöglich, einen LED / LCD Projektor zu konstruieren und in Großserie auf den Markt zu bringen.

Die technischen Merkmale bilden die LED-Vorteile wie erwartet deutlich ab: Samsung bewirbt eine Lebensdauer von 30,000 bis 50,000 Stunden, die für einen Zeitraum von 3 Jahren auch garantiert wird. Um einen Ausfall der Lichtquelle muss man sich demnach keine Sorgen machen. Überraschend ist die Lichtleistung: Der Hersteller gibt 1000 Lumen an, sollten diese auch in der Realität erreicht werden, dann setzt dies für LED-Projektoren Maßstäbe und man muss sich vor diversen UHP-Lampen Konkurrenten nicht verstecken. Erstrecht nicht, wenn man die extrem kräftige Farbausbeute von LED-Beamern mit in Betracht zieht: Durch die Aufteilung des Lichtes in drei farbige (LED)Lichtquellen mit besonders reinen Spektraleigenschaften sorgt für eine besonders farbenkräftig strahlende Bilddarstellung, die insbesondere von vielen Präsentations-DLP-Projektoren in dieser Form nicht erreicht werden kann.

Mehr als überraschend und besonders erfreulich ist auch der Preis: Mit rund € 980.- gehört der Projektor zur Niedrigpreisklasse unter Beamern. Man muss aber dazu sagen, dass es sich hierbei nicht um ein Heimkinooptimiertes Gerät, sondern um einen Präsentationsbeamer handelt und in diesem Marktsegment sind die Preise wesentlich umkämpfter, so dass er in Anbetracht seiner XGA-Auflösung eher zu der „teureren“ Kategorie gehört.

Doch auch ohne Heimkinooptimierung ist das Modell für unsere technischen Untersuchungen äußerst interessant: In diesem Special zeigen wir auf, wie der welterste FullSize 3LED/3LCD Beamer im Inneren aufgebaut ist. Mussten die Ingenieure zaubern, um diese Kombination möglich zu machen, oder ist der Aufbau überraschend einfach? Der Preis lässt vorab eher letzteres erwarten…

Lichtweg eines LCD Projektors

Bevor wir uns dem Samsung SP-F10M widmen, wollen wir noch einmal den technischen Aufbau eines 3 LCD Projektors ins Gedächtnis rufen. Wie der Name schon sagt, sind in einem Projektor drei separate LCDs verbaut, für jede Grundfarbe eines:

Diese werden wie ein Dia durchleuchtet und modulieren pixelweise die Helligkeit der Grundfarben (Rot, Grün und Blau) und damit die Farbmischung. Bei herkömmlichen Projektoren mit UHP-Lampen muss das weiße Licht der Lichtquelle dafür erst durch halbdurchlässige Spiegel in seine Grundfarben aufgespaltet und auf das jeweilige LCD-Panel geleitet werden.

Durch ein Glasprisma werden die drei einzelnen Grundbilder wieder zusammengeführt / überlagert und durch die Projektionsoptik schließlich auf die Leinwand projiziert.

Bei der LED-Technologie fällt der Teil der Farbaufspaltung durch Spiegel weg denn anstelle einer einzelnen Lichtquelle mit Weißlicht (UHP-Lampe), werden drei LEDs eingesetzt mit jeweils einer der drei notwendigen Grundfarben (Rot, Grün und Blau). Mit anderen Worten: Jedes LCD erhält seine eigene (farbige) LED Beleuchtung, daher auch 3-LED.

Die Aufspaltung des weißen Lichtes durch halbdurchlässige
Spiegel entfällt

Soweit die Theorie, doch wie sieht es in der Praxis nun aus? Um dies zu illustrieren haben wir den Samsung SP-F10M wie gewohnt aufgeschraubt. Nach dem Abnehmen des Deckels ergibt sich zunächst eine wenig spektakuläre Aussicht.

Wie bei jedem LCD-Projektor ist der Lichtweg komplett verkapselt und so nicht viel erkennbar. Ungewohnt ist aber der obere Deckelaufbau aus Aluminium.

Dies haben wir uns genauer angesehen und sind dabei neben der LED-Beleuchtung auf eine zweite Überraschung gestoßen: Der erste „hundertprozentige“ Staubschutz durch einen komplett gekapselten Kühlweg der LCDs! Was zunächst wie Science Fiction klingt ist in der Praxis einfach wie genial umgesetzt worden.

Der erste Staubsichere LCD-Kühlung

Rufen wir uns vorab erst wieder die herkömmliche LCD-Technik ins Gedächtnis: LCDs und ihre zugehörigen Polarisationsfilter sind extrem Wärmeempfindlich, schon eine kurzeitige Überhitzung kann zu dauerhaften und teuren Schäden kommen. Eine leistungsfähige Kühlung ist daher unabdingbar, wird aber durch einen zweiten Umstand erschwert: Da die LCDs wie ein Dia durchleuchtet werden, haben sie keine Rücksei te und können nicht passiv durch einen Kühlkörper gekühlt werden. Da beide Seiten optisch frei bleiben müssen, bleibt nur die Kühlung durch einen (unsichtbaren) Luftstrom, der durch starke Lüfter erzeugt wird.

Das Problem ist dabei der Staub: Bisherige Projektoren saugen die notwendige Luft von außen (Raumluft) an (gelbe Pfeile). Damit diese die empfindlichen LCDs nicht auf die Dauer mit Staub zusetzen, wird die Luft in der Regel durch einen möglichst feinen Filter angesaugt, der den unerwünschten Staub „draußen“ lassen soll.

Möglichst feine Filter sollen den Staub aufhalten

Gute Systeme bieten einen weitgehend zuverlässigen Staubschutz, doch ein Restrisiko verbleibt. Ein einziges Staubkorn auf einem der drei LCDs reicht für störende Farbflecken, die in dunklen Szenen (auf Schwarz) sichtbar werden. Außerdem müssen die Filter vom Anwender regelmäßig und gründlich gereinigt werden. Erfolgt diese Wartung nicht, wächst nicht nur das Staubrisiko, auch die Kühlleistung wird verringert, da durch den mit Staub „verstopften“ Filter weniger Kühlluft gelangt, mit weniger Umluft eine schlechtere Kühlung der LCDs erreicht wird und das Risiko der verkürzten Lebensdauer so verstärkt wird.

Dieser technische Umstand wird von Herstellern der Konkurrenztechniken, LCOS (SXRD / D-ILA) und DLP nicht selten angeprangert. Denn durch die reflektive Arbeitsweise von LCOS und DLP ist es möglich, den eigentlichen Lichtwegkomplett zu kapseln und die Bildchips von außen, einseitig zu kühlen. Bis jetzt hatten diese Techniken in der Tat in Sachen Staubschutz einen deutlichen Vorteil, bis zum Samsung SP-F10M. Denn bei ihm hat man den Lichtweg ebenfalls komplett gekapselt und damit Filter- und Wartungsfrei gestaltet. Und damit sind wir wieder bei unser „Beamer-Sektion“.

Der Lichtweg wird teilweise durch einen Wärmeleitenden Deckel abgedeckt (Bild oben). Nimmt man den Deckel ab, stellt sich heraus, dass er einen Teil eines ausgeklügelten Luftkanals ist: In einer kleinen Kammer unten links befindet sich ein mittelgroßer Lüfter, wie man im folgenden Bild erkennt.

Dieser Lüfter ist offensichtlich dafür zuständig, die für die LCDs notwendige Kühlluft von unten and die Panels zu fördern, wie eine weitere Demontage zeigt.

Im Bild oben sehen wir den Lufteinlass (Pfeil) zum Herzen des Projektors, den drei LCDs (grüner Pfeil). Der Lüfter ist direkt an diese kleinen Lufeinlass angeflanscht.

Der Lüfter versorgt den kleinen Luftkanal mit Kühlluft, ist dabei aber in einem Metallgehäuse von der Außenwelt abgeschottet:

Bis jetzt ist das noch nichts besonderes, doch interessant wird es, wenn man den weiteren Verbleib der „verbrauchten“ und erwärmten Luft ermittelt: Statt die Luft aus dem Gerät herauszuführen, wird sie unter dem Metalldeckel (erstes Bild) direkt wieder von dem Lüfter in der Metallkammer angesaugt und neu in den Ansaugkanal der LCDs geführt.

Der gekapselte Luftweg des Samsung SP-F10M

Es ergibt sich ein komplett gekapselter Luftweg, bei dem die Kühlluft sich gleichsam im Kreis dreht (Bild oben). Durch diese Kapselung kann keinerlei Staub nach Innen oder Außen dringen, auch die Anfälligkeit gegen Nikotin wird verkleinert.

Doch eine Frage ist noch zu klären: Wie wird bei so einem kurzen Kreislauf und der direkten Wiedereinspeisung der Luft die notwendige Kühlleistung erreicht? Schließlich wird sich die Luft mit jeder Umwälzung immer mehr erhitzen… Hier kommt nun der Deckel und die Lüfterkammer ins Spiel: Beide sind aus wärmeleitendem Aluminium gefertigt, und weisen auf der Außenseite zudem Kühlrippen auf:

Im Chassis ist neben diesen Kühlrippen ein zweiter „externer“ Lüfter platziert, der die Wärme des Metalls direkt aus dem Gerät führt. Die Luft innerhalb des Kreislaufs wird also passiv gekühlt:

• Die Luft ist in dem Kreislauf gefangen und erwärmt sich mit jeder Umwälzung an den LCDs vorbei.
• Die Luft gibt ihre Wärme an das Alugehäuse des Kanals ab, das Metall erwärmt sich
• Der Alu-Luftweg wird wiederum durch einen externen Lüfter gekühlt.

Durch diese Wärmekette ist es den Ingenieuren gelungen einen komplett gekapselten und somit staubsicheren Kühlkreislauf der LCDs zu gewährleisten. Das System ist einfach, wie genial. Betrachtet man zudem die relativ hohe Lichtleistung des Projektors (1000 Lumen) wird schnell deutlich, dass so ein gekapselter Kühlweg auch in einem Heimkinoprojektor problemlos übernommen werden könnte, zumal die Heimkino-Chassis meist größer ausfallen und so noch mehr Platz für eine passive Kühlung des Alukanals von außen erlauben würden. Wir können daher nur hoffen, dass andere Ingenieure dieses System aufgreifen und den ersten 100%ig staubsicheren LCD- Heimkinobeamer der Welt bauen werden.

Die LED-Kühlung

Wir bleiben bei der Kühlung: Neben den LCDs müssen auch die LEDs leistungsstark gekühlt werden, denn: Die wenigsten wissen, dass leistungsstarke LEDs ebenfalls sehr empfindlich auf Überhitzung reagieren und einen großen Teil der Energie in Wärme statt Licht umsetzen, wenn sie dabei auch deutlich weniger Verlustsleitung aufweisen, als herkömmliche UHP-Lampen. Um eine Kühlung kommt man also auch bei ihnen nicht herum.

Doch sie haben einen entscheidenden Vorteil: Während herkömmliche UHP-Lampen durch ihren Glaskolben-Aufbau ähnlich wie die LCDs nur mit einem starken Luftstrom gekühlt werden können, ist dies bei LCDs auch teilpassiv von der Rückseite her möglich, denn die LCDs sind auf einer Kupferplatte montiert und können daher wie ähnlich einem Computerprozessor einseitig ihre Wärme abführen.

Diesen Umstand haben die Samsung-Ingenieure clever genutzt. Sie haben diekt an die Rückseite der Kupferplatte sogenannte „Heatpipes“ geflanscht, die die Wärme wie kleine Pipelines von den LEDs weg leiten.

Diese Heatpipes (grüne Pfeile) münden in passiven Fächerkühlkörpern (gelber Pfeil), die wiederum mit mittelgroßen Aktivlüftern gekoppelt sind (roter Pfeil):

Diese Konstruktion befindet sich gleich dreimal in dem Projektor und wurde jeweils in den Ecken des Chassis platziert. Dadurch ist es möglich, die Wärme direkt aus dem Gerät herauszuführen.

Das Kühlsystem ist insgesamt sehr durchdacht und bietet einen maximalen Staubschutz trotz kompakter Abmessungen des Beamers. Bleibt die Lautstärke: Für einen Präsentationsbeamer ist der SP-F10M angenehm leise (26dB im Eco Modus), derzeitige Referenzwerte aus dem Heimkinobereich werden aber nicht erreicht. Wir denken jedoch, dass mit weiteren Optimierungsmaßnahmen und vor allem einem größeren Chassis eine nahezu unhörbar leise Belüftung möglich ist. Kompromisslos wäre ein wie hier vollständig gekapselter Luftweg um die LCDs und eine Wasserkühlung für die LEDs, wie sie schon beim Highend Beamer Sim2 Mico50 realisiert wurde (wie in unserem ausführlichen Test aufgezeigt). In der Summe seiner Eigenschaften (kompletter Staubschutz, Wartungsfreiheit, Geringe Lautstärke) gehört das Kühlsystem des Samsung LED-Neuling aber zu einem der besten, die wir bisher begutachten durften.

3LED / 3LCD Lichtweg im Detail

Als Höhepunkt dieses Specials haben wir uns den Aufbau des Lichtweges aufgehoben: Wie kompliziert ist nun die Heirat zwischen LEDs und LCDs?? Die Antwort: Gar nicht kompliziert, sondern verblüffend einfach!

Schauen wir uns zur Erläuterung noch einmal den Beginn eines herkömmlichen LCD-Lichtweges mit UHP-Lichtquelle an:

Das Licht der UHP Lampe wird zu Beginn des Lichtweges durch entsprechende Linsen eingefangen und durch eine Integratorebene (Pfeil), die aus vielen kleinen quadratischen Minilinsen besteht, homogenisiert, sprich gleichmäßig über den Querschnitt des Lichtweges verteilt. Genauso sieht es bei dem 3-LED Projektor aus, nur dass wir es hier mit gleich drei Lichtquellen zu tun haben und damit gleich dreimal das Licht durch die Linsen homogenisiert werden muss.

Die Linsen sind im Detail natürlich anders und auf die kleinen LEDs angepasst, doch das System ist im Großen und Ganzen identisch zu dem herkömmlicher Lichtquellen, wie man den Bildern entnehmen kann.

Der Rest des Lichtweges fällt dabei noch einfacher aus, als bei einem herkömmlichen Projektor. Die dichroitischen Spiegel zur Aufteilung des weißen Lichtes entfallen naturgemäß, stattdessen leiten drei einfache Spiegel das Licht einfach weiter auf die LCDs. Auffällig und geschickt sind dabei noch jeweils die drei Zwischenlinsen, die in einem mit Einstellschraube in der Höhe justierbaren Kunststoffrahmen befinden.

Mit ihnen ist es möglich, in der Fertigung das LED Licht genau auf die LCDs zu fokussieren und so die Lichtausbeute zu maximieren und Shadingeffekte zu minimieren. Von hieraus gelangt das LED Licht auf die üblichen Polarisationsfilter, die den LCDs vorgeschaltet sind. Bei diesen Polfiltern sind ebenfalls keine großen technischen Unterschiede zu herkömmlichen UHP-Projektoren zu erkennen. Selbstverständlich werden sie aber in ihrer Ausführung auf die schmalbandigen Spektraleigenschaften der LEDs optimiert sein.

Von hier an gibt es schließlich schon keine Unterschiede mehr zu anderen LCDs-Projektoren, ein Glasprisma bündelt die drei Einzelbilder und die Optik projiziert schließlich das Farbbild auf die Leinwand.

Auch bei den eigentlichen LCDs handelt es sich nicht um Spezialausführungen, im Gegenteil: Zum Einsatz kommen Epson Panels der neuesten D7 Generation in XGA Auflösung. Ein Ersetzen durch D7 FullHD Panels, wie sie derzeit in hochwertigen Heimkinovarianten verwendet werden, sollte problemlos möglich sein, auch an dieser Stelle wird die Heimkinotauglichkeit der LED/LCD Kombination deutlich.

Zu untersuchen verbleibt die Elektronik und Stromversorgung der LEDs. Diese arbeiten zwar mit einer sehr geringen Spannung von nur ca. 4V, dafür aber mit einer umso höheren Stromstärke. Bis zu 30 Ampere werden bei voller Helligkeit durch die Kupferkabel geleitet, um eine entsprechend hohe Leistung bei niedriger Spannung zu gewährleisten.

Bei den ersten LED-Projektoren stellte die Stromsteuerung der LEDs die größte Hürde da. In Verbindung mit der DLP-Technologie müssen die LEDs sehr schnell an und abgeschaltet werden, um ein Farbrad zu ersetzen und den Regenbogeneffekt zu verhindern. Dies ermöglicht eine hoch getaktete Steuerplatine aus dem Hause Osram. Im Millisekundenbereich kann sie die LEDs an/abschalten, auch „pulsen“ genannt. Der Nachteil ist allerdings ein elektrisches Surren, das den Filmgenuss stören kann.

Bei der 3LCD Variante hat es sich Samsung einfacher gemacht: Da hier alle drei Grundfarben zeitgleich leuchten dürfen (und nicht sequentiell wie bei einem DLP Projektor), muss man sie auch nicht zwangsweise pulsen. Mit drei einzelnen Schaltnetzteilen werden die drei LCDs des SP-F10M individuell mit dem notwendigen Strom versorgt.

Schön übersichtlich farblich gekennzeichnet
sieht man die geordnete Stromversorgung der LEDs.

Hier werden die LEDs also nicht getaktet, sondern mit gleichmäßigem Dauerstrom versorgt. Dies schränkt natürlich etwaige Dimm-Möglichkeiten ein, da diese nun nicht mit Pulsweitenmodulation (An / Aus Taktung) erfolgen können, sondern ausschließlich über Spannung. Mit anderen Worten: Die Helligkeit der LEDs kann nicht so präzise gesteuert werden, was sich bei adaptiven Lichtsteuerungen bemerkbar machen kann. Dementsprechend ungenau arbeitet diese Funktion in diesem Projektor. Interessant ist noch zu bemerken, dass der F10M wie ein UHP-Beamer einen Eco-Modus bietet, bei dem die LEDs schwächer angesteuert werden, sie so weniger Strom verbrauchen, die Kühllüfter mit verminderter (leiserer) Drehzahl betrieben werden und die Lebenserwartung von 30,000 auf 50,000 Stunden erhöht wird.

Es verbleibt die Signalplatine des Projektors. Normalerweise steht sie in keinem direkten Zusammenhang zur verwendeten Lichtquelle, doch im Falle des Samsung SPF10 ist dies anders, bei genauem Hinsehen sind uns drei Lichtsensoren aufgefallen, im folgenden Bild mit Pfeilen gekennzeichnet.

Offensichtlich kontrolliert die Elektronik mit Hilfe der Photodioden die Helligkeit der LEDs, von denen extra kleine Lichtkanäle zu den Dioden führen:

Über die Gründe dieser Helligkeits-Überwachung können wir nur spekulieren: So wäre es denkbar, dass der Projektor auf diesem Weg ermittelt, ob eine der LEDs im Laufe ihres langen Arbeitszeitraums von vielen Tausend Stunden Helligkeit verliert, und durch Anpassung der Spannung der Verlust kompensiert wird (oder die anderen zwei angepasst werden), um Farbverschiebungen auch im fortgeschrittenen Beameralter zu verhindern. Oder die Dioden überwachen die Helligkeit im „adaptiven Lampenmodus“ um eine gleichstarkes Dimmen der drei LEDs zu überwachen und so im Dynamik-Modus Farbschwankungen zu verhindern, wenn die Lichtmenge auf die Bildszene angepasst wird. Denn tatsächlich ist es schwieriger, drei Lichtquellen unterschiedlicher Farbe um genau den selben Faktor zu dimmen, als eine Weißlichtquelle. Jede Abweichung würde sich in Schwankungen in der Farbtemperatur äußern.

Fazit Technik

Soweit unser technischer Überblick über den ersten „richtigen“ 3LED / 3LCD Beamer der Welt. Auch wenn es sich beim Samsung „nur“ um einen Präsentationsbeamer mit XGA-Auflösung handelt, so macht er doch eindrucksvoll deutlich, was derzeit an technischer Fusion aus LED und LCD marktreif möglich ist:

In beeindruckend schlichter Weise kombiniert der Projektor die Vorteile beider Techniken: Die Aufstellungsflexibilität und Bildruhe eines LCD Beamers mit der Langlebigkeit, Farbstärke und Kompaktheit der LED-Beleuchtung, das Ganze mit einer beeindruckenden Lichtausbeute und alles zu einem Preis, der in Anbetracht der Neuentwicklung mehr als fair ausfällt.

Wir sehen den Samsung SP-F10M als ein technisches Exempel, das verdeutlicht, dass LED Projektoren im Heimkino schon jetzt technisch realisierbar sind und das Potenzial haben, die herkömmliche UHP-Lampentechnik mit all ihren Nachteilen (Lebensdauer, Kühlung, Ersatzpreis, Farbtemperatur) kurzfristig abzulösen, wenn ein Hersteller die notwendige Entwicklungsarbeit einfließen lässt.

Auch beim Staubschutz gibt das Gerät neue Impulse, die hoffentlich bei Heimkinoprojektoren zukünftiger Generationen Anklang finden. Durch gekapselte Kühlwege kann die LCD-Technologie endlich auf DLP und LCOS in Sachen Staubschutz aufschließen.

Und dies alles in gewohnten Preisklassen, denn auch das beweist der neue Samsung SP-F10M: LED-Projektoren müssen nicht teurer sein, als herkömmlichen UHP-Modelle, im Gegenteil: Bei gleichem oder geringfügig höherem Anschaffungspreis bietet die LED-Variante unter Einbeziehung ihrer enormen Lebensdauer von bis zu 50,000 Stunden einen Preisvorteil von bis zu 5000.- Euro (!!), denn in diesem Zeitraum verbraucht ein herkömmlicher Beamer rund 15 Ersatzlampen.

Noch nie war ein Projektor derart ökonomisch auf eine lange, wartungsfreie Lebensdauer bei gleichzeitig geringem Anschaffungspreis ausgelegt, wie diese neue 3LCD / 3LED Variante. Wir hoffen, es bleibt kein Einzelkind, sondern macht im Heimkinobereich Schule. Denn eine Option stellt sich den Ingenieuren ab sofort nicht mehr: Ausreden, denn der Gegenbeweis ist erbracht!

Bilddarstellung

Nachdem wir uns so ausführlich mit der Technik beschäftigt haben, bleibt die entscheidende Frage zu klären, wie sich der SP-F10M nun bei der Bildqualität schlägt? Und wie vergleichen sich die Ergebnisse zu herkömmlichen UHP-Projektoren? Wir erinnern an dieser Stelle daran, dass es sich bei diesem Samsung Beamer nicht um ein heimkinooptimiertes Gerät, sondern um einen Business-Projektor für Präsentationen und Konferenzen handelt, bei dem die Schwerpunkte naturgemäß anders gesetzt werden. Da es sich zudem hierbei nicht um einen vollständigen Test, sondern um ein Special zur verwendeten 3LED / 3LCD Technik handelt, werden wir nur die Bildaspekte, die im direkten Zusammenhang zu LEDs stehen, besprechen:

Farben

Durch die Lektüre unserer Tests zu den weltersten Heimkino-LED-Projektoren von Sim2 und Vivitek wird einer der Hauptvorteile von LEDs gegenüber herkömmlichen Lampen deutlich: Durch die in drei Grundfarben separierten Lichtquellen (3 LED) und die jeweilige Optimierung der LEDs auf einen besonders schmalen Wellenbereich, wird eine besonders reine und kräftige Erzeugung der Grund- / und Mischfarben möglich.

Deutlich wird diese Farbreinheit, wenn man mittels eine Spektroradiometers eine Spektralanalyse der Grundfarben und von Weiß durchführt, wie in den folgenden Diagrammen dokumentiert:

Die Grundfarben werden durch besonders reine Farbsprekten erzeugt

Wie man sieht, gelangen tatsächlich nur die reinen Grundfarben auf die Leinwand und erscheinen folgerichtig für unser Auge besonders kräftig. Dies ist an sich eine sehr gute Eigenschaft, denn das bedeutet, dass der Projektor in der Lage ist, wesentlich mehr Farbtöne der Realität auf der Leinwand zu reproduzieren, als ein herkömmlicher Projektor mit UHP-Lichtquelle.

Nativer Farbraum des SP-F10M

Wie viele Farben der SP-F10M tatsächlich abbilden kann, liest man an der Größe des Farbraumes (Diagramm oben) ab. Einen so großen Farbraum kann derzeit keine andere Beleuchtungsquelle als LED darstellen. Für viele Anwendungen, z.B. Fotografie oder Videofilmen mit Camcorder, können entsprechend große und realitätsnahe Farbräume sinnvoll genutzt werden. Damit bietet der Projektor entscheidende Vorteile in der Kombination aus Lichtausbeute und Farbdarstellung, was derzeit im Präsentationsbereich ein Alleinstellungsmerkmal darstellt.

Doch es gibt auch Anwendungen, die abwärtskompatibel zu älteren Standards sein müssen. "sRGB" ist einer von ihnen und er setzt wesentlich blassere Grundfarben voraus (basierend auf veralteter Phosphor-Röhren-Technik), als moderne Standards. Grundsätzlich kann ein LED Projektor kleinere Farbräume simulieren, wie es die Modelle von Vivitek und Sim2 bereits bewiesen haben: Die Grundfarben werden einfach mit Hilfe der anderen zwei LED-Farben "blass gemischt". Um z.B. die Grundfarbe Rot blasser zu gestalten, mischt man Blau und Grün bei, bis die richtige Farbkoordinate von sRGB getroffen wird. So ein System macht aber eine gewissenhafte Programmierung des Farbraumes seitens des Herstellers notwendig. Erfahrene Projektorennutzer wissen, dass gerade das Thema Genauigkeit der Farbräume von den Herstellern am meisten vernachlässigt wird, weil hier Abweichungen am schwersten nachzuvollziehen sind.

Der Samsung SP-F10M bietet ein entsprechendes sRGB Preset, das die Videonorm einhalten soll. Wir haben die tatsächliche Farbausgabe nachgemessen:

Wie man auf den ersten Blick sieht, werden die Sollkoordinaten der Grundfarben nicht annähernd eingehalten, wodurch zwangsläufig Abweichungen in der Farbreproduktion provoziert werden. Hinzu kommt, dass die "dritte Dimension", sprich die Helligkeit der Grundfarben, ebenfalls nicht richtig abgestimmt ist und so gewisse Farbtöne im Bild zusätzlich überbetont werden. Mit anderen Worten: Der SP-F10M hat zwar große Vorteile in der Darstellung moderner Medien, eine Abwärtskompatibilität zu herkömmlichen Videostandards, die derzeit noch den weitaus größten Löwenanteil bei Präsentationen ausmachen, ist aber nicht richtig gewährleistet. Dies ist schade, denn hierbei handelt es sich um ein softwarbasierendes Problem, nicht um die Hardware der LEDs. Demenstprechend bleibt aber die Hoffnung, dass dieses Manko in zukünftigen Generationen behoben wird.

Auch die Farbtemperatur sollte ab Werk möglichst genau abgestimmt sein, was wir messtechnisch überprüft haben. Für interessierte Hobbykalibrierer dazu eine Anmerkung: LED basierende Projektoren kann man nicht mit herkömmlichen Tristimulus Sensoren einmessen, da ihre internen Farbfolien nicht mit den schmalbandigen Spektren des Projektors kompatibel sind. Für eine wirklich genaue Justage wird daher ein Spektralbasierendes Messgerät erforderlich.

RGB-Abstimmung der Farbtemperatur ab Werk

Obiges Diagramm zeigt die Werksabweichungen von der D65 (6500K) Videonorm: Sie fallen selbst für einen Präsentationsprojektor zu groß aus, um eine akkurate Farbreproduktion zu gewährleisten.

Bildteil der übersichtlichen Menüführung

Das Bildmenü des SP-F10M erlaubt es aber, die Farbtemperatur mit Hilfe der üblichen RGB-Regler nachträglich zu justieren. Genauere Ergebnisse bzgl. der Farbtemperatur sind damit möglich.

Die Farbtemperatur kann man nachträglich verbessern

Die Ergebnisse zeigen, dass die LED-Technologie ein sehr goßes Potenzial in Sachen Farbdarstellung hat. Durch das reine Farbspektrum sind sie zu wesentlich kräftigeren Farben und damit zu einer realitätsnäheren Farbreproduktion in der Lage. Das macht sie in Sachen Farben zukunftsweisend, vermutlich neben der Lasertechnik. Doch leider bleibt dem Nutzer im Falle des Samsungs aufgrund mangelnder Softwareentwicklung derzeit die Kompatibilität zu nach wie vor üblichen Videostandards verwehrt. Er stellt sie sicherlich dar, doch wirkt das Bild stark übersättigt und wenig naturgetreu. Wir denken jedoch, dass zukünftige Generationen bessere Werkseinstellungen erhalten werden.

Kontrast & Helligkeit

Sehr überraschend war bei Markteinführung die hohe Werksangabe in Sachen Lichtleistung: Gut 1000 Lumen soll der SP-F10M auf die Leinwand bannen. Nun scheint dieser Wert für einen Projektor nicht außergewöhnlich, für ein Präsentationsmodell schon gar nicht, doch für einen LED Projektor ist es schon eine kleine Sensation, denn bis vor kurzem hatte man solche Lichtleistungen der Technik in keiner Weise zugetraut.

Dass man den Herstellerangaben nicht uneingeschränkt trauen kann, ist nichts neues und unser Test des aktuellen Casio Laser / LED Hybrid Beamers hat gezeigt, wie optimistisch die Herstellerdaten gut 40% über der tatsächlichen Lichtleistung nominell liegen. Auch beim Samsung SP-F10M haben wir daher messtechnisch genau hingesehen und die tatsächliche Lichtleistung ermittelt.

Wir wurden positiv überrascht und unser Misstrauen war unbegründet: Tatsächlich kommt der Projektor im "hohen" Leistungsmodus mit ca. 930 Lumen sehr nahe an die Werksangabe, die somit als ehrlich anzusehen ist. Schaltet man den Projektor in den Eco-Modus, soll sich die Lebenszeit der LEDs erhöhen, der Stromverbrauch sinken und die Lüftung leiser werden. Dies alles erkauft man sich mit einem Lichtverlust von rund 25%, es verbleiben 680 Lumen.

Dies sind für einen LED-Projektor hervorragende Werte, die bei einem Heimkinogerät als nahezu ideal anzusehen wären, zumal der Projektor durch die Kalibrierung kaum Licht verliert (ein weiterer Vorteil gegenüber UHP-Lampen mit ihrem typischen Rotmangel), doch für einen Präsentationsprojektor ist er damit am unteren Ende der Skala angesiedelt. Immerhin, wenn man die Farbkraft mit in Betracht zieht, so ist er bei bunten Bildinhalten doch heller als so mancher DLP-Projektor, der sich die hohe Lumenzahl in den technischen Daten durch ein Weißsegment im Farbrad erschummelt.

In Hinblick auf den nativen Kontrast zeigt sich eine typische Schwäche von auf Helligkeit getrimmten LCD-Projektoren, er liegt meist deutlich unter 1000:1. Auch die LED-Beleuchtung kann an dieser technischen Limitation nichts ändern: Der SP-F10M erreicht bei unseren Messungen sogar nur ein natives Kontrastverhältnis von ca. 500:1. Das bedeutet in der Praxis einen sehr mäßigen, gräulich erscheinenden Schwarzwert, der aber bei einem Präsentationsbeamer auch nicht so wichtig ist, was man fairerweise dazu erwähnen sollte.

Um den Dynamikumfang zu erhöhen haben die Ingenieure eine adaptive Helligkeitsregelung integriert, die vom Nutzer unter dem Menüpunkt "Optimalkontrast" aktiviert werden kann. Sie dimmt die LEDs passend zum Bildinhalt und erhöht so den On / Off Kontrast auf ca. 2500:1. Lobend wollen wir an dieser Stelle erwähnen, dass sich der Hersteller nicht dazu hinreißen ließ, bei einem vollschwarzen Bild die LEDs einfach abzuschalten, um so einen Marketingwert von beliebiger Höhe (1,000,000:1 o.ä.) angeben zu können. Dennoch ist die adaptive Regelung leider alles andere als optimal, denn hier rächt sich der Einsatz dreier Schaltnetzteile für die LED-Stromerzeugung: Es fehlt die schnelle Schaltplatine zur Lichtsteuerung per Pulsweitenmodulation und so hinkt das LED-Dimmen dem Bild immer zeitlich hinterher, wie bei einer langsamen mechanischen Blende, wie sie in vielen UHP-basierenden Projektoren verbaut ist. Dies führt unweigerlich zu störendem Bildpumpen.

Befriedigend fällt die Helligkeitsverteilung (Gamma) des Projektors aus: Das Preset "Film" führt in Anbetracht des nativen Kontrastes zu einem steilen Gamma von 2,51, bei dem dunkle Bildinhalte leicht verschluckt werden. Durch nachträgliche Optimierungen kann man den Gammaanstieg aber auf eine flachere 2,3 Kurve trimmen (siehe Diagramm oben), was näher an der Videonorm (2,2) liegt und für eine etwas bessere Durchzeichnung sorgt.

Optische Schärfe

Ebenfalls interessant war die Untersuchung der Bildschärfe und Konvergenz. Da sich die schmalbandigen Spektralfarben der LED-Lichtquellen anders an den optischen Linsen brechen, hatten die ersten LED-Projektoren deutlich sichtbare Farbsäume, auch unter dem Fachbegriff "Chromatic Abberation" bekannt. Nicht so der Samsung SP-F10M: Hier hat man sich die 3LCD-Technik zu Nutze gemacht, um die unterschiedlichen Brechungswinkel bei der Werksjustage der LCDs zu berücksichtigen, so dass der Projektor für einen LCD-Beamer eine erfreulich geringe Farbverschiebung aufweist, die definitiv nicht stärker ausfällt, als bei UHP-Lampen basierenden Modellen.

Fazit

Unser technischer Überblick und die bildtechnischen Messergebnisse zeigen auf, wozu die LED-Technologie in der Lage ist. Mit dem SP-F10M beweist Samsung, dass es schon jetzt möglich ist, einen lichtstarken und nahezu "endlos" haltbaren, kompakten LED Beamer zum fairen Preis anzubieten. Das Gerät überzeugt durch einmalig kräftige und zugleich helle Farben, die einen wesentlich größeren Teil der von uns wahrnehmbaren Farbnuancen abdecken, als herkömmliche Lampen-Modelle. Zudem bleibt diese Leuchtkraft über einen wesentlich längeren Zeitraum stabil, denn aufgrund ihrer langen Lebensdauer verlieren LEDs nicht so schnell an Helligkeit. Wenn ein LED Projektor anfängt, merklich zu "dimmen", ist eine vergleichbare UHP-Lampe schon längst an ihrem Lebensende und muss (teuer) ersetzt werden.

Doch als perfekt ist dieser LED-Pionier nicht anzusehen: Zu Gunsten der hohen Lichtausbeute wurde eine starke Limitation des Kontrastes in Kauf genommen und die adaptive LED-Steuerung ist nicht perfektioniert. Dies gilt auch für die Farbräume, die so gut wie nicht auf bisherige Videonormen abgestimmt werden können. Beides wäre durch eine längere Entwicklungszeit der Software vermeidbar gewesen.

Der Samsung SP-F10M ist abschließend als technisches Musterbeispiel dafür zu sehen, wohin die Großbildreise hingehen kann. Mit entsprechenden Optimierungen in Kontrast, Farben und Auflösung wäre ein bezahlbarer und zugleich in der Bildqualität überzeugender Heimkinobeamer möglich. Es verbleibt die Hoffnung, dass Samsung oder ein anderer Hersteller dieses Potenzial erkennt, weiter verfolgt und den Traum eines jeden Großbildfans Wirklichkeit werden lässt: Einen alltagstauglichen Heimkinobeamer, bei dem man nicht mehr auf den Stundenzähler achten muss, und der einem, wie ein Fernseher, täglich eine hohe Bildqualität mit satten Farben, ansprechender Helligkeit und gutem Kontrast liefert.

Wir loben den Hersteller noch einmal ausdrücklich, dass er den Beweis als einer der ersten erbracht hat, dass ein 3LCD / 3LED Beamer keine Utopie sein muss.

+ Sehr lange Lebensdauer
+ Wartungsfrei
+ Erster wirklich staubsicherer LCD Projektor
+ Kräftige & helle Farben
+ Kompakte Abmessunge
+ Fairer Preis

- Nur XGA-Auflösung
- Geringer nativer Kontrast
- Dynamische Helligkeitsregelung sichtbar
- Kein Color-Management, keine herkömmlichen Farbräume

24.Juli, 2010
Ekkehart Schmitt, Karsten Becker

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Samsung SP-F10M

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