Seit einigen Wochen macht LG in der Heimkinoszene von sich reden: Mit seinem neuen Modell „HU/AU810P“, der auf den einprägsameren Namen „Forte“ bzw. „Forza“ hört, bringt der koreanische Elektronikriese nicht nur endlich Mal wieder einen waschechten Heimkinobeamer, sondern hat ihm gleich zahlreiche Innovationen und Premieren verbaut: Duale (B+R) Laserengine für den kompletten DCI-P3 Farbraum, smarte WebOS Bedienoberfläche mit Streaming-Apps, HDMI 2.1 (>20GBps) Durchsatzrate für höhere Farbauflösung, dynamisches HDR, usw..
Doch wie ist die LightEngine eines dualen LaserBeamers aufgebaut, mit welchen Frequenzen arbeitet ein solches Gerät, welche Chipsätze wurden für HDMi2.1 verbaut? Der neue LG Forte / Forza schreit gerade nach einem TearDown, kurz nach dem Webinar haben wir schließlich die Gunst der Stunde genutzt, den Schraubenzieher an unser Testmuster angelegt und einer kompletten Sektion unterzogen. Die Arbeit hat sich gelohnt… der LG Forte / Forza hat auf unserem Seziertisch zahlreiche Überraschungen parat gehabt und uns in seinem Aufbau teilweise verwirrt, schließlich aber positiv überrascht, doch sehen Sie selbst.
Wie bei nahezu jedem Beamer finden sich auf der Unterseite Schrauben, die man löst, um anschließend den oberen Deckel abnehmen zu können. Nach dem Lösen hatten wir aber zunächst nicht (wie erhofft) den Deckel in der Hand, sondern den unteren Sockel, in dem sich die gesamte Stromversorgung auf einer DIN A4 großen Platine befindet.
Auch wenn durch das Fehlen der UHP Lampe keinen Hochspannung mehr benötigt wird, ist das Netzteil nicht einfacher gestaltet, im Gegenteil: Laserdioden benötigen sehr hohe Arbeitsströme bei niedriger Spannung, was eine komplexe Stromversorgung notwendig macht.
Nach Entfernen des Netzteil-Sockels kommen weitere Schrauben zum Vorschein, nach dessen Entfernen sich schließlich (wie gewohnt) der obere Deckel abnehmen lässt und einen ersten Blick auf die Light-Engine freigibt.
Durch diverse Verkabelungen mit der darunter liegenden Steuerplatine lässt sich der Lichtweg noch nicht extrahieren, so dass wir den Forte/ Forza wieder auf den Rücken drehen und das erste Abschirmblech entnehmen.
Ein halbes Dutzend Schrauben später kommt nicht die Steuerplatine der Laser-Engine, sondern das „Gehirn“ der DLP Steuerung zum Vorschein, wie man an den beiden großen Verbindungskabeln zur DMD Einheit erkennt:
Zwecks weiterer Analyse haben wir die Platine entfernt und einen Blick auf ihre Komponentenseite geworfen: Gleich zwei DMD-Treiberchips arbeiten hier im Tandem um die UHD Pixelrate unter Kontrolle zu halten.
4K / XPR ist signaltechnisch sehr aufwändig, da zwei Bildhälften
von zwei Chips koordiniert werden müssen
Koordiniert wird dies von einem übergeordneten Steuerchip mit ungewöhnlichem Erscheinungsbild.
Der ArtiX7 ist ein leistungsfähiger FPGA und zeigt, dass LG ein flexibles System integriert hat, das auch nachträgliche Anpassungen / Weiterentwicklungen erlaubt.
Nach Entfernen der DMD Steuerung und eines weiteren Abschirmbleches kommen wir eine Ebene tiefer und erreichen schließlich das Mainboard.
Das Mainboard vereint die Anschlüsse, die gesamte Signalverarbeitung und auch die LED-Treiber auf einer einzigen Platine.
Widmen wir uns zunächst den HDMI Schnittstellen: Allein der dritte HDMI Eingang bietet die begehrte HDMI 2.1 Geschwindigkeit, die eine Farbtiefe von 10bit und mehr bei 4K / 60HZ und voller Farbauflösung (4:4:4) erlaubt.
In der Detailaufnahme sehen wir deutlich, wie der HDMI3 Eingang einen Sonderweg in die „XD Engine“ nimmt, hier eine aktuelle Version, die der Forza von seinen TV-Kollegen geerbt hat.
Im oberen Teil des Mainboards befindet sich die Laser-Steuerung mit Dimming. Dies ist der erste LG Projektor mit dieser Fähigkeit, alle anderen Modell boten stets nur eine konstante Versorgung ohne Echtzeit-Anpassung.
Und das neue Dimming System funktioniert auf Anhieb überzeugend: Es streckt den nativen Kontrast des Projektors (600 bis 1500:1) um den Faktor Vier und sorgt so für einen dynamischen Kontrastumfang von 2000:1 bis 6000:1. Dank einer sehr guten Gammaanpassung gelingt diese Spreizung ohne störendes Bildpumpen und verbessert so den Schwarzwert auf das für diese Beamerklasse gute Niveau, vergleichbar zur Sony HW oder Epson EH-TW9x00er Serie. Auch im optimierten Kinoraum war der Schwarzwert überraschend gut, erstrecht in Anbetracht der damit verbundenen Lichtleistung von 1000 bis 1700 Lumen. Das sind gute Nachrichten für all diejenigen, die einen Umstieg auf Laser planen.
Damit sind alle Neuerungen der Elektronikseite gelüftet, bleibt die LightEngine, die sich nun aus dem Chassis als komplette Einheit lösen lässt:
Auf der rechten Seite befindet sich der ungewöhnlich große Kühlkörper der blauen Lasereinheit, die das notwendige Licht für die Grundfarben Blau und Grün liefert. Da sich LG über die Anzahl der verwendeten Laserdioden ausschweigt, haben wir das Modul entfernt und selbst nachgesehen:
Zum Einsatz kommt ein Array von 14 blauen Laserdioden auf einer gemeinsamen Platine mit ebenfalls gemeinsamem Linsenaufsatz. Hier zeigt sich, wie kompakt moderne Laserlichtquellen mittlerweile ausfallen. Der große Kühlkörper sorgt dafür, dass die Wärme passiv schnell von den Dioden weggeführt wird.
Rechts neben der blauen Lasereinheit befindet sich die rote Lasereinheit, die einen kleineren Kühlkörper verwendet. Auch hier haben wir die eigentlichen Dioden freigelegt:
Neun rote Laserdioden kommen hier zum Einsatz, allerdings nicht ganz so kompakt im Array, wie die blauen Laserdioden. Summa summarum sorgen im LG Forte / Forza also 23 Laserdioden für die 2700 Lumen brutto, bzw. maximal kalibrierte 1700 Lumen bei über 90%iger DCI-P3 Abdeckung.
Weiter gegen den Uhrzeigesinn haben wir es mit einem dritten Kühlkörper zu tun, der aber überraschenderweise keinerlei Anschlüsse zeigt: Was für eine passive Komponente muss hier so stark gekühlt werden? Eine weitere Sektion gibt Aufschluss:
Ein ca. 5x5mm kleines Phosphorelement kommt zum Vorschein, das den grünen Farbkanal erzeugt. Dafür muss es von blauem Laserlicht zum Emmitieren angeregt werden. Es ist verblüffend, dass so ein kleines Element eine so lange Lebensdauer (>20000 Stunden) aufweisen kann.
Wer genau hinsieht, wird an der vierten Seite einen Fächerkühler (4) bemerken, er ist über Heatpipes mit einem weiteren Kühlelement verbunden, das die Wärme des auf der Unterseite der LightEngine platzierten DMDs ableitet.
Unterstützt wird das passive Kühl-System von vier großen Lüftern, die die Abwärme direkt durch die geschlitzten Chassis-Seiten aus dem Gerät führen. Diese Kombination ist effektiv wie einfach und im Ergebnis vorbildlich leise, der LG Forza ist nicht lauter als seine Konkurrenten von Epson oder BenQ.
Unsere Sektion bis hierhin zeigt auch: Durch die modulare Bauweise sind alle Laserdioden schnell ersetzbar, so dass einem nachträglichen Tausch nichts im Wege steht. Auch die Kosten sollten sich hier in Grenzen halten. An dieser Stelle müssen wir ein Kompliment an die Ingenieure aussprechen, die einen so klar strukturierten und servicefreundlichen Aufbau entwarfen.
An der Vorderseite der LightEngine befindet sich das Projektionsobjektiv, das wir ebenfalls demontieren.
Auffällig ist das pfiffige Getriebesystem, das sowohl einen horizontalen als auch vertikalen Lensshift bietet und das Objektiv in beide Achsrichtungen verschieben kann.
Oben am Objektiv sehen wir einen kleinen Elektromotor, der die verstellbare Iris im Brennpunkt antreibt. Mit Ihr kann manuell die optimale Gewichtung aus Kontrast und Helligkeit justieren.
Das Objektiv selbst ist kompakt und scheint aus Vollglaselementen bestehen, komplett zerlegt haben wir es zur Überprüfung allerdings nicht.
Hinter dem Objektiv kommt die Projektionskammer zum Vorschein, die einen Ausblick auf den DMD gibt, der durch ein Glasprisma um die Ecke gespiegelt wird. Davor befindet sich der XPR2 Pixelshift-Aktuator.
Er kommt von der Firma Optotune, schiebt die Pixel im Uhrzeigersinn auf vier verschiedene Positionen und erzeugt so die acht Millionen UHD Pixel (mit Überlappungen).
Schließlich öffnen wir die eigentliche LightEngine, um das Beleuchtungssystem weiter zu analysieren. Zum Vorschein kommen dutzende von Linsen und dichroitischen Spiegeln, sowie ein rotierendes Glasrad, das aber keine(!) farbigen Elemente aufweist, sondern auf den ersten Blick komplett aus Klarglas zu bestehen scheint. Manche Elemente sind dabei komplett transparent, andere mattiert (zur Lichtstreuung).
Bei genauerer Begutachtung zeigt sich eine dichroitische Beschichtung, die blaues Licht reflektiert.
Die dichroitische Beschichtung reflektiert blaues Licht und lässt gelbes (bzw. rotes und grünes) Licht passieren. Es handelt sich also gar nicht um ein Farbrad im eigentlichen Sinne, sondern um ein monochromes Spiegelrad, das als Lichtweiche dient.
Gelbes Licht passiert das Rad, was aber in dieser Stelle keinerlei Rolle spielt, da das Rad ausschließlich von blauem Laserlicht beleuchtet wird. Hier fungiert es als reines Spiegelrad mit abwechselnder Diffusion. Die zwei kleinen hellen Elemente bestehen aus volltransparentem Glas, das das blaue Glas komplett passieren lässt.
Blaues Licht kann durch zwei kleine Gläser hindurch, die durch
Mattierung gleichzeitig für Streuung sorgen
Den Rest der LightEngine haben wir mittels einer weißen Lichtquelle (Taschenlampe) analysiert: Der dichroitische Spiegel (1), der direkt vor der roten Lasereinheit platziert ist, lässt blaues und rotes Licht (Magenta) passieren, reflektiert aber grünes Licht. Der zweite dichroitische Spiegel (2), der direkt vor dem DMD-Prisma platziert ist, reflektiert rotes und grünes Licht (Gelb), lässt aber blaues Licht passieren .
Mit diesen Erkenntnissen ist es uns möglich, die Funktionsweise der dualen LaserEngine komplett zu rekonstruieren:
Das blaue Laserlicht (1) wird durch die erste Linse fokussiert und trifft auf den Spiegel (2) der es in flachem Winkel auf das Glasrad (3) leitet. Trifft es dort auf eines der beiden „Fensterglaselemente“, passiert es ungehindert und wird vom Spiegel (4) Richtung DMD Prisma reflektiert. Dabei passiert es ungehindert den dichroitischen Spiegel (5) (vgl. oben), wird vom DMD moduliert und schließlich vom Objektiv auf die Leinwand projiziert.
Trifft das blaue Laserlicht hingegen auf die reflektierenden (verspiegelten) Radelemente, so wird es auf den Spiegel (6) geworfen, der es durch den dichroitischen Spiegel (7) auf das Phosphorelement (8) leitet. Dieses Phosphorelement wird dadurch zum Leuchten angeregt (wie eine eigene Diode) und „reflektiert“ grünes Licht. Da der Spiegel (7), wie in der Analyse gezeigt, grünes Licht reflektiert, leitet er es um 90° in Richtung Spiegel (5), der es schließlich in Richtung DMD reflektiert.
Bleibt das rote Licht, dessen Weg der direkteste ist: Die roten Laserdioden (9) strahlen direkt gerade durch den Spiegel (7) und werden vom Spiegel (5) ebenfalls Richtung DMD reflektiert.
Das sequentielle Farberzeugungssystem
der dualen Laser-Engine
Wer genau hinsieht, wird bemerken, dass sich das Glasrad auch im unteren Kanal im Lichtstrahl befindet. Da es gelbes Licht (Rot und Grün) passieren lässt, ist es zu keinem Zeitpunkt ein Hindernis, hat aber durch seine teilweise mattierten Elemente auch hier eine streuende Wirkung.
Das Glasrad „pulst“ durch seine Elemente abwechselnd blaues und grünes Licht, durch seine doppelte Struktur (alle Elemente 2x integriert) mit einer Frequenz von 300Hz mit sehr kurzen Blauimpulsen und ohne Abschaltung bei Übergängen, wodurch der LG Forte / Forza einen angenehm geringen Regenbogeneffekt zeigt. Ist Rot an der Reihe, werden die blauen Laserdioden deaktiviert und die roten aktiviert, das Glasrad somit umgangen.
Werden aber beide Laserlichtquellen (Blau und Rot) gleichzeitig aktiviert, so wird entweder Gelbes Licht erzeugt, oder violettes, je nach Position des Glasrades. Tatsächlich ist das System also in der Lage ein volles „Brilliant Color“ Farbrad mit Rot, Blau, Grün, Gelb und Magenta zu emulieren, was den Beamer in Sachen Licht und Farbausbeute ungemein flexibel macht. Lediglich Zyan kann nicht nativ erzeugt werden, weil Grün und Blau sich aufgrund des Glasrades stets abwechseln müssen.
Die zunächst verwirrend komplizierte LightEngine ist nach eingehender Analyse sehr durchdacht, flexibel und effektiv. Wieder einmal haben die Ingenieure von LG ihr Können unter Beweis gestellt.
Auch der Rest des Aufbaus mit klar strukturierter Kühlung, Elektronik und einzelnen Baugruppen zeugt mehr von einem Profi-Beamer-Layout, als von einem Heimkino-typischen. Selten ist uns ein so gut strukturierter Beamer begegnet, mit Ausnahme der JVC N Serie oder dem LG Largo.
Der LG Forza hat die Sektion gut überstanden und strahlt auch nach dem
Zusammenbau wie am ersten Tag. die modulare Bauweise hat die Montage ungemein erleichtert.
Wie gut dieser Aufbau sich in der Bildqualität bezahlt macht (oder auch nicht), zeigen wir im nächsten Teil….
