優(yōu)勢全覆蓋 激光PK傳統(tǒng)投影光源
更新時間：2009-10-27 8:10:50 編輯：若思 文章來源:中國投影網 調整文字大小:【
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經過二十多年的發(fā)展，投影機走到今天可以說遇到了不小的瓶頸，而且整個投影機領域從來有沒有像今天這般期待技術的革命。由于投影機傳統(tǒng)光源的因素，無論是亮度、色彩還是功耗等多方面，已經無法達到更高的高度，因此對于固態(tài)光源的革命已經到來。
固態(tài)光源是光源技術的一次革命，是一次跨越式的發(fā)展，同時也是未來的趨勢。也許籠統(tǒng)的介紹固態(tài)光源，讀者還很難理解，但如果說出近期異�；鸨腖ED光源以及與之成為搭檔的激光光源，就更具體一些了。應該說LED光源與激光光源作為固態(tài)光源的兩種技術，各有各的優(yōu)勢和應用領域，LED光源可以將投影機體積做得更小、更加環(huán)保。但LED產品也有其局限性。例如，在投影機最重要的技術指標亮度輸出、光通量方面，目前采用LED光源的產品普遍不高，因此就限制了其應用范圍，只適合在較小場景內使用。
與此同時，為了適用于環(huán)境光較強、觀眾較多的場合，如超大規(guī)模的指揮中心、會議中心及大型娛樂場所，激光光源也就孕育而生，成功的與LED光源組成了未來光源技術革命的生力軍。而且目前已經有激光光源的產品投入到實際應用當中，2008年7月20日至2008年9月17日，北京奧運會和殘奧會主運行中心(MOC)采用北京中視中科光電技術有限公司自主研發(fā)具有國際先進水平的激光前投影設備作為主顯示器件，為賽事的指揮調度提供了有利支持。采用了激光光源的投影設備打破了傳統(tǒng)投影的應用局限，體現(xiàn)了卓越技術性能，經過60天，每天超過12小時的全程使用，該設備運行穩(wěn)定，色彩艷麗逼真，提高了MOC視頻顯示系統(tǒng)的顯示效果。由于激光投影機在大屏幕、高亮度顯示、色彩艷麗、無需更換燈泡、長久高畫質等方面的卓越特點，成為“科技奧運”的一大亮點。下面筆者將就激光光源與傳統(tǒng)光源相比的一系列優(yōu)劣進行簡單的講解。
激光光源的特點
激光光源作為晶體/半導體結構的高指向性冷光源，在色彩純度、發(fā)光效率、光利用率、長壽命、低衰減以及低功耗、低發(fā)熱、高安全性等各個方面遠遠優(yōu)于氙燈光源，只是受制于當前的高成本，需要較大的一次性資金投入，目前還沒有得到廣泛應用。
高純度、大色域
色域覆蓋率圖
激光光源充分利用了激光波長可選擇和高光譜亮度的特點，因此顯示圖像具有更大的色域，其色域覆蓋率可達熒光粉的2倍以上，可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上；且激光是線譜，具有很高的色飽和度，徹底突破前3代顯示技術色域空間的不足，實現(xiàn)人類有史以來最完美色彩還原，使人們通過顯示終端看到我們最真實、最絢麗的世界。
激光光源由于使用純度非常高的紅、綠、藍三原色光源，能實現(xiàn)遠遠大于傳統(tǒng)NTSC或DCI最小色彩范圍的色彩空間，能展現(xiàn)大部分人眼可以識別的色彩。而無論采取哪種白場色度標準，對于紅、綠、藍三原色可以分別精確控制的激光光源很容易實現(xiàn).而目前大多數(shù)投影機使用的氙燈光源就需要通過濾色器來控制，不僅降低了光源的光利用效率，而且對色度不容易做到靈活的調整控制管理。
長壽命、低衰減、高可靠性
屬于傳統(tǒng)光源代表的氙燈燈泡內充滿超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對運行環(huán)境及電源等要求很高。
高端投影機使用的超高壓、超短弧氙燈
激光器為晶體、半導體結構，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數(shù)字電路精確控溫，運行在通常環(huán)境下，不存在炸燈風險。
激光器典型結構圖
通常，應用于高端市場的投影機使用3000W–7000W氙燈，標稱使用壽命在1500–5000小時之間。
氙燈燈泡保修時間
而采用激光光源的投影機使用的激光器壽命要遠遠長于氙燈，其理論壽命在2萬小時以上，固體激光器可達5萬小時。目前應用于激光投影光源的紅、綠、藍固態(tài)激光器質保時間在2萬小時以上。而且在激光領域，描述激光器壽命用功率輸出達標稱的80%來測算，即降低到標稱輸出的80%就認為達到壽命，也遠高于描述燈泡所用的半衰期壽命規(guī)格，在整個質保時間范圍內衰減幅度也遠遠低于燈泡光源。
氙燈與激光光源壽命曲線
高亮度、高效率、低功耗、低發(fā)熱
從目前最頂級的巴可或科視的工程機型上我們可以看到，目前氙燈最大輸出功率已可做到6000-7000瓦，可以實現(xiàn)25000到30000流明的光通量輸出;而在常見的投影機上，要保證10000流明左右的光通量，其也需要標配2000-3000瓦燈泡才行，而無論是哪一種高端產品，其大功率燈泡的使用費用是非常昂貴的。激光光源采用多臺中高功率紅、綠、藍激光器疊加輸出高功率，從理論上講沒有極限功率限制，因此激光光源可以實現(xiàn)單臺投影機50000流明以上的光通量輸出。目前在巴可或科視的3片DLP技術投影機上，使用光功率總計約150瓦的紅、綠、藍激光器就可以實現(xiàn)15000流明光通量輸出，如果實現(xiàn)30000流明的光通量輸出，只需要增加激光器的數(shù)量就可以，即30000或更高流明輸出的激光光源壽命與10000流明的一致，并不增加單位成本。同理，50000流明亦不增加單位成本。
從氙燈光源的光譜特性上可以看到，可見光能量大約只能占到氙燈輸出總光能量的1/3–1/2，即氙燈光源光能利用效率最高也只有30-50%。
氙燈光譜能量分布圖
而激光投影機采用的激光器產生光波長線寬小于1nm的高純度光，作為顯示光源，紅、綠、藍三原色激光器發(fā)出的光可以100%被投影機利用。而且激光作為高匯聚光的特性，使得無需使用反光碗來收集光束，用光纖將多個激光器發(fā)出的光耦合集成效率可以達到95%以上。
激光光源的總體能量利用效率要遠遠高于任何燈泡光源，從而使得激光光源在相同光亮度輸出時，功耗遠遠低于氙燈燈泡，同時激光器的發(fā)熱量更加遠遠小于燈泡光源。
安全性
氙燈燈泡內充滿超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對運行環(huán)境及電源等要求很高。而激光器為晶體、半導體結構，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數(shù)字電路精確控溫，運行在通常環(huán)境下，更安全更易用。激光光源不存在炸燈問題，大幅降低高端工程投影應用的風險，但在人們通常的觀念當中，認為大功率高匯聚的激光存在安全隱患，這類安全問題對于常規(guī)激光器確實存在，可對于專門針對投影機進行過光整形的激光光源卻不存在。
激光是英文“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的各單詞的頭一個字母組成的縮寫詞，是“受激發(fā)輻射光放大”的簡稱，它具有發(fā)散度小、波長單一、相干性好、能量密度高等突出特點。
激光由于發(fā)生原理的因素，其發(fā)出的光為單向性光，激光器可以發(fā)出幾乎不發(fā)散的近似平行光，這使得激光可以在非常小的面積內匯聚大量光能量，也就是能量密度極高。就如同使用凸透鏡聚集太陽光可以燒東西一樣，激光器產生的光即使打到幾公里外，光斑直徑只有也只有幾厘米，這種能量高度集中的激光光束有可能對人體造成損害，如眼睛或皮膚。
但是如果通過光學裝置將激光器發(fā)出的光擴散，使其能量密度降低，這樣的激光與相同波長、相同能量密度的自然光并沒有太大區(qū)別，二者對人體的危險程度相同。
激光投影光路示意圖
激光投影機的光源，采用紅、綠、藍三種可見光激光，經過專門的擴束整形設備后，將激光發(fā)散角擴大，使其具有與氙燈光源相近的能量密度，而不再是能量密度高出氙燈光數(shù)萬倍的激光，此時的低能量秘密度單色光已經不具有剛從激光器出來時的危險性，也就是說從激光投影機鏡頭投出的光與從任何普通燈泡光源投影機鏡頭投射出的光具有同樣的安全性能指標。
正在運營的激光影廳
毫無疑問，以激光光源技術為代表的新一代固態(tài)光源技術革命將帶來投影機高速發(fā)展的春天。而且這一天已經為期不遠，2008年隨著由中視中科自主開發(fā)的激光前投影設備成功應用于奧運主運營中心(MOC)，及同年由中視中科提供設備與技術支持的全球首家激光影院的揭幕，標志著我國激光顯示技術已經率先進入到商業(yè)應用嘗試階段。我們相信，當業(yè)已成熟的激光顯示技術與巨大的顯示市場相結合，激光顯示技術巨大的商業(yè)價值將絢麗綻放。
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