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闪动未来,LED光源变革DLP拼接墙产业

来源:投影时代 更新日期:2009-07-01 作者:萧萧

大屏幕展,LED光源走向产业化

   

    2009年6月25日,第八届中国国际大屏幕系统集成及投影视听产品展览会在北京农展馆(新馆)如期举行。此次展会上,LED光源产品成为了一个当之无愧的“黑马产品”。包括整机、引擎和光源产品,一条完整的LED光源投影产品的产业链已经形成,另外,科视在刚刚结束的Infocomm展会上推出世界首款LED光源背投拼接墙(参见:科视推出世界首款LED光源背投拼接墙),这一切标志着LED技术已经从襁褓中走出,正式进入商业化的实用阶段。

    LED光源被认为是人类未来最理想的光源选择之一。长期以来全球众多公司从事相关产品的基础技术、材料和最终产品的研发。国内企业涉足LED光源项目的主要出发点是普通LED照明、装潢和LED显示大屏幕产品。部分企业也从事液晶电视或者投影机用的成像光源研制和生产。LED光源在国内已经有较好的产业基础。

科视推出世界首款LED光源背投拼接墙
科视在Infocomm展会上展出的世界首款LED光源背投拼接墙商业化产品Entero™

    投影显示用LED光源对产品色彩表现、发光效率、体积、稳定性等都有特殊的要求。长期以来,在普通照明领域,LED产品可以用阵列的方式解决照度不够的问题,但是投影机要求的小型化面光源,却只能依托产品发光效率的提升来实现。发光效率直接决定者单位尺寸空间容纳的光源产品能够提供的有效亮度,也就是直接决定着投影机产品的亮度指标。

    如何提升LED光源产品的发光效率,使其符合投影产品应用所必须的亮度要求,一直是投影光源企业研究的重点。近年来随着半导体技术和材料科学的日益进步,满足投影产品应用的高效能白色和三原色LED光源产品的技术瓶颈先后被突破,最终在本届大屏幕展上,LED光源大规模出现,表现出成熟的商业化应用的前景。

    全球投影机市场,LED光源产品的应用拓展一直在进行。尤其是在微型投影、掌上投影产品上,得益于LED微型化、低发热的特点,LED光源成为最佳的光源选择之一。但是在商务型正投影机产品上,LED光源产品尚不能提供数千流明的亮度,因此尚未出现具体的应用案例。

    在DLP背投拼接单元产品上,由于产品体积巨大,拥有充足的内部空间,因此,LED光源的应用也不用过于照顾产品体积小型化的要求。通过更复杂的光源组合和光路设计,在相对合理的成本下获得良好的亮度效果的产品已经不再是技术上的难题。此次大屏幕展,就拥有光源、光引擎到整机的产品亮相,充分应证了背投产品优先利用LED光源产生产品革命的趋势。

    LED光源产品的大规模应用将为背投影电视墙产业注入崭新的活力。LED光源可以大量的国产,也进一步摆脱了国内投影光源一项受制于国外巨头的产业瓶颈,对于国内DLP拼接墙产业的发展意义重大。

   

什么是LED光源

    LED(Light Emitting Diode),学称发光二极管,简称LED,,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。整体上就像是一个夹心汉堡。

    LED的基础知识可以追溯到50年前,那时候人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,1962年,通用电气公司的尼克•何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。

    最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。

    对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。可见光光谱的波长范围为380nm~760nm,是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,但这七种颜色的光都各自是一种单色光。在可见光的光谱中是没有白色光的,因为白光不是单色光,而是由多种单色光合成的复合光。由此可见,要使LED发出白光,它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。理论上,人眼睛所能见的白光,至少需两种光的混合,即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。由此可见,制造白光LED的本质是制造三原色光源或者是蓝色和黄色光源。其中,上述两种模式的白光,都需要蓝色光,所以蓝色光已成为制造白光的关键技术。

    对于投影机产业所使用的光源,无论是白光方案还是三原色方案也绕不过蓝色光这个环节。在三原色中蓝色的波长是最短的,也是LED半导体发光技术最难高效实现的光源之一。因此,高纯度蓝色光源的突破成为了LED光源产品进入投影产业的关键技术点。

   

LED光源的优势

    投影显示产业采用LED光源产品可以带来显著的产品品质革命。其中最关键的一点是将投影光源产品的寿命从2000小时的水平提高到20000到10万小时。对于DLP拼接墙产品则是从5000小时提升到60000小时。寿命的提升不仅意味着维护成本的降低,更意味着灯泡这笔耗材费用从此从该产业中消失。对于实际用户这一变革的革命性意义非同寻常。

    通常,一个灯泡的成本在一千元左右,甚至高达数千元人民币。对于大多数DLP显示墙功能,差不多每过六到八个月就需要更换一次灯泡。如果采用了LED产品,则在光机的全寿命中,可能仅需要更换一到两次灯泡。考虑从其它条件导致的显示墙产品换代,实际上采用LED光源的DLP显示墙几乎终生不用更换灯泡。

    除了长寿命外,LED光源还拥有其它独到的优点:

    体积小:LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。小巧的体积使得DLP拼接墙体的厚度更加可控,未来可以超薄方向发展。

    耗电量低:LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。LED是一种绿色的照明技术,低能耗体现了未来电子产品绿色环保的发展方向。低电压和低电流也是产品的供电部分设计更为简单和可靠,并节约大量的成本。

    高亮度、低热量:LED比HID或白炽灯更少的热辐射。同时,与传统投影光源比较热辐射水平更低。这样不仅可以为工程师提供更加灵活的散热设计余地,同时也体现了产品环保的特性。

    环保:LED的环保不仅体现在其高效的能源利用率上,更体现在它的原材料和工艺上。LED是由无毒的材料做成,不像荧光灯等其他光源含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。

    坚固耐用:LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。这符合工程应用和移动应用对产品稳固性的高性能要求。

    可控性强:LED是典型的数字化光源,可以进行任意亮度水平的调整。同时,这种调整不会改变光源的任何色温表现,提供高色彩稳定性的可控的光输出性能。

    价格:LED的优势这么多,因此有人会怀疑他是不是会价格和昂贵,其实不然。LED技术正在飞快的进步,价格也在迅速的下滑。有人分析认为,三年后的产品价格可能只有现在的五分之一到十分之一。因此,LED目前的价格问题只是产业初期的局部现象,长远来看,其单位亮度成本不会高于普通光源产品,甚至更低。

   

DLP拼接单元应用LED光源前后的变化

    上文已经介绍过LED光源应用于DLP拼接墙产品将产生在产品拥有成本上的变化:巨额的灯泡耗材成本将从此消失。这将为用户带来产品应用和保养上的巨大便利。除此之外,LED光源的应用会在DLP箱体小型化、节能化、显示性能的提升以及调校技术的进步上具有巨大的作用。

    LED光源是一种集成化很高的产品。采用半导体工艺技术的特点使其拥有非常小巧的体积。同时其发热量相对较低,散热设计更简单,因此采用该光源后的DLP箱体可以拥有更为轻薄的厚度。

    节能的性能不仅体现在LED光源自身高效的发光效率上。采用三元光源的DLP产品光路不再需要色轮等分光部件。这一技术提升可以使能耗水平迅速提升两倍,达到很好的节能效果。同时,在亮度调整上,LED光源的灵活性也会节约一部分能源。低散热的特点更可以节约散热所需要的能源,以及室内安装附带的空调费用。由此可见,LED技术带来的节能革命是多方面的。

    在控制技术上,LED光源具有纯数字化和亮度调整不影响色温表现的性能。同时减少了色轮的光路设计,也会增加整体光路性能的稳定性、可靠性,为用户提供成本更低、性能更强的系统方案。

    LED显示技术还将带来DLP背投显示效果的革命,提供更高的对比度、色彩饱和度和层次感。与原有技术产品的效果将出现天壤之别。甚至,工程技术人员纷纷用看过LED就不会购买普通背投产品来形容这种差距。

   

LED光源DLP拼接单元与液晶拼接墙的比较

    LED光源在DLP拼接墙产品上的应用不仅显著改变了DLP产品固有的一些产品的缺陷,更是彻底变革了DLP拼接墙技术与LCD液晶拼接墙技术的竞争格局。

    自07年以来,LCD液晶拼接墙产品在国内市场获得了较快的发展,市场占有率增长迅速。尤其是进入09年以来,更是呈现出飞速发展的态势。液晶产品受欢迎的最重要原因包括液晶的现实画面更加明亮鲜艳,给用户提供更好的视觉享受;第二液晶技术采用的背光源具有长寿命的特点,达到50000小时以上的亮度半衰期;第三,采用平板显示技术的液晶拼接墙更能够节省用户优先的工程空间,此外液晶拼接墙产品的价格只相当于DLP的三分之一。

    液晶拼接技术的种种优势被认为会导致,液晶拼接墙迅速的占据DLP的已有市场,并在产业格局上形成一边倒的局面。但是随着DLP背投拼接墙中LED技术的推出,液晶拼接墙技术的市场成长开始面临新的考验。

    在于DLP竞争的过程中,LCD最致命的问题是拼接接缝可控性差,目前最好的产品依然有7毫米以上的缝隙,而DLP能够做到0.5毫米的缝隙间距。液晶技术的边框必须承载面板的信号数据和电源排线电缆,这是其接缝持续缩小的最大障碍。甚至,有分析认为,未来五年内,液晶产品在接缝水平上基本不可能达到接近现有DLP产品的水平。

    应用LED光源之后,DLP拼接墙相当于在原有接缝、散热和稳定性优势不失的状态下,再次获得了显著缺陷,例如显示性能、耗材成本的根本改善,并在工程厚度上也能得到一定的进步。在产品技术革命性变化的背景下,液晶技术长驱直入代替DLP产品的趋势已经发生根本性逆转,DLP产品在拼接墙市场的垄断地位极有可能会延续下去。   

液晶、普通DLP和LED技术DLP拼接墙主要参数比较

性能指标

液晶

普通光源的DLP拼接单元

LED光源的DLP拼接单元

亮度

500-800 流明

800-1000 流明

300-800 流明

对比度

  1000:1 - 1500:1

2000:1

数千:1,甚至更高

色彩饱和度

92%(DID屏)

<70%

>120%

功耗

200w(46英寸)

300-500w(50 英寸)

190w(50 英寸),甚至更低

 寿命 

50000 小时(背光)

4000-7000小时(灯泡)

60000小时(光源),或者更高

 体积 

轻薄

厚,较大

较轻薄

  拼缝  

最小

最小

整屏控制成本

较高

整屏控制速度

最快

整屏均匀性

一致性差

最好

光路复杂度

面光源,简单

存在色轮等分光系统

不存在色轮,光路简单

光源可控性

模拟控制,色温变化,不均匀老化

模拟控制,色温变化

数字控制,色温恒定

电源

高压

高压高电流

低压,一般电流

散热

复杂,可靠性一般

系统复杂能耗大

要求较低

噪音

一般

高海拔适应

需要特殊设计

需要特殊设计

适应各种海拔工作

   

威创VTRON采用LED光源DLP拼墙十一前上市

    本届大屏幕展上,威创虽然未展示任何LED光源产品,但是作为国内电视墙行业的领导型品牌,威创依然向与会观众介绍了自己在LED光源产品上的成果,并用“抓紧研发,十一上市”这样强烈的商业化信号,给LED光源在电视墙市场的商用化注入了一针强心剂。

    威创表示,该公司一直密切关注LED光源产品的应用前景,并适时的切入到了商业产品的开发中。目前样机产品已经完成,预计八九月间将能正式登陆市场。同时,威创认为,LED光源的切入将会是一种排山蹈海的速度,整个产业的跟进和转折速度将是空前惊人,LED产品会在短期内取得绝大部分的市场份额。

威创VTRON视讯正式亮相第8届大屏幕展

    在价格方面,威创的信息是“与目前普通光源产品相当”。这样的表态可以理解为比目前产品会稍贵一些,但是依然处于同一价格层次,不会显著增加客户的一次性投入成本。这样的价位将是支持该项技术迅速普及的重要支撑点之一。

    此外,威创还向投影时代透漏了一个极具价值的信息。威创认为已有的DLP拼接墙产品在升级换代时,更换LED光源的技术产品将是重要趋势,进而是整个DLP拼接墙产业,无论新老用户都能享受到“无耗材”成本的巨大价值。在国内DLP首批显示墙产品用户进入产品淘汰期之际,LED技术将成为他们更换新产品的重要动力。   

光峰光电LED光源和投影机样品亮相

    光锋光电是世界上仅有的两家从事LED投影机光源开发的企业,具有很好的系统集成经验和大量产品出产。可以说是此次大屏幕展上,已经大量实现LED光源商品化的企业之一。此次,光锋光电展示的重点是LED光源组件和LED光源在投影机中的应用。

    光锋光电重点展示了正投影机采用的LED光源产品,亮度覆盖110流明到1000流明的产品线,这些产品具有技术性能稳定和结构紧凑的特点。光锋光电表示,其中1000流明的产品由于新推出,应用较少,价格成本也较高,但是400到800流明的产品已经获得了广泛应用,也具有适合市场的价格。

光峰光电LED光源投影机亮相第八届大屏展

    光锋光电除了提供正投光源外,也提供背投光源产品。出于商业秘密光锋光电不便透漏国内背投显示墙领域采用其产品的企业的名单,但是据称已经有三四家企业达成了批量化的采购。光锋光电表示,DLP拼接墙领域LED光源的大举应用已经就在眼前。

    会上光锋光电还展示了一款应用LED光源的110流明掌上微型投影机产品。这款产品将于八九月间以其自主品牌在国内市场上市,届时将成为市场同类产品中“体积最小巧”的LED掌上娱乐商务产品。

    光锋光电展出的另一款大型的1080i投影机则仅适用于LED光源性能的演示。在现场很不好的环境情况,这款产品依然能展示出LED产品在色彩、对比度、饱和度等方面的性能优势。

   

环宇蓝博独创LED光源DLP背投光学引擎隆重登场

    作为一家专注于国内电视墙市场的企业,环宇蓝博公司一直以科技创新作为推动产业发展的主要力量。其业务不仅涉足控制器、显示单元、数字告示看板等产品,同时更是深入了DLP光机引擎等产业上游。大屏幕展上,环宇蓝博展示了其独立开发的LED光学引擎产品。

    环宇蓝博DLP投影光学引擎,是其最重要的一款传新产品。展示现场不允许记者拍照,被视作企业的核心级机密。据介绍,环宇蓝博已经在50英寸拼接单元上测试过该产品,能够达到650流明的出色亮度表现,并具有其它方面的众多优势性能特征。

    会场,环宇蓝博表示这款产品该款产品将于09年八九月间在国内市场正式推出。至于产品的最终价格,环宇蓝博的观点是不会高于普通产品多少。在策略上,环宇蓝博将采用更加有利于市场推广和客户认可的价格策略,带动国内DLP拼接墙产业向LED光源技术的转型。

    环宇蓝博作为国内一家重要的电视墙企业,率先开发并推出LED光学引擎,在一定意义上说明了LED技术的真正成熟。该款光学殷勤被认为是LED技术在DLP拼接墙领域正式商业化的标志产品。

   

中金光展示LED背投影电视机

    在整机方面,本届大屏幕展,观众依然没有机会看到真正的LED技术下的DLP拼接单元的效果表现。但是作为国内LCOS投影机技术的领军企业,河南中金光展示了一款采用LED技术的3LCOS背投影电视机产品。同样是基于背投技术,同样是LED光源,这款产品足可以从一个侧面像人们展示,LED技术带给投影显示,特别是背投影显示的巨大性能进步。

    据现场工作人员介绍,该产品的亮度仅仅有200多流明:如此的亮度数值大大出乎意料,更与现场的出色观看感受形成鲜明对比。与普通光源产品对比,该产品在绿色、红色上的显示效果格外出色,在整体画面的层次性和鲜明度上也有着巨大的进步。

南阳金光亮相第八届北京大屏幕展

    特别是,虽然整体亮度据称只有200多流明,但是却丝毫没有影响其显示效果的发挥,给人的视觉效果几乎与四五百流明亮度的产品不相上下。这种现象是LED光源产品的最主要特点之一,那就是在感官上拥有更好的综合效果。画面色彩的高饱和度和对比度上的出色表现,在一定程度上能弥补亮度不足对视觉冲击力的影响。

    至于价格方面,中金光的工作人员并未给出准确的答案。只是告诉我们产品的价格不会较普通光源的产品高多少,会与传统产品处在同一水平。

   

大屏幕展,LED光源电视墙产品主要亮点总结

    本届大屏幕展可以说是LED光源产品的一次盛会,厂商多。关注的人更多,而且准确的传达出一些列极其具有价值的信号,这些方面的亮点包括:

MD高清数字电视

    产业链完整,光源国产化:包括整机、引擎和光源的完整产业链参展,和新光源部分和引擎实现国产化,国内产业链的附加值得到极大提升。

    价格并不高:包括光源、引擎以及整机企业,以上提到的四家代表公司都表示LED光源产品价格会与现有产品处于同一水平,不会出现“过高的定价”,市场售价将是客户能够接受的价格。

    十一前正式商业化:光源方面已经能能够随时批量的提供高品质光源产品,整机和引擎方面都做出八九月间上市的表态,年底LED光源DLP拼接墙商业化已经箭在弦上。

    原有产品可以升级到LED光源:原有普通光源DLP拼接单元产品升级LED光源产品的市场即将打开。这将为以往购买了DLP显示墙产品的客户产品升级提供明确的动力和方向,也为LED光源初期的推广开拓出一片独特的市场。

    LED光源产品在DLP拼接墙领域普及会很快:虽然并不是每一家企业都赞同这个观点,但是从主要推动厂家的积极表态依然可以窥见,LED产品将是一个迅速成熟的新技术产品,市场导入期不会过长。未来两三年内国内DLP拼接产业将围绕LED光源又一场巨大的变革。   

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