投影新光源技术——lcd很“受伤”

新光源加快普及

    自最早的LED光源投影机于2003年，美国阿拉斯加消费电子展与消费者正是亮相以来，LED光源、激光光源等新兴投影产品就在预谋推翻“汞灯”投影的龙床宝座。

    从最早的LED验证机，几乎是将将可以看到画面的亮度和硕大身躯的不和谐，到现在500流明亮度的LED光源商用产品、20000流明以上激光光源工程投影机，以及2012年最新上市的高亮度激光、RGBLED混合光源产品，投影机产业的先驱们从来没有停止过改进、改造投影光源技术的脚步。

    传统的汞灯产品，能源效率低、废弃物拥有巨大环境破话、寿命短、维护成本甚高、发热大、体积大、三原色形成复杂、采用的模拟电源控制电路设计复杂……这一系列的“不是”，早已经让投影机厂商和工程师看不上眼。但是，限于技术上的诸多原因的限制，新兴光源的探索，直到最近三年才真正获得商用级的突破！

    LED光源和激光光源，都是够纯度、高能效的理想光源技术，通过特殊的光学材料，扩展成投影机采用的三原色面光源，在应用上具有非常多的优势：高寿命、免维护、稳定的固态体系结构、散热设计的核心封装于光源之上、光路设计简洁清晰、数字化的电源和控制电路设计等等。这些优势使得LED、激光等新兴光源广受投影机厂商喜爱、三星、LG、奥图码、明基、宏碁、丽讯、富可视、3M、NEC、三菱、卡西欧等诸多主流投影企业纷纷推出各种产品。使得目前LED等新光源投影产品的市场丰度已经达到二三十款的数量。

    据统计LED光源投影，自从09年进入市场后，已经实现了快速的成长，市场接受度逐渐提高，据专业数据统计，LED投影2009年成长率为193%>2010年的82.4%>2011年的30.6%，市场占有率快速增长到26%！

    伴随LED光源的普及，激光光源也没有闲着。2008年北京奥运会之中，中视中科的20000流明激光工程投影机进入实用，圆满完成奥运保障任务。而在此前，三菱公司的超薄激光背投影电视产品也引起了业界的广泛关注。

    激光技术，台湾称为镭射技术，是一种人类迄今发现的最理想的光源：高效、高亮、高度一致。但是，在投影上应用，激光必须突破绿色光源的效率和寿命瓶颈，同时还必须实现传统激光危险的高能力密度杀伤性点光源，向投影需要的安全性面光源的转换——这一过程需要特种光学材料。除此之外，激光还有另一个大问题：成本!

优派1080P混合光源投影机

    激光光源的优越性已经成为业界公认的最理想光源。因此，最要紧的课题是如何低廉的使用这种光源：与LED配合使用是近年来出现的一个新思路。通过明基、卡西欧等企业的实践，激光LED混合光源在产品的成熟度、效率、成本、安全和稳定性上已经进入可以市场化的阶段。未来激光和LED混合光源将是投影光源行业的一个重要发展方向。

    不过，在LED等新光源产品普及的过程中，多数参与企业都是DLP投影技术阵营的成员，传统LCD投影阵营的身影鲜有出现：索尼、爱普生两大LCD巨头，以及日立、松下这样的3LCD主要追随者，在新光源技术上几乎表现出了一致的平静。为什么DLP投影机LED等新兴光源花开百态，但是3LCD阵营却异常“淡定”呢？

LED、激光等新光源就是为dlp而生

    理论上，光源技术和微型数字投影机的“微芯片”技术没有明确的对应关系。LED光源、激光光源并不是绝对不可以、或者先天不适应3LCD液晶投影系统。只不过，现阶段的LED技术与DLP投影产品的“配合”更为密切。

    原因之一是目前LED光源技术的亮度瓶颈问题：主流市场的采用三原色RGBled光源的DLP投影机能够实现300-500流明的亮度，试验阶段的产品可以实现1000流明的亮度。这种亮度依然低于市场主流投影机产品2000-4000流明的亮度。虽然对比度和色彩的优势使得，LED光源500流明能够产生类似于传统光源700-1000流明的显示感受。但是面对确实存在的亮度瓶颈，3LCD只能望而却步。

    与DLP系统采用的DMD芯片比较,3LCD投影系统的LCD芯片的投射式成像的光效率更低。也就是实现同等的亮度需要更亮的光源产品。在一般应用中，为了实现较好的亮度表现，LCD投影多数采用三片式的复合成像，以提升瞬时的光通量，保障产品亮度。这与DLP系统通常采用单片式DMD芯片呈现形成了巨大反差。更低的光效率，决定了3LCD产品不能适应现有LED光源产品。

    目前，新出现的LED光源产品复合激光光源产品则渴望形成更高的亮度。如果这种技术能够达到传统汞灯的光通量水平，则可望在3LCD技术投影产品上得到应用。

    强调LED光源和DLP投影技术的吻合性，并不是要揭LED光源亮度不足的短。LED光源在效果上也具有独特魅力。采用RGB三原色LED光源对于DLP投影机可以减少一个重要组件：色轮。而色轮正是在成传统汞灯光源下，DLP投影产品出现一些显示效果弱化的根本原因。加上LED光源自身的高纯度和高饱和度，三原色RGBLED光源，能够令DLP投影机单片系统的色域范围提升50%以上。——LED光源的这些优势在3LCD投影机上则不会出现、或者大打折扣！

    作为固态半导体技术的LED光源或者激光光源，在DLP投影机上应用还具有另一个系统性优势：散热设计。散热设计影响投影机寿命的重要因素。高热不仅直接损伤光源，好会损伤投影微芯片。因此传统汞灯的3LCD产品，必须涉及严格的散热系统，保障LCD这个液态有机物芯片不被损毁，并提升汞灯的使用寿命。

    但是，激光和LED光源的光源寿命因素主要是芯片本身的内部温度：LED光源芯片内部温度在室温时会拥有100000小时的理想亮度和色度；但是温度升高到50摄氏度，则寿命缩短到30000-50000小时；温度在75度以上则只拥有10000-20000小时的寿命；在超高温，LED稳定工作时间只有几毫秒。

    因此，可以看到LED光源或者激光光源对于温度是很敏感的。但是，投影机采用的LED光源或者激光光源是“封装好”的光源成品。也就是光源厂商完成了最基本的芯片散热设计。投影机厂家只需要保障一个理想的环境温度就可以。这种光源应用在DLP技术上，与DLP投影技术的半导体固态微机电DMD芯片自身的温度稳定性相得益彰，使得整体投影产品散热设计更为简单。而LED光源与3LCD集合，虽然光源部分的散热不复杂，但是LCD芯片自身还是需要特殊的散热设计才能保持理想的工作状态——70度高温可能会使LCD芯片的寿命还没有LED光源长。

    作为半导体技术的LED光源的另一个特点，也是很多人不熟知的特点，更是其与DLP完美搭档的一大优势：LED光源和汞灯比是一种廉价光源。第一，LED寿命长、维护低，更换成本大大减少；第二LED节能，同等亮度可以大幅节约“电费”开支达一半以上；第三同等亮度和色度的LED光源自身也比汞灯便宜！

    DLP投影机在非工程市场的主要优势集中体现在产品的价格低廉上。而如果自身成本更低的LED光源能够很好的普及，DLP投影机的这种价格优势会更为明显。目前，奥图码500流明宽屏1280×800高清分辨率LED投影机已经跌破5000元大关，就是LED光源低成本特性的最好证明了！

用“微优势”扰乱3LCD巨头的“芯”

    应用综合的分析方法，可以发现LED等新兴光源技术还在崛起阶段、或者说是普及的初期。一个亮度爬坡的过程，就可以将其诸多优势“淡定掉”一大半。但是即便如此，LED、激光等新兴光源，应用在DLP产品之中形成的一系列新“优势”还是令3LCD投影只能望洋兴叹！

    首先，在微型投影市场，无论是白光还是RGB，LED与DLP的配合都是目前最成熟的技术思路。固态、微体积、更简洁的散热设计需求，使得二者在微型投影市场如沐春风。将微型投影放大，就是便携投影。便携投影机采用DLP和LED光源技术，在可移动性上更具优势，而且高效节能的特点还可以使其采用电池供电——这可是便携投影的一场革命：没有电源线的阻绊，才是真的便携。

    第二，LED光源是固体半导体技术，DLP投影系统的核心DMD和驱动IC也是半导体产品。而且，目前广泛采用的投影机信号处理系统，主要也是由一块半导体芯片构成。甚至，就连电源的变压器也是功率半导体芯片。——因此，采用LED光源的DLP投影系统，实际上就是有半导体、光学透镜、光学镜头、一两块印刷电路板构成，其系统的简洁性非同一般。

    比较而言，即便3LCD投影机采用了LED光源，三片式的投影机结构、LCD芯片自身需要的高级散热设计都会使的产品自身变得“复杂”。这种系统性的差距，也是LED光源在DLP领域得以广泛应用的原因，并造成了接下来的第三点，也是最关键的一点的“优势”。

    第三，LED光源，或者是激光混合光源技术使得DLP投影系统更具稳定可控的显示性能！采用3LCD显示技术的投影机，一个很核心的技术就是红绿蓝三片LCD形成三原色分离投影画面，必须精确对准——这个精度要求是极其高。这也是3LCD光机技术一直几乎被光学背景的理光垄断的原因。

    在3LCD系统中，光机的设计虽然也经历了整个半导体技术和产业进步的过程，但是必须保留一系列“模拟”时代的机械技术。精打细磨，这种日系电子巨头最擅长的工艺的积累，形成了日系投影巨头，尤其是索尼、爱普生、日立等企业的“技术优势”。这种优势，具有时空积累的特点，不是简单学习和模仿就能得到的。这也是后起之秀DLP投影技术的一大传统弱势。

    但是，LED光源技术的出现则改变了这种状况。正如上面说提到的，LED光源单片式DLP投影，自身就是半导体、光学与印刷电路系统的结合。最核心的技术被几款半导体芯片，一些光学膜材料和镜头这个可以批量采购的组件全部集中起来。这使得更多的投影机企业可以设计出产品性能出色的产品，而不需要过多的技术细节的研磨；同时也提供了在更多的应用技术领域厂商们自主发挥，不用顾忌产品的固有核心技术细节的空间。——包括汞灯的散热、色轮等部件在LED时代的消失，带给DLP投影的不仅仅是简单的部件性的变化，更包括整个产品设计体系的重大变化！

    由此看一看到，LED光源目前亮度的瓶颈问题虽然还是一个巨大的缺陷，但是已经掩盖不了LED技术自身与DLP技术结合之后“交相辉映”的技术光环。二者一光环下是少数3LCD巨头急不情愿的“淡定”！

    一方面，LED光源的亮度瓶颈与3LCD的低光通效率问题结合在一起，使得现在还不具有推出LED光源3LCD投影机的良好技术窗口。另一方面，LED光源的出现，让DLP投影机的整机系统体系核心技术得到了很大程度上的集中，进而抵消了日系巨头多年辛苦磨研形成的3LCD工艺技术优势。同时，LED光源也起到了帮助DLP阵营，以及这个阵营内的企业树立“更高更快更强”的创新形象的作用。

    LED等新兴光源技术的种种影响、种种特色之下，3LCD的沉默实属无奈，而不是内心真的“淡定”。LED带给DLP的变革不仅是今天能够看到的这一摞新产品，更包括假以时日之后，整个产业阵营实力的变化、消费者认知的转化和市场对LED光源、进而对DLP产品青睐的形成！