新光源技术 创见环保节能“钱”景

    【投影时代“打造大屏产业升级版”专题策划之系列报道】

   新光源的种类

    近几年，投影机技术不断发展，投影光源方面也连续获得突破，目前已形成了LED、激光、LED+激光三种新光源技术，这些光源最大的特点就是发光效率较高或寿命较长，且不含有汞等有害元素。

    LED光源

    LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，简称LED，是一种能够直接把电能转化为可见光的固态半导体器件。

    LED光源不含汞，符合环保理念；可实现超长至6万小时使用寿命，大大降低了用户成本；具有较大的颜色再现范围，可以展示颜色纯度更高的影像；LED在安全性上也有提升，环氧树脂的封装技术，使得密封性能和抗冲击的性能都比灯泡更好，不会有炸灯的危险。

    目前LED光源在投影机、液晶显示器中已经得到采用。最常接触的有LED投影机、LED电视和LED显示器。确切的说，应称之为LED光源投影机、LED背光电视和LED背光显示器。

    混合光源

    混合光源主要指“激光+LED”，混合光源技术是将红（高亮度红色LED）、绿（蓝色激光通过荧光体转换为绿色）、蓝（高亮度蓝色LEDX1）三色，通过DLP芯片投影，即可不使用高压水银灯泡而实现高亮度投影。并且光源寿命达到约2万小时，可有效减少维护并削减使用成本。其次，打开电源后最快5秒即可投出最高亮度画面，并且关闭电源时也不需要冷却。

    LED作为投影机光源，最大的缺陷就是亮度不够，这是由LED本身的特性决定的。激光的加入主要是为了对LED光源中最弱的蓝光源进行补充，提升光源整体的亮度和饱和度。这样一来，亮度和灯泡寿命就能达到平衡。

    激光光源

    激光光源是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源，是一种相干光源。自从1960年美国的T.H.梅曼制成红宝石激光器以来，各类激光光源的品种已达数百种，输出波长范围从短波紫外直到远红外。激光光源可按其工作物质(也称激活物质)分为固体激光源（晶体和钕玻璃）、气体激光源（包括原子、离子、分子、准分子）、液体激光源（包括有机染料、无机液体、螯合物）和半导体激光源4种类型。

    激光光源由工作物质、泵浦激励源和谐振腔 3部分组成。工作物质中的粒子（分子、原子或离子）在泵浦激励源的作用下，被激励到高能级的激发态，造成高能级激发态上的粒子数多于低能级激发态上的粒子数，即形成粒子数反转。粒子从高能级跃迁到低能级时，就产生光子，如果光子在谐振腔反射镜的作用下，返回到工作物质而诱发出同样性质的跃迁，则产生同频率、同方向、同相位的辐射。如此靠谐振腔的反馈放大循环下去，往返振荡，辐射不断增强，最终即形成强大的激光束输出。

    激光光源具有下列特点：

    ①单色性好。激光的颜色很纯,其单色性比普通光源的光高10倍以上。因此，激光光源是一种优良的相干光源，可广泛用于光通信。

    ②方向性强。激光束的发散立体角很小,为毫弧度量级,比普通光或微波的发散角小2～3数量级。

    ③光亮度高。激光焦点处的辐射亮度比普通光高10～100倍。

    LED――当下最为新潮的主流应用

    大屏幕拼接产品，无论是DLP背投拼接还是正投显示，他们之所以能显示影像都离不开光源的帮助。背投拼接光源主要来自于灯泡，包括像汞灯、卤素灯、氙灯等等。随着时代的不断发展，这两种光源所存在的致命缺点显然已经不再能满足用户的使用需求。

    采用传统光源的背投拼接产品，其对比度和色彩表现受到较大的限制，同时灯泡寿命不长需要不断更换，这对于那些需要产品7*24小时不意思运行的用户而言后期更换灯泡的费用可不是一笔小数目。另外，采用传统光源的背投产品配合灯泡使用的色轮也需要经常维护，由于维护的频度大，其光路部分不能完全实现封闭设计，防尘等性能也受到一定影响，这进一步加大了维护强度，给用户的使用带来了极大的不便，也成为阻碍其发展的重要因素之一。

    LED光源的出现，让上述的所有问题迎刃而解。采用LED光源的DLP背投拼接墙不但更加环保节能，而且LED光源的光机色域更宽，色彩饱和度更高，更为关键的是，LED光源的使用寿命长达60000小时，彻底解决了传统灯泡光源寿命短的问题。

    在低碳、环保成为考量电子产品最重要的指标之一的时代，采用LED光源无疑成为众多背投及显示厂商的首选。近两年来，随着LED产能的大规模释放，产品价格与传统光源产品拉近，并凭借其优异的节能、长寿命特性等被厂商们大力推崇。因此，无论是DLP背投还是正投，LED光源已经成为投影显示技术的主流方向，并进入真正的实用阶段。

    激光光源有诸多优势被寄予厚望

    继工业和信息化部将“发展激光显示等特色显示技术”列入《电子信息制造业“十二五”发展规划》后，2012年9月，科技部又编制并印发了《新型显示科技发展“十二五”专项规划》，将激光显示提升到战略地位，提出“十二五”期间将大力发展激光显示技术。另据中国电子视像行业协会大屏幕投影显示设备分会举办的“北京激光显示技术与产业发展高峰论坛暨产业化配套座谈会”会议显示，目前全球激光显示产业正处于产业化前期，基于中国在激光显示技术方面拥有较好的技术基础，中国正面临着发展激光显示产业的极大机遇。另外与已有的显像管、液晶和等离子体等显示相比，激光显示也因具有众多的优势而被被寄予厚望。

    一、色域空间大

    目前市场上销售的显示器件如：CRT，LCD，PDP，DLP投影仪以及电影放映机等的色彩再现能力均未突破NTSC制式的色彩空间，其色域空间仅能覆盖人眼所能识别的色彩空间的31.8%，难以真实还原自然色彩，这一不足成为进一步提高显示质量的重要障碍。对比传统光源在色域方面，LED是很好的光源技术，但由于其属于泛光照明的特性，在高亮度、大屏幕显示方面的不足，大大影响了LED在投影显示技术上的应用空间。与此不同的是，激光具有非常高的强度，这样就为高亮度、大屏幕及超大屏幕显示提供实现基础。激光光源是满足各种高端显示要求的最佳光源。所以业界将激光显示技术称为“人类视觉史上的一场革命”。

    二、光源寿命长

    激光器产生的为单波长可见光，电光转化效率与传统的显示光源相比有极大提高，避免了传统大功率光源放热过高的缺点。激光光源使用寿命长，可长达十年之久，相当于传统光源寿命的十至二十倍，从长远来看使用成本明显低于现在通用的传统大功率光源，产品整体性价比明显高于传统产品，并且维护简便，总体维护成本低。

    三、环保节能显著

    激光显示作为新一代的显示技术具有卓越的低能耗特点。以1,000万台平板电视每天工作4小时计算，年耗电共计29亿度，如果这些家庭采用更节能的激光电视每年将节电20亿度，近于几个大型火力发电厂年发电量的总和，相当于每年减少173万吨二氧化碳的排放。同时，激光显示的核心部件在生产过程中不使用任何重金属，没有废水、废气、废物排放，是名副其实的环境友好型显示光源。

    激光令广色域和高亮度可以兼得，此外还有广色域、高对比度、长寿命等特点，为各种应用提供可能。如高端仿真、图片工作室等需要高度颜色还原性和色域广度的领域，汽车设计、医疗诊断、电影审片室等需要亮度颜色一致性和稳定性的领域，以及户外投影、建筑投影等需要极高亮度和各种自由度摆放位置的工程领域，激光光源都有着发挥用途的空间。

    另外，如果解决了安全性的问题，小功率的激光光源也可以作为家用机的备选项，大面积的激光光源的普及也会在投影领域掀起绿色环保的概念，总的来说，业界都很看好这一革命性技术。

    激光光源产品在大屏领域全面开花

    人类运用激光技术已有很多年时间，在AV领域激光灯等产品也早已成为了随处可见的普通商品，但是把它作为光源运用在投影领域却是近几年的事。实际上，各大DLP厂家都在竞相研制激光光源产品，只是由于其技术原理限制，如何制造出一台成本低廉、功耗可控、性价比高的产品才是阻碍激光技术大规模应用的瓶颈。不过，就目前来说，这些问题正在慢慢得到解决，2012年，激光光源实现了全面突破，巴可在2012年6年举行的CINEMACON展会上展示了55000流明的激光放映机，随后的8月，NEC在北京的BIRTV展出了激光数字电影放映机，分辨率高达4K,开启了光源之战，2012年10月，科视在北京石景山万达影院IMAX放映厅，首次向亚太地区重要放映商演示了72000流明的激光电影原型机。

    InfoComm China 2013展， NEC、索尼再次为我们带来的激光光源工程投影机的展示应用。索尼在Infocomm2013上推出了全球首款采用激光光源的3LCD投影机，该机拥有4000流明亮度、WUXGA（1920×1200）的分辨率。这结束了只有DLP产品有激光光源投影机的历史，让3LCD阵营和DLP阵营在新光源的竞争中重新处于同一起跑线上。松下则另辟蹊径展示了一款采用LED和激光光源的混合光源投影机，该机亮度达到了3500流明。      

    而在DLP拼接产品上，激光光源也已经走向了实用化。从去年的InfoCommChina展会开始，就有数家企业推出了激光DLP背投单元产品，今年InfoComm展，激光光源DLP背投拼接墙产品再次成亮点，如彩讯、赛丽等均展出了采用激光光源的背投显示墙。

    激光光源的优越性让业内认定其必将成为下一代投影显示的主流技术，利用激光对传统光源投影的全面出击已经拉开。最近两年，在投影显示方面前投、背投、微投、工程、商用激光光源产品无不出现。高端工程领域巴可、科视、NEC用超高亮三基色激光投影发力，商用市场以卡西欧、奥图码、优派、明基为代表的企业都在跟进。

    另一方面，LPD激光荧光体显示技术产品也自展出后就受到不少人的关注，甚至被当作为下一代主流显示技术而寄予厚望。激光技术作为投影光源，是未来的发展趋势，但是短期内无法完全取代LED也是事实。但是随着技术的发展，激光光源将会在投影界普及，到时必将引发显示技术大革命，而且会彻底地颠覆传统显示领域。

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