微型投影技術(shù)掀起便攜式產(chǎn)品新革命

　　最近這幾年LED的發(fā)光效率與輸出亮度都大幅提高，但即便如此，LED還是無法與發(fā)光效率60lm/W、全光束1萬流明的傳統(tǒng)光源抗衡。這意味著采用LED作為微投影機(jī)主力光源時(shí)，必需考慮包含光學(xué)引擎在內(nèi)的整體光線利用效率。

　　目前全球業(yè)者已經(jīng)陸續(xù)發(fā)表可投射出小尺寸畫面的可攜式微投影機(jī)，或者是提供投影功能的手機(jī)，雖然大多的微投影機(jī)畫面亮度，都低于100ANSI流明，因此只能被局限陰暗環(huán)境使用，不過相關(guān)業(yè)者均認(rèn)為，微投影機(jī)具備相當(dāng)深厚的發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)突破的空間。

　　如上所述，低光束LED光源，必需利用光控制技術(shù)提高光的利用率，例如傳統(tǒng)的照明燈具，大多將反射鏡設(shè)于焦點(diǎn)，盡量集中光線照射方向，但由于光源出射的光線并未受到精準(zhǔn)控制，只是設(shè)法讓朝前方出射的光線變多而已，這種方式結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)易，不過光的控制效率很差。

　　因此傳統(tǒng)的LED照明燈具為提高光的控制性，通常采用的方法就是增加反射鏡或是集光鏡片的面積，稍微提高光線的控制性。另外1種LED光源的控制方式，是在光源前方設(shè)置準(zhǔn)直收斂鏡片，它的光控制性比前者優(yōu)秀。

　　反射型LED結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)前方包覆樹脂作光控制的炮彈型LED截然不同，它與芯片型LED在高散熱電路基板設(shè)置發(fā)光組件、周圍再圍繞反射罩的結(jié)構(gòu)也不相同。基本上反射型LED的反射鏡與發(fā)光組件呈對(duì)向設(shè)置，發(fā)光組件產(chǎn)生的光線利用反射面接收，受到控制的光線再出射到LED外部，此時(shí)只有透明樹脂的穿透率、反射面的反射率和導(dǎo)線陰影，會(huì)造成微弱的光損失，理論上發(fā)光組件產(chǎn)生的光線，接近90%左右的控制光可以取出到外部。

　　LED還是無法與發(fā)光效率60lm/W、全光束1萬流明的傳統(tǒng)燈泡光源抗衡，因此微型投影機(jī)使用LED作為投影光源時(shí)，包括光學(xué)引擎在內(nèi)的整體光線利用效率，將是投影質(zhì)量好壞的關(guān)鍵.

　　由于發(fā)光組件與反射面構(gòu)成的相對(duì)性光學(xué)系統(tǒng)，此種構(gòu)造可以使LED的形狀變小，相較之下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)封裝的LED外形，幾乎已經(jīng)變成一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此傳統(tǒng)LED提高光利用效率時(shí)，通常都需要加大外部形狀。

　　為獲得高亮度光源光束，發(fā)光組件的大小反而成為主要問題，主要原因是想要提高光量，最快的方法就是增加電流；然而必需要加大LED芯片，才能承擔(dān)大電流的輸入。但從光學(xué)系統(tǒng)角度而言，發(fā)光組件越小，光的利用效率反而愈高，兩者出現(xiàn)相互矛盾的關(guān)系，尤其是投影機(jī)用發(fā)光組件除了要求小型之外，同時(shí)還要求高散熱性的封裝技巧，技術(shù)難度不低。

　　高輸出、優(yōu)秀光控制性的LED新結(jié)構(gòu)，是使散熱路徑單純化，同時(shí)加大搭載發(fā)光組件Lead的斷面積，藉此維持必要的散熱性。

　　雖然反射型LED的發(fā)光組件，同樣設(shè)置在透明環(huán)氧樹脂的表面附近，不過環(huán)氧樹脂本身也是隔熱材料，因此對(duì)放射面的有散熱相當(dāng)程度的幫助。

　　復(fù)雜困難的微光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　微型LED投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)是由LED芯片與集光鏡片構(gòu)成，接著再透過Condenser鏡片與Lighttunnel，獲得高均整性光束，系統(tǒng)整體的大小則需控制在400立方公厘左右，輸出光量大約是60lm左右。

　　LED光學(xué)系統(tǒng)中，發(fā)光組件與光學(xué)鏡片，或是反射鏡的大小，對(duì)配光控制性具有決定性影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用相同集光鏡片或是反射鏡時(shí)，單純加大發(fā)光組件，配光角會(huì)變大，軸照度的差異則完全消失，因此針對(duì)投影機(jī)要求的平行光成份，必需采用小發(fā)光組件構(gòu)成投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的方式獲得。

　　使用反射型單色LED基本結(jié)構(gòu)時(shí)，基于提高光利用效率等考慮，一般都是使用4個(gè)1W等級(jí)的反射型LED構(gòu)成的模塊，如此便可以獲得LED正下方20mm，半值角度±70的配光特性，外部形狀以LED光束收斂在17mm正方范圍內(nèi)。

　　在照度的部分，800mA點(diǎn)燈時(shí)紅光照度為330klx，綠光照度為650klx，藍(lán)光照度為470klx；有關(guān)直流點(diǎn)燈時(shí)的基本特性，由于實(shí)際使用條件會(huì)變成脈沖點(diǎn)燈，因此1/3Duty的矩形波脈沖點(diǎn)燈時(shí)，通電電流可以視為積分電流值，不過該電流值會(huì)隨著周圍溫度環(huán)境改變，因此矩形波點(diǎn)燈時(shí)，最好等發(fā)光波長(zhǎng)穩(wěn)定后才使用。

　　此外，對(duì)于模塊均整度的改善，開發(fā)者比較傾向采用棱鏡、導(dǎo)管、液晶提高效率，并在前面放置Cellhooklens、聚光鏡片、PS偏光片等等。

　　實(shí)現(xiàn)利用小型電池作為手持式投影機(jī)電源這是很重要的一點(diǎn)，對(duì)于手持式產(chǎn)品來說，舍棄AC電源而改用小型電池供電，是1項(xiàng)必備的條件。過去，投影機(jī)使用高壓水銀燈泡的環(huán)境下，瞬間啟動(dòng)電壓高達(dá)數(shù)十KV，這是利用小型電池供電的情況下不可能達(dá)成的目標(biāo)。

　　除了高壓電力的問題外，由于水銀燈泡的高啟動(dòng)電壓，以及高電流消耗，燈泡會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，需要高效率的主動(dòng)散熱系統(tǒng)協(xié)助散熱，這也會(huì)影響到手持投影機(jī)的電池續(xù)航力問題。

　　一般投影機(jī)機(jī)構(gòu)內(nèi)部溫度往往高達(dá)攝氏8、900度，同時(shí)，也必須使用相當(dāng)復(fù)雜的變壓電路，如果期望利用小型電池作為投影機(jī)電源，這些問題都是無法被克服的。所以，在未改變光源組件的情況下，采用小型電池是不可能的事情。

　　但是，如果是改采LED雷射作為光源的話，這些問題便可迎刃而解，不復(fù)存在，不但只需要小型電池就足以負(fù)擔(dān)系統(tǒng)所需的電力之外，并且不需要散熱系統(tǒng)的情況下，自然不會(huì)有擾人的散熱系統(tǒng)噪音問題，且因?yàn)樯倭她嫶蟮纳釞C(jī)構(gòu)，當(dāng)然體積也會(huì)大幅度的縮小。

　　顏色表現(xiàn)能力雖改善但亮度仍需提升

　　對(duì)于需要背光的液晶顯示器來說，光源對(duì)于顏色的表現(xiàn)占了相當(dāng)大的影響程度，從愈來愈多業(yè)者嘗試改采LED光源作為液晶電視背光模塊就可以了解，因?yàn)槭褂肔ED背光源，可以使LCD色域的表現(xiàn)能力大幅提升。因此，改采用LED雷射作為光源的微型投影機(jī)，其顏色表現(xiàn)能力也是相當(dāng)值得期待。

　　三菱電機(jī)采用LED雷射作為微型投影機(jī)光源的理由是：第1，因?yàn)槭鞘褂脝紊档墓庠�，所以在色廣度上面有相當(dāng)不錯(cuò)的表現(xiàn)；第2，由于雷射光的光線直徑可以控制的相當(dāng)細(xì)微，因此，在透鏡的尺寸上，也可以相對(duì)的縮小，如此更有助于光機(jī)引擎的小型化。

　　不過，使用LED雷射的微型投影機(jī)在實(shí)際投射的表現(xiàn)上并非相當(dāng)完美，包括整體顯示的照度和輝度，仍需相當(dāng)程度的提升。根據(jù)資料，目前使用高壓水銀燈泡的一般投影機(jī)輸出亮度，約在為1,500~3,000lm之間，但是，現(xiàn)階段LED投影光源僅能提供約10~20lm的亮度輸出，而目前所發(fā)表的LED投影機(jī)整體投射亮度幾乎都不超過20lm。

　　不過LED雷射光源的亮度是否足夠用于投影機(jī)之上，主要的關(guān)鍵還是得視應(yīng)用目的而定。舉例來說，像是家庭劇院、會(huì)議室簡(jiǎn)報(bào)、大型研討會(huì)等等，每種應(yīng)用的環(huán)境均不相同。手持式微投影機(jī)的功能設(shè)計(jì)，是不是適合拿傳統(tǒng)高壓水銀燈泡投影機(jī)作為比較基準(zhǔn)，顯然意義并不大，因?yàn)槭殖质轿⑼队皺C(jī)的用途，主要是設(shè)定在空間不大的小型會(huì)議室中、提供2~3人簡(jiǎn)報(bào)觀看之用，那么或許這樣的亮度就足足有余了。