新光源技術(shù) 創(chuàng)見環(huán)保節(jié)能“錢”景

    【投影時代“打造大屏產(chǎn)業(yè)升級版”專題策劃之系列報道】

   新光源的種類

    近幾年，投影機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，投影光源方面也連續(xù)獲得突破，目前已形成了LED、激光、LED+激光三種新光源技術(shù)，這些光源最大的特點(diǎn)就是發(fā)光效率較高或壽命較長，且不含有汞等有害元素。

    LED光源

    LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，簡稱LED，是一種能夠直接把電能轉(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體器件。

    LED光源不含汞，符合環(huán)保理念；可實(shí)現(xiàn)超長至6萬小時使用壽命，大大降低了用戶成本；具有較大的顏色再現(xiàn)范圍，可以展示顏色純度更高的影像；LED在安全性上也有提升，環(huán)氧樹脂的封裝技術(shù)，使得密封性能和抗沖擊的性能都比燈泡更好，不會有炸燈的危險。

    目前LED光源在投影機(jī)、液晶顯示器中已經(jīng)得到采用。最常接觸的有LED投影機(jī)、LED電視和LED顯示器。確切的說，應(yīng)稱之為LED光源投影機(jī)、LED背光電視和LED背光顯示器。

    混合光源

    混合光源主要指“激光+LED”，混合光源技術(shù)是將紅（高亮度紅色LED）、綠（藍(lán)色激光通過熒光體轉(zhuǎn)換為綠色）、藍(lán)（高亮度藍(lán)色LEDX1）三色，通過DLP芯片投影，即可不使用高壓水銀燈泡而實(shí)現(xiàn)高亮度投影。并且光源壽命達(dá)到約2萬小時，可有效減少維護(hù)并削減使用成本。其次，打開電源后最快5秒即可投出最高亮度畫面，并且關(guān)閉電源時也不需要冷卻。

    LED作為投影機(jī)光源，最大的缺陷就是亮度不夠，這是由LED本身的特性決定的。激光的加入主要是為了對LED光源中最弱的藍(lán)光源進(jìn)行補(bǔ)充，提升光源整體的亮度和飽和度。這樣一來，亮度和燈泡壽命就能達(dá)到平衡。

    激光光源

    激光光源是利用激發(fā)態(tài)粒子在受激輻射作用下發(fā)光的電光源，是一種相干光源。自從1960年美國的T.H.梅曼制成紅寶石激光器以來，各類激光光源的品種已達(dá)數(shù)百種，輸出波長范圍從短波紫外直到遠(yuǎn)紅外。激光光源可按其工作物質(zhì)(也稱激活物質(zhì))分為固體激光源（晶體和釹玻璃）、氣體激光源（包括原子、離子、分子、準(zhǔn)分子）、液體激光源（包括有機(jī)染料、無機(jī)液體、螯合物）和半導(dǎo)體激光源4種類型。

    激光光源由工作物質(zhì)、泵浦激勵源和諧振腔 3部分組成。工作物質(zhì)中的粒子（分子、原子或離子）在泵浦激勵源的作用下，被激勵到高能級的激發(fā)態(tài)，造成高能級激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)多于低能級激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)，即形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。粒子從高能級躍遷到低能級時，就產(chǎn)生光子，如果光子在諧振腔反射鏡的作用下，返回到工作物質(zhì)而誘發(fā)出同樣性質(zhì)的躍遷，則產(chǎn)生同頻率、同方向、同相位的輻射。如此靠諧振腔的反饋放大循環(huán)下去，往返振蕩，輻射不斷增強(qiáng)，最終即形成強(qiáng)大的激光束輸出。

    激光光源具有下列特點(diǎn)：

    ①單色性好。激光的顏色很純,其單色性比普通光源的光高10倍以上。因此，激光光源是一種優(yōu)良的相干光源，可廣泛用于光通信。

    ②方向性強(qiáng)。激光束的發(fā)散立體角很小,為毫弧度量級,比普通光或微波的發(fā)散角小2～3數(shù)量級。

    ③光亮度高。激光焦點(diǎn)處的輻射亮度比普通光高10～100倍。

    LED――當(dāng)下最為新潮的主流應(yīng)用

    大屏幕拼接產(chǎn)品，無論是DLP背投拼接還是正投顯示，他們之所以能顯示影像都離不開光源的幫助。背投拼接光源主要來自于燈泡，包括像汞燈、鹵素?zé)�、氙燈等等。隨著時代的不斷發(fā)展，這兩種光源所存在的致命缺點(diǎn)顯然已經(jīng)不再能滿足用戶的使用需求。

    采用傳統(tǒng)光源的背投拼接產(chǎn)品，其對比度和色彩表現(xiàn)受到較大的限制，同時燈泡壽命不長需要不斷更換，這對于那些需要產(chǎn)品7*24小時不意思運(yùn)行的用戶而言后期更換燈泡的費(fèi)用可不是一筆小數(shù)目。另外，采用傳統(tǒng)光源的背投產(chǎn)品配合燈泡使用的色輪也需要經(jīng)常維護(hù)，由于維護(hù)的頻度大，其光路部分不能完全實(shí)現(xiàn)封閉設(shè)計，防塵等性能也受到一定影響，這進(jìn)一步加大了維護(hù)強(qiáng)度，給用戶的使用帶來了極大的不便，也成為阻礙其發(fā)展的重要因素之一。

    LED光源的出現(xiàn)，讓上述的所有問題迎刃而解。采用LED光源的DLP背投拼接墻不但更加環(huán)保節(jié)能，而且LED光源的光機(jī)色域更寬，色彩飽和度更高，更為關(guān)鍵的是，LED光源的使用壽命長達(dá)60000小時，徹底解決了傳統(tǒng)燈泡光源壽命短的問題。

    在低碳、環(huán)保成為考量電子產(chǎn)品最重要的指標(biāo)之一的時代，采用LED光源無疑成為眾多背投及顯示廠商的首選。近兩年來，隨著LED產(chǎn)能的大規(guī)模釋放，產(chǎn)品價格與傳統(tǒng)光源產(chǎn)品拉近，并憑借其優(yōu)異的節(jié)能、長壽命特性等被廠商們大力推崇。因此，無論是DLP背投還是正投，LED光源已經(jīng)成為投影顯示技術(shù)的主流方向，并進(jìn)入真正的實(shí)用階段。

    激光光源有諸多優(yōu)勢被寄予厚望

    繼工業(yè)和信息化部將“發(fā)展激光顯示等特色顯示技術(shù)”列入《電子信息制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》后，2012年9月，科技部又編制并印發(fā)了《新型顯示科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，將激光顯示提升到戰(zhàn)略地位，提出“十二五”期間將大力發(fā)展激光顯示技術(shù)。另據(jù)中國電子視像行業(yè)協(xié)會大屏幕投影顯示設(shè)備分會舉辦的“北京激光顯示技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇暨產(chǎn)業(yè)化配套座談會”會議顯示，目前全球激光顯示產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化前期，基于中國在激光顯示技術(shù)方面擁有較好的技術(shù)基礎(chǔ)，中國正面臨著發(fā)展激光顯示產(chǎn)業(yè)的極大機(jī)遇。另外與已有的顯像管、液晶和等離子體等顯示相比，激光顯示也因具有眾多的優(yōu)勢而被被寄予厚望。

    一、色域空間大

    目前市場上銷售的顯示器件如：CRT，LCD，PDP，DLP投影儀以及電影放映機(jī)等的色彩再現(xiàn)能力均未突破NTSC制式的色彩空間，其色域空間僅能覆蓋人眼所能識別的色彩空間的31.8%，難以真實(shí)還原自然色彩，這一不足成為進(jìn)一步提高顯示質(zhì)量的重要障礙。對比傳統(tǒng)光源在色域方面，LED是很好的光源技術(shù)，但由于其屬于泛光照明的特性，在高亮度、大屏幕顯示方面的不足，大大影響了LED在投影顯示技術(shù)上的應(yīng)用空間。與此不同的是，激光具有非常高的強(qiáng)度，這樣就為高亮度、大屏幕及超大屏幕顯示提供實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。激光光源是滿足各種高端顯示要求的最佳光源。所以業(yè)界將激光顯示技術(shù)稱為“人類視覺史上的一場革命”。

    二、光源壽命長

    激光器產(chǎn)生的為單波長可見光，電光轉(zhuǎn)化效率與傳統(tǒng)的顯示光源相比有極大提高，避免了傳統(tǒng)大功率光源放熱過高的缺點(diǎn)。激光光源使用壽命長，可長達(dá)十年之久，相當(dāng)于傳統(tǒng)光源壽命的十至二十倍，從長遠(yuǎn)來看使用成本明顯低于現(xiàn)在通用的傳統(tǒng)大功率光源，產(chǎn)品整體性價比明顯高于傳統(tǒng)產(chǎn)品，并且維護(hù)簡便，總體維護(hù)成本低。

    三、環(huán)保節(jié)能顯著

    激光顯示作為新一代的顯示技術(shù)具有卓越的低能耗特點(diǎn)。以1,000萬臺平板電視每天工作4小時計算，年耗電共計29億度，如果這些家庭采用更節(jié)能的激光電視每年將節(jié)電20億度，近于幾個大型火力發(fā)電廠年發(fā)電量的總和，相當(dāng)于每年減少173萬噸二氧化碳的排放。同時，激光顯示的核心部件在生產(chǎn)過程中不使用任何重金屬，沒有廢水、廢氣、廢物排放，是名副其實(shí)的環(huán)境友好型顯示光源。

    激光令廣色域和高亮度可以兼得，此外還有廣色域、高對比度、長壽命等特點(diǎn)，為各種應(yīng)用提供可能。如高端仿真、圖片工作室等需要高度顏色還原性和色域廣度的領(lǐng)域，汽車設(shè)計、醫(yī)療診斷、電影審片室等需要亮度顏色一致性和穩(wěn)定性的領(lǐng)域，以及戶外投影、建筑投影等需要極高亮度和各種自由度擺放位置的工程領(lǐng)域，激光光源都有著發(fā)揮用途的空間。

    另外，如果解決了安全性的問題，小功率的激光光源也可以作為家用機(jī)的備選項(xiàng)，大面積的激光光源的普及也會在投影領(lǐng)域掀起綠色環(huán)保的概念，總的來說，業(yè)界都很看好這一革命性技術(shù)。

    激光光源產(chǎn)品在大屏領(lǐng)域全面開花

    人類運(yùn)用激光技術(shù)已有很多年時間，在AV領(lǐng)域激光燈等產(chǎn)品也早已成為了隨處可見的普通商品，但是把它作為光源運(yùn)用在投影領(lǐng)域卻是近幾年的事。實(shí)際上，各大DLP廠家都在競相研制激光光源產(chǎn)品，只是由于其技術(shù)原理限制，如何制造出一臺成本低廉、功耗可控、性價比高的產(chǎn)品才是阻礙激光技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。不過，就目前來說，這些問題正在慢慢得到解決，2012年，激光光源實(shí)現(xiàn)了全面突破，巴可在2012年6年舉行的CINEMACON展會上展示了55000流明的激光放映機(jī)，隨后的8月，NEC在北京的BIRTV展出了激光數(shù)字電影放映機(jī)，分辨率高達(dá)4K,開啟了光源之戰(zhàn)，2012年10月，科視在北京石景山萬達(dá)影院IMAX放映廳，首次向亞太地區(qū)重要放映商演示了72000流明的激光電影原型機(jī)。

    InfoComm China 2013展， NEC、索尼再次為我們帶來的激光光源工程投影機(jī)的展示應(yīng)用。索尼在Infocomm2013上推出了全球首款采用激光光源的3LCD投影機(jī)，該機(jī)擁有4000流明亮度、WUXGA（1920×1200）的分辨率。這結(jié)束了只有DLP產(chǎn)品有激光光源投影機(jī)的歷史，讓3LCD陣營和DLP陣營在新光源的競爭中重新處于同一起跑線上。松下則另辟蹊徑展示了一款采用LED和激光光源的混合光源投影機(jī)，該機(jī)亮度達(dá)到了3500流明。      

    而在DLP拼接產(chǎn)品上，激光光源也已經(jīng)走向了實(shí)用化。從去年的InfoCommChina展會開始，就有數(shù)家企業(yè)推出了激光DLP背投單元產(chǎn)品，今年InfoComm展，激光光源DLP背投拼接墻產(chǎn)品再次成亮點(diǎn)，如彩訊、賽麗等均展出了采用激光光源的背投顯示墻。

    激光光源的優(yōu)越性讓業(yè)內(nèi)認(rèn)定其必將成為下一代投影顯示的主流技術(shù)，利用激光對傳統(tǒng)光源投影的全面出擊已經(jīng)拉開。最近兩年，在投影顯示方面前投、背投、微投、工程、商用激光光源產(chǎn)品無不出現(xiàn)。高端工程領(lǐng)域巴可、科視、NEC用超高亮三基色激光投影發(fā)力，商用市場以卡西歐、奧圖碼、優(yōu)派、明基為代表的企業(yè)都在跟進(jìn)。

    另一方面，LPD激光熒光體顯示技術(shù)產(chǎn)品也自展出后就受到不少人的關(guān)注，甚至被當(dāng)作為下一代主流顯示技術(shù)而寄予厚望。激光技術(shù)作為投影光源，是未來的發(fā)展趨勢，但是短期內(nèi)無法完全取代LED也是事實(shí)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，激光光源將會在投影界普及，到時必將引發(fā)顯示技術(shù)大革命，而且會徹底地顛覆傳統(tǒng)顯示領(lǐng)域。

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