優(yōu)勢(shì)全覆蓋 激光PK傳統(tǒng)投影光源
更新時(shí)間：2009-10-27 8:10:50 編輯：若思 文章來(lái)源:中國(guó)投影網(wǎng) 調(diào)整文字大小:【
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經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，投影機(jī)走到今天可以說(shuō)遇到了不小的瓶頸，而且整個(gè)投影機(jī)領(lǐng)域從來(lái)有沒(méi)有像今天這般期待技術(shù)的革命。由于投影機(jī)傳統(tǒng)光源的因素，無(wú)論是亮度、色彩還是功耗等多方面，已經(jīng)無(wú)法達(dá)到更高的高度，因此對(duì)于固態(tài)光源的革命已經(jīng)到來(lái)。
固態(tài)光源是光源技術(shù)的一次革命，是一次跨越式的發(fā)展，同時(shí)也是未來(lái)的趨勢(shì)。也許籠統(tǒng)的介紹固態(tài)光源，讀者還很難理解，但如果說(shuō)出近期異常火爆的LED光源以及與之成為搭檔的激光光源，就更具體一些了。應(yīng)該說(shuō)LED光源與激光光源作為固態(tài)光源的兩種技術(shù)，各有各的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，LED光源可以將投影機(jī)體積做得更小、更加環(huán)保。但LED產(chǎn)品也有其局限性。例如，在投影機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)亮度輸出、光通量方面，目前采用LED光源的產(chǎn)品普遍不高，因此就限制了其應(yīng)用范圍，只適合在較小場(chǎng)景內(nèi)使用。
與此同時(shí)，為了適用于環(huán)境光較強(qiáng)、觀眾較多的場(chǎng)合，如超大規(guī)模的指揮中心、會(huì)議中心及大型娛樂(lè)場(chǎng)所，激光光源也就孕育而生，成功的與LED光源組成了未來(lái)光源技術(shù)革命的生力軍。而且目前已經(jīng)有激光光源的產(chǎn)品投入到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，2008年7月20日至2008年9月17日，北京奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)主運(yùn)行中心(MOC)采用北京中視中科光電技術(shù)有限公司自主研發(fā)具有國(guó)際先進(jìn)水平的激光前投影設(shè)備作為主顯示器件，為賽事的指揮調(diào)度提供了有利支持。采用了激光光源的投影設(shè)備打破了傳統(tǒng)投影的應(yīng)用局限，體現(xiàn)了卓越技術(shù)性能，經(jīng)過(guò)60天，每天超過(guò)12小時(shí)的全程使用，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，色彩艷麗逼真，提高了MOC視頻顯示系統(tǒng)的顯示效果。由于激光投影機(jī)在大屏幕、高亮度顯示、色彩艷麗、無(wú)需更換燈泡、長(zhǎng)久高畫(huà)質(zhì)等方面的卓越特點(diǎn)，成為“科技奧運(yùn)”的一大亮點(diǎn)。下面筆者將就激光光源與傳統(tǒng)光源相比的一系列優(yōu)劣進(jìn)行簡(jiǎn)單的講解。
激光光源的特點(diǎn)
激光光源作為晶體/半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的高指向性冷光源，在色彩純度、發(fā)光效率、光利用率、長(zhǎng)壽命、低衰減以及低功耗、低發(fā)熱、高安全性等各個(gè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氙燈光源，只是受制于當(dāng)前的高成本，需要較大的一次性資金投入，目前還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。
高純度、大色域
色域覆蓋率圖
激光光源充分利用了激光波長(zhǎng)可選擇和高光譜亮度的特點(diǎn)，因此顯示圖像具有更大的色域，其色域覆蓋率可達(dá)熒光粉的2倍以上，可以達(dá)到人眼所能識(shí)別色彩空間的90％以上；且激光是線(xiàn)譜，具有很高的色飽和度，徹底突破前3代顯示技術(shù)色域空間的不足，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)有史以來(lái)最完美色彩還原，使人們通過(guò)顯示終端看到我們最真實(shí)、最絢麗的世界。
激光光源由于使用純度非常高的紅、綠、藍(lán)三原色光源，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)NTSC或DCI最小色彩范圍的色彩空間，能展現(xiàn)大部分人眼可以識(shí)別的色彩。而無(wú)論采取哪種白場(chǎng)色度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于紅、綠、藍(lán)三原色可以分別精確控制的激光光源很容易實(shí)現(xiàn).而目前大多數(shù)投影機(jī)使用的氙燈光源就需要通過(guò)濾色器來(lái)控制，不僅降低了光源的光利用效率，而且對(duì)色度不容易做到靈活的調(diào)整控制管理。
長(zhǎng)壽命、低衰減、高可靠性
屬于傳統(tǒng)光源代表的氙燈燈泡內(nèi)充滿(mǎn)超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對(duì)運(yùn)行環(huán)境及電源等要求很高。
高端投影機(jī)使用的超高壓、超短弧氙燈
激光器為晶體、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數(shù)字電路精確控溫，運(yùn)行在通常環(huán)境下，不存在炸燈風(fēng)險(xiǎn)。
激光器典型結(jié)構(gòu)圖
通常，應(yīng)用于高端市場(chǎng)的投影機(jī)使用3000W–7000W氙燈，標(biāo)稱(chēng)使用壽命在1500–5000小時(shí)之間。
氙燈燈泡保修時(shí)間
而采用激光光源的投影機(jī)使用的激光器壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于氙燈，其理論壽命在2萬(wàn)小時(shí)以上，固體激光器可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)。目前應(yīng)用于激光投影光源的紅、綠、藍(lán)固態(tài)激光器質(zhì)保時(shí)間在2萬(wàn)小時(shí)以上。而且在激光領(lǐng)域，描述激光器壽命用功率輸出達(dá)標(biāo)稱(chēng)的80%來(lái)測(cè)算，即降低到標(biāo)稱(chēng)輸出的80%就認(rèn)為達(dá)到壽命，也遠(yuǎn)高于描述燈泡所用的半衰期壽命規(guī)格，在整個(gè)質(zhì)保時(shí)間范圍內(nèi)衰減幅度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燈泡光源。
氙燈與激光光源壽命曲線(xiàn)
高亮度、高效率、低功耗、低發(fā)熱
從目前最頂級(jí)的巴可或科視的工程機(jī)型上我們可以看到，目前氙燈最大輸出功率已可做到6000-7000瓦，可以實(shí)現(xiàn)25000到30000流明的光通量輸出;而在常見(jiàn)的投影機(jī)上，要保證10000流明左右的光通量，其也需要標(biāo)配2000-3000瓦燈泡才行，而無(wú)論是哪一種高端產(chǎn)品，其大功率燈泡的使用費(fèi)用是非常昂貴的。激光光源采用多臺(tái)中高功率紅、綠、藍(lán)激光器疊加輸出高功率，從理論上講沒(méi)有極限功率限制，因此激光光源可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)投影機(jī)50000流明以上的光通量輸出。目前在巴可或科視的3片DLP技術(shù)投影機(jī)上，使用光功率總計(jì)約150瓦的紅、綠、藍(lán)激光器就可以實(shí)現(xiàn)15000流明光通量輸出，如果實(shí)現(xiàn)30000流明的光通量輸出，只需要增加激光器的數(shù)量就可以，即30000或更高流明輸出的激光光源壽命與10000流明的一致，并不增加單位成本。同理，50000流明亦不增加單位成本。
從氙燈光源的光譜特性上可以看到，可見(jiàn)光能量大約只能占到氙燈輸出總光能量的1/3–1/2，即氙燈光源光能利用效率最高也只有30-50%。
氙燈光譜能量分布圖
而激光投影機(jī)采用的激光器產(chǎn)生光波長(zhǎng)線(xiàn)寬小于1nm的高純度光，作為顯示光源，紅、綠、藍(lán)三原色激光器發(fā)出的光可以100%被投影機(jī)利用。而且激光作為高匯聚光的特性，使得無(wú)需使用反光碗來(lái)收集光束，用光纖將多個(gè)激光器發(fā)出的光耦合集成效率可以達(dá)到95%以上。
激光光源的總體能量利用效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何燈泡光源，從而使得激光光源在相同光亮度輸出時(shí)，功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氙燈燈泡，同時(shí)激光器的發(fā)熱量更加遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燈泡光源。
安全性
氙燈燈泡內(nèi)充滿(mǎn)超高壓氙氣，工作在高溫、高壓、高電流狀態(tài)下，對(duì)運(yùn)行環(huán)境及電源等要求很高。而激光器為晶體、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，工作在低壓、常溫、低電流狀態(tài)下，采用數(shù)字電路精確控溫，運(yùn)行在通常環(huán)境下，更安全更易用。激光光源不存在炸燈問(wèn)題，大幅降低高端工程投影應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)，但在人們通常的觀念當(dāng)中，認(rèn)為大功率高匯聚的激光存在安全隱患，這類(lèi)安全問(wèn)題對(duì)于常規(guī)激光器確實(shí)存在，可對(duì)于專(zhuān)門(mén)針對(duì)投影機(jī)進(jìn)行過(guò)光整形的激光光源卻不存在。
激光是英文“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的各單詞的頭一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞，是“受激發(fā)輻射光放大”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它具有發(fā)散度小、波長(zhǎng)單一、相干性好、能量密度高等突出特點(diǎn)。
激光由于發(fā)生原理的因素，其發(fā)出的光為單向性光，激光器可以發(fā)出幾乎不發(fā)散的近似平行光，這使得激光可以在非常小的面積內(nèi)匯聚大量光能量，也就是能量密度極高。就如同使用凸透鏡聚集太陽(yáng)光可以燒東西一樣，激光器產(chǎn)生的光即使打到幾公里外，光斑直徑只有也只有幾厘米，這種能量高度集中的激光光束有可能對(duì)人體造成損害，如眼睛或皮膚。
但是如果通過(guò)光學(xué)裝置將激光器發(fā)出的光擴(kuò)散，使其能量密度降低，這樣的激光與相同波長(zhǎng)、相同能量密度的自然光并沒(méi)有太大區(qū)別，二者對(duì)人體的危險(xiǎn)程度相同。
激光投影光路示意圖
激光投影機(jī)的光源，采用紅、綠、藍(lán)三種可見(jiàn)光激光，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的擴(kuò)束整形設(shè)備后，將激光發(fā)散角擴(kuò)大，使其具有與氙燈光源相近的能量密度，而不再是能量密度高出氙燈光數(shù)萬(wàn)倍的激光，此時(shí)的低能量秘密度單色光已經(jīng)不具有剛從激光器出來(lái)時(shí)的危險(xiǎn)性，也就是說(shuō)從激光投影機(jī)鏡頭投出的光與從任何普通燈泡光源投影機(jī)鏡頭投射出的光具有同樣的安全性能指標(biāo)。
正在運(yùn)營(yíng)的激光影廳
毫無(wú)疑問(wèn)，以激光光源技術(shù)為代表的新一代固態(tài)光源技術(shù)革命將帶來(lái)投影機(jī)高速發(fā)展的春天。而且這一天已經(jīng)為期不遠(yuǎn)，2008年隨著由中視中科自主開(kāi)發(fā)的激光前投影設(shè)備成功應(yīng)用于奧運(yùn)主運(yùn)營(yíng)中心(MOC)，及同年由中視中科提供設(shè)備與技術(shù)支持的全球首家激光影院的揭幕，標(biāo)志著我國(guó)激光顯示技術(shù)已經(jīng)率先進(jìn)入到商業(yè)應(yīng)用嘗試階段。我們相信，當(dāng)業(yè)已成熟的激光顯示技術(shù)與巨大的顯示市場(chǎng)相結(jié)合，激光顯示技術(shù)巨大的商業(yè)價(jià)值將絢麗綻放。
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