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激光投影三大主流技术的优缺点分析
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1640 年,出生于德国盖沙的一名叫阿塔纳斯·珂雪的耶稣教会教士发明了一种叫“魔法”灯的幻灯机,这是世上第一台投影机。而在历经三个半世纪后,1953年 EIKI生产出世界上第一台16mm胶片放映机,1989年SHARP推出全球第一台单片LCD视频投影机,1989年爱普生制造出世界上第一台LCD投 影机,1991年富可视研制成功全球第一台数据投影机。

全球第一台数据投影机问世至今,藉由科研人员对技术的不断创新和钻研,投影机所采用的光源也在不断的改变。从最初的卤素灯、高压汞灯、氙灯到现在的LED、激光等新光源都有所触及。而今,基于激光光源的激光显示技术因其色域广、寿命长、亮度高、能耗低,具有传统光源无可比拟的先天优势,则被誉为继黑白显示、彩色显示和数字显示之后的第四代“继承者”。

目前,激光显示技术主要有三基色纯激光、荧光粉+蓝光、LED+激光三种技术,每种光源都存在各自的优缺点,对比来看的话,三基色纯激光优势是比较明显的。

从各自技术特点以及对应的终端投影产品来看,三基色纯激光是高端激光投影机的标签,采用该技术的投影设备可轻松达到20000流明以上的亮度;而荧光粉对应的是中低端投影机,最高亮度刚突破10000流明;LED与激光混合光源技术面向的是低端市场,采用该技术的终端显示设备,亮度不超过3000流明。

下面,小编单纯从技术角度,对三者做一个比较,仅供参考。

三基色纯激光

三基色纯激光被业界视为最纯正的激光光源,其具有色彩丰富,色饱和度高等优点,可显示自然界最丰富、最艳丽、最真实的色彩,成为显示技术领域的重大技术发展方向。截至目前,采用三基色纯激光技术的投影设备已经“渗透“到模拟仿真、展览展示、会议中心、户外幕墙以及数码影院、家庭影院等领域,具有很大的发展空间和广阔的市场应用前景。

▲三基色纯激光显示成像光路示意图

三基色纯激光光源发展到现在为止,经历了两个技术历程:固体激光器阶段和半导体激光器阶段。

半导体泵浦倍频激光器也就是固体激光光源,由半导体激光器(泵浦源)、激光晶体、倍频晶体、输出腔镜等所构成,具有产生激光过程复杂、结构复杂、生产工艺复杂、稳定性差、可靠性差等特点。半导体泵浦倍频激光器,中心波长单一,其光谱宽度3nm以内,且模式为单模光源,对激光散斑的产生有很大的贡献,并且散斑颗粒非常大,使得消散斑过程非常复杂。

半导体激光光源是基于半导体芯片制备技术而研发设计的微型激光器,与LED芯片的生产过程类似,具有结构简单、体积小、功率稳定、可靠性高、寿命长等特点。

2014 年,三基色纯激光技术流派采用新研发出的绿光半导体激光器进行了产品的升级设计,红光、绿光和蓝光全面进入半导体时代。一直难以破解的激光散斑难题也随着 半导体技术的导入得到改善。由于半导体激光器的光谱宽度为6nm,纵模模式较多,且为输出为多横模模式,所以对激光散斑的解决有了大幅提升,并且散斑的颗 粒大小变的非常小,可以为大众所接受。

采 用最新纯半导体激光光源的RGB纯激光工程投影机,采用激光光源与投影光机分离设计,具有超高输出亮度、超高分辨率、超长使用寿命和极高色彩饱和度等特 性。目前单机光通量输出可轻松达到25000流明,分辨率可达4096×2160, 20000小时光源衰减不超过20%,支持7×24小时连续工作,可选镜头配置,具有稳定、可靠、安全、节能等优势。主要应用于展览展示、指挥监控、视频 会议、舞台布景等领域 。

荧光粉+蓝光

激光荧光粉显示技术是采用单色激光(即蓝光激光)结合含有红绿等荧光粉的多种颜色旋转荧光粉色轮技术而产生红蓝绿三基色。

激光荧光粉光源仅使用一组蓝色激光器,利用多色荧光粉色轮的旋转有效解决了荧光粉的热淬灭和散热问题,使荧光粉能够在高强度激发光照射条件下稳定的工作,产生红光、绿光和蓝光;同时,利用多色荧光粉色轮的旋转实现在不同时间产生不同颜色的光输出,最终实现白光/色光的输出。

激光荧光粉光源技术攻克了激光显示在效率和可靠性方面的最根本的技术难关。该光源显示终端具备一下特点:

·颜色更纯正,更接近国际标准色域值;

·长寿命:≥60000小时,比UHP灯(高压气弧放电灯)寿命提高10倍;

·高安全可靠性:无需消相干,对人眼安全,无爆碎危害。

▲激光光显光源技术原理示意图

激光荧光粉显示技术的应用,解决了激光显示在成本、环保和用户体验的问题。不过,荧光粉激光投影机由于其光源性质,只能用单片DLP来实现,由于单片性质无法应用于大屏市场。

此外,荧光粉DLP背投箱体产品只是改变了其光源寿命的问题,由于荧光粉激光产品产生的三色激光波长与半导体激光波长不同,其效果非常一般(只相当于三基色纯激光的1/4),且亮度衰减速度快。色域与汞灯的差别也不大,效果一般。

激光+LED混合光源

在LED光源向激光光源技术过渡阶段,一项二者相混合的技术腾空出世。激光+LED新光源集合这两种光源长寿命和广色域的特点于一身,达到高亮度的同时更加环保,现阶段主要应用在商务和教育领域。

▲激光+LED新光源技术详解

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(蓝色激光)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。相比传统投影灯泡来说,其最大的优势之一就是拥有长寿命。

采用激光与LED结合的新型混合光源,可使投影机光源寿命长达30000小时,是超高压汞灯光源使用寿命的5-6倍。相比需要更换灯泡的投影机,减少了维护成本和使用成本。并且在长时间内亮度衰减不明显,能较长时间保持鲜艳的影像品质。

激光+LED混合光源将二者的优势相结合,还可以造就卓越的色彩还原性能,让色彩渲染更加明亮、艳丽。每个细节和轮廓都能够清晰再现,可为用户提供逼真、细腻的色彩和影像效果,显示效果实现本质提升。

目前,混合激光多用于DLP/LCD,其红蓝使用激光器,绿光使用LED,这种东拼西凑的东西解决的也是部分寿命问题,效果一般。

另 外,值得一提的是,显示界存在激光与LED之争或将见分晓。由于亮度受限的诟病一直未被解决,LED光源设备或将萎缩。从行业发展走势来看,目前市场前景 最好的光源莫过于激光光源,虽然LED曾经也被认为是“下一代”光源,但由于它很难实现高亮度,因此它的前景令人堪忧,而且,当基于三基色纯激光技术推出 后,LED光源已被部分厂商所“放弃”。

就现阶段而言,三基色纯激光、荧光粉+蓝光、LED+激光三项激光显示技术将会共存一段时间;不过从技术推演角度分析,前者将最终霸占整个投影市场。

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