投影机光源的新锐:激光光源应用前景浅析

【摘要】以LED为代表的固态光源取代传统气态光源是显示技术发展的历史必然。作为市场增长势头最猛“下一代”技术LED光源，它具有寿命长，光色纯正、色彩饱和度高，防潮抗震等等优势，从而迅...

摘要：光源是投影机最重要的核心部件之一，它是投影机中最昂贵的耗材，也决定了投影的显示效果。近几年激光光源的上市给投影市场注入了新的竞争力，也给“下一代”的主流技术LED光源带来了一定冲击。激光光源有哪些技术突破，又存在哪些隐忧？本文主要针对激光光源技术的显示原理，对其在投影应用中的应用前景展开分析。

关键词：投影机光源；激光光源；应用前景

中图分类号：TN946.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0007-01

一、传统投影光源的硬伤

传统的投影光源基本都属于气态光源，常见的UHP冷光源灯、金属卤素灯、氙灯等等。气态光源都存在炸灯风险，有一定的安全隐患；而且气态光源光效率极低，为了取得高亮度只能提高灯泡功耗，热能直接导致使用寿命大幅缩短，像卤素灯、氙灯的平均使用寿命1000～1500小时需要反复替换，此外还带来了静电粉尘、光路老化等等问题；气态光源的色谱带宽太宽，只能表现出自然界30%左右的人眼可识别色彩，光色表现力较差。种种技术限制导致以上技术被市场逐步淘汰。

以LED为代表的固态光源取代传统气态光源是显示技术发展的历史必然。作为市场增长势头最猛“下一代”技术LED光源，它具有寿命长，光色纯正、色彩饱和度高，防潮抗震等等优势，从而迅速占领了主流市场。而激光光源作为固态光源的另一种表现形式，同样不可小觑。

二、激光光源的技术原理及优势

激光显示系统的组成部分包括三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分。其实激光显示原理并不复杂，利用激光本身的特质，再通过控制三色激光，构筑整个色彩体系。下图是基于DLP光阀的激光显示原理图（充当光阀及驱动源的可以是LCD，LCoS，DMD等）：红、绿、蓝三色激光分通过DMD反射后，在各自光路中经过扩散片将点光源变成面光源，再通过光学均匀器使光强均匀并消相干，光线入射到相应光阀上，光阀已经加载了图像调制信息，经过调制的激光通过棱镜会聚合色后再入射到投影的透镜，经过投影透镜投射到屏幕，完成整个激光显示过程。

对比传统的投影显示技术，激光显示具备六大优势：

（一）色彩最亮丽。激光属于线性光谱，光谱分布非常窄，很容易达到高色彩饱和度；激光光谱色域覆盖率达到人眼识别色彩的90%以上，完美再现自然色彩。

（二）单机高亮度。要提升激光投影机亮度，只要增加激光器数量就可以，光通量很容易能达到50000流明以上。

（三）长久高画质。激光工作过程中基本不产生热量，避免了热能导致系统老化、衰减，即时激光器寿命衰减到80%以上，整个衰减过程曲线都是很平缓的，图像质量非常稳定。

（四）真正数字化。激光光源是真正的数字化光源，在有色温要求变换的场合，通过控制系统调整激光驱动的功率，使激光光源一直保持高效的工作，达到调节色温与亮度的要求，而且在全寿命时间内不会发生缺色、偏色。

（五）安全免维护。激光是冷光源，规避了过热老化、亮度衰减、静电粉尘等问题，寿命长达20000小时以上，是传统投影机使用寿命的10倍以上，安全零维护为用户节约了使用成本。

（六）使用无噪声。激光是冷光源，使得投影机的散热设计更为简单，抛弃了常见的风扇、风道甚至是水冷等等繁冗的散热设计，系统基本上处于静音运转。

三、激光光源的种种隐忧

由此看来，激光显示技术风光无限美好，似乎毫无瑕疵，激光显示马上就要成为主导投影市场主流显示技术了吗？答案是，NO！或者说目前来看，暂时不明朗，因为激光显示也还存在不可回避的硬伤。

（一）是否足够安全。这应该是大部分用户首先关注的问题。尤其是大功率的激光器，对于人体的伤害非常大。目前扫描式的激光显示技术已经逐步退出市场，投影式的扩束技术开始得到应用，但激光能量还是会比普通光源强很多，安全性还有待进一步论证。

在安全性被人诟病的时候，现在市场上出现了一种过渡型的类激光显示技术， 激光荧光粉技术LPD（Laser Phosphor Display），它集合了两种技术中的优点，既实现了高亮度，又具有长寿命的特点。但仍存在色彩漂移、色饱和度不高的缺陷，严格说起来这不是真正的激光显示技术。

（二）是否足够稳定成熟。制约激光显示技术发展的很重要的一个原因是一直没有合适的固态绿色激光源可用。现在的常见做法是红色激光通过一个按照正弦波振荡的石英，实现频率的倍增，从而获得绿色激光。但这种方式对作业环境要求非常苛刻，成品率较低且不稳定，同时绿色激光模块较大且成本很高。低成本紧凑型绿光光源成为目前激光显示产业发展的技术瓶颈。

此外，激光目前为止还有一个尚未解决的重大缺陷：散斑，即作为光源的激光照射到粗糙物表面时会形成激光散斑，屏幕上的散斑条纹严重影响成像质量，降低了画面的清晰度和对比度。

四、结束语

LED光源已经升级到点阵技术，原本亮度不够的缺陷已经得到了很好的改观，像2X3LED点阵亮度已经可以去到1500ANSI LUX，因此在未来几年内，LED光源还会作为投影光源的主流技术大行其道，而对于用户来说，激光光源作为新光源技术还未成熟，想要享受更加出色的新光源产品，还需要继续等待。

参考文献：

[1]中国投影网，激光光源或将寄予众望，2012，07.

[2]电子元件技术，激光显示技术原理简析，2011，01.