独辟新“境”光源 - LED之投影机应用

  --投影之窗工作室   

    [投影之窗专栏评述]  LED对于大众百姓来说,已经并不陌生了,LED Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。其最显著特点是使用寿命长,光电转换效能高。因此 LED广泛见于日常生活中,如家用电器的指示灯,汽车 后防雾灯等。

  
    经过多年的技术发展以及产品市场化经历,利用微显示器件开发的投影机产品在技术上已经相当成熟,投影产品可以说已经深入了我们教育、商务乃至家庭娱乐等诸多大屏显示领域,目前已有各种规格型号的前投影机和背投影机面市。无论是LCD投影机还是DLP投影机,光源技术都是其核心技术之一,目前广泛采用的UHE、UHP灯泡具有较高的光效率,可以输出较高的亮度,但其带来的复杂的光路结构和散热系统的高要求,影响了投影机体积的进一步缩小,同时其2000~3000小时的寿命也大大增加了投影机的后期使用成本,基于这些因素,投影机的光源革新将成为未来技术发展的一个重要方向。
 
    在显示效果方面,目前的投影产品已经完全能够满足用户的需要。 当然,用户对于产品的期待是永无止境的,用户希望获得更加小巧便携,最好能够方便的随身携带以便应用的投影产品;并且希望产品的性价比更高,不只是产品的价格方面,灯泡等零部件的使用寿命也是非常重要的部分,毕竟目前的投影灯泡价格不菲;此外,作为投影产品“最核心”的显示效果,当然也是需要在应用中得到保证的。以上这三个主要的性能提升要求,虽然新的产品已经有了较大的改善,但“瓶颈”也越来越明显,因为这与投影光路系统的设计息息相关,想要获得更好的产品,就必须有更新更实用的技术和产品应用。而LED光源技术,目前已经得到不错的发展和应用,可以说是最值得关注的投影新发展方向之一。
 
    应用LED光源的投影产品最早亮相在大众眼前,是在2003年5月举行的SID年会上,以其袖珍的机身引起了很大的反响,不过,当时只是概念产品。真正具有实用意义的则是在2005年1月CES展会上,五家公司同时展出了LED光源的袖珍投影机,人们才开始真正考虑LED光源投影产品在应用方面的优势及弱点。又经过一年的技术和产品发展,2006年1月CES展会上LED光源成为突出的亮点,2006年6月SID讨论会上发表了大量的LED光源论文,从而标志着进入LED发展的新阶段。由于重视的结果,两年来LED光源的性能全面提高,在核心性能方面,其拥有更好的发光率、更大的功率、并且改善发光角度以及单色发光性能,从而提高了单位发光亮度。并且新产品实现了交直流两用,并改善热管理等。这些发展使得采用LED光源的投影产品在应用表现上更为出色,性能提升也为产品市场发展提供了基础。
 
    LED光源的应用,在投影机方面,最主要的意义在于为机身小型化开辟了新的道路。由于LED光源体积小,且具有很多显示技术优点,所以更适于研发小巧的投影机甚至原件,使用户的投影更加“随身化”和“自由化”。LED用于投影照明,不仅寿命增加,而且改变了投影机结构,由于减少了散热需求,并缩短了光路系统,所以散热量和噪声都有更好的表现。
 
    目前,LED光源主要应用与集成化小型投影原件和袖珍式小型机两种投影产品,集成化小型投影原件不做成独立机型,其主要是与微型显示设备如手机、数码相机、笔记本电脑集成在一起,电池供电,可以投影约A4纸或标准信纸大小的图像,方便与他人共享画面。袖珍式掌上投影机则是完整独立机型,体积小巧轻便,一只手也可以轻易的拿起,携带方便,可放于文件包内,未来的发展方向是商务应用。其可交直流两用,投影画面可大于17英寸,屏幕亮度15至200流明,随着技术的发展,显示效果还在不断提升。
 
    LED光源投影机经过了几年的发展,目前已经有了一定产品性能和技术积累,最新的产品也已经能够表现令人初步满意的画面。由于可以实现三原色LED的单独快速通断,就可以让三原色轮流发光,快速分时到达投影系统,这样通过变换投影灯光的色彩实现彩色投影,就不再需要采用复杂而精密的色轮系统。
 
    从原理上看,LED光源的使用无论对于LCD投影机还是DLP投影机,都简化了其光路结构,从而使整体结构和体积都得到了精简。 另外由于LED是真正意义上的冷光源,工作过程不会产生大量热量,降低了对散热系统的要求,基本可以不使用风扇,除了降低功耗外,还减少了工作噪音,这些都是商务用投影机未来发展的方向。再加上,LED光源的寿命都在10000小时以上,涵盖了投影机产品使用的整个生命周期,对于用户来说意味着使用投影机将不会再有后期的灯泡更换问题和使用成本的增加。最重要的一点是,由于 LED光源的色域要比目前使用的灯泡宽,这就意味着投影机的色彩再现范围将增大。
 
    LED光源技术的前景被普遍看好,DLP领域的TI、Toshiba、Mitsubishi和三星以及3LCD领域的Epson、Sony都已经推出了相应的产品或工程样机,DLP技术似乎起步较早,并且真正实现了成熟的商业应用,其中,Toshiba TDP-FF1A(135×100×55、0.565kg)、三星SP-P300M(128×85×53、0.68kg)、Mitsubishi PK-20(123×98×47、0.452kg ),分辨率:SVGA 3款代表性产品早在几年前上市销售,而且也有不俗的成绩。
 
    LED光源在背投电视机产品的应用方面已有很好的实践,例如三星、三洋、蔡斯、爱普生、雅佳、JVC等公司均有研发机型进行过展示,LCD、LCOS、DLP显示元件均有采用,背投屏幕可达55英寸,虽然目前LED的发光效率还不够高,在保证低功耗的同时还无法实现高亮度输出。不过LED的发光效率近年来进步速度很快,目前白光LED的发光效率已经达到20~30流明/W,最高的已经达到60流明/W,离投影机实际要求的光效率差距越来越小,整体技术应用值得LED投影机借鉴。LED光源将带来更完美的色彩表现,使色彩再现性大大提高,同时小巧的体积、低功耗将使投影机实现真正意义上的随时随地投影,而小体积、长寿命、快速关机等投影机的终极诉求,通过LED光源都可以得到解决。
 
    近两年来LED投影机发展极为迅速,随着投影机技术的发展,投影机进一步趋于小型化。超便携型投影机由于体积很小巧给人们生活带来了许多便利,深受人们的欢迎。在这种条件下,许多投影机厂商都非常重视在体积小巧的投影机方面的开发,并争先恐后的生产出一种带LED光源的超便携投影机。各厂家包括三星、LG、三菱、东芝、普立尔等公司都有推出这种使用了LED为光源的超便携投影机,他们有使用DLP技术的,有采用3LCD技术的,但他们都有一共同的特点那就是它们的体积都十分小巧,仅比手掌稍大一些,十分便于携带使用。可以见得,投影领域的LED光源革命还是值得我们热切期待的。
 

    

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