目前液晶投影機(jī)通常采用三片式設(shè)計(jì),在這種條件下,不僅高密度液晶片成本高,而且保證三片液晶圖像重合的光學(xué)器件結(jié)構(gòu)也十分精密。這種精密的光學(xué)系統(tǒng)是3LCD投影機(jī)價(jià)格居高不下的原因。單片DLP投影機(jī)雖然成像器件只有一片,成本比三片式液晶要低一些,但它需要交替的三基色光源,這就需要特殊的色輪和色輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及同步控制電路對(duì)普通的白光進(jìn)行瞬時(shí)分色。這種精密的旋轉(zhuǎn)色輪系統(tǒng)是DLP投影機(jī)價(jià)格居高不下的原因。所以,無論是LCD,還是DLP投影機(jī),它們的價(jià)格都是高昂的。 所以, 除了核心技術(shù)方面的進(jìn)展外,這兩年投影機(jī)光源技術(shù)也正在尋求變革。傳統(tǒng)的投影機(jī)燈泡壽命短、耗電大、產(chǎn)熱高、成本高,為投影機(jī)的小型化和普及化帶來了障礙。
但隨著三基色高亮度LED發(fā)光二極管的發(fā)明,這種因?yàn)橄到y(tǒng)元器件繁多、價(jià)格高昂而成為投影機(jī)普及的壁壘已經(jīng)被打破,LED光源不需要風(fēng)扇冷卻系統(tǒng),不僅噪音低還進(jìn)一步縮減了體積、重量,同傳統(tǒng)的投影機(jī)光源比,LED光源的壽命可達(dá)上萬小時(shí),而且價(jià)格也不貴,據(jù)有人計(jì)算以LED光源作的投影機(jī)燈炮 1流明僅0.16元……
LED技術(shù)及工作原理
LED ( Lighy Emitting Diode ),又稱發(fā)光二極管,它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,當(dāng)兩端加上正向電壓,半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合,放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。
高亮度LED發(fā)光二極管的出現(xiàn)已經(jīng)有很長(zhǎng)的時(shí)間了,但由于在生產(chǎn)制造高亮度藍(lán)光LED半導(dǎo)體發(fā)光二極管的上存在著巨大的技術(shù)困難,導(dǎo)致紅綠藍(lán)高亮度LED半導(dǎo)體發(fā)光二極管的缺色而無法形成真正的系統(tǒng)產(chǎn)品,近幾年高亮度藍(lán)光LED半導(dǎo)體發(fā)光二極管工業(yè)化生產(chǎn)的成功,掃清了生產(chǎn)制造高亮度三基色LED的障礙,使三基色LED半導(dǎo)體發(fā)光二極管進(jìn)入真彩色視頻顯示領(lǐng)域成為現(xiàn)實(shí)。目前高亮度三基色LED發(fā)光二極管的發(fā)光效率已經(jīng)超過60流明/瓦特。雖然LED工業(yè)化產(chǎn)品目前的功率最大也僅在數(shù)瓦特內(nèi)徘徊。但其低廉的價(jià)格(比如東芝公司30流明產(chǎn)品“TL10W01-D”價(jià)格約37元;60流明產(chǎn)品“TL10W02-D”價(jià)格約52元。)將導(dǎo)致部分低端投影機(jī)產(chǎn)品的Mini化、超便攜化。
實(shí)際應(yīng)用在單片DLP投影機(jī)中的高亮度LED發(fā)光二極管,是將紅綠藍(lán)三基色4個(gè)LED芯片集成在一塊陶瓷底板上形成一個(gè)點(diǎn)光源,這四個(gè)LED中有2個(gè)是綠色LED芯片,紅色和藍(lán)色LED芯片各1個(gè)。作為這些超便攜投影機(jī)中光源。使用2個(gè)綠色LED發(fā)光二極管是因?yàn)樵诤铣蓸?biāo)準(zhǔn)白色時(shí),綠色光所占的比例是最多的。ㄔ敿(xì)原理大家可以看電視原理方面的教材資料,它的主要原理基于彩色電視亮度方程:Y=0.30R+0.69G+0.11B)。采用LED發(fā)光二極管作為投影燈后,由于LED能夠快速通斷,變換投影燈光的色彩再不需要采用復(fù)雜而精密的色輪系統(tǒng),只需要切換紅、綠、藍(lán)三基色的發(fā)光二極管,讓它們輪流發(fā)光即可轉(zhuǎn)換彩色。這種通過將紅、綠、藍(lán)LED三基色光源進(jìn)行高速切換來取代單片DLP旋轉(zhuǎn)色輪及其附屬設(shè)施的革命方式,進(jìn)一步減少了體積和耗電,實(shí)現(xiàn)了空前的小型化設(shè)計(jì)。 應(yīng)用在3LCD投影機(jī)中的高亮度LED發(fā)光二極管,按照投影機(jī)光路分析,應(yīng)該是紅綠藍(lán)三基色高亮度LED發(fā)光二極管獨(dú)立在各自的陶瓷底板上的,和單片DLP投影機(jī)一樣,以彩色電視亮度方程原理為理論,在相同技術(shù)條件下,應(yīng)該將兩個(gè)綠色高亮度LED發(fā)光二極管集成為一個(gè)發(fā)光器件進(jìn)行使用。 目前白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到20—30lm/W(流明/瓦),已超過白熾燈(15 lm/W),但不如熒光燈的80—100 lm/W。專家認(rèn)為,LED的發(fā)光效率如果從目前的25 lm/W提高到200 lm/W,價(jià)格從目前的每千流明1500元,降低到每千流明15元,就能實(shí)現(xiàn)照明技術(shù)的革命。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)每年給中國(guó)節(jié)省的電力,將相當(dāng)于三峽的發(fā)電量。而投影燈是照明燈的高價(jià)值產(chǎn)品,必然成為發(fā)展重點(diǎn)。LED之所以成為世界照明的發(fā)展方向,就因?yàn)樗哂袠O大的優(yōu)點(diǎn):它壽命長(zhǎng)(75000小時(shí)),是白熾燈的十倍以上;發(fā)熱量低、耗電量少,為白熾燈泡的1/8,熒光燈泡的1/2;成本低;可靠性高,沖擊、震動(dòng)不破碎;體積小,重量輕容易開發(fā)小巧產(chǎn)品。
LED技術(shù)前景及目前面臨的問題
盡管LED技術(shù)看上去前景一片光明,但實(shí)際上也面臨重要的問題需要解決,最突出的就是亮度。目前各廠家包括三菱、富可視、東芝、愛普生等公司都發(fā)布了使用LED為光源的超便攜投影機(jī),他們有使用DLP技術(shù)的,有采用3LCD技術(shù)的,并且他們都有一共同的特點(diǎn)就是它們的體積都十分小巧,僅比手掌稍大一些,十分便于攜帶使用。但是這些推出的產(chǎn)品基本上還只是概念型產(chǎn)品,它們的亮度很低,還無法應(yīng)付典型的商業(yè)和教育應(yīng)用,能否獲得實(shí)用化的亮度水平成為L(zhǎng)ED光源技術(shù)的關(guān)鍵。所以盡管前景很好,但是LED能否在不久的未來在投影技術(shù)中真正普及還很難說。
不過,即便LED因?yàn)榧夹g(shù)障礙始終無法取代現(xiàn)有的投影機(jī)光源技術(shù),它仍然給我們提供一些新的產(chǎn)品和創(chuàng)意。例如在不需要高亮度投影的場(chǎng)合,或許可以通過LED技術(shù)讓投影技術(shù)變得袖珍化,并普及到各種個(gè)人設(shè)備中:說不定有一天手機(jī)、相機(jī)、掌上電腦、MP4播放器中都會(huì)內(nèi)置一個(gè)小投影機(jī)呢。