激光領(lǐng)舞時(shí)代 工程投影新光源對(duì)比分析

　　一直以來(lái)，工程投影機(jī)都是投影機(jī)技術(shù)發(fā)展與新技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)桿，以Barco(巴可)、Christie(科視)為代表的投影機(jī)廠(chǎng)商亦因精于此道成為投影領(lǐng)域的翹楚。而在工程投影機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，高亮度、更高的光通量成為其技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。Barco的XLM H25和Christie的Roadie 25K等巨型DLP投影機(jī)光通量可以達(dá)到25000流明以上，它們基于完全密封DMD引擎，使用了高效率的6000W氙燈，奠定了投影機(jī)更加安全可靠的環(huán)境要求，可以支持多路信號(hào)輸入，分辨率為2048×1080，甚至更高，可更好的滿(mǎn)足大型舞臺(tái)租賃、特殊場(chǎng)所等應(yīng)用需求，可以代替需要很多臺(tái)投影機(jī)疊加或拼接才能完成的演示。

　　這些產(chǎn)品之所以能實(shí)現(xiàn)這樣高的亮度，在于其應(yīng)用了一些新技術(shù)，如具有單獨(dú)的投影頭和鎮(zhèn)流器、外裝換氣扇、采用功率在2-6kW的自動(dòng)矯正燈泡可調(diào)節(jié)亮度級(jí)別等等。但縱使是這樣，其仍難以避免高亮度后帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如氙燈燈泡壽命急劇變短、功耗倍增、可靠性急速下降等等。而通過(guò)技術(shù)對(duì)比，我們可以看出，激光光源的出現(xiàn)將大大改變高端工程投影機(jī)目前的這種引領(lǐng)風(fēng)騷同時(shí)所面臨的窘境。

　　使用激光器做光源不僅能效更高，而且不存在炸燈危險(xiǎn)

　　首先，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。

　　其次，高端工程投影機(jī)使用3000-7000W氙燈，使用壽命最多只能達(dá)到500-1500小時(shí)，并且燈泡功率越高其壽命越短，成本亦越高。而激光器的壽命要遠(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)，就算是目前已應(yīng)用于高端工程投影機(jī)和數(shù)字電影投影機(jī)光源的紅、綠、藍(lán)固態(tài)激光器質(zhì)保時(shí)間也可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上。所以，隨著不斷在技術(shù)上走向成熟的激光光源應(yīng)用在高端工程機(jī)領(lǐng)域，將一舉改變燈泡只能做為耗材使用的問(wèn)題，未來(lái)的新投影光源將不再是“耗材”，而一舉變成“耐用品”。這將大大降低高端機(jī)型的成本。

　　其三，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。

　　工程機(jī)使用氙燈與激光光源的壽命曲線(xiàn)

　　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，即在電影放映機(jī)上，氙燈光源光能利用效率最高也只有30-50%。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。所以對(duì)高端投影機(jī)來(lái)說(shuō)，使用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)熱量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于燈泡光源。

　　其四，激光光源不存在炸燈問(wèn)題，從而大幅降低工程演示、電影放映、運(yùn)動(dòng)會(huì)展示等重要的商業(yè)運(yùn)營(yíng)時(shí)的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。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,使得光能的利用率非常高。同時(shí)，大家也不必?fù)?dān)心使用激光投影機(jī)的安全性問(wèn)題。事實(shí)上，激光工程投影機(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也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)。

　　其五，激光光源顏色絢麗，其顏色表現(xiàn)能力是傳統(tǒng)電視的2至3倍。激光顯示技術(shù)是以高飽和度的紅、綠、藍(lán)(RGB)三基色激光作為光源的顯示技術(shù)。其充分利用激光波長(zhǎng)可選擇性和高光譜亮度的特點(diǎn)，使顯示圖象具有更大的色域表現(xiàn)空間，色域覆蓋率可達(dá)90%，可實(shí)現(xiàn)2倍于傳統(tǒng)光源的色彩再現(xiàn)能力，色彩飽和度為傳統(tǒng)顯示的100倍以上。目前代表投影機(jī)最高技術(shù)水準(zhǔn)的DLP機(jī)型，在實(shí)際應(yīng)用中都是先將白光分光，過(guò)濾出紅、綠、藍(lán)三原色光，通過(guò)精確控制每個(gè)像素紅、綠、藍(lán)強(qiáng)弱，采用紅、綠、藍(lán)三色分別成像，再疊加合成彩色像的成像方式。這樣從原理上來(lái)講高端投影機(jī)最好需要高純度的紅、綠、藍(lán)三原色光源，紅、綠、藍(lán)三原色光越精確，高端投影機(jī)的成像單元結(jié)構(gòu)及成像算法就越簡(jiǎn)單，也越容易實(shí)現(xiàn)精確的色彩控制以及更優(yōu)秀的色彩表現(xiàn)。目前應(yīng)用氙燈光源是數(shù)字成像技術(shù)發(fā)展的過(guò)渡階段，從光源角度來(lái)講，氙燈或其他白光燈泡光源不適合目前的數(shù)字成像技術(shù)，純色的LED或激光光源才是數(shù)字成像的理想光源。在普及型投影領(lǐng)域，LED光源已經(jīng)被廣泛看好并進(jìn)入應(yīng)用，以替代白光燈泡/燈管光源，但LED的功率和亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大屏幕投影的要求，激光光源作為大屏幕工程機(jī)光源能帶來(lái)更為理想的色彩表現(xiàn)。