投影新光源技術(shù)——lcd很“受傷”

新光源加快普及

    自最早的LED光源投影機(jī)于2003年，美國(guó)阿拉斯加消費(fèi)電子展與消費(fèi)者正是亮相以來(lái)，LED光源、激光光源等新興投影產(chǎn)品就在預(yù)謀推翻“汞燈”投影的龍床寶座。

    從最早的LED驗(yàn)證機(jī)，幾乎是將將可以看到畫(huà)面的亮度和碩大身軀的不和諧，到現(xiàn)在500流明亮度的LED光源商用產(chǎn)品、20000流明以上激光光源工程投影機(jī)，以及2012年最新上市的高亮度激光、RGBLED混合光源產(chǎn)品，投影機(jī)產(chǎn)業(yè)的先驅(qū)們從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)改進(jìn)、改造投影光源技術(shù)的腳步。

    傳統(tǒng)的汞燈產(chǎn)品，能源效率低、廢棄物擁有巨大環(huán)境破話、壽命短、維護(hù)成本甚高、發(fā)熱大、體積大、三原色形成復(fù)雜、采用的模擬電源控制電路設(shè)計(jì)復(fù)雜……這一系列的“不是”，早已經(jīng)讓投影機(jī)廠商和工程師看不上眼。但是，限于技術(shù)上的諸多原因的限制，新興光源的探索，直到最近三年才真正獲得商用級(jí)的突破！

    LED光源和激光光源，都是夠純度、高能效的理想光源技術(shù)，通過(guò)特殊的光學(xué)材料，擴(kuò)展成投影機(jī)采用的三原色面光源，在應(yīng)用上具有非常多的優(yōu)勢(shì)：高壽命、免維護(hù)、穩(wěn)定的固態(tài)體系結(jié)構(gòu)、散熱設(shè)計(jì)的核心封裝于光源之上、光路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔清晰、數(shù)字化的電源和控制電路設(shè)計(jì)等等。這些優(yōu)勢(shì)使得LED、激光等新興光源廣受投影機(jī)廠商喜愛(ài)、三星、LG、奧圖碼、明基、宏碁、麗訊、富可視、3M、NEC、三菱、卡西歐等諸多主流投影企業(yè)紛紛推出各種產(chǎn)品。使得目前LED等新光源投影產(chǎn)品的市場(chǎng)豐度已經(jīng)達(dá)到二三十款的數(shù)量。

    據(jù)統(tǒng)計(jì)LED光源投影，自從09年進(jìn)入市場(chǎng)后，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了快速的成長(zhǎng)，市場(chǎng)接受度逐漸提高，據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，LED投影2009年成長(zhǎng)率為193%>2010年的82.4%>2011年的30.6%，市場(chǎng)占有率快速增長(zhǎng)到26%！

    伴隨LED光源的普及，激光光源也沒(méi)有閑著。2008年北京奧運(yùn)會(huì)之中，中視中科的20000流明激光工程投影機(jī)進(jìn)入實(shí)用，圓滿完成奧運(yùn)保障任務(wù)。而在此前，三菱公司的超薄激光背投影電視產(chǎn)品也引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

    激光技術(shù)，臺(tái)灣稱為鐳射技術(shù)，是一種人類迄今發(fā)現(xiàn)的最理想的光源：高效、高亮、高度一致。但是，在投影上應(yīng)用，激光必須突破綠色光源的效率和壽命瓶頸，同時(shí)還必須實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)激光危險(xiǎn)的高能力密度殺傷性點(diǎn)光源，向投影需要的安全性面光源的轉(zhuǎn)換——這一過(guò)程需要特種光學(xué)材料。除此之外，激光還有另一個(gè)大問(wèn)題：成本!

優(yōu)派1080P混合光源投影機(jī)

    激光光源的優(yōu)越性已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的最理想光源。因此，最要緊的課題是如何低廉的使用這種光源：與LED配合使用是近年來(lái)出現(xiàn)的一個(gè)新思路。通過(guò)明基、卡西歐等企業(yè)的實(shí)踐，激光LED混合光源在產(chǎn)品的成熟度、效率、成本、安全和穩(wěn)定性上已經(jīng)進(jìn)入可以市場(chǎng)化的階段。未來(lái)激光和LED混合光源將是投影光源行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

    不過(guò)，在LED等新光源產(chǎn)品普及的過(guò)程中，多數(shù)參與企業(yè)都是DLP投影技術(shù)陣營(yíng)的成員，傳統(tǒng)LCD投影陣營(yíng)的身影鮮有出現(xiàn)：索尼、愛(ài)普生兩大LCD巨頭，以及日立、松下這樣的3LCD主要追隨者，在新光源技術(shù)上幾乎表現(xiàn)出了一致的平靜。為什么DLP投影機(jī)LED等新興光源花開(kāi)百態(tài)，但是3LCD陣營(yíng)卻異�！暗�定”呢？

LED、激光等新光源就是為dlp而生

    理論上，光源技術(shù)和微型數(shù)字投影機(jī)的“微芯片”技術(shù)沒(méi)有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。LED光源、激光光源并不是絕對(duì)不可以、或者先天不適應(yīng)3LCD液晶投影系統(tǒng)。只不過(guò)，現(xiàn)階段的LED技術(shù)與DLP投影產(chǎn)品的“配合”更為密切。

    原因之一是目前LED光源技術(shù)的亮度瓶頸問(wèn)題：主流市場(chǎng)的采用三原色RGBled光源的DLP投影機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)300-500流明的亮度，試驗(yàn)階段的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)1000流明的亮度。這種亮度依然低于市場(chǎng)主流投影機(jī)產(chǎn)品2000-4000流明的亮度。雖然對(duì)比度和色彩的優(yōu)勢(shì)使得，LED光源500流明能夠產(chǎn)生類似于傳統(tǒng)光源700-1000流明的顯示感受。但是面對(duì)確實(shí)存在的亮度瓶頸，3LCD只能望而卻步。

    與DLP系統(tǒng)采用的DMD芯片比較,3LCD投影系統(tǒng)的LCD芯片的投射式成像的光效率更低。也就是實(shí)現(xiàn)同等的亮度需要更亮的光源產(chǎn)品。在一般應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)較好的亮度表現(xiàn)，LCD投影多數(shù)采用三片式的復(fù)合成像，以提升瞬時(shí)的光通量，保障產(chǎn)品亮度。這與DLP系統(tǒng)通常采用單片式DMD芯片呈現(xiàn)形成了巨大反差。更低的光效率，決定了3LCD產(chǎn)品不能適應(yīng)現(xiàn)有LED光源產(chǎn)品。

    目前，新出現(xiàn)的LED光源產(chǎn)品復(fù)合激光光源產(chǎn)品則渴望形成更高的亮度。如果這種技術(shù)能夠達(dá)到傳統(tǒng)汞燈的光通量水平，則可望在3LCD技術(shù)投影產(chǎn)品上得到應(yīng)用。

    強(qiáng)調(diào)LED光源和DLP投影技術(shù)的吻合性，并不是要揭LED光源亮度不足的短。LED光源在效果上也具有獨(dú)特魅力。采用RGB三原色LED光源對(duì)于DLP投影機(jī)可以減少一個(gè)重要組件：色輪。而色輪正是在成傳統(tǒng)汞燈光源下，DLP投影產(chǎn)品出現(xiàn)一些顯示效果弱化的根本原因。加上LED光源自身的高純度和高飽和度，三原色RGBLED光源，能夠令DLP投影機(jī)單片系統(tǒng)的色域范圍提升50%以上。——LED光源的這些優(yōu)勢(shì)在3LCD投影機(jī)上則不會(huì)出現(xiàn)、或者大打折扣！

    作為固態(tài)半導(dǎo)體技術(shù)的LED光源或者激光光源，在DLP投影機(jī)上應(yīng)用還具有另一個(gè)系統(tǒng)性優(yōu)勢(shì)：散熱設(shè)計(jì)。散熱設(shè)計(jì)影響投影機(jī)壽命的重要因素。高熱不僅直接損傷光源，好會(huì)損傷投影微芯片。因此傳統(tǒng)汞燈的3LCD產(chǎn)品，必須涉及嚴(yán)格的散熱系統(tǒng)，保障LCD這個(gè)液態(tài)有機(jī)物芯片不被損毀，并提升汞燈的使用壽命。

    但是，激光和LED光源的光源壽命因素主要是芯片本身的內(nèi)部溫度：LED光源芯片內(nèi)部溫度在室溫時(shí)會(huì)擁有100000小時(shí)的理想亮度和色度；但是溫度升高到50攝氏度，則壽命縮短到30000-50000小時(shí)；溫度在75度以上則只擁有10000-20000小時(shí)的壽命；在超高溫，LED穩(wěn)定工作時(shí)間只有幾毫秒。

    因此，可以看到LED光源或者激光光源對(duì)于溫度是很敏感的。但是，投影機(jī)采用的LED光源或者激光光源是“封裝好”的光源成品。也就是光源廠商完成了最基本的芯片散熱設(shè)計(jì)。投影機(jī)廠家只需要保障一個(gè)理想的環(huán)境溫度就可以。這種光源應(yīng)用在DLP技術(shù)上，與DLP投影技術(shù)的半導(dǎo)體固態(tài)微機(jī)電DMD芯片自身的溫度穩(wěn)定性相得益彰，使得整體投影產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。而LED光源與3LCD集合，雖然光源部分的散熱不復(fù)雜，但是LCD芯片自身還是需要特殊的散熱設(shè)計(jì)才能保持理想的工作狀態(tài)——70度高溫可能會(huì)使LCD芯片的壽命還沒(méi)有LED光源長(zhǎng)。

    作為半導(dǎo)體技術(shù)的LED光源的另一個(gè)特點(diǎn)，也是很多人不熟知的特點(diǎn)，更是其與DLP完美搭檔的一大優(yōu)勢(shì)：LED光源和汞燈比是一種廉價(jià)光源。第一，LED壽命長(zhǎng)、維護(hù)低，更換成本大大減少；第二LED節(jié)能，同等亮度可以大幅節(jié)約“電費(fèi)”開(kāi)支達(dá)一半以上；第三同等亮度和色度的LED光源自身也比汞燈便宜！

    DLP投影機(jī)在非工程市場(chǎng)的主要優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在產(chǎn)品的價(jià)格低廉上。而如果自身成本更低的LED光源能夠很好的普及，DLP投影機(jī)的這種價(jià)格優(yōu)勢(shì)會(huì)更為明顯。目前，奧圖碼500流明寬屏1280×800高清分辨率LED投影機(jī)已經(jīng)跌破5000元大關(guān)，就是LED光源低成本特性的最好證明了！

用“微優(yōu)勢(shì)”擾亂3LCD巨頭的“芯”

    應(yīng)用綜合的分析方法，可以發(fā)現(xiàn)LED等新興光源技術(shù)還在崛起階段、或者說(shuō)是普及的初期。一個(gè)亮度爬坡的過(guò)程，就可以將其諸多優(yōu)勢(shì)“淡定掉”一大半。但是即便如此，LED、激光等新興光源，應(yīng)用在DLP產(chǎn)品之中形成的一系列新“優(yōu)勢(shì)”還是令3LCD投影只能望洋興嘆！

    首先，在微型投影市場(chǎng)，無(wú)論是白光還是RGB，LED與DLP的配合都是目前最成熟的技術(shù)思路。固態(tài)、微體積、更簡(jiǎn)潔的散熱設(shè)計(jì)需求，使得二者在微型投影市場(chǎng)如沐春風(fēng)。將微型投影放大，就是便攜投影。便攜投影機(jī)采用DLP和LED光源技術(shù)，在可移動(dòng)性上更具優(yōu)勢(shì)，而且高效節(jié)能的特點(diǎn)還可以使其采用電池供電——這可是便攜投影的一場(chǎng)革命：沒(méi)有電源線的阻絆，才是真的便攜。

    第二，LED光源是固體半導(dǎo)體技術(shù)，DLP投影系統(tǒng)的核心DMD和驅(qū)動(dòng)IC也是半導(dǎo)體產(chǎn)品。而且，目前廣泛采用的投影機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)，主要也是由一塊半導(dǎo)體芯片構(gòu)成。甚至，就連電源的變壓器也是功率半導(dǎo)體芯片�！�—因此，采用LED光源的DLP投影系統(tǒng)，實(shí)際上就是有半導(dǎo)體、光學(xué)透鏡、光學(xué)鏡頭、一兩塊印刷電路板構(gòu)成，其系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性非同一般。

    比較而言，即便3LCD投影機(jī)采用了LED光源，三片式的投影機(jī)結(jié)構(gòu)、LCD芯片自身需要的高級(jí)散熱設(shè)計(jì)都會(huì)使的產(chǎn)品自身變得“復(fù)雜”。這種系統(tǒng)性的差距，也是LED光源在DLP領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用的原因，并造成了接下來(lái)的第三點(diǎn)，也是最關(guān)鍵的一點(diǎn)的“優(yōu)勢(shì)”。

    第三，LED光源，或者是激光混合光源技術(shù)使得DLP投影系統(tǒng)更具穩(wěn)定可控的顯示性能！采用3LCD顯示技術(shù)的投影機(jī)，一個(gè)很核心的技術(shù)就是紅綠藍(lán)三片LCD形成三原色分離投影畫(huà)面，必須精確對(duì)準(zhǔn)——這個(gè)精度要求是極其高。這也是3LCD光機(jī)技術(shù)一直幾乎被光學(xué)背景的理光壟斷的原因。

    在3LCD系統(tǒng)中，光機(jī)的設(shè)計(jì)雖然也經(jīng)歷了整個(gè)半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的過(guò)程，但是必須保留一系列“模擬”時(shí)代的機(jī)械技術(shù)。精打細(xì)磨，這種日系電子巨頭最擅長(zhǎng)的工藝的積累，形成了日系投影巨頭，尤其是索尼、愛(ài)普生、日立等企業(yè)的“技術(shù)優(yōu)勢(shì)”。這種優(yōu)勢(shì)，具有時(shí)空積累的特點(diǎn)，不是簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)和模仿就能得到的。這也是后起之秀DLP投影技術(shù)的一大傳統(tǒng)弱勢(shì)。

    但是，LED光源技術(shù)的出現(xiàn)則改變了這種狀況。正如上面說(shuō)提到的，LED光源單片式DLP投影，自身就是半導(dǎo)體、光學(xué)與印刷電路系統(tǒng)的結(jié)合。最核心的技術(shù)被幾款半導(dǎo)體芯片，一些光學(xué)膜材料和鏡頭這個(gè)可以批量采購(gòu)的組件全部集中起來(lái)。這使得更多的投影機(jī)企業(yè)可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品性能出色的產(chǎn)品，而不需要過(guò)多的技術(shù)細(xì)節(jié)的研磨；同時(shí)也提供了在更多的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域廠商們自主發(fā)揮，不用顧忌產(chǎn)品的固有核心技術(shù)細(xì)節(jié)的空間�！�—包括汞燈的散熱、色輪等部件在LED時(shí)代的消失，帶給DLP投影的不僅僅是簡(jiǎn)單的部件性的變化，更包括整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)體系的重大變化！

    由此看一看到，LED光源目前亮度的瓶頸問(wèn)題雖然還是一個(gè)巨大的缺陷，但是已經(jīng)掩蓋不了LED技術(shù)自身與DLP技術(shù)結(jié)合之后“交相輝映”的技術(shù)光環(huán)。二者一光環(huán)下是少數(shù)3LCD巨頭急不情愿的“淡定”！

    一方面，LED光源的亮度瓶頸與3LCD的低光通效率問(wèn)題結(jié)合在一起，使得現(xiàn)在還不具有推出LED光源3LCD投影機(jī)的良好技術(shù)窗口。另一方面，LED光源的出現(xiàn)，讓DLP投影機(jī)的整機(jī)系統(tǒng)體系核心技術(shù)得到了很大程度上的集中，進(jìn)而抵消了日系巨頭多年辛苦磨研形成的3LCD工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，LED光源也起到了幫助DLP陣營(yíng)，以及這個(gè)陣營(yíng)內(nèi)的企業(yè)樹(shù)立“更高更快更強(qiáng)”的創(chuàng)新形象的作用。

    LED等新興光源技術(shù)的種種影響、種種特色之下，3LCD的沉默實(shí)屬無(wú)奈，而不是內(nèi)心真的“淡定”。LED帶給DLP的變革不僅是今天能夠看到的這一摞新產(chǎn)品，更包括假以時(shí)日之后，整個(gè)產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)實(shí)力的變化、消費(fèi)者認(rèn)知的轉(zhuǎn)化和市場(chǎng)對(duì)LED光源、進(jìn)而對(duì)DLP產(chǎn)品青睞的形成！