固態(tài)光源殺來
早在激光誕生之初,人們就開始嘗試把激光引入顯示領(lǐng)域。不過受限于當(dāng)時的技術(shù),激光光源功率較小而體積過于龐大,成本異常高昂,其效果不盡如人意,只是在極小的范圍內(nèi),用激光作為掃描器件,應(yīng)用于三維投影或者墻面投影,而不是一般的顯示設(shè)備,在設(shè)計上沒有考慮設(shè)備的耐久性和可靠特性。
國內(nèi)和國外都在研究固態(tài)光源進(jìn)入顯示行業(yè)。LED更方便,通過簡單地替代傳統(tǒng)的陰極射線管,就很方便地用在了液晶電視、顯示器上,并且因為液晶領(lǐng)域相對比較成熟,已經(jīng)有足夠的市場空間,國外的多數(shù)資源是投入到這個領(lǐng)域的。
至于激光,鮮有成果。而且激光的特性決定了它的用途與LED完全不一樣。激光是點光源,而LED是典型的面光源,兩者在適合的顯示設(shè)備方面就有差異。如果用LED作為液晶的背光尚好,若是作投影機(jī)的光源,這就有些勉為其難了,光路傳導(dǎo)的損失將會變得很大,并且也不容易做到亮度很高。激光的點光源特性,決定了激光更適合投影使用。比如通過與反射式的成像器件配合,做成投影機(jī),那就是最好的應(yīng)用模式。
但是激光本身也有一定的要求,對電源和散熱要求苛刻。電源需要專門的制作工藝,雖然就單個激光模塊而言,尺寸已經(jīng)相當(dāng)小巧,但就整體顯示系統(tǒng)而言,激光投影設(shè)備的體積依然不算小,不過這一點正在快速地改變著。比如500lm以下的應(yīng)用中,采用風(fēng)冷就能滿足散熱需求的場所,激光模塊的優(yōu)勢就會體現(xiàn)得淋漓盡致的。
國外擁有類似大功率激光器的廠商,在產(chǎn)品設(shè)計上也有了初步的經(jīng)驗,他們認(rèn)為超過30W左右,就需要水冷了。這就制約了這樣的投影機(jī)進(jìn)入普通家庭,目前,激光投影機(jī)主要瞄準(zhǔn)的是高端顯示領(lǐng)域。國內(nèi)以中視中科為代表,他們的方案采用光源和主機(jī)分離的方式,光源通過光纖導(dǎo)入到機(jī)器,這樣可以很容易把傳統(tǒng)光源的機(jī)器改造成為激光投影機(jī),簡化了投影機(jī)改進(jìn)的步驟,同樣還給投影機(jī)增添了應(yīng)用空間,在某些特定的場合,這種模式更適合。比如高濕度和震動頻繁環(huán)境,或者需要低發(fā)熱低工作噪音的應(yīng)用環(huán)境,把光源安排在另外一個安全的地方,反而有利于整個投影系統(tǒng)的可靠性提高,改善工作狀態(tài)。
雖然作為未來趨勢的激光光源對整個光源歷史來說,還算是起步階段,但起點顯然已經(jīng)很高。激光作為光源早就是人類的夢想。當(dāng)前,LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到了100lm/w的水準(zhǔn),而激光能夠?qū)崿F(xiàn)超過600lm/w的效率,是目前人造光源的極致。傳統(tǒng)投影機(jī)的UHP汞燈,發(fā)光效率只有60lm/w,高品質(zhì)的氙燈效率也并不高,散發(fā)的大量的熱不僅讓燈泡的壽命受到局限,同時成像器件的壽命也會受到影響。
傳統(tǒng)的光源使得整個投影機(jī)所考慮的散熱至少包含兩個部分:一方面是機(jī)器運作帶來熱量; 另外一方面則是光源帶來巨大熱量。這大幅度提高了機(jī)器設(shè)計的復(fù)雜度,而且工程級別投影機(jī)要求的雙燈備份也讓光路設(shè)計復(fù)雜化。
且不說這些問題,就是遇到要更換燈泡的維修,那也不是那么簡單,何況雙燈備份也大幅度增加了投影機(jī)光路的設(shè)計難度,增加了損耗。一般來說,超高亮度的投影機(jī)需要的短弧氙燈,功率以KW為單位,需要仔細(xì)考慮隔熱和紅外線、紫外線問題,這也是固態(tài)光源不需要考慮的。所以,固態(tài)光源對比傳統(tǒng)光源的諸多優(yōu)勢,使其進(jìn)入投影領(lǐng)域是再合適不過了。
傳統(tǒng)的投影機(jī)由于光路和設(shè)計上都包含那些隔熱設(shè)計和UV鏡,如果直接套用到激光模塊上,大幅度降低了光的利用率,帶來的損失是不小的。比如多一層阻隔措施,就可能帶來5%的損失; 而隔熱設(shè)計在激光擴(kuò)散之后已經(jīng)不是問題,光線中根本就沒有紅外線; UV更是不存在的。針對激光光源的這些特性對投影機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將有效地簡化投影機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造并降低成本。