投影机普通光源混合光源纯激光光源技术对比介绍

第一章：普通光源投影机氙灯和汞灯数字投影机，不管其内部的复杂性，只有一个功能——将视频、数据和图形等图像投射到屏幕上。为了这个目的，需要内部光源。因为从光源到屏幕，投射图像巨大的放大倍数和许多的光学元件损耗，光源必须要格外的明亮。远比我们熟悉的用于办公室等室内环境的白炽灯、荧光灯明亮。

目前最常用的应用在投影机上的两种灯泡技术是汞蒸汽和氙气。两种类型的灯泡产生光线，都是在融凝石英玻壳内，在高压气体（通常几百个大气压）中通过电流。灯泡内的电极——成为弧——间流动电流，点燃气态汞并使其发光。

汞蒸汽灯内（如名字所提示，汞加热到蒸汽状态）激活的气体混合其他气体（如惰性气体氩）来提高可靠性和发光性能。另一方面，氙灯使用氙气。这两种技术间的基本区别，对于采用他们的投影机来讲，决定了在属性和表现上的实际差异。

表现上的不同

汞蒸汽和氙灯最主要的不同在于他们所释放光线的彩色光谱。氙灯释放的相当平滑的光谱，或多或少的接近在可见光（400-700nm）的所有波段的亮度，接近自然太阳光的白色。汞蒸汽灯的典型释放光谱，比较而言，就非常差了；在可见光区域，呈现出很多大的峰值，在黄色区产生最大峰值。与蓝线比较，红色的汞蒸汽光谱趋向于低位置，明显的冷白。

鉴于汞蒸汽上上下下的光谱，采用这种灯泡的投影机与氙灯投影相比，在采用显色性指数（CRI,与自然光比较后的接近程度，0-100）来衡量时，会呈现比较糟糕的颜色。为提高CRI,投影机光路可以设计成能实现比较平衡的可见光范围内的汞蒸汽光谱，并降低峰值，但代价是降低亮度输出。比如科视基于汞灯的Ｍ系列投影机，在光路中采用电动黄色陷波技术，来提高投影机的色彩精确，作为折中，要降低亮度。

另外一个表现的不同是光谱的稳定性。随着灯泡使用时间的推移，汞蒸汽灯泡的钉子状的光谱会明显的改变。平滑的氙灯光谱，比较而言，会产生相对的色彩漂移。

氙灯还有一个稳定性优点，投影机开启后能够在短时间内进入到平滑光谱状态。比起汞蒸汽灯，它还能够在很短时间内达到峰值亮度。

操作上的考虑

在屏幕表现力上，氙灯对比汞蒸汽灯有明显优势。但是，在使用效率、使用时间和使用成本上讲，情况就不一样了。

首先，在将电能转化为光的过程中，汞蒸汽灯比氙灯有更高的效率。对于给定的亮度输出，汞灯投影机比氙灯投影机功耗低。（取决于为实现更好的色彩精确而牺牲的光输出的程度－见上面所讲）。低功耗投影机运行温度更低，有利于可靠性，并且更安静。

其次，汞蒸汽灯有更长的使用时间，从1000到8000小时，取决于灯泡功率。比较而言，氙灯寿命从500到2000小时。更长寿命内更高的使用效率使汞灯拥有非常低的使用成本——第三个优点。

两种灯泡技术的维护很相似。汞蒸汽灯，如飞利浦的UHP （Ultra High Performance）和Osram的P-VIP(Premium Video Projection)等灯泡都是有独立反射镜的预排列模块，用户可以轻松更换。Cermax的氙灯也是预排列模块，也是用户轻松更换，并且可以多次反厂更新。

当要丢弃就灯泡时，汞灯要更加小心，因为含有少量的汞。两种灯泡的丢弃都应以安全和环保的方式处理。

应用

汞灯和氙灯有不同的优势和劣势。当重点考虑低使用成本和高使用寿命时，汞灯是最佳选择。当优先考虑色彩准确和色彩稳定时，应该采用氙灯。

另一个考虑的重点是所需投影机输出光线，这取决于屏幕大小和环境光线。汞灯已经比传统上更亮，将来这一趋势会更加明显。实际上，目前同时使用两个或多个灯泡对于AV应用是足够亮了。但是，数字投影机应用的最高的亮度输出，目前还仅仅是氙灯。例如，科视M系列三片DLP投影机基于汞灯，亮度范围从2500-9500ANSI流明；而三片DLP氙灯投影机，亮度范围在2000-30000ANSI流明。当屏幕巨大或环境光线明亮的情况下，氙灯是自然的选择。

投影机尺寸是另一个要素。汞灯的尺寸更小，这样就可以产出很小的投影机；有一些小到可以装到公文包里。虽然也有氙气小灯泡，并且基于氙灯的投影机也在逐年变小，但汞灯是小型投影机的首选。

结论

对于一个给定的应用需求，是选择汞蒸汽还是氙灯技术，取决于每种灯泡的本质特点。相对于氙灯，汞灯有更长的使用时间和更低的维护成本；同时也通常应用在小型投影机。另一方面，当需要同时在亮度和色彩精确度方面实现最高表现力时，氙灯是最佳选择。

灯泡是投影机的唯一消耗材料,在选购时必须考虑的重要因素.目前投影机灯泡根据所采用的灯芯不同分为：

1、金属卤素灯泡，金属卤素灯泡根据供电电流不同又分为：直流金属卤素灯泡和交流金属卤素灯泡

2、高压灯泡汞灯泡（UHP，UMPRD,UHE，SHP等）根据供电电流不同又分为：直流高压灯泡汞灯泡（UMPRD,UHM,SHP），交流高压灯泡汞灯泡（UHP,UHE,GE,HS 等）

金属卤素灯泡的优点是价格便宜，缺点是半衰期短,一般使用1000小时左右亮度就会降低到原先的一半左右。并且由发热高，对投影机散热系统要求高，不宜做长时间（4小时以上）投影使用。

UHP和UMPRD灯泡的优点是使用寿命长,一般可以正常使用2000小时以上, 并且亮度衰减很小. UHP、UMPRD灯泡是一种理想的泠光源.但由于价格较高一般用于高档投影机上.

但是根据目前使用时间统计情况看，由于使用环境的差异和使用不当，客户很难使用正常使用2000小时，一般使用在1200小时就非常不错了，甚至仅就几佰个小时，所以如何降低投影机的使用成本，是每一个用户都要考虑的问题！

为了适应投影机市场的发展需求，解决投影机使用成本太高的问题，蓝谱光电（上海）找到了一个即快速又低廉的解决办法：.更换投影机灯芯的业务，为广大投影机经销商和客户提供了极大方便。灯泡是投影机唯一的耗材零件，由于投影机的销售历史已近10年有余，因此灯泡的更换频率也将越加频繁。以往客户的灯泡损坏时，只能更换一只完整的灯泡（包括：灯架，灯杯，灯芯）这样价格会很昂贵，（根据品牌及型号的不同约在2500--4000元左右）要不就是没有现货，订货周期又很长，经销商的利润也很低，得不到大家的满意。本公司为此开展了专业的更换灯芯业务，投影机灯泡不亮的原因只有一个那就是灯芯损坏，

但是灯泡上的灯架，灯杯是没有损坏的这样我们把老化或破碎的灯芯取出来更换上一支其品牌型号专用的灯芯它就可以再次恢复原有的亮度寿命从新使用了。

第二章：混合光源投影机LED灯+激光?传统光源到激光光源的过度产品。

?实现20000小时高寿命光源系统。

?偏色，色彩还原性差

延寿VS革新市场现状

近年来投影机市场对于新光源技术的应用趋向白热化发展，首当是采用LED 光源，其次是应用于商教领域的采用激光+LED混合光源，还有最火爆的2013年大行其道的激光光源。新光源引发的技术革命正悄然而至，目标很明确，就是消灭传统光源。然而，这个计划真的可行吗？

新光源市场可以说成为了投影厂商的新“蓝海”。而就在近日，国外投影专业人士表示，如果按照这种发展趋势下去，或许传统灯泡光源在短短几年内完全淡出。理想是美好的，但是现实往往是残酷的。一方面，新光源正遭受传统光源的不断阻击，超高压汞灯的寿命已经达到了1万小时；另一方面，新光源自身的弊端不断涌现，让徘徊不前的观望者更加迷茫。前景光明，现实却依然是扑朔迷离。

霸气侧漏的长寿汞灯

传统光源的代表，超高压汞灯正在不断延寿，从4000小时到7000小时，直至霸气侧漏的1万小时，这让号称长寿的2、3万小时的新光源倍感鸭梨。成本，就是一把双刃剑，饥饿营销和专利壁垒，难度已经上升到了金融风云。

前景迷茫的激光

但是，传统光源能否在很短时间内被取代也很难说，毕竟任何新事物的发展都需要一个过程。虽然表面来看，现阶段新光源的发展劲头正猛。但也同样具备其自身的发展局限性，接下来我们就详细说说现阶段投影新光源都有哪些弊端。

弊端一：成本过高

LED光源作为率先应用于投影机行业的新光源，经过这么多年的发展，其成长速度并没有达到投影厂商推出之初预想目标。主要原因是受限于低亮度瓶颈，目前，采用LED光源的微型投影机的亮度多在1000流明以内，主要应用在微型投影机市场。

LED光源投影原理图

LED光源投影机，最大的缺陷就是亮度提升难度较大。激光+LED混合光源的使用。对LED光源中最弱的蓝光进行补充，提升光源整体的亮度和饱和度，同时也拥有更广的色域和惊艳的色彩输出。但是，随之而来的即是成本的追加。

激光光源

激光拥有极高的亮度，远超现在工程领域所用的氙灯，激光作为投影光源，拥有极高的亮度，轻松即可达到上万流明亮度。不过激光的使用成本相对氙灯来说较高，如果把三种新光源的使用成本形象的比喻成玲珑塔，毫无疑问激光是处在塔顶的位置，中间则是混合光源，LED在最下面。另外激光光源的危险性较高，目前欧美对于激光安全协议暂时也未通过，使得激光光源的安全性较难控制，要想进入民用领域也不是一朝一夕就能够办到的。

弊端二：偏色现象

在色彩的显示效果方面，其实LED拥有非常宽广的色域范围，但是亮度是其一大制约因素。目前，LED光源的投影机亮度多数都在1000流明以内，由于亮度低的原因，所以显示效果普遍存在严重的偏色现象。如果能够将LED的亮度提升，色彩效果也会随之变的更好。

LED+激光光源投影原理

LED+激光光源发展至今已经是第二代混合光源技术，一代为红色LED＋蓝色激光，通过色轮将蓝色激光分成蓝色和绿色，偏色现象较为严重。二代为红色LED＋蓝色LED＋蓝色激光，通过色轮将蓝色激光转为绿色，虽然偏色现象有所好转，但亮度提升也比较困难，只能作为一种过渡光源使用。

激光+LED混合光源技术是将红(高亮度红色LED)、绿(蓝色激光通过荧光体转换为绿色)、蓝(蓝色激光)三色，通过DLP芯片投影，即可不使用高压水银灯泡而实现高亮度投影。相比传统投影灯泡来说，其最大的优势之一就是拥有长寿命。

采用激光与LED结合的新型混合光源，可使投影机光源寿命长达30000小时，是超高压汞灯光源使用寿命的5-6倍。相比需要更换灯泡的投影机，减少了维护成本和使用成本。并且在长时间内亮度衰减不明显，能较长时间保持鲜艳的影像品质。

激光+LED混合光源将二者的优势相结合，还可以造就卓越的色彩还原性能，让色彩渲染更加明亮、艳丽。每个细节和轮廓都能够清晰再现，可为用户提供逼真、细腻的色彩和影像效果，显示效果实现本质提升。

目前，混合激光多用于DLP/LCD，其红蓝使用激光器，绿光使用LED，这种东拼西凑的东西解决的也是部分寿命问题，效果一般。

另外，值得一提的是，显示界存在激光与LED之争或将见分晓。由于亮度受限的诟病一直未被解决，LED光源设备或将萎缩。从行业发展走势来看，目前市场前景最好的光源莫过于激光光源，虽然LED曾经也被认为是“下一代”光源，但由于它很难实现高亮度，因此它的前景令人堪忧，而且，当基于三基色纯激光技术推出后，LED光源已被部分厂商所“放弃”。

第三章：纯激光光源投影机

单色激光光源投影机：

相对于混合光源，颜色更纯正，接近国际标准Rec.709，色域跟高压汞灯差别不大。

激光光源低成本方案。

荧光轮也属于耗材。

单色激光三DLP投影机

单色单DLP激光光源投影原理

激光荧光粉显示技术是采用单色激光(即蓝光激光)结合含有红绿等荧光粉

的多种颜色旋转荧光粉色轮技术而产生红蓝绿三基色。

激光荧光粉光源仅使用一组蓝色激光器，利用多色荧光粉色轮的旋转有效解决了荧光粉的热淬灭和散热问题，使荧光粉能够在高强度激发光照射条件下稳定的工作，产生红光、绿光和蓝光;同时，利用多色荧光粉色轮的旋转实现在不同时间产生不同颜色的光输出，最终实现白光/色光的输出。

激光荧光粉光源技术攻克了激光显示在效率和可靠性方面的最根本的

技术难关。该光源显示终端具备一下特点：

·颜色更纯正，更接近国际标准色域值;

·长寿命：≥60000小时，比UHP灯(高压气弧放电灯)寿命提高10倍;

·高安全可靠性：无需消相干，对人眼安全，无爆碎危害。

三色激光光源投影机

无荧光轮，高光效，高稳定性

高画质，色彩还原性高，色域面积是单色激光荧光技术的两倍。

显示画面均匀性、一致性好

成本高。

三基色纯激光光源发展到现在为止，经历了两个技术历程：固体激光器阶段和半导体激光器阶段。

半导体泵浦倍频激光器也就是固体激光光源，由半导体激光器(泵浦源)、激光晶体、倍频晶体、输出腔镜等所构成，具有产生激光过程复杂、结构复杂、生产工艺复杂、稳定性差、可靠性差等特点。半导体泵浦倍频激光器，中心波长单一，其光谱宽度3nm以内，且模式为单模光源，对激光散斑的产生有很大的贡献，并且散斑颗粒非常大，使得消散斑过程非常复杂。

半导体激光光源是基于半导体芯片制备技术而研发设计的微型激光器，与LED芯片的生产过程类似，具有结构简单、体积小、功率稳定、可靠性高、寿命长等特点。

2014 年，三基色纯激光技术流派采用新研发出的绿光半导体激光器进行了产品的升级设计，红光、绿光和蓝光全面进入半导体时代。一直难以破解的激光散斑难题也随着半导体技术的导入得到改善。由于半导体激光器的光谱宽度为6nm，纵模模式较多，且为输出为多横模模式，所以对激光散斑的解决有了大幅提升，并且散斑的颗粒大小变的非常小，可以为大众所接受。

采用最新纯半导体激光光源的RGB纯激光工程投影机，采用激光光源与投影光机分离设计，具有超高输出亮度、超高分辨率、超长使用寿命和极高色彩饱和度等特性。目前单机光通量输出可轻松达到25000流明，分辨率可达4096×2160， 20000小时光源衰减不超过20%，支持7×24小时连续工作，可选镜头配置，具有稳定、可靠、安全、节能等优势。主要应用于展览展示、指挥监控、视频会议、舞台布景等领域。

虽然激光拥有极高的亮度这一优势，但作为投影机的光源，因其集束性的特点，需要扩散片将本是单蓝色的激光点光源转换成面光源后，再由投影透镜将整合后的激光透射到投影幕布上，完成整个激光投影机显示过程，颜色普遍偏蓝。当然，还有三色激光，但因为成本奇高，目前还不会涉及到民用领域。

可能有的朋友会对新光源的寿命也会成为弊端这一说法持反对意见，其实这是相对而言的。现阶段的低亮度LED背光电视的光源寿命在10-20万小时之间，而三种新光源普遍在2-3万小时，与背光电视相比结果一目了然。按24×365不间断的使用时间来计算，直到寿终正寝也不过是两年多一点的时间，实在无法和LED背光电视相抗衡。

寿命用尽就会涉及到一个更换光源的问题。传统投影光源无论是工程还是民用领域都能够实现光源更换，然而固态新光源是无法进行更换的，只能是重新更换整个投影机。

点评：

虽然现阶段新光源作为投影光源使用还存在或多或少的缺憾，但新光源必将是未来趋势这毋庸置疑，任何事物在发展过程中也都会经历这一阶段。目前，针对新光源的寿命、可更换及成本问题亟需改善，我们与用户一样，共同期望技术生产厂商和业界同仁能够尽早改善不足，使新光源能够在更多的产业中发光发热。