投影光源革命性突破 激光欲取代LED?

我们都只有LED投影机分为单色和三色，其中三色LED可谓将LED色彩的优势尽显，是绿色环保、宽色域、高科技的代表光源。随着LED逐渐被大家熟知，LED的黄金圣衣被彻底剥离，大家开始转而关注终极技术激光光源。本文我们讨论的话题，就是站在技术最高端的激光光源，能否普及？能否成功取代LED？

激光取代LED

每次提到激光，我们总会浮想联翩，星球大战的激光剑，外星人的激光大炮，超人的激光眼，最不济还能联想到医学界热门的激光手术。其实，激光就在我们身边，激光鼠标，碟机的激光读取头，激光打印机，激光舞，当然还有神奇的激光投影机。

科幻片中的激光武器 图片来自网络

激光投影机，第一感觉就是高科技，第二感觉就是神秘。激光，之所有神秘，就是好莱坞科幻片中大量的出现，特指NB的激光武器；加之现今社会，凡是和激光沾边的产品，在人群印象中就是高科技的代名词。其实，激光在名用领域也是大有市场，只要标有laser或镭射标识的，即采用了激光技术。

神秘军事武器研究

军用级别的激光，与民用激光有很大差距，从激光的特性分析：

A，亮度高，能量高。军事级别的超高能量，很难控制，激光武器；民用级别的很弱，较易控制，激光笔和鼠标都有应用。

B，定向性，即集束性，这是激光区别于其它光源的重要差别之一。在显示领域，普通光源可以轻易制作成光源，而激光有一定难度。

单纯的激光在现实领域，早有应用，但是偏重于光影效果。大型的激光舞台效果，非常炫目，可以在开阔的室外进行表演。国内也有很多精彩的应用案例，尤其是大型的水幕电影都有激光的身影。

大型激光投影应用

然而，激光作为投影机的光源，仅是近两年的大事件。相对于传统光源、LED光源和混合光源，单纯的激光技术更具有技术难度和历史意义。

站在巅峰 风光100年

激光和LED都是1960年前后制造出的，但是两者的境遇截然不同，LED一直作为低端光源对待，而激光始终站在光源的宝座上，且至今无人超越。

爱因斯坦

风光100年，激光发展简史：

1917年——爱因斯坦提出“受激发射”理论，激光理论的诞生。

1957年——Gordon Gould创造了“laser”这个单词，从理论上指出可以用光激发原子。

1960年——美国加州Hughes实验室的Theodore Maiman实现了第一束激光。

民用激光发射器

1962年——前苏联科学家尼古拉·巴索夫发明半导体二极管激光器，这是今天小型商用激光器。

1971年——英国物理学家Dennis Gabor凭借对全息摄像的研究获得诺贝尔奖。

1975年——IBM投放第一台商用激光打印机。

1978年——飞利浦制造出第一台激光盘播放机，简称LD。

1988年——北美和欧洲间架设了第一根光纤，用光脉冲来传输数据。

1991年——第一次用激光治疗近视，海湾战争中第一次用激光制导导弹。

1996年——东芝推出数字多用途光盘播放器，就是我们常说的DVD碟机。

不过，激光，给我们记忆最深刻的还是星球大战中，杰迪武士标志性的武器激光剑。

星球大战中杰迪武士的标志性武器

LED的关注度，时高时低，近5年算是LED最风光的时刻。反观，激光技术，从理论诞生起就一直是热门，可谓风光了100年，而且未来只会越来越火，尤其是能发挥激光亮度优势的光源应用领域。

激光与LED 亮度与色域

激光能否取代LED，是个必然趋势，但是短期内完全取代LED还有一些难题。其中，比较纠结的热门问题，集中在色域和亮度上。

LED色域范围                   激光色域范围

有人说，激光能超越LED，是因为色域更广，其实这个观点不完全对。单纯从色域看，白色LED小于标准色域范围，而三色LED也只是小幅大于标准范围；而激光的色域范围大幅领先，远大于标准色域。然而，受限于技术，色域只是一种最理想的数学模型，在现实中往往或脱离实际。因为现阶段，人类能掌控的激光只有几个波段，未能覆盖全部，因此其色域也是不完整的；同理，LED亦是。激光，在色域方面强于LED，只是理论上的，是我们一厢情愿的想法。

太阳与地球

在新光源方面，激光真正的超于LED的优势就是亮度。现阶段，LED投影机最亮仅能达到1000流明，而激光的亮度几乎无限制，是人类有能力创造的可以接近太阳亮度的唯一光源。据维基百科介绍，在地球表面，中午太阳直射的亮度约在8万到15万流明之间；人类创造的激光拥有如此能力，已是毋庸置疑的光源王者。

激光光源模组

从现阶段发售机型的实际表现，纯LED投影，在色域方面还是有一定优势，但是在亮度方面彻底输于激光投影机。全球最早发售的激光投影机，明基LW61ST的亮度可达到2000流明，而且还有上升的空间；而现阶段最亮的投影机，由巴可的激光工程投影获得，达到了55000流明。

激光光源 安全性分析

看过激光舞表现的朋友，一定被激光那种与众不同的显示效果所迷惑。然而，在现实应用中，激光的优势定向性，恰恰也是它成为光源的最大障碍。

激光舞台效果

激光，是现阶段，人类制造出来的，唯一能和太阳比拼亮度的光源。激光刻分为很多档次，以可理解为能量、波长不同，对应的颜色也大不相同。

激光可见度分析

可见激光的波长在400nm到700nm，随着功率的增大，可见性越强，但是对人眼的伤害也倍增；无论是何种波长、颜色的激光，对人眼都有伤害。因为激光的误操作，暂时性失明，造成的严重飞行事故，留下了不可磨灭的惨痛历史。

飞行员遭遇高能绿色激光

激光，是唯一具有多重严格限制的光源技术。在美国，激光器受美国国家标准学会、食品管理局和药物管理局等管理。民用领域的可见激光指示器，强制要求小于1mW的功率运行；工业用的激光指示器，不得高于5mW。

部分欧盟标准

其实，欧盟的标准更苛刻，欧盟暂时未放开生产、更高亮度的、非军用级激光显示设备的许可，现阶段还明确限制5000流明以上的激光光源在投影方面的应用。

点到面 光源化的关键技术

将定向性、即集束性最强的激光作为光源使用，技术的难点很多，其中最核心的最关键的就是扩散技术。克服激光集束性的方法很别独特，以明基LX60ST和LW61ST为例，其光机中内置了两片扩散镜片，将点光源转化为面光源。

激光投影光机工作原理示意图

未经过扩散的激光，只会以点光源的形式出现，不仅无法成为面光源，而且点阵后的光斑依然明显，只能进行简单的激光舞表演，而且呈集束状态的激光对人眼的伤害不可估量。

激光的集束性

集束性的特点让激光非常稳定，对于投影光源却是非常不利的因素，只有透过扩散片后才能变为可用的、发散性的面光源。

明基激光投影中的第1片扩散片

明基激光投影中的第2片扩散片

激光光束，依次通过两个扩散片后，转化为面光源，达到了投影光源的使用需求。

扩散片工作原理

在拆解过程中，两片扩散镜片隐藏在光路上，不易察觉，但是其重要性不言而喻。激光经过了两次扩散，但是激光的能量还是比普通光源强，实际使用中建议用户不要直视镜头。

激光模组 优势分析

激光光源，采用模组式设计，类似与我们常见的LED照明设备的机构，这种结构的优势：

1，并联关系，使用可靠。如，上图中安装了3排共计3×4个，第一排的二极管出现故障，不会出现完全不能使用的尴尬局面；下方的2排二极管可以正常工作，虽然整体亮度降低，但是依然可以正常工作。

模组背面

2，特殊的模组结构，分拆容易。对于厂商而言，提高民用级别投影机的亮度相对简单，只需加装更多的激光二极管即可。

超高压汞灯 灯芯温度示意图

3，安全性提高。超高压汞灯出现故障，可能会爆灯，存在一定的安全隐患。激光光源，固态机构设计，在不稳定或过热时，会被熔毁，自行断电，彻底避免了隐患。

激光模组 节能长效

激光光源技术的机构、材质、电路等相对传统光源都有一定优势，但是大家最为关心的还是光源的使用寿命和功耗问题。

激光光源

相对于传统光源，纯激光光源的功耗大幅降低，节能效果明显。以明基LX61ST为例，正常模式功耗仅为187瓦，而节能模式功耗仅为101瓦，与LED光源的功耗旗鼓相当。

正常模式功耗                    节能模式功耗

虽然主流的商务投影机都支持零秒关机技术，但是与激光投影机的还是有一定差别。传统光源的机型，关机是可以零秒关机，但是开机时至少有1分钟的预热时间，而激光光源仅需2、3秒即可。激光光源在开关机方面的特点，与LED光源非常近似。

激光光源电路板

明基激光投影机LX60ST采用了更易于更新维护的模组设计。

技术特点

不可否认，所有的发光设备都发热，而发热就是减损使用寿命的致命根源。现阶段，明基的激光光源在正常模式下工作可达到10000小时的使用寿命，在节能模式下可达到20000小时的使用寿命。根据明基官方提供的数据，激光光源在5000小时后才开始有明显的亮度衰减，而到14000小时后亮度会衰减40%，但依然有近60%的亮度可正常使用。这与传统光源2000流明的灯泡相比，节能模式6000小时的极限寿命，激光技术的优势非常突出。

总结：

激光技术作为投影光源，是未来的发展趋势，但是短期内无法完全取代LED也是事实。但是我们依然坚信，随着技术的发展，激光光源将会在投影界普及，到时必将引发显示技术大革命，而且会彻底地颠覆传统显示领域。