DLP大屏幕顯示系統(tǒng)光源深度對比綜述

　　DLP（Digital Light Processing）大屏幕顯示系統(tǒng)，是目前大屏幕顯示行業(yè)最高端的技術(shù)，為真7*24小時(shí)工作的監(jiān)控需求提供了不可替代性的產(chǎn)品。

　　一、DLP系統(tǒng)中光源的重要性

　　DLP系統(tǒng)中光源被設(shè)計(jì)成為可替換的部件，不同于LCD及LED，其光源部分為一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，一般由發(fā)光部件、電源部件、散熱部件和結(jié)構(gòu)部件四部分組成。光源子系統(tǒng)是DLP系統(tǒng)的一個(gè)重要子系統(tǒng)，對DLP產(chǎn)品有重大影響，同時(shí)影響整個(gè)DLP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　1.光源決定DLP系統(tǒng)圖像的質(zhì)量

　　光源的選取決定DLP系統(tǒng)的重要指標(biāo)，決定系統(tǒng)亮度、均勻度、對比度的初始值。作為整個(gè)系統(tǒng)光能的提供系統(tǒng)，對DLP系統(tǒng)的圖像起決定性作用。

　　2.光源決定DLP系統(tǒng)的穩(wěn)定性

　　光源系統(tǒng)發(fā)熱量大、溫度高，其穩(wěn)定性對整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起決定性的作用。在DLP系統(tǒng)的發(fā)展前期，由于其穩(wěn)定性無法完全保證，很多系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成雙光源系統(tǒng)來保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定。幾乎每個(gè)早期的DLP生產(chǎn)企業(yè)也都經(jīng)歷過連續(xù)爆燈的噩夢，走過了艱難的成長過程。

　　3.光源決定DLP產(chǎn)品的維護(hù)周期

　　由于光源系統(tǒng)的特性，不可避免的都有衰減周期，而每個(gè)產(chǎn)品的衰減周期是相對不可控制的。這樣造成產(chǎn)品在交付客戶使用一段時(shí)間后，色彩和亮度都會有比較大的變化，需要進(jìn)行維護(hù)。其維護(hù)的周期由光源及其他原因決定，其中光源起了決定性的作用。

　　4.光源決定DLP產(chǎn)品的維護(hù)成本

　　光源作為DLP產(chǎn)品的重要組成部分，不同光源的選擇對于DLP后期的維護(hù)成本也會有差異。由于光源技術(shù)的發(fā)展成熟度不一樣和使用壽命長短的不同，在后期維護(hù)的時(shí)候，需要更新的原器件價(jià)格和更新頻率也不盡相同，這樣就造成了維護(hù)成本的差異。

　　二、常見光源的分類

　　DLP系統(tǒng)中的光源分類大致有四種，分別為UHP、LED、LASER、混合光源。本文只對前三種進(jìn)行詳細(xì)論述和對比。

　　1.UHP 光源

　　UHP（Ultra High Performance）光源是2010年以前DLP系統(tǒng)幾乎唯一的可用光源。UHP屬于超高壓汞燈泡，其壽命較長，一般100/120W標(biāo)稱8000小時(shí)，最長的甚至標(biāo)稱12000(＄6.1277)小時(shí)，累計(jì)工作時(shí)間4000小時(shí)后亮度也不會出現(xiàn)明顯的衰減；200/250W使用壽命在3000小時(shí)左右。因?yàn)閁HP燈泡發(fā)出的光是理想的冷光源，所以現(xiàn)普遍應(yīng)用在正投投影機(jī)和DLP和LCD（較早的背投大屏）背投拼接墻上，其主要提供商為PHILIPS和OSRAM。

　　2. LED 光源

　　LED（Light Emitting Diode） 的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。LED從2004年開始研發(fā)，到2010年后不斷分割市場，目前占領(lǐng)了DLP系統(tǒng)的半壁江山。其主要提供商是OSRAM 和LUMENUS。

　　3.LASER 光源

　　LASER光源是利用激發(fā)態(tài)粒子在受激輻射作用下發(fā)光的電光源，是一種相干光源。LASER 光源系統(tǒng)在2008年開始研發(fā)，2011年開始分割市場，在DLP顯示系統(tǒng)中更多應(yīng)用于數(shù)字影院等高亮度正投中，2012年開始進(jìn)入DLP拼接系統(tǒng)。其主要提供商是NICHIA等。

　　4.混合光源（不做詳細(xì)介紹）

　　混合光源系統(tǒng)，本文認(rèn)為是對LED光源的補(bǔ)充，主要解決LED光源綠色燈亮度不足的問題，2011年開始出現(xiàn) LED（RB）+LASER（G）的產(chǎn)品。

　　三、各類光源的工作原理介紹

　　1.UHP光源的工作原理

　　UHP光源為超高壓汞燈，通過20KV的高壓擊穿電弧進(jìn)行啟動(dòng)，一般以風(fēng)扇作為其散熱方式。UHP光源發(fā)出白色光通過透射色輪，產(chǎn)生色彩，其色域的大小取決于色輪的色彩分布。出于亮度的考慮一般都會在色輪上增加白色部分，提高白色的亮度，但是同時(shí)會減少色域的分布。UHP光源通過15年以上的使用過程，技術(shù)上成熟可靠，由于部分產(chǎn)品的家電化，成本比較低。UHP專利由PHILIPS掌握，以后可能會發(fā)展到20000(＄6972.0000)小時(shí)的平均壽命。

　　UHP光源工作原理簡圖

　　2.LED光源的工作原理

　　LED即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，一般以冷媒作為散熱主要方式。由于有紅、綠、藍(lán)不同顏色的LED燈，所以LED光源系統(tǒng)不需要色輪。但是由于亮度不夠，目前需要多顆同色作為三組燈進(jìn)行工作。LED光源前期亮度無法提高，其中綠色燈是亮度瓶頸。目前搭載OSRAM LED光源的DLP產(chǎn)品，已經(jīng)可以達(dá)到典型值1000lm，細(xì)選單個(gè)產(chǎn)品可以達(dá)到1200lm，基本解決了亮度問題。但是由于多色多顆分布，多顆led光源衰減不可控制，目前色彩漂移更依賴于各個(gè)廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。

　　LED光源工作原理簡圖

　　3. LASER激光光源工作原理

　　LASER為激光光源，由紅綠藍(lán)三色激光組成的系統(tǒng)過于龐大，價(jià)格驚人，目前在數(shù)字影院等前投設(shè)備中使用。我們這里介紹的是由激光發(fā)生器發(fā)出藍(lán)色激光，通過熒光粉色輪，改變?yōu)榧t、綠、藍(lán)三色。有部分廠家將激光加熒光粉色輪的系統(tǒng)稱為LPD（Laser Phosphor Display） 系統(tǒng)，目前使用在拼接系統(tǒng)中的產(chǎn)品，多為有熒光粉色輪的系統(tǒng)。一般認(rèn)為激光發(fā)生器的平均壽命為40000(＄18.0000)小時(shí)，但是對熒光粉色輪的壽命還沒有準(zhǔn)確的估計(jì)。其系統(tǒng)類似UHP光源的系統(tǒng)。

　　激光光源工作原理簡圖

　　四、關(guān)于光源可靠性的說明

　　可以影響光源可靠性的因素很多，并非采用了LED光源的平均壽命就會更長，更多依賴整個(gè)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。

　　影響光源壽命的因素有以下幾種：

　　1.溫度和濕度

　　不論任何的光源，溫度和濕度的要求是第一位的，溫度和濕度對燈的壽命影響是決定性的，不論UHP燈還是現(xiàn)在的LED燈，把溫度降下來是每個(gè)設(shè)計(jì)者最大的問題，每增加10度的溫度，光源的壽命要降低一半。濕度的增加也會降低光源的壽命。

　　2.電流和電壓

　　UHP燈在點(diǎn)燈觸發(fā)后，可以保證穩(wěn)定的電壓和電流，并不會隨外界電壓變化而變化，但是在UHP燈的亮度不夠的前期，也會有一些廠家調(diào)整輸出電流大小來讓自己的產(chǎn)品顯得更亮。在LED燈亮度無法保證的情況下，部分廠家OVERLAP25%，以提高產(chǎn)品亮度，更有廠家OVERLAP30%，其后果必然是壽命降低。

　　3.灰塵和腐蝕

　　灰塵和腐蝕與使用環(huán)境及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的微環(huán)境有關(guān)。當(dāng)然灰塵對整個(gè)DLP系統(tǒng)都是致命的，目前廠家采用各類防塵系統(tǒng)來降低灰塵和化學(xué)腐蝕的作用。當(dāng)然，當(dāng)降溫和防塵的設(shè)計(jì)矛盾體放在一起，設(shè)計(jì)的難度是非常大的。

　　4. 其他

　　機(jī)械結(jié)構(gòu)的受熱變形和光路設(shè)計(jì)也會影響光源的可靠性。

　　五、各類光源的優(yōu)缺點(diǎn)

　　　1.亮度對比

　　在亮度對比上，LASER是最高的，UHP可以采用雙燈疊備的形式，也可以提供1600lm的亮度，在這個(gè)PK中，LED無法取勝。由于目前各種光源的亮度都已經(jīng)基本夠用，我們給UHP、LED、LASER分別打9分、8分和10分

　　2.平均壽命對比

　　平均壽命的定義為當(dāng)工作到上述額定壽命時(shí)，有50%的光源的亮度保持在其額定亮度的50%以上。

　　UHP光源的壽命仍然在奮力提升（后續(xù)可達(dá)到20000小時(shí)），LED發(fā)光二極管的穩(wěn)定性已經(jīng)得到認(rèn)可，LASER光源的亮度由于其熒光粉色輪的壽命目前無法驗(yàn)證，暫時(shí)設(shè)定為40000小時(shí)。

　　本輪戰(zhàn)斗，LED光源勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打5分、10分和8分

　　3. 可靠性對比

　　LED光源沒有色輪，減少了一個(gè)光學(xué)零件。色輪（COLOR WHEEL）作為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，靠馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，平均無故障時(shí)間（MTBF）基本為20000小時(shí)。色輪作為DLP系統(tǒng)中MTBF最小的零件，對可靠性的影響是巨大的。一般色輪在DLP系統(tǒng)中都以耗材出現(xiàn)，UHP光源和LASER光源都有色輪，LED光源減少了一個(gè)耗材零件。

　　依舊LED光源勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打9分、10分和7分

　　4. 維護(hù)周期對比

　　UHP光源和LASER光源（LPD）都是一組光源，其衰減和色坐標(biāo)的變化都取決于單一零件，LED光源由三組不同色光組成，每組上有六顆燈，不同顏色燈的衰減的程度無法一致，造成顏色漂移過大，一定的時(shí)間后必須進(jìn)行調(diào)整。以上數(shù)據(jù)根據(jù)彩訊科技工程服務(wù)部提供，其中LASER光源的維護(hù)時(shí)間沒有進(jìn)行確認(rèn)。

　　本輪UHP勝出，但是都沒有達(dá)到免維護(hù)的理想，我們給UHP、LED、LASER分別打5分、3分和4分

　　5.價(jià)格對比

　　UHP光源歷時(shí)15年的改善，技術(shù)非常成熟，系統(tǒng)上需要更新的產(chǎn)品少，而LED光源和激光發(fā)生器的價(jià)格，目前仍然居高不下。其中LED三色光源的透鏡價(jià)格大大高于一個(gè)色輪的價(jià)格，冷媒散熱系統(tǒng)更是價(jià)格不斐。使用新產(chǎn)品的用戶必須分?jǐn)傃邪l(fā)的成本。其中激光光源可以借用原來UHP光源的平臺，價(jià)格上和LED光源比有一定的優(yōu)勢。

　　在價(jià)格上UHP勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打10分、7分和8分。

　　6.總結(jié)

　　綜合以上所述，我們看下列表格，分別在以上五個(gè)項(xiàng)目上各類光源的得分情況。