DLP光源系统

　　什么是DLP系统？

　　每个DLP® 投影系统的核心有一块称为DLP® 芯片的光学半导体，此芯片由德州仪器(TI) 的Larry Hornbeck 博士于1987 年发明。

　　此芯片包括一个矩形阵列，阵列中可以有多达800 万个通过铰链安装的微镜;其中每个微镜的大小不足人类发丝宽度的五分之一。DLP 芯片在与数字视频或图形信号、光源以及投影镜头配合使用时，其镜片可将数字图像反射到任何表面上。

　　DLP投影为目前最常见的大屏幕显示系统。DLP背投拼接系统是一种具有高亮度、高分辨率的大屏幕显示设备，以其独特的"零拼缝"优势而多年来深受专业市场的青睐。

　　DLP 系统中光源的重要性

　　DLP系统中光源被设计成为可替换的部件，其光源部分为一个独立的子系统，一般由发光部件、光路系统、电源部件、散热部件和结构部件五部分组成。光源子系统是DLP系统的一个重要子系统，对DLP产品有重大影响，光学性能的很多重要指标是由光源来决定的，光源同时能影响整个DLP系统的设计。具体的表现有以下几个部分：

　　1.光源决定DLP系统图像的质量

　　光源的选取决定DLP系统的重要指标，决定系统亮度、色域、均匀度、对比度的初始值。作为整个系统光能的提供系统，对DLP系统的图像起决定性作用。

　　2.光源决定DLP系统的稳定性

　　光源系统发热量大、温度高，其稳定性对整个系统的稳定性起决定性的作用。在DLP灯泡系统的发展前期，由于缺乏散热设计经验和技术成熟度的问题，很多系统被设计成双光源系统来保证整体系统的稳定。几乎每个早期的DLP生产企业也都经历过爆灯的噩梦，走过了艰难的成长过程。

　　3.光源决定DLP产品的维护周期

　　由于光源系统的特性，不可避免的都有衰减周期，而每个产品的衰减周期是相对不可控制的。这样造成产品在交付客户使用一段时间后，色彩和亮度都会有比较大的变化，需要进行维护。其维护的周期由光源及其他原因决定，其中光源起了决定性的作用。

　　4.光源决定DLP产品的维护成本

　　光源作为DLP产品的重要组成部分，不同光源的选择对于DLP后期的维护成本也会不同。由于光源技术的发展成熟度不一样和使用寿命长短的不同，在后期维护的时候，需要更新的原器件价格和更新频率也不尽相同，这样就造成了维护成本的差异。

　　DLP 系统常见光源

　　DLP系统目前最常见的光源有UHP光源、LED光源、ALPD激光光源，以及LED+激光混合光源四种，但通常可以将混合光源看做是从LED向激光过渡(妥协)的产品，因此这里只详细介绍其它三种光源。

　　UHP光源Ultra High Performance(缩写)

　　UHP 灯泡外形：

　　UHP(Ultra High Performance)是飞利浦公司发明的一种专利光源技术。UHP灯泡属于超高压汞灯泡,现普遍应用在正投投影机，另外UHP灯泡过去也应用于家用大屏幕背投电视上，为投影机的发展提供了光源保障。

　　UHP是目前背投拼接墙系统使用时间最长的光源，在2010年之前几乎是唯一的光源选择。UHP专利由飞利浦掌握，主要供应商包括飞利浦、欧司朗、牛尾等。

　　UHP灯泡结构图：

　　值得注意的是，UHP光源本身发出的白色光不够纯净，色彩的形成则主要依赖色轮，因此UHP光源的色域也主要由色轮的色彩分布来决定。不过，出于亮度的考虑，厂商通常会在色轮上设置白色部分，以便提升亮度，但是却在一定程度上减少了色彩饱和度。

　　LED光源Light Emitting Diode(缩写)

　　LED(Light Emitting Diode)俗称发光二极管，早在上世纪就已经广泛应用于日常生活中，我们所熟知的交通信号灯和很多仪表盘都是采用LED作为发光光源，而很多户外玩家和探险爱好者所推崇的那种强光手电也是采用LED作为光源。LED的主体是一块电致发光的半导体材料，在它两端加上正向电压，电流会从LED阳极流向阴极，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，而且电流越强，发光越强。

　　LED光源模组：

　　LED光源的主要供应商有欧司朗和LUMENUS公司。LED光源自2004年开始研发，2010年入市，目前市场拥有量已过半。

　　LED投影原理图：

　　LED光源亮度典型值1000lm，难以达到对亮度要求较高的项目需求。LED和UHP光源都不是理想点光源，光学扩展量大，而且UHP灯相当部分的光能落在不可见光频谱，因而光在光学系统中的利用率受到很大的限制。下面讲到的激光光源才可以真正接近理想点光源并且波长单一属于可见光频谱。

　　ALPD光源

　　ALPD是“Advanced Laser Phosphor Display” 的缩写，即为高级激光荧光显示技术，ALPD 用激光激发运动的荧光粉来产生一种或多种基色，用于图像显示。 ALPD技术由中国深圳市光峰光电技术有限公司发明， 围绕ALPD技术光峰光电已获得几百项专利。

　　ALPD技术基于高效率蓝色激光二极管:

　　激光虽然有不同颜色的光源，但是由红、绿、蓝三色激光组成的光源系统十分庞大，且价格昂贵，因此目前较难用于显示行业。为解决这一问题，在2005年，深圳光峰光电采用蓝色激光器作为光源，用蓝光激光轰击旋转的荧光粉色轮的方法来产生绿光光源与红光光源。ALPD激光技术在DLP背投拼接系统中已渐成主流。

　　ALPD光路示意图：

　　ALPD光源的优势：

　　1.  高亮度

　　由于此技术采用激光光源作为激光源，可以产生出亮度非常高的基色光源为图像显示系统提供光源，其亮度远远大于传统的灯泡或LED光源。

　　2.真正保持长期高画质

　　传统投影机会在使用一段时间后随着光源的急剧衰减而使图像变暗变黄(如亮度衰减、色饱和度对比度降低等)，在色彩要求高的使用场合，即使灯泡仍还在发光，也不得不因此而频繁的更换灯泡，造成使用成本居高不下。激光投影机所使用的是ALPD激光器作为显示光源，其寿命可达40000小时以上，其衰退过程也是缓慢的，使得其输出的画质长期保持高亮度、色饱和度和对比度，画面色彩始终亮丽如新。

　　3.色域更广，色彩更亮丽

　　传统投影机只能表现自然界中30%左右的人眼可识别色彩，致使另外70%的色彩无法通过传统显示设备让我们感知。ALPD激光光源是数字成像的理想光源，基于ALPD激光光源的投影机能表现自然界中90%以上的人眼可识别色彩，所以带来的色域更广，色彩更亮丽。

　　DLP 背投系统常见光源对比

　　结论：

　　1.亮度：亮度对DLP背投系统成像质量有着极其重要的地位，也是考评各种光源性能的重要指标。UHP光源在实际应用中最高可提供1600lm屏幕亮度;LED光源则局限于1000lm，较难实现亮度提升;而ALPD激光背投光源则可轻松达到6000lm以上并有空间提升。 在亮度一项，LED光源和UHP处于明显弱势，ALPD激光光源则优势明显。

　　2.色域：色域范围直接决定DLP背投系统的色彩表现，也是画质考评的重要参考指标。UHP光源色域范围通常在NTSC彩色标准的70%~80%;LED则通常可达到NTSC的120%,但是LED色域不够准确，色彩还原度差;采用蓝色单色ALPD激光光源的色域范围可达到NTSC的90%以上，且色坐标准确，采用三色激光的高端数字影院放映机等则可以达到NTSC的150%。色域考评中，激光光源小胜。

　　3.平均寿命：光源寿命在一定程度上决定维护时间和维护成本。通常背投UHP光源寿命在3000小时左右;LED光源稳定，寿命通常在60000小时;ALPD单色激光光源由于受到荧光粉色轮系统的寿命牵制，约为4万到6万小时。 在平均寿命的对比中，LED胜出，ALPD单色激光光源系统居次。

　　4.环保性能：环保性能主要考评光源是否存在汞等重金属污染可能性。这一项中，UHP由于采用汞灯而落败，LED和ALPD激光光源胜出。

　　5.色轮平均无故障时间：色轮作为一个机械转动装置，是靠马达驱动的，色轮马达寿命也是系统可靠性的重要参考指标。LED光源由于拥有红、绿、蓝三原色而不需采用色轮，在这一项评比中小胜;而UHP和ALPD激光光源则需要采用高可靠性色轮马达以保证寿命。

　　6.色彩漂移时间：为了保证DLP背投拼接墙的画质效果，通常在光源发生衰减而导致造成色彩漂移较大时就需要对系统进行校色，因此色彩漂移出现时间也是影响系统维护周期的重要因素。UHP和ALPD激光光源均采用单一光源，光源衰减和色彩漂移都只取决于单一的部件;而LED光源由于单颗灯泡亮度低，而不得不采用多颗组成灯组，其衰减程度很难一致，容易出现色彩漂移。因此在这组对比中，UHP和ALPD激光光源胜出。

　　7.价格：UHP光源是目前发展最成熟的技术，产品价格也较低;而LED和ALPD激光光源作为新型光源，技术尚未发展完善，价格较高。 尽管UHP系统需要频繁更换灯泡，但其他光源类型的前期采购成本过高，因此综合考量，UHP成本较低;LED光源系统中三色光源的透镜价格大大高于色轮价格，其用于散热的冷媒系统也十分昂贵，而ALPD激光光源则可以借助UHP平台开发，因此ALPD激光光源又较LED光源的成本更有优势。

　　DLP 系统光源选购建议

　　通过对比可以发现，UHP光源技术成熟，价格低，但同时存在一些缺陷如换灯和亮度衰减，目前在背投领域已经较少应用。

　　LED 光源作为一种新光源类型，自身拥有RGB三原色系统，不采用色轮，但亮度低是一个致命硬伤，因多颗灯泡的同时采用也增加了色彩漂移出现的概率。

　　同样作为一种新型光源，ALPD激光光源则实现了LED光源很难实现的高亮度，这对于大型工程应用来说至关重要，同时其色域范围较广，不易出现色彩漂移，保证了应用效果，只是单色激光器的运用还难以摆脱荧光粉色轮。

　　综合来说，ALPD激光光源的整体性能表现出众。在亮度等方面实现了LED光源的突破。但考虑到价格因素，ALPD激光光源更适用于中高端项目中。得益于其高亮度水平，其投影产品在室内远距离，或者半室内条件下同样可以适用。ALPD激光光源的成本因素可随生产规模的提高而得到优化，投影行业内普遍认为LED和UHP光源必将被激光光源所替代。