目前液晶投影機通常采用三片式設計,在這種條件下,不僅高密度液晶片成本高,而且保證三片液晶圖像重合的光學器件結構也十分精密。這種精密的光學系統是3LCD投影機價格居高不下的原因。單片DLP投影機雖然成像器件只有一片,成本比三片式液晶要低一些,但它需要交替的三基色光源,這就需要特殊的色輪和色輪驅動電機以及同步控制電路對普通的白光進行瞬時分色。這種精密的旋轉色輪系統是DLP投影機價格居高不下的原因。所以,無論是LCD,還是DLP投影機,它們的價格都是高昂的。 所以, 除了核心技術方面的進展外,這兩年投影機光源技術也正在尋求變革。傳統的投影機燈泡壽命短、耗電大、產熱高、成本高,為投影機的小型化和普及化帶來了障礙。
但隨著三基色高亮度LED發光二極管的發明,這種因為系統元器件繁多、價格高昂而成為投影機普及的壁壘已經被打破,LED光源不需要風扇冷卻系統,不僅噪音低還進一步縮減了體積、重量,同傳統的投影機光源比,LED光源的壽命可達上萬小時,而且價格也不貴,據有人計算以LED光源作的投影機燈炮 1流明僅0.16元……
LED技術及工作原理
LED ( Lighy Emitting Diode ),又稱發光二極管,它們利用固體半導體芯片作為發光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發生復合,放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。
高亮度LED發光二極管的出現已經有很長的時間了,但由于在生產制造高亮度藍光LED半導體發光二極管的上存在著巨大的技術困難,導致紅綠藍高亮度LED半導體發光二極管的缺色而無法形成真正的系統產品,近幾年高亮度藍光LED半導體發光二極管工業化生產的成功,掃清了生產制造高亮度三基色LED的障礙,使三基色LED半導體發光二極管進入真彩色視頻顯示領域成為現實。目前高亮度三基色LED發光二極管的發光效率已經超過60流明/瓦特。雖然LED工業化產品目前的功率最大也僅在數瓦特內徘徊。但其低廉的價格(比如東芝公司30流明產品“TL10W01-D”價格約37元;60流明產品“TL10W02-D”價格約52元。)將導致部分低端投影機產品的Mini化、超便攜化。
實際應用在單片DLP投影機中的高亮度LED發光二極管,是將紅綠藍三基色4個LED芯片集成在一塊陶瓷底板上形成一個點光源,這四個LED中有2個是綠色LED芯片,紅色和藍色LED芯片各1個。作為這些超便攜投影機中光源。使用2個綠色LED發光二極管是因為在合成標準白色時,綠色光所占的比例是最多的!(詳細原理大家可以看電視原理方面的教材資料,它的主要原理基于彩色電視亮度方程:Y=0.30R+0.69G+0.11B)。采用LED發光二極管作為投影燈后,由于LED能夠快速通斷,變換投影燈光的色彩再不需要采用復雜而精密的色輪系統,只需要切換紅、綠、藍三基色的發光二極管,讓它們輪流發光即可轉換彩色。這種通過將紅、綠、藍LED三基色光源進行高速切換來取代單片DLP旋轉色輪及其附屬設施的革命方式,進一步減少了體積和耗電,實現了空前的小型化設計。 應用在3LCD投影機中的高亮度LED發光二極管,按照投影機光路分析,應該是紅綠藍三基色高亮度LED發光二極管獨立在各自的陶瓷底板上的,和單片DLP投影機一樣,以彩色電視亮度方程原理為理論,在相同技術條件下,應該將兩個綠色高亮度LED發光二極管集成為一個發光器件進行使用。 目前白光LED的發光效率已經達到20—30lm/W(流明/瓦),已超過白熾燈(15 lm/W),但不如熒光燈的80—100 lm/W。專家認為,LED的發光效率如果從目前的25 lm/W提高到200 lm/W,價格從目前的每千流明1500元,降低到每千流明15元,就能實現照明技術的革命。半導體照明產業每年給中國節省的電力,將相當于三峽的發電量。而投影燈是照明燈的高價值產品,必然成為發展重點。LED之所以成為世界照明的發展方向,就因為它具有極大的優點:它壽命長(75000小時),是白熾燈的十倍以上;發熱量低、耗電量少,為白熾燈泡的1/8,熒光燈泡的1/2;成本低;可靠性高,沖擊、震動不破碎;體積小,重量輕容易開發小巧產品。
LED技術前景及目前面臨的問題
盡管LED技術看上去前景一片光明,但實際上也面臨重要的問題需要解決,最突出的就是亮度。目前各廠家包括三菱、富可視、東芝、愛普生等公司都發布了使用LED為光源的超便攜投影機,他們有使用DLP技術的,有采用3LCD技術的,并且他們都有一共同的特點就是它們的體積都十分小巧,僅比手掌稍大一些,十分便于攜帶使用。但是這些推出的產品基本上還只是概念型產品,它們的亮度很低,還無法應付典型的商業和教育應用,能否獲得實用化的亮度水平成為LED光源技術的關鍵。所以盡管前景很好,但是LED能否在不久的未來在投影技術中真正普及還很難說。
不過,即便LED因為技術障礙始終無法取代現有的投影機光源技術,它仍然給我們提供一些新的產品和創意。例如在不需要高亮度投影的場合,或許可以通過LED技術讓投影技術變得袖珍化,并普及到各種個人設備中:說不定有一天手機、相機、掌上電腦、MP4播放器中都會內置一個小投影機呢。