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天然优势,为何 LED/激光投影仪是未来的霸主
天然优势,为何 LED/激光投影仪是未来的霸主
2016-12-23 13:18

近年来随着大画面投影显示技术的成熟,家用投影仪越来越成为消费者选购的目标。3LCD、DLP 等不同技术的投影仪遵循摩尔定律,不少投影仪比起大尺寸的电视来说价格更加低廉,追求良好视听体验的消费者纷纷为家中增添投影设备。不得不提一下 LED/激光投影仪也进入了消费者的眼中,对比传统的投影仪它们有什么优势呢?


投影光源

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无论厂商采用的技术是由爱普生主导的 3LCD(Liquid Crystal Display),或是德州仪器发明的 DLP(Digital Light Processing),还是后起之秀 LCOS(Liquid Crystal on Silicon),光源照明系统是整个投影光学系统设计的前提,投影仪使用何种光源非常重要。目前常见的分别有金属卤素灯、UHE/UHP 灯、氙灯以及 LED 和激光,其中金属卤素灯属于热光源,基本上已经逐步被淘汰了;UHE/UHP 是超高压汞灯,利用光学原理滤除了红外线,属冷光源;氙灯的光谱则最接近自然光;LED 和激光是近年来逐步进入消费者市场的。


寿命

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(飞利浦发明的 UHP 专利)

使用过传统投影仪的都会有经验:在使用一段时间后,投影仪的亮度以及画面质量会逐步下降,更换灯泡是长期使用投影仪不可或缺的成本。金属卤素灯的寿命约 1000 小时,UHE/UHP 一般在 4000-6000 小时,氙灯也就 1500 小时左右,LED 长达 10000 小时,激光比起 LED 更是“长寿”,能到 20000 小时以上。


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以目前算是价钱最便宜的激光投影仪坚果 S1 Pro 为例,官方标注能无间断使用 30000 小时以上,即使只算一半也有 15000 小时,差不多是使用 UHE/UHP 的 3 倍,在寿命以及后续使用成本上 LED/激光投影仪拥有巨大的优势。


亮度

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对于投影仪来说一个重要的参数是投影出来的亮度,这个很大程度是由投影光源决定的。LED 光源在发展初期虽然各个方面上都比原来使用传统光源的投影仪出色,但亮度方面始终是个硬伤,开始商用阶段因其相对简单的光路结构设计能大幅度减小投影仪体积,所以初期采用 LED 光源的基本都是小型投影仪。好在随着技术的成熟以及推陈出新,LED 光源也基本追上了传统光源,使用传统光源的爱普生 CH-TW5350 亮度为 2200 流明,而采用 LED 光源的坚果 G3 已经可以达到 4500 流明(换算为 ANSI 则是 1000)。


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相比之下,亮度是普通光源 1000 倍以上的激光光源在亮度上的优势更大。目前大部分厂商采用的都是德州仪器的 DLP 技术,传统光源先发出白光,然后通过聚透镜和色轮后被分解为 RGB 三基色投射到 DMD 芯片上,激光光源则通过设置不同的波长可以直接做成三基色激光器,色轮就可以省略掉(目前国内对于红绿蓝三基色通常选用的波长分别为 456nm、532nm 和 635nm)。即使厂商因为成本限制只用单色激光,色轮不能省略,也能直接通过增加激光器的数量来提升亮度。同样以价钱最为亲民的激光投影仪坚果 S1 Pro 为例,其亮度能达到 4000 ANSI,是刚才提及的坚果 G3 1000 ANSI 的 4 倍,BARCO 的激光投影仪甚至去到了 11800 流明。


色域

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除亮度以外,色域也是大家看中的一点,谈论色域的话,传统光源基本就是毫无尊严的存在。LED 发展至今,早就摆脱了当初单色光源的限制,白色和 RGB 三基色的 LED 光源都已经出现,RGB 三基色 LED 光源的纯色非常之高,三种颜色按时间顺序轮流发光,色域可轻松达到 100% 以上,色彩的还原效果就不用提了,像是坚果最初代的 G1 都能轻松去到 120% 以上的 NTSC。


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一般传统光源大概可表现出自然界中 30% 的人眼可识别色彩,激光光源则能表现 90% 以上的人眼可识别色彩,两者之间差距甚大。从色度学颜色合成出发,由色度图不难出看出若采用 RGB 三基色,效果最好的话需要设计成色度图的内接最大三角形,即三顶点均在光谱轨迹上,且红光近 700nm,绿光处于 515-520nm 之间,蓝光则是近 400nm,实际上能达到要求的光源只有激光,这也是为何各家厂商纷纷往激光方向上研发。还是以坚果 S1 Pro 为例,即使是该品牌的第一台激光投影仪,色域也已经覆盖 97% 以上的 Rec.709,假以时日要达到 Rec.2020 也不是问题。


其它

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在亮度色域以外,对比度等方面 LED/激光投影仪也是妥妥的具有优势——50000:1 的动态对比度,1800:1 的静态对比度,这种激光投影仪基础的参数就已经让对手相形见绌。同时因为激光极好的方向性和偏振性,使其投影距离可以非常得短,对于空间受限的地方来说十分适用,实时对焦也能让用户更加方便使用。


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回到投影仪本身,因为 LED/激光都属于冷光源,不会像传统光源一样发热量巨大,所以设计时能省去大功率的散热风扇,简单的光路结构更是大幅度降低了光学投影部分的体积,激光独有的汇聚性还能省去内部的聚光部件,投影仪的体积可以进一步的缩小。


缺点

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人无完人,机无完机,纵然 LED/激光投影仪万般好,缺点还是有的。LED 的通病就是亮度,这也是上文已经提及的,在 LED 即发光二极管本身如果没有重大突破的话,想要提高亮度就只能增加 LED 的数量,但作为投影仪的光源尺寸不能太大,增加数量也会相应提高成本。


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激光投影仪最大的问题,则是安全隐患。所有人都知道激光不能直射眼睛,这是由于激光能量相当集中,直接照射人体会造成伤害,一个 150mW 的激光在 1 米外可以很容易烧坏常用的塑料薄膜袋子。于是厂商方面就需要做出保护措施,坚果就在 S1 Pro 配备了三组传感器,一当检测到有人或物接近就自动降低亮度,即降低激光的功率,保证使用时的安全,这应该成为所有激光投影仪的安全标配。


尾巴

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不同于使用 LED 光源的投影仪已经步入数千元的价位,能与传统投影仪争夺市场,激光投影仪因为激光发生器以及光学投影部分的成本居高不下,徘徊在数万元上,坚果最新的 S1 Pro 勉强在不计成本的情况下下拉到了 2 万元的价位(毕竟一块德州仪器的 0.65''DMD 就要 1999 美元),可要大范围普及的话仍然任重道远。但时代在进步,在技术越来越成熟的情况下,除去像是军工等特殊应用环境需要氙灯大功率高亮度设备外,LED/激光投影仪迟早会成为消费市场的主流。


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卢家俊
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