技术解析：DLP投影显示单元光源分析

【中国数字视听网讯】DLP（DigitalLightProcessing）大屏幕显示系统，是目前大屏幕显示行业最高端的技术，为7*24小时工作的监控需求提供了不可替代性的产品。

一、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，不同于LCD及LED，其光源部分为一个独立的子系统，一般由发光部件、电源部件、散热部件和结构部件四部分组成。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，同时影响整个DLP系统的设计。

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、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系统的发展前期，由于其稳定性无法完全保证，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连续爆灯的噩梦，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有差异。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。

二、常见光源的分类

DLP系统中的光源分类大致有三种，分别为UHP、LED、LASER光源。

1.UHP光源

UHP（UltraHighPerformance）光源是2010年以前DLP系统几乎唯一的可用光源。UHP属于超高压汞灯泡，其寿命较短，一般100/120W标称只有8000小时，累计工作时间4000小时后亮度会出现明显的衰减；200/250W使用寿命在3000小时左右。因为UHP灯泡发出的光是理想的冷光源，所以现普遍应用在正投投影机和DLP和LCD（较早的背投大屏）背投拼接墙上，其主要提供商为PHILIPS和OSRAM。

由于其寿命的致命缺陷，目前已基本被淘汰，只有少量低端客户在使用。

2.LED光源

LED（LightEmittingDiode)的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED从2004年开始研发，到2010年后不断分割市场，目前占领了DLP系统的半壁江山。其主要提供商是OSRAM和LUMENUS。

LED光源的发展经历了三个阶段：

第一代LED光源产品：采用三颗LED灯（红、绿、蓝），亮度为650流明。

第二代LED光源产品：同样采用三颗LED灯（红、绿、蓝），对电路、光路进行了优化，亮度最高为850流明，目前有部分厂家仍在使用。

第三代LED光源产品：采用18颗LED灯，3*6阵列式，每种颜色各三颗，亮度最高达到1200ANSI流明。是目前市场LED光源主流产品。

其优势：

超长寿命：LED 光源的寿命高达60000小时以上，如在7×24小时使用条件下可连续工作7年半（60000小时）以上，生命周期内可不用考虑照明光源更换的问题。

可进行超宽范围的色温调整（3200K-10000K）：满足不同应用领域的需
求，特别适合于一些在色彩有特殊要求的应用：如广电行业、医疗行业、虚拟仿真行业等。

即时开机，在关机后可即时再次开机：LED 开机即可到达正常工作亮
度，无需超高压水银灯的等待时间。

LED快速切换性能可对RGB色坐标和亮度进行精细的电子调整，非常适
合拼接系统中各单元之间的色彩和亮度一致性的调整。

绿色环保照明，采用固态LED ，不会对环境造成汞污染。

但其缺点同样明显：

亮度较低：由于3*6阵列式光源已是极限，无法提高，所以1200ANSI流明的亮度也是最高亮度。在大尺寸或明亮环境下，显得亮度不足。

功耗大、发热量大：光源发热量大，虽然采用了液冷+风冷的散热方式，但仍经常出现温度过高而引起的色彩漂移。大面积拼接时，维护空间必须使用专业机房空调散热。功耗350W，不属于节能环保产品。

维护周期短：虽然寿命长达6万小时，但由于每个单元采用了18颗LED光源，在日常使用中每颗灯的衰减不同，会早场颜色的不同，需要经常调整。后期维护成本较高。

3.LASER光源

LASER光源是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源，是一种相干光源。LASER光源系统在2008年开始研发，2011年开始分割市场，在DLP显示系统中更多应用于数字影院等高亮度正投中，2012年开始进入DLP拼接系统，由于其优势明显，迅速占领市场，成为今后发展的主流。

其优势：

亮度高，目前第三代激光光源产品亮度高达4000ANSI流明，适合任何尺寸任何环境下应用。

寿命长：激光光源的寿命高达80000小时以上，如在7×24小时使用条件下可连续工作10年以上，生命周期内可不用考虑光源更换的问题。

色域标准：激光光源产品色彩最接近国际标准色。

维护周期端：激光光源采用单一蓝色激光，光源稳定，维护周期长

功耗低：激光光源产品功耗180W，属于节能环保产品。

三、各类光源的工作原理介绍

1.UHP光源的工作原理

UHP光源为超高压汞灯，通过20KV的高压击穿电弧进行启动，一般以风扇作为其散热方式。UHP光源发出白色光通过透射色轮，产生色彩，其色域的大小取决于色轮的色彩分布。出于亮度的考虑一般都会在色轮上增加白色部分，提高白色的亮度，但是同时会减少色域的分布。UHP光源通过15年以上的使用过程，技术上成熟可靠，由于部分产品的家电化，成本比较低。

2.LED光源的工作原理

LED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，一般以冷媒作为散热主要方式。由于有红、绿、蓝不同颜色的LED灯，所以LED光源系统不需要色轮。但是由于亮度不够，目前需要多颗同色作为三组灯进行工作。LED光源前期亮度无法提高，其中绿色灯是亮度瓶颈。目前搭载OSRAMLED光源的DLP产品，已经可以达到典型值1000lm，细选单个产品可以达到1200lm，亮度问题成为瓶颈。由于多色多颗分布，多颗led光源衰减不可控制，目前色彩漂移严重，成为其致命缺点。

3.LASER激光光源工作原理

LASER为激光光源，由红绿蓝三色激光组成的系统过于庞大，价格惊人，目前使用的是由激光发生器发出蓝色激光，通过荧光粉色轮，改变为红、绿、蓝三色。一般认为激光发生器的平均寿命为80000小时。由于其亮度高、色彩好、功耗低，逐渐成为主流产品，是DLP产品今后的发展趋势。

四、各类光源的优缺点

1.亮度对比

在亮度对比上，LASER是最高的，可达4000ANSI流明，UHP可以采用双灯叠备的形式，也可以提供1600lm的亮度，在这个PK中，LED无法取胜。

2.平均寿命对比

平均寿命的定义为当工作到上述额定寿命时，有50%的光源的亮度保持在其额定亮度的50%以上。

UHP光源的寿命仍然在奋力提升（后续可达到20000小时），LED发光二极管的稳定性已经得到认可，达到6万小时，而LASER光源后来居上，目前已经达到8万小时。

3.维护周期对比

UHP光源和LASER光源（LPD）都是一组光源，其衰减和色坐标的变化都取决于单一零件，LED光源由三组不同色光组成，每组上有六颗灯，不同颜色灯的衰减的程度无法一致，造成颜色漂移过大，一定的时间后必须进行调整。

4.分辨率的对比

UHP光源只有4：3产品，其分辨率分别为1024*768和1400*1050，LED光源在此基础上增加了16：9产品，其分辨率为1920*1080，激光光源除标准的1024*768，1400*1050，1920*1080外，今年推出了超高分辨率产品1600：1200和1920*1200，成为分辨率最全的产品。

5.总结

通过以上对比可以看出：

投影单元光源从UHP光源逐步向LED光源及激光光源发展。世界著名品牌产品目前均在研发激光光源产品。激光光源产品为以后发展的趋势。