投影机固态光源发展趋势.doc

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1、投影机固态光源发展趋势激光光源光机性能的关键设计激光二极管光点聚焦调整：如何将二、三十颗激光二极管精确地聚光成一小面积光点，以聚到荧光轮上，转化出扩散光。激光二极管准直镜的对位将是生产调校的重点，光点越小对光机的集光效率越有帮助。激光二极管散热设计：如何把激光二极管的热透过IleatPipe导出來,1HHeatsink及风扇带走，以保持所要求的二极管外壳50度以下温度以保证20,000小时的寿命。LED封装通常有一大片铜基板以为导热用途。但激光二极管是以TO的封装，其热导系数约为10-20K/W,其导热能力远低于LED（热导系数大约0.5K/W）O因此散热设计是一件非常关键的工作。好的散热设

2、计，若可以将二极管外壳由50度降低到40度，则激光寿命可以延长到40,000小时。激光光源关键组件说明激光二极管：主要供货商：Nichia,OSRAM。主流量产的是1.6W,但新一代可达3.5Wo可以减少激光二极管个数,降低空间需求及成木。改善散热能力，采用更好的封装，可以降低热组以期降低二极管温度,延长寿命。温度是激光二极管的关键参数。激光二极管对温度是敏感的，温度提高输出能量是下降的，如图13.1。频谱会随温度上升而往高频带方向移动，如图13.2O荧光粉：主要成分及添加物为铝酸盐，红宝石，硅酸盐，氮化物，硫化物。主要供货商有Nichia,OSRAM,Inteinatixo相较于CRT及L

3、ED荧光粉，最大的差异是高能量的激发会产生的高热。解决之道，以荧光轮转动来避开持续激发同一点以解决高热问题。同时以金属当背板来强化散热。显示荧光粉的信赖性在激光激发转换波长是非常稳定的。执行一千小时的结果，效率没有明显下降。如图M所示。透过激光激发RGY红绿黄荧光粉，其频谱如下图15o若要改善颜色则改变荧光粉的选择即可。激光安全规范的探讨：无安全顾虑，其投射光等同于UHP或LED光源。激光投影机投光的安规耍求，TEC60825-1都有规范。这是强制性的规范，主要考虑虑人眼光化学变化及皮肤的热灼伤。所在乎的是光的密度（单位面积光亮度）及能量（乘以时间得到的数值）。测试理念是取其一小区块投影光，

4、测量其能量以判断是否超过限制值，如图16所示。为什么激光投影机无安全性问题？大家对激光的安全顾虑是认为激光可以切割金属，可以打卬在金属表面，因此对激光的破坏性非常担心。我们的激光投影机，虽然其灯源组件是激光二极管，但在光源内部已被光学组件及荧光粉柔化且变成平面光块约为5minX6min,且透过光机内部放大至与面板相同大小，最后被投影镜头放大，因此从投射出的光源在使用者端看起来，就如LED或UHP光机投射岀来的光。且UHP投影机已行之多年，因此不需担心激光光机对人体的伤害。我们来试算激光被稀释的比率，让读者有个概念，比如激光光点是lniniX1mm,等投射在50屏幕上,则等同稀释40X25.4

5、X30X25.4=774,192；加上光机效率30%,肯定投光的密度已达原始的百万分之一。未来技术发展积极争取得到投影产业的认同及参与：TI自从2011年CES发表Laserengine后，每年都会在CES和TnfoComm上发表新版本的光学设计，每次都会有令人惊讶的创新架构。同时也带领着关键组件厂商荧光粉，荧光轮及激光二极管做性能优化及成本下降的动作。未来发展的重点是：如何降低成本并提升性能以达大量商品化。业界正集思广益，做提升效能的对策。比如Nichin正积极地提升激光二极管的光瓦特数；欧司朗则提供激光光源模块，讣系统厂可以像使用UHPLamp一样容易。增加激光二极管发光量及改善光谱Ni

6、chia近日已量产3.5W蓝色激光二极管。将可减半二极管个数，得以缩减光学尺寸及灯的成品尺寸，从而降低激光灯源的成本。改善蓝色激光的频谱，从445側往455血移动，以改善蓝光的颜色。加大荧光粉色域范围及耐强光和高热制作以陶瓷来制作的荧光粉，以耐更强的光及热。增加光谱选择性，以满足不同色彩需求。并增加纯度，以加人色域范围。期望达到无须色轮即可有好色彩。以简化系统设计，增加系统信赖度。光学架构的改善激光聚光效率提升：优化聚光集中度，降低光点尺寸，让光机的集光效率提升。为改善蓝色激光原始光谱色偏紫问题，混合青色及蓝色原光谱以改善色坐标。结合色轮及荧光轮成一个动件：（原本这两个组件就必须完全同步），

7、以改善成本，缩小空间及增加系统信赖度。缩小光源空间：在荧光轮上，以青色荧光粉让蓝色激光激发青色光束,移除蓝色激光光路的绕大圈，以缩小空间。结语固态激光光源的时代正在开启，其取代UHP光源已经是进行式。虽然UHP0前还是有价格优势，且占主要份额，但边缘化已是明显趋势。整理各种光源技术的比较如下表。未来趋势分析1.激光荧光轮投影机将来可以取代高流明的工程机，因为激光寿命20,000小时远大于UHP3,000小时。