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都叫“激光投影”,单色激光属于偷换概念

2021-09-28 00:00 出处: 人气: 评论(0


不知道大家在听到“激光”这个词的时候是什么感觉,笔者在听到这个词的时候,第一个想起的就是逗猫用的激光笔,亮度很高的同时,还能够照到很远的地方。同时“激光”这个词,也给人一种科技感很强的感觉,毕竟是生活中不那么常见的东西。但是当激光和投影仪这两个东西结合在一起,事情就开始有趣了起来。

采用激光作为投影仪主要有两种形式,一种是三色激光,一种是单色激光,今天笔者就和大家来聊一聊,这两种激光究竟都有什么区别。

激光的特性

方向性好、亮度高、单色性好,这三个点可以说是激光最主要的特点。而这三个点在投影仪上都有很好的应用,方向性好可以提升投影仪的光效,减少亮度损失、亮度高可以提高投影仪的画面亮度、单色性好则可以提高整体画面的色域覆盖。那么似乎激光就已经是投影仪光源的最好选择了,但是正如笔者在开头提到的问题,激光也被细分为了三色激光和单色激光,这两种方式虽然都是激光光源,但是其实存在非常大的不同。

激光投影发展现状

激光投影现阶段主要有三色激光和单色激光两种光源方案,关于这两种光源的区别在后文笔者也会详细分析。由于笔者的上一份工作会接触到一些激光器相关的上游厂商,在这里从光源中激光器的角度来和大家简单谈一谈。

上图就是单个激光二极管的实物图,通常来说投影仪光源会由多个这样的激光二极管封装而成,单色激光通常采用4颗蓝色激光器进行封装作为光源,而三色激光则是28颗红(14)、绿(7)、蓝(7)三色激光器的封装结构作为光源。现阶段来看,激光投影的光源基本都采购于Nichia(日亚化学),Nichia一般会直接提供封装好的元件为下游光机厂商供货。

在有一定采购量的情况下,Nichia提供的三色激光封装的价格大概在300USD左右,而单色的蓝色激光封装的价格几乎只有三色激光的三分之一,三色激光的成本较高,也是三色激光产品到现在都还非常少的重要原因。

在激光投影方面,目前长焦的激光投影仪在家用市场中比较有代表性的就是当贝X3和米家激光投影,他们采用的都是光峰的ALPD2.0技术,光源则是由Nichia提供的两个四颗蓝色激光器的封装组件。由于单色激光成本较低,价格都控制在了万元以内。而三色激光更多是用在了部分超短焦投影上,也就是市面上常说的激光电视,价格普遍在五万以上。由于红色激光器对于散热要求提高导致的体积较大以及成本的关系,三色激光目前还没有应用在家用长焦投影领域。

从未来的发展方向来看,三色激光的光源需要进行小型化以及成本的降低,才能够应用在家用的长焦投影上。而单色激光由于不论是色彩还是性价比都比不上现在的LED光源,注定是一个短期的过渡方案。而现在家用投影常用的LED光源还是现阶段家用投影最好的选择。后文中笔者也会就三色激光、单色激光、LED这三种投影仪的光源做一些详解和对比。

最好的方案是采用三色激光

三色激光从某种意义上来说,才能算得上是真正的“激光光源”。我们人眼能看到的所有色彩都可以通过不同强度的红、绿、蓝三色光给调制出来,而三色激光光源也正是采用了红、绿、蓝的三色激光器分别发光,由于激光的单色性很好,只要选择合适波长的激光器,就能够确保发射出的红绿蓝三色光是几乎没有杂光的。红、绿、蓝的三色激光再分别照射到DMD芯片上,最终利用视觉暂留现象合光形成需 要的颜色。

三色激光投影仪的成像原理就如上面的图片所示,但是三色激光虽然好,也存在一定的问题,最大的阻碍其实是它的成本相对而言比较高。由于三色激光需要红、绿、蓝三个激光器,而单个激光器的价格远超LED灯珠,整体的成本上升导致现在市面上的三色激光投影仪普遍都价格昂贵。另一方面是三色激光投影仪的体积由于光源的激光器散热量较大,需要更大体积的散热结构,整体体积往往比较大,相比于LED光源的投影仪更是成倍地增加,在整体小型化之前,三色激光投影仪依然很难在家用市场中普及。

单色激光噱头大于实际

与三色激光相对的,就是笔者在前文提到过的单色激光,这也是很多现在宣称为“激光投影”的投影仪采用的光源。单色激光是采用单个蓝色的激光器作为光源,而红、绿两色光需要靠蓝色激光激发色轮上的荧光粉来发光。其实到了激发荧光粉这一步,荧光粉发出的光线就已经不算作是激光了。其中显著的区别在于荧光并没有谐振腔,发出的光也不具备激光的特征,往往属于宽频谱的光线。在激发色轮上的红色和绿色荧光粉后,往往还需要一块滤光片来滤除多余的杂光来提高红光和绿光的准确度。

在上面这样一个光谱图中,横轴是光的波长,纵轴为归一化能量。如果想要色纯度更高,那么其能量总和就越小,也就是亮度会更低;如果想要更高的亮度,就需要将滤波的频率区段拓宽,但是这样一来色彩的纯度就不够高,整体色域会变窄。当然这个问题可以通过提高激发荧光的强度来实现,如增加蓝色激光器的个数和强度,但是这样一来成本又会上升。这就导致了现在的单色激光投影仪要么亮度提升不大,要么色彩偏差较大,“激光”更多变成了一个噱头。


LED光源是现阶段最好的方案

目前家用市场中比较主流的是采用LED作为光源,其原理其实和前面提到的三色激光类似,只是受制于LED灯珠的亮度,其画面亮度会比三色激光的投影仪低一些。由于采用三种不同颜色的LED灯珠发光,LED也更容易得到色彩纯度更高的红、绿、蓝三色光线,其画面可以覆盖的色域也会更广一些。特别是相对于单色激光而言,由于红、绿、蓝三色LED发出的光线相较于激发的荧光频谱更窄,在滤波去除杂光时可以更好地兼顾亮度和色彩。所以在三色激光技术没有完全成熟之前,现阶段看来家用投影仪最好的光源选择还是LED。

笔者认为,三色激光确实能够极大地提升投影仪的亮度和画质,虽然目前受制于价格高、体积大,暂时没有在家用投影市场广泛推广。但是可以预料的是,三色激光肯定是未来家用投影的一个发展方向。而单色激光由于存在激发荧光粉的过程,严格意义上来讲只有蓝色部分由激光提供。而且单色激光存在亮度和色彩不可兼得的问题,特别是在色彩上,甚至还比不上和三色激光原理相似的三色LED,导致单色激光看起来更像是一个噱头。现阶段看来,家用投影仪最好的选择还是三色LED,当然也期待三色激光的家用投影能够尽快解决问题,推广开来。

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