DLP大屏幕显示系统光源深度对比综述

　　DLP（Digital Light Processing）大屏幕显示系统，是目前大屏幕显示行业最高端的技术，为真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四种，分别为UHP、LED、LASER、混合光源。本文只对前三种进行详细论述和对比。

　　1.UHP 光源

　　UHP（Ultra High Performance）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，其寿命较长，一般100/120W标称8000小时，最长的甚至标称12000小时，累计工作时间4000小时后亮度也不会出现明显的衰减；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。

　　

　　2. LED 光源

　　LED（Light Emitting Diode） 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。

　　

　　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。其主要提供商是NICHIA等。

　　

　　4.混合光源（不做详细介绍）

　　混合光源系统，本文认为是对LED光源的补充，主要解决LED光源绿色灯亮度不足的问题，2011年开始出现 LED（RB）+LASER（G）的产品。

　　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。UHP专利由PHILIPS掌握，以后可能会发展到20000小时的平均寿命。

　　

　　UHP光源工作原理简图

　　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OSRAM LED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，基本解决了亮度问题。但是由于多色多颗分布，多颗led光源衰减不可控制，目前色彩漂移更依赖于各个厂家的产品设计能力。

　　

　　LED光源工作原理简图

　　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，目前在数字影院等前投设备中使用。我们这里介绍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。有部分厂家将激光加荧光粉色轮的系统称为LPD（Laser Phosphor Display） 系统，目前使用在拼接系统中的产品，多为有荧光粉色轮的系统。一般认为激光发生器的平均寿命为40000小时，但是对荧光粉色轮的寿命还没有准确的估计。其系统类似UHP光源的系统。

　　

　　激光光源工作原理简图

　　四、关于光源可靠性的说明

　　可以影响光源可靠性的因素很多，并非采用了LED光源的平均寿命就会更长，更多依赖整个系统的方案设计。

　　影响光源寿命的因素有以下几种：

　　1.温度和湿度

　　不论任何的光源，温度和湿度的要求是第一位的，温度和湿度对灯的寿命影响是决定性的，不论UHP灯还是现在的LED灯，把温度降下来是每个设计者最大的问题，每增加10度的温度，光源的寿命要降低一半。湿度的增加也会降低光源的寿命。

　　2.电流和电压

　　UHP灯在点灯触发后，可以保证稳定的电压和电流，并不会随外界电压变化而变化，但是在UHP灯的亮度不够的前期，也会有一些厂家调整输出电流大小来让自己的产品显得更亮。在LED灯亮度无法保证的情况下，部分厂家OVERLAP25%，以提高产品亮度，更有厂家OVERLAP30%，其后果必然是寿命降低。

　　3.灰尘和腐蚀

　　灰尘和腐蚀与使用环境及产品设计的微环境有关。当然灰尘对整个DLP系统都是致命的，目前厂家采用各类防尘系统来降低灰尘和化学腐蚀的作用。当然，当降温和防尘的设计矛盾体放在一起，设计的难度是非常大的。

　　4. 其他

　　机械结构的受热变形和光路设计也会影响光源的可靠性。

　　五、各类光源的优缺点

　　　1.亮度对比

　　

　　在亮度对比上，LASER是最高的，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。由于目前各种光源的亮度都已经基本够用，我们给UHP、LED、LASER分别打9分、8分和10分

　　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，LASER光源的亮度由于其荧光粉色轮的寿命目前无法验证，暂时设定为40000小时。

　　本轮战斗，LED光源胜出。我们给UHP、LED、LASER分别打5分、10分和8分

　　3. 可靠性对比

　　

　　LED光源没有色轮，减少了一个光学零件。色轮（COLOR WHEEL）作为一个转动机械，靠马达带动旋转，平均无故障时间（MTBF）基本为20000小时。色轮作为DLP系统中MTBF最小的零件，对可靠性的影响是巨大的。一般色轮在DLP系统中都以耗材出现，UHP光源和LASER光源都有色轮，LED光源减少了一个耗材零件。

　　依旧LED光源胜出。我们给UHP、LED、LASER分别打9分、10分和7分

　　4. 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。以上数据根据彩讯科技工程服务部提供，其中LASER光源的维护时间没有进行确认。

　　本轮UHP胜出，但是都没有达到免维护的理想，我们给UHP、LED、LASER分别打5分、3分和4分

　　5.价格对比

　　

　　UHP光源历时15年的改善，技术非常成熟，系统上需要更新的产品少，而LED光源和激光发生器的价格，目前仍然居高不下。其中LED三色光源的透镜价格大大高于一个色轮的价格，冷媒散热系统更是价格不斐。使用新产品的用户必须分摊研发的成本。其中激光光源可以借用原来UHP光源的平台，价格上和LED光源比有一定的优势。

　　在价格上UHP胜出。我们给UHP、LED、LASER分别打10分、7分和8分。

　　6.总结

　　综合以上所述，我们看下列表格，分别在以上五个项目上各类光源的得分情况。