DLP大屏幕顯示系統光源深度對比綜述

　　DLP（Digital Light Processing）大屏幕顯示系統，是目前大屏幕顯示行業最高端的技術，為真7*24小時工作的監控需求提供了不可替代性的產品。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/367117.htm

　　一、DLP系統中光源的重要性

　　DLP系統中光源被設計成為可替換的部件，不同於LCD及LED，其光源部分為一個獨立的子系統，一般由發光部件、電源部件、散熱部件和結構部件四部分組成。光源子系統是DLP系統的一個重要子系統，對DLP產品有重大影響，同時影響整個DLP系統的設計。

　　1.光源決定DLP系統圖像的質量

　　光源的選取決定DLP系統的重要指標，決定系統亮度、均勻度、對比度的初始值。作為整個系統光能的提供系統，對DLP系統的圖像起決定性作用。

　　2.光源決定DLP系統的穩定性

　　光源系統發熱量大、溫度高，其穩定性對整個系統的穩定性起決定性的作用。在DLP系統的發展前期，由於其穩定性無法完全保證，很多系統被設計成雙光源系統來保證整體系統的穩定。幾乎每個早期的DLP生產企業也都經歷過連續爆燈的噩夢，走過了艱難的成長過程。

　　3.光源決定DLP產品的維護周期

　　由於光源系統的特性，不可避免的都有衰減周期，而每個產品的衰減周期是相對不可控制的。這樣造成產品在交付客戶使用一段時間後，色彩和亮度都會有比較大的變化，需要進行維護。其維護的周期由光源及其他原因決定，其中光源起了決定性的作用。

　　4.光源決定DLP產品的維護成本

　　光源作為DLP產品的重要組成部分，不同光源的選擇對於DLP後期的維護成本也會有差異。由於光源技術的發展成熟度不一樣和使用壽命長短的不同，在後期維護的時候，需要更新的原器件價格和更新頻率也不盡相同，這樣就造成了維護成本的差異。

　　二、常見光源的分類

　　DLP系統中的光源分類大致有四種，分別為UHP、LED、LASER、混合光源。本文只對前三種進行詳細論述和對比。

　　1.UHP 光源

　　UHP（Ultra High Performance）光源是2010年以前DLP系統幾乎唯一的可用光源。UHP屬於超高壓汞燈泡，其壽命較長，一般100/120W標稱8000小時，最長的甚至標稱12000(＄6.1277)小時，累計工作時間4000小時後亮度也不會出現明顯的衰減；200/250W使用壽命在3000小時左右。因為UHP燈泡發出的光是理想的冷光源，所以現普遍應用在正投投影機和DLP和LCD（較早的背投大屏）背投拼接牆上，其主要提供商為PHILIPS和OSRAM。

　　

　　2. LED 光源

　　LED（Light Emitting Diode） 的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。LED從2004年開始研發，到2010年後不斷分割市場，目前佔領了DLP系統的半壁江山。其主要提供商是OSRAM 和LUMENUS。

　　

　　3.LASER 光源

　　LASER光源是利用激發態粒子在受激輻射作用下發光的電光源，是一種相干光源。LASER 光源系統在2008年開始研發，2011年開始分割市場，在DLP顯示系統中更多應用於數字影院等高亮度正投中，2012年開始進入DLP拼接系統。其主要提供商是NICHIA等。

　　

　　4.混合光源（不做詳細介紹）

　　混合光源系統，本文認為是對LED光源的補充，主要解決LED光源綠色燈亮度不足的問題，2011年開始出現 LED（R\B）+LASER（G）的產品。

　　三、各類光源的工作原理介紹

　　1.UHP光源的工作原理

　　UHP光源為超高壓汞燈，通過20KV的高壓擊穿電弧進行啟動，一般以風扇作為其散熱方式。UHP光源發出白色光通過透射色輪，產生色彩，其色域的大小取決於色輪的色彩分布。出於亮度的考慮一般都會在色輪上增加白色部分，提高白色的亮度，但是同時會減少色域的分布。UHP光源通過15年以上的使用過程，技術上成熟可靠，由於部分產品的家電化，成本比較低。UHP專利由PHILIPS掌握，以後可能會發展到20000(＄6972.0000)小時的平均壽命。

　　

　　UHP光源工作原理簡圖

　　2.LED光源的工作原理

　　LED即發光二極體，是一種半導體固體發光器件，一般以冷媒作為散熱主要方式。由於有紅、綠、藍不同顏色的LED燈，所以LED光源系統不需要色輪。但是由於亮度不夠，目前需要多顆同色作為三組燈進行工作。LED光源前期亮度無法提高，其中綠色燈是亮度瓶頸。目前搭載OSRAM LED光源的DLP產品，已經可以達到典型值1000lm，細選單個產品可以達到1200lm，基本解決了亮度問題。但是由於多色多顆分布，多顆led光源衰減不可控制，目前色彩漂移更依賴於各個廠家的產品設計能力。

　　

　　LED光源工作原理簡圖

　　3. LASER雷射光源工作原理

　　LASER為雷射光源，由紅綠藍三色雷射組成的系統過於龐大，價格驚人，目前在數字影院等前投設備中使用。我們這裡介紹的是由雷射發生器發出藍色雷射，通過螢光粉色輪，改變為紅、綠、藍三色。有部分廠家將雷射加螢光粉色輪的系統稱為LPD（Laser Phosphor Display） 系統，目前使用在拼接系統中的產品，多為有螢光粉色輪的系統。一般認為雷射發生器的平均壽命為40000(＄18.0000)小時，但是對螢光粉色輪的壽命還沒有準確的估計。其系統類似UHP光源的系統。

　　

　　雷射光源工作原理簡圖

　　四、關於光源可靠性的說明

　　可以影響光源可靠性的因素很多，並非採用了LED光源的平均壽命就會更長，更多依賴整個系統的方案設計。

　　影響光源壽命的因素有以下幾種：

　　1.溫度和溼度

　　不論任何的光源，溫度和溼度的要求是第一位的，溫度和溼度對燈的壽命影響是決定性的，不論UHP燈還是現在的LED燈，把溫度降下來是每個設計者最大的問題，每增加10度的溫度，光源的壽命要降低一半。溼度的增加也會降低光源的壽命。

　　2.電流和電壓

　　UHP燈在點燈觸發後，可以保證穩定的電壓和電流，並不會隨外界電壓變化而變化，但是在UHP燈的亮度不夠的前期，也會有一些廠家調整輸出電流大小來讓自己的產品顯得更亮。在LED燈亮度無法保證的情況下，部分廠家OVERLAP25%，以提高產品亮度，更有廠家OVERLAP30%，其後果必然是壽命降低。

　　3.灰塵和腐蝕

　　灰塵和腐蝕與使用環境及產品設計的微環境有關。當然灰塵對整個DLP系統都是致命的，目前廠家採用各類防塵系統來降低灰塵和化學腐蝕的作用。當然，當降溫和防塵的設計矛盾體放在一起，設計的難度是非常大的。

　　4. 其他

　　機械結構的受熱變形和光路設計也會影響光源的可靠性。

　　五、各類光源的優缺點

　　　1.亮度對比

　　

　　在亮度對比上，LASER是最高的，UHP可以採用雙燈疊備的形式，也可以提供1600lm的亮度，在這個PK中，LED無法取勝。由於目前各種光源的亮度都已經基本夠用，我們給UHP、LED、LASER分別打9分、8分和10分

　　2.平均壽命對比

　　

　　平均壽命的定義為當工作到上述額定壽命時，有50%的光源的亮度保持在其額定亮度的50%以上。

　　UHP光源的壽命仍然在奮力提升（後續可達到20000小時），LED發光二極體的穩定性已經得到認可，LASER光源的亮度由於其螢光粉色輪的壽命目前無法驗證，暫時設定為40000小時。

　　本輪戰鬥，LED光源勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打5分、10分和8分

　　3. 可靠性對比

　　

　　LED光源沒有色輪，減少了一個光學零件。色輪（COLOR WHEEL）作為一個轉動機械，靠馬達帶動旋轉，平均無故障時間（MTBF）基本為20000小時。色輪作為DLP系統中MTBF最小的零件，對可靠性的影響是巨大的。一般色輪在DLP系統中都以耗材出現，UHP光源和LASER光源都有色輪，LED光源減少了一個耗材零件。

　　依舊LED光源勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打9分、10分和7分

　　4. 維護周期對比

　　

　　UHP光源和LASER光源（LPD）都是一組光源，其衰減和色坐標的變化都取決於單一零件，LED光源由三組不同色光組成，每組上有六顆燈，不同顏色燈的衰減的程度無法一致，造成顏色漂移過大，一定的時間後必須進行調整。以上數據根據彩訊科技工程服務部提供，其中LASER光源的維護時間沒有進行確認。

　　本輪UHP勝出，但是都沒有達到免維護的理想，我們給UHP、LED、LASER分別打5分、3分和4分

　　5.價格對比

　　

　　UHP光源歷時15年的改善，技術非常成熟，系統上需要更新的產品少，而LED光源和雷射發生器的價格，目前仍然居高不下。其中LED三色光源的透鏡價格大大高於一個色輪的價格，冷媒散熱系統更是價格不斐。使用新產品的用戶必須分攤研發的成本。其中雷射光源可以借用原來UHP光源的平臺，價格上和LED光源比有一定的優勢。

　　在價格上UHP勝出。我們給UHP、LED、LASER分別打10分、7分和8分。

　　6.總結

　　綜合以上所述，我們看下列表格，分別在以上五個項目上各類光源的得分情況。