LED光源在微投影系統上的應用

3.2. 色彩范圍寬

RGB LED 的三基色純度很高，可以實現非常寬的色域范圍(如圖2 所示)， 而普通投影燈泡包含的光譜范圍有限， 且需要色輪分色， 色彩純度往往受到亮度需求的限制， 一般投影機的色域范圍僅為NTSC 的60~70%, LED 光源投影機則可輕松達到100%以上， 色彩還原更好。

圖2 LED光源寬的色彩范圍

3.2.4 需色輪分色

單片DLP 的色彩來自于色輪對燈泡光線的分解， 色輪轉速直接影響到畫面色彩刷新速度， 常見的彩虹現象正是由于色輪的存在而產生的， 而RGBLED 3 種顏色發光體按照時間順序輪流發光， 等效于色輪分色， 但速度可以達到相當于48 倍速色輪的范圍， 彩虹現象大幅減少， 并且沒有色輪高速轉動帶來的噪聲。另外與UHP 燈相比， LED 光源不會發出紫外和紅外波段的光， 系統中不需要UV 和IR濾光片， 這樣投影系統就可以做得更小， 成本更低。圖3、圖4 分別為普通燈泡做光源時的系統結構圖和三色LED 燈做光源時的系統結構圖。

圖3 普通燈泡做光源的系統結構圖

圖4 三色LED燈做光源的系統結構圖

4 目前LED 作為投影機光源存在的問題

4.1 光通量有待提高

LED 的光效與傳統投影機使用的UHP 和UHE燈相比仍有較大的差距。LED 光源要想成為傳統投影機金屬鹵素燈泡以及流行的超高壓汞燈泡的新型替代品， 就必須發出更多的光， 必須具有更高的能量轉換效率， 目前世界各國均加緊了對LED 發光效率的研究。

4.2 生產成本高

生產成本高是影響LED 光源普及的主要原因。

但是， 近年來隨著晶片生產技術的改良及各種專利技術的解禁(日本Nichia 日亞公司的專利保護期至2006 年)， 制造成本正在急劇下降， LED 光源正朝著高效率、低成本的方向發展， 這為LED 光源的廣泛應用提供了有利條件。

4.3 產品的一致性、可靠性有待提高

由于投影需要由多個LED 單體組成， 其參數離散型是一個重要的技術問題。除了通過預選、分類盡量保證一致性外， 還必須設計合理的LED 排列結構和研究適合的驅動電路， 防止偶然產生的能量集中而燒毀部分LED.

4.4 光束質量差

目前， LED 器件或芯片的出射光束擴散角大，光學擴展量較大， 其幾何形狀不利于收集和傳輸，也不利于改進投影引擎的相關性能和成熟度。用LED 器件或芯片構建的投影光源是一種具有多個離散發光元件的擴展面光源， 對增大引擎光效， 提高亮度和均勻性等圖像質量指標增加了難度， 如何高效率地利用LED 的光能成為一個非常有研究價值的問題。

5 結束語

LED 光源亮度瓶頸得到突破， 意味著LED 光源應用于投影機的時機已經成熟。LED 光源低發熱量的優勢可以讓投影機體積做得更加小巧， 其2 萬小時的壽命基本杜絕了投影機使用一段時間后需要更換燈泡的現象， 用戶的使用成本將大幅度縮減， 這為投影機進入家庭市場帶來了可能性。隨著世界各國對LED 光源技術的深入研究和技術突破， LED 光源在不久的將來定能取代現有金屬鹵素燈泡以及流行的超高壓汞燈泡， 成為投影機的新型光源。