应用于背投单元投影机光学引擎浅析

　　现阶段在市面上销售的应用于背投单元投影机光学引擎的光源主要以高压水银灯、大功率3基色LED（红、绿、蓝单色LED）、单激光二极管（主要为蓝色激光二极管）为主。其中以使用3基色LED光源的光学引擎以其超长的使用时间、出色的安全性能以及出色的色彩显示已经越来越受到消费者的喜爱。下面具体介绍一下3基色LED光源光学引擎与其他光学引擎相比较有哪些优势。

　　一、使用寿命长

　　使用超高压水银灯为光源的背投单元投影机引擎最大的缺点就是灯泡使用寿命短，平均寿命在3000小时上下,用不到一年的时间便需更换一次，而灯泡的价格多在3000元左右,致使投影机的使用和维护成本居高不下。灯泡寿命短、价格昂贵，使得投影机难以走入家家户户。而近两年,随着LED光源技术的兴起与应用，采用三基色LED作为背投单元投影机光源可以将寿命提升至数万小时，解决了超高压水银灯寿命短的技术难题。LED光学引擎即使用大功率发光二极管为光源的光学引擎，LED（LightEmittingDiode）又称为发光二极管，这种技术很早以前就开始应用在显示和照明领域。它的主体是一块电致发光的半导体材料，在它两端加上正向电压，电流会从LED阳极流向阴极，半导体晶体就发出从紫到红不同颜色的光线，电流越强，发光越强。LED发光原理不同于传统超高压水银灯泡，它在发光过程中不会产生大量热量，因此寿命都可以达到10000小时以上，随着近几年各大LED厂家加大了对LED的研发，现阶段寿命可以达到60000小时。与使用超高压水银灯为光源的背投单元光学引擎相比，是它的二十倍左右。如果以每天8小时使用计，它可以使用20年。即使与现阶段新兴的使用单激光光源的光学引擎相比，寿命也要高很多。激光光源的寿命也只有20000小时，而且单激光光源光学引擎要使用荧光粉色轮激发出其他颜色，而荧光粉轮的使用寿命最多20000小时，因此LED光源光学引擎寿命要比激光光源光学引擎高出3倍，而且因为LED光源光学引擎寿命更长，其维修成本费用要更低。

　　二、安全性

　　超高压水银灯为气体放电灯，均含有有害环境及人体的汞，而LED光源不包含汞等。LED称为冷光源，光线中不含红外线和紫外线，画面无闪烁，能够保护眼睛。而激光投影机最大的问题，就是安全隐患，特别是在开放空间，这一问题更加严重。还是以最简单的激光笔为例，激光笔里边就是一个半导体激光器，前面有一个光学镜头用来聚焦。所有人都知道是不能将激光头的光线直接照射眼睛，这是由于激光能量相当集中，因此对人体非常有害。比如用于剧院的激光，功率最大可以达到20W，光通量达到5000lm，属于四类激光，如果有好事者拿一个透镜，就有可能把一定距离的东西烧坏。一个150mw的激光在1米以外可以很容易烧坏我们通常用的塑料薄膜袋，一些工业用的切割机床激光功率也不过如此。

　　三、色彩显示

　　由于LED带宽比较窄，颜色纯度高，因此LED光源光学引擎的色彩比其他光源光学引擎的色彩丰富的多，经过数据对比计算，LED的色彩比其他光源丰富30%多，因此，它能够更准确的反应物体的真实性。如下图所示，LED发出光的频谱带宽很窄。

　　LED光源发光的颜色与波长

　　超高压水银灯光学引擎，因其汞灯发出的为白色光谱，经过色轮将白光分解出红、绿、蓝三色，因此其频谱的带宽很宽，分出的颜色不会很纯，色彩不够丰富艳丽。

　　传统光源的颜色与波长

　　单色激光光源发出的颜色虽然其频谱带宽与LED发出的光相当，但因其绿色是由蓝色激光器经荧光粉激发出来的，所以单激光光源光学引擎的绿色很难有自发光的LED光源光学引擎的绿色来的鲜艳亮丽。下图为两种投影机绿色显示效果。左图为LED光源光学引擎显示的图像，右图为激光光源光学引擎显示的图像。从对比图可以看出，LED光源光学引擎发出的绿色更加接近大自然的绿色，而激光光源光学引擎的绿色明显偏黄。

　　LED光源投影画面激光光源投影画面

　　现阶段比3基色LED光学引擎的颜色显示还要出色的光学引擎就只有3基色激光投影光学引擎了，3基色激光光学引擎的色饱和度能达到150%NTSC标准。虽然3基色激光投影机颜色显示出色，但其成本高昂，一般不再背投单元系统中使用。

　　若要比较各投影机之间的色彩饱和度之间的差异，引入NTSC标准这个概念，NTSC标准：NTSC，即(美国)国家电视系统委员会（NationalTelevisionSystemCommittee），1952年该组织制定了彩色电视标准，即NTSC电视制式。这个标准中规定了显示设备需要显示的颜色，即NTSC色彩空间。随着彩色电视机的普及，NTSC色彩空间也对各行业产生了深远影响；不过遗憾的是由于技术的限制，长期以来各种显示设备都不能显示100%的NTSC色域，能达到60～70%就很不错了，直到近些年才有了质的突破。使用3基色LED光源投影机色饱和度最高能达到115%NTSC标准，市面上售卖的普通的LED电视能达到70%NTSC标准，高端电视宣称能够达到110%，但是现实效果明显不如LED投影机，可以说现阶段市面销售的某些LED光源投影机已经达到了专业级显示设备显示的色彩标准，传统汞灯投影机与激光投影机也只能达到NTSC标准的75%左右,下图为三种类型背投光机光学引擎色彩空间对比图。

　　四种引擎色域对比

　　四、亮度

　　因背投投影单元系统照明光是直接打到屏幕上，而人眼是直对屏幕观看的，在室内的环境下亮度不宜太高，亮度太高会**眼睛，2000lm的亮度已经是作为背投光学引擎最大的亮度了。现阶段三基色LED背投光机光学引擎最大亮度已经能够做到2000lm左右，对于背投投影单元来说是非常合适的。而超高压水银灯光学引擎与单激光光源光学引擎同样在亮度上能够做到2000lm甚至更高，但其颜色显示与三基色LED相比还有很大差距。三基色激光投影光学引擎虽其颜色显示与LED相当，但其成本太高，而且3基色激光投影光学引擎一般应用在高亮度（5万流明以上）工程产品中，现阶段主要应用于影剧院的高端放映机中，背投投影单元一般不采用。

　　对应用于背投投影单元的以上提到的3种光学引擎进行综合评价，评价结果见下表。