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激光显示革命性突破 二代LPD技术震撼问世

导读: 三基色技术由于成本高、体积大、消散斑困难等因素,应用范围受到限制;LPL技术利用技术成熟、成本较低的蓝光激光器阵列发出的蓝光光束,照射氧化物、氮化物或氮氧化物体系荧光粉产生红光与绿光,弥补了红光激光器和绿光激光器造价高、体积大的短板。

  ,激光显示技术目前有三种光源技术方式,一种以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源(以下简称RGB光源技术),一种以蓝色激光激发荧光粉产生红光、绿光与直接透过的蓝色激光为光源(以下简称LPL光源技术),还有一种采用LED光源与激光荧光光源混合使用产生三基色的光源解决方案(以下简称混合光源技术)。三基色技术由于成本高、体积大、消散斑困难等因素,应用范围受到限制;LPL(Laser Phosphor Light)技术利用技术成熟、成本较低的蓝光激光器阵列发出的蓝光光束,照射氧化物、氮化物或氮氧化物体系荧光粉产生红光与绿光,弥补了红光激光器和绿光激光器造价高、体积大的短板。同时,由于红光和绿光是由荧光粉激发出的荧光相干性消失,不存在散斑效应,蓝色激光散斑效应不明显,从而大大降低了消散斑的难度与成本,是目前最主流的激光显示光源技术。混合光源技术由于LED光源与激光荧光光源衰减不同步,使用中容易出现色漂移问题,目前只有卡西欧一家企业采用。

  LPL技术结合投影技术的激光荧光显示技术,目前被应用于激光投影机、激光电视等产品上,尽管业界对该技术的寿命、色彩表现及安全性仍持有一定怀疑,但目前主流投影机厂商主要采用LPD(Laser Phosphor Display)技术原理,通过各企业不同的光源结构设计开发出不同的激光显示产品

  创新推出的革命性第二代激光荧光光源技术-SLPL(超级激光荧光光源)技术。创造性地采用了玻璃荧光涂层技术、滚筒型荧光体技术与全激发激光荧光技术等核心技术,彻底解决了业界对于"LPL"激光荧光光源技术在亮度、寿命、色彩上的担忧。

  基于远程荧光粉技术的大功率高亮度LPD用荧光轮,开发了多种激光-荧光物质激发形式,采用无机材料涂层与荧光玻璃涂层取代传统的有机材料涂层,避免了传统有机材料封装技术中遇到的硅胶老化、荧光粉发光性能衰减老化及出光不均匀等问题。通过可扩充式激光模组技术和架构的研发创新,可实现双色轮、多模组大功率激光光源模组的搭建。一体成形激光光源模块最高可到12bank激光模组(96颗激光器),光源模组光输出亮度可达15000LM,使整机亮度跨入 "万流明"领域。同时支持多个激光器bank任意组合,不同激光器数量可实现亮度比对见下图:

激光器数量

可实现亮度

升级后亮度

2bank

2800lm

3500lm

3bank

4000lm

5000lm

4bank

5500lm

6500lm

5bank

7000lm

8500lm

6bank

8000lm

10000lm

10bank

10000lm

12000lm

12bank

12000lm

15000lm

  令业界振奋的是,采用滚筒型荧光体(俗称荧光管)代替转盘型荧光体(俗称荧光轮),完全突破了激光荧光粉光源技术的亮度极限--在亮度超过十万流明同时完全确保荧光粉寿命可达到十万小时。

  在传统的直径65mm转盘型荧光体方案中,直径小于3mm的高能量的激光束照射在荧光轮涂覆荧光粉的区域上,荧光粉被照射的区域仅为面积不到500平方毫米的扇环区域。而滚筒型荧光体方案中,滚筒型荧光体在旋转的同时可沿转轴轴向运动,表面涂覆的荧光粉可以被均匀照射。如滚筒型荧光体的直径为60mm、高度为60mm,则荧光体上涂覆荧光粉区域的面积约为11000平方毫米。由此可知滚筒型荧光体被激光照射区域是同等直径转盘型荧光体被激光照射区域面积的22倍,即在单位面积单位时间内激光照射能量相同的条件下,滚筒型荧光体可承受的激光照射强度是荧光轮可承受的激光照射强度的22倍,也即滚筒型荧光体激光光源输出的最高亮度远远高于转盘型荧光体激光光源的最高亮度。如果在保障激光光源同等亮度输出的条件下,滚筒型荧光体的寿命是转盘型荧光体的22倍。

  

  ∮65mm转盘型荧光体(荧光轮)工作原理示意图

  

  ∮65*65mm滚筒型荧光体工作原理示意图

  如果既要确保高亮度又要长寿命,可以采用十倍于转盘型荧光体照射强度的激光照射在滚筒型荧光体上,这样滚筒型激光荧光光源可以实现转盘型激光荧光光源十倍的亮度输出与十倍的寿命。

  在超高亮度激光光源领域,滚筒型激光荧光光源完全可以实现三基色激光光源同等的亮度输出,再辅以色彩纯化手段,滚筒型激光荧光光源可以实现接近三基色激光光源的色域空间,但在体积、成本、散热、消散斑等方面前者比后者拥有巨大的优势,可知滚筒型激光荧光光源方案将在超高亮度(10000lm以上)工程机与电影放映机上广泛应用。

  在业界共同关注的激光光源辐射安全方面,创新采用的蓝光激发技术,即采用短波段的蓝色激光照射到蓝光荧光粉上产生长波段蓝光荧光,这样"全激发激光荧光技术"实现了激光荧光光源的红、绿、蓝三基色全部为激光激发荧光,彻底解决了激光荧光光源中因蓝色激光直接透过而存在的蓝光激光辐射安全问题、蓝色激光散斑问题与蓝色偏紫问题。

  总的来说, SLPL技术在LPL技术上的核心突破有三点:

  1. SLPL技术大大提高了激光光束激发荧光的照射面积,实现了相较第一代LPL激光荧光光源十倍的亮度输出与十倍的荧光体寿命;

  2.一代LPL光源中直接透过的蓝色激光波长在455-455纳米,稍微偏紫色,而通过SLPL技术激发出蓝色荧光波长在470纳米左右,蓝色更加纯正;

  3. SLPL技术具有"LaserFree"的属性,即投射出来的光线完全不含激光成分,完全打消了用户对激光显示安全问题的顾虑。

  SLPL技术与RGB光源技术对比,其成本更低、体积更小,在亮度和色彩方面稍逊一筹但足以满足大部分行业应用需求;与第一代LPL技术对比,亮度更高、色彩更纯,在成本方面差异不大,并且彻底解决了蓝光激光散斑的问题。可以毫不夸张地说, SLPL技术的成功面世是激光显示行业里技术发展史上的一座丰碑。

  SLPL激光荧光光源技术全面征战高亮度、高可靠性、宽色域、节能环保光源产品市场。SLPL系列激光显示产品亮度覆盖50000lm-100000lm,将广泛应用于工程、商用与影院市场。

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