近日，激光投影行業(yè)發(fā)布了全球首款雙色激光投影機。所謂雙色是指采用了紅色和藍色激光器，并區(qū)別于市場普遍的藍色熒光色輪激光投影產(chǎn)品。面對雙色激光投影的問世，很多消費者不禁要問的一個問題是：為什么不是三原色，三原色激光距離我們還有多遠！
投影機使用的激光光源，都是半導(dǎo)體激光器。這類產(chǎn)品的優(yōu)勢是“體積小”，可用于小巧的精密儀器。光纖通訊中使用的激光器也是這種產(chǎn)品。而工業(yè)上，比如切割、焊接等使用的激光器多數(shù)是氣體激光器或者泵輔激光器，這類產(chǎn)品體積巨大，顯然無法滿足投影機產(chǎn)品的應(yīng)用需求。
對于半導(dǎo)體激光器，有一個基本規(guī)律：即出光頻率越高，越容易實現(xiàn)高輸出功率和高輸出效率。這兩個參數(shù)，前者決定了最終的“亮度”，后者決定了“一定亮度下，發(fā)熱有多少”。在三原色中，藍色的頻率最高。所以藍色激光器最早實現(xiàn)了高亮與高效產(chǎn)品的“投影光源”實用化。這就是光峰科技、視美樂科技現(xiàn)在為大家提供的激光熒光色輪技術(shù)的基礎(chǔ)。
公開查閱到的資料顯示，目前典型的藍色半導(dǎo)體激光器的輸出功率可達3.5瓦，室溫下效率接近40%。工程上一般用12個激光頭，在3瓦功率下，60度限溫下，實現(xiàn)30+W的總亮度輸出。紅色激光器產(chǎn)品，現(xiàn)在的高亮典型輸出功率可以達到2.5W（三菱電機ML562G84），室溫下效率為39%，維持2.5W功率最高允許表面溫度可達45度。工程上可以采用12個激光頭，在60度限溫下實現(xiàn)1000流明的輸出亮度。
相比較而言，綠色半導(dǎo)體激光器的表現(xiàn)就要差好多。典型的綠色激光器產(chǎn)品最高輸出功率只有1瓦，其室溫下效率則為15%左右。對于綠色激光器，如果問題僅僅是不夠亮（出光功率低），可以采用更多光頭組合的方式解決。但是，綠色激光器的核心問題還包括光效率低，只有藍色和紅色的4成效率?；蛘哒f綠色激光器發(fā)熱更為嚴(yán)重。
對于半導(dǎo)體激光器，發(fā)熱是最核心的問題之一。因為半導(dǎo)體激光器的效率、壽命隨著溫度提升迅速降低。投影機應(yīng)用而言，半導(dǎo)體激光器表面溫度在室溫下和在限制溫度60度時的壽命可相差數(shù)倍。這也是半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品為什么都有工作溫度的苛刻要求的原因所在。這一點導(dǎo)致了激光投影機的體積都比較大，因為要配備足夠好的主動散熱系統(tǒng)，以保障產(chǎn)品的持續(xù)穩(wěn)定工作。
激光器的進步節(jié)點，就是激光投影的跨代時刻
全球激光投影熱是從2014年開始的。而這一時刻距離光峰提出激光熒光色輪方案已經(jīng)有七八年的時間了。為什么在此之前，光峰或者是其它業(yè)者沒能推動激光投影技術(shù)的進步呢？
答案在于，2014年日亞、歐司朗等企業(yè)的藍色激光器出光功率獲得了一次很大的提升。這個提升比例幾乎是原有產(chǎn)品的一倍。正是藍色激光器的這次技術(shù)升級，使得激光熒光色輪技術(shù)獲得了滿足投影機經(jīng)濟使用的基礎(chǔ)——對于激光投影光源，其核心成本取決于激光頭的個數(shù)。更高出光功率和效率的激光頭，可以打?qū)φ鄣慕档图す夤庠聪到y(tǒng)的整體成本，并同時降低外周散熱設(shè)計、降噪設(shè)計的需求。
半導(dǎo)體激光器，綠色難度高
投影機使用的激光光源，都是半導(dǎo)體激光器。這類產(chǎn)品的優(yōu)勢是“體積小”，可用于小巧的精密儀器。光纖通訊中使用的激光器也是這種產(chǎn)品。而工業(yè)上，比如切割、焊接等使用的激光器多數(shù)是氣體激光器或者泵輔激光器，這類產(chǎn)品體積巨大，顯然無法滿足投影機產(chǎn)品的應(yīng)用需求。
對于半導(dǎo)體激光器，有一個基本規(guī)律：即出光頻率越高，越容易實現(xiàn)高輸出功率和高輸出效率。這兩個參數(shù)，前者決定了最終的“亮度”，后者決定了“一定亮度下，發(fā)熱有多少”。在三原色中，藍色的頻率最高。所以藍色激光器最早實現(xiàn)了高亮與高效產(chǎn)品的“投影光源”實用化。這就是光峰科技、視美樂科技現(xiàn)在為大家提供的激光熒光色輪技術(shù)的基礎(chǔ)。
而雙色激光投影機是在藍色激光熒光色輪技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了紅色激光器。紅色激光能夠帶給雙色激光投影更大的色域覆蓋、更好的色彩顯現(xiàn)、更豐富的紅色細節(jié)。這一變化，顯然也必須以紅色激光器的成熟為基礎(chǔ)。就在月初索諾克率先發(fā)布了首款雙色激光投影，奧圖碼也曾發(fā)聲下半年會有計劃。
公開查閱到的資料顯示，目前典型的藍色半導(dǎo)體激光器的輸出功率可達3.5瓦，室溫下效率接近40%。工程上一般用12個激光頭，在3瓦功率下，60度限溫下，實現(xiàn)30+W的總亮度輸出。紅色激光器產(chǎn)品，現(xiàn)在的高亮典型輸出功率可以達到2.5W（三菱電機ML562G84），室溫下效率為39%，維持2.5W功率最高允許表面溫度可達45度。工程上可以采用12個激光頭，在60度限溫下實現(xiàn)1000流明的輸出亮度。
相比較而言，綠色半導(dǎo)體激光器的表現(xiàn)就要差好多。典型的綠色激光器產(chǎn)品最高輸出功率只有1瓦，其室溫下效率則為15%左右。對于綠色激光器，如果問題僅僅是不夠亮（出光功率低），可以采用更多光頭組合的方式解決。但是，綠色激光器的核心問題還包括光效率低，只有藍色和紅色的4成效率?；蛘哒f綠色激光器發(fā)熱更為嚴(yán)重。
對于半導(dǎo)體激光器，發(fā)熱是最核心的問題之一。因為半導(dǎo)體激光器的效率、壽命隨著溫度提升迅速降低。投影機應(yīng)用而言，半導(dǎo)體激光器表面溫度在室溫下和在限制溫度60度時的壽命可相差數(shù)倍。這也是半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品為什么都有工作溫度的苛刻要求的原因所在。這一點導(dǎo)致了激光投影機的體積都比較大，因為要配備足夠好的主動散熱系統(tǒng)，以保障產(chǎn)品的持續(xù)穩(wěn)定工作。
激光器的進步節(jié)點，就是激光投影的跨代時刻
全球激光投影熱是從2014年開始的。而這一時刻距離光峰提出激光熒光色輪方案已經(jīng)有七八年的時間了。為什么在此之前，光峰或者是其它業(yè)者沒能推動激光投影技術(shù)的進步呢？
答案在于，2014年日亞、歐司朗等企業(yè)的藍色激光器出光功率獲得了一次很大的提升。這個提升比例幾乎是原有產(chǎn)品的一倍。正是藍色激光器的這次技術(shù)升級，使得激光熒光色輪技術(shù)獲得了滿足投影機經(jīng)濟使用的基礎(chǔ)——對于激光投影光源，其核心成本取決于激光頭的個數(shù)。更高出光功率和效率的激光頭，可以打?qū)φ鄣慕档图す夤庠聪到y(tǒng)的整體成本，并同時降低外周散熱設(shè)計、降噪設(shè)計的需求。
而在2015年，紅色激光器產(chǎn)品也獲得了一次很大的技術(shù)進步：出光功率到達上一代產(chǎn)品的2倍以上，且光效率和頻率特性進一步優(yōu)化。紅色激光器技術(shù)的進步，為雙色激光投影的出現(xiàn)提供了“材料”基礎(chǔ)。
藍色激光器的技術(shù)進步讓激光投影，尤其是激光熒光色輪技術(shù)獲得了極大的成功；紅色激光器的進步讓雙色激光投影成為現(xiàn)實。在這里，筆者要特別說一下雙色激光投影的基本結(jié)構(gòu)：
雙色激光投影機采用紅色、藍色兩種激光源。其中藍色激光源部分能量通過色輪技術(shù)提供綠色原色。這一技術(shù)的主要結(jié)構(gòu)繼承了激光熒光色輪的產(chǎn)品思路，同時與卡西歐目前的激光LED混合光源也很相似：激光LED混合光源一個常用思路是，紅色和藍色LED光源，與藍色激光光源組合，藍色激光光源通過熒光色輪體轉(zhuǎn)換出綠色原色。
當(dāng)然，實際工程中，投影廠商還可以做一些小的改進：比如在熒光色輪上增加黃色。目前的雙色激光投影就是這么做的。增加黃色有助于提升投影機的亮度、以及綠色和紅色的顯色能力。理論上激光熒光技術(shù)和卡西歐的混合光源技術(shù)也可以采用同樣的設(shè)計。
通過這些細節(jié)分析，讀者可以發(fā)現(xiàn)，激光投影真正進步的命門就在激光器上：第一，激光熒光色輪技術(shù)和雙色激光技術(shù)的雛形，遠早于實際產(chǎn)品的出現(xiàn)（卡西歐混合光源本質(zhì)是雙色LED+激光熒光，這個結(jié)構(gòu)可以看成雙色激光的原型），應(yīng)用化的產(chǎn)品必須以相應(yīng)激光器技術(shù)的成熟為基礎(chǔ)；第二，一旦激光器技術(shù)有新的、較大的突破，激光投影產(chǎn)品就會迎來升級換代（歷史就是如此）。
三原色投影唯一的問題：綠色
半導(dǎo)體激光器的工作受溫度影響巨大。而溫度的提升速度則與散熱設(shè)計（包括外周散熱設(shè)計和半導(dǎo)體封裝設(shè)計）、發(fā)光效率緊密相關(guān)。其中，散熱設(shè)計上，目前技術(shù)已經(jīng)面臨天花板效應(yīng)。未來提高激光器的發(fā)光效率，是降低余熱損害的關(guān)鍵。
所謂發(fā)光效率，是指輸入的電能有多少轉(zhuǎn)化成光。綠色半導(dǎo)體激光器現(xiàn)在的水平是15%，效率不及藍色產(chǎn)品的一半。這也決定了在一個白色光源系統(tǒng)中，綠色半導(dǎo)體激光器是亮度瓶頸、成本瓶頸、穩(wěn)定性瓶頸、散熱設(shè)計瓶頸。
業(yè)界一個流行的說法是：只要加入綠色激光器，那么白光光源系統(tǒng)的最終性能和效果就幾乎完全被其決定。——這一點不僅適用于激光光源，也適用于LED光源。事實上，高亮LED投影不能普及，雙色激光的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、LED和激光混合光源等，這些事務(wù)的命門無一不在綠色發(fā)光器件上。
對于激光投影，綠色激光器現(xiàn)在的表現(xiàn)可以用，出光功率低（不及紅藍色激光半導(dǎo)體一半）、發(fā)光效率更低（不及紅藍色激光半導(dǎo)體一半）、溫度敏感性（發(fā)光效率和壽命隨溫度升高下降更快）三個核心瓶頸來形容。
對于LED投影，在紅色、藍色LED器件，幾乎比同類同亮度激光器件價格便宜七八成的背景下（終端產(chǎn)品的表現(xiàn)，即是卡西歐混合光源比激光投影便宜很多），LED光源投影一直未能走出襁褓的原因就在綠色led器件性能上。綠色LED的核心瓶頸和激光綠色光源基本一致，也是“出光功率低、發(fā)光效率更低、溫度敏感性”三大問題。例如LED光源，藍色LED在20度和120度時的亮度變化只有10%，綠色LED卻有40%——這導(dǎo)致溫度變化過程中，擁有綠色LED的白光系統(tǒng)色彩的偏移。
目前，研發(fā)高效綠色激光器或者LED光源，已經(jīng)成為半導(dǎo)體光源產(chǎn)業(yè)的核心任務(wù)。事實上，投影的未來到底是LED光源還是激光光源，很大程度上也由那個技術(shù)先突破綠色瓶頸決定。
綠色瓶頸不僅是投影技術(shù)的問題，也是其它三原色半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的瓶頸所在。例如汽車燈光源的問題。汽車燈作為安全行駛的必備組件，其中的綠色原色對于霧天的照明穿透具有決定意義。也正是由于在汽車、投影、日常照明、工程照明等諸多領(lǐng)域綠色原色的意義都很巨大，決定了研發(fā)高效、高亮綠色激光器或者綠色LED光源的經(jīng)濟價值巨大。
當(dāng)然，突破綠色半導(dǎo)體器件，無論是LED還是激光的三個關(guān)鍵瓶頸：出光功率、發(fā)光效率和溫度敏感性都不是容易的事情。這也就是說，三原色激光光源投影的普及，雖然問題只剩一個、但是解決卻沒有時間表。三原色高亮LED投影也是如此。
激光投影雙色時代，體驗已經(jīng)大升級
激光熒光色輪技術(shù)體系的意義是空前的（感謝光峰）。藍光+熒光色輪是最容易實現(xiàn)，也是成本最低的激光投影方案；紅色和藍色LED光源，加上藍色激光與綠色熒光色輪，是成本最低的固態(tài)光源方案；現(xiàn)在雙色激光，紅藍共舞，加上綠色和黃色熒光色輪，則是在保持經(jīng)濟性不變的背景下，大幅提供激光投影色彩表現(xiàn)的最優(yōu)方案。
以上這仨個方案的核心都離不開熒光色輪。因為熒光色輪是在不能滿足三原色高亮的情況下，對高頻藍光向低頻紅、綠光轉(zhuǎn)化過程中，維系熒光系統(tǒng)壽命的關(guān)鍵所在。
但是，熒光轉(zhuǎn)換也有其缺點：失去了LED光源或者激光光源的“原汁原味”。產(chǎn)品表現(xiàn)就是“色彩折扣”。——這一點即是雙色激光投影的出發(fā)點。通過加入紅光、并加入黃色色輪段，實現(xiàn)投影產(chǎn)品在色彩、色域表現(xiàn)上的提升。
某種意義上，雙色激光投影，通過紅色激光的加入和黃色熒光的加入，已經(jīng)最大程度接近三元色激光投影的效果，同時基本保留了激光熒光色輪體系的經(jīng)濟性優(yōu)勢。此外，雙色激光投影技術(shù)還有一個額外的收獲：更高的亮度實現(xiàn)能力。正是這些變化，已經(jīng)使得雙色激光成為目前高端投影技術(shù)的一個“標(biāo)志”。
2016年下半年，將有數(shù)家企業(yè)推出從工程、家用到商用的全線雙色激光投影產(chǎn)品。這將有效滿足人們對激光顯示“視覺色彩”的期待。對于市場而言，與其沒有時間表的等待三原色激光，還不如趕緊用起雙色激光，實現(xiàn)“效果先升級”。
通過以上兩個實例可以看到，但凡激光器技術(shù)出現(xiàn)大的進步的時候，激光投影技術(shù)也就會出現(xiàn)跨越式的發(fā)展。
藍色激光器的技術(shù)進步讓激光投影，尤其是激光熒光色輪技術(shù)獲得了極大的成功；紅色激光器的進步讓雙色激光投影成為現(xiàn)實。在這里，筆者要特別說一下雙色激光投影的基本結(jié)構(gòu)：
雙色激光投影機采用紅色、藍色兩種激光源。其中藍色激光源部分能量通過色輪技術(shù)提供綠色原色。這一技術(shù)的主要結(jié)構(gòu)繼承了激光熒光色輪的產(chǎn)品思路，同時與卡西歐目前的激光LED混合光源也很相似：激光LED混合光源一個常用思路是，紅色和藍色LED光源，與藍色激光光源組合，藍色激光光源通過熒光色輪體轉(zhuǎn)換出綠色原色。
當(dāng)然，實際工程中，投影廠商還可以做一些小的改進：比如在熒光色輪上增加黃色。目前的雙色激光投影就是這么做的。增加黃色有助于提升投影機的亮度、以及綠色和紅色的顯色能力。理論上激光熒光技術(shù)和卡西歐的混合光源技術(shù)也可以采用同樣的設(shè)計。
通過這些細節(jié)分析，讀者可以發(fā)現(xiàn)，激光投影真正進步的命門就在激光器上：第一，激光熒光色輪技術(shù)和雙色激光技術(shù)的雛形，遠早于實際產(chǎn)品的出現(xiàn)（卡西歐混合光源本質(zhì)是雙色LED+激光熒光，這個結(jié)構(gòu)可以看成雙色激光的原型），應(yīng)用化的產(chǎn)品必須以相應(yīng)激光器技術(shù)的成熟為基礎(chǔ)；第二，一旦激光器技術(shù)有新的、較大的突破，激光投影產(chǎn)品就會迎來升級換代（歷史就是如此）。
三原色投影唯一的問題：綠色
半導(dǎo)體激光器的工作受溫度影響巨大。而溫度的提升速度則與散熱設(shè)計（包括外周散熱設(shè)計和半導(dǎo)體封裝設(shè)計）、發(fā)光效率緊密相關(guān)。其中，散熱設(shè)計上，目前技術(shù)已經(jīng)面臨天花板效應(yīng)。未來提高激光器的發(fā)光效率，是降低余熱損害的關(guān)鍵。
所謂發(fā)光效率，是指輸入的電能有多少轉(zhuǎn)化成光。綠色半導(dǎo)體激光器現(xiàn)在的水平是15%，效率不及藍色產(chǎn)品的一半。這也決定了在一個白色光源系統(tǒng)中，綠色半導(dǎo)體激光器是亮度瓶頸、成本瓶頸、穩(wěn)定性瓶頸、散熱設(shè)計瓶頸。
業(yè)界一個流行的說法是：只要加入綠色激光器，那么白光光源系統(tǒng)的最終性能和效果就幾乎完全被其決定。——這一點不僅適用于激光光源，也適用于LED光源。事實上，高亮LED投影不能普及，雙色激光的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、LED和激光混合光源等，這些事務(wù)的命門無一不在綠色發(fā)光器件上。
對于激光投影，綠色激光器現(xiàn)在的表現(xiàn)可以用，出光功率低（不及紅藍色激光半導(dǎo)體一半）、發(fā)光效率更低（不及紅藍色激光半導(dǎo)體一半）、溫度敏感性（發(fā)光效率和壽命隨溫度升高下降更快）三個核心瓶頸來形容。
對于LED投影，在紅色、藍色LED器件，幾乎比同類同亮度激光器件價格便宜七八成的背景下（終端產(chǎn)品的表現(xiàn)，即是卡西歐混合光源比激光投影便宜很多），LED光源投影一直未能走出襁褓的原因就在綠色led器件性能上。綠色LED的核心瓶頸和激光綠色光源基本一致，也是“出光功率低、發(fā)光效率更低、溫度敏感性”三大問題。例如LED光源，藍色LED在20度和120度時的亮度變化只有10%，綠色LED卻有40%——這導(dǎo)致溫度變化過程中，擁有綠色LED的白光系統(tǒng)色彩的偏移。
目前，研發(fā)高效綠色激光器或者LED光源，已經(jīng)成為半導(dǎo)體光源產(chǎn)業(yè)的核心任務(wù)。事實上，投影的未來到底是LED光源還是激光光源，很大程度上也由那個技術(shù)先突破綠色瓶頸決定。
綠色瓶頸不僅是投影技術(shù)的問題，也是其它三原色半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的瓶頸所在。例如汽車燈光源的問題。汽車燈作為安全行駛的必備組件，其中的綠色原色對于霧天的照明穿透具有決定意義。也正是由于在汽車、投影、日常照明、工程照明等諸多領(lǐng)域綠色原色的意義都很巨大，決定了研發(fā)高效、高亮綠色激光器或者綠色LED光源的經(jīng)濟價值巨大。
當(dāng)然，突破綠色半導(dǎo)體器件，無論是LED還是激光的三個關(guān)鍵瓶頸：出光功率、發(fā)光效率和溫度敏感性都不是容易的事情。這也就是說，三原色激光光源投影的普及，雖然問題只剩一個、但是解決卻沒有時間表。三原色高亮LED投影也是如此。
激光投影雙色時代，體驗已經(jīng)大升級
激光熒光色輪技術(shù)體系的意義是空前的（感謝光峰）。藍光+熒光色輪是最容易實現(xiàn)，也是成本最低的激光投影方案；紅色和藍色LED光源，加上藍色激光與綠色熒光色輪，是成本最低的固態(tài)光源方案；現(xiàn)在雙色激光，紅藍共舞，加上綠色和黃色熒光色輪，則是在保持經(jīng)濟性不變的背景下，大幅提供激光投影色彩表現(xiàn)的最優(yōu)方案。
以上這仨個方案的核心都離不開熒光色輪。因為熒光色輪是在不能滿足三原色高亮的情況下，對高頻藍光向低頻紅、綠光轉(zhuǎn)化過程中，維系熒光系統(tǒng)壽命的關(guān)鍵所在。
但是，熒光轉(zhuǎn)換也有其缺點：失去了LED光源或者激光光源的“原汁原味”。產(chǎn)品表現(xiàn)就是“色彩折扣”。——這一點即是雙色激光投影的出發(fā)點。通過加入紅光、并加入黃色色輪段，實現(xiàn)投影產(chǎn)品在色彩、色域表現(xiàn)上的提升。
某種意義上，雙色激光投影，通過紅色激光的加入和黃色熒光的加入，已經(jīng)最大程度接近三元色激光投影的效果，同時基本保留了激光熒光色輪體系的經(jīng)濟性優(yōu)勢。此外，雙色激光投影技術(shù)還有一個額外的收獲：更高的亮度實現(xiàn)能力。正是這些變化，已經(jīng)使得雙色激光成為目前高端投影技術(shù)的一個“標(biāo)志”。
2016年下半年，將有數(shù)家企業(yè)推出從工程、家用到商用的全線雙色激光投影產(chǎn)品。這將有效滿足人們對激光顯示“視覺色彩”的期待。對于市場而言，與其沒有時間表的等待三原色激光，還不如趕緊用起雙色激光，實現(xiàn)“效果先升級”。
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