激光光源興起的原因

    2010年開始，激光光源在投影領域的應用呈現出快速發展的勢頭。經過三年余時間的努力，形成了純激光光源、激光熒光色輪（激光熒光體）光源和激光LED光源等三種主要產品形態，分別滿足高端工程機和普及型投影機產品的“新光源”應用需求。

    其中，以滿足普通家用、商務和教育投影機應用為主的激光熒光色輪和激光LED混合光源的發展，關系著占據投影機市場8成以上應用領域的產品演進方向，是目前激光光源投影市場最受關注的技術之一。探討二者的發展前景和規律，對于深入了解激光光源在投影機產業的市場價值，具有積極重要的意義。

    在投影機產品上，光源的重要性幾乎和光閥一樣：他們都在根本上決定了投影機產品的應用品質。好的光源未必等于好的投影機：畢竟投影機是一個復雜的設備體系；但是壞的光源卻絕對意味著一臺糟糕的產品。因此，自現代數字投影機產品誕生以來，投影廠商從未放棄，對先進光源技術的追求。

    光源產品在投影機的實際性能上，可以決定產品的亮度、色彩、壽命、穩定性、維護周期和全壽命使用成本。傳統的汞燈光源，雖然自身成本低、亮度高，但是色彩、壽命、穩定性表現不好，尤其是高亮度正投應用的維護周期非常短，全壽命成本也很高（需要不斷更換新燈泡）。此后發展出的鹵素燈等，多種改良型的汞燈產品，雖然在色彩表現上得到了很大提升，但是對于汞燈的其它缺點并沒有很好的改善。

    投影機光源第一個具有革命意義的產品是LED固態光源。這種產品除了在亮度上不及汞燈外，其他方面都具有顯著的優勢。尤其是在穩定性和光源壽命上，優勢非常突出。目前在DLP拼接墻等主流背投產品上，LED光源已經占據多一半的市場份額，成為了真正的當家花旦。但是在正投影產品上，LED光源更低的亮度，成為了致命缺陷：不僅無力進入工程投影市場，甚至連基本的家用、教育和商用市場都不能滿足。

    因此，LED光源革命，雖然已經有六七年的時間，卻只是在背投拼接墻這一個窄眾領域，完成了“一半”的革命。在更廣闊的投影應用中，新光源依然被期盼著。這就為激光光源產品的問世奠定了基礎。

    以高性能半導體激光器為基礎，激光光線耦合技術為關鍵支撐，在不考慮成本的情況下，激光光源幾乎可以滿足各種亮度顯示產品的應用需求。同時，激光光源在色彩、壽命、穩定性、維護周期等性能方面，也具有或多或少的優勢。這使得，激光光源在工程投影機，這等對成本相對不敏感的領域，率先得到了很好的應用。截止目前，工程投影市場，所有類型和亮度的應用中，都可以找到適合的激光光源產品。工程市場，激光光源大行其道已經箭在弦上。

    但是，工程投影市場畢竟也是一個如同DLP拼接墻一樣的小眾領域，投影機光源技術，真正要解決的是占據市場絕對大頭的“通用廉價產品”市場的需求。因此，開發廉價的、成本更為低廉的激光顯示方案，成了業內最急迫的工作。這就促進了激光LED混合光源和激光熒光色輪光源的誕生。

為低成本而生：激光熒光色輪與激光LED混合光源

    激光光源的高亮度是怎么實現的呢？答案是光纖耦合。激光光源具有極強的匯聚性，因此，可以利用光纖將很多個激光器的光纖匯聚成一個均勻的、直徑極小的光束。這一技術雖然能有效解決激光光源的亮度問題：比如用于工程投影機，或者超厚金屬板材的切割和焊接。但是，由于受制于單個半導體激光器的發光量僅在100mW水平，只能對應20lm左右的最終投影亮度，因此，高亮的投影機必須加大采用半導體激光器的數量，這會增加系統成本。而且亮度越高系統成本越高。

    在激光投影這類視覺系統中，需要的是紅綠藍三原色的激光光源。——如果對畫面影像質量具有特殊需求，也可以加入黃色、墨綠色等更多的原色光源，不過紅綠藍三原色是最基本的需求。這就使得，如果只是簡單的全部使用激光器實現三原色光源，投影機的成本就會再次大幅提升。

    那么有沒有折中的方案呢？日本卡西歐公司，率先實現了激光LED混合光源的使用。用激光實現綠色，用LED實現紅色和藍色。這樣既避免了單獨LED光源，在綠色發光產品上的瓶頸，又減少了激光器的使用數量，降低了系統成本。

    在紅綠藍三原色中，如果合成白色效果，綠色光源的能量是需求的最多的。這就是說，如果簡單的使用同等數量的紅綠藍激光或者LED光源實現白光，那么就要求綠光部分的組件能夠發出更強的光。這意味著材料學上更高的門堪。同時工作電壓、電流更大的綠光部分也會成為整個系統，色彩漂移、系統壽命和維護間隔的瓶頸。

    而采用LED實現紅色和藍色，可以減低系統的成本；使用激光實現綠色可以突破系統在綠色部分的門檻。可謂之LED和激光，兩大冷光源珠聯璧合之作。但是，在這一系統中，激光實現綠色部分依然面臨著和LED光源同樣的問題：高性能綠色激光光源成本更高。因此，激光LED混合光源，采用了另一項降低成本的技術——激光熒光轉化技術。

    LED激光混合光源中，綠色部分由激光實現：但是，采用的不是昂貴、體積更大、穩定性也最差的綠色激光器，而是成本最低、體積小巧、驅動電壓最低、穩定性最好的藍色激光器。藍色激光經過藍綠轉換熒光粉轉換成綠色。雖然熒光轉換后有20%左右的能量損失，但是綜合亮度成本依然更低。

    也就是說，激光和LED混合光源的每一步設計，都是在使用長效固態冷光源的需求下，最大程度節約成本的產物。這種設計思維也是激光熒光色輪的想法。

    與激光和LED混合光源應用于三片式LCD和LCOS投影和單片式DLP投影不同，激光熒光色輪技術是為單片DLP投影機定制的另一種節約成本的方法。

    單片DLP投影機的三原色采用時序分布，是時間復用彩色技術。自身就需要一個分光色輪，以實現光源系統在不同的時間段輸出指定的單色光源。激光熒光色輪系統，用不同顏色的熒光粉取代傳統色輪的彩色濾光層，用激光光源中最容易實現高亮度的藍色激光器作為輸入光源。藍色激光經過透明、藍綠、藍紅或者其它熒光粉后，轉化成系統需要的單一藍色、綠色、紅色，或者其它顏色光源。

    這一系統最大的好處是，節約了激光器的數量，避開了昂貴的綠色激光器：這和激光LED混合光源是一樣的。同時，這一系統還徹底省略了LED光源部分，用熒光轉換代替了紅色LED，并直接使用藍色激光光源：這是比激光LED混合光源更為精簡的系統部分。但是，利用藍色激光實現三原色的熒光轉化，需要更多種類的熒光粉，這是增加了系統復雜性的部分——不同種類的熒光粉的效率和壽命對系統壽命和色彩偏移的影響也更為復雜。

    在另一方面，激光熒光色輪與激光LED混合光源技術也是可以結合到一起的技術：例如，不僅利用藍色激光轉換綠色光源，而且直接利用藍色激光成像，將藍色激光、紅色和藍色LED的混合結構，變成藍色激光、藍綠熒光和透明色輪、紅色led的混合結構——這就結合熒光色輪和混合光源技術的特點；再例如藍色激光加熒光色了、以及傳統三片式投影分光系統構成的，為三片式投影系統設計的激光熒光色輪產品（索尼產品）等。但是，無論技術如何變種，都離不開混合光源和熒光色輪兩個基本概念。

    無論是激光熒光色輪與激光LED混合光源技術，其初衷都是實現更為廉價的激光光源系統，實現激光光源在高明亮度的廉價投影機市場的普及應用。但是，二者也各有優缺點，因此，其在市場上的產品表現也有很大差別。

激光熒光色輪與激光LED混合光源各自適應不同領域

    激光熒光色輪技術，可以稱為單片DLP投影機的定制技術。他最大程度的上保持了原來投影機產品的基本設計和架構。巧妙的利用了色輪分光這一工作環節，實現了激光技術低成本的應用。

    激光熒光色輪技術與單片DLP投影技術結合的優點是，系統光源只有一個、整體系統更為簡潔、完全融入原有產品系統。但是，這一方案也有他的缺點：第一是，采用至少兩種熒光轉化材料，對熒光粉產業的技術依賴增強；第二是，DLP單片投影機，采用時序色彩混合方式成像，這意味著單一原色獲得的時間片段，比較應用激光LED混合光源、采用三片光閥成像的LCD或者LCOS投影，更短。也就是說，實現相同的最終輸出亮度，不考慮光閥和其它光學部件的效率，激光熒光色輪產品，需要亮度更高的藍色激光器組件（激光LED混合光源應用于單片DLP投影時，沒有這一需求）。

    與此比較，激光LED混合光源，雖然也可以應用在DLP投影的單片方案中，但是卻也更能適應三片LCD或者LCOS投影系統——是一種更能夠普遍應用的系統方案。但是，激光LED混合光源的結構比較負責，這自然會降低系統的穩定性。尤其是藍色激光、藍色LED、紅色led和藍綠熒光粉四個環節的亮度和功效衰退曲線不一致，產生的色彩偏移問題，要比激光熒光色輪僅有藍綠和藍紅兩種熒光粉產生的色彩偏移問題更為嚴重。

    同時，由于采用兩種光源技術，激光LED混合光源在光源的供電、驅動方面也面臨更為復雜的設計。雖然這部分的穩定性比較強、成本也比較低，不會成為系統瓶頸，但是這也是激光LED混合光源的缺點之一。

    從產業演進看，無論是激光器產品價格的下降、綠色激光器產品性價比的再次突破，還是綠色LED產品亮度的突破，都會成為激光LED混合光源的“噩夢”——因為，這種綜合兩種光源優勢的復雜技術，成立的前提是兩種光源的瓶頸都不能被突破。相比之下，激光熒光色輪技術，對激光成本的降低是喜聞樂見的：這將更有助于這種技術下的產品的普及。同時，即便是激光光源產品成本降低到，三原色產品可以大量普及，激光熒光色輪技術也依然是最低成本的方案，其存在的市場價值不會徹底消失。因此，激光熒光色輪技術的可能的產業“噩夢”，只有LED光源亮度全面突破這一個。所以，激光熒光色輪與激光LED混合光源的不同還應該包括，激光熒光色輪產業風險更小這個優勢。

    綜上所述，激光熒光色輪與激光LED混合光源顯然各有千秋。二者在市場競爭上很難表現出誰替代誰的問題。尤其是由于激光熒光色輪技術實際上是DLP投影的定制技術，所以激光熒光色輪與激光LED混合光源的競爭，根本上表現為DLP投影和LCD/LCOS投影陣營的競爭。

    在高亮度廉價純激光光源和高亮度廉價純LED光源難以突破的背景下，DLP單片式投影機，在相對低端市場，可以選擇激光熒光色輪與激光LED混合光源兩套技術方案，產品可選擇性和豐富性更好。而廉價三片式LCD/LCOS投影最好的選擇是激光LED混合光源方案：如果選擇激光熒光色輪方案，將比DLP的光學系統復雜很多——三片式系統的分光結構和單片DLP必須的色輪結構同時存在，必將提升成本，這將成為DLP投影機在激光時代的一個先手優勢。

廉價性固態光源投影機的技術前景依然不明

    激光熒光色輪與激光LED混合光源的目的，包括上文提到的熒光色輪和混合光源的混合技術，熒光色輪和三片式投影的分光系統混合技術的目的，都僅僅是在獲得高亮固態光源的前提下，實現低成本經濟性。

    投影市場有這樣的技術性需求的前提是：激光光源很貴，和，高亮度LED光源依然困難或者也很昂貴。如果這兩個前提，有一個徹底消息，現在這些面對節約成本的需求而開發的技術，都會失去市場價值。這是一個多領域技術進步的不確定性問題：而且這些領域并不屬于投影行業的范疇。

    或者說，在新光源市場上，各種創新技術的投影機產品能夠存活、或者存活多久，并不取決于投影產業的技術，而是依賴于行業外的光源和材料學技術進步。這是投影產業為什么對新光源產品的反應總是亦步亦趨的原因：投影機廠商必須謹慎對待，那些自己完全不了解的行業。這就構成了以下這些基本事實：

    雖然，2014年，激光投影已經非常火爆，而LED投影也在不斷進步。但是這些新技術的應用，更多的體現在“優勢領域”：如激光在工程機上的使用、LED在背投拼接和微型投影上的使用——因為這三個領域，沒有其它更好的方案，或者多種方案可以選擇。而選擇余地最大的廉價的商務、教育和家用市場，投影廠商依然比較保守，處于嘗試狀態。何時市場能真正明朗依然未可知。

    嘗試但不完全信賴現有的激光和LED光源在廉價投影市場的創新，保持多種選擇的可能性和余地。這是現在大多數投影廠商，在家用、商用和教育市場所做的事情。也是激光熒光色輪與激光LED混合光源所面臨的最基本的行業環境和市場規律。在加上，這類產品成本較高、價格較高，現在談論類似產品的普及，顯然還為時尚早。不過，綜合比較，處于產業風險洼地的激光熒光色輪技術已經更受青睞，雖然這一技術會增加三片式投影系統的復雜性。