[实用新型]激光光源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光光源系统。

背景技术

照明光源是投影机系统的重要部件之一，传统普遍使用UHP灯泡，金属卤素灯，氙灯等作为光源。这些光源工作在高温高压环境下，寿命短，光转换效率低，发热量大。

采用激光作为投影系统的光源具有以下优势，包括激光的单色性好，通过三基色激光混合可以得到更宽的色域，激光的转换效率高，输出功率大，实现激光显示系统的高亮度。

目前氙灯最大输出功率已可做到6000-7000瓦，可以实现25000到30000流明的光通量输出；而在常见的投影机上，要保证10000流明左右的光通量，其也需要标配2000-3000瓦灯泡才行，而无论是哪一种高端产品，其大功率灯泡的使用费用是非常昂贵的。激光光源采用多台中高功率红、绿、蓝激光器叠加输出高功率，从理论上讲没有极限功率限制，因此激光光源可以实现单台投影机50000流明以上的光通量输出。目前在巴可或科视的3片DLP技术投影机上，使用光功率总计约150瓦的红、绿、蓝激光器就可以实现15000流明光通量输出，如果实现30000流明的光通量输出，只需要增加激光器的数量就可以，即30000或更高流明输出的激光光源寿命与10000流明的一致，并不增加单位成本。同理，50000流明亦不增加单位成本。

从氙灯光源的光谱特性上可以看到，可见光能量大约只能占到氙灯输出总光能量的1/3–1/2，即氙灯光源光能利用效率最高也只有30-50%。

而激光投影机采用的激光器产生光波长线宽小于1nm的高纯度光，作为显示光源，红、绿、蓝三原色激光器发出的光可以100％被投影机利用。而且激光作为高汇聚光的特性，使得无需使用反光碗来收集光束，用光纤将多个激光器发出的光耦合集成效率可以达到95％以上。

激光光源的总体能量利用效率要远远高于任何灯泡光源，从而使得激光光源在相同光亮度输出时，功耗远远低于氙灯灯泡，同时激光器的发热量更加远远小于灯泡光源。

而激光投影机采用的激光器产生光波长线宽小于1nm的高纯度光，作为显示光源，红、绿、蓝三原色激光器发出的光可以100％被投影机利用。而且激光作为高汇聚光的特性，使得无需使用反光碗来收集光束，用光纤将多个激光器发出的光耦合集成效率可以达到95％以上。

激光光源的总体能量利用效率要远远高于任何灯泡光源，从而使得激光光源在相同光亮度输出时，功耗远远低于氙灯灯泡，同时激光器的发热量更加远远小于灯泡光源。

氙灯灯泡内充满超高压氙气，工作在高温、高压、高电流状态下，对运行环境及电源等要求很高。而激光器为晶体、半导体结构，工作在低压、常温、低电流状态下，采用数字电路精确控温，运行在通常环境下，更安全更易用。激光光源不存在炸灯问题，大幅降低高端工程投影应用的风险。

激光光源作为晶体/半导体结构的高指向性冷光源，在色彩纯度、发光效率、光利用率、长寿命、低衰减以及低功耗、低发热、高安全性等各个方面远远优于氙灯光源

激光光源充分利用了激光波长可选择和高光谱亮度的特点，因此显示图像具有更大的色域，其色域覆盖率可达荧光粉的2倍以上，可以达到人眼所能识别色彩空间的90％以上；且激光是线谱，具有很高的色饱和度，彻底突破前3代显示技术色域空间的不足，实现人类有史以来最完美色彩还原，使人们通过显示终端看到我们最真实、最绚丽的世界。

激光光源由于使用纯度非常高的红、绿、蓝三原色光源，能实现远远大于传统NTSC或DCI最小色彩范围的色彩空间，能展现大部分人眼可以识别的色彩。而无论采取哪种白场色度标准，对于红、绿、蓝三原色可以分别精确控制的激光光源很容易实现.而目前大多数投影机使用的氙灯光源就需要通过滤色器来控制，不仅降低了光源的光利用效率，而且对色度不容易做到灵活的调整控制管理。

现有的光源存在的主要缺点如下：

功耗大，效率低：传统投影光源的功率一般在250W左右，效率只有30-50%。而激光器产生光波长线宽小于1nm的高纯度光，作为显示光源，红、绿、蓝三原色激光器发出的光可以100%被投影机利用。而且激光作为高汇聚光的特性，使得无需使用反光碗来收集光束，用光纤将多个激光器发出的光耦合集成效率可以达到95%以上。

发热量大：传统投影机光源的工作原理是依靠电极发射电子，激活灯泡内填充的卤素或高压汞等物质来发光的，所以投影机在工作时灯泡的发热量非常大、温度非常高。激光是属于冷光源，在使用的过程中发热量不大，温度较低。