LED光源在微投影系统上的应用
1 引言
随着蓝光LED 的问世， LED 三基色发光已齐备， 近年来被逐步应用于投影显示中。本文简要概括了LED 光源的特点， 对其在微投影机上的应用现状和应用优势进行了分析， 并归纳了目前主要存在的问题，最后对LED 光源在微投影系统上的应用前景进行了展望。
2 LED 简介
LED (Lighting emitting diode) 即发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料， 在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射， 直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫色的光。
LED 作为21 世纪绿色、节能的第四代照明光源，具有广阔的发展前景。
2.1 LED 光源发展历史及研究现状
1964 年， 世界上第一支红色发光二极管研制成功， 之后出现了黄光LED, 绿光LED.1994 年， 蓝光LED 的研制成功使白光LED 的开发成为可能。
1996 年， 日本Nichia 公司成功开发出二波长白光(基于蓝光单晶片衬底上加以YAG 黄色荧光粉混合产生白光)LED 并成功实现商品化，同年在世界范围内取得了该项技术的专利。目前发展的方向是无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光的三波长白光LED, 实现商品化后它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯及二波长LED,成为新一代的光源。表1 为2007 年底各国白光LED 技术指标。
表1 国内外功率型白光LED技术指标对比(2007年12月)
2.2 LED 光源的特点
2.2.1 发光效率高
L 转ED 光源属于一次光源，在发光的过程中，电能直接变为光能。白炽灯、卤钨灯光效为12~24 lm/W,荧光灯为30~70 lm/W, 钠灯为90~140 lm/W,大部分的耗电变成热量损耗。LED 光效经过改良后可达到50~200 lm/W, 而且其光的单色性好、光谱窄、无需过滤可直接发出有色可见光。随着各国研究的深入，LED 的光效会进一步提高， 必将成为一种新型的照明光源。
2.2.2 耗电量少
LED 单管功率0.03~0.06 W, 采用直流或脉冲直流驱动， 单管驱动电压1.5~3.5 V, 电流15~18 mA,响应时间微秒级， 可高频操作。同样照明效果的情况下， 耗电量是白炽灯泡的1/8, 荧光灯管的1/2。
以桥梁护栏灯为例， 同样效果的一支日光灯40 多瓦， 而采用LED 每支只有6~8 W (以100 只LED 单管红、绿、蓝三色均布计算)， 而且可以七彩变化。
2.2.3 使用寿命长
LED 光源采用电子光场辐射发光， 无灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。一般来讲， 普通白炽灯的寿命约为1 000 h, 荧光灯、高强度气体放电灯的寿命也不超过10 000 h, LED 的使用寿命则可长达数万小时， 而且体积小、重量轻， 采用环氧树脂的封装结构可承受高强度的机械冲击和震动。
LED 灯具使用寿命可达5~10 年， 可以大大降低灯具的维护费用。
2.2.4 安全可靠性高， 控制方式灵活
LED 属冷光源， 发热量低， 无热辐射， 能精确控制光型及发光角度， 光色柔和无眩光， 不含汞、钠元素等可能危害环境的物质。通过微处理(CPU)系统可以控制发光强度， 调整发光方式。红、绿、蓝三色组合亮灭可实现8 种变化效果， 如采用灰度控制， 理论上能产生256 × 256 × 256 (16 777 216)种颜色效果， 真正意义上实现了光与艺术的完美结合。
