【IT168 资讯】一、LED微型投影机发展及现状：

    LED微型投影机是指用LED作为光源的一类微型（一般体积在100—800毫升，香烟盒到普通汉语词典的大小）投影机。尽管LED已经有半个多世纪的发展历史，但用在投影机的照明系统中，却只有十来个年头,其发展的势头非常迅猛,世界上的各大投影机厂商都逐渐推出了自己的LED投影机产品, 从概念机到目前已经初步适用的产品,短短的六、七年已经发展了三代产品,特别是功率型LED发光效率的成倍提升,使得LED投影机的前景变的十分光明,吸引了越来越多的厂商投入LED投影机的研发和生产.

    纵观LED微投的技术与市场发展,大概经历了三个预热阶段:

    第一阶段是从上世纪的90年代中期到2003年,由于蓝光LED的商品化生产,与早就有的红、绿LED管,可以合成白光,使得LED用做投影机光源成为可能.其间便有公司开始研发LED投影机,在2003年的SID展会上托在手掌上的LED投影机横空出世,引起多方面的高度关注.这代产品为第一代LED投影机,以三菱的PK-10为代表机型,采用了DLP成像系统,非常鲜明地突出了LED投影机的特异之处：体积超小,与小学生用的新华字典大小相当,重量不超过500克，超级智能静音设计,噪音在30dB以下,在某些环境甚至可以不运转散热风机,真正做到无噪音,在传统光源的HID光源投影机中这点是不可想象的，此外，基于LED的开关特性，LED微投还特有即开既亮,关机可立即断电的优势,无须象传统灯泡型投影机那样的等待，高效节电,功耗在30W以下,节能模式下可以用配送的电池工作1～3小时。LED固体光源,具有半导体的超长寿命,环保无汞污染问题。LED投影机的这些特点，几乎解决了传统HID投影机不可避免的技术痼疾。但第一代的LED投影机的亮度输出实在太低,仅10ANSI流明左右,尽管也具有SVGA的分辨率,实用价值不大,都处于概念产品时代.

    第二阶段是从2003年到2005年,日本的索尼、东芝、爱普生,韩国的LG、三星等更多的企业加入LED投影机研发生产队伍.在2005年的CES展会上,新款的LED投影机如雨后春笋般冒了出来, 三菱推出了改进后的PK-20型,东芝出品了TDP-FF1A型,它们均使用DLP成像系统,保持了第一代LED投影机的所有特点 ,在亮度输出上接近30ANSI上下,在10---40英寸（取决于环境亮度）的画面下有足够的亮度输出,色解码系统优化画质全面提升,发挥了LED管可选配色的优势,在色彩还原方面（色域大于100%NTSC），超过了传统的HID光源的投影机（色域一般在40—60%NTSC）。LED投影机不再是仅在展会上亮亮相的概念机,东芝的TDP-FF1A实现了初步的市场销售。

    第三阶段是从2005年到2008年, 除了更多的厂商加入LED投影机研发外,技术上进一步成熟.2005年是公认的LED微投发展的一个分水岭,经过几年的技术沉淀后，对LED投影机的长处和短处有了更加深刻的认识,由于受成本和光束扩展理论的限制。在此之后,LED投影机的种类开始细分,显示成像器件走向多元化,不再局限于德州DMD芯片一支独秀,用LCD（HTPS型）、Lcos（细分为带彩色膜的CF-Lcos 与铁电硅基Flcos）成像器件的产品也面世了, 其中的日本索尼、爱普生利用自己生产HTPS-LCD面板的技术和资源优势,用0.62英寸800×600的LCD面板开发了色彩还原较好的3LCD的LED投影机,台湾地区的Himax（利景）用CF-LCOS生产了售价300美金以下的产品。另一个变化是针对市场的需求，产品的定位更加明朗化,对移动办公、商务、家庭应用的需求把体积和重量略增加,但大幅度提升了亮度,达到45～180ANSI流明的水准,其中以维优科技的COOLUX、韩国三星的SP-P310ME、P400B、P410B和LG的HS101、HS102G、DELL的109S、ACER的K10、BENQ的GP-1等机型为代表,比较适合移动商务。再有就是针对个人数码产品的应用开发,体积和重量大幅度缩小,甚至可以内置于手机和MP4等移动数码产品，一般亮度在3—15流明，此类产品以OPTOMA的PK101、3M、爱普泰克的V-10、VINEW的COOLBY为代表。

    此间，在核心器件、部件方面获得了巨大的发展。1）显示器件：美国德州仪器（TI）、Displaytech和台湾Himax都非常看重这个巨大的移动数码产品市场,相继推出了系列专用于微型投影的DMD、CF-LCOS、F-LCOS显示芯片。2）LED投影光源：OSRAM、GREE、LUMLEDS等不断推出大功率、高色温、出光角度小的大功率型LED芯片及芯片组合。3）LG、三星、OPTOMA、3M、台湾OCULON、FOXCONN、HK-IVIEW、维优、红蝶、晶华等业内知名企业亦不断提升相关光机的性能。

    尤其在这第三个发展阶段,大中华地区（尤其是台湾地区、香港地区、广东地区）出现了大量整机厂商（据悉，台湾地区大约近10余家、广东地区大约有20余家、香港地区大约有数家）及时跟进,主要围绕台湾HIMAX的单片CF-LCOS及Displaytech的FLCOS方案来展开。目前已经在上市亮相的有FOXCONN（富士康）代工的数款知名品牌的产品，爱普泰克，OPTOMA奥图码，COOLUX酷乐视(维优)，明西（东圳）、魔影（路神）、昌一等等众多品牌。在整机的功能上，明显地出现ALL-IN-ONE的全能配置趋势，从入门级的AV、VGA等输入端口，到中档的配置MP4及图片文档播放（一般通过微投的USB口或SD卡插槽读取文件）、CATV、DVB-T等功能，再到高端的嵌入WINDOWS CE、LINUS、WINDOWS MOBILE等操作系统、CMMB、WIFI、蓝牙等几乎无所不包的功能，让LED微投的使用越来越方便。从2009年春季香港电子展及春季广交会、台湾COMPUTEX等主要展会的统计，参与厂家大约在40家，预计到2009年底将增加到100家。

    伴随着关键器件价格的下降（显示芯片、LED、光机等）及产销的规模化，LED微投逐渐褪去了动辄上万元的奢侈品形象，呈现出明显的下降趋势，将进一步刺激消费者的购买欲望（BENQ做出了如下图所示的乐观预测），预计在2010年QVGA级、VGA级、SVGA级的产品分别将达到500元、900元、1800元的最低零售价格。从具体的市场反馈来看，在便携商务、小型会议、家庭影院、个人移动影院（instant theatre）、野外显示、KTV包房投影、儿童教育娱乐、数码伴侣等应用领域均取得了良好的市场反馈。台湾地区的爱普泰克、OPTOMA，韩国的三星、LG、国内的COOLUX（酷乐视）等均已经取得了数万台，乃至十万台以上的销售数量。

    从上面的几个发展阶段，可以预计:LED投影机的优势尽管有许多,但要与HID光源的投影机抗衡,还有相当长的路要走.最新型的功率LED的发光效率已经与HID灯相当甚至超过，但单芯的LED光输出仍然十分有限,与HID灯泡相差1个数量级,要得到更大的光输出，必须多支组合成阵列使用,受光束扩展理论的限制,对固定的显示面板可组合数量有上限,并且组合后必然体积增大,散热处理将变得比较困难，LED微投的小体积便携优势会部分丧失.因此目前主流的LED投影机的产品市场针对性都很强, ,均是与SD卡、U盘、笔记本电脑、手机、PMP、iPod、MP4等数码媒体产品配套或嵌入。我们认为在功率型LED的发光效率达到120～200lm/W以上,单芯大功率化到30W后,才有可能HID灯光源分庭抗礼。可喜的是LED近年技术发展势如破竹,加之目前能源高涨,人类环保意识的增强,各国政府对LED产业链支持力度空前增大,投影机的LED光源也许在三到五年后就会成功取代HID（高强度气体放电灯）光源,福及大众。

    二、维优科技酷乐视LED微型投影机浅析：

    从上文我们可以看出：2008年以来，LED微型投影机逐渐褪去概念产品的神秘面纱，开始实实在在地进入到国内的销售市场中。做为一类全新的视频产品，LED微型投影机，具有光源寿命长、体积小、功率小、技术成长快的巨大优势，时序型LED产品还具有色彩鲜艳、色域宽广的优异显示特性。其超小的体积、超小功耗（部分机型可以直接使用电池），更是极大地拓展了它的应用领域，使得LED微型投影机，不再像传统投影机给人专业化、仪器化、办公化的印象，而是娱乐化，家用化，移动化的感觉。当然LED微型投影机在目前也存在亮度不足的情况。

    其实，LED微型投影机是一大类技术的统称，主要包括RGBLED+DLP技术、RBGLED+LCOS技术、白光LED+CFLCOS技术。其中白光LED+CFLCOS技术主要在中国大陆及港台地区、韩国、美国被广泛应用，特点是性价比高。这里我们实际地来剖析一款2009年新近上市的酷乐视COOLUX微型投影机，看看微投神秘面纱下的真实容貌。酷乐视(COOLUX) 微型LED投影机这是一款由维优科技研发生产的白光LED+CFLCOS的微型投影产品，主要指标：亮度45ANSI流明，分辨率：800*600，重量：310克，体积：125 x 80 x 35(mm)，功耗：25W，投影尺寸：10—100英寸。支持AV\VGA\SD及USB接口，本机内置MP4（含RMVB、RM等）解码播放功能。这款机型的主要特点是多功能（AV+VGA+MP4+SD+USB）、多用途（娱乐、个人影院、便携商务、礼品等），高性价比。尤其是它的亮度在目前的LCOS技术中处于领先位置，45ANSI流明的亮度，甚至是一些国际大品牌同类产品的2—3倍，初步具备了适用性。

    包装及外观：

    技术解析：

    整机系统分为如下部分（光机包含LCOS芯片及LED芯片、光学引擎等）

    LCOS技术

    LCOS作为一种微型显示技术，在90年代末就已经出现，随着技术的成熟、工艺的逐步完善，已逐渐与DLP、LCD两大显示技术在投影市场上形成分庭抗礼之势。LCOS的结构是在单晶硅上生长电晶体，利用半导体集成制作驱动面板(又称为CMOS－LCD)，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并在上面镀铝膜电极作为反射镜，形成CMOS有源点阵基板，然后将CMOS基板与含有ITO透明电极的上玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装。像素电极同时也作为反射镜，像素的尺寸一般可以做的很小约为7～20μm，开口率高达96％。结构见图

    CF-LCOS技术以台湾的HIMAX为代表，其技术特点是在单色LCOS芯片上，加上印刷有红、绿、蓝滤色单元的CF膜，然后将该CF膜和LCOS的液晶成像单元严格对准。这样，原来LCOS面板上的一个物理像素就变成了对应的一个基色点，由3个相邻的R、G、B基色点组合成一个完整的显示像素。当白光照射进来的时候，由驱动电路控制，把图像对应的R、G、B点阵信息分别送到相应的物理显示像素上，并根据该像素的灰度等级，控制液晶分子旋转，对白光进行光阀开关控制，被控制的白光透过物理像素对应的彩色滤色片单元后，形成彩色的图像。CF-LCOS面板由于采用了和传统TFT-LCD相似的成像原理，故使用起来非常简单。只需要单片面板+白光光源就能生成彩色图像。本机采用0.59寸HIMAX SVGA规格的LCOS显示芯片。

    光机结构及原理（光机包含LCOS芯片及LED芯片、光学引擎等）

    上述光学结构中，可分为照明部分和成像部分

    由上图中“21”大功率白光LED发出混合白光（P+S），

    经过上图中“22”收集后，再经过“23” 和“24”筛选和折射，P光穿透，S光折射。

    被折射的S光到上图中“25”上（CF-LCOS）成像

    通过CF-LCOS产生的彩色图象经过镜头组“27”投射到屏幕。为保证成像质量，CF-LCOS的成像面和投影镜头“27”的焦平面重合是至关重要的。

    最终，前段的照明系统经由CF-LCOS成像后，穿过投影镜头“27”，到屏幕。

    该光机配置800X600的CF-LCOS，一只6管芯的大功率白光LED，亮度适中，均匀性较好。

    LED驱动部分：

    由于微型CF-LCOS光机一般都采用大功率白光LED来作为光源。其要求工作在可靠的恒流状态，视使用的LED不同、内部LED的连接方式不同，而需加载不同的电流。因此设计一个可靠的大功率恒流源来给LED供电是必要的。coolux中，由于LED是每路两只并联，再加上需要做大功率设计，为保证可靠性，采用外置MOS管型的驱动方案。同时要兼顾PWM调光功能、驱动电路使能功能等，选定RICHTEK公司的RT8451驱动方案。

    信号处理：

    CF-LCOS的信号处理部分可简单分为前端信号处理，和后端LCOS驱动两部分。在不同的设计方案中，有不同的电路形式。要避免闪烁感，只能将刷新率提到最低90HZ以上，这时由于人眼的视觉暂留效应，就不会察觉出来闪烁了。coolux采用的是HIMAX专用的LCOS面板SOC驱动方案——HX6271。该方案集成了多标准视频decoder，集成3通道ADC，以及后端的倍频处理电路，能实现最大SVGA分辨率面板的直接驱动。其可直接接收AV、S-VIDEO、VGA、YPBPR等信号。系统性能得到很好的提升。

    散热

    散热设计是LED微型投影机设计中的一大重点要素，也是一大难点。由于微投一般体积较小，故不能使用大面积的散热器和大口径的风机，故怎么样合理的安排散热是至关重要的。

    Coolux由于采用的是6管芯的超大功率白光LED，其实际热功率有20W左右，而机内热层位置处体积受限，不能安置大型散热器因此采用了一只8mm的热管，将热层的热量导出到装有铝制散热器的机身的一侧，然后用一只3010/12V的风机直吹散热片。Coolux中使用的热管散热器模组示意图见下图

    此外，Coolux中由于LED光源功率较大，机内LED驱动电路也会明显发热，机内环境温度较高。因此必须对LCOS考虑专门的散热。由于LCOS发热不大，在coolux中，由于结构所限，不能增加散热器，而且主散热风机没有多少余量，故额外采用了一只2510/12V的风机，放置在LCOS面板后面，这样一方面可以解决LCOS面板散热的问题，另一方面由于靠近主散热风机，还能协助主风机对散热片进行散热。

    实际使用效果：

    第三、维优科技即将上市产品

     注：酷乐视COOLUX-2，

    RGB色域

    深红色三角型范围是白光+CF-LCOS的色域范围  36%    黄色三角型区域是分离RGB+LCOS的色域范围   120%

    RGB LED时序的电路控制

    利用软件控制RGB各路的LED按照特定的通断时间来配合工作，从而达到类似DLP光机的多段色轮原理，达到良好的混色