投影產品產業鏈梳理：整個新一代投影設備大概分為投影光機、投影儀主控設備、鏡頭以及投影幕布等幾個部分。其中，
投影儀光機負責光處理；
主控設備大致相當于OTT盒子，負責電信號處理；
鏡頭負責將光投射到投影面；
投影面負責最終向觀眾展示。
其中，光源屬于投影光機的核心部件，對投影效果有重要影響。現在主流智能投影儀光源有三種：第一種是以超高壓汞燈為代表的高強度氣體放電光源，又被稱為傳統光源，是投影機光源最初的形態，目前以超高壓汞燈應用最廣泛；第二種是LED光源，目前依靠微投產品快速放量滲透率增長很快；第三種是激光光源，目前應用規模較小但增速最快的光源。激光光源屬于最新興光源類型，具備高亮度、發光效率高、光源壽命長、維護周期長成本低以及色域廣等核心特點，不論對傳統光源還是LED光源均有競爭優勢。
根據不同配置，主要是光源的強度和分辨率。投影儀光機占整體成本的30-50%，主要包括鏡頭、光處理芯片和光源。
1（短焦）鏡頭
鏡頭作用主要將光信號完整無崎變的投射到屏幕上，一般由幾片鏡片組成，短焦鏡頭需要用到更多的鏡片。有部分宣傳將鏡片數直接標出，以證明其產品出色，有些像手機廠商標注用了幾核的CPU是一個道理。
2光處理芯片
只此一家，別無分號，就是美國德州儀器TI公司的DLP芯片，所有核心技術和核心專利都掌握在TI手中，過去還有3LCD、LCOS和DLP三種路徑之爭，現在已經是DLP一統天下，主流家用投影儀基本都是DLP方案。
3投影光源
現在主流智能投影儀光源有三種：
第一種是以超高壓汞燈為代表的高強度氣體放電光源，又被稱為傳統光源，是投影機光源最初的形態，目前以超高壓汞燈應用最廣泛；
第二種是LED光源，目前依靠微投產品快速放量滲透率增長很快；
第三種是激光光源，目前應用規模較小但增速最快的光源。后兩種都是固態光源，也就說常說的新光源。后兩種光源也常組合成為混合光源使用。
投影光源分類示意圖
（1）高強度氣體放電光源
技術背景及來源
過去投影機長期使用的燈泡類型是金屬鹵素燈，存在著發熱高、壽命短、體積大等缺點，使得使用體驗很差。隨著各家公司持續研發投入，燈泡領域技術進步，超高壓汞燈成為傳統燈泡光源最主力的類型。在高壓汞燈的研究基礎之上，超高壓汞燈由荷蘭飛利浦公司于1995年首先開發成功，隨后有包括歐司朗、愛普生、松下等一系列公司攻克，技術水平已經非常成熟。
技術原理
無論是超高壓汞燈，還是短弧氙燈，再或是金屬鹵素燈，它們的發光原理都是一樣的：在一個充滿高壓氣體的燈管里使得兩根相距1毫米左右的電極尖端產生高壓放電，從而激發氣體產生可見光，只不過當這個氣體是汞蒸汽時，這個燈就叫“超高壓汞燈”，而當這個氣體是氙氣時，那這個燈就是“氙燈”，同樣的道理也就有了“金屬鹵素燈”了。
超高壓汞燈工作原理示意圖
超高壓汞燈應用最廣泛，其詳細發光原理在于：原燈管通過電壓后，兩電極之間的氣體被擊穿，發生輝光放電。超高壓汞燈放電分為兩個階段：先是在燈點燃的初始階段，是低氣壓的汞蒸氣和氫氣放電，這時管壓降得很低，放電電流很大。隨著低壓放電時放出的熱量使管壁溫度升高，汞逐漸汽化，汞蒸氣壓和燈管電壓逐漸升高，電弧開始收縮，放電逐步向高氣壓放電過渡。再是當汞全部蒸發后，管壓開始穩定，進入穩定的高壓汞蒸氣放電。
選取汞作為燈泡原材料的原因在于：由于汞蒸氣壓愈高，燈的亮度也越高，而且汞原子譜線寬度變大，分子連續譜與帶電粒子復合光譜也更強，特別是595nm以上的紅光輻射隨燈內工作壓強的升高而增強，從而使燈的顯色性提高。
技術特點
超高壓汞燈優點包括：
1、發光量大：大功率的超高壓汞燈能夠比較容易實現的幾千流明甚至上萬流明的亮度，因此目前應用于高端工程機場景仍然比較多。
2、技術成熟：各家公司超高壓汞燈產品經歷完整的研發測試優化周期，技術水平相當成熟。
超高壓汞燈缺點包括：
1、工作壽命短，更換維護成本高：現階段，超高壓汞燈壽命一般都在3000小時以上，在2000小時以后才開始出現明顯的衰減。這使得維護燈泡光源投影儀，需要經常更換燈泡。按功率不同，超高壓汞燈價格從幾百到上千元不等，成為日常使用中較大的支出。盡管超高壓汞燈正在不斷延壽，從4000小時到7000小時，但仍面臨成本過高和維護麻煩的問題。
2、燈泡含汞：燈泡中含有大量的汞元素，對人體健康有較大威脅，目前已經被列入歐盟環保淘汰產品。
3、存在安全隱患：使用時間過長，可能使得燈泡發生一定炸裂概率，一方面可能損壞投影機內部其它設備，一方面可能對人身造成威脅。
4、產品體積較大：燈泡體積較大，導致光機整機難以小型化。
5、發光效率不高：超高壓汞燈發出的光譜特別寬，以致有相當發光功率產生在紅外、紫外等可見光譜范圍之外，形成一定程度的能量浪費，因此發光效率不高。
6、啟動時間長：超高壓汞燈點燃初期，是燈泡內溫度提升和汞氣壓提升的階段，此時發光并不穩定在最亮狀態。從啟動到正常工作需要一段時間，通常為4～10分鐘。
技術發展趨勢
超高壓汞燈技術已經比較成熟，但推出相關產品的主要公司仍在不遺余力的優化和升級，力圖保住超高壓汞燈在投影領域的市場份額。針對產品幾項重要缺點，技術發展趨勢包括：
1、延壽，進一步提升超高壓汞燈工作壽命，努力突破10000小時，以降低更換和維護成本；
2、提升安全性，將發生炸燈等安全事件概率進一步降低；
（2）LED光源
技術背景及來源
LED( Light Emitting Diode, LED)是發光二極體的簡稱，也被稱作發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。
在1955年時，美國無線電公司（Radio Corporation of America）的Rubin Braunstein發現了砷化鎵（GaAs）與及其他半導體合金的紅外線放射作用，而1962年美國通用電氣公司（GE）的Nick Holonyak Jr則開發出可見光的LED。不過，LED真正的起飛是在1990年代白光LED出現后，才開始漸漸被重視，而應用面越來越廣。
技術原理
在LED內部半導體材料的PN結中，PN結施加正向電壓時，某些自由電子從P型層通過二極體落入空的電子空穴，這包含從傳導帶跌落到一個更低的軌函數，所以電子就是以光子形式釋放能量。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。
三片式LCOS投影原理示意圖
LED的發光顏色和發光效率與制作LED的材料和制程有關，目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。理論上，通過調整不同材料所占比例和工藝手段，可以實現全部光譜的光源。
早期 LED工業運用GaAs1-xPx材料構建三元素發光管，實現紅光LED運用GaAs0.6P0.4 ，實現橙光LED運用GaAs0.35P0.65，實現黃光LED運用GaAs0.14P0.86。
此外，運用兩種元素摻配實現藍光和綠光，這包括GaN(氮化鎵)的藍光 LED 、GaP 的綠光 LED和GaAs紅外光LED，被稱為二元素發光管。
而目前最新的制程是用混合鋁(Al)、鈣(Ca) 、銦(In)和氮(N)四種元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵蓋所有可見光以及部份紫外光的光譜范圍。
不同材料組合對應LED顏色簡表
白光LED發光的方式主要按使用LED發光二極管的使用數量可以分為單晶型和多晶型兩種類型。一種是多晶型，即使用兩個或兩個以上的互補的2色LED發光二極管或把3原色LED發光二極管做混合光而形成白光。另一種是單晶型，即一只單色的LED發光二極管加上相應的熒光粉，就如同日光燈的發光方式一樣，采用LED發光二極管激發熒光粉發光。通常采用兩種方式，一種方式是藍光LED發光二極管激發黃色熒光粉產生白光，另一種方式是紫外光LED激發RGB三波長熒光粉來產生白光。
采用多晶型的產生白光的方式，因為不同的色彩的LED發光二極管的驅動電壓、發光輸出、溫度特性及壽命各不相同，因此在使用多晶型LED發光二極管的方式產生白光，比單晶型LED產生白光的方式復雜，也因LED發光二極管的數量多，也使得多晶型LED的成本亦較高；若采用單晶型，則只要用一種單色LED發光二極管元素即可，而且在驅動電路上的設計會較為容易。
技術特點
單個LED芯片功率低，致使發光流明數較低，如果實現低流明產品，對于成本、體積、散熱各方面都能控制在合理水平，形成較大競爭優勢；但如果要實現高流明，則不得不將成本提升，體積擴大，散熱性能做出犧牲，并且高溫條件下LED芯片性能受損失也反而導致光亮度下降。因此，LED光源需要在流明和成本、體積、散熱之間尋找平衡，以滿足各種消費者需求。除此之外
LED光源有優點包括：
1、壽命長：LED在低電壓和低發熱量下工作，工作壽命遠高于普通光源，基本達到10萬小時量級，幾乎不存在更換光源的需求，極大地降低了更換和維護成本。
2、即開即用：LED光源無需向超高壓汞燈一樣需要啟動時間，通電即能實現照明作用。
LED光源有缺點包括：
1、流明偏低：不論不計成本堆積多少LED芯片，LED光源所能提
通信行業 2017 年 5 月 22 日
東吳證券研究所
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供的最大流明也僅能達到3000流明水平，難以跟傳統光源最大上萬流明水平相抗衡。想要實現和普通燈泡光源一樣的亮度，LED光源的產品體積需要更大，并且成本很高。
技術發展趨勢
LED光源最需要提升光源亮度，并在合理范圍內控制好成本、體積和散熱性能。
（3）激光光源
技術背景及來源
投影設備大規模應用傳統光源和LED光源，但都存在各式各樣的缺陷，使得無法滿足更高的要求，尤其在傳統光源在壽命上劣勢和LED光源在亮度方面的劣勢都是嚴重影響投影產品體驗的問題，因此探索使用更先進光源替代的進程一直都在不斷進行。
激光成為一種比較理想的投影光源，但要想用于投影用途，輸出功率需要達到1W以上，也就是實現“W(瓦)級”的高功率。日本的日亞化學、三菱電機和德國的歐司朗目前在應用于顯示的半導體激光器方面處于世界領先地位，尤其是日亞化學，壟斷了大部分激光投影市場。
技術原理
半導體激光器又稱為激光二極管（LD，Laser Diode），是采用半導體材料作為工作物質而產生受激發射的一類激光器。常用材料有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦（InP）、硫化鋅（ZnS）。
產生激光通常需要兩個步驟，第一個是能量激發（Pumping），第二個是共振放大（Resonance）。
1、能量激發
固體激光屬于原子發光，外加能量（光能或電能）激發摻雜原子的電子由內層能級跳到外層能級，當電子由外層能級跳回內層能級時，將能量以光能的型式釋放出來。半導體激光大多使用電激發光，外加能量（光能或電能）激發半導體的電子由價帶跳到導帶，當電子由導帶跳回價帶時，將能量以光能的型式釋放出來。
半導體激光器能量激發原理示意圖
2、諧振放大
在發光區外加一對諧振腔，諧振腔其實可以使用一對鏡子組成，使光束在左右兩片鏡子之間來回反射，不停地通過發光區吸收光能，最后產生諧振效應，使光的能量放大。
電激發光我們以砷化鎵激光二極管為例，先在一粒砂子的大小砷化鎵激光二極管芯片上下各蒸鍍一層金屬電極，對著芯片施加電壓，當芯片吸收電能產生能量激發，則會發出某一種波長（顏色）的光。發射出來的光經由左右兩個晶體鏡面反射鏡來回反射產生諧振放大，由于右方的反射鏡設計可以穿透5％的光，所以高能量的激光光束就會由右方穿透射出。
半導體激光器諧振放大原理示意圖
半導體光電器件的工作波長與半導體材料的種類有關，決定著發出激光的顏色。半導體材料中存在著導帶和價帶，導帶上面可以讓電子自由運動，而價帶下面可以讓空穴自由運動，導帶和價帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導帶中去時就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導帶跳回價帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長。
技術特點
激光光源技術優點包括：
1、高亮度：激光光源投影單元亮度為1700ANSI---10000ANSI可定制，遠遠高于LED光源產品。
2、發光效率高：激光光源電力轉換效率高達約41％，結合激光單一指向性特點，發光效率甚至可以達到100Lm/w，遠高于傳統光源以及LED光源。
3、光源壽命長：激光光源的亮度壽命取決于熒光粉色輪的壽命，約為40000----60000小時，而激光器的壽命高達10萬小時。
4、維護周期長：傳統光源和激光光源都是一組光源，其衰減和色坐標的變化都取決于單一零件，LASER光源由于其壽命長，維護周期也相對長一些。LED光源由三組不同色光組成，每組上有六顆燈，不同顏色燈的衰減的程度無法一致，造成顏色漂移過大，一定的時間后必須進行調整。
5、色域廣：激光光源色彩最接近國際電視標準RC709亮度高，色彩真實，是目前顯示領域里還原效果最優秀的一種顯示技術。
激光光源有缺點包括：
1、成本依然偏高：目前激光光源核心供應商有日亞化學、歐司朗、三菱電機等，價格居高不下，目前大致成本在2.8美元/瓦左右，要實現三基色高流明激光光源所付出成本依然偏高。目前真正的三基色激光產品，僅占激光投影市場份額的0.5%，僅用于專業高端產品。
技術發展趨勢
在投影機市場，一個可以說是后來者又有不可估量的發展前景的當屬激光投影機，2016年激光投影產品同比增長300%以上，出貨量達到10萬臺量級，無論是激光家用投影機、激光工程投影機、激光微型投影機還是激光教育投影機，各大廠商都是積極布局，全線覆蓋。
激光顯示技術因其色域廣、壽命長、亮度高、能耗低，具有傳統光源無可比擬的先天優勢。隨著激光投影產品成熟度進一步提升和價格進一步親民，我們預計2017年激光投影產品依然將保持高速增長。
目前藍光和綠光核心技術主要被日亞化學等公司掌握，其中藍光光源技術最成熟，已經能實現4.5W單個激光器，壽命能達到6萬小時以上；綠光屬于新開發產品，目前實現最大功率為1W，壽命方面也不如藍光，還有進一步改進優化的空間。
目前紅光最成熟技術掌握在三菱電機手中。基于目前成熟的藍光紅光產品和還不夠優秀的綠光產品，各投影廠家推出了RGB三基色激光光源方案、藍光光源方案和混合光源方案。
1、RGB三基色激光光源方案
采用三種RGB基色光源，最純正的激光光源，其具有色彩豐富、色飽和度高等優點，可現實自然界最豐富、最艷麗、最真實的色彩。但這種方案成本偏高，通常應用于最高端的產品和場景。
RGB三基色激光光源方案
2、藍光激光光源方案
熒光粉+藍光混合光源投影機(也就是我們通常所稱的藍光激光投影機)是利用藍光光源，透過高速旋轉的含有紅綠等多種顏色的熒光粉色輪，利用旋轉熒光粉色輪技術而產紅綠藍三基色，并實現在不同時間產生不同顏色的光輸出，最終實現白光的輸出。藍光光源方案依賴熒光粉色輪實現多種顏色，因此在色彩表現效果和光亮度方面存在一定的不足，成本則控制比較好。
藍色激光光源方案
3、混合光源方案
混合光源是綜合利用LED和激光兩種光源的長處而形成的一種新興光源，它試圖規避LED亮度低和激光偏色嚴重這兩個最大的弊端來開拓一條脫離傳統光源的新路，在性能和成本之間取得一個平衡。
混合光源方案
未來，激光光源發展有兩個方向：
一個是繼續降低光源成本，一個是繼續提升光源功率和壽命，尤其是目前還不夠成熟的綠光方面。
三種光源對比和市場趨勢
三種光源技術對比
整體來看，LED和激光光源，作為新興光源，已經正在加速對傳統光源進行替代。從2016年不同光源關注度變化趨勢中，我們看到傳統光源正在快速下滑，LED光源成為最主要的光源方案，而激光光源憑借不可比擬的優勢也正在加速趕超，未來有望成為主力光源。
激光光源屬于最新興光源類型，具備高亮度、發光效率高、光源壽命長、維護周期長成本低以及色域廣等核心特點，不論對傳統光源還是LED光源均有競爭優勢。在成本和供應鏈產能繼續改善情況下，激光光源有望取代其他兩種光源，成為未來主力光源，大幅提升投影產品視覺效果。
與OTT盒子和LED智能電視主控類似，主要有國內瑞芯微、和臺灣Mstar（2014年被聯發科收購），他們提供turnkey解決方案。還有全志科技，北京君正。
幕布是眼睛直接觀看對象，不講究可以忽略，直接白墻即可。講究可以配置幕布/投影屏幕。
在國際上，以美國STEWART、英國HARKNESS為代表的歐美品牌，在幕布表面光學涂層的技術上已經遙遙領先，對光學涂層技術已經浸淫了數十年；以日本OS、法國SCREENRESEARCH為代表的屏幕編織技術（代表圖像的像素大小），也已經領先行業多年；丹麥DNP光學背投屏幕，已經占據了背投市場的絕大多數市場份額，高端產品應用幾乎完全依賴進口。我國目前生產幕布的廠商為白雪、紅葉、焦點等。其中幕布的光學涂層原料為大日本印刷公司。
來源：東吳研究所徐力
