荧光粉技术革新开启电影激光放映新时代

　　摘要：电影创作者的灵感呈现，观影市场的体验需求，共同推动电影放映技术的不断革新。作为激光荧光光源放映技术中的重要组件——荧光粉，它的技术革新开启了电影激光放映的新时代。

　　电影，是一门视觉艺术。创作者通过影像表达艺术理念和人文关怀，电影的视觉呈现及影院的放映技术就理所应当地成为了行业发展的重要指标。2016年，著名华人导演李安执导的电影《比利·林恩的中场战事》在全球上映。对于这部世界影史上首部以120帧/4K/3D规格拍摄的剧情长片，全球却仅有5家影院能够放映其最高规格的版本。在影片拍摄格式的更新换代引发影视行业巨大讨论的同时，电影院作为大众观影的一个重要终端，有责任和义务去提高其放映水平，以满足创作者的光影呈现和观众的观影体验。

　　最初，电影放映基本是使用碳弧灯作为光源，利用两根接触的碳棒电极在空气中通电后分开时所产生的放电电弧发光，操作强度大，光色不理想，且有较大污染。20世纪50年代起，电影放映开始以氙灯作为光源，但是氙灯寿命较短，衰减很快，亮度也很难满足市场上日益火爆的3D电影放映。自2014年起，激光放映技术被开发，因其具有寿命长、亮度高、衰减慢、节能环保等优点，逐步从产品概念走进各大影院，实现应用。

　　早期的RGB激光放映技术是采用单独的红、绿、蓝激光器来生成激光，形成图像，这种激光方案的实现成本较高、可靠性、环境适应性和兼容性相对稍差。2016年，光峰光电技术公司推出了全新升级的全系列多色激光荧光光源，利用高能单色激光激发荧光粉以获得高亮度且安全性高的投影光源。该技术不但解决了传统激光显示技术的干涉散斑噪声问题，而且呈现出更佳的画质，也为影院降低了总体拥有成本。

　　在激光荧光光源技术中，荧光粉材料的性能决定了获得光源的质量，而投影光源的质量直接决定着电影放映中色域、亮度等指标性参数，因此对荧光粉材料的改善升级就成了关注的重点。高功率的激光源激发荧光粉，要求材料能够提供更好的能量转换效率、更长的寿命和更高的物化和热稳定性。此前，市场上广泛应用的普通荧光粉材料在高能量密度的激光激发下，会出现严重的光输出饱和现象，导致其无法将从光源吸收来的能量尽快地通过荧光释放出去，转变成大量热量而损坏器件，同时反作用于荧光粉材料本身，出现热衰现象，更多的能量用于非辐射放热，由此陷入恶性循环。因此，要进一步提高荧光材料的光学性能，利用改善得到的优异的物化性质，使其更适用于激光荧光光源技术。

　　具有高热导率的荧光玻璃(~1W/(m·K))/荧光陶瓷(5~15W/(m·K))材料的开发有效地解决了上述温度淬灭的问题，成为激光荧光光源技术中的重点材料。荧光玻璃是在玻璃基质中掺杂稀土或将荧光粉材料直接掺入透明玻璃基质而实现的发光材料;荧光陶瓷就是以致密结构的陶瓷为基质的发光材料。荧光粉颗粒在玻璃/陶瓷基质中分散均匀，且在高温下二者并没有发生化学反应，保持了荧光粉材料本身优秀的发光性能。通过控制荧光粉晶体在前驱体中的结晶，制备的荧光玻璃/荧光陶瓷获得相同的发射光范围、较大的硬度和更优的热稳定性。同时，用其高热导率提高发光产生的热量的耗散速率，有效地解决了高温引起的发光效率降低的问题。目前，已有许多学者开发出性能优良的荧光玻璃/陶瓷材料。例如，在功率高达70 Wcm^-2的蓝色激光照射下β-Sialon:Eu²⁺荧光玻璃(~1.17W/(m·K))表现出良好的发光性能;LuAG:Ce³⁺荧光陶瓷(4~5W/(m·K))表现出良好的热稳定性;Al₂O₃-YAG:Ce³⁺复合荧光陶瓷(~18.5W/(m·K))实现了超高功率密度下的固态激光发光;CaAlSiN₃:Eu²⁺荧光陶瓷在蓝色激光照射下提供了高达42.2lm·W^-1的流明效率，等等。

　　随着荧光粉材料的技术革新，越来越多能够与激光光源匹配的发光材料被应用到电影激光放映领域。虽然激光放映技术带来了绝佳的观影体验，但市场上仍有许多小银幕由于成本等原因并没有实现从氙灯光源到激光光源的升级。进一步降低成本以满足小银幕的放映需求，成为荧光粉产品升级乃至激光荧光放映技术优化过程中亟待解决的问题。

　　截止2017年底，我国以总计银幕数50776块，赶超美国，成为全球拥有银幕数最多的国家。今年上半年，国内电影票房已超过320亿，比去年同期增长17.82%。对行业技术而言，庞大的电影市场带来的不仅是巨大的商业机遇，同时还有严峻的实力挑战。现阶段，在激光荧光光源技术领域，中国企业已经走在世界前列。据报道，今年仅第一季度，国内激光数字电影放映机市场销量就已超过4000台。相信在“中国制造2025”的战略推动下，在学者和企业的共同努力下，推动荧光粉材料的技术革新，必将开创出电影激光放映更美好的新时代。