CN101109488A - 多基色led的发光结构及其在投影机和照明***中的应用 - Google Patents

多基色led的发光结构及其在投影机和照明***中的应用 Download PDF

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张艳娥
林磊
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Abstract

本发明涉及一种多基色LED的发光结构在投影机和照明***中的应用，其发光结构包括两个以上发光装置、二向性滤光片、蝇眼透镜和会聚镜，每个发光装置均设有一种或两种波长的LED，共设有三基色以上的LED，其中发光装置还分别设有非球面透镜和抛物面反射镜，非球面透镜的形状使LED发射出的小角度光折射成平行光，抛物面反射镜的形状使LED发射出的小角度以外光反射成平行光，在投影机和照明***中采用以上结构，最大效率的收集光源发出的光，使光线损失减小，提高光源的耦合效率，使从发光装置发出的光束形成具有一定横截面的平行光，同时增加至少一个波长的光源，形成彩色图像，如此大大增加了光的输出通量，其颜色的色域和亮度都得以增大。

Description

多基色LED的发光结构及其在投影机和照明***中的应用
技术领域
本发明涉及多基色LED光源，尤其涉及一种多基色LED的发光结构在投影机和照明***中的应用，更具体的说，是涉及一种不同于传统的三基色(红：R，绿：G，蓝：B)而是三种以上基色完成的具有彩色图像的投影或照明。
背景技术
如图1所示的现有投影机包括R、B、G三基色LED光源的发光装置101、102、用于收集光源的光使其成为准直光束的两个准直单元201、202、用于使得R、G、B三色光合成一束的二向性滤光片301、使得合成光束成为均匀光的蝇眼透镜401、会聚镜501、用于改变光束行进路径的平面反射镜601、用于使得照明***的孔径与微显示芯片DMD801相匹配的场镜701、用于对入射光进行调制的微显示芯片DMD801以及用于放大由显示装置形成的图像并将其朝向一屏幕投射的投影***901。
通常三基色LED用作光源时，其中发红光的4个LED与发蓝光的4个LED集成在一个发光装置101上；发绿光的6个LED集成在一个发光装置102上。红光的中心波长是617nm，光通量是520lm；蓝光的中心波长是464nm，光通量是130lm；绿光的中心波长是520nm，光通量是470lm。按照三原色匹配原则，匹配出等能白光的相对亮度比例是1∶4.5907∶0.0601；可见红光和蓝光并不能完全利用；光源的耦合效率88％左右，DMD的反射效率大约60％左右。其整个光输出效率是50％左右。若需要增加光输出通量，按照传统的三基色技术，若要增加另外的至少一个波长的光源，必然会增加其整个照明***光束扩展量。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明的目的是：提供一种通过采用三基色以上的LED作为发光装置，在投影机和照明***中，不增加光束扩展量的形成彩色图像，其颜色的色域和亮度都得以增大的发光结构，及其在投影机和照明***中的应用。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：发光结构包括两个以上发光装置、二向性滤光片、蝇眼透镜和会聚镜，每个发光装置均设有一种或两种波长的LED，共设有三基色以上的LED，其中发光装置还分别设有非球面透镜和抛物面反射镜，非球面透镜的形状使LED发射出的小角度光折射成平行光，抛物面反射镜的形状使LED发射出的小角度以外光反射成平行光。
所述的发光结构在投影机中的应用，在发光结构的会聚镜射出光的光路上设平面反射镜，微显示芯片设置在会聚镜的后焦面下方、平面反射镜的反射光路上，还设有与微显示芯片相匹配的场镜以及投影***。
所述的发光结构在照明***中的应用，在发光结构的会聚镜射出光的光路上设平面反射镜，微显示芯片设置在会聚镜的后焦面下方、平面反射镜的反射光路上，还设有与微显示芯片相匹配的场镜以及平面透镜，使从发光装置发出的光束形成横截面的平行光。
本发明采用以上结构，最大效率的收集光源发出的光，使光线损失减小，提高光源的耦合效率，使从发光装置发出的光束形成具有一定横截面的平行光，同时增加至少一个波长的光源，形成彩色图像，如此大大增加了光的输出通量，其颜色的色域和亮度都得以增大。
该结构在投影机中的应用，可以根据需要设计微显示芯片，调制形成色彩丰富的图像，同时提高图像的亮度和清晰度，会聚镜、场镜使得投影的孔径与微显示芯片相匹配，投影***用于放大由显示装置形成的图像并将其朝向一屏幕投射。
同理该结构在照明***中的应用，可以提高照明的亮度。
附图说明
现结合附图对本实用新型做进一步阐述：
图1是现有投影机的结构示意图；
图2是本发明发光装置的结构示意图；
图3是本发明发光结构的示意图；
图4是本发明发光结构在投影机中的结构示意图；
图5是本发明发光结构在照明***中的结构示意图。
具体实施方式
如图2或3所示，本发明发光结构包括两个以上发光装置101、102、103、两个二向性滤光片301、302、蝇眼透镜401和会聚镜501。每个发光装置101、102或103均设有一种或两种波长的LED，共设有三基色以上的LED；两个二向性滤光片301、302使得从发光装置101、102、103，发出的光束合成一束横截面相同的平行光；蝇眼透镜401设置为一对，使得合成一束的各色光束均匀分布；会聚镜501可以采用中继透镜；其中发光装置101、102、103还分别设有非球面透镜11和抛物面反射镜12，非球面透镜11的形状使LED发射出的小角度光折射成平行光，抛物面反射镜12的形状使LED发射出的小角度以外光反射成平行光，如此最大效率的收集光源的光，使光线损失减小，提高光耦合的效率。
如图3所示在本发明的发光装置101、102、103中，通常采用四种基色的LED，其中心波长及带宽分别是：红光波长617nm，带宽24nm；蓝光波长464nm，带宽27nm；绿光波长520nm，带宽44nm；蓝绿光波长488nm，带宽24nm；发光装置101中设置红光和蓝光波长的LED，发光装置102中设置绿光波长的LED，发光装置103中设置蓝绿色波长的LED，第一个二向性滤光片301使发光装置101发出的红色和蓝色波长的光透过，使发光装置102发出的绿色波长的光反射，使红色、蓝色和绿色波长的光合并为一束光；第二个二向性滤光片302使发光装置103发出的蓝绿光波长的光反射，使第一个二向性滤光片301合束的红色、蓝色和绿色波长的光透射，如此四种基色的LED发出的光束被合并为一束光，沿着相同的路径射出。
如图4所示，本发明在投影机中的应用。在发光结构的会聚镜501射出光的光路上设平面反射镜601，平面反射镜601改变光束的行进路径；微显示芯片801设置在会聚镜501的后焦面下方、平面反射601的反射光路上，会聚镜501用于会聚光束，控制光束的横截面与微显示芯片相匹配；还设有与微显示芯片801相匹配的场镜701以及投影***901，场镜701控制光束的相对孔径与微显示芯片801相匹配；投影***901设有放大光束的透射透镜单元91和彩色图像的显示屏幕92。
如图5所示，本发明在照明***中的应用，在发光结构的会聚镜501射出光的光路上设平面反射镜601，微显示芯片801设置在会聚镜501的后焦面下方、平面反射镜601的反射光路上，还设有与微显示芯片801相匹配的场镜701以及平面透镜93，使从发光装置101、102、103发出的光束形成横截面的平行光射出。

Claims (5)

1.一种多基色LED的发光结构，包括两个以上发光装置、二向性滤光片、蝇眼透镜和会聚镜，每个发光装置均设有一种或两种波长的LED，共设有三基色以上的LED，其特征在于：发光装置还分别设有非球面透镜和抛物面反射镜，非球面透镜的形状使LED发射出的小角度光折射成平行光，抛物面反射镜的形状使LED发射出的小角度以外光反射成平行光。
2.根据权力要求1所述的一种多基色LED的发光结构，其特征在于：第一个二向性滤光片使第一个发光装置发出光透过，使第二个发光装置发出的光反射，使两束光合并为一束光；第二个二向性滤光片使第三个发光装置发出光反射，第一个二向性滤光片合束的光透射，光束被合并为一束光，沿着相同的路径射出。
3.根据权力要求1所述的一种多基色LED的发光结构，其特征在于：其蝇眼透镜设置为一对，会聚镜501采用继透镜。
4.根据权力要求1所述的一种多基色LED的发光结构在投影机中的应用，其特征在于：在发光结构的会聚镜射出光的光路上设平面反射镜，微显示芯片设置在会聚镜的后焦面下方、平面反射镜的反射光路上，还设有与微显示芯片相匹配的场镜以及投影***。
5.根据权力要求1所述的一种多基色LED的发光结构，其特征在于：在照明***中的应用，在发光结构的会聚镜射出光的光路上设平面反射镜，微显示芯片设置在会聚镜的后焦面下方、平面反射镜的反射光路上，还设有与微显示芯片相匹配的场镜以及平面透镜，使从发光装置发出的光束形成横截面的平行光。
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