CN201589089U - 混合型rgb照明光源装置及使用其的投影光学引擎 - Google Patents
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Abstract
一种混合型RGB照明光源装置,包括单独封装的红光LED芯片、单独封装的绿光LED芯片及单独封装的蓝光LED芯片。其中,至少一种单独封装的LED芯片为单芯片,至少一种单独封装的LED芯片为多芯片。本实用新型的混合型RGB照明光源装置,用多个小的LED芯片来替代传统的大的LED芯片,使蓝光LED芯片发出的蓝光、红光LED芯片发出的红光、及绿光LED芯片发出的绿光的亮度比符合组成白光的要求的同时,有效降低RGB照明光源装置的制作成本。另外,还提供一种使用该混合型RGB照明光源装置的投影光学引擎。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明光源及投影显示技术,尤其涉及一种混合型RGB照明光源装置及使用其的投影光学引擎。
背景技术
照明光源是液晶投影机重要的部件之一,其亮度、光利用率和发热量直接影响到投影图像的质量、投影机的功耗、投影机使用和维护成本等问题。在过去,大多数投影机均采用超高压汞灯(UHP)或金卤灯作为光源,这类光源虽然亮度能满足要求,但是其耗能高寿命短,光转换效率较低,发热量大,而且会对环境造成污染,因此不是很适合用作投影光源。如今,越来越多的液晶投影机都开始使用环保、转换效率高的发光二极管(LightEmitting Diode,LED)作为光源。
目前,作为光源的白光LED的实现方法有多种,其中一种方法是多种单色光混合在一起产生白光。例如:Luminus Devices推出专为微型显示器(包括高亮度口袋型投影机、智慧型投影显示器及通用照明等应用)设计的三基色(RGB)芯片组,使用独立封装的红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片,每颗LED即为单一、高亮度、大尺寸单电路芯片,可承受极大的功率和快闪。当三种芯片结合时,芯片组在脉冲模式下可产生高亮度的白光,满足液晶投影等的需求。然而,这种RGB芯片组所采用的芯片均为高亮度、大芯片LED,价格昂贵,使照明光源的制作成本较高,进而导致液晶投影的成本相对较高,限制了液晶投影的发展。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本低的混合型RGB照明光源装置。
另外,还需提供一种成本较低、投影显示效果好的投影光学引擎。
本实用新型的发明目的是通过以下技术方案来实现的:
一种混合型RGB照明光源装置,包括单独封装的红光LED芯片、单独封装的绿光LED芯片及单独封装的蓝光LED芯片。其中,至少一种单独封装的LED芯片为单芯片,至少一种单独封装的LED芯片为多芯片。
一种投影光学引擎,包括微显示面板,投影镜头以及上述所述的混合型RGB照明光源装置。其中,微显示面板对入射光进行调制,并调制出携有图像信息的图像光。投影镜头用于将所述微显示面板上的图像信息投影成像到屏幕上。混合型RGB照明光源装置照射所述微显示面板。
本实用新型的混合型RGB照明光源装置,用多个小的LED芯片来替代传统的大的LED芯片,使蓝光LED芯片发出的蓝光、红光LED芯片发出的红光、及绿光LED芯片发出的绿光的亮度比符合组成白光的要求的同时,有效降低RGB照明光源装置的制作成本。而使用这种照明光源装置的投影光学引擎,混合型RGB照明光源装置出射的高亮度的光照射微显示面板,之后,由微显示面板调制出图像光,从投影镜头输出到外部屏幕,结构简单,光能利用率高,生产成本较低,投影显示效果好。
附图说明
为了易于说明,本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1a为本实用新型第一实施方式的混合型RGB照明光源装置的结构示意图。
图1b为图1a中芯片组的俯视结构示意图。
图2为本实用新型第二实施方式的混合型RGB照明光源装置的结构示意图。
图3为本实用新型第三实施方式的混合型RGB照明光源装置的结构示意图。
图4为本实用新型的投影光学引擎的平面结构示意图。
具体实施方式
图1a所示为本实用新型第一实施方式的混合型RGB照明光源装置的结构示意图,同时参阅图1b,为图1a中芯片组的俯视结构示意图。混合型RGB照明光源装置包括单独封装的红光LED芯片10、单独封装的绿光LED芯片11及单独封装的蓝光LED芯片12。其中,至少一种单独封装的LED芯片为单芯片,至少一种单独封装的LED芯片为多芯片。且,多芯片中的每一个芯片的发光面积均小于单芯片的发光面积。
本实用新型实施方式中,红光LED芯片10与绿光LED芯片11均为大芯片LED。此处所指的大芯片LED是指大发光面积、高发光亮度以及大功率的LED芯片。具体实施方式中,单芯片为单个绿光LED芯片11,绿光LED芯片11的型号与红光LED芯片10的型号相同,换句话说,红光LED芯片10的数量与绿光LED芯片11的数量均为一个。例如:红光LED芯片10与绿光LED芯片11均使用一个Luminus公司的型号为PT39的大芯片LED。
本实用新型实施方式中,多芯片为多个蓝光LED芯片。多芯片之间为串联,呈方形布置(参阅图1b);采用串联的方式,使流过每一个芯片的电流相等,且发光亮度均匀。又,每一个蓝光LED芯片12的发光面积均小于单芯片(如:红光LED芯片10或绿光LED芯片11)的发光面积。
本实用新型其它实施方式中,多芯片之间还可以为并联或者串联与并联的结合。另外,多芯片还可以呈圆形布置或者三角形布置。
通常,在多种单色光(例如:RGB)混合在一起产生白光的方式中,对蓝光的亮度的要求往往低于绿光以及红光的亮度要求,例如:绿光、红光、蓝光的亮度比为5∶3∶1或者是6∶3∶1,即可组成白光。因此,本实用新型实施方式中,用多个小的蓝光LED芯片来替代传统的大的蓝光LED芯片,使蓝光LED芯片发出的蓝光、红光LED芯片发出的红光、及绿光LED芯片发出的绿光的亮度比符合组成白光的要求的同时,有效降低RGB照明光源装置的制作成本。
此外,多芯片上还包覆有透明封装胶体(图中未示出),该封装胶体的折射率大于空气的折射率,同时小于所包覆芯片的折射率;采用透明封装胶体,一方面缩小临界物质的折射率差异,有效减少了光子在界面的损失,提高了出光效率;另一方面,该封装胶体同时包覆芯片、金线,进行机械保护,提高芯片封装的可靠性。本实用新型实施方式中,封装胶体的竖截面为抛物面,而封装胶体为硅胶。
本实用新型中,混合型RGB照明光源装置还包括多组整形镜组20以及合色镜30。其中,多组整形镜组20分别罩住单独封装的红光LED芯片10、绿光LED芯片11、蓝光LED芯片12,对红光LED芯片10、绿光LED芯片11、蓝光LED芯片12所发出的不同波段的光束进行收集并整形。合色镜30用于合并红光LED芯片10、绿光LED芯片11、蓝光LED芯片12所发出的不同波段的光束为一束光。
本实用新型实施方式中,合色镜30为交叉形合色镜(X-mirror),设置于红光LED芯片10、绿光LED芯片11及蓝光LED芯片12的光出射光路的交汇处,其包括配置成叉状的第一平板301,第二平板302以及第三平板303。且,第一平板301,第二平板302以及第三平板303表面均镀有薄膜(图中未标示)。
交叉形合色镜也可以采用四块平板组合成交叉形状,当然,交叉形合色镜30’也可以使用棱镜状交叉形合色镜(X-cube)来代替(参阅图2),这里不再赘述。
图3所示为本实用新型第三实施方式的混合型RGB照明光源装置的结构示意图。该混合型RGB照明光源装置的结构与第一实施方式的结构基本相同,区别在于图3所示的合色镜包括两个二向色镜301”、302”,分别倾斜设置于红光LED芯片10、绿光LED芯片11、蓝光LED芯片12的光出射光路的交汇处。
详细说,第一二向色镜301”倾斜设置于红光LED芯片10、绿光LED芯片11的光出射光路的交汇处,用于透射红光光束,反射绿光光束。第二二向色镜302”倾斜设置于蓝光LED芯片12的光出射光路上,且平行于第一二向色镜301”,用于透射蓝光束,反射红光光束、绿光光束。
图4所示为本实用新型投影光学引擎的平面结构示意图。投影光学引擎包括上述任一实施方式的混合型RGB照明光源装置,偏振分光器40,微显示面板50以及投影镜头60。其中,混合型RGB照明光源装置照射微显示面板50。
偏振分光器40设置于混合型RGB照明光源装置的输出光路上,本实用新型实施方式中,偏振分光器40为棱镜式偏振分光器,由二个三角棱镜胶合成立方体形状,在其中间接触面上镀有偏振分光膜层,由该偏振分光膜层形成一个偏振分光面,该偏振分光面可以将非偏振光转换为偏振光并分离出S偏振光和P偏振光。当然,偏振分光器40也可以由其它棱镜胶合成其它形状,只要满足入射的非偏振光被转化为偏振光出射即可。
本实用新型其它实施方式中,该偏振分光器40也可以由平板式偏振分光器来代替。
参阅图4,微显示面板50的数量为一个,设置于偏振分光器40与混合型RGB照明光源装置的非相邻的一侧,用于对所接收到的入射光进行调制,并调制出携有图像信息的图像光。本实用新型实施方式中,微显示面板50为反射式硅基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon,LCOS),当微显示面板50接收到的光为S偏振光时,经过微显示面板50的调制后,则反射出携有图像信息的另一偏振光P偏振光,经由偏振分光器40折叠光路后,将该P偏振光透射至投影镜头60上。本实用新型的实施方式中的投影镜头60与微显示面板50相对平行设置,用于将微显示面板50上的图像信息投影成像到屏幕上。
本实用新型其它实施方式中,微显示面板50’(图4的虚线所示)所接收到的偏振光也可以为P偏振光,经过微显示面板50’的调制后,转换为携有图像信息的S偏振光,且将其反射回偏振分光器40上,由偏振分光器40将该S偏振光反射至投影透镜60上。换句话说,投影透镜60与微显示面板50’相邻设置于偏振分光器40的一侧,即,投影透镜60与微显示面板50’分别设置于偏振分光器40的相邻两侧面上。此时,投影透镜60是用于接收并投射携有图像信息的S偏振光。
因此,本实施方式的投影光学引擎,混合型RGB照明光源装置出射的高亮度的光通过偏振分光器的偏振分离,照射微显示面板,之后,微显示面板调制出图像光再次进入偏振分光器,由偏振分光器从投影镜头输出到外部屏幕,结构简单,光能利用率高,生产成本较低,投影显示效果好。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式,并非以此限定本实用新型的具体实施范围,本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式,例如,红光LED芯片的型号、数量与绿光LED芯片的型号、数量也可以不同:绿光LED芯片仍然使用大芯片LED,但红光LED芯片则不使用大芯片LED,而采用低成本的小的LED芯片,其数量为多个,且,每一个红光LED芯片的发光面积均小于绿光LED芯片的发光面积。换句话说,多芯片也可为多个红光LED芯片。多个红光LED芯片的结构与前述多个蓝光LED芯片的结构基本相同,这里不再赘述。当多芯片为多个红光LED芯片时,蓝光LED芯片可以是多芯片,也可以是单芯片。因此,本实用新型采用多个小的LED芯片来替代传统的大的LED芯片,使蓝光LED芯片发出的蓝光、红光LED芯片发出的红光、及绿光LED芯片发出的绿光的亮度比符合组成白光的要求的同时,有效降低RGB照明光源装置的制作成本。又,微显示面板为透射式液晶面板(Liquid Crystal Display,LCD),此时,省略偏振分光器,透射式液晶面板设置于混合型RGB照明光源装置的出射光路上,对入射光进行调制,并透射出携有图像信息的光。凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均包含本实用新型的保护范围内。
Claims (20)
1.一种混合型RGB照明光源装置,包括单独封装的红光LED芯片、单独封装的绿光LED芯片及单独封装的蓝光LED芯片,其特征在于,至少一种单独封装的LED芯片为单芯片,至少一种单独封装的LED芯片为多芯片。
2.根据权利要求1所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片中的每一个芯片的发光面积均小于单芯片的发光面积。
3.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片为多个蓝光LED芯片。
4.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片之间为串联。
5.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片之间为并联或者串联与并联的结合。
6.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片呈方形布置、圆形布置或者三角形布置。
7.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片上还包覆有透明封装胶体,所述封装胶体的折射率大于空气的折射率,同时小于所包覆芯片的折射率。
8.根据权利要求7所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述封装胶体的竖截面为抛物面。
9.根据权利要求7所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述封装胶体为硅胶。
10.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述单芯片为单个绿光LED芯片。
11.根据权利要求10所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述绿光LED芯片的型号与所述红光LED芯片的型号相同。
12.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述多芯片为多个红光LED芯片。
13.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,还包括多组整形镜组,分别罩住单独封装的红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片,对红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片所发出的不同波段的光束进行收集并整形。
14.根据权利要求1或2所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,还包括合色镜,用于合并红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片所发出的不同波段的光束为一束光。
15.根据权利要求14所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述合色镜为交叉形合色镜,设置于红光LED芯片、绿光LED芯片及蓝光LED芯片的光出射光路的交汇处。
16.根据权利要求15所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述交叉形合色镜为平板状交叉形合色镜或者棱镜状交叉形合色镜。
17.根据权利要求14所述的混合型RGB照明光源装置,其特征在于,所述合色镜包括两个二向色镜,分别倾斜设置于红光LED芯片、绿光LED芯片、蓝光LED芯片的光出射光路的交汇处。
18.一种投影光学引擎,包括:
微显示面板,对入射光进行调制,并调制出携有图像信息的图像光;
投影镜头,用于将所述微显示面板上的图像信息投影成像到屏幕上;
其特征在于,所述投影光学引擎还包括:
根据权利要求1至1 7中任意一项所述的混合型RGB照明光源装置。
19.根据权利要求18所述的投影光学引擎,其特征在于,所述微显示面板为LCOS,其入射光路上还设置有偏振分光器。
20.根据权利要求18所述的投影光学引擎,其特征在于,所述微显示面板为LCD。
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