CN201589089U

CN201589089U - 混合型rgb照明光源装置及使用其的投影光学引擎

Info

Publication number: CN201589089U
Application number: CN2009202058497U
Authority: CN
Inventors: 曲鲁杰; 黄鹏; 廖深财
Original assignee: Butterfly Technology Shenzhen Ltd
Current assignee: Butterfly Technology Shenzhen Ltd
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2019-10-26

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

混合型RGB照明光源装置及使用其的投影光学引擎

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

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。