CN2762184Y - 投影机光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种投影机光源装置，尤其是关于一种利用LED光源取代传统水银灯泡，并以其特殊的封胶构形，配合反射罩的设置，增加发光及集光效率与光线均匀度的投影机光源装置。本实用新型包括一反射罩，该反射罩具一呈半球体的抛物面；以及一LED光源，该LED光源的LED晶粒组外封装有一呈双半球状曲面体交错的封胶，而该LED晶粒组在其中一半球状曲面体中心，且该LED晶粒组中心至该抛物面底部中心的距离，为该抛物面的焦点距离，另一半球状曲面体中心则在该LED晶粒组所在的X轴上，使该LED晶粒组所发出的光线经过该反射罩反射与封胶折射后可形成平行且光度均匀的光面。

Description

投影机光源装置

技术领域

本实用新型涉及一种投影机光源装置，尤其是关于一种利用发光二级管(LED)光源取代传统水银灯泡，并以其特殊的封胶构形，配合反射罩的设置，增加光源发光亮度及集光效率与光线均匀度的投影机光源装置。

背景技术

公知投影机如图1所示，包括一光源10，该光源10所发射的光线经过透镜数组13、数个分色反射镜14与影像数据调制等装置后，汇集至投射镜头组15中，由其放大投射至屏幕上，以显示播放的影像数据。由于投射光线必须经过一连串的透镜组合与装置，若欲使投射所呈现的影像具备足够的亮度，则必须利用光度极强的光源，而公知最常使用者即为高压汞灯。高压汞灯因其发光处是在保护高压气体玻璃内的电极，灯泡12所发射出的光线经反射罩11反射之后，经常有散射以及光面光度不均的情形，同时该保护高压气体玻璃亦会阻碍中心光线的行进，因此，一方面必须利用透镜数组13将光线均匀化，以减低光布不均对影像呈现的影响，另一方面，当光线投射的角度大于某一角度时，则因直接散射，部分光线无法由反射罩11反射加以集中，因而造成光源的损失，减低其发光使用效率。

此外，高压汞灯发出强光的同时，也会发出紫外光及红外光等无效光。紫外光的照射，容易造成投影机内部组件的劣化，且可能伤及人眼睛，而红外光的照射则会产生大量热能，使投影机内部组件处于一极高温状态，同样也容易使内部组件产生劣化现象，加上灯泡投射范围超出反射罩11所溢出的光线，亦会直接照射在附近的组件上，在此都使得组件使用寿命大幅缩减。另一方面，灯泡温度愈高时，发光强度亦会愈亮，强度愈亮则灯泡内气体的压力愈高，则愈容易产生爆灯的危险，可能对使用者或操作者产生安全上的疑虑。而高温所产生的影响，更使灯泡中正、负电极分子逐渐游离，使正、负电极间的间距逐渐加大，最后该灯泡便无法启动，此时就必须更换价格相当昂贵的灯泡，时常替换灯泡的结果，除造成使用者的不便外，亦将提高投影机的使用成本。

另外，高压汞灯所发出的光线中，红光波长较弱，造成影像色彩演色性较差，不利投影机多重色彩的表现，因此其投影质量较无法提高。

因此曾有利用成本较低、产热低、使用寿命长的LED光源取代传统高压汞灯的创作构想，然而公知LED光源20(如图2所示)，将LED晶粒组(LEDchip)20封装在圆弧顶状的圆柱形封胶22上，该LED晶粒组20所激发的光线呈放射状向上以一定角度投射，而这些光线进入封胶介质后，由于密度不同，光径将产生折射现象，其照射角度有限，且光度亦不均匀。

一般说来，LED半导体的折射率较高，由内部所产生的光线其入射临界角很小，以致于散射的光线容易被LED内部全反射所限制，因此，只能有一部分光线能向上出射到外界，且这些光线其入射角度小于临界角时才可射出，其余光线则被全反射到内部为LED半导体所吸收或散射到其它地方。临界角可由司涅尔定律(Snell’s law)来求得，该定律为：临界角C＝sin^-1(n1/n2)，亦即sinC＝n1/n2，其中，n1＝为周边材料折射率、n2＝为LED材料折射率。例如：周边是空气时n1＝1，而LED晶粒n2＝3.4，则临界角＝17.1度。一般LED都封装在折射率为1.52的环氧树脂中，所以n1＝1.52，则其临界角＝26.2度，临界角度增加53％，故LED以环氧树脂封胶后亮度较LED晶粒增加2.7倍，因此公知LED光源存在着相当比例的光损失现象，有着发光效率减损的缺点，LED晶粒经封装可提高发光亮度。

发明内容

本实用新型的目的即在提供一种利用LED光源取代传统水银灯泡的投影机光源装置，利用特殊设计的LED光源封装结构，改变封胶构形，并配合反射罩的设置，使LED光源所发射的光线更为集中均匀，达到较佳光度分布的投影质量，并提高发光效率及发光使用效率、增加发光亮度，以使发光作最有效的利用。同时也通过LED光源的封装，由基板导出多余热量，改善降低LED内部温升而降低亮度现象，进而增加该光源的耐用性，并避免投影机内组件因红外线或紫外光所产生的劣化现象，以达到增加投影机整体使用寿命，并减少使用成本及提高质量的目的。

本实用新型的投影机光源装置，包括一反射罩，该反射罩具一呈半球体的抛物面；以及一LED光源，该LED光源的LED晶粒组外封装有一呈双半球状曲面体交错的封胶，而该LED晶粒组在其中一半球状曲面体中心，且该LED晶粒组中心至该抛物面底部中心的距离，为该抛物面的焦点距离，另一半球状曲面体中心则在该LED晶粒组所在的X轴上。通过LED光源中LED晶粒组几近点光源的结构特性，该LED晶粒组所发出的光线经反射罩的抛物面反射后，将几乎成为平行一致的平行光，加上由封胶折射所产生的平行光，因而使其整体所形成的光面较为均匀，而能够改善公知灯泡反射后散射所造成光面光度不均的缺点。另一方面，由于该投射光线集中且平行，不会散射至投影机内部组件上，亦可增加这些组件的使用寿命。

该反射罩的大小可反射所有由发光二极管晶粒所在半球状曲面体封胶所折射出的光线。

该发光二极管光源为白光发光二极管光源，或为蓝光发光二极管光源，或为红光发光二极管光源，或为绿光发光二极管光源。

特别的是，本实用新型投影机结构，因利用LED光源，能够大幅减少光源所产生的高温现象以及紫外光对材料所产生的劣化现象，而增加该投影机的使用年限，且由于LED光源的寿命相当长，能够大幅降低投影机的使用成本。

以下将配合附图进一步说明本实用新型的实施方式，下述所列举的实施例用以阐明本实用新型，并非用以限定本实用新型的范围，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做一些更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

附图说明

图1为公知投影机结构与光径示意图。

图2为公知LED光源结构侧视示意图。

图3为本实用新型实施例LED光源结构侧视示意图。

图4为本实用新型实施例光线投射的光径示意图。

其中，附图标记说明如下：

10光源                         11反射罩

12灯泡                         13透镜数组

14分色反射镜                   15投射镜头组

20LED光源

21LED晶粒组                    22封胶

30LED光源

31LED晶粒组                    32第一导线

33第二导线                     34打线

35封胶                         351第一封胶曲面

352第二封胶曲面                40反射罩

401抛物面                      4011抛物面底部中心

50光线                         51光线

具体实施方式

请同时参阅图3与图4，本实用新型的投影机光源装置，包括一LED光源30与一反射罩40，该LED光源30则由一LED晶粒组31、第一导线32、第二导线33、打线34与一封胶35所构成。该封胶35呈双半球状曲面体交错的构形，其包括一第一封胶曲面351与一第二封胶曲面352。该LED晶粒组31所发出的光线经由该封胶35曲面的折射以及反射罩40的反射，可集中且平行投射于单一方向，因而可作为投影机投影的光线来源。

该LED晶粒组31首先耦接于第一导线32上，而后在该LED晶粒组31与第二导线33之间连接以打线34，以形成电路通路。LED晶粒组耦接、打线之后，为避免LED晶粒组或打线产生氧化，必须封装以可隔绝空气及水气、具透明度，且具耐热性的封胶。因此，进一步必须在该LED晶粒组31、第一导线32、第二导线33与打线34上以封胶35加以封装。封装时，封胶35在该LED晶粒组31外形成一双半球状曲面体交错的构形，该LED晶粒组31在其中一半球状曲面体中心，另一半球状曲面体中心则在该LED晶粒组所在的X轴上。一般所用的封胶可为高温固化的环氧树脂，同时为使其透光度佳，可采用透明的环氧树酯，而其它透明而具有隔绝空气与耐热等性质的封胶亦皆可利用。封装时必须配合LED晶粒组31所发射光线的光径，以决定其封胶构形。由于封装所利用的环氧树酯呈透明状，LED晶粒组所发射的光线，除部分经内部反射被环氧树脂所吸收外，大部分光线则依其穿透或折射角度散射至空气中。

请参阅图4，由于LED晶粒组31在第一封胶曲面351的中心点上，故其所发射出的光线50，可直接穿透该第一封胶曲面351。此外，该LED晶粒组31中心的距离，至该反射罩40其抛物面底部中心4011的距离，恰为该抛物面40的焦点距离(即f长度)。因此，由该第一封胶曲面351所透射出的光线50，即可通过反射罩40的抛物面401将光线反射形成一平行X轴的平行光50。另一方面，LED晶粒组31所发射出的其它光线，则可经过第二封胶曲面352的折射，同时也产生平行X轴的平行光51。为配合LED晶粒组31所发射光线射角度，使所有直接发射的光线皆能够经由反射或封胶折射加以集中，则反射罩40所延伸的区域应涵盖LED晶粒组31所有透射的区域，并至少在最大发射角alpha角度下皆可加以反射，或配合封胶曲面以产生最佳的投影面。如此，除可形成一亮度均匀的光面外，更能减少光源的漏失，进而能够提高发光亮度，增加发光使用效率。因此，本实用新型能够改善以往灯泡型光源因发光面积大，无法反射产生平行光的缺陷，同时改进以公知LED光源20应用于投影机的光源时其光线无法集中、光线散射与发光效率不高的缺点。

由于一般投影机利用白光光源作为其灯源，再经由分色反射镜分别分色成蓝光、绿光与红光后，以进行下一步骤的光处理，因此本实用新型所使用的LED光源可为一发射白光的LED光源，该白光LED光源可为蓝光LED晶粒发出蓝光激发YAG黄色荧光质的白光LED、由蓝光LED晶粒发出蓝光激发红蓝绿三色荧光质的白光LED、由紫外光LED晶粒发出紫外光激发红蓝绿三色荧光质的白光LED以及将蓝光LED晶粒与黄光LED晶粒或将蓝光LED晶粒、绿光LED晶粒与红光LED晶粒封装在一起的白光LED，或利用其它方式而得发出白光的LED光源。但在有些投影机，其并不经过分色的过程，而直接利用蓝、红、绿三原色为其分别的光源，因此本实用新型LED灯源亦可为蓝光LED、红光LED或绿光LED，以适用于不同结构的投影机。本实用新型通过LED光源的利用，可大幅减少传统水银灯泡光源所产生的高温现象以及紫外光对投影机内组件所产生的劣化现象，而增加该投影机的使用年限，且由于LED光源的寿命相当长，无需时常更替，且成本较低，同时因耗电量低，能够大幅降低投影机的使用成本。

Claims (6)

1、一种投影机光源装置，其特征在于包括：

一反射罩，该反射罩具有一呈半球体的抛物面；以及一发光二极管光源，该发光二极管光源的发光二极管晶粒组外封装有一呈双半球状曲面体交错的封胶，而该发光二极管晶粒组在其中一半球状曲面体中心，且该发光二极管晶粒组中心至该抛物面底部中心的距离，为该抛物面的焦点距离，另一半球状曲面体中心则在该发光二极管晶粒组所在的X轴上。

2、如权利要求1所述的投影机光源装置，其特征在于该反射罩所延伸的区域涵盖发光二极管晶粒组所有透射的区域。

3、如权利要求1所述的投影机光源装置，其特征在于该发光二极管光源为白光发光二极管光源。

4、如权利要求1所述的投影机光源装置，其特征在于该发光二极管光源为蓝光发光二极管光源。

5、如权利要求1所述的投影机光源装置，其特征在于该发光二极管光源为红光发光二极管光源。

6、如权利要求1所述的投影机光源装置，其特征在于该发光二极管光源为绿光发光二极管光源。

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