专利名称：多基色led的发光结构及其在投影机和照明系统中的应用的制作方法
多基色LED的发光结构及其在投影机和照明系统中的应用技术领域 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 照明系统中的应用，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、用于使得照明系统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系统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5201m;蓝光的中心波长是464nm，光通量是1301m;绿光的中心波长是520nm，光 通量是4701m。按照三原色匹配原则，匹配出等能白光的相对亮度比例是l: 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60W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系统光束扩展量。
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，在投影机和照明系统中，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系统中的应用。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系统。
所述的发光结构在照明系统中的应用，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，投影系 统用于放大由显示装置形成的图像并将其朝向，屏幕投射。同理该结构在照明系统中的应用，可以提高照明的亮度。
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系统中的结构示意图。
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44nra;蓝绿光波长488nm，带宽24nm;发>6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以及投影系统901，场镜701 控制光束的相对孔径与微显示芯片801相匹配；投影系统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，本发明在照明系统中的应用，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IOI、 102、 103发出的光束形成横截面的平疗光射出。
权利要求
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系统。5、 根据权力要求1所述的一种多基色LED的发光结构，其特征在于在照明系统中的应 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。
全文摘要
本发明涉及一种多基色LED的发光结构在投影机和照明系统中的应用，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，在投影机和照明系统中采用以上结构，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。
文档编号F21V7/00GK101109488SQ20071000939
公开日2008年1月23日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者孙朝阳, 张艳娥, 磊 林, 黄富泉 申请人:福州高意光学有限公司