专利名称：一种三基色led发光结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光结构，尤其涉及一种三基色LED发光结构。
背景技术：
众所周知，投影机最重要的部件就是灯泡，大多投影机的灯泡使用寿命多在2，000 小时上下，用不到一年的时间便需更换一次，而灯泡的价格多在2，000元左右，致使投影机的使用和维护成本居高不下。而近两年，随着LED光源技术的兴起与应用，投影机灯泡的使用寿命提升至数万小时，投影机用户不再需要担心更换灯泡了。LED (Lighting Emitting Diode)即发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红橙黄绿青蓝紫色的光。三基色LED投影机，是现在市面上最常见，技术也较为领先的LED投影机产品，其主要优势是色彩表现力强，画面对比度较高，最高可以达到100000:1的水平。中国专利CN101109488A公开了一种多基色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，其中发光装置还分别设有非球面透镜和抛物面反射镜。由于采用三基色以上的LED作为发光装置，该技术方案形成彩色图像不需增加光束扩展量，其颜色的色域和亮度都得以增大，然而，在操作时需要使用一对双面蝇眼透镜，导致生产成本比较高；另外在使用蝇眼透镜时，由于透镜阵列的行列都具有间隙，会限制部分光束的通过，从而引起系统能量利用率的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不需增加额外成本的前提下，能够保证系统能量高利用率的三基色LED发光结构。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种三基色LED发光结构，包括三个LED发光装置、两片二向色性滤光片、一会聚镜、一转向反射镜及一积分棒，每个LED发光装置内设有一 LED芯片，其中，所述LED芯片为单色 LED芯片，所述每个发光装置内还设有一组非球面透镜，所述三个LED芯片分别位于相应的所述三组非球面透镜的焦面上，所述两片二向色性滤光片相互隔开一段距离平行放置，所述三个LED发光装置分别置于所述两片二向色性滤光片两侧，使得从所述三个LED发光装置发出的三束光经相应的所述三组非球面透镜折射成平行光后，通过所述两片二向色性滤光片合成一束平行光。上述三基色LED发光结构，其中，所述三个LED发光装置中的第一 LED发光装置发出的第一光路经折射后从所述两片二向色性滤光片中的第一二向色性滤光片的A面呈 45°角入射，第二 LED发光装置发出的第二光路经折射后从所述第一二向色性滤光片的B 面呈45°角入射，第三LED发光装置发出的第三光路经折射后从第二二向色性滤光片的B 面呈45°角入射，所述第一光路从所述第一二向色性滤光片的B面出射后的光路与所述第二光路从所述第一二向色性滤光片的B面反射后的光路合并为第一合成光束，所述第一合成光束从所述第二二向色性滤光片的A面呈45°角入射并反射后的光路与所述第三光路从所述第二二向色性滤光片的A面出射后的光路合并为第二合成光束。上述三基色LED发光结构，其中，所述最终形成的一束平行光垂直入射并穿过所述会聚镜后在其焦面上形成一圆形光斑，所述圆形光斑从所述转向反射镜的表面呈45°角入射后反射至所述积分棒的入射端面处。上述三基色LED发光结构，其中，所述第二合成光束垂直入射并穿过所述会聚镜后在其焦面上形成一圆形光斑，所述圆形光斑从所述转向反射镜的表面呈45°角入射后反射至所述积分棒的入射端面处。上述三基色LED发光结构，其中，所述第一 LED发光装置为红色LED，所述第二 LED 发光装置为绿色LED，所述第三LED发光装置为蓝色LED。上述三基色LED发光结构，其中，所述积分棒内壁由镀有具有高反射率薄膜的平面反射镜黏结而成，使得光线在其内壁上可以进行多次反射。上述三基色LED发光结构，其中，所述会聚镜采用中继透镜。本发明的优点和有益效果是
1、由于积分棒的通用性，可以在保证彩色图像形成后颜色的色域、亮度不变的条件下， 不增加额外的成本；
2、利用非球面透镜最大效率地收集光源发出的光，使光线损失降到最低，提高光源的耦合效率。
图1是本发明三基色LED发光结构的结构示意图2是应用本发明三基色LED发光结构的投影系统的结构示意图； 图3是本发明三基色LED发光结构中积分棒中的光线传播示意图。
具体实施例方式下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。请参阅图1，箭头表示光线的传播方向，本发明三基色LED发光结构包括三个LED 发光装置101、102、103，两片二向色性滤光片201、202，一个会聚镜31，一个转向反射镜41 及一个积分棒51，每个LED发光装置均设有一单色LED芯片，每个发光装置内还设有一组非球面透镜L1、L2、L3，LED发光装置的发射光束通过相应的非球面透镜组折射成为平行光束。从三个LED发光装置101、102、103发出的三束光经相应的非球面透镜组Li、L2和L3 折射后，通过两片二向色性滤光片201、202合成一束平行光，再经过会聚镜31后在其焦面上形成一圆形光斑401，圆形光斑401经过转向反射镜41反射至积分棒51的入射端面501 处。积分棒51内壁由镀有具有高反射率薄膜的平面反射镜黏结而成，使得光线在其内壁上可以进行多次反射，使光线损失较小。进一步地，三个LED发光装置中的第一 LED发光装置101发出的第一光路经折射后从两片二向色性滤光片中的第一二向色性滤光片201的A面呈45°角入射，第二 LED发光装置102发出的第二光路经折射后从第一二向色性滤光片201的B面呈45°角入射，第三LED发光装置103发出的第三光路经折射后从第二二向色性滤光片202的B面呈45°角入射，第一光路从第一二向色性滤光片201的B面出射后的光路与第二光路从第一二向色性滤光片201的B面反射后的光路合并为第一合成光束，第一合成光束从第二二向色性滤光片202的A面呈45°角入射并反射后的光路与第三光路从第二二向色性滤光片202的A 面出射后的光路合并为第二合成光束。第二合成光束经过会聚镜31后在其焦面上形成一圆形光斑401，圆形光斑401经过转向反射镜41反射至积分棒51的入射端面501处。进一步地，第一 LED发光装置101为红色LED，第二 LED发光装置102为绿色LED， 第三LED发光装置103为蓝色LED，采用三种颜色的LED，其中心波长分别是红色LED为 623nm，绿色LED为525nm，蓝色LED为462nm。发光装置101、102、103分别位于非球面透镜组L1、L2和L3的焦面上，发光装置所发出的光分别经过各自所对应的非球面塑胶透镜组中的透镜11和12后，透镜几乎收集了发光装置发出的所有光，并将其折射成为平行光出射。请参阅图2，应用本发明三基色LED发光结构的投影系统在本发明三基色LED发光结构的基础上，还包括中继透镜61，转向反射镜71、81，微显示芯片DMD91和投影镜头1001。 同样地，每个发光装置101、102或103均设有一种波长的LED，共设有三基色LED，两个二向性滤色片201、202使得从发光装置101、102、103发出的光合成一束横截面积相同的平行光，会聚透镜31将平行光束会聚为圆形光斑401，转向镜41将会聚透镜31的圆形光斑401 折转至积分棒51的入射端面501处，在入射端面501处的光斑在积分棒51的内壁上进行反射，在积分棒51出射端面502处形成与DMD91的比例相同的均勻矩形照明光斑；中继透镜 61将积分棒51出口 502处的均勻矩形照明光斑进行放大，并通过转向反射镜71和转向反射镜81使得放大的光斑落在DMD91位置处，从而达到均勻照明微显示芯片DMD91的目的， 经过均勻照明后的微显示芯片DMD91再通过投影镜头1001得到放大的彩色投影图像。本发明的积分棒51内部光线传播示意图请参阅图3所示，在积分棒51中，光斑落在积分棒51的入射端面501处，由于积分棒51内壁镀有具有高反射率的多层介质薄膜，光线在积分棒51的内壁上可以进行多次反射，使光线损失较小。在入射端面501处的光斑发出光线LlOl，经过第一次反射后光线L102进行第二次反射，得到反射光线L103，在积分棒 51出射端面502处射出光线L104，从而形成与微显示芯片DMD91比例相同的均勻矩形照明光斑。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该三基色LED发光结构进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种三基色LED发光结构，包括三个LED发光装置、两片二向色性滤光片、一会聚镜、 一转向反射镜及一积分棒，每个LED发光装置内设有一 LED芯片，其特征在于，所述LED芯片为单色LED芯片，所述每个发光装置内还设有一组非球面透镜，所述三个LED芯片分别位于相应的所述三组非球面透镜的焦面上，所述两片二向色性滤光片相互隔开一段距离平行放置，所述三个LED发光装置分别置于所述两片二向色性滤光片两侧，使得从所述三个LED 发光装置发出的三束光经相应的所述三组非球面透镜折射成平行光后，通过所述两片二向色性滤光片合成一束平行光。
2.根据权利要求1所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述三个LED发光装置中的第一 LED发光装置发出的第一光路经折射后从所述两片二向色性滤光片中的第一二向色性滤光片的A面呈45°角入射，第二 LED发光装置发出的第二光路经折射后从所述第一二向色性滤光片的B面呈45°角入射，第三LED发光装置发出的第三光路经折射后从第二二向色性滤光片的B面呈45°角入射，所述第一光路从所述第一二向色性滤光片的B面出射后的光路与所述第二光路从所述第一二向色性滤光片的B面反射后的光路合并为第一合成光束，所述第一合成光束从所述第二二向色性滤光片的A面呈45°角入射并反射后的光路与所述第三光路从所述第二二向色性滤光片的A面出射后的光路合并为第二合成光束。
3.根据权利要求1所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述最终形成的一束平行光垂直入射并穿过所述会聚镜后在其焦面上形成一圆形光斑，所述圆形光斑从所述转向反射镜的表面呈45°角入射后反射至所述积分棒的入射端面处。
4.根据权利要求2所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述第二合成光束垂直入射并穿过所述会聚镜后在其焦面上形成一圆形光斑，所述圆形光斑从所述转向反射镜的表面呈45°角入射后反射至所述积分棒的入射端面处。
5.根据权利要求2所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述第一LED发光装置为红色LED，所述第二 LED发光装置为绿色LED，所述第三LED发光装置为蓝色LED。
6.根据权利要求1或3或4所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述积分棒内壁由镀有具有高反射率薄膜的平面反射镜黏结而成，使得光线在其内壁上可以进行多次反射。
7.根据权利要求1或3或4所述的三基色LED发光结构，其特征在于，所述会聚镜采用中继透镜。
全文摘要
本发明公开了一种三基色LED发光结构，包括三个LED发光装置、两片二向色性滤光片、一会聚镜、一转向反射镜及一积分棒，每个LED发光装置均设有一LED芯片，其中，LED芯片为单色LED芯片，每个发光装置内还设有一组非球面透镜，LED发光装置的发射光束通过相应的非球面透镜折射成为平行光束；从三个LED发光装置发出的三束光经相应的非球面透镜折射后，通过两片二向色性滤光片合成一束平行光。本发明在不需增加额外成本的前提下，能够保证系统能量高利用率，并且利用非球面透镜最大效率地收集光源发出的光，使光线损失降到最低，提高光源的耦合效率，不增加额外的成本。
文档编号F21V13/00GK102402110SQ201010281730
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者解朵朵 申请人:凤凰光学(上海)有限公司