CN101539271B - 固态光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固态光源装置，包括中空光学构件，光学构件的腔体内为空气、真空或其它透光介质，光学构件上设有出光口，光学构件呈多面体状，其上设有至少一个入光口，与入光口对应设有至少一个导光棱镜，与导光棱镜底面对应设有面发光体，光学构件内或者光学构件内和光学构件外都设有反射件，在光学构件的入光口与面发光体之间设有一个入光面积大于出光面积的棱台形导光件，面发光体发出的光经过棱台形导光件后，再经过导光棱镜折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件出光口射出。本发明在光学构件的入光口与面发光体之间设有一个入光面积大于出光面积的棱台形导光件，在不改变光学构件和入光口尺寸的条件下增大了面发光体的有效发光面积。
Description
技术领域
本发明涉及光源装置，更具体地说，涉及一种改进的固态光源装置。
背景技术
大功率LED(包括OLED)等固态发光器件作为新型的高亮度、长寿命光源在照明等应用领域获得了长足的发展，其具有的长寿命、高色纯等特点正是现有基于电弧发光的投影光源所欠缺的，但要将LED等固态发光器件应用于投影系统，就必须要求所构成光源为一个较为理想的点光源，但每一个LED的发光体为一个具有一定发光面积的半导体芯片，本质上是一个小型面光源，且由于单只LED芯片发光亮度有限，为了达到足够大的发光通量，通常还需要将多个LED芯片排列成阵列，或采用更大尺寸的LED面发光体，在形成发光通量倍增的同时，其光源发光面积也相应倍增，当光源发光面积越大，其相应的投影成像光学系统的成像光效率就越低，即试图通过传统方式增加LED数量来增加光源的光输出通量(发光亮度)努力是难以凑效的，这是将大功率LED等固体光源应用于投影系统的主要技术障碍。
如图1所示，所示的固态光源装置包括中空的六面体光学构件1，其前壁设有出光口3，出光口3的大小与投影光学系统匹配，在六面体光学构件1的一个侧面内壁设有入光口5，除出光口3、入光口5外的光学构件1内壁面上设有镜面反射层2，入光口5可以设置一个导光棱镜4，只要导光棱镜4底面总和与入光口5匹配，也可以设置多个不同大小的导光棱镜平行无间隙组成的导光棱镜阵列板，导光棱镜4为非对称的条状楔形棱镜，光学构件1外与入光口5对应设有面发光体7，面发光体是由发光芯片或密集排布的发光芯片阵列构成，发光芯片或密集排布的发光芯片阵列形成发光面的大小与入光口5匹配一致，光学构件1内填充有透光树脂材料或玻璃，这样设置的固态光源装置入 光口以及面发光体的面积相对比较小，并不能最大效率的利用固态光源装置，因此我们需要一种能够增大面发光体有效发光面积，或者保持相同的面发光体有效发光面积，而能缩小固态光源装置入光口面积，亦即缩小六面体光学构件体积和出光口面积，使之更接近于理想点光源的装置。
发明内容
本发明的目的是在不改变光学构件和入光口尺寸的条件下增大所设置的面发光体的有效发光面积，或者在保持相同面发光体有效发光面积的前提下，缩小出光口面积，使之更接近于理想点光源。
本发明是采用以下技术方案来实现上述目的：一种固态光源装置，包括中空光学构件，光学构件的腔体内为空气、真空或其它透光介质，光学构件上设有出光口，光学构件呈多面体状，其上设有至少一个入光口，与入光口对应设有至少一个导光棱镜，与导光棱镜底面对应设有面发光体，光学构件内或者光学构件内和光学构件外都设有反射件，在光学构件的入光口与面发光体之间设有入光面积大于出光面积的棱台形导光件，面发光体发出的光经过棱台形导光件后，再经过导光棱镜折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件出光口射出；所述棱台形导光件的底面积大于顶面积，其底面为与发光体配合的入光面，顶面为与光学构件的入光口配合的出光面，侧面设置为反射面。
在本发明所述的固态光源装置中，棱台形导光件包括楔形光导及与其配合的棱台形六面体，棱台形六面体的底面积大于顶面积，其底面为与面发光体配合的入光面，顶面为与光学构件的入光口配合的出光面，四个侧面设置为反射面，楔形光导设置在棱台形六面体的内部。
在本发明所述的固态光源装置中，楔形光导为双楔形光导或单楔形光导。
在本发明所述的固态光源装置中，与出光口相对的光学构件内后壁面上设有棱锥状镜面反射层。
在本发明所述的固态光源装置中，导光棱镜为条状楔形棱镜，二个以上的导光棱镜平行无间隙组成导光棱镜阵列板，导光棱镜阵列板与入光口大小匹配。
在本发明所述的固态光源装置中，导光棱镜为非对称棱镜，与底面夹角较 大的导光棱镜的侧面朝向出光口。
在本发明所述的固态光源装置中，出光口的大小与投影光学系统匹配。
在本发明所述的固态光源装置中，棱台形导光件的底面设置有条形棱镜阵列板，面发光体发出的光经条形棱镜阵列板射入棱台形导光件。
在本发明所述的固态光源装置中，导光棱镜设置在楔形光导的出光面，构成复合的棱台形导光件。
在本发明所述的固态光源装置中，楔形光导的两个三角形侧面及与其配合的棱台形六面体的两个侧面并行且垂直于棱台形导光件的入光面。
本发明在光学构件的入光口与面发光体之间设有一个入光面积大于出光面积的棱台形导光件，面发光体发出的光经过棱台形导光件后，再经过导光棱镜折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件出光口射出，在不改变光学构件和入光口尺寸的条件增大了面发光体的有效发光面积，并且能起到一定的散热作用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是常规的固态光源装置的结构示意图；
图2是本发明的固态光源装置的结构示意图；
图3是本发明具有双楔形光导的棱台形导光件的结构示意图；
图4是本发明具有单楔形光导的棱台形导光件的结构示意图；
图5是本发明的棱台形导光件的优选结构之一的结构示意图；
图6是本发明的棱台形导光件的优选结构之二的结构示意图；
图7是本发明的棱台形导光件的优选结构之三的结构示意图；
图8是本发明的固态光源装置的组装示意图。
具体实施方式
本发明在光学构件1的入光口5与面发光体7之间设有一个入光面积大于出光面积的棱台形导光件6，面发光体7发出的光经过棱台形导光件6之后， 再经过导光棱镜4折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件1出光口3射出，在不改变光学构件1和入光口5尺寸的条件增大了面发光体7的有效发光面积，或者保持相同的面发光体有效发光面积，而能缩小固态光源装置入光口面积，亦即缩小六面体光学构件体积和出光口面积，使之更接近于理想点光源。
如图2所示，一种固态光源装置包括中空的六面体光学构件1，其前壁设有出光口3，出光口3的大小与投影光学系统匹配，在六面体光学构件1的一个侧面内壁设有入光口5，除出光口3、入光口5外的光学构件1内壁面上设有镜面反射层2，入光口5可以设置一个导光棱镜4，只要导光棱镜4底面总和与入光口5匹配，也可以设置多个不同大小的导光棱镜平行无间隙组成的导光棱镜阵列板，导光棱镜4为非对称的条状楔形棱镜，光学构件1外与入光口5对应设有面发光体7，面发光体7由发光芯片或密集排布的发光芯片阵列构成，发光芯片或密集排布的发光芯片阵列形成发光面的大小与入光口5匹配一致，在光学构件1的入光口5与面发光体7之间设有一个入光面积大于出光面积的棱台形导光件6，棱台形导光件6的顶面与导光棱镜4底面匹配安装，棱台形导光件6的底面与面发光体7匹配安装，光学构件1内填充有透光树脂材料或玻璃，面发光体7发出的光经过棱台形导光件6后，再经过导光棱镜4折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件1的出光口3射出。
图2中所示的棱台形导光件6包括一个底面积大于顶面积的棱台形六面体6-1以及一个楔形光导6-2，棱台形六面体6-1的底面设置为入光面6-6，顶面设置为出光面6-5，四个侧面设置为反射面6-4，楔形光导6-2设置在棱台形六面体6-1的内部，楔形光导6-2的四个侧面和一个顶面都为折射面6-3。棱台形导光件6的入光面6-6与面发光体7配合，出光面与光学构件1的入光口5配合。与出光口3相对的光学构件1内后壁面上设有棱锥状镜面反射层2，导光棱镜4为条状楔形棱镜，二个以上的导光棱镜4平行无间隙组成导光棱镜阵列板4，导光棱镜阵列板4与入光口5大小匹配，导光棱镜4为非对称棱镜，与底面夹角较大的导光棱镜4的侧面朝向出光口3，出光口3的大小与投影光学系统匹配。
面积被棱台形导光件6增大了的面发光体7所发出的光经楔形光导6-2内表面间的反复反射，被导向面积较小的出光面6-5，由于此出光面6-5与光学构件1的入光口5匹配，故光线被导入该入光口5，这样就使设置的面发导体7的有效发光面积大增加了。
如图3和图4所示，本发明所述的棱台形导光件6内部的楔形光导6-2可以是双楔形光导，也可以是单楔形光导，双楔形光导或单楔形光导设置在棱台形六面体6-1的内部。
图5是本发明的棱台形导光件6的优选结构之一的结构示意图，棱台形导光件6的底面设置有一个条形棱镜阵列板6-7，面发光体7发出的光经条形棱镜阵列板6-7射入棱台形导光件6，这样便将光的入射尽量偏移导向棱台形导光件6的接近底部，使得入射光线尽量通过楔形光导的楔形折射面的反复全反射，对不规则入射光线的方向进行校正，使得经过导光棱镜折射或全反射后，出射光线能尽量靠近光学构件1的出光口3法线方向，并以此提高了导光效率。图6是本发明的棱台形导光件6的优选结构之二的结构示意图，楔形光导6-2与导光棱镜阵列4结合构成棱台形导光件6，导光棱镜阵列4设置在楔形光导6-2的出光面6-5上，这种组合结构简化了结构和装配工艺。图7是本发明的棱台形导光件6的优选结构之三的结构示意图，楔形光导6-2的两个三角形侧面及与其配合的棱台形六面体的两个侧面并行且垂直于棱台形导光件6的底面(即入光面6-6)，楔形光导6-2和棱台形六面体6-1的另外两个侧面为矩形或正方形，这样仅在光学构件1的出光口3法线方面上保持入光面尺寸大于出光面尺寸，在正交方向上入面光和出光面的尺寸相同，以此获得更高的光导入效率。
如图8所示，图中示出了本发明的固态光源装置的组装过程，棱台形导光件6的组装顺序：条形棱镜阵列板6-7与楔形光导6-2组装后，再与棱台形六面体6-1进行组装。光源组装：将面发光体7与发光板8组装以后，将发光板8的散热面与半导体制冷器9的制冷面贴合，半导体制冷器9的发热面与导热器10贴合，在各贴合面之间再使用导热剂，形成发光组件。上述两个部分组装完成以后再将棱台形导光件与光源组装在一起，完成组装。
本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种固态光源装置，包括中空光学构件，光学构件的腔体内为空气、真空或其它透光介质，光学构件上设有出光口，光学构件呈多面体状，其上设有至少一个入光口，与入光口对应设有至少一个导光棱镜，与导光棱镜底面对应设有面发光体，光学构件内或者光学构件内和光学构件外都设有反射件，其特征在于，在光学构件的入光口与面发光体之间设有入光面积大于出光面积的棱台形导光件，面发光体发出的光经过棱台形导光件后，再经过导光棱镜折射或全反射、反射件反射或直接从光学构件出光口射出；所述棱台形导光件的底面积大于顶面积，其底面为与发光体配合的入光面，顶面为与光学构件的入光口配合的出光面，侧面设置为反射面。
2.如权利要求1所述的固态光源装置，其特征在于，棱台形导光件包括楔形光导及与其配合的棱台形六面体，棱台形六面体的底面积大于顶面积，其底面为与面发光体配合的入光面，顶面为与光学构件的入光口配合的出光面，四个侧面设置为反射面，楔形光导设置在棱台形六面体的内部。
3.如权利要求2所述的固态光源装置，其特征在于，楔形光导为双楔形光导或单楔形光导。
4.如权利要求3所述的固态光源装置，其特征在于，与出光口相对的光学构件内后壁面上设有棱锥状镜面反射层。
5.如权利要求4所述的固态光源装置，其特征在于，导光棱镜为条状楔形棱镜，二个以上的导光棱镜平行无间隙组成导光棱镜阵列板，导光棱镜阵列板与入光口大小匹配。
6.如权利要求5所述的固态光源装置，其特征在于，导光棱镜为非对称棱镜，与底面夹角较大的导光棱镜的侧面朝向出光口。
7.如权利要求6所述的固态光源装置，其特征在于，出光口的大小与投影光学系统匹配。
8.如权利要求1到7任意一项所述的固态光源装置，其特征在于，棱台形导光件的底面设置有条形棱镜阵列板，面发光体发出的光经条形棱镜阵列板射入棱台形导光件。
9.如权利要求2到7任意一项所述的固态光源装置，其特征在于，导光棱镜设置在楔形光导的出光面，构成复合的棱台形导光件。
10.如权利要求2到7任意一项所述的固态光源装置，其特征在于，楔形光导的两个三角形侧面及与其配合的棱台形六面体的两个侧面并行且垂直于棱台形导光件的入光面。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1506729A (zh) * | 2002-12-10 | 2004-06-23 | 统宝光电股份有限公司 | 面状光源结构 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN1506729A (zh) * | 2002-12-10 | 2004-06-23 | 统宝光电股份有限公司 | 面状光源结构 |
| CN1605932A (zh) * | 2003-10-08 | 2005-04-13 | 精工爱普生株式会社 | 光源装置及投影机 |
| CN1934477A (zh) * | 2004-03-16 | 2007-03-21 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有非相干固态光源的高亮度照明器件 |
| CN101493207A (zh) * | 2008-01-23 | 2009-07-29 | 曹嘉灿 | 固态光源装置、采用该装置的投影系统及集束照明灯具 |
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