CN101989034A - 一种面阵积分式led投影机光源 - Google Patents

Abstract

一种面阵积分式LED投影机光源，由LED发光部件、光场整理透镜、面型基板、变径(或等径)积分棒(需严格平行光场时用)等组成；曲面面型基板的聚焦型的LED发光部件组成公共焦点及积分棒整理光场型光源结构，可开拓效率更高功率更大的LED光源，广泛用于投影机中。

Description

一种面阵积分式LED投影机光源

本发明属光学-电子技术应用领域；确切的讲是一种led光场整形装置。

对于led光源，由于单一晶片的功率有限，对点阵排列就造成多点分布的面光源状态，因而光能利用率不且不易高亮度化。

本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，以一种面型基板排布多led并利用面型基板的面形或积分棒来控制出射光的出射状态，应用几何光学原理，光场分布质量及亮度大大提高，可广泛应用于各种场合中。

本发明的特点：在以曲面面型基板及积分棒(亦即光导棒)整理光场时；可减少插入损耗，为投影机光路的简化创造优越条件。

本发明的技术关键：构成本发明技术的结构的基本组成是由：led发光晶片、光场整理透镜(可选用件)、面型基板(用于固定led晶片的支撑构件，led晶片可以直接加工在其上，也可以使把加工好的独立led器件再安装在面型基板上)、变径(或等径)积分棒(需严格平行光场时用变径的)等组成；基本工作原理为：对于获取聚焦光源结构为：当激发led发光晶片发光时，由于半导体发光区可以被近似看成点光源，每一个点光源经透镜整理光场后，或是变成平行光线或是变成汇聚光线，面型基板是用来固定led发光晶片及透镜的(led与透镜可以是1体化的，平面面型基板可使led排列成平面分布；曲面面型基板可使led排列成曲面分布)，有必要时变径积分棒再可以用来进一步整理光场(以获得更良好的平行度)，曲面排列的led阵列可使所有的聚焦点重合，平面排列的led阵列可再经(一个大的统一的)聚焦透镜使所有的光线聚焦(当面型基板为平面时，通过各自led晶片前的小透镜可获得平行面光源之后再汇聚，当面型基板为球面时，可直接获得汇聚光源(聚焦小透镜汇聚各自的led晶片的光线)，方便的安装于光机中)；另一种情形是在led发光晶片前插入多个积分棒(可以一一对应)，整理光场后再进入投影机的光学通道中，通过光阀器件生成图像光而投射出去；因而(可获得2种光源内球面(及平面/透镜)聚焦型及积分棒整理光场型)；其特征就在于：曲面聚焦光源结构为：将多个聚焦型的led发光晶片(含透镜组件)安装在曲面面型基板的内表面上(或平面基板上)，所有单独led的发光焦点都重合在一起，组成公共焦点(采用平面基板时再用透镜聚焦)；另一种积分棒整理光场型光源结构为：由多个独立的(等径或变径)积分棒安装在面型基板的(led点阵)表面上的各个led发光晶片的发光表面上(可以是每一个独立(积分棒的小面积端彼此分离)的积分棒(的小截面端)，且独立耦合一个(独立)led发光晶片区，是led晶片与积分棒的一一对应耦合方式；也可以是将积分棒(小面积端彼此紧密靠近或紧密排列在一起)所组成的积分棒束与led发光面离开一定距离，即间隙耦合方式)，所耦合的光再由积分棒的另一端出射(积分棒的出射端(可以是较大截面端)可以是紧密排列的)，每一个积分棒的截面积可以是等截面的，也可以是入射端截面最小出射端最大(有利于平行度改善)；有积分棒导出的光线可以直接进入光路中使用也可以再经过另一级激光棒整理后使用；对于积分棒与led晶片一一对应的直接耦合方式的情况下，可以将较分散的led点阵的(大)面型基板集束成较小的发光面(且有良好的光分布立体角)。

上述积分棒可以是实心的介质组成也可以是由介质围成的空心的管道；积分棒的表面可以是介质的自然表面也可以是覆有其他介质层的表面。

(同一LED像素点引出的)每一根积分棒可以是单根组成，也可以是多根的复合体。

[图一]插入积分棒的led光源结构示意图。

[图二]曲面面型基板聚焦光源结构示意图。

图示说明：

(1)(平面)面型基板

(2)led发光晶片

(3)积分棒

(4)积分棒输出端

(5)积分棒输入端

(6)，(7)积分棒固定片

(8)出射光线

(10)(球面形)面型基板

(11)led发光晶片

(12)聚焦透镜

(13)聚焦光线

如[图1]所示：

led发光晶片(2)成阵列的固定在(平面)面型基板(1)上，积分棒(3)的积分棒输入端(5)近距离对准led发光晶片(2)；出射光线(8)由积分棒输出端(4)射出；积分棒固定片(6)，(7)是用来固定积分棒束的，积分棒的截面积可以是相等的也可以是输入端截面积小而输出端截面积大，这样出射光线(8)将有更加收敛的出射立体角(更多的光能集中于更小的出射角(出射光线与积分棒轴线的夹角)；这样有利于简化光路)；另一方面积分棒的出射端可以排列的更紧凑些，因而出射端的面积可以远小于led阵列的面积，也更符合光路要求。

积分棒与led的耦合，可通过粘接的方式结合；用硅胶类最容易实现。积分棒的外表面可涂敷更低/高折射率的介质或直接大部分区域暴露于空气中，这样有利于光线的传输。

如图2所示：

众多led发光晶片(11)所组成的点阵排布在(球面形)面型基板(10)的表面上；每一个led发光晶片的前面都有一个聚焦透镜(12)；(12)的焦点也正是，球面的球心点，因而聚焦光线(13)共同聚焦于球心。该光源可直接用作目前投影机的光路中。

图1/2可以排列RGB三种颜色的晶片，在混合式后的白光。

Claims (2)

1.一种面阵积分式LED投影机光源，由led发光晶片、光场整理透镜(可选用件)、面型基板、变径(或等径)积分棒(需严格平行光场时用变径的)等组成；基本工作原理为：对于曲面聚焦光源结构为：当激发led发光晶片发光时，由于半导体发光区可以被看成近似点光源，每一个点光源经光场整理透镜整理后，或是变成平行光线或是变成汇聚光线，面型基板是用来固定led发光晶片及透镜的(led与透镜可以是1体化的，平面面型基板可使led排列成平面分布；曲面面型基板可使led排列成曲面分布)，有必要时变径积分棒再可以用来进一步整理光场(获得更良好的平行度)，曲面排列的led阵列可使所有的聚焦点重合，平面排列的led阵列可再经聚焦透镜使所有的光线聚焦(当面型基板为平面时，可获得平行面光源之后再汇聚，当面型基板为球面时，可直接获得汇聚光源，方便的安装于光机中)；另一种情形是在led发光晶片前插入多个积分棒(可以一一对应)，整理光场后再进入投影机的光学通道中，通过光阀器件生成图像光而投射出去；因而(可获得2种光源内球面(及平面/透镜)聚焦型及积分棒整理光场型)；其特征就在于：曲面聚焦光源结构为：将多个聚焦型的led发光晶片(含透镜组件)安装在曲面面型基板的内表面上(或平面基板上)，所有单独led的发光焦点都重合在一起，组成公共焦点(采用平面基板时再用透镜聚焦)；另一种积分棒整理光场型光源结构为：由多个独立的(等径或变径)积分棒安装在面型基板的(led点阵)表面上的各个l ed发光晶片的发光表面上(可以是每一个独立(积分棒的小面积端彼此分离)的积分棒(的小截面端)，且独立耦合一个(独立)l ed发光晶片区，是led晶片与积分棒的一一对应耦合方式；也可以是将积分棒(小面积端彼此紧密靠近或紧密排列在一起)所组成的积分棒束与led发光面离开一定距离，即间隙耦合方式)，所耦合的光再由积分棒的另一端出射(积分棒的出射端(可以是较大截面端)可以是紧密排列的)，每一个积分棒的截面积可以是等截面的，也可以是入射端截面最小出射端最大(有利于平行度改善)；有积分棒导出的光线可以直接进入光路中使用也可以再经过另一级激光棒整理后使用；对于积分棒与led晶片一一对应的直接耦合方式的情况下，可以将较分散的led点阵的(大)面型基板集束成较小的发光面(且有良好的光分布立体角)。

2.如权利要求1及所述技术，其特征就在于所述积分棒可以是实心的介质组成也可以是由介质围成的空心的管道；积分棒的表面可以是介质的自然表面也可以是覆有其他介质层的表面；(同一LED像素点引出的)每一根积分棒可以是单根组成，也可以是多根的复合体。

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