CN102650815A - 投影装置、光源系统及其改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影装置、光源系统及其改良方法。该光源系统包括光源、色轮以及驱动装置。驱动装置用于周期性驱动色轮，以使色轮的第一区段和第二区段交替设置于激发光的传输路径上。激发光经第一区段形成第一输出光，经第二区段形成第二输出光。第一区段的发光效率随激发光的功率增加而产生的下降趋势大于第二区段的发光效率随激发光的功率增加而产生的下降趋势。控制装置用于控制光源，以使激发光在第一区段设置于激发光的传输路径上时的功率小于第二区段设置于激发光的传输路径上时的功率。通过上述方式，本发明的光源系统及投影装置能够优化光源系统的整体发光效率。

Description

投影装置、光源系统及其改良方法

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种投影装置、光源系统及其改良方法。

背景技术

投影显示技术的关键在于如何生成彩色的图像，目前的技术方案是使用光阀来调制入射到光阀上的各基色光，产生各基色光的单色图像，再将各单色图像合成为一幅彩色图像成像于屏幕上。最直接的做法是使用三片光阀来分别调制红绿蓝三基色的单色光，再通过分光滤光片将三路单色光图像合成。这种方案被称为三片式光阀方案。

另一种方案是只使用一片光阀，照射到光阀上的光是红绿蓝周期性快速变化的单色光序列，经过光阀的同步调制后得到对应的红绿蓝周期图像序列。只要图像序列的变化速度足够快，人眼无法分辨每一幅基色图像，进而该基色光图像序列就利用人眼的视觉残留现象合成为彩色图像。这种方案称为单片式光阀方案。在该方案中，各基色光轮流点亮，因此其点亮时间之和是一个常数。

相对于三片式光阀方案，单片式光阀方案的缺点在于它存在色分离(color breakup)现象，即由于其每一个瞬间都是单色光图像，所以当视线快速移动时会出现单色光的拖影。但同时单片式光阀方案的结构简单，成本低，因此得到了更广泛的应用。

近年来，由于半导体技术的发展，越来越多的人尝试将半导体光源应用于投影显示中。与传统的投影用的光源UHP灯泡不同的是，半导体光源可以直接产生单色光，同时可以快速的调制，因此非常适合产生红绿蓝基色光序列。

目前的半导体基色光序列光源主要包括三种方案。第一种是直接利用红绿蓝半导体光源(例如红绿蓝发光二极管)作为发光源，通过控制三组发光源轮流点亮来产生基色光序列。第二种是利用半导体光源激发一个转动的涂覆有红绿蓝荧光粉的荧光粉色轮，随着荧光粉色轮的转动，各基色光的荧光粉依次被激发光激发而产生基色光序列。第三种是将前两种相结合，在各基色光中部分有半导体光源直接产生，部分由半导体光源激发荧光粉产生。

容易理解的，对于第二种方案，红绿蓝等基色光色段之间不能交叠，其发光时间之和必然等于色轮转动的周期。对于第一种和第三种方案，与第二种方案不同的是，各基色光源的点亮时间可以存在交叠，例如红光和绿光交叠产生黄光，在后端的光阀则将输入光作为黄光处理。这种交叠可以提高混合光的亮度，但是同时损失了单色光的亮度(因为交叠部分已经不是单色光)，因此也不是任意大的。交叠的大小取决于系统的设定，对白光亮度要求高而颜色要求较低则可以交叠大一些，反之则小一些甚至不交叠。不论是哪种情况，各基色光的点亮时间之和仍然是一个预先设定好的常数。因此，通过分配各基色光光源的点亮时间，可以控制各基色光混光后所实现的白光的色坐标达到设计值。

众所周知的，半导体光源的输入功率越大则发光的光通量越高。因此一般的做法使各基色光光源都工作于额定状态。尤其是对于第二种方案来说，由于只使用一个半导体光源作为激发光，使其恒定的以额定电流工作(此时对不同的荧光粉都有相同的激发功率)是最容易实现的方案。

然而，从发光效率的角度出发，这种做法并不能实现效率的最优化。如图1所示的红绿蓝发光二极管(light emitting diode，LED)的发光效率与输入功率的关系可知，三种颜色的发光二极管的发光效率随驱动电流的上升都是呈下降趋势，其中红光发光二极管的发光效率下降最少，绿光发光二极管的发光效率下降则最多。若其额定驱动电流都是1.5A，此时绿光的发光效率相对于低功率工作状态与红光相比多下降20％以上，成为整个光源系统的发光效率的瓶颈。

同样的，对于第二种方案来说，由于各基色光的荧光粉材料不同，导致各基色光的效率随激发光功率上升的变化趋势也不同，如图2所示。值得注意的是，当激发光源为蓝光光源时，荧光粉色轮上的蓝光色段可以是蓝光透光区，此时蓝光激发光本身直接被用于蓝光基色光。从图2中可以看出，随着蓝光激发光功率的上升，红光荧光粉、绿光荧光粉、黄光荧光粉的发光效率都会发生不同程度的下降，其中红光荧光粉的下降趋势最为显著。而蓝光透光区的发光效率会上升，这是因为随着蓝光激发光的功率的上升蓝光光谱向人眼更敏感的长波长漂移的缘故。同样的，若激发光源的额定的发光功率为29.8W，则红光荧光粉的发光效率将成为整个光源系统的发光效率的瓶颈。

在上面的叙述中，对于红绿蓝发光二极管采用驱动电流来衡量其输入，而对于荧光粉色轮的方案则采用激发光功率来衡量其输入，这是因为红绿蓝发光二极管采用恒流驱动，其额定驱动电流有相同的标准；同时荧光粉色轮采用同一个激发光源来激发，其额定定激发功率具有相同的标准。对于这两种情况，虽然采用不同的物理参数来衡量其输入功率，但是在物理本质上是相同的，并不影响本发明的思路。并且在下文中使用的输入功率既指代发光二极管的驱动电流，也指代荧光粉色轮的激发光功率。

综上，需要提供一种投影装置、光源系统及其改良方法，在保证各基色光所混合的白光的颜色不变的前提下，其整体发光效率得到最优化。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种投影装置、光源系统及其改良方法，以优化光源系统的整体发光效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，该光源系统用于周期性输出一输出光序列，且包括光源、色轮、驱动装置以及控制装置。光源用于产生激发光。色轮包括第一区段和第二区段。驱动装置用于周期性驱动色轮，以使第一区段和第二区段交替设置于激发光的传输路径上。激发光经第一区段形成第一输出光，且经第二区段形成第二输出光。第一区段的发光效率随激发光的功率增加而产生的下降趋势大于第二区段的发光效率随激发光的功率增加而产生的下降趋势。控制装置用于控制光源，以使激发光在第一区段设置于激发光的传输路径上时的功率小于第二区段设置于激发光的传输路径上时的功率。

其中，驱动装置驱动色轮转动，第一区段和第二区段沿色轮的周向设置于色轮上。

其中，第一区段设置有波长转换材料，第一输出光由激发光经波长转换材料进行波长转换产生，第二区段为透光区，第二输出光由激发光经透光区透射产生。

其中，激发光和第二输出光为蓝光，第一输出光为红光、黄光或绿光。

其中，第二区段设置有散射材料。

其中，第一区段设置有第一波长转换材料，第一输出光由激发光经第一波长转换材料进行波长转换产生，第二区段设置有第二波长转换材料，第二输出光由激发光经第二波长转换材料进行波长转换产生。

其中，第一输出光为红光，第二输出光为绿光、黄光或蓝光。

其中，第一输出光为绿光，第二输出光为黄光或蓝光。

其中，在色轮的一个运动周期内，第一输出光的光通量与第二输出光的光通量成预定比例。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，该光源系统用于周期性输出一输出光序列，且包括第一光源、第二光源以及控制装置。光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，第一光源在第一时段输出第一输出光，第二光源在第二时段输出第二输出光，且第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量成预定比例。第一光源的发光效率随第一光源的驱动电流增加而产生的下降趋势大于第二光源的发光效率随第二光源的驱动电流增加而产生的下降趋势。控制装置控制第一光源在第一时段的驱动电流小于第二光源在第二时段的驱动电流。

其中，第一光源和第二光源都是发光二极管。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，该光源系统用于周期性输出一输出光序列，且包括第一光源、第二光源以及控制装置。光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，第一光源在第一时段输出第一输出光，第二光源在第二时段输出第二输出光，且第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量成预定比例。第一光源的发光效率随第一光源的驱动电流增加而产生的下降趋势大于第二光源的发光效率随第二光源的驱动电流增加而产生的下降趋势。控制装置在输出光序列的输出功率需求增加时，控制第二光源在第二时段的驱动电流的增幅大于第一光源在第一时段的驱动电流的增幅，且同时缩小第二时段的持续时间，并增加第一时段的持续时间，以使光源系统的输出周期以及第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量之间的比例保持不变。

其中，第一光源和第二光源都是发光二极管。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种投影装置，该投影装置包括上述光源系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统的改良方法，该光源系统用于周期性输出一输出光序列，且包括第一发光元件和第二发光元件。光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，第一发光元件在第一时段输出第一输出光，第二发光元件在第二时段输出第二输出光，且第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量成预定比例。第一发光元件的发光效率随第一发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势大于第二发光元件的发光效率随第二发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势。该改良方法包括：提高第二发光元件的输入功率相对于第一发光元件的输入功率的比例，且同时缩小第二时段的持续时间，并增加第一时段的持续时间，以使得光源系统的输出周期以及第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量之间的比例保持不变。

其中，第一发光元件和第二发光元件为色轮的第一区域和第二区域，第一区段和第二区段交替设置于激发光的传输路径上，激发光经第一区段形成第一输出光，激发光经第二区段形成第二输出光，或者为第一发光元件和第二发光元件为相互独立的第一光源和第二光源。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的投影装置、光源系统及其改良方法在第一发光元件的发光效率随输入功率增加而产生的下降趋势大于第二发光元件的发光效率随输入功率增加而产生的下降趋势的情况下，通过提高第二发光元件的输入功率相对于第一发光元件的输入功率的比例，可改良光源系统的整体发光效率。

附图说明

图1是现有技术光源系统的不同LED光源的发光效率随驱动电流变化的示意图；

图2是现有技术光源系统的色轮各区域的发光效率随激发光功率变化的示意图；

图3是本发明的光源系统的第一实施例的结构示意图；

图4是图3所示的光源系统的色轮的主视图；

图5是图3所示的光源系统的激发光功率随色轮转动角度变化的第一示意图；

图6是图3所示的光源系统的激发光功率随色轮转动角度变化的第二示意图；

图7是图3所示的光源系统的激发光功率随色轮转动角度变化的第三示意图；

图8是图3所示的光源系统的激发光功率随色轮转动角度变化的第四示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述的，不同的基色光的发光元件的发光效率变化与输入功率变化的趋势不同，本发明针对用于周期性输出一输出光序列的光源系统提出一种改良方法。其中，该光源系统至少包括第一发光元件和第二发光元件，且光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段。第一发光元件在第一时段输出第一输出光，第二发光元件在第二时段输出第二输出光，且第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量成预定比例，进而满足预定的色平衡标准。优选地，第一输出光和第二输出光为用于显示的基色光。第一发光元件的发光效率随第一发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势大于第二发光元件的发光效率随第二发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势。如背景技术中所描述的，第一发光元件和第二发光元件可以是色轮的第一区域和第二区域，该第一区段和该第二区段交替设置于激发光光源产生的激发光的传输路径上，该激发光经第一区段形成第一输出光，并经第二区段形成第二输出光。或者，第一发光元件和第二发光元件为相互独立的第一光源和第二光源。

本发明的改良方法具体为：提高第二发光元件的输入功率相对于第一发光元件的输入功率之间的比例，且同时缩短第二发光元件的点亮时间(第二时段的持续时间)，且延长第一发光元件的点亮时间(第一时段的持续时间)，进而在保证各发光元件的点亮时间之和(或光源的输出周期)以及各输出光的光通量比例保持不变的情况下，改良光源系统的总发光效率。

简而言之，就是将第二发光元件的点亮时间分配给第一发光元件，同时调整各自的输入功率，以第二发光元件承受更大的输入功率为代价，使第一发光元件的输入功率得以降低，最终使光源系统的整体发光效率得以优化。

下面将结合具体实施例，对本发明进行详细描述。

请参见图3，图3是本发明的光源系统的第一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例的光源系统包括光源201、透镜202、色轮203和驱动装置204。光源101用于产生激发光205。在本实施例中，光源101为一蓝光光源(例如，蓝光LED或蓝光激光管)，其产生的激发光205为蓝光。透镜202用于将激发光205收集且聚焦到色轮203上。驱动装置204驱动色轮203绕转轴206进行转动。如图4所示，色轮203沿其周向设置有红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034。其中，红光波长转换区2031设置有红光荧光粉，其将激发光205波长转化成红光，黄光波长转换区2032设置有黄光荧光粉，其将激发光205波长转化成黄光，绿光波长转换区2033设置有绿光荧光粉，其将激发光205波长转化成绿光，蓝光透光区2034透射激发光205。蓝光透光区2034上可以进一步设置散射材料，进而对激发光205进行消相干。通过上述方式，在驱动装置204驱动色轮203绕转轴206周期性转动的过程中，上述各区段交替设置于激发光205的传输路径上，因此使得色轮203输出红光、绿光、黄光和蓝光的周期性单色光序列。

当激发光205的功率保持恒定的额定功率时，上述各区段及色轮203的各种参数指标如下表1所示：

表1

	红	黄	绿	蓝	色轮综合
						激发光功率(W)	29.8	29.8	29.8	29.8	29.8
角度(度)	64.5	120.4	122.5	52.7	360.0
						发光效率(lm/W)	38.5	196.0	180.4	24.5	137.4
光通量(lm)	205	1953	1829	107	4094

在表1中，色轮203的综合激发光功率P_色轮是指色轮203旋转一周时激发光205的平均功率，其计算方法是：

其中，P_红、P_黄、P_绿、P_蓝分别为红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034所对应的激发光205的功率，D_红、D_黄、D_绿、D_蓝分别为红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034在色轮203的周向上所成的角度，其角度总和等于360度。

色轮203的综合发光效率E_色轮是指色轮203旋转一周时激发光205的单位功率入射到色轮203上所产生的白光的光通量，其计算方法是：

其中，E_红、E_黄、E_绿、E_蓝分别为激发光205的单位功率入射到红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034所产生的单色光的光通量。

色轮203的综合光通量是指色轮203旋转一周时产生的白光的光通量，为单色光光通量之和。

在上表1中，红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034所对应的激发光205的功率保持不变，均为29.8W，且各区段的角度设置成使得在色轮203旋转一周时产生的各区段产生的光通量满足预定比例，进而满足预定的白平衡标准。进一步，色轮203的综合发光效率为137.4lm/W，综合光通量为4094lm。

如图2所示，红光波长转换区2031上的红光荧光粉的发光效率随激发光205的功率增加而产生的下降趋势最大，黄光波长转换区2032上的黄光荧光粉和绿光波长转换区2033上的绿光荧光粉的发光效率随激发光205的功率增加呈下降趋势，但下降趋势小于红光荧光粉，而蓝光透光区2034的发光效率随激发光205的功率增加反而呈上升趋势。

因此，为了改良光源系统的整体发光效率，如图5所示，在黄光波长转换区2032以及绿光波长转换区2033的角度及对应的激发光205的功率保持不变的情况下，将蓝光透光区2034所对应的激发光205的功率提高，并减小蓝光透光区2034的角度，进而缩短蓝光透光区2034的点亮时间，同时将红光波长转换区2031所对应的激发光205的功率降低，并增加将红光波长转换区2031的角度，进而增加红光波长转换区2031的点亮时间。由此，以提高蓝光透光区2034所对应的激发光205的功率为代价，将蓝光透光区2034的点亮时间分配给红光波长转换区2031，使得红光波长转换区2031对应的激发光205的功率降低，进而在确保各输出光的光通量以及亮度比例保持不变的情况下，提高光源系统的整体发光效率。

红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033、蓝光透光区2034以及色轮203的各种参数指标如下表2所示：

表2

	红	黄	绿	蓝	色轮综合
						激发光功率(W)	20	29.8	29.8	39.4	28.6
角度(度)	79.9	120.4	122.5	37.2	359.9
						发光效率(lm/W)	46.3	196.0	180.4	26.2	143.1
光通量(lm)	205	1953	1829	107	4094

与表1相比，在表2中，黄光波长转换区2032以及绿光波长转换区2033的角度分别保持120.4度和122.5度不变及对应的激发光205的功率保持29.8W不变，而蓝光透光区2034对应的激发光205的功率变大到39.4W，角度变小至37.2度，红光波长转换区2031对应的激发光205的功率变小到20W，角度变大至79.9度。此时，在色轮203旋转一周时红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034分别输出的光通量保持不变，进而满足预定的白平衡要求。

在表2中，色轮203的综合光通量保持4094lm不变，而色轮203的综合激发光功率下降为28.6W，下降了大约4％，综合发光效率提高为143.1lm/W。由此可见，在实现相同的综合光通量的前提下，提高了综合发光效率，节约了激发光205的功率。

在实际工作中，往往不仅需要提高发光效率，也需要提高综合光通量；也就是说，相对于表1，需要保持色轮综合激发光205功率不变，提高发光效率与综合光通量。这只需要保持表2中的各颜色区段的角度不变，同时等比例的提高各颜色区段的激发光功率，就可以在基本保证白平衡的前提下，相对于表1提高发光效率与综合光通量。如表3所示。

表3

	红	黄	绿	蓝	色轮综合
						激发光功率(W)	20.8	31.1	31.1	41.1	29.8
角度(度)	79.9	120.4	122.5	37.2	359.9
						发光效率(lm/W)	45.6	194.5	178.5	26.5	141.9
光通量(lm)	211	2020	1885	113	4229

与表2相比，在表3中，红、黄、绿、蓝各区段的角度没有发生变化，而激发光功率都提高了4.3％，由于各区段的发光效率只是略有变化，这使得各区段的光通量同比上升并基本保持相对比例不变，以实现基本不变的混合光色坐标。

与表1相比，在表3中，色轮综合激发光205的综合光功率不变，黄、绿区段的角度不变，而红区段的角度变大，蓝区段的角度变小，使得综合光通量变大至4229lm，增长了3.3％，综合发光效率提高为141.9lm/W。由此可见，表3在保持综合激发光功率不变的情况下，同时提高了综合光通量和综合发光效率。

若要在表1的基础上提高综合光通量，现有技术中均采用等比例的提高各区段的激发光功率来实现。而利用本发明的思想，只要控制蓝区段的激发光功率的增幅大于红、黄、或绿区段的激发光功率即可提高综合光通量，且相对于等比例提高各区段的激发光功率来说具有发光效率更高的优点。

如图7和图8所示，在本实施例中，也可以在降低红光波长转换区2031对应的激发光205的功率，提高蓝光透光区2034对应的激发光205的功率的同时，改变绿光波长转换区2033以及黄光波长转换区2032对应的激发光205的功率，图7和图8所对应的红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033、蓝光透光区2034以及色轮203的各种参数指标具体如表4和表5所示：

表4

	红	黄	绿	蓝	色轮综合
						激发光功率(W)	18.0	33.0	27.5	43.0	28.4
角度(度)	85.8	110.8	130.2	33.2	360.0
						发光效率(lm/W)	47.9	192.3	183.9	26.9	144.4
光通量(lm)	205	1953	1829	107	4094

与表1相比，在表4中，黄光波长转换区2032和蓝光透光区2034对应的激发光205的功率变大，角度变小，而红光波长转换区2031和绿光波长转换区2033对应的激发光205的功率变小，角度变大。此时，由此，以提高黄光波长转换区2032和蓝光透光区2034所对应的激发光205的功率为代价，将黄光波长转换区2032和蓝光透光区2034的点亮时间分配给红光波长转换区2031和绿光波长转换区2033，使得红光波长转换区2031和绿光波长转换区2033对应的激发光205的功率降低，进而在确保各输出光的光通量以及亮度比例保持不变的情况下，提高光源系统的整体发光效率。具体来说，色轮203的综合光通量保持4094lm不变，且色轮203旋转一周时红光波长转换区2031、黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光透光区2034输出的光通量保持不变，而综合发光效率提高为144.4lm/W，综合激发光功率下降为28.4。

同于表3与表1、表2的关系，可以对表4所示光源系统进行改良得到表5所示光源系统，以相对于表1，在保持色轮综合激发光功率不变的情况下，提高发光效率与综合光通量，这只需要保持表4中的各颜色区段的角度不变，同时等比例的同时提高各颜色区段的激发光功率即可。

表5

	红	黄	绿	蓝	色轮综合
						激发光功率(W)	18.9	34.7	28.9	45.2	29.8
角度(度)	85.8	110.8	130.2	33.2	360.0
						发光效率(lm/W)	47.1	190.4	181.8	27.3	142.9
光通量(lm)	213	2032	1900	114	4258

与表4相比，在表5中，红、黄、绿、蓝各区段的角度没有发生变化，而激发光功率都提高了5％，由于各区段的发光效率只是略有变化，这使得各区段的光通量同比上升并基本保持相对比例不变，以实现基本不变的混合光色坐标。

与表1相比，在表5中，色轮综合激发光205功率不变，黄、蓝区段的角度变小，而红、绿区段的角度变大，使得综合光通量变大至4258lm，增长了4％，综合发光效率提高为142.9lm/W。由此可见，相对于表1，表5在保持综合激发光功率不变的情况下，同时提高了综合光通量和综合发光效率。

在上述实施例中，各区段所对应的激发光205的功率是指该区段设置于激发光205的传输路径时激发光205的瞬时功率。

在通过上述设计思路确定色轮104的各区段所对应的激发光205的功率以及角度值后，可将上述功率值所对应的电流值存储在控制装置(未图示)内，并由控制装置在各区段设置在激发光205的传输路径上时控制光源201产生相应功率的激发光205。

本发明并不局限于图2所示的光路结构，本领域技术人员完全可以根据上述描述设计出其他光路结构。例如，蓝光透光区2034可以由蓝光波长转换区所代替，而光源201可以由紫外光源、近紫外光源或其他适当光源代替。此时，黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光波长转换区的发光效率随激发光205的功率增加而产生的下降趋势小于红光波长转换区2032，因此可将黄光波长转换区2032、绿光波长转换区2033以及蓝光波长转换区对应的激发光205的功率设置成大于红光波长转换区2032对应的激发光205的功率。进一步，由于黄光波长转换区2032和蓝光波长转换区的发光效率随激发光205的功率增加而产生的下降趋势小于绿光波长转换区2033，因此也可以将黄光波长转换区2032和以及蓝光波长转换区对应的激发光205的功率设置成大于绿光波长转换区2033对应的激发光205的功率。

值得特别指出的是，本发明中如图2所示的色轮上的各区段的归一化发光效率和蓝光激发光功率之间的关系只是一种举例，实际上光波长转换材料的种类有很多，而且还在不断的发展，所以图2中所表示的相对关系可能会发生大幅度的变化。例如在图2中红光波长转换区的发光效率随蓝光激发光功率上升下降的最显著，而随着红光波长转换材料的发展，这种显著的下降可能发生大幅度的改善。显然这并不影响本发明的思路的实施。

此外，上述区段上设置的荧光粉可以由其他波长转换材料替换，例如量子点材料，且色轮203可以由本领域公知的色带或色筒代替。此时，只需考虑将发光效率随激发光205的功率增加而产生的下降趋势相对较小的区段所对应的激发光205的功率设置成大于发光效率随激发光205的功率增加而产生的下降趋势相对较大的区段即可实现本发明之目的。

此外，本发明的改良方式同样适用于第一发光元件和第二发光元件为相互独立的第一光源和第二光源的光源系统中。此时，第一光源在光源系统的每个输出周期的第一时段输出第一输出光，第二光源在光源系统的每个输出周期的第二时段输出第二输出光，且第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量成预定比例，由此产生符合预定色平衡标准的输出光序列。同时，第一光源的发光效率随第一光源的驱动电流增加而产生的下降趋势大于第二光源的发光效率随第二光源的驱动电流增加而产生的下降趋势。如图1所示，第一光源可以是绿光发光二极管，而第二光源可以是红光发光二极管或蓝光发光二极管。或者，第一光源可以是绿光发光二极管或蓝光发光二极管，而第二光源则可以是红光发光二极管。

在上述系统中，同样可通过以提高第二光源的驱动电流为代价，将第二光源的点亮时间分配给第一光源，降低第一光源的驱动电流，进而提高光源系统的整体效率。此时，控制装置可根据上述设计思路设计出多种具体控制方式，例如控制第一光源在第一时段的驱动电流小于第二光源在第二时段的驱动电流，或者是在光源系统的输出光序列的输出功率需求增加时，控制第二光源在第二时段的驱动电流的增幅大于第一光源在第一时段的驱动电流的增幅，且同时缩小第二时段的持续时间，并增加第一时段的持续时间，以使光源系统的输出周期以及第一时段输出的第一输出光与第二时段输出的第二输出光的光通量之间的比例保持不变。需要注意的是，在光源系统的输出光序列的输出功率需求增加时，由于各光源的驱动电流都增加，所以本发明的光源系统的整体发光效率相对于未增加前会有所下降，但其相对于等比例调整各光源的驱动电流仍会有所提高。

值得指出的是，本发明中如图1所示的发光二极管的发光效率与驱动电流的关系也只是举例，并非对本发明的限定。

本发明还涉及一种投影装置，该投影装置的光源系统采用本发明上述实施例的光源系统。

通过上述方式，本发明的投影装置、光源系统及其改良方法在第一发光元件的发光效率随输入功率增加而产生的下降趋势大于第二发光元件的发光效率随输入功率增加而产生的下降趋势的情况下，通过提高第二发光元件的输入功率相对于第一发光元件的输入功率的比例，可提高光源系统的整体发光效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种光源系统，用于周期性输出一输出光序列，其特征在于，所述光源系统包括：

光源，用于产生激发光；

色轮，所述色轮包括第一区段和第二区段；

驱动装置，用于周期性驱动所述色轮，以使所述第一区段和所述第二区段交替设置于所述激发光的传输路径上，所述激发光经所述第一区段形成第一输出光，所述激发光经所述第二区段形成第二输出光，其中所述第一区段的发光效率随所述激发光的功率增加而产生的下降趋势大于所述第二区段的发光效率随所述激发光的功率增加而产生的下降趋势；

控制装置，用于控制所述光源，以使所述激发光在所述第一区段设置于所述激发光的传输路径上时的功率小于所述第二区段设置于所述激发光的传输路径上时的功率。

2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述驱动装置驱动所述色轮转动，所述第一区段和所述第二区段沿所述色轮的周向设置于所述色轮上。

3.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第一区段设置有波长转换材料，所述第一输出光由所述激发光经所述波长转换材料进行波长转换产生，所述第二区段为透光区，所述第二输出光由所述激发光经所述透光区透射产生。

4.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述激发光和所述第二输出光为蓝光，所述第一输出光为红光、黄光或绿光。

5.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述第二区段设置有散射材料。

6.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第一区段设置有第一波长转换材料，所述第一输出光由所述激发光经所述第一波长转换材料进行波长转换产生，所述第二区段设置有第二波长转换材料，所述第二输出光由所述激发光经所述第二波长转换材料进行波长转换产生。

7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述第一输出光为红光，所述第二输出光为绿光、黄光或蓝光。

8.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述第一输出光为绿光，所述第二输出光为黄光或蓝光。

9.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，在所述色轮的一个运动周期内，所述第一输出光的光通量与所述第二输出光的光通量成预定比例。

10.一种光源系统，用于周期性输出一输出光序列，其特征在于，所述光源系统包括：

第一光源和第二光源，其中所述光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，所述第一光源在所述第一时段输出第一输出光，所述第二光源在所述第二时段输出第二输出光，且所述第一时段输出的所述第一输出光与所述第二时段输出的所述第二输出光的光通量成预定比例，所述第一光源的发光效率随所述第一光源的驱动电流增加而产生的下降趋势大于所述第二光源的发光效率随所述第二光源的驱动电流增加而产生的下降趋势；

控制装置，所述控制装置控制所述第一光源在所述第一时段的驱动电流小于所述第二光源在所述第二时段的驱动电流。

11.根据权利要求10所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源和第二光源都是发光二极管。

12.一种光源系统，用于周期性输出一输出光序列，其特征在于，所述光源系统包括：

第一光源和第二光源，其中所述光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，所述第一光源在所述第一时段输出第一输出光，所述第二光源在所述第二时段输出第二输出光，且所述第一时段输出的所述第一输出光与所述第二时段输出的所述第二输出光的光通量成预定比例，所述第一光源的发光效率随所述第一光源的驱动电流增加而产生的下降趋势大于所述第二光源的发光效率随所述第二光源的驱动电流增加而产生的下降趋势；

控制装置，所述控制装置在所述输出光序列的输出功率需求增加时，控制所述第二光源在所述第二时段的驱动电流的增幅大于所述第一光源在所述第一时段的驱动电流的增幅，且同时缩小所述第二时段的持续时间，并增加所述第一时段的持续时间，以使所述光源系统的输出周期以及所述第一时段输出的所述第一输出光与所述第二时段输出的第二输出光的光通量之间的比例保持不变。

13.根据权利要求12所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源和第二光源都是发光二极管。

14.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括权利要求1-13任意一项所述的光源系统。

15.一种光源系统的改良方法，所述光源系统用于周期性输出一输出光序列，且包括第一发光元件和第二发光元件，其中所述光源系统的每个输出周期至少包括第一时段和第二时段，所述第一发光元件在所述第一时段输出第一输出光，所述第二发光元件在所述第二时段输出第二输出光，且所述第一时段输出的所述第一输出光与所述第二时段输出的所述第二输出光的光通量成预定比例，所述第一发光元件的发光效率随所述第一发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势大于所述第二发光元件的发光效率随所述第二发光元件的输入功率增加而产生的下降趋势，其特征在于，所述改良方法包括：

提高所述第二发光元件的输入功率相对于所述第一发光元件的输入功率的比例，且同时缩小所述第二时段的持续时间，并增加所述第一时段的持续时间，以使得所述光源系统的输出周期以及所述第一时段输出的所述第一输出光与所述第二时段输出的所述第二输出光的光通量之间的比例保持不变。

16.根据权利要求15所述的光源系统的改良方法，其特征在于，所述第一发光元件和所述第二发光元件为色轮的第一区域和第二区域，所述第一区段和所述第二区段交替设置于激发光的传输路径上，所述激发光经所述第一区段形成所述第一输出光，所述激发光经所述第二区段形成所述第二输出光，或者所述第一发光元件和所述第二发光元件为相互独立的第一光源和第二光源。

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