CN104049444A - 发光装置及相关投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发光装置及相关投影系统，该发光装置包括具有多个LED单元模组的LED单元模组阵列，其中每个LED单元模组包括具有一致LED芯片的LED芯片组；LED芯片组中每个LED芯片的正、负极接件分别排设于衬底相对的两个侧边上，每个LED单元模组的衬底上的正负极接件组内的排列顺序均一样；将各LED单元模组中相同颜色的LED串联起来的线路呈一条线，且将不同颜色LED串联起来的线路相互平行，以使得将该LED单元模组阵列中所有的LED单元模组串联起来的线路呈一束线，且该束线与自身的交点的数量不大于3；其中，任意一种除白色以外的其他颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。本发明提供一种能够形成颜色均匀的光斑的发光装置。

Description

发光装置及相关投影系统

技术领域

本发明涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种发光装置及相关投影系统。

背景技术

传统的大功率照明装置、光照明设备一般采用金卤放电泡作为光源。由于金卤放电泡是白色光源，当需要得到彩色光时，需在金卤放电泡前设置滤光片来实现不同颜色的光输出。这种光源的缺陷在于金卤放电泡使用寿命低，仅有几百小时到数千小时不等；滤光片又使得投影出的彩色光饱和度低、不鲜艳，且获得的灯光色彩也不丰富。

大功率发光二极管LED由于具有安全无污染、使用寿命高等优点，已经在照明领域内逐渐成为开发应用的首选装置，其使用寿命可达十万小时。目前，将大功率LED作为舞台照明光源已经成为可能，它具有使用寿命长、安全无污染、色彩饱和度高等优点。然而，目前单个LED芯片的光通量有限，为了得到高亮度的彩色光输出，通常都是将不同颜色的LED芯片排成阵列来实现高亮度的光输出。现有LED照明装置照明光源中，为了利用红（R）、绿（G）、蓝（B）、白（W）四色LED芯片得到均匀的混合光输出，通常将R、G、B、W四色LED芯片周期性交替排成阵列，如图1A所示。图1B为图1A中的任一RGBW四色LED芯片周期单元对应的光路图，其中11R为红色LED芯片，11G为绿色LED芯片，11B为蓝色LED芯片，11W为白色LED芯片，12为LED芯片封装所使用的硅胶球，13为全内反射（TIR）透镜，15为聚光透镜，16为图案盘，其上的通光孔径161构成系统的光阑，17为投影镜头，用于将光阑161投影成像到远处。其中，每个TIR透镜都对应一个LED芯片，用来对该LED芯片发出的光束进行整形和准直。从不同颜色的LED芯片发出的不同颜色的光束，经各自对应的TIR透镜整形后，均匀的出射光从TIR透镜出射并入射到聚光透镜15的前表面。该入射光束进一步被聚光透镜15会聚到图案盘16上并被光阑161所截，得到与光阑形状相同的特定形状的均匀光斑。该均匀光斑最终被其后的投影镜头17投影到舞台上。

然而，这样的LED照明装置却存在如下的问题：在特定的平面上（投影镜头17的成像平面上）能够得到均匀的照明，但在该平面的前后平面上会出现显著的颜色不均匀现象。该问题在实际应用中造成了使用者的困扰，但至今没有得到解决。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种能够形成颜色均匀的光斑的发光装置。

本发明实施例提供一种发光装置，包括LED单元模组阵列，所述LED单元模组阵列包括多个LED单元模组，其中每个LED单元模组包括一衬底，以及由至少两种颜色的LED芯片形成的LED芯片组，其中该LED芯片组设置于该衬底上，各LED芯片组所包括的LED芯片均一致；所述LED单元模组阵列中包括至少一种LED单元模组；

所述LED芯片组中每个LED芯片的正极接件均并列排设于该衬底的第一侧边上形成正极接件组，每个LED芯片的负极接件均并列排设于与第一侧边相对的第二侧边上形成负极接件组，每个LED单元模组的衬底上的正负极接件组内的排列顺序均一样；

将各LED单元模组中相同颜色的LED串联起来的线路呈一条线，且将不同颜色LED串联起来的线路相互平行，以使得将该LED单元模组阵列中所有的LED单元模组串联起来的线路呈一束线，且该束线与自身的交点的数量不大于3；

其中，任意一种除白色以外的其他颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布，使得所述LED单元模组阵列在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

优选地，所述LED单元模组阵列所包括的LED单元模组的种类数量等于每个LED单元模组中所包含的LED芯片的数量。

优选地，所述LED单元模组阵列中除位于中心上的LED单元模组，至少80%的LED单元模组阵列中每个LED单元模组的位置均有另一个LED单元模组的位置与其关于中心对称；

且在任意两个相互对称的LED单元模组中，每种颜色LED芯片分别位于该两个LED单元模组中的位置也关于中心对称。

优选地，所述LED单元模组阵列由至少两列LED单元模组平行并列排布成一个呈圆形或者正多边形的阵列，其中位于同一列的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向一致，任意相邻两列的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。

优选地，所述LED单元模组阵列中只包括一种LED单元模组，且该LED单元模组中各LED芯片的排布关于其中心旋转对称；

将所有LED单元模组串联起来的线路的走向包括至少两个方向，使得位于不同走向的线路上的LED单元模组的旋转角度不同，以使得任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。

优选地，所述LED单元模组阵列中，所述线路的走向包括m个方向，其中该m为所述LED芯片组中所包括的LED芯片的数量，m为2、3或4；

每个方向上的LED单元模组的旋转角度为360/m的倍数。

优选地，所述LED单元模组阵列呈矩形阵列，其中每个LED单元模组包括四个LED芯片；

在前部分列数中，每行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且垂直于该列的走向，且任意相邻两行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反；

在其余列数中，每列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且平行于该列的走向，且任意相邻两列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。

优选地，所述LED单元模组阵列由至少两个同心设置的圆环组成，其中在每个圆环上，沿着逆时针方向，各个LED单元模组的旋转角度为等差数列，其中该等差数列的公差的绝对值为360/n度，其中n为该圆环上LED单元模组的数量。

优选地，所述LED单元模组阵列包括两种不同的LED单元模组，其中每个LED单元模组中包括关于中心旋转对称的四个LED芯片；

每一种LED单元模组均位于相反的两种线路方向上。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括上述发光装置。

与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：

在本发明中，由于LED单元模组阵列中任意一种除白色以外的其他颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布，该LED单元模组阵列在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

附图说明

图1A为现有技术中的发光装置中LED阵列的结构示意图；

图1B为图1A中的任一RGBW四色LED芯片周期单元对应的光路图

图2A为本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；

图2B为图2A所示的发光装置中LED单元模组阵列的排布示意图；

图2C是图2B所示LED单元模组阵列中一个LED单元模组的结构示意图；

图2D是图2B所示LED单元模组阵列的一种布线示意图；

图2E为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的又一种排布示意图；

图3为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的又一种排布示意图；

图4为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图；

图5为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图；

图6为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图。

具体实施方式

针对背景技术中的问题，发明人做了有针对性的研究。发明人发现：在图1a和1b所示的方案中，由于R、G、B、W四色LED芯片的空间位置不同，它们发出的不同颜色的光束经各自对应的TIR透镜整形后出射光束彼此不会重合，即从TIR透镜出射的光束中不同颜色光束的空间位置不同。以图1a中R、G、B、W排列的四色LED芯片为例，其输出光经TIR透镜13整形后将形成R、G、B、W按序排列的空间颜色分布，如图1b所示，其中14R表示红色LED11R产生的光束、14G表示绿色LED11G产生的光束、14B表示蓝色LED11B产生的光束、14W表示白色LED11W产生的光束。这种空间颜色分布不均的光束经会聚透镜15会聚后，虽能在光阑161处重合形成均匀光束，但不同颜色光束的入射角却是不同的，这种入射角的不同将导致它们从光阑161出射时出射角不同。这种不同颜色光束空间角分布的不同将一直传递到投影镜头17输出的光束18中，其中，18W表示输出的白光光束，18B表示输出的蓝光光束，18G表示输出的绿光光束，18R表示输出的红光光束。

本质上，投影镜头17对光阑161进行了投影成像，在其像面，虽能得到颜色和亮度都均匀的光斑，但在偏离像面的其他位置，不同颜色的光斑将在空间彼此错开从而形成颜色分布不均匀的光分布，这是由于从系统输出的光束中，不同颜色光束空间角的分布不同所带来的。

总之，在现有利用R、G、B、W四色LED作为照明光源的系统中，由于对每个LED芯片都要配置一个TIR透镜，使得不同颜色的LED芯片在空间位置上间隔一定的距离，这种空间位置的不同，使得输出光束中不同颜色光束的空间角分布不同，从而导致投影光束在偏离像面的位置出现光斑颜色不均匀性的问题。

为便于描述，以下使用了“上”“下”“左”“右”来表示各元器件之间的位置关系，该“上”“下”“左”“右”分别为图中的上、下、左、右。

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅图2A、图2B和图2C，图2A为本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图，图2B为图2A所示的发光装置中LED单元模组阵列的排布示意图。发光装置包括LED单元模组阵列1、准直透镜阵列3和聚光透镜5。

准直透镜阵列3中每个准直透镜31都对准LED单元模组阵列1中的一个LED单元模组11，用来对该LED单元模组11发出的光束进行准直。聚光透镜5位于准直透镜阵列3的光路后端上，用于将从准直透镜阵列3出射的光汇聚于预定面7上。其中，预定面7常常是聚光透镜5的焦平面。

至少两种颜色的LED芯片组成一个LED芯片组111被固定到一个衬底（图未示）上，组成一个LED单元模组11，多个LED单元模组形成一个LED单元模组阵列。其中，各LED单元模组11中LED芯片组111所包括的LED芯片均一致，即各个LED芯片组中LED芯片的数量、颜色种类和每种颜色LED的数量均一致。衬底优选为导热的，以对LED芯片组111进行散热。衬底可选用氧化铝、氮化铝等导热陶瓷，只要具有足够高的热导率同时具有绝缘表面层即可。

LED单元模组阵列1优选由至少两列LED单元模组11平行并列排布成一个呈圆形或者正多边形的阵列，以和放置在LED单元模组阵列的后续光路上的圆形透镜相配合，提高光利用率。当然，在不考虑配合圆形透镜的场合上，LED单元模组阵列1也可以不是呈圆形或者正多边形。在本实施例中，LED单元模组阵列1由五列LED单元模组11平行排布成一个正六边形阵列。

本实施例中，每个LED芯片组111包括R、G、W、B四个不同颜色的LED芯片。该四个LED芯片以及芯片之间的间隔一起构成了整个LED单元模组的光源面积。四个LED芯片彼此紧密排列成田字型，此时光源面积最小且形成对称结构，经其后的准直透镜31准直后出射光束的空间均匀性最好。更为优选的，这四个LED芯片表面上的焊盘都位于田字型的外边上，这有利于打金线。当然在实际应用中，田字型只是一种可能的排列方式，其它排列方式也是可能的；而且若LED芯片颗数不是4颗，则必然会排列成其它形式。

LED芯片彼此紧密排列的用意在于，一方面减小光源系统的光学扩展量，另一方面使各LED芯片之间的间隙尽可能小，这样有利于光源系统发光光斑的均匀性。在实际操作中，由于LED封装工艺的限制，LED芯片的间距往往不能为0，而是一个很小的距离例如0.1～0.2mm（对于1mm的LED芯片而言）。

LED单元模组阵列1包括四种不同的LED芯片组111。由于每个LED芯片组所包含的LED芯片一致，因此该不同的LED芯片组指的是每个LED芯片组中各LED芯片在LED单元模组11中的位置不同。具体来说，本实施例中，该四种LED单元模组中，从左上角开始顺时针方向数起，LED单元模组A中的LED芯片组为：G、B、W、R；LED单元模组B中的LED芯片组为：R、G、B、W；LED单元模组C中的LED芯片组为：W、R、G、B；LED单元模组D中的LED芯片组为：B、W、R、G。

而且，在LED单元模组阵列1中，该四种LED单元模组的数量大致一致，使得每种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置上具有大致相同的分布。以红色LED具体来说，在图2B中，红色LED在左上角出现的次数为5，在左下角出现的次数为5，在右上角出现的次数为4，在右下角出现的次数为5。而蓝色LED芯片（图中标识为B）、绿色LED芯片（图中标识为G）和白色LED芯片（图中标识为W）也满足该条件。

在本实施例的LED照明装置中，准直透镜31在对LED单元模组11出射光束实现准直的同时也能使LED单元模组发射的至少两种颜色光进行混合。对每个LED单元模组而言，由于R、G、B、W四种颜色的LED芯片对着同一个准直透镜，它们输出的R、G、B、W四种颜色的光束经该准直透镜准直和混光后，将合成一束颜色分布均匀的平行光（虽然并非理想的平行光，而是具有一定的发散角，但其发散角很小，例如±9°，所以可近似按平行光来处理）。该平行光束中不同颜色的光束在空间彼此重叠，其对应的角分布也近似相同，随后经聚光透镜5会聚到光阑（图未示）处，投影镜头（图未示）再将光阑的像投影成像到远处。在整个光束的传播过程中，R、G、B、W四种颜色的光束始终耦合在一起，所以在光源系统最后输出的光束中，不同颜色的光束的空间位置和出射角将基本相同。

但是本质上，即使将R、G、B、W四色LED芯片紧密排列成田字型，由于它们的空间位置仍是不同的，这种空间位置的不同将导致它们所发出的不同颜色的光束经准直透镜31准直后的空间角分布也会略有差异。这样，每个准直透镜31出射的光束经汇聚透镜5汇聚到焦平面上时仍会出现不均匀的情况。因此，本实施例中，LED单元模组阵列1包括四种LED单元模组，使得每种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置上具有大致相同的分布，以使得每种颜色的光束经准直透镜31准直后的空间角分布接近一致，，这使得不同颜色的光束的投影光斑不仅在像面，即使在偏离像面一定距离的其他位置也能较理想地重合，从而得到颜色和亮度均匀的光斑。

优选地，在准直透镜阵列3和汇聚透镜5之间的光路上还设有复眼透镜对4，用于对准直透镜阵列3出射的光进行匀光，进而改善不同颜色的光束空间分布的均匀性。为了实现良好的匀光效果，优选地，应保证准直透镜阵列3中每个准直透镜的尺寸是复眼透镜对4中复眼透镜的每个微透镜的尺寸的4倍以上。显然，复眼透镜中每个微透镜的尺寸越小，其匀光效果越好。通过在准直透镜阵列3后设置复眼透镜对4，此时整个光源系统相当于对复眼透镜中的每个微透镜进行了重叠成像。优选地，复眼透镜中的每个微透镜呈正六边形结构，一方面可保证相邻微透镜之间的无缝排布，另一方面又使其投影像与圆形投影光斑匹配。

优选地，每种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置上具有相同的分布。但在实际运用中，受限于一些条件，某一种颜色的LED芯片在各LED单元模组的各个位置的数量并不精确相等；但是由于差别不大，人眼对其光斑的不均匀性并不能明显看出来，因此各LED单元模组的投影光斑的叠加仍将具有良好的均匀性。

由于白色对LED单元模组阵列在预定平面上形成的混合光斑的均匀度影响较小，因此在一些对均匀度要求不是很高的场合中，在安排各颜色的LED芯片在LED单元模组中各个位置的分布时，可以只需要使得除白色以外的其他任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置上具有大致相同的分布即可。

由于LED需恒流驱动，因此LED需串联设置。而对不同颜色的LED的电流需单独控制，因此不同颜色的LED需各自串联。采用以上所描述的实施例中，为使任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布，在不同位置上的LED单元模组旋转的角度不同，这使得LED单元模组阵列中各LED芯片之间的布线加大了复杂程度，且布线之间容易出现交叉点。对此，本发明提供了解决该布线复杂的问题的方案，以下具体说明。

请参阅图2C和图2D，图2C是图2B所示LED单元模组阵列中一个LED单元模组的结构示意图，图2D是图2B所示LED单元模组阵列的一种布线示意图。

LED单元模组中每个LED芯片的正极接件均并列排设于衬底的第一侧边上形成正极接件组，每个LED芯片的负极接件均并列排设于与第一侧边相对的第二侧边上形成负极接件组

具体举例来说，如图2C所示，图2C中左上角所示的LED单元模组中LED芯片组1包括R、G、B、W四个LED芯片，该四个LED芯片彼此紧密排列成田字形设于衬底2的中心区域上，其中该四个芯片的正极接件以其中一种排列顺序（R+、G+、B+、W+）并列排设在导热衬底2的第一侧边2a上，该四个芯片的负极接件以相对应的排列顺序（R-、G-、B-、W-）并列排设在导热衬底2的第二侧边2b上。

当然，在实际运用中，该四个芯片的正极接件和负极接件也可以以其他排列顺序并列排设在导热衬底上，例如（R+、B+、G+、W+）和（R-、B-、G-、W-），或者（G+、B+、R+、W+）和（G-、B-、R-、W-）等等。

为方便描述，下文所描述的一个LED单元模组旋转X度时，均指该LED单元模组以正极接件组在上、负极接件组在下时的摆放位置为起始点顺时针旋转X度后得到的位置。具体举例来说，图1中左上角所示的LED单元模组的摆放位置为起始点，右上角所示的LED单元模组为旋转90度时的摆放位置，左下角所示的LED单元模组为旋转180度时的摆放位置，右下角所示的LED单元模组为旋转270度时的摆放位置。

本实施例中，各LED单元模组的衬底上正负极接件组均完全一致。

为描述清楚，下文所描述的不同LED单元模组，是指无法通过旋转LED单元模组来使得LED单元模组完全相同。下文所描述的线路的方向指的是该线路所经过的LED单元模组的正极接件组指向负极接件组的方向。

本实施例中，LED单元模组阵列1所包括的LED单元模组11的种类数量等于每个LED单元模组11中所包含的LED芯片的数量。由于每个LED单元模组11的正负极接件组和所含LED芯片均一致，因此该不同种类的LED单元模组指的该LED单元模组中各颜色LED芯片相对正负极接件的位置不同。

具体举例来说，本实施例中，每个LED单元模组11包括R、G、W、B四个不同颜色的LED芯片。因此，LED单元模组阵列1包括四种不同的LED单元模组。在LED单元模组旋转0度时，从左上角开始顺时针方向数起，LED单元模组A中的LED芯片组为：G、B、W、R；LED单元模组B中的LED芯片组为：R、G、B、W；LED单元模组C中的LED芯片组为：W、R、G、B；LED单元模组D中的LED芯片组为：B、W、R、G。

LED单元模组阵列1中，位于同一列上的LED单元模组11的正极接件组指向其负极接件组的方向一致，以使能够顺沿着同一列上的LED单元模组11串联布线。而任意相邻两列的LED单元模组11的正极接件组指向其负极接件组的方向相反，以使能够在该相邻两列的相同一侧的末端上将该两列LED单元模组串联。

具体来说，以红色LED（图中表示为R）举例，左边数起第一列、第三列和第五列上的红色LED的正极接件指向其负极接件的方向均向下，第二列和第四列上的红色LED的正极接件指向其负极接件的方向均向上。这样，将所有红色LED串联起来时，第一、三、五列中线路均沿着向下的方向依次将各红色LED的正极接件和负极接件连接起来，第二、四列中线路均沿着向上的方向依次将各红色LED的正极接件和负极接件连接起来，而第一列和第二列的红色LED则通过位于第一列的下侧末端上的LED单元模组151内的红色LED负极接件，以及第二列的下侧末端上的LED单元模组153的红色LED正极接件连接起来。其他任意相邻两列也是通过该方法串联起来。

其他三个颜色的LED的布线方式均和红色LED的布线方式一致。由于每个LED单元模组中的正负极接件组的排列顺序均一致，以及相邻两列LED单元模组的正极接件组指向负极接件组的方向相反，使得相邻两列的极接件组左右对称，因此该四种颜色的LED串联的线路相邻且相互平行形成一束线，且该束线与自身没有交点，使得布线简单方便。

在LED单元模组阵列以及其布线确定好后，LED单元模组A、B、C、D这四种模组可以随意设置在LED单元模组阵列中的任何位置。只要保证每个颜色LED芯片分别在LED单元模组中左上角、左下角、右上角和右下角这四个位置上具有相同或相似的分布，即可使得LED单元模组阵列在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

为进一步提高发光装置在预定面7上形成的混合光斑的均匀度，优选地，LED单元模组阵列中除位于中心上的LED单元模组，至少80%的LED单元模组阵列中每个LED单元模组的位置均有另一个LED单元模组的位置与其关于中心对称。且在任意两个相互对称的LED单元模组中，每种颜色LED芯片分别位于该两个LED单元模组中的位置也关于中心对称。

具体来说，在图2D中，将LED单元模组A设于LED单元模组阵列的中心。当然，在实际运用中，也可以将其他种类的LED单元模组设于中心。除位于中心上的LED单元模组A，其他任意一个LED单元模组均能找到另一个LED单元模组与其关于中心对称。例如，左边第一列上边第一个LED单元模组A和右边第一列下边第一个LED单元模组C的排布位置关于中心对称。而且每种颜色LED芯片分别该两个LED单元模组中的位置也关于中心对称。以红色LED来说，在LED单元模组A中红色LED位于左下角，在LED单元模组C中红色LED位于右上角。

为使各种颜色混合得更加均匀，优选至少部分相邻两个LED单元模组不同。例如，本实施例中，除位于阵列中心的LED单元模组A，其他任意相邻两个LED单元模组均为不同种类的模组。

在本实施例中，线路也可以不是沿着位于同一列上的LED单元模组布线，而是沿着位于同一环上的LED单元模组布线。具体举例来说，如图2E所示，图2E为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的又一种排布示意图。本实施例中的每个LED芯片组在该阵列中的摆放位置与图2D所示的LED单元模组阵列中的一样。不同的是：由于该LED单元模组阵列也可以分解成由位于两个同心的正六边形上的各点以及位于该两个正六边形的中心一点的LED单元模组。由于可以用一根线将沿着同一个正六边形的边，将两个同心的正六边形的各个点以及位于其中心的一个点串起来且没有交点，因此，在本实施例中，可以按着该线的走向来设置位于每个点上的LED单元模组的正极接件指向负极接件的方向并设置布线。

在实际运用中，LED单元模组阵列中的四种LED芯片组也可以是由其他颜色的LED芯片组成和/或由其他排列顺序组成，并不限于以上举例。而且，每个LED芯片组中也可以不是由四个不同颜色的LED芯片组成，而是由四个芯片组成，其中该四个芯片共具有三种或两种不同颜色。

在本实施例中，通过采用不同的LED单元模组来实现各颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。但还可以只采用一种LED单元模组，并通过不同的布线方向来实现该目的。以下具体说明。

实施例二

请参阅图3，图3为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的又一种排布示意图。LED单元模组阵列包括多个LED单元模组33，其中各LED单元模组33中LED芯片组所包括的LED芯片均一致，且各LED单元模组的衬底上正负极接件组均完全一致。

本实施例与实施例一的区别在于：

本实施例中，LED单元模组阵列只包括一种LED单元模组33，且LED芯片组中各LED芯片的排布关于其中心旋转对称，以使得LED单元模组33旋转预定角度后的LED芯片组的位置仍能和0度时的LED芯片组的位置相重合。

本实施例中，每个LED单元模组具体为如图2C左上角所示的LED单元模组。LED单元模组阵列为4*4的矩形阵列，从左往右数起和从上往下数起，其中第一列中每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向下；中间两列中，第二行和第四行上的每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向右，第一行和第三行上的每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向左；第四列中每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向上。

这样，在将LED单元模组阵列中不同颜色LED分别串联起来时，以红色LED（图中表示为R）举例，第一列中线路顺沿着红色LED正极接件指向负极接件的方向，也即往向下的方向布线。然后再沿着中间两列中的第四行、第三行、第二行、第一行中的红色LED的正极接件指向负极接件的方向依次往右、左、右、左布线。然后，该线路在第二列第一行上的LED单元模组的上方向右转到第四列右边的空区域上，顺沿着第四列右边的空区域往下转到第四列上最下面一个LED单元模组332上并连接该LED单元模组的红色LED的正极接件，然后顺沿着第四列中红色LED正极接件指向负极接件的方向，也即往向上的方向布线。线路所连接的最后一个LED单元模组331，也即第四列第一行上的LED单元模组331的负极接件再连接到电源的负极上。

在这虽然会产生一个线路的交叉点，但该交叉点位于LED单元模组阵列旁边的空白区域上，而不是在LED单元模组之间，因此不会出现由于线路之间需保持安全距离而导致空间不够的情况。

其他三个颜色的LED的布线方式均和红色LED的布线方式一致。由于每个LED单元模组中的正负极接件组的排列顺序均一致，且该四种颜色的LED的线路相邻且相互平行，因此将该LED单元模组阵列中所有LED单元模组串联起来的线路形成一束线，且该束线与自身只有一个交点，使得布线简单方便。

同时，本实施例中，虽然LED单元模组中只包括一种排列顺序的LED芯片组，但线路方向包括四个方向（下、右、左、上），使得LED单元模组在不同的线路方向上发生不同角度的旋转。具体来说，LED单元模组在向下的线路方向上旋转角度为零，在向左的线路方向上旋转角度为90度，在向上的线路方向上旋转角度为180度，在向右的线路方向上旋转角度为270度；进而使得LED芯片组中每种颜色LED芯片在各个LED单元模组中的各个位置具有相同的分布（每种颜色LED芯片在每个位置上出现的次数均为4），以使发光装置在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

容易理解的是，当LED单元模组中每个LED芯片组只有四个芯片，且四个芯片共三种颜色时（如RGRB），由于本实施例是通过LED单元模组的旋转来实现每种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布，因此LED单元模组阵列中还是需要包括上、下、左、右这四个方向的线路。

但是，当LED单元模组中每个LED芯片组只包括三个芯片，且三个芯片共三种颜色（如RGB）或两种颜色（如RGR），并且该三个芯片关于中心旋转对称排布时，线路方向只需包括三个方向，即正三角形沿顺时针/逆时针的三个边所指的方向，且各方向所占的数量相等或相似，即可使LED芯片组中每种颜色LED芯片在各个LED单元模组中的各个位置具有相同的分布。

同样道理的，若LED单元模组中每个LED芯片组只包括两种不同颜色的LED芯片时，例如每个LED芯片组只包括两个不同颜色的LED芯片或者四个两种不同颜色LED芯片（每种颜色LED芯片两个），线路方向则只需包括两个相反的方向即可。当然，在每个LED芯片组包括四个两种不同颜色LED芯片的场合中，线路的方向也可以包括四个不同方向。

容易理解的是，本实施例中的线路走向的排序（下、右、左、右、左、上）只是其中一个举例，并不对该排序进行限制。由于本实施例中的LED单元模组包括四个LED芯片，且该四个LED芯片呈田字形排布，因此只要线路包括使得LED单元模组分别旋转0度、90度、180度、270度这四个角度的方向，且旋转每个角度的LED单元模组的数量相同，就可以使得每种颜色LED芯片在各个LED单元模组中的各个位置具有相同的分布。

例如，在前部分列数中，每行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且垂直于该列的走向，且任意相邻两行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。在其余列数中，每列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且平行于该列的走向，且任意相邻两列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。

具体举例来说，如图4所示，图4为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图。本实施例与图3所示的排布示意图的区别在于：

LED单元模组阵列中，从左边数起和从上边数起，第一、二列中每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均垂直于该两列的走向（向上/下），其中第一、二列中第一行和第三行上每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向左，第二行和第四行上每个LED单元模组的正极接件指向其负极接件的方向均向右。第三列和第四列上的每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的fangi系那个均平行于该两列的走向（向上/下），其中第三列上的每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向下，第四列中每个LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向上。

这样，在将LED单元模组阵列中不同颜色LED分别串联起来时，以红色LED（图中表示为R）举例，第一、二列中的线路顺沿着第四行、第三行、第二行、第一行中红色LED正极接件指向负极接件的方向依次往右、左、右、左布线。然后，该线路从第一列第一行上的红色LED的负极接件经过第一行上边的空白区域转到第三列第一行上的红色LED的正极接件上，并沿着第三列中红色LED正极接件指向负极接件的方向往下布线，再从第三列第四行上的红色LED的负极接件转到第四列第四行上的红色LED的正极接件上，并沿着第四列中红色LED正极接件指向负极接件的方向往上布线。

相比图3所示的排布示意图，本实施例中所示的排布示意图中线路与自身的交点为零，在布线时无需做跳桥，更加方便加工。

需要说明的是，LED单元模组阵列的列数和行数并不限于以上的举例，可以根据实际需要来决定。只要保证位于每个方向的线路上的LED单元模组的数量相等或者接近，就能够使得任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同或者相同的分布

在图3和图4所示的排布示意图中，线路均沿着阵列中的行和列来布线。在实际运用中，线路还可以是环绕着该阵列来布线。例如，线路先绕着阵列的最外一圈上的LED单元模组布线，然后再绕着阵列的里面一圈上的LED单元模组布线，只要保证线路的走向能够包括上、下、左、右这四个方向，以及每个方向上的次数一致或大致一致即可。

或者，还可以将LED单元模组阵列排布成由至少两个同心设置的圆环组成，其中在每个圆环上，沿着线路的走向，各个LED单元模组的旋转角度为等差数列，其中该等差数列的公差的绝对值为360/n度，其中n为该圆环上LED单元模组的数量；这样，可以保证任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有相同的分布。具体以下说明。

请参阅图5，图5为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图。LED单元模组阵列包括多个LED单元模组55，其中各LED单元模组55中LED芯片组所包括的LED芯片均一致，且各LED单元模组的衬底上正负极接件组均完全一致。LED单元模组阵列只包括一种LED单元模组55，且LED芯片组中各LED芯片的排布关于其中心旋转对称。

本实施例与图3所示实施例的区别在于：

本实施例中，LED单元模组阵列具体排布成两个同心圆环C1和C2，其中半径较小的一个圆环C2上设有6个LED单元模组，半径较大的一个圆环C1上设有12个LED单元模组。为增加利用率，在该圆环的圆心上还设有一个LED单元模组。

在半径较大的圆环C1上，第一个LED单元模组51的旋转角度为90度。从该第一个LED单元模组51开始，沿着该圆环的逆时针方向，每个LED单元模组旋转的角度依次减少30度。

在半径较小的圆环C2上，第一个LED单元模组52的旋转角度为90度。从该第一个LED单元模组52开始，沿着该圆环的逆时针方向，每个LED单元模组旋转的角度依次减少60度。

本实施例中，在布线时，将圆心上的LED单元模组串联到半径较小的圆环C2上其中相邻的两个LED单元模组之间。电源的正极L1接到半径较大的圆环C1上第一个LED单元模组51的正极接件组上，并沿着该圆环C1以逆时针方向依次将该圆环C1上的LED单元模组串联起来。而半径较小的圆环C2上的各LED单元模组相互串联后，再通过将该两个圆环上距离较近的两个LED单元模组的正极接件组和负极接件组连接起来，以将该两个圆环上的LED单元模组全部串联起来。电源的负极L2再连接到线路上最后一个LED单元模组57的负极接件组上，以将该LED单元模组阵列连接到电路中去。

本实施例中，每个圆环上LED单元模组旋转不同的角度，且这些不同的旋转角在0-360°范围内分布均匀，保证每种颜色的LED芯片在各个LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。同时，布线时由于每个圆环上任意相邻两个LED单元模组的正负极接件组相邻，使得布线简单方便，且形成的线路交叉点少。

当然，在实际运用中，也可以将该两个圆环上的LED单元模组串联起来的布线沿着半径较大的圆环依次布线，然后该布线再转到半径较小的圆环上依次布线，最后再转到位于圆心上的LED单元模组，而该圆心上的LED单元模组的负极接件组再与电源的负极相接。

从图3、图4和图5所示的LED单元模组阵列的排布示意图可看出，LED单元模组阵列中可以只采用一种LED单元模组，其中该LED单元模组中各LED芯片的排布关于其中心对称，在布线时使得将所有LED单元模组串联起来的线路的走向包括至少两个方向，并控制位于不同走向的线路上的LED单元模组的旋转角度不同，以使得任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。

实施例三

在实施例一和实施例二中，分别通过采用不同种类的LED单元模组和通过采用同一种LED单元模组但不同布线方向来实现任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同分布的简单布线。但在实际运用中，也可以结合该两种方法来实现同样的目的。以下具体说明。

请参阅图6，图6为本发明的发光装置中的LED单元模组阵列的另一种排布示意图。LED单元模组阵列包括多个LED单元模组，其中各LED单元模组中LED芯片组所包括的LED芯片均一致，且各LED单元模组的衬底上正负极接件组均完全一致。

本实施例与以上实施例的区别在于：

LED单元模组阵列包括两种不同的LED单元模组，其中每个LED单元模组包括关于中心旋转对称的四个LED芯片，且每一种LED单元模组均位于相反的两种线路方向上。

更具体地，本实施例中，LED单元模组包括两种LED单元模组。第一种LED单元模组141为：在LED单元模组旋转0度时，从左上角开始顺时针方向上依次为R、G、W、B四个LED芯片；第二种LED单元模组142为：在LED单元模组旋转0度时，从左上角开始顺时针方向上依次为B、R、G、W四个LED芯片。

LED单元模组阵列为4*4的矩形阵列，从左边数起，第一列和第二列上的LED单元模组均为第一种LED单元模组141，第三列和第四列上的LED单元模组均为第二种LED单元模组142。且第一列和第三列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向下，第二列和第四列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均向上。

这样，在将LED单元模组阵列中不同颜色LED分别串联起来时，以红色LED（图中表示为R）举例，第一列和第三列中线路沿着向下的方向依次将各红色LED的正极接件和负极接件连接起来，第二列和第四列中线路沿着向上的方向依次将各红色LED的正极接件和负极接件连接起来。而第一列和第二列、第三列和第四列均通过各自的最下面一个LED单元模组的正负极接件相互连接起来，第二列和第三列通过各自最上面的一个LED单元模组的正负极接件连接起来。

其他三个颜色的LED的布线方式均和红色LED的布线方式一致。由于每个LED单元模组中的正负极接件组的排列顺序均一致，以及相邻两列LED单元模组的正极接件组指向负极接件组的方向相反，因此该四种颜色的LED串联的线路相邻且相互平行形成一束线，且该束线与自身没有交点，使得布线简单方便。

同时，本实施例中，通过采用两种LED单元模组以及两种线路走向的结合，首先采用两列第一种LED单元模组，其中一列旋转角度为0，另一列的旋转角度为180度，即两种线路走向，来得到两种位置的芯片组；此时剩下的两种位置的芯片组也是相互具有旋转180度的关系，也即第三列和第四列的LED单元模组；这样，每种LED单元模组具有两种旋转方向（0度和180度），来实现四种不同的LED芯片组的排列顺序，进而使得LED芯片组中每种颜色LED芯片在各个LED单元模组中的各个位置具有相同的分布（每种颜色LED芯片在每个位置上出现的次数均为4），以使发光装置在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括发光装置，该发光装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该投影系统可以采用各种投影技术，例如液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）投影技术、数码光路处理器（DLP，Digital Light Processor）投影技术。此外，上述发光装置也可以应用于照明系统，例如舞台灯照明。

以上所述仅为本发明的实施方式，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 (10)

1.一种发光装置，包括LED单元模组阵列，其特征在于：

所述LED单元模组阵列包括多个LED单元模组，其中每个LED单元模组包括一衬底，以及由至少两种颜色的LED芯片形成的LED芯片组，其中该LED芯片组设置于该衬底上，各LED芯片组所包括的LED芯片均一致；所述LED单元模组阵列中包括至少一种LED单元模组；

所述LED芯片组中每个LED芯片的正极接件均并列排设于该衬底的第一侧边上形成正极接件组，每个LED芯片的负极接件均并列排设于与第一侧边相对的第二侧边上形成负极接件组，每个LED单元模组的衬底上的正负极接件组内的排列顺序均一样；

将各LED单元模组中相同颜色的LED串联起来的线路呈一条线，且将不同颜色LED串联起来的线路相互平行，以使得将该LED单元模组阵列中所有的LED单元模组串联起来的线路呈一束线，且该束线与自身的交点的数量不大于3；

其中，任意一种除白色以外的其他颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布，使得所述LED单元模组阵列在预定平面上形成的混合光斑具有良好的均匀性。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列所包括的LED单元模组的种类数量等于每个LED单元模组中所包含的LED芯片的数量。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列中除位于中心上的LED单元模组，至少80%的LED单元模组阵列中每个LED单元模组的位置均有另一个LED单元模组的位置与其关于中心对称；

且在任意两个相互对称的LED单元模组中，每种颜色LED芯片分别位于该两个LED单元模组中的位置也关于中心对称。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列由至少两列LED单元模组平行并列排布成一个呈圆形或者正多边形的阵列，其中位于同一列的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向一致，任意相邻两列的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列中只包括一种LED单元模组，且该LED单元模组中各LED芯片的排布关于其中心旋转对称；

将所有LED单元模组串联起来的线路的走向包括至少两个方向，使得位于不同走向的线路上的LED单元模组的旋转角度不同，以使得任意一种颜色的LED芯片在LED单元模组中的各个位置具有大致相同的分布。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列中，所述线路的走向包括m个方向，其中该m为所述LED芯片组中所包括的LED芯片的数量，m为2、3或4；

每个方向上的LED单元模组的旋转角度为360/m的倍数。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列呈矩形阵列，其中每个LED单元模组包括四个LED芯片；

在前部分列数中，每行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且垂直于该列的走向，且任意相邻两行上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反；

在其余列数中，每列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向均一致且平行于该列的走向，且任意相邻两列上的LED单元模组的正极接件组指向其负极接件组的方向相反。

8.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列由至少两个同心设置的圆环组成，其中在每个圆环上，沿着逆时针方向，各个LED单元模组的旋转角度为等差数列，其中该等差数列的公差的绝对值为360/n度，其中n为该圆环上LED单元模组的数量。

9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述LED单元模组阵列包括两种不同的LED单元模组，其中每个LED单元模组中包括关于中心旋转对称的四个LED芯片；

每一种LED单元模组均位于相反的两种线路方向上。

10.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的发光装置。