CN105487331A - 一种用于投影系统的光源组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于投影系统的光源组件，包括：内部中空的导光管、及排列在导光管左右两侧外部的发光元件，导光管由左反光片、右反光片、上反光片、下反光片及后反光片构成，左反光片和右反光片的内侧面均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐增大，导光管内部形成开口朝前敞开的喇叭形出射腔，导光管的前端设有反光杯。发光元件的发光面发出光线，光线透过其所在侧的反光片及荧光粉，荧光粉激发出的光线在导光管内经过反光膜的多次反射后，从喇叭形出射腔射出，喇叭形出射腔内射出的光线一部分经反光杯反射射出、其余部分穿过反光杯直接射出。本发明能在较小发光面的基础上，增大光源组件的功率，有效提高光源组件的光效率。

Description

一种用于投影系统的光源组件

技术领域

本发明涉及光源组件，尤其涉及一种用于投影系统的光源组件。

背景技术

投影系统采用传统的灯泡作为发光光源由来已久，采用灯泡系统的投影机由于灯泡本身的一些固有的缺陷，给投影机消费者在使用中带来很多的困扰。

首先，灯泡的使用寿命只能维持几千小时，而且随着时间的延长，灯泡亮度会衰减，这样，消费者在投影机的除灯泡以外的其他部件还能正常实用的情况下，需要置换灯泡，带来了额外费用的支出；其次，由于灯泡为气体光源，需要高压驱动板驱动，不能即时开光，在实用中及其不便；再次，灯泡发射的紫外光和红外光，对周边环境和照射元件都会造成伤害，另外，灯泡本身的高压汞元素不符合环保要求，诸上原因，采用替代灯泡的固体光源一直是本行业研究的课题。

发光二极管作为固体光源，在保证散热设计的前提下，其长寿命、色彩丰富、即时开关、驱动简洁、符合环保等特点，在投影机行业作为主要发光元件具备很大的优势，但由于传统发光二极管本身的发光功率与光源出光面积成正比例，因此需要的发光功率越高，出光面积就越大，而出光面积变大之后，用在投影系统时，与微显示芯片的面积不相匹配，造成大部分光浪费，不能进入系统里去，这样一来，采用常规封装的发光二极管作为光源，能够达到八百流明级别的水平就已相对困难，应用场合受到限制。

因此，如何设计一种有效提高光效率的用于投影系统的光源组件是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于投影系统的光源组件，该光源组件将发光元件设置在导光管两侧，加大发光元件的分布面积，出光口的面积相对较小，有效提高光效率。

本发明采用的技术方案是，设计一种用于投影系统的光源组件，包括：内部中空的导光管、及排列在所述导光管左右两侧外部的发光元件，导光管由左反光片、右反光片、上反光片、下反光片及后反光片构成，左反光片和右反光片的内侧面均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐增大，导光管内部形成开口朝前敞开的喇叭形出射腔。

左反光片、右反光片、上反光片、下反光片及后反光片的内侧面均镀有一层反光膜，左反光片和右反光片的反光膜表面均排列涂有与其所在侧发光元件位置对齐的荧光粉。发光元件的发光面发出光线，光线透过其所在侧的反光片及荧光粉，荧光粉激发出的光线在导光管内经过反光膜的多次反射后，从喇叭形出射腔射出。

其中，当发光元件为蓝色发光二极管时，荧光粉可为由蓝色发光二极管照射后激发出白光的材料或由蓝色发光二极管照射后激发出绿光的材料。

优选的，导光管的前端设有反光杯，喇叭形出射腔内射出的光线一部分经反光杯反射射出、其余部分穿过反光杯直接射出。

优选的，左反光片和右反光片的外侧面均镀有一层透光膜层。

优选的，上反光片和下反光片的内侧面也均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐加大。

优选的，反光杯为准直反光杯，其内侧面为局部回转抛物面，所述局部回转抛物面的表面抛光或镀有一层反光膜。

优选的，导光管左侧外部的发光元件位置和导光管右侧外部的发光元件位置交错排布。

在第一实施例中，发光元件为单颗封装，左反光片的外侧后部呈直线纵向排列有发光元件，右反光片的外侧前部呈直线纵向排列有发光元件。

在第二实施例中，发光元件由单颗封装单元构成，左反光片的外侧呈“V”纵向排列有发光元件，右反光片的外侧呈倒“V”纵向排列有发光元件，左反光片外侧的发光元件和右反光片外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。

在第三实施例中，发光元件由双颗水平封装单元构成，左反光片的外侧呈“V”纵向排列有发光元件，右反光片的外侧呈倒“V”纵向排列有发光元件，左反光片外侧的发光元件和右反光片外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。

在第四实施例中，发光元件由双颗竖直封装单元构成，左反光片和右反光片的外侧均呈直线纵向排列有发光元件，左反光片外侧的发光元件和右反光片外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。

在第五实施例中，发光元件由四颗矩形封装单元构成，左反光片和右反光片的外侧均呈直线纵向排列有发光元件，左反光片外侧的发光元件和右反光片外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。

与现有技术相比，本发明在导光管的两侧分布发光元件，发光元件的分布面积大，可采用更多发光元件以提高光源组件的整体功率，同时，发光元件发出的光线进入导光管内部，经过多次反射后再从导光管的出光口射出，本发明能在较小发光面的基础上，增大光源组件的功率，有效提高光源组件的光效率。更优化的，导光管的出光口处设有反光杯，通过反光杯压缩导光管的出光发射角，以便使光源组件与投影机芯片的尺寸相匹配，进一步提升光效率。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明较佳实施例的俯视剖面示意图；

图2是本发明导光管的立体示意图；

图3是本发明反光杯的俯视剖面示意图；

图4是本发明第一实施例的俯视剖面示意图；

图5是本发明第二实施例的侧视剖面示意图；

图6是本发明第二实施例的俯视剖面示意图；

图7是本发明第三实施例的侧视剖面示意图；

图8是本发明第四实施例的侧视剖面示意图；

图9是本发明第五实施例的侧视剖面示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的光源组件，包括：内部中空的导光管及排列在导光管左右两侧外部的发光元件。为了便于描述，设于导光管左侧外部的发光元件为左发光元件4，设于导光管右侧外部的发光元件为右发光元件10，左发光元件4排布在左线路板1上，右发光元件10排布在右线路板12上。

如图1、2所示，导光管由左反光片5、右反光片8、上反光片13、下反光片14及后反光片11粘合而成，所有反光片的内侧面都镀有一层反光膜，左反光片5和右反光片8的内侧面均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐增大，以使导光管内部形成一个开口朝前敞开的喇叭形出射腔，以保证导光管内的光线经过反射后，能从出射腔中射出。当然，实际应用中为了便于光线从导光管内反射射出，上反光片13和下反光片14的内侧面也可设置为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐加大。

发光元件可为发光二极管，发光元件排布在导光管的两侧，以增大分布面积大，提高光源组件的功率。左反光片5的反光膜表面排列涂有与左发光元件4位置对齐的左荧光粉3，右反光片8的反光膜表面排列涂有与右发光元件10位置对齐的右荧光粉4，反光片能允许发光元件的光线穿透，发光元件发出的光穿透反光片射入荧光粉中，再由荧光粉激发出特定光谱的光线，由于荧光粉激发的光与发光元件发出的光波段不同，因而能较少的穿透反光片，使光线被约束在发光管中进行反射，以提高发光效率，减少光损失。例如，发光元件为蓝色发光二极管时，荧光粉为可以激发出白光的材料或激发出绿光的材料，使光源组件能在白光或绿光的情形下工作，实际使用时可以根据应用环境的要求，选择发光二极管的颜色以及荧光粉的材料。

为了使发光元件发出的光线更好的穿透反光片，左反光片5的外侧面镀有一层左透光膜层6，右反光片8的外侧面镀有一层右透光膜层9，透光膜层能提高发光元件的光线透过率以减少光损耗，发光元件为蓝色发光二极管时，透光膜层为透蓝光膜层，发光元件为其他颜色发光二极管时，透光膜层与发光元件颜色相匹配。

光线在导光管内的光路走向是，左发光元件4发出的光线穿透左透光膜层6、左反光片5的外侧面、左反光片5的内侧面、反光膜及左荧光粉3，左荧光粉3被激发出特定光谱的光，在右反光片8、左反光片5、上反光片13、下反光片14以及后反光片11之间多次反射后，由于左反光片5与右反光片8的内表面设有倾角形成喇叭形出射腔，发射光线逐渐朝出射腔的开口射出。

同样的，右发光元件10发出的光线穿透右透光膜层9、右反光片8的外侧面、右反光片8的内侧面、反光膜及右荧光粉4，右荧光粉4被激发出特定光谱的光，在右反光片8、左反光片5、上反光片13、下反光片14以及后反光片11之间多次反射后，由于左反光片5与右反光片8的内表面设有倾角形成喇叭形出射腔，发射光线逐渐朝出射腔的开口射出。

如图3所示，再进一步优化的，导光管的前端设有反光杯7，反光杯7为准直反光杯，其内侧面为局部回转抛物面，局部回转抛物面的表面抛光或镀有一层反光膜。喇叭形出射腔内射出的光线一部分经反光杯7的内侧面反射射出、其余部分穿过反光杯7直接射出，反光杯7可以将光线的出射角压缩的更小一些。反光杯7的杯口尺寸与投影机芯片相配合，进一步提高光的利用效率。

左发光元件4的位置和右发光元件10的位置交错排布，由于荧光粉分别与其所在侧的发光元件位置对齐，因此，左荧光粉3的位置和右荧光粉4的位置也交错排布，以便于使荧光粉发出的光在反射过程中，能尽可能的避开对面的荧光粉，直射在反光面上进行反射。

如图4所示，在第一实施例中，发光元件为单颗封装，左发光元件4呈直线纵向排列在左反光片5的外侧后部，左反光片5的内侧面对应的地方涂有左荧光粉3，右发光元件10呈直线纵向排列在右反光片8的外侧前部，右反光片8的内侧面对应的地方涂有右荧光粉2。

左发光元件4和右发光元件10发出的光，分别透过左反光片5和右反光片8，激发分别位于左反光片5的左荧光粉3和位于右反光片8上的右荧光粉2，左发光元件4和右发光元件10以及对应位置的左荧光粉3和右荧光粉2沿轴向是整段错开的，以保证荧光粉激发的光直接投射在对面的反射面上。

如图5所示，在第二实施例中，发光元件由单颗封装单元构成，左发光元件4呈“V”纵向排列在左反光片5的外侧，左反光片5的内侧面对应的地方涂有左荧光粉3。右发光元件10呈倒“V”纵向排列在右反光片8的外侧，右反光片8的内侧面对应的地方涂有右荧光粉2。左发光元件4和右发光元件10的排列位置相互间隔交错，左荧光粉3和右荧光粉2的排列位置也相互间隔交错，在空间上刚好错开一个周期，使得荧光粉激发的光直接投射到对面的反光片上，以提升光的利用率。

如图6所示，右发光元件10发出的光，透过右反光片8，激发位于右反光片8上的右荧光粉2，右荧光粉2激光的光投射到对面的反光片上，多次反射光都能避开荧光粉，以使反射光尽可能多的投射到反光片上。

如图7所示，在第三实施例中，发光元件由双颗封装单元构成，该双颗封装单元为水平相邻分布，左发光元件4呈“V”纵向排列在左反光片5的外侧，左反光片5的内侧面对应的地方涂有左荧光粉3。右发光元件10呈倒“V”纵向排列在右反光片8的外侧，右反光片8的内侧面对应的地方涂有右荧光粉2。左发光元件4和右发光元件10的排列位置相互间隔交错，左荧光粉3和右荧光粉2的排列位置也相互间隔交错，在空间上刚好错开一个周期，使得荧光粉激发的光直接投射到对面的反光片上，以提升光的利用率。

如图8所示，在第四实施例中，发光元件由双颗封装单元构成，该双颗封装单元为竖直相邻分布，左发光元件4呈直线纵向排列在左反光片5的外侧，左反光片5的内侧面对应的地方涂有左荧光粉3，右发光元件10呈直线纵向排列在右反光片8的外侧，右反光片8的内侧面对应的地方涂有右荧光粉2。左发光元件4和右发光元件10排列位置相互间隔交错，左荧光粉3和右荧光粉2的排列位置也相互间隔交错，在空间上错开一个周期，使得荧光粉激发的光避开荧光粉，其反射光尽可能多的投射到对面的反光片上，提升光的利用率。

如图9所示，在第五实施例中，发光元件由四颗封装单元构成，该四颗封装单元为矩形分布，左发光元件4呈直线纵向排列在左反光片5的外侧，左反光片5的内侧面对应的地方涂有左荧光粉3，右发光元件10呈直线纵向排列在右反光片8的外侧，右反光片8的内侧面对应的地方涂有右荧光粉2。左发光元件4和右发光元件10排列位置相互间隔交错，左荧光粉3和右荧光粉2的排列位置也相互间隔交错，在空间上错开一个周期，使得荧光粉激发的光避开荧光粉，其反射光尽可能多的投射到对面的反光片上，提升光的利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于投影系统的光源组件，包括：内部中空的导光管、及排列在所述导光管左右两侧外部的发光元件，其特征在于，所述导光管由左反光片（5）、右反光片（8）、上反光片（13）、下反光片（14）及后反光片（11）构成，所述左反光片（5）和右反光片（8）的内侧面均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐增大，导光管内部形成开口朝前敞开的喇叭形出射腔；

所述左反光片（5）、右反光片（8）、上反光片（13）、下反光片（14）及后反光片（11）的内侧面均镀有一层反光膜，所述左反光片（5）和右反光片（8）的反光膜表面均排列涂有与其所在侧发光元件位置对齐的荧光粉；

所述发光元件的发光面发出光线，光线透过其所在侧的反光片及荧光粉，荧光粉激发出的光线在导光管内经过反光膜的多次反射后，从喇叭形出射腔射出。

2.如权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述导光管的前端设有反光杯（7），所述喇叭形出射腔内射出的光线一部分经反光杯（7）反射射出、其余部分穿过反光杯（7）直接射出。

3.如权利要求2所述的光源组件，其特征在于，所述左反光片（5）和右反光片（8）的外侧面均镀有一层透光膜层，该透光膜层的透光颜色与发光元件发出的光相同。

4.如权利要求3所述的光源组件，其特征在于，所述发光元件为蓝色发光二极管，所述透光膜层为透蓝光膜层，所述荧光粉为由蓝色发光二极管照射后激发出白光的材料或由蓝色发光二极管照射后激发出绿光的材料。

5.如权利要求1至4任一项所述的光源组件，其特征在于，所述导光管左侧外部的发光元件位置和所述导光管右侧外部的发光元件位置交错排布。

6.如权利要求1至4任一项所述的光源组件，其特征在于，所述上反光片（13）和下反光片（14）的内侧面也均为斜面，两斜面对称设置且间距由后至前逐渐加大。

7.如权利要求1至4所述的光源组件，其特征在于，所述反光杯（7）为准直反光杯，其内侧面为局部回转抛物面，所述局部回转抛物面的表面抛光或镀有一层反光膜。

8.如权利要求5所述的光源组件，其特征在于，所述发光元件为单颗封装，左反光片（5）的外侧后部呈直线纵向排列有发光元件，右反光片（8）的外侧前部呈直线纵向排列有发光元件。

9.如权利要求5所述的光源组件，其特征在于，所述发光元件由单颗封装单元或双颗水平封装单元构成，左反光片（5）的外侧呈“V”纵向排列有发光元件，右反光片（8）的外侧呈倒“V”纵向排列有发光元件，左反光片（5）外侧的发光元件和右反光片（8）外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。

10.如权利要求5所述的光源组件，其特征在于，所述发光元件由双颗竖直封装单元或四颗矩形封装单元构成，左反光片（5）和右反光片（8）的外侧均呈直线纵向排列有发光元件，左反光片（5）外侧的发光元件和右反光片（8）外侧的发光元件排列位置相互间隔交错。