CN106950786A - 光源模组及其光源控制方法、投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源模组及其光源控制方法、投影系统，所述光源模组包括发射第一激发光的第一光源；发射第二激发光的第二光源；具有至少一种波长转换材料的色轮，所述波长转换材料吸收所述第一激发光后产生第一受激光、吸收所述第二激发光后产生第二受激光；与所述第一光源和所述第二光源连接的光源控制电路，所述光源控制电路用于根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一激发光的光强和所述第二激发光的光强，以使所述第一受激光、所述第二受激光、未被吸收的第一激发光和未被吸收的第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

Description

光源模组及其光源控制方法、投影系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，更具体地说，涉及一种光源模组及其光源控制方法、投影系统。

背景技术

目前，市场上的影院放映机都是采用氙灯作为投影光源，但是，这类光源的使用寿命较短，只有一千甚至几百小时。基于此，现有技术提供了一种采用先进激光荧光粉显示技术的光源作为影院放映机的投影光源，这类光源的使用寿命在2万小时以上，但是，这类光源的色坐标和色温会随功率的变化而变化。

现有的一种基于激光荧光粉显示技术的光源包括发射蓝光的蓝光激光器激发设置有黄色荧光粉的色轮以产生黄光，其中，未被黄色荧光粉吸收的蓝光和黄色荧光粉被激发产生的黄光合光产生投影所需的白光。该技术中，黄色荧光粉选特定的荧光粉，也即荧光粉吸收蓝光发出的黄光和未被吸收的蓝光的比例在制造色轮时就已经确定，该投影图像最终会满足DCI(DigitalCopyright Identifier，数字版权唯一标识符)标准范围。

现有技术中，另一种照明装置包括蓝光激发光，色轮上设置红色和绿色荧光粉以及透明区域，蓝光激发光激发旋转的色轮上的红色和绿色荧光粉，依次产生红光、绿光和透射蓝光，选用特定的荧光粉，使得最终出射的红、绿、蓝光的比例确定且满足DCI(Digital Copyright Identifier，数字版权唯一标识符)标准范围。

上述两种做法，均可实现高亮度的投影显示，但是有一个却存在本领域人员一直无法解决的问题。当该照明装置应用在不同的投影场合，对DCI的需求也会不同，为了满足不同的需求，现有的做法都是针对不同的DCI定制不同的照明装置。然而，如果照明装置的应用场合发生改变时，更换照明装置，成本非常高，且操作也比较麻烦，尤其是影院机，同一家电影院，因为不同的放映需求，可能要更换不同的照明装置。

这种为满足投影需求，投影装置更换照明装置必然造成人力资源的浪费，同时还增加了投影装置的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光源模组及其光源控制方法、投影系统，以解决现有技术中投影为满足不同场合的需求，更换照明装置造成的人力浪费和成本的增加的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光源模组，包括：

发射第一激发光的第一光源；

发射第二激发光的第二光源；

具有至少一种波长转换材料的色轮，所述波长转换材料吸收所述第一激发光后产生第一受激光、吸收所述第二激发光后产生第二受激光；

与所述第一光源和所述第二光源连接的光源控制电路，所述光源控制电路用于根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一激发光的光强和所述第二激发光的光强，以使所述第一受激光、所述第二受激光、未被吸收的第一激发光和未被吸收的第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

优选的，所述光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一光源的电流和所述第二光源的电流，以通过控制所述第一光源的电流来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二光源的电流来控制所述第二激发光的光强。

优选的，所述光源控制电路通过脉冲宽度调制来控制所述第一光源和第二光源的电流。

优选的，所述第一光源包括多个第一发光器件，所述第二光源包括多个第二发光器件；

所述光源控制电路通过控制所述第一发光器件的开启个数来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二发光器件开启个数来控制所述第二激发光的光强。

优选的，所述第一激发光和第二激发光为蓝光，所述第一受激光和第二受激光为黄光；

或者，所述第一激发光和第二激发光为蓝光，所述第一受激光和第二受激光均为红光和绿光的混合光。

优选的，所述第一激发光为440nm～455nm波长的蓝光，所述第二激发光为465nm波长的蓝光。

一种投影系统，包括如上任一项所述的光源模组。

一种光源模组的光源控制方法，应用于如上任一项所述的光源模组，所述光源控制方法包括：

控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强，以使所述第一激发光激发出的第一受激光、所述第二激发光激发出的第二受激光、未被吸收的第一激发光和第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

优选的，所述控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一光源的电流和所述第二光源的电流，以通过控制所述第一光源的电流来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二光源的电流来控制所述第二激发光的光强。

优选的，当第一光源包括多个第一发光器件，所述第二光源包括多个第二发光器件时，所述控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

通过控制所述第一发光器件的开启个数来控制所述第一光源发射的第一激发光的光强，通过控制所述第二发光器件开启个数来控制所述第二光源发射的第二激发光的光强。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的光源模组及其光源控制方法、投影系统，光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一激发光的光强和第二激发光的光强，以使第一受激光、第二受激光、未被吸收的第一激发光和未被吸收的第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内，也就是说，在第一激发光的光强发生变化时，光源控制电路会根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系相应改变第二激发光的光强，以使光源模组最终合成的白光的色坐标保持在预设范围内即满足DCI的标准范围；

并且，本发明可以通过调节第一激发光和第二激发光的光强来调节合成的白光的光强、色域和色坐标，避免现有技术中为了满足用户的不同需求进行光源模组的更换时造成的操作复杂以及成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的光源模组的结构示意图；

图2为图1所示的光源模组中第一色轮的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的第一激发光、第二激发光、第一荧光和第二荧光的光谱图；

图4为本发明的一个实施例提供的色坐标测量系统的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的第一光源和第二光源的电流变化曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提供了一种光源模组，参考图1，该光源模组包括发射第一激发光的第一光源10、发射第二激发光的第二光源11、与第一光源10和第二光源11连接的光源控制电路12以及色轮13。

参考图2，该色轮13包括环形区域130，该环形区域130位于第一光源10和第二光源11的光路上，且该环形区域130具有至少一种波长转换材料，该波长转换材料吸收第一激发光后产生第一受激光，吸收第二激发光后产生第二受激光。

本实施例中，光源控制电路12根据预先建立的第一光源10和第二光源11的电流的对应关系控制第一光源10和第二光源11的电流，以通过控制第一光源10的电流来控制第一激发光的光强，通过控制第二光源11的电流来控制第二激发光的光强，使得第一激发光激发出的第一受激光、第二激发光激发出的第二受激光以及未被吸收的第一激发光和第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

本发明实施例可以通过调节第一激发光和第二激发光的光强来调节最终出射光中白光的光强、色域和色坐标，既可以满足用户不同的白光需求，又不需更换光源模组，节约了更换成本，并使得调节过程简单易操作。比如，该光源模组应用于投影机时，不同的放映需求，需要不同的白光，此时，只需要调节第一光源10的电流和第二光源11的电流，即可调节未被吸收的第一激发光、未被吸收的第二激发光、第一受激发光和第二受激发光的比例，进而调节合成的白光的光强、色域和色坐标。

本实施例中，第一光源10和第二光源11为发射蓝光的激光器，当然，在其他实施例中，第一光源10和第二光源11还可以为发光二极管、或发射紫外光的激光器等。进一步地，第一激发光可以为440nm或455nm波长的蓝光，第二激发光可以为465nm波长的蓝光。

本实施例中，环形区域130具有一种波长转换材料，且该波长转换材料为黄色荧光粉，即第一受激光和第二受激光都为黄光，当然，在其他实施例中，环形区域130可以具有两种波长转换材料，这两种波长转换材料为红色荧光粉和绿色荧光粉的，即第一受激光和第二受激光都为红光和绿光的混合光，其中第一受激光包含的红光和第二受激光包含的红光的波长不同，第一受激光包含的绿光和第二受激光包含的绿光的波长不同。

本实施例中，由于第一激发光和第二激发光为波长不同的蓝光，因此，二者激发荧光粉的激发效率也不同。其中，第一激发光A、第二激发光B、第一受激光C以及第二受激光D的光谱图如图3所示，第一激发光A大部分用于激发第一受激光C、少部分用于与第一受激光C合成白光，第二激发光B少部分用于激发第二受激光D、少部分用于与第二受激光D合成白光。基于此，在第一光源10或第二光源11的功率发生变化时，第一光源10或第二光源11的电流也会发生变化，第一激发光A和第二激发光B的光强也会发生变化，第一受激光C和第二受激光D的激发效率和光强也会发生变化，即第一受激光C和第二受激光D在白光中的比例会发生变化，从而导致合成的白光的色坐标发生变化。因此，本实施例中通过建立的第一光源10和第二光源11的电流的对应关系来控制第一光源10和第二光源11的电流，以使最终合成的白光的色坐标保持不变。

本实施例中，第一光源10和第二光源11的电流的对应关系是根据第一光源10在预设电流范围内的电流值以及使每一所述第一光源10的电流值对应的白光的色坐标保持在预设范围内的第二电源11的电流值建立的。

其中，建立第一光源10和第二光源11的电流的对应关系的具体过程为：

步骤一、开启光源模组1使其出射白光，将第一光源10的电流值调节到电流值I1如2.5A，将第二光源11的电流值调节到电流值I1’如2.2A，并使用照度计2测量此时投影到屏幕3上的白光的色坐标(x，y)，参考图4，该色坐标在预设范围内即DCI标准范围内；

步骤二、将第一光源10的电流值调到I2如2.4A，然后调节第二光源11的电流，同时使用照度计测量白光的色坐标，当白光的色坐标与之前的色坐标相等或相近时，记录第二光源11的电流值I2’；

步骤三、将第一光源10的电流值依次降低0.1A，得到I3、I4、I5……In，然后重复步骤二直到找到与I3～In一一对应的使得白光的色坐标保持不变的第二光源11的电流值I3’、I4’、I5’……In’，即可得到第一光源10和第二光源11的电流对应关系，并将其录入光源控制电路的控制芯片中即可。

建立第一光源10和第二光源11的电流对应关系之后，如当第一电源10的电流值变为I3时，只需通过光源控制电路将第二光源的电流值调节为I3’即可保证光源模组出射的白光的色坐标在预设范围内即满足DCI标准范围。

当然，第一光源10和第二光源11的电流对应关系并不是唯一的，即获取的第一光源11的电流值可以存在一定的范围，只要最终的白光的色坐标在预设范围内即可。如表1所示，在第一光源10和第二光源11的第一组电流对应关系中，第一光源10的电流为2.5A时，第二光源11的电流为2.16A；在第一光源10和第二光源11的第二组电流对应关系中，第一光源10的电流为2.1A时，第二光源11的电流为2.00A。其中，表1中示出了本发明提供的第一光源10和第二光源11的两种电流对应关系的具体数值，图5为根据第一组电流对应关系绘制的电流变化曲线示意图。

表1

当第一光源10的电流发生变化时，如从2.5A变化为1.3A时，第一激发光的光强也会发生变化，此时，光源控制电路12会根据表1所示的第一光源10和第二光源11的电流对应关系，将第二光源11的电流调整为1.9A，以调节第二激发光的光强；同样，当第二光源11的电流发生变化时，如从2.16A变化为1.50A时，第二受激光的光强也会发生变化，此时光源控制电路12会根据表1所示的第一光源10和第二光源11的电流对应关系，将第一光源10的电流调整为0.9A，以调节第一激发光的光强，使得光强改变后的第一激发光、第二激发光、第一受激光和第二受激光合成的白光的色坐标保持在标准范围内。

具体地，本实施例中的光源控制电路12可以通过脉冲宽度调制来控制第一光源10和第二光源11的电流，当然，光源控制电路12还可以通过其他方式来改变第一光源10和第二光源11的电流，本发明并不仅限于此。

本实施例提供的光源模组，光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流的对应关系控制第一光源和第二光源的电流，以使合成的白光的色坐标保持在预设范围内，也就是说，在第一电源的电流发生变化时，控制电路会相应改变第二电源的电流，以使光源模组最终合成的白光的色坐标保持在预设范围内即满足DCI的标准范围。

本发明的另一实施例提供了一种提供了一种光源模组，该光源模组与上述实施例提供的光源模组的结构相同，其不同之处在于，本实施例中的第一光源10包括多个第一发光器件，第二光源11包括多个第二发光器件，光源控制电路12根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系来控制所述第一发光器件的开启个数和第二发光器件的开启个数，以通过控制第一发光器件的开启个数来控制第一激发光的光强，通过控制第二发光器件开启个数来控制第二激发光的光强。

当第一光源10的电流发生变化时，如从2.5A变化为1.3A时，第一激发光的光强也会发生变化，此时，光源控制电路12会根据表1所示的第一光源10和第二光源11的电流对应关系，调整第二发光器件的开启个数，以将第二光源11的总的输出电流调整为1.9A，进而调整第二激发光的光强；同样，当第二光源11的电流发生变化时，如从2.16A变化为1.50A时，第二受激光的光强也会发生变化，此时光源控制电路12会根据表1所示的第一光源10和第二光源11的电流对应关系，控制第一发光器件的开启个数，以将第一光源10的总的输出电流调整为0.9A，进而调节第一激发光的光强，使得光强改变后的第一激发光、第二激发光、第一受激光和第二受激光合成的白光的色坐标保持在标准范围内。

本实施例中，通过改变第一发光器件的开启个数来改变第一光源10的总的输出电流，通过改变第二发光器件的开启个数来改变第二光源11的总的输出电流，第一光源10的总的输出电流变化后，第一激发光的光强以及第一受激光的光强也会发生变化，第二光源11的总的输出电流变化后，第二激发光的光强以及第二受激光的光强也会发生变化，即合成的白光的光强、色域和色坐标也会发生变化，从而不再需要通过更换光源模组来满足用户的不同白光需求，节约了更换成本，使得调节过程更加简单易操作。并且，本实施例中通过控制发光器件开启个数来控制激发光光强的方式更加简单易操作。

本实施例提供的光源模组，光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流的对应关系控制第一光源中第一发光器件的开启个数和第二光源中第二发光器件的开启个数，以使合成的白光的色坐标保持在预设范围内，也就是说，在第一电源的电流发生变化时，控制电路会相应改变第二发光器件的开启个数，以使光源模组最终合成的白光的色坐标保持在预设范围内即满足DCI的标准范围。

本发明又一实施例还提供了一种光源模组的光源控制方法，该光源控制方法应用与上述任一实施例提供的光源模组，该控制方法包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强，以使第一激发光激发出的第一受激光、第二激发光激发出的第二受激光、未被吸收的第一激发光和第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

本实施例中，可以通过改变第一光源10的电流来改变第一激发光的光强，可以通过改变第二光源11的电流来改变第二激发光的光强。也就是说，根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一光源的电流和所述第二光源的电流，以通过控制所述第一光源的电流来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二光源的电流来控制所述第二激发光的光强。

具体地，建立的第一光源和第二光源的电流的对应关系的过程包括：

步骤一、开启光源模组1使其出射白光，将第一光源10的电流值调节到电流值I1如2.5A，将第二光源11的电流值调节到电流值I1’如2.2A，并使用照度计2测量此时投影到屏幕3上的白光的色坐标(x，y)，参考图4，该色坐标在预设范围内即DCI标准范围内；

步骤二、将第一光源10的电流值调到I2如2.4A，然后调节第二光源11的电流，同时使用照度计测量白光的色坐标，当白光的色坐标与之前的色坐标相等或相近时，记录第二光源11的电流值I2’；

步骤三、将第一光源10的电流值依次降低0.1A，得到I3、I4、I5……In，然后重复步骤二直到找到与I3～In一一对应的使得白光的色坐标保持不变的第二光源11的电流值I3’、I4’、I5’……In’，即可得到第一光源10和第二光源11的电流对应关系，并将其录入光源控制电路的控制芯片中即可。

其中，第一光源和第二光源的电流的对应关系即第二电源的电流值I1’与第一电源的电流值I1对应，第二电源的电流值I2’与第一电源的电流值I2对应，以此类推，第二电源的电流值In’与第一电源的电流值In对应。

当第一电源的电流值变为I3时，只需通过光源控制电路将第二光源的电流值调节为I3’即可保证光源模组出射的白光的色坐标在预设范围内即满足DCI标准范围。

在另一实施例中，还可以通过改变第一光源中第一发光器件的开启个数来改变第一激发光的光强，通过改变第二光源中第二发光器件的开启个数来改变第二激发光的光强。具体地，当第一光源包括多个第一发光器件，所述第二光源包括多个第二发光器件时，根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系来控制所述第一发光器件的开启个数和第二发光器件的开启个数，以通过控制所述第一发光器件的开启个数来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二发光器件开启个数来控制所述第二激发光的光强。

本实施例提供的光源模组的光源控制方法，光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一激发光的光强和第二激发光的光强，以使第一受激光、第二受激光、未被吸收的第一激发光和未被吸收的第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内，也就是说，在第一激发光的光强发生变化时，光源控制电路会根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系相应改变第二激发光的光强，以使光源模组最终合成的白光的色坐标保持在预设范围内即满足DCI的标准范围；

并且，本实施例可以通过调节第一激发光和第二激发光的光强来调节合成的白光的光强、色域和色坐标，避免现有技术中为了满足用户的不同需求而进行光源模组的更换时造成的操作复杂以及成本高的问题。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光源模组，其特征在于，包括：

发射第一激发光的第一光源；

发射第二激发光的第二光源；

具有至少一种波长转换材料的色轮，所述波长转换材料吸收所述第一激发光后产生第一受激光、吸收所述第二激发光后产生第二受激光；

与所述第一光源和所述第二光源连接的光源控制电路，所述光源控制电路用于根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一激发光的光强和所述第二激发光的光强，以使所述第一受激光、所述第二受激光、未被吸收的第一激发光和未被吸收的第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一光源的电流和所述第二光源的电流，以通过控制所述第一光源的电流来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二光源的电流来控制所述第二激发光的光强。

3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述光源控制电路通过脉冲宽度调制来控制所述第一光源和第二光源的电流。

4.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述第一光源包括多个第一发光器件，所述第二光源包括多个第二发光器件；

所述光源控制电路根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系来控制所述第一发光器件的开启个数和第二发光器件的开启个数，以通过控制所述第一发光器件的开启个数来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二发光器件开启个数来控制所述第二激发光的光强。

5.根据权利要求1～4任一项所述的光源模组，其特征在于，所述第一激发光和第二激发光为蓝光，所述第一受激光和第二受激光为黄光；

或者，所述第一激发光和第二激发光为蓝光，所述第一受激光和第二受激光均为红光和绿光的混合光。

6.根据权利要求5所述的光源模组，其特征在于，所述第一激发光为440nm～455nm波长的蓝光，所述第二激发光为465nm波长的蓝光。

7.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的光源模组。

8.一种光源模组的光源控制方法，其特征在于，应用于权利要求1～6任一项所述的光源模组，所述光源控制方法包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强，以使所述第一激发光激发出的第一受激光、所述第二激发光激发出的第二受激光、未被吸收的第一激发光和第二激发光合成的白光的色坐标保持在预设范围内。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制所述第一光源的电流和所述第二光源的电流，以通过控制所述第一光源的电流来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二光源的电流来控制所述第二激发光的光强。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当第一光源包括多个第一发光器件，所述第二光源包括多个第二发光器件时，所述根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系控制第一光源发射的第一激发光的光强和第二光源发射的第二激发光的光强的过程包括：

根据预先建立的第一光源和第二光源的电流对应关系来控制所述第一发光器件的开启个数和第二发光器件的开启个数，以通过控制所述第一发光器件的开启个数来控制所述第一激发光的光强，通过控制所述第二发光器件开启个数来控制所述第二激发光的光强。