RU2349947C1 - Осветительная система - Google Patents
Осветительная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349947C1 RU2349947C1 RU2007133301/28A RU2007133301A RU2349947C1 RU 2349947 C1 RU2349947 C1 RU 2349947C1 RU 2007133301/28 A RU2007133301/28 A RU 2007133301/28A RU 2007133301 A RU2007133301 A RU 2007133301A RU 2349947 C1 RU2349947 C1 RU 2349947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- optical
- lighting system
- possibility
- leds
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/0095—Relay lenses or rod lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
- G02F1/13355—Polarising beam splitters [PBS]
Abstract
Изобретение относится к области техники, а именно к осветительным системам, и может быть применено в различных проекционных устройствах. Задачей заявленного изобретения является снижение веса, сложности изготовления и размера осветительной системы, а также повышение оптической эффективности системы. Осветительная система содержит три группы светоизлучающих диодов (СИД), каждая из которых имеет: единую светоизлучающую поверхность и выполнена с возможностью излучения рассеянного света одного цвета; три оптических концентратора, каждый из которых имеет входную поверхность, боковую поверхность и выходную поверхность и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света соответствующей группы СИД на выходной поверхности; два дихроичных фильтра, выполненных с возможностью объединения света от трех групп СИД; освещаемую поверхность и объектив переноса, выполненный с возможностью переноса света с выходных поверхностей оптических концентраторов, прошедшего дихроичные фильтры, на освещаемую поверхность, причем входная поверхность каждого оптического концентратора расположена на расстоянии от светоизлучающей поверхности соответствующей группы СИД, дихроичные фильтры скрещены, а объектив переноса выполнен с возможностью формирования изображений выходных поверхностей оптических концентраторов в плоскости, которая находится на расстоянии более чем 0.05Н от освещаемой поверхности, где Н - минимальная апертура освещаемой поверхности. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Предложенное изобретение относится к области оптики, а именно к осветительным системам, и может быть применено в различных проекционных устройствах, например в проекторах и проекционных телевизорах.
В настоящее время широкое распространение получили осветительные системы на основе цветных светоизлучающих диодов (СИД) (как правило, используется сочетание красного, синего и зеленого цветов) с оптическими концентраторами и специальными средствами для объединения света от групп СИД.
Известна осветительная система (см. опубликованную заявку на патент Японии №2000-180962 [1]), которая содержит три группы СИД красного, зеленого и синего цвета и обеспечивает однородное освещение освещаемой поверхности при помощи трех оптических концентраторов, расположенных напротив групп СИД, средства объединения света от групп СИД, выполненного в виде дихроичного куба, и объектива переноса, проецирующего свет на освещаемую поверхность, являющуюся рабочей поверхностью светового модулятора. Недостаток данной осветительной системы заключается в использовании дихроичного куба, который имеет значительный вес, дорог в изготовлении и по оптическому пропусканию уступает дихроичным фильтрам.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является осветительная система, описанная в выложенной заявке США №20070064202 [2], включающая в себя три группы светоизлучающих диодов (СИД), каждая из которых имеет единую светоизлучающую поверхность и выполнена с возможностью излучения рассеянного света разных цветов; три оптических концентратора, каждый из которых имеет входную поверхность, боковую поверхность и выходную поверхность и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света соответствующей группы СИД, причем входная поверхность оптического концентратора соединена с соответствующей светоизлучающей поверхностью соответствующей группы СИД; средство объединения света от трех групп СИД и объектив переноса, выполненный с возможностью проецирования света с выходной поверхности оптических концентраторов на освещаемую поверхность, которой служит входная поверхность оптического волокна, при этом изображение выходной поверхности оптического концентратора соответствует по размеру освещаемой поверхности оптического волокна. В качестве средства объединения света от трех групп СИД в системе используют два расположенных последовательно, параллельных между собой дихроичных фильтра, которые имеют меньший вес и стоимость изготовления по сравнению с дихроичным кубом, кроме того, отличаются лучшим пропусканием. Данная система выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостаток прототипа состоит в том, что дихроичные фильтры расположены на расстоянии друг от друга, что увеличивает размер системы, а также требует использования большего количества элементов для сохранения высокой оптической эффективности, что приводит к увеличению веса и стоимости всей системы. Кроме того, тот факт, что входная поверхность оптического концентратора объединена со светоизлучающей поверхностью СИД, снижает оптическую эффективность всей системы, так как для лучей, поступающих в оптический концентратор под большими углами, на боковых поверхностях не выполняется условие полного внутреннего отражения. Эти лучи не достигают освещаемой поверхности, что снижает эффективность всей системы в целом.
Задачей заявленного изобретения является снижение веса, сложности изготовления и размера осветительной системы, а также повышение оптической эффективности системы.
Поставленная задача решена за счет использования скрещенных дихроичных фильтров в качестве средства объединения света от трех групп СИД и уменьшения неоднородности распределения света на освещаемой поверхности, вызванной неоднородностью пропускания света скрещенными дихроичными фильтрами за счет объектива переноса, который проецирует свет с выходной поверхности оптического концентратора в плоскость, находящуюся на расстоянии более чем 0.05Н от освещаемой поверхности, где Н - минимальная апертура освещаемой поверхности, при этом освещенная зона превышает по размерам освещаемую поверхность, а также за счет того, что входная поверхность оптического концентратора располагается на фиксированном расстоянии не менее 0,01 мкм от излучающей поверхности СИД.
Технический результат достигается путем создания осветительной системы, содержащей три группы светоизлучающих диодов (СИД), каждая из которых имеет:
- единую светоизлучающую поверхность и выполнена с возможностью излучения рассеянного света одного цвета;
- три оптических концентратора, каждый из которых имеет входную поверхность, боковую поверхность и выходную поверхность и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света соответствующей группы СИД на выходной поверхности;
- два дихроичных фильтра, выполненных с возможностью объединения света от трех групп СИД;
- освещаемую поверхность и объектив переноса, выполненный с возможностью переноса света с выходных поверхностей оптических концентраторов, прошедшего дихроичные фильтры, на освещаемую поверхность, причем входная поверхность каждого оптического концентратора расположена на расстоянии от светоизлучающей поверхности соответствующей группы СИД, дихроичные фильтры скрещены, а объектив переноса выполнен с возможностью формирования изображений выходных поверхностей оптических концентраторов в плоскости, которая находится на расстоянии более чем 0.05Н от освещаемой поверхности, где Н - минимальная апертура освещаемой поверхности.
Для функционирования осветительной системы важно, чтобы оптический концентратор имел боковую поверхность, которая расположена под углом более 90 градусов к входной поверхности.
Для функционирования осветительной системы важно, чтобы группы СИД излучали красный, зеленый и синий свет.
Для функционирования осветительной системы важно, чтобы освещаемая поверхность представляла собой рабочую поверхность микрозеркального светового модулятора.
Для функционирования осветительной системы важно, чтобы форма входной поверхности оптического концентратора и форма выходной поверхности оптического концентратора повторяли форму освещаемой поверхности.
Для функционирования осветительной системы важно, чтобы выходная поверхность оптических концентраторов была сферической.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующим чертежом, на котором изображена схема осветительной системы, выполненная согласно изобретению.
Заявленная осветительная система 1 (см. чертеж), предназначенная для освещения освещаемой поверхности 2, содержит три группы 3 СИД, излучающих рассеянный свет разных цветов, каждая группа СИД имеет единую светоизлучающую поверхность 4; три оптических концентратора 5, каждый оптический концентратор состоит из входной поверхности 6, боковых поверхностей 7 и выходной поверхности 8 и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света на выходной поверхности 8; два скрещенных дихроичных фильтра 9, выполненных с возможностью объединения света от разных групп СИД; объектив 10 переноса, выполненный с возможностью переноса изображения с выходной поверхности 8 на поверхность 11, находящуюся на расстоянии D от освещаемой поверхности 2.
Входная поверхность 6 оптического концентратора 5 расположена на расстоянии от светоизлучающей поверхности 4, что обеспечивает эффективный сбор и коллимацию света от СИД, так как на входной поверхности 6 свет от СИД преломляется, при этом угловая апертура света уменьшается тем сильнее, чем выше значение показателя преломления материала, из которого выполнен оптический концентратор. В результате весь свет, поступивший в оптический концентратор, испытывает полное внутреннее отражение на боковой поверхности оптических концентраторов и коллимируется выходной поверхностью 8 оптического концентратора 5, которую предлагается выполнить в виде выпуклой сферической поверхности. Боковая поверхность 7 оптического концентратора 5 расположена под углом более 90 градусов по отношению к входной поверхности 6 оптического концентратора 5 для обеспечения коллимации и смешивания света.
Дихроичные фильтры 9 имеют неоднородное пропускание. Если красный фильтр изготовлен из одной пластины стекла, а синий фильтр изготовлен из двух пластин стекла, во всех каналах будет нерабочая зона фильтров, толщина этой зоны соответствует толщине стеклянных пластин, из которых изготовлены фильтры. Для снижения влияния неоднородности пропускания дихроичных фильтров на однородность освещенности освещаемой поверхности 2 необходимо сместить плоскость 11 объектива переноса 10 относительно освещаемой поверхности 2.
Если освещаемая поверхность 2 имеет минимальную апертуру Н, плоскость 11 расположена на расстоянии более чем 0.05Н от освещаемой поверхности 2 для обеспечения однородности освещения.
В одном из вариантов выполнения изобретения оптический концентратор имеет боковую поверхность 7, которая расположена под углом более 90 градусов к входной поверхности 6.
В одном из вариантов выполнения изобретения группы СИД 3 излучают красный, зеленый и синий свет.
В одном из вариантов выполнения изобретения освещаемая поверхность 2 представляет собой рабочую поверхность микрозеркального светового модулятора.
В одном из вариантов выполнения изобретения форма входной поверхности 6 оптического концентратора и форма выходной поверхности 8 оптического концентратора повторяют форму освещаемой поверхности 2.
В одном из вариантов выполнения изобретения выходная поверхность 8 оптических концентраторов 5 сферическая.
Заявленная осветительная система обеспечивает высокую оптическую эффективность (более 35%) с угловой апертурой NA=0.25 и однородностью более 80%.
Заявленная осветительная система может применяться в проекционных устройствах с большой апертурой.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
Claims (6)
1. Осветительная система, содержащая три группы светоизлучающих диодов (СИД), каждая из которых имеет
единую светоизлучающую поверхность и выполнена с возможностью излучения рассеянного света одного цвета;
три оптических концентратора, каждый из которых имеет входную поверхность, боковую поверхность и выходную поверхность и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света соответствующей группы СИД на выходной поверхности;
два дихроичных фильтра, выполненных с возможностью объединения света от трех групп СИД;
освещаемую поверхность и объектив переноса, выполненный с возможностью переноса света с выходных поверхностей оптических концентраторов, прошедшего дихроичные фильтры, на освещаемую поверхность, причем входная поверхность каждого оптического концентратора расположена на расстоянии от светоизлучающей поверхности соответствующей группы СИД, дихроичные фильтры скрещены, а объектив переноса выполнен с возможностью формирования изображений выходных поверхностей оптических концентраторов в плоскости, которая находится на расстоянии более чем 0.05 Н от освещаемой поверхности, где Н - минимальная апертура освещаемой поверхности.
единую светоизлучающую поверхность и выполнена с возможностью излучения рассеянного света одного цвета;
три оптических концентратора, каждый из которых имеет входную поверхность, боковую поверхность и выходную поверхность и выполнен с возможностью сбора, коллимации и смешивания света соответствующей группы СИД на выходной поверхности;
два дихроичных фильтра, выполненных с возможностью объединения света от трех групп СИД;
освещаемую поверхность и объектив переноса, выполненный с возможностью переноса света с выходных поверхностей оптических концентраторов, прошедшего дихроичные фильтры, на освещаемую поверхность, причем входная поверхность каждого оптического концентратора расположена на расстоянии от светоизлучающей поверхности соответствующей группы СИД, дихроичные фильтры скрещены, а объектив переноса выполнен с возможностью формирования изображений выходных поверхностей оптических концентраторов в плоскости, которая находится на расстоянии более чем 0.05 Н от освещаемой поверхности, где Н - минимальная апертура освещаемой поверхности.
2. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что оптический концентратор имеет боковую поверхность, которая расположена под углом более 90 градусов к входной поверхности.
3. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что группы СИД излучают красный, зеленый и синий свет.
4. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что освещаемая поверхность представляет собой рабочую поверхность микрозеркального светового модулятора.
5. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что форма входной поверхности оптического концентратора и форма выходной поверхности оптического концентратора повторяют форму освещаемой поверхности.
6. Осветительная система по п.1, отличающаяся тем, что выходная поверхность оптических концентраторов выполнена сферической.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133301/28A RU2349947C1 (ru) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Осветительная система |
KR1020080044014A KR20090025130A (ko) | 2007-09-05 | 2008-05-13 | 조명장치 및 이를 채용한 프로젝션 장치 |
US12/204,373 US20090059099A1 (en) | 2007-09-05 | 2008-09-04 | Illumination device and projection system having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133301/28A RU2349947C1 (ru) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Осветительная система |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2349947C1 true RU2349947C1 (ru) | 2009-03-20 |
Family
ID=40545409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007133301/28A RU2349947C1 (ru) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Осветительная система |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090025130A (ru) |
RU (1) | RU2349947C1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014110588A2 (en) * | 2013-01-14 | 2014-07-17 | Robe Lighting, Inc. | Improved homogenization system for an led luminaire |
EP3715704B1 (en) | 2019-03-29 | 2021-11-10 | ROBE lighting s.r.o. | Homogenization system for an led luminaire |
-
2007
- 2007-09-05 RU RU2007133301/28A patent/RU2349947C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-05-13 KR KR1020080044014A patent/KR20090025130A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20090025130A (ko) | 2009-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9791132B2 (en) | Light source and illuminating device | |
CN107315312B (zh) | 一种投影激光光源 | |
JP2020508484A5 (ru) | ||
EP2565704A1 (en) | Backlight system and lcd device using the same | |
US8960960B2 (en) | Illumination beam shaping system | |
CN101943845A (zh) | 一种高效的微型投影光学引擎 | |
WO2006067212A1 (en) | Optical collection and distribution system and method | |
CN102812569A (zh) | 具有多个互促式光源的投影设备 | |
JP2011216456A (ja) | 複合カラー分光システム | |
US7295379B2 (en) | LED light converging system | |
RU2597792C2 (ru) | Светильник, излучающий свет различных цветов | |
CN101750861A (zh) | 一种微型投影光学引擎 | |
CN110133950A (zh) | 照明系统与投影装置 | |
RU2349947C1 (ru) | Осветительная система | |
CN101995743A (zh) | 一种亮度和颜色均匀的投影光学引擎 | |
CN101169233B (zh) | Led照明系统的匀光装置 | |
TW202111357A (zh) | 光源模組 | |
JP2013149549A (ja) | バックライト装置及びそれを用いた液晶表示装置 | |
RU2007129920A (ru) | Арматура санитарно-техническая с блоком светоизлучающих элементов | |
JP2008070769A (ja) | 光源ユニット、照明装置およびプロジェクタ装置 | |
CN1924432A (zh) | 照明装置和投射式映像显示装置 | |
US7866849B2 (en) | Light-emitting device | |
RU100180U1 (ru) | Светодиодное осветительное устройство | |
TW201224623A (en) | Display device | |
GB2457296A (en) | Optical device e.g. radiant-power-transferring light engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180906 |