專利名稱：Led紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統，屬 光電照明和顯示的技術領域。
背景技術：
現有的LED紅、綠、藍三色光的三通道合色系統如圖1所示，該 系統由紅光LED、紅光勻光棒、紅光中繼透鏡、綠光LED、綠紅光勻 光棒、綠光中繼透鏡、藍光LED、藍光勻光棒、藍光中繼透鏡和X-棱鏡組成，三色光由三個方向射入X-棱鏡，經X-棱鏡合色，即合成 白色光。X-棱鏡中間制有兩片正交的濾光膜fl和f2。濾光膜fl反射 紅光，透過藍、綠光；濾光膜f2反射藍光，透過紅、綠光。當LED 紅、綠、藍三色光從三個方向分別射入X-棱鏡，經濾光膜fl和f2后， 就合成白光出射。該白光特別適合于在顯示系統中用作芯片照明。在 X-棱鏡中，LED紅、綠、藍三色光都是以45。角分別射入各自對應的 濾光膜，這樣大的入射角對濾光膜的制作帶來很大的難度，濾光膜可 應用相對孔徑較小，尤其是對LED光源，更限制了大角度光線的光 能量利用率，此外，X-棱鏡由四個直角棱鏡膠合而成，制作工藝要求 高，成本高。
發明內容
本發明的目的是提出一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，該系統有結構緊湊、便于制作、制造成本低、系統出射的白光 合色均勻和光能量的利用率高的優點。
為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案。該系統由LED 紅、藍光通道、LED綠光通道和雙色片組成，LED紅、藍光通道含 有棱柱棒、雙色棱鏡和中繼透鏡，LED綠光通道含有棱柱棒和中繼透 鏡，兩個通道的紅、藍和綠色出射光經雙色片合色為白光。現詳細說明本發明的技術方案。
一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統，含LED綠光通 道，LED綠光通道含綠光LED發光芯片、綠光棱柱棒和綠光中繼透 鏡，其特征在于，它還含LED紅、藍光通道和雙色片，LED紅、藍 光通道含紅光LED發光芯片、紅光棱柱棒、藍光LED發光芯片、藍 光棱柱棒、雙色棱鏡和紅藍中繼透鏡，雙色棱鏡的膠合面上鍍有透過 紅光、反射藍光的分光膜，雙色片的一個平面上鍍有反射紅、藍光、 透過綠光的分光膜，紅光LED發光芯片、紅光棱柱棒、雙色棱鏡、 紅藍中繼透鏡和雙色片依次排列，紅光LED發光芯片、紅光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡的光軸重合，紅光LED發光芯片、紅光棱 柱棒、雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡的光軸與雙色片的平面的交角為45° ， 藍光LED發光芯片、藍光棱柱棒和雙色棱鏡依次排列，藍光LED發 光芯片、藍光棱柱棒和雙色棱鏡的光軸重合并與紅光棱柱棒、雙色棱 鏡、紅藍中繼透鏡的光軸垂直，綠光LED發光芯片、綠光棱柱棒、 綠光中繼透鏡和雙色片依次排列，綠光LED發光芯片、綠光棱柱棒、 綠光中繼透鏡的光軸重合并與紅光棱柱棒、雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡 的光軸垂直，綠光LED發光芯片、綠光棱柱棒、綠光中繼透鏡的光 軸與紅光棱柱棒、雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡的光軸的交點位于雙色片 的分光膜膜面的中心。
本發明的進一步特征是雙色棱鏡的膠合面上的分光膜是能透過 藍光、反射紅光的分光膜，紅光LED發光芯片的安裝位置與藍光LED 發光芯片的安裝位置互換。
本發明的進一步特征是，雙色片的平面繞其自身的中心點向反時 針方向轉動e角，0°《6《15° ，紅光LED發光芯片、紅光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡和它們的光軸一起繞雙色片的平面的中心點 向反時針方向轉動2 e角。
本發明的進一步特征是，雙色棱鏡的膠合面上的分光膜是能透過 藍光、反射紅光的分光膜，紅光LED發光芯片的安裝位置與藍光LED 發光芯片的安裝位置互換，雙色片的平面繞其自身的中心點向反時針方向轉動0角，0°《0《15° ，藍光LED發光芯片、藍光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍中繼透鏡和它們的光軸一起繞雙色片的平面的中心點 向反時針方向轉動2 0角。
本發明的進一步特征是，紅光棱柱棒、藍光棱柱棒與雙色棱鏡之 間分別有第一空氣隙和第二空氣隙，第一空氣隙和第二空氣隙的寬度 均介于0.01 1. 0mm。
本發明的進一步特征是，雙色棱鏡由第一雙色片代替，第一雙色 片的一個面上鍍有透過紅光、反射藍光的分光膜，第一雙色片的鍍膜 面與紅光LED發光芯片、紅光棱柱棒、紅藍中繼透鏡的光軸的交角為 45° 。
與背景技術相比，本發明的優點是
1、 LED紅、藍、綠三色光都能以小于45°的角度分別入射到雙 色棱鏡7和雙色片10的分光膜，有助于降低分光膜制作難度，提高 分光膜的相對孔徑，使雙色棱鏡7和雙色片10易于制作，成本低。
2、 紅光棱柱棒4、藍光棱柱棒5、綠光棱柱棒6和紅藍中繼透鏡 8、綠光中繼透鏡9能有效地壓縮LED發光芯片發出光線的發散角， 并且提高了雙色片IO出射白光的合色均勻性和光能量的利用率。
3、 LED紅、藍色光共用一組中繼透鏡，且和綠光的中繼透鏡相 同，LED紅、藍、綠三色光從兩個方向經雙色片10出射合成白光， 簡化了光學系統，使光學系統的結構緊湊。
' 圖1是LED紅、綠、藍三色光三通道合色系統的結構示意圖。 圖2是LED紅、綠、藍三色光雙通道合色系統的結構示意圖。 圖中，1是紅光LED發光芯片，2是藍光LED發光芯片，3是綠光 LED發光芯片，4是紅光棱柱棒，5是藍光棱柱棒，6是綠光棱柱棒， 7是雙色棱鏡，8是紅藍中繼透鏡，9是綠光中繼透鏡，IO是雙色片。 圖3是LED紅、綠、藍三色光雙通道合色系統的實體圖。 圖4是實施例2的LED紅、綠、藍三色光雙通道合色系統的結構示意圖。
圖5是實施例3的LED紅、綠、藍三色光雙通道合色系統的結 構示意圖。
圖6是實施例6的LED紅、綠、藍三色光雙通道合色系統的結 構示意圖。
具體實施例方式
現結合附圖和實施例詳細說明本發明技術方案和工作原理。 實施例1
一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統，含LED綠光通 道，LED綠光通道含綠光LED發光芯片3、綠光棱柱棒6和綠光中 繼透鏡9，其特征在于，它還含LED紅、藍光通道和雙色片10， LED 紅、藍光通道含紅光LED發光芯片1、紅光棱柱棒4、藍光LED發 光芯片2、藍光棱柱棒5、雙色棱鏡7和紅藍中繼透鏡8，雙色棱鏡7 的膠合面M上鍍有透過紅光、反射藍光的分光膜，雙色片IO的一個 平面N上鍍有反射紅、藍光、透過綠光的分光膜，紅光LED發光芯 片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍中繼透鏡8和雙色片10依次 排列，紅光LED發光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍中繼 透鏡8的光軸重合，紅光LED發光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡 7、紅藍中繼透鏡8的光軸與雙色片10的平面N的交角為45。，藍 光LED發光芯片2、藍光棱柱棒5和雙色棱鏡7依次排列，藍光LED 發光芯片2、藍光棱柱棒5和雙色棱鏡7的光軸重合并與紅光棱柱棒 4、雙色棱鏡7、紅藍中繼透鏡8的光軸垂直，綠光LED發光芯片3、 綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9和雙色片10依次排列，綠光LED發 光芯片3、綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9的光軸重合并與紅光棱柱 棒4、雙色棱鏡7、紅藍中繼透鏡8的光軸垂直，綠光LED發光芯片 3、綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9的光軸與紅光棱柱棒4、雙色棱鏡 7、紅藍中繼透鏡8的光軸的交點位于雙色片IO的分光膜N膜面的 中心。本實施例的工作原理提供一種LED紅、藍、綠三色光的雙通 道合色系統，該系統如圖2所示
在紅藍光照明的通道中，紅光LED發光芯片1、藍光LED發光 芯片2、發出的紅、藍光以一定的發散角進入到能夠壓縮光線發散角 的紅光棱柱棒4、藍光棱柱棒5，再經雙色棱鏡7、中繼透鏡8射到 雙色片10上，紅、藍光共用一個通道，共用一組中繼透鏡8，從中 繼透鏡8出射的光線經雙色片10反射，另一個通道是綠光LED發光 芯片3發出的綠光以一定的發散角進入到能夠壓縮光線發散角的綠 光棱柱棒6，綠光中繼透鏡9、透過雙色片10，這兩個通道的紅、藍 和綠光合成白光。雙色棱鏡7的M面上鍍有分光膜，可以透射紅光、 反射藍光，合并LED紅、藍色光射到雙色片10，雙色片IO的一個平 面N上鍍有分光膜，能反射LED紅、藍色光，透過LED綠色光，上 述LED紅、藍色光和綠色光經過雙色片10反射和透射后合成為白 光。
實施例2
除以下不同外，其他部分與實施例1完全相同。
雙色棱鏡7的膠合面M上的分光膜Mo是能透過藍光、反射紅光
的分光膜，紅光LED發光芯片1的安裝位置與藍光LED發光芯片2
的安裝位置互換。見圖4。 實施例3
除以下不同外，其他部分與實施例1完全相同。 雙色片10的平面N繞其自身的中心點0向反時針方向轉動15° 角，紅光LED發光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍中繼透 鏡8和它們的光軸一起繞雙色片10的平面的中心點O向反時針方向 轉動30°角。見圖5。 實施例4
除以下不同外，其他部分與實施例1完全相同。 雙色棱鏡7的膠合面M上的分光膜Mo是能透過藍光、反射紅光 的分光膜，紅光LED發光芯片1的安裝位置與藍光LED發光芯片2的安裝位置互換，雙色片10的平面繞其自身的中心點O向反時針方 向轉動15°角，藍光LED發光芯片2、藍光棱柱棒5、雙色棱鏡7、 紅藍中繼透鏡8和它們的光軸一起繞雙色片10的平面的中心點O向 反時針方向轉動30°角。 實施例5
除以下不同外，其他部分與實施例1完全相同。
紅光棱柱棒4、藍光棱柱棒5與雙色棱鏡7之間分別有第一空氣
隙Ql和第二空氣隙Q2，第一空氣隙Ql和第二空氣隙Q2的寛度均
為O.lmm。 實施例6
除以下不同外，其他部分與實施例1完全相同。 雙色棱鏡7由第一雙色片11代替，第一雙色片11的一個面上鍍 有透過紅光、反射藍光的分光膜，第一雙色片11的鍍膜面Ml與紅 光LED發光芯片1、紅光棱柱棒4、紅藍中繼透鏡8的光軸的交角為 45° 。見圖6。
本發明的系統特別適用于各種儀器的三色光合色照明系統，作為 LED光源照明模塊用。
權利要求
1. 一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統，含LED綠光通道，LED綠光通道含綠光LED發光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)和綠光中繼透鏡(9)，其特征在于，它還含LED紅、藍光通道和雙色片(10)，LED紅、藍光通道含紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、藍光LED發光芯片(2)、藍光棱柱棒(5)、雙色棱鏡(7)和紅藍中繼透鏡(8)，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上鍍有透過紅光、反射藍光的分光膜，雙色片(10)的一個平面(N)上鍍有反射紅、藍光、透過綠光的分光膜，紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)和雙色片(10)依次排列，紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸重合，紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸與雙色片(10)的平面(N)的交角為45°，藍光LED發光芯片(2)、藍光棱柱棒(5)和雙色棱鏡(7)依次排列，藍光LED發光芯片(2)、藍光棱柱棒(5)和雙色棱鏡(7)的光軸重合并與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸垂直，綠光LED發光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)和雙色片(10)依次排列，綠光LED發光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)的光軸重合并與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸垂直，綠光LED發光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)的光軸與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸的交點位于雙色片(10)的分光膜(N)膜面的中心。
2、 根據權利要求1所述的LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，其特征在于，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上的分光膜(Mo) 是能透過藍光、反射紅光的分光膜，紅光LED發光芯片(1)的安裝 位置與藍光LED發光芯片(2)的安裝位置互換。
3、 根據權利要求1所述的LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，其特征在于，雙色片(10)的平面(N)繞其自身的中心點(O) 向反時針方向轉動15°角，紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)和它們的光軸一起繞雙色片(10) 的平面的中心點(0)向反時針方向轉動30。角。
4、 根據權利要求1所述的LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，其特征在于，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上的分光膜(Mo) 是能透過藍光、反射紅光的分光膜，紅光LED發光芯片(1)的安裝 位置與藍光LED發光芯片(2)的安裝位置互換，雙色片(10)的平 面繞其自身的中心點(0)向反時針方向轉動15°角，藍光LED發光 芯片(2)、藍光棱柱棒(5)、雙色棱鏡(7)、紅藍中繼透鏡(8)和 它們的光軸一起繞雙色片(10)的平面的中心點(0)向反時針方向 轉動30°角。
5、 根據權利要求1所述的LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，其特征在于，紅光棱柱棒(4)、藍光棱柱棒(5)與雙色棱鏡(7)之間分別有第一空氣隙(Ql)和第二空氣隙(Q2)，第一空氣 隙(Ql)和第二空氣隙(Q2)的寛度均為0.1mm。
6、 根據權利要求1所述的LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色 系統，其特征在于，雙色棱鏡(7)由第一雙色片(11)代替，第一 雙色片(11)的一個面上鍍有透過紅光、反射藍光的分光膜，第一雙 色片(11)的鍍膜面(Ml)與紅光LED發光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、紅藍中繼透鏡(8)的光軸的交角為45。。
全文摘要
一種LED紅、綠、藍三色光的雙通道合色系統，屬光電照明和顯示的技術領域。該系統由LED紅、藍光通道、LED綠光通道和雙色片組成，LED紅、藍光通道含有棱柱棒、雙色棱鏡和中繼透鏡，LED綠光通道含有棱柱棒和中繼透鏡，兩個通道的紅、藍和綠色出射光經雙色片合色為白光。該系統有結構緊湊、便于制作、制造成本低、系統出射的白光合色均勻和光能量的利用率高的優點。該系統特別適用于各種儀器的三色光合色照明系統，作為LED光源照明模塊用。
文檔編號F21V13/00GK101280893SQ20081003814
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月28日 優先權日2008年5月28日
發明者劉嘯虎, 毛榮壯, 飛 熊, 辜長明, 耀 鄭 申請人:上海飛銳光電科技有限公司