專利名稱：一種三基色led發光結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光結構，尤其涉及一種三基色LED發光結構。
背景技術：
眾所周知，投影機最重要的部件就是燈泡，大多投影機的燈泡使用壽命多在2，000 小時上下，用不到一年的時間便需更換一次，而燈泡的價格多在2，000元左右，致使投影機的使用和維護成本居高不下。而近兩年，隨著LED光源技術的興起與應用，投影機燈泡的使用壽命提升至數萬小時，投影機用戶不再需要擔心更換燈泡了。LED (Lighting Emitting Diode)即發光二極管，它是利用固體半導體芯片作為發光材料，在半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射，直接發出紅橙黃綠青藍紫色的光。三基色LED投影機，是現在市面上最常見，技術也較為領先的LED投影機產品，其主要優勢是色彩表現力強，畫面對比度較高，最高可以達到100000:1的水平。中國專利CN101109488A公開了一種多基色LED的發光結構在投影機和照明系統中的應用，其發光結構包括兩個以上發光裝置、二向性濾光片、蠅眼透鏡和會聚鏡，每個發光裝置均設有一種或兩種波長的LED，其中發光裝置還分別設有非球面透鏡和拋物面反射鏡。由于采用三基色以上的LED作為發光裝置，該技術方案形成彩色圖像不需增加光束擴展量，其顏色的色域和亮度都得以增大，然而，在操作時需要使用一對雙面蠅眼透鏡，導致生產成本比較高；另外在使用蠅眼透鏡時，由于透鏡陣列的行列都具有間隙，會限制部分光束的通過，從而引起系統能量利用率的降低。
發明內容
本發明的目的是提供一種在不需增加額外成本的前提下，能夠保證系統能量高利用率的三基色LED發光結構。本發明的目的是通過下述技術方案實現的
一種三基色LED發光結構，包括三個LED發光裝置、兩片二向色性濾光片、一會聚鏡、一轉向反射鏡及一積分棒，每個LED發光裝置內設有一 LED芯片，其中，所述LED芯片為單色 LED芯片，所述每個發光裝置內還設有一組非球面透鏡，所述三個LED芯片分別位于相應的所述三組非球面透鏡的焦面上，所述兩片二向色性濾光片相互隔開一段距離平行放置，所述三個LED發光裝置分別置于所述兩片二向色性濾光片兩側，使得從所述三個LED發光裝置發出的三束光經相應的所述三組非球面透鏡折射成平行光后，通過所述兩片二向色性濾光片合成一束平行光。上述三基色LED發光結構，其中，所述三個LED發光裝置中的第一 LED發光裝置發出的第一光路經折射后從所述兩片二向色性濾光片中的第一二向色性濾光片的A面呈 45°角入射，第二 LED發光裝置發出的第二光路經折射后從所述第一二向色性濾光片的B 面呈45°角入射，第三LED發光裝置發出的第三光路經折射后從第二二向色性濾光片的B 面呈45°角入射，所述第一光路從所述第一二向色性濾光片的B面出射后的光路與所述第二光路從所述第一二向色性濾光片的B面反射后的光路合并為第一合成光束，所述第一合成光束從所述第二二向色性濾光片的A面呈45°角入射并反射后的光路與所述第三光路從所述第二二向色性濾光片的A面出射后的光路合并為第二合成光束。上述三基色LED發光結構，其中，所述最終形成的一束平行光垂直入射并穿過所述會聚鏡后在其焦面上形成一圓形光斑，所述圓形光斑從所述轉向反射鏡的表面呈45°角入射后反射至所述積分棒的入射端面處。上述三基色LED發光結構，其中，所述第二合成光束垂直入射并穿過所述會聚鏡后在其焦面上形成一圓形光斑，所述圓形光斑從所述轉向反射鏡的表面呈45°角入射后反射至所述積分棒的入射端面處。上述三基色LED發光結構，其中，所述第一 LED發光裝置為紅色LED，所述第二 LED 發光裝置為綠色LED，所述第三LED發光裝置為藍色LED。上述三基色LED發光結構，其中，所述積分棒內壁由鍍有具有高反射率薄膜的平面反射鏡黏結而成，使得光線在其內壁上可以進行多次反射。上述三基色LED發光結構，其中，所述會聚鏡采用中繼透鏡。本發明的優點和有益效果是
1、由于積分棒的通用性，可以在保證彩色圖像形成后顏色的色域、亮度不變的條件下， 不增加額外的成本；
2、利用非球面透鏡最大效率地收集光源發出的光，使光線損失降到最低，提高光源的耦合效率。
圖1是本發明三基色LED發光結構的結構示意圖2是應用本發明三基色LED發光結構的投影系統的結構示意圖； 圖3是本發明三基色LED發光結構中積分棒中的光線傳播示意圖。
具體實施例方式下面結合原理圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。請參閱圖1，箭頭表示光線的傳播方向，本發明三基色LED發光結構包括三個LED 發光裝置101、102、103，兩片二向色性濾光片201、202，一個會聚鏡31，一個轉向反射鏡41 及一個積分棒51，每個LED發光裝置均設有一單色LED芯片，每個發光裝置內還設有一組非球面透鏡L1、L2、L3，LED發光裝置的發射光束通過相應的非球面透鏡組折射成為平行光束。從三個LED發光裝置101、102、103發出的三束光經相應的非球面透鏡組Li、L2和L3 折射后，通過兩片二向色性濾光片201、202合成一束平行光，再經過會聚鏡31后在其焦面上形成一圓形光斑401，圓形光斑401經過轉向反射鏡41反射至積分棒51的入射端面501 處。積分棒51內壁由鍍有具有高反射率薄膜的平面反射鏡黏結而成，使得光線在其內壁上可以進行多次反射，使光線損失較小。進一步地，三個LED發光裝置中的第一 LED發光裝置101發出的第一光路經折射后從兩片二向色性濾光片中的第一二向色性濾光片201的A面呈45°角入射，第二 LED發光裝置102發出的第二光路經折射后從第一二向色性濾光片201的B面呈45°角入射，第三LED發光裝置103發出的第三光路經折射后從第二二向色性濾光片202的B面呈45°角入射，第一光路從第一二向色性濾光片201的B面出射后的光路與第二光路從第一二向色性濾光片201的B面反射后的光路合并為第一合成光束，第一合成光束從第二二向色性濾光片202的A面呈45°角入射并反射后的光路與第三光路從第二二向色性濾光片202的A 面出射后的光路合并為第二合成光束。第二合成光束經過會聚鏡31后在其焦面上形成一圓形光斑401，圓形光斑401經過轉向反射鏡41反射至積分棒51的入射端面501處。進一步地，第一 LED發光裝置101為紅色LED，第二 LED發光裝置102為綠色LED， 第三LED發光裝置103為藍色LED，采用三種顏色的LED，其中心波長分別是紅色LED為 623nm，綠色LED為525nm，藍色LED為462nm。發光裝置101、102、103分別位于非球面透鏡組L1、L2和L3的焦面上，發光裝置所發出的光分別經過各自所對應的非球面塑膠透鏡組中的透鏡11和12后，透鏡幾乎收集了發光裝置發出的所有光，并將其折射成為平行光出射。請參閱圖2，應用本發明三基色LED發光結構的投影系統在本發明三基色LED發光結構的基礎上，還包括中繼透鏡61，轉向反射鏡71、81，微顯示芯片DMD91和投影鏡頭1001。 同樣地，每個發光裝置101、102或103均設有一種波長的LED，共設有三基色LED，兩個二向性濾色片201、202使得從發光裝置101、102、103發出的光合成一束橫截面積相同的平行光，會聚透鏡31將平行光束會聚為圓形光斑401，轉向鏡41將會聚透鏡31的圓形光斑401 折轉至積分棒51的入射端面501處，在入射端面501處的光斑在積分棒51的內壁上進行反射，在積分棒51出射端面502處形成與DMD91的比例相同的均勻矩形照明光斑；中繼透鏡 61將積分棒51出口 502處的均勻矩形照明光斑進行放大，并通過轉向反射鏡71和轉向反射鏡81使得放大的光斑落在DMD91位置處，從而達到均勻照明微顯示芯片DMD91的目的， 經過均勻照明后的微顯示芯片DMD91再通過投影鏡頭1001得到放大的彩色投影圖像。本發明的積分棒51內部光線傳播示意圖請參閱圖3所示，在積分棒51中，光斑落在積分棒51的入射端面501處，由于積分棒51內壁鍍有具有高反射率的多層介質薄膜，光線在積分棒51的內壁上可以進行多次反射，使光線損失較小。在入射端面501處的光斑發出光線LlOl，經過第一次反射后光線L102進行第二次反射，得到反射光線L103，在積分棒 51出射端面502處射出光線L104，從而形成與微顯示芯片DMD91比例相同的均勻矩形照明光斑。以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何對該三基色LED發光結構進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種三基色LED發光結構，包括三個LED發光裝置、兩片二向色性濾光片、一會聚鏡、 一轉向反射鏡及一積分棒，每個LED發光裝置內設有一 LED芯片，其特征在于，所述LED芯片為單色LED芯片，所述每個發光裝置內還設有一組非球面透鏡，所述三個LED芯片分別位于相應的所述三組非球面透鏡的焦面上，所述兩片二向色性濾光片相互隔開一段距離平行放置，所述三個LED發光裝置分別置于所述兩片二向色性濾光片兩側，使得從所述三個LED 發光裝置發出的三束光經相應的所述三組非球面透鏡折射成平行光后，通過所述兩片二向色性濾光片合成一束平行光。
2.根據權利要求1所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述三個LED發光裝置中的第一 LED發光裝置發出的第一光路經折射后從所述兩片二向色性濾光片中的第一二向色性濾光片的A面呈45°角入射，第二 LED發光裝置發出的第二光路經折射后從所述第一二向色性濾光片的B面呈45°角入射，第三LED發光裝置發出的第三光路經折射后從第二二向色性濾光片的B面呈45°角入射，所述第一光路從所述第一二向色性濾光片的B面出射后的光路與所述第二光路從所述第一二向色性濾光片的B面反射后的光路合并為第一合成光束，所述第一合成光束從所述第二二向色性濾光片的A面呈45°角入射并反射后的光路與所述第三光路從所述第二二向色性濾光片的A面出射后的光路合并為第二合成光束。
3.根據權利要求1所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述最終形成的一束平行光垂直入射并穿過所述會聚鏡后在其焦面上形成一圓形光斑，所述圓形光斑從所述轉向反射鏡的表面呈45°角入射后反射至所述積分棒的入射端面處。
4.根據權利要求2所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述第二合成光束垂直入射并穿過所述會聚鏡后在其焦面上形成一圓形光斑，所述圓形光斑從所述轉向反射鏡的表面呈45°角入射后反射至所述積分棒的入射端面處。
5.根據權利要求2所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述第一LED發光裝置為紅色LED，所述第二 LED發光裝置為綠色LED，所述第三LED發光裝置為藍色LED。
6.根據權利要求1或3或4所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述積分棒內壁由鍍有具有高反射率薄膜的平面反射鏡黏結而成，使得光線在其內壁上可以進行多次反射。
7.根據權利要求1或3或4所述的三基色LED發光結構，其特征在于，所述會聚鏡采用中繼透鏡。
全文摘要
本發明公開了一種三基色LED發光結構，包括三個LED發光裝置、兩片二向色性濾光片、一會聚鏡、一轉向反射鏡及一積分棒，每個LED發光裝置均設有一LED芯片，其中，LED芯片為單色LED芯片，每個發光裝置內還設有一組非球面透鏡，LED發光裝置的發射光束通過相應的非球面透鏡折射成為平行光束；從三個LED發光裝置發出的三束光經相應的非球面透鏡折射后，通過兩片二向色性濾光片合成一束平行光。本發明在不需增加額外成本的前提下，能夠保證系統能量高利用率，并且利用非球面透鏡最大效率地收集光源發出的光，使光線損失降到最低，提高光源的耦合效率，不增加額外的成本。
文檔編號F21V13/00GK102402110SQ201010281730
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者解朵朵 申請人:鳳凰光學(上海)有限公司