專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光二極管光源裝置及使用該光源裝置的液晶投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及照明光源和投影顯示技術(shù)，尤其涉及一種白光發(fā)光二極 管光源裝置及使用該光源裝置的液晶投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode ， LED)是一種磷化鎵(GAP)、氮 化鎵(GAN )等半導(dǎo)體材料制成的、能直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的發(fā)光器 件。當(dāng)其內(nèi)部有一定電流通過(guò)時(shí)，它就會(huì)發(fā)光。由于LED發(fā)光效率高、壽命 長(zhǎng)、反應(yīng)靈敏、不含有毒物質(zhì)等特點(diǎn)，使得其的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，例如在 液晶顯示領(lǐng)域作為照明光源，而將LED作為照明光源往往還配合使用光學(xué)透 鏡以提高光效。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)號(hào)"CN101122711 "名稱(chēng)為"背光 器件、光源器件、透鏡、電子設(shè)備和光導(dǎo)板"公開(kāi)了一種光源器件(參閱圖 1)，包括發(fā)光元件IO、透鏡11以及反射構(gòu)件12。其中，該透鏡ll具有入射 表面IIO和出射表面111 。發(fā)光元件10發(fā)射的光入射在入射表面110上。出 射表面111具有會(huì)聚光的作用。反射構(gòu)件12用于將該透鏡11的出射表面111 出射的光一部分朝向光導(dǎo)板13的入射面發(fā)射。然而，這種結(jié)構(gòu)的光源，其光 學(xué)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，均勻性一般較差，且該透鏡11以及反射構(gòu)件12通常是塑 料，對(duì)藍(lán)光的吸收較多，使得該光源發(fā)出偏黃的白光，難以滿足高品質(zhì)需 求。
而中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)號(hào)"CN201025617 "名稱(chēng)為"發(fā)光裝 置"公開(kāi)了一種利用菲涅爾透鏡的聚焦作用，提高光的利用率的發(fā)光裝置， 其包括發(fā)光元件以及透鏡。其中，該透鏡為凸體，具有開(kāi)口、內(nèi)部空間以及 外表面。透鏡的開(kāi)口朝向發(fā)光元件方向設(shè)置，并容置部分發(fā)光元件于內(nèi)部空 間中。外表面上具有復(fù)數(shù)溝槽。其中每一溝槽的底面積小于其開(kāi)口的面積， 且每一溝槽與透鏡開(kāi)口為同心圓。然而，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置作為光源，由 于其采用的菲涅爾透鏡，光學(xué)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，對(duì)工藝要求較高，增加了光源的制造成本，且，該透鏡仍然為塑料，同樣使得該光源發(fā)出偏黃的白光，難 以滿足高品質(zhì)需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光亮度均勻，能輸 出準(zhǔn)直性好的接近矩形的橢圓形光斑的發(fā)光二極管光源裝置。
另外，還需提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，光能利用率高的液晶投影設(shè)備。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種發(fā)光二極管光源裝置，主要包括基板、面發(fā)光元件、折射透鏡、聚 光透鏡組以及中空聚光透鏡組。面發(fā)光元件設(shè)置于所述基板上。折射透鏡罩 住所述面發(fā)光元件，用于折射所接收到的面發(fā)光元件所發(fā)出的光，減小該面 發(fā)光元件所發(fā)出的光的發(fā)散角。聚光透鏡組設(shè)置于所述折射透鏡影像輸出光 路上，用于折射、整形、會(huì)聚所接收到的折射透鏡所發(fā)出的光，進(jìn)一步減小 該折射透鏡出射光的發(fā)散角。中空聚光透鏡組設(shè)置于所述聚光透鏡組影像輸 出光路上，用于接收該聚光透鏡組所發(fā)出的光，并對(duì)邊緣光做聚光處理。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述中空聚光透鏡組包括中空部以 及折射部。其中，中空部用于直接通過(guò)入射光的大部分光。折射部用于使入 射光的邊緣光朝向中空部方向折射。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述中空部的截面形狀為矩形、圓 形或者橢圓形；所述折射部的外表面形狀為矩形、圓形、梯形或者弧形。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述聚光透鏡組包括至少一個(gè)聚光 透鏡；所述中空聚光透鏡組包括至少一個(gè)中空聚光透鏡。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述折射透鏡、聚光透鏡組以及中 空聚光透鏡組為球面透鏡、非球面透鏡、菲涅爾透鏡或者鋸齒透鏡。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述折射透鏡、聚光透鏡組以及中 空聚光透鏡組整合為一體；采用整合為一體的結(jié)構(gòu)，有利于對(duì)發(fā)光面的調(diào) 焦，以補(bǔ)償膠層厚度的不易精確控制，同時(shí)，使整個(gè)光源結(jié)構(gòu)緊湊體積小， 以滿足投影設(shè)備微型化的需要。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述折射透鏡向內(nèi)凹陷形成用于容 納所述面發(fā)光元件的凹槽；采用凹槽的結(jié)構(gòu)，確保折射透鏡充分完全的接收光，提高光能的利用率。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述面發(fā)光元件包括紅光發(fā)光二極 管芯片，藍(lán)光發(fā)光二極管芯片以及綠光發(fā)光二極管芯片。
上述的發(fā)光二極管光源裝置，其中所述面發(fā)光元件包括藍(lán)光發(fā)光二極 管芯片以及用于吸收所述藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的一部分光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng) 波長(zhǎng)光的熒光粉。
一種液晶投影設(shè)備，包括偏振分光器、微液晶顯示單元、投影透鏡以及 上述的發(fā)光二極管光源裝置。偏振分光器用于把非偏振光轉(zhuǎn)化為偏振光。微 液晶顯示單元用于把所接收到的偏振光進(jìn)行調(diào)制，轉(zhuǎn)換為與該偏振光垂直的 另一偏振光，并使該另一偏振光攜有圖像信息。投影透鏡用于接收攜有圖像 信息的另一偏振光。發(fā)光二極管光源裝置用于輸出所述非偏振光。
上述的液晶投影設(shè)備，其中所述發(fā)光二極管光源裝置與偏振分光器之 間或者所述偏振分光器與投影透鏡之間還設(shè)置有偏振片，用于把非偏振光轉(zhuǎn) 換為單一偏振狀態(tài)的光；所述微液晶顯示單元為單片液晶面板，設(shè)置于所述 偏振分光器與發(fā)光二極管光源裝置的非相鄰的一側(cè)；采用偏振片的結(jié)構(gòu)，有 利于提高光效，進(jìn)而提高對(duì)比度。
上述的液晶投影設(shè)備，其中所述微液晶顯示單元為兩片液晶面板，分 別設(shè)置于所述偏振分光器的相鄰兩側(cè)面上。
本實(shí)用新型的發(fā)光二極管光源裝置，面發(fā)光元件發(fā)出的光，通過(guò)折射透 鏡、聚光透鏡組以及中空聚光透鏡組的折射，輸出光亮度均勻、準(zhǔn)直性好的 接近矩形的橢圓形光斑，光能的利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低廉，能滿 足成像液晶面板對(duì)照明光小角度入射的要求。此外，使用上述發(fā)光二極管光 源裝置的液晶投影設(shè)備，其光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程僅涉及發(fā)光二極管光源裝置， 偏振分光器、微液晶顯示單元以及投影透鏡，不涉及其他光學(xué)器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，光能利用率高，生產(chǎn)成本較低。
為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。 圖1為現(xiàn)有光源器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型發(fā)光二極管光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的一實(shí)施方式的中空聚光透鏡組的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為另一實(shí)施方式的中空聚光透鏡組的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本實(shí)用新型發(fā)光二極管光源裝置輸出的光斑效果示意圖。 圖6為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的液晶投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的液晶投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖2所示為本實(shí)用新型發(fā)光二極管光源裝置20的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括基 板21、面發(fā)光元件22、折射透鏡23、聚光透鏡組24以及中空聚光透鏡組25。
本實(shí)施方式中，基板21包括電路層(圖中未標(biāo)示)以及設(shè)置于電路層下 表面的散熱層(圖中未標(biāo)示)。
面發(fā)光元件22設(shè)置于基板21上，與基板21上的電路層電連接，用于發(fā)出 180°的光。本實(shí)施方式中，面發(fā)光元件22包括藍(lán)光發(fā)光二極管芯片以及用 于吸收藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的一部分光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)光的稀土發(fā)光 材料(熒光粉，圖中未示出)。
具體實(shí)施方式
中，熒光粉受藍(lán)光發(fā)光二極管 芯片所發(fā)出的藍(lán)光的激勵(lì)，轉(zhuǎn)換成黃色系列的光，與另一部分透過(guò)熒光粉的 藍(lán)光復(fù)合成白光。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，面發(fā)光元件22包括紅光發(fā)光二極管芯片 (圖中未示出)，藍(lán)光發(fā)光二極管芯片(圖中未示出)以及綠光發(fā)光二極管 芯片(圖中未示出)。即，面發(fā)光元件22也可以是含有方形(正方形或長(zhǎng)方 形)布置的多個(gè)發(fā)光二極管芯片，該多個(gè)發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光經(jīng)混合后 也能發(fā)出白光。此外，面發(fā)光元件22還包括與紅光發(fā)光二極管芯片、綠光發(fā) 光二極管芯片以及藍(lán)光發(fā)光二極管芯片連接的控制器(圖中未示出)，用于 控制芯片的時(shí)序發(fā)光。又，各個(gè)芯片工作頻率按液晶面板所需光照參數(shù)進(jìn)行 設(shè)定，以達(dá)到顯示最好的顏色視覺(jué)效果。當(dāng)然，面發(fā)光元件22也可以包括至 少一個(gè)發(fā)光二極管芯片與其他發(fā)光芯片(例如激光二極管芯片)，這里不 再贅述。
折射透鏡23罩住面發(fā)光元件22，用于折射所接收到的面發(fā)光元件22所發(fā) 出的光，減小該面發(fā)光元件22所發(fā)出的光的發(fā)散角。此外，折射透鏡23向內(nèi) 凹陷形成用于容納面發(fā)光元件22的凹槽231 ;采用凹槽的結(jié)構(gòu)，使折射透鏡23與面發(fā)光元件22之間的間隙較小，確保折射透鏡23充分完全的接收光，提 高光能的利用率。本實(shí)施方式中，折射透鏡23、聚光透鏡組24以及中空聚光 透鏡組25整合為一體，從而使整合一體的透鏡組能夠相對(duì)面發(fā)光元件22移 動(dòng)，通過(guò)移動(dòng)整合一體的透鏡組，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光面的調(diào)焦，以補(bǔ)償膠層厚度的 不易精確控制，同時(shí)，使整個(gè)光源結(jié)構(gòu)緊湊體積小，以滿足投影設(shè)備微型化 的需要。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，該折射透鏡23也可以通過(guò)固定構(gòu)件(圖中 未示出)以可拆卸的方式設(shè)置于基板21上。例如固定構(gòu)件是可以套裝該折 射透鏡23的殼體，殼體伸出有用來(lái)與面發(fā)光元件22相連接的引腳。先將折射 透鏡23裝入到殼體內(nèi)，殼體的引腳內(nèi)含有螺紋孔，只需要在面發(fā)光元件22的 基板21的邊緣開(kāi)設(shè)相對(duì)應(yīng)的螺釘孔，便可實(shí)現(xiàn)螺釘連接固定；或者在基板21 的邊緣開(kāi)槽口，通過(guò)改變引腳的形狀，也可容易實(shí)現(xiàn)卡扣連接；或者改變引 腳的材料，也可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊連接殼體與基板21。當(dāng)然，聚光透鏡組24以及中空 聚光透鏡組25也可以通過(guò)這種方式固定，得到體積很小的發(fā)光二極管光源裝 置，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好，滿足小型化的需求。
聚光透鏡組24，設(shè)置于折射透鏡23影像輸出光路上，用于折射、整形、 會(huì)聚所接收到的折射透鏡23所發(fā)出的光，進(jìn)一步減小該折射透鏡23出射光的 發(fā)散角。在本實(shí)施方式的發(fā)光二極管光源裝置20中，180°的光經(jīng)折射透鏡 23以及聚光透鏡組24的折射后，其發(fā)散角小于一15° + 15° 。
本實(shí)施方式中，折射透鏡23以及聚光透鏡組24為玻璃或者塑料。當(dāng)折射 透鏡23以及聚光透鏡組24采用高折射率的玻璃等材料時(shí)，該中空聚光透鏡組 25也可以省略。
中空聚光透鏡組25設(shè)置于聚光透鏡組24影像輸出的光路上，用于接收該 聚光透鏡組24所發(fā)出的光，并對(duì)邊緣光做聚光處理，其包括中空部251、 251，(參閱圖3、圖4)以及折射部252 、 252'(參閱圖3、圖4)。中空 部251、 251'用于直接通過(guò)入射光的大部分光。折射部252 、 252'用于使入 射光的邊緣光朝向中空部251 、 251'方向折射。本實(shí)施方式中，中空聚光透 鏡組24為塑料。由于大部分光從中空部251 、 251'中直接出射，不損失光輸 出的效率，因此，即使采用塑料材質(zhì)的中空聚光透鏡組24，也不會(huì)影響該發(fā) 光二極管光源裝置20輸出均一、高質(zhì)量的白光，而通過(guò)折射部252 、 252'的 折射，更能有效提高了光能的利用率。本實(shí)用新型中，聚光透鏡組24包括至少一個(gè)聚光透鏡；中空聚光透鏡組
25包括至少一個(gè)中空聚光透鏡。
具體實(shí)施方式
中，聚光透鏡的數(shù)量為一個(gè)。 中空聚光透鏡的數(shù)量也為一個(gè)。
本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式中，聚光透鏡以及中空聚光透鏡的數(shù)量也可 以為多個(gè)。
此外，本實(shí)施方式中，折射透鏡23、聚光透鏡組24以及中空聚光透鏡組 25為非球面透鏡，采用非球面透鏡的結(jié)構(gòu)，有利于消除球差，提高出射光的 一致性。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，折射透鏡23、聚光透鏡組24以及中空聚光 透鏡組25也可以為球面透鏡、菲涅爾透鏡或者鋸齒透鏡。
請(qǐng)參閱圖3以及圖4，為中空聚光透鏡組25的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施 方式中，中空部251、 251，的截面形狀為矩形；折射部252 、 252，的外表面 形狀為矩形(參閱圖3 )或者圓形(參閱圖4)。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，該中空部的截面形狀也可以為圓形或者橢 圓形。該折射部的外表面形狀也可以為梯形、弧形，只要滿足入射于其中的 光束朝向中空部方向出射即可。
圖5所示為本實(shí)用新型發(fā)光二極管光源裝置20輸出的光斑效果示意圖。 發(fā)光元件22發(fā)出的光經(jīng)折射透鏡23以及聚光透鏡組24后輸出的光斑一般為圓 形光斑，經(jīng)過(guò)中空聚光透鏡組25的聚光處理，被壓縮成接近矩形的橢圓形光 斑。即，圓的四周的填充區(qū)域b (原先光斑的邊緣部分)的光被折射到矩形 區(qū)域a中，偉得原先光斑的邊緣光得到了利用，進(jìn)而提高了光能的利用率。 詳細(xì)說(shuō)，液晶面板(圖中未示出)的顯示區(qū)域大小為圖中所示矩形區(qū)域a的 大小，顯然會(huì)產(chǎn)生四個(gè)圖像暗區(qū)b，而通過(guò)本實(shí)用新型的中空聚光透鏡組 25，大部分光直接從中空部出射，輸出到矩形區(qū)域a，而折射部則把原射向 四個(gè)圖像暗區(qū)的光，即邊緣光，折射到矩形區(qū)域a中，因此，圓形光斑被壓 縮為準(zhǔn)直性好的接近矩形的橢圓形光斑，同時(shí)提高輸出光斑的均勻性。
因此，本實(shí)用新型的發(fā)光二極管光源裝置20，面發(fā)光元件22發(fā)出的光， 通過(guò)折射透鏡23、聚光透鏡組24以及中空聚焦透鏡25的折射，輸出光亮度均 勻、準(zhǔn)直性好的接近矩形的橢圓形光斑，提高光能的利用率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè) 計(jì)成本低廉，能滿足成像液晶面板對(duì)照明光小角度入射的要求。
圖6所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的液晶投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該液晶投影設(shè)備包括發(fā)光二極管光源裝置20，偏振分光器30、微液晶顯示單元 40以及投影透鏡50，其中，發(fā)光二極管光源裝置20為上述任一實(shí)施方式的發(fā) 光二極管光源裝置，該發(fā)光二極管光源裝置20發(fā)出非偏振光。
偏振分光器30用于把非偏振光轉(zhuǎn)化為偏振光。本實(shí)施方式中，偏振分光 器30為立方體形狀，由二個(gè)三角棱鏡膠合而成，在其中間接觸面上鍍有偏振 分光膜層，由該偏振分光膜層形成一個(gè)偏振分光面，該偏振分光面可以將非 偏振光轉(zhuǎn)換為偏振光并分離出S偏振光和P偏振光。當(dāng)然，偏振分光器30也 可以由其它棱鏡膠合而成，只要滿足入射的非偏振光被轉(zhuǎn)化為偏振光出射即 可。
微液晶顯示單元40用于把所接收到的偏振光進(jìn)行調(diào)制，轉(zhuǎn)換為與該偏振 光垂直的另一偏振光，并使該另一偏振光攜有圖像信息。本實(shí)施方式中，微 液晶顯示單元為單片液晶面板，設(shè)置于偏振分光器30與發(fā)光二極管光源裝置 20的非相鄰的一側(cè)。當(dāng)微液晶顯示單元40接收到的偏振光為S偏振光時(shí)，經(jīng) 過(guò)微液晶顯示單元的調(diào)制后，將轉(zhuǎn)換為攜有圖像信息的P偏振光。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，該微液晶顯示單元40，所接收到的偏振光 也可以為P偏振光，經(jīng)過(guò)微液晶顯示單元40'的調(diào)制后，轉(zhuǎn)換為攜有圖像信 息的S偏振光。
當(dāng)微液晶顯示單元40接收到的偏振光為S偏振光時(shí)，該投影透鏡50與微 液晶顯示單元40相對(duì)平行設(shè)置于偏振分光器30的一側(cè)，用于接收攜有圖像信 息的另一偏振光，即P偏振光。而當(dāng)微液晶顯示單元40'接收到的偏振光為 P偏振光時(shí)(參閱圖6的虛線部分)，投影透鏡50與微液晶顯示單元40，相 鄰設(shè)置于偏振分光器30的一側(cè)，換句話說(shuō)，投影透鏡50與微液晶顯示單元 40，分別設(shè)置于偏振分光器30的相鄰兩側(cè)面上。此時(shí)，投影透鏡50是用于接 收攜有圖像信息的S偏振光。
此外，為了提高對(duì)比度，在發(fā)光二極管光源裝置20與偏振分光器30之間 還設(shè)置偏振片60，用于把非偏振光轉(zhuǎn)換為單一偏振狀態(tài)的光，換句話說(shuō)，偏 振片60可以把入射的光全部轉(zhuǎn)換為S偏振光或P偏振光，提高光效。
本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，偏振片60'還可以設(shè)置于偏振分光器30與 投影透鏡50之間(參閱圖6中的虛線部分)。而偏振片60、 60'可以與偏振 分光器30膠合在一起，也可以與偏振分光器30分離。偏振片60、 60'的結(jié)構(gòu) 可以由數(shù)個(gè)連續(xù)結(jié)合在一起的棱鏡組成，偏振片60、 60'內(nèi)部含有連續(xù)交接
10的數(shù)個(gè)斜面，斜面上含有偏振分光膜層以構(gòu)成偏振分光面，斜面整體構(gòu)成鋸 齒形狀。部分棱鏡的光入射面上設(shè)置有四分之一波片。
當(dāng)然，偏振片60、 60，的結(jié)構(gòu)也可以由陣列排放的七塊小棱鏡膠合在一 起構(gòu)成，其中第四個(gè)棱鏡橫截面為等邊直角三角形，其他六個(gè)棱鏡均為等大 小的平行四邊形棱鏡，且這六個(gè)棱鏡對(duì)半且對(duì)稱(chēng)的分布在所述第四個(gè)棱鏡的 兩邊。在部分棱鏡之間的結(jié)合面上鍍有偏振分光膜層或全反光膜層，在部分 棱鏡的光出射面上設(shè)置二分之一波片?？傊?，偏振片60、 60，只要滿足把入 射的非偏振光轉(zhuǎn)換為單一偏振狀態(tài)的光出射即可。
圖7所示為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的液晶投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。該 液晶投影設(shè)備與圖6所示的液晶投影設(shè)備的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，圖7 所示的液晶投影設(shè)備不需要偏振片，而微液晶顯示單元為兩片式液晶面板， 分別設(shè)置于偏振分光器30'的相鄰兩側(cè)面上。發(fā)光二極管光源裝置20'發(fā)射 出均勻的接近矩形的橢圓形光斑經(jīng)偏振分光器30'后分成為兩束偏振光S 偏振光、P偏振光，分別提供給液晶面板41、 42。兩液晶面板輸出圖像光經(jīng) 偏振分光器30'后再合成為一束光，從投影鏡頭50'輸出到外部屏幕。
因此，本實(shí)用新型的液晶投影設(shè)備中，發(fā)光二極管光源裝置發(fā)射出均勻 的接近矩形的橢圓形光斑經(jīng)偏振分光器分光后提供給微液晶顯示單元，之 后，微液晶顯示單元調(diào)制出圖像光從投影鏡頭輸出到外部屏幕，其光學(xué)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)過(guò)程僅涉及發(fā)光二極管光源裝置，偏振分光器、微液晶顯示單元以及投 影透鏡，不涉及其他光學(xué)器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光能利用率高，生產(chǎn)成本較低。
以上所述之具體實(shí)施方式
為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定 本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方 式，凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均包含本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種發(fā)光二極管光源裝置，主要包括基板；面發(fā)光元件，設(shè)置于所述基板上；其特征在于，所述發(fā)光二極管光源裝置還包括折射透鏡，罩住所述面發(fā)光元件，用于折射所接收到的面發(fā)光元件所發(fā)出的光，減小該面發(fā)光元件所發(fā)出的光的發(fā)散角；聚光透鏡組，設(shè)置于所述折射透鏡影像輸出光路上，用于折射、整形、會(huì)聚所接收到的折射透鏡所發(fā)出的光，進(jìn)一步減小該折射透鏡出射光的發(fā)散角；以及中空聚光透鏡組，設(shè)置于所述聚光透鏡組影像輸出光路上，用于接收該聚光透鏡組所發(fā)出的光，并對(duì)邊緣光做聚光處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征在于，所述中空 聚光透鏡組包括中空部，用于直接通過(guò)入射光的大部分光；以及折射部，用于使入射光的邊緣光朝向中空部方向折射。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征在于，所述中 空部的截面形狀為矩形、圓形或者橢圓形；所述折射部的外表面形狀為矩 形、圓形、梯形或者弧形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征在于，所述聚光透鏡組包括至少一個(gè)聚光透鏡；所述中空聚光透鏡組包括至 少一個(gè)中空聚光透鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征 在于，所述折射透鏡、聚光透鏡組以及中空聚光透鏡組為球面透鏡、非球面 透鏡、菲涅爾透鏡或者鋸齒透鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征 在于，所述折射透鏡、聚光透鏡組以及中空聚光透鏡組整合為一體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征 在于，所述折射透鏡向內(nèi)凹陷形成用于容納所述面發(fā)光元件的凹槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征在于，所述面發(fā)光元件包括紅光發(fā)光二極管芯片，藍(lán)光發(fā)光二極管芯片以及 綠光發(fā)光二極管芯片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管光源裝置，其特征 在于，所述面發(fā)光元件包括藍(lán)光發(fā)光二極管芯片以及用于吸收所述藍(lán)光發(fā)光 二極管芯片所發(fā)出的一部分光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)光的熒光粉。
10. —種液晶投影設(shè)備，包括 偏振分光器，用于把非偏振光轉(zhuǎn)化為偏振光；微液晶顯示單元，用于把所接收到的偏振光進(jìn)行調(diào)制，轉(zhuǎn)換為與該偏振 光垂直的另一偏振光，并使該另一偏振光攜有圖像信息； 投影透鏡，用于接收攜有圖像信息的另一偏振光；其特征在于，所述液晶投影設(shè)備還包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng) 所述的發(fā)光二極管光源裝置，用于輸出所述非偏振光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種液晶投影設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)光 二極管光源裝置與偏振分光器之間或者所述偏振分光器與投影透鏡之間還設(shè) 置有偏振片，用于把非偏振光轉(zhuǎn)換為單一偏振狀態(tài)的光；所述微液晶顯示單 元為單片液晶面板，設(shè)置于所述偏振分光器與發(fā)光二極管光源裝置的非相鄰
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種液晶投影設(shè)備，其特征在于，所述微液 晶顯示單元為兩片液晶面板，分別設(shè)置于所述偏振分光器的相鄰兩側(cè)面上。
專(zhuān)利摘要一種發(fā)光二極管光源裝置，包括基板、面發(fā)光元件、折射透鏡、聚光透鏡組及中空聚光透鏡組。面發(fā)光元件設(shè)置于基板上。折射透鏡罩住面發(fā)光元件，用于折射所接收到的面發(fā)光元件所發(fā)出的光，減小面發(fā)光元件所發(fā)出的光的發(fā)散角。聚光透鏡組設(shè)置于折射透鏡影像輸出光路上，用于折射、整形、會(huì)聚所接收到的折射透鏡所發(fā)出的光，進(jìn)一步減小折射透鏡出射光的發(fā)散角。中空聚光透鏡組設(shè)置于聚光透鏡組影像輸出光路上，用于接收聚光透鏡組所發(fā)出的光，并對(duì)邊緣光做聚光處理。本實(shí)用新型光源裝置，通過(guò)多個(gè)透鏡的折射，輸出光亮度均勻、準(zhǔn)直性好的接近矩形的橢圓形光斑，光能利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低廉。另外，還提供一種使用該光源裝置的液晶投影設(shè)備。
文檔編號(hào)F21V5/00GK201237156SQ20082009594
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者曲魯杰, 晶 林, 高國(guó)欣, 鵬 黃 申請(qǐng)人:紅蝶科技(深圳)有限公司