專(zhuān)利名稱(chēng)：一種面陣積分式led投影機(jī)光源的制作方法
一種面陣積分式LED投影機(jī)光源本發(fā)明屬光學(xué)-電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域；確切的講是一種led光場(chǎng)整形裝置。對(duì)于led光源，由于單一晶片的功率有限，對(duì)點(diǎn)陣排列就造成多點(diǎn)分布的面光源 狀態(tài)，因而光能利用率不且不易高亮度化。本發(fā)明的目的在于解決已有技術(shù)的不足之處，以一種面型基板排布多l(xiāng)ed并利用 面型基板的面形或積分棒來(lái)控制出射光的出射狀態(tài)，應(yīng)用幾何光學(xué)原理，光場(chǎng)分布質(zhì)量及 亮度大大提高，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合中。本發(fā)明的特點(diǎn)在以曲面面型基板及積分棒(亦即光導(dǎo)棒)整理光場(chǎng)時(shí)；可減少 插入損耗，為投影機(jī)光路的簡(jiǎn)化創(chuàng)造優(yōu)越條件。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵構(gòu)成本發(fā)明技術(shù)的結(jié)構(gòu)的基本組成是由led發(fā)光晶片、光場(chǎng) 整理透鏡(可選用件)、面型基板(用于固定led晶片的支撐構(gòu)件，led晶片可以直接加工 在其上，也可以使把加工好的獨(dú)立led器件再安裝在面型基板上)、變徑(或等徑)積分棒 (需嚴(yán)格平行光場(chǎng)時(shí)用變徑的)等組成；基本工作原理為對(duì)于獲取聚焦光源結(jié)構(gòu)為當(dāng)激 發(fā)led發(fā)光晶片發(fā)光時(shí)，由于半導(dǎo)體發(fā)光區(qū)可以被近似看成點(diǎn)光源，每一個(gè)點(diǎn)光源經(jīng)透鏡 整理光場(chǎng)后，或是變成平行光線或是變成匯聚光線，面型基板是用來(lái)固定led發(fā)光晶片及 透鏡的(led與透鏡可以是1體化的，平面面型基板可使led排列成平面分布；曲面面型基 板可使led排列成曲面分布)，有必要時(shí)變徑積分棒再可以用來(lái)進(jìn)一步整理光場(chǎng)(以獲得更 良好的平行度)，曲面排列的led陣列可使所有的聚焦點(diǎn)重合，平面排列的led陣列可再經(jīng) (一個(gè)大的統(tǒng)一的)聚焦透鏡使所有的光線聚焦(當(dāng)面型基板為平面時(shí)，通過(guò)各自led晶 片前的小透鏡可獲得平行面光源之后再匯聚，當(dāng)面型基板為球面時(shí)，可直接獲得匯聚光源 (聚焦小透鏡匯聚各自的led晶片的光線)，方便的安裝于光機(jī)中)；另一種情形是在led發(fā) 光晶片前插入多個(gè)積分棒(可以一一對(duì)應(yīng))，整理光場(chǎng)后再進(jìn)入投影機(jī)的光學(xué)通道中，通過(guò) 光閥器件生成圖像光而投射出去；因而(可獲得2種光源內(nèi)球面(及平面/透鏡)聚焦型 及積分棒整理光場(chǎng)型)；其特征就在于曲面聚焦光源結(jié)構(gòu)為將多個(gè)聚焦型的led發(fā)光晶 片(含透鏡組件)安裝在曲面面型基板的內(nèi)表面上(或平面基板上)，所有單獨(dú)led的發(fā)光 焦點(diǎn)都重合在一起，組成公共焦點(diǎn)(采用平面基板時(shí)再用透鏡聚焦)；另一種積分棒整理光 場(chǎng)型光源結(jié)構(gòu)為由多個(gè)獨(dú)立的(等徑或變徑)積分棒安裝在面型基板的(led點(diǎn)陣)表面 上的各個(gè)led發(fā)光晶片的發(fā)光表面上(可以是每一個(gè)獨(dú)立(積分棒的小面積端彼此分離) 的積分棒(的小截面端)，且獨(dú)立耦合一個(gè)(獨(dú)立)led發(fā)光晶片區(qū)，是led晶片與積分棒的 一一對(duì)應(yīng)耦合方式；也可以是將積分棒(小面積端彼此緊密靠近或緊密排列在一起)所組 成的積分棒束與led發(fā)光面離開(kāi)一定距離，即間隙耦合方式)，所耦合的光再由積分棒的另 一端出射(積分棒的出射端(可以是較大截面端)可以是緊密排列的)，每一個(gè)積分棒的截 面積可以是等截面的，也可以是入射端截面最小出射端最大(有利于平行度改善)；有積分 棒導(dǎo)出的光線可以直接進(jìn)入光路中使用也可以再經(jīng)過(guò)另一級(jí)激光棒整理后使用；對(duì)于積分 棒與led晶片一一對(duì)應(yīng)的直接耦合方式的情況下，可以將較分散的led點(diǎn)陣的(大)面型 基板集束成較小的發(fā)光面(且有良好的光分布立體角)。上述積分棒可以是實(shí)心的介質(zhì)組成也可以是由介質(zhì)圍成的空心的管道；積分棒的表面可以是介質(zhì)的自然表面也可以是覆有其他介質(zhì)層的表面。(同一 LED像素點(diǎn)引出的)每一根積分棒可以是單根組成，也可以是多根的復(fù)合體。
[圖一]插入積分棒的led光源結(jié)構(gòu)示意圖。
[圖二]曲面面型基板聚焦光源結(jié)構(gòu)示意圖。
圖示說(shuō)明
(1)(平面)面型基板
(2) led發(fā)光晶片
(3)積分棒
(4)積分棒輸出端
(5)積分棒輸入端
(6)，(7)積分棒固定片
(8)出射光線
(10)(球面形)面型基板
(11) led發(fā)光晶片
(12)聚焦透鏡
(13)聚焦光線
如[

圖1]所示
led發(fā)光晶片(2)成陣列的固定在(平面)面型基板(1)上，積分棒(3)的積分棒輸入端(5)近距離對(duì)準(zhǔn)led發(fā)光晶片(2)；出射光線(8)由積分棒輸出端(4)射出；積分棒 固定片(6)，(7)是用來(lái)固定積分棒束的，積分棒的截面積可以是相等的也可以是輸入端截 面積小而輸出端截面積大，這樣出射光線(8)將有更加收斂的出射立體角(更多的光能集 中于更小的出射角(出射光線與積分棒軸線的夾角)；這樣有利于簡(jiǎn)化光路)；另一方面積 分棒的出射端可以排列的更緊湊些，因而出射端的面積可以遠(yuǎn)小于led陣列的面積，也更 符合光路要求。積分棒與led的耦合，可通過(guò)粘接的方式結(jié)合；用硅膠類(lèi)最容易實(shí)現(xiàn)。積分棒的外 表面可涂敷更低/高折射率的介質(zhì)或直接大部分區(qū)域暴露于空氣中，這樣有利于光線的傳 輸。如圖2所示眾多l(xiāng)ed發(fā)光晶片(11)所組成的點(diǎn)陣排布在(球面形)面型基板(10)的表面上； 每一個(gè)led發(fā)光晶片的前面都有一個(gè)聚焦透鏡(12) ； (12)的焦點(diǎn)也正是，球面的球心點(diǎn)，因 而聚焦光線(13)共同聚焦于球心。該光源可直接用作目前投影機(jī)的光路中。圖1/2可以排列RGB三種顏色的晶片，在混合式后的白光。
權(quán)利要求
一種面陣積分式LED投影機(jī)光源，由led發(fā)光晶片、光場(chǎng)整理透鏡(可選用件)、面型基板、變徑(或等徑)積分棒(需嚴(yán)格平行光場(chǎng)時(shí)用變徑的)等組成；基本工作原理為對(duì)于曲面聚焦光源結(jié)構(gòu)為當(dāng)激發(fā)led發(fā)光晶片發(fā)光時(shí)，由于半導(dǎo)體發(fā)光區(qū)可以被看成近似點(diǎn)光源，每一個(gè)點(diǎn)光源經(jīng)光場(chǎng)整理透鏡整理后，或是變成平行光線或是變成匯聚光線，面型基板是用來(lái)固定led發(fā)光晶片及透鏡的(led與透鏡可以是1體化的，平面面型基板可使led排列成平面分布；曲面面型基板可使led排列成曲面分布)，有必要時(shí)變徑積分棒再可以用來(lái)進(jìn)一步整理光場(chǎng)(獲得更良好的平行度)，曲面排列的led陣列可使所有的聚焦點(diǎn)重合，平面排列的led陣列可再經(jīng)聚焦透鏡使所有的光線聚焦(當(dāng)面型基板為平面時(shí)，可獲得平行面光源之后再匯聚，當(dāng)面型基板為球面時(shí)，可直接獲得匯聚光源，方便的安裝于光機(jī)中)；另一種情形是在led發(fā)光晶片前插入多個(gè)積分棒(可以一一對(duì)應(yīng))，整理光場(chǎng)后再進(jìn)入投影機(jī)的光學(xué)通道中，通過(guò)光閥器件生成圖像光而投射出去；因而(可獲得2種光源內(nèi)球面(及平面/透鏡)聚焦型及積分棒整理光場(chǎng)型)；其特征就在于曲面聚焦光源結(jié)構(gòu)為將多個(gè)聚焦型的led發(fā)光晶片(含透鏡組件)安裝在曲面面型基板的內(nèi)表面上(或平面基板上)，所有單獨(dú)led的發(fā)光焦點(diǎn)都重合在一起，組成公共焦點(diǎn)(采用平面基板時(shí)再用透鏡聚焦)；另一種積分棒整理光場(chǎng)型光源結(jié)構(gòu)為由多個(gè)獨(dú)立的(等徑或變徑)積分棒安裝在面型基板的(led點(diǎn)陣)表面上的各個(gè)l ed發(fā)光晶片的發(fā)光表面上(可以是每一個(gè)獨(dú)立(積分棒的小面積端彼此分離)的積分棒(的小截面端)，且獨(dú)立耦合一個(gè)(獨(dú)立)l ed發(fā)光晶片區(qū)，是led晶片與積分棒的一一對(duì)應(yīng)耦合方式；也可以是將積分棒(小面積端彼此緊密靠近或緊密排列在一起)所組成的積分棒束與led發(fā)光面離開(kāi)一定距離，即間隙耦合方式)，所耦合的光再由積分棒的另一端出射(積分棒的出射端(可以是較大截面端)可以是緊密排列的)，每一個(gè)積分棒的截面積可以是等截面的，也可以是入射端截面最小出射端最大(有利于平行度改善)；有積分棒導(dǎo)出的光線可以直接進(jìn)入光路中使用也可以再經(jīng)過(guò)另一級(jí)激光棒整理后使用；對(duì)于積分棒與led晶片一一對(duì)應(yīng)的直接耦合方式的情況下，可以將較分散的led點(diǎn)陣的(大)面型基板集束成較小的發(fā)光面(且有良好的光分布立體角)。
2.如權(quán)利要求1及所述技術(shù)，其特征就在于所述積分棒可以是實(shí)心的介質(zhì)組成也可以 是由介質(zhì)圍成的空心的管道；積分棒的表面可以是介質(zhì)的自然表面也可以是覆有其他介質(zhì) 層的表面；(同一 LED像素點(diǎn)引出的)每一根積分棒可以是單根組成，也可以是多根的復(fù)合 體。
全文摘要
一種面陣積分式LED投影機(jī)光源，由LED發(fā)光部件、光場(chǎng)整理透鏡、面型基板、變徑(或等徑)積分棒(需嚴(yán)格平行光場(chǎng)時(shí)用)等組成；曲面面型基板的聚焦型的LED發(fā)光部件組成公共焦點(diǎn)及積分棒整理光場(chǎng)型光源結(jié)構(gòu)，可開(kāi)拓效率更高功率更大的LED光源，廣泛用于投影機(jī)中。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101989034SQ20101028563
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者吳小平, 羅天珍 申請(qǐng)人:吳小平;羅天珍