專利名稱：Led多色光組合式棱鏡合色器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED多色光組合式棱鏡合色器，屬于光電照明和顯示的技術領域。
背景技術：
目前的紅、綠、藍三色光合色為白光的裝置主要是X-棱鏡77(X-cube)合色器，其基本結構如圖1所示。X-棱鏡77由四個截面底角為45°的直角棱鏡膠合而成，紅光聚光器71、綠光聚光器74、藍光聚光器76分別膠接在X-棱鏡的左側面、頂面和右側面，紅光LED72、綠光LED 73和藍光LED 75分別粘貼在紅光聚光器71、綠光聚光器74和藍光聚光器76的頂面上，X-棱鏡77膠合面772和773上鍍制有反射藍光，透過綠光和紅光的分光膜，X-棱鏡77膠合面771和772上鍍制有反射紅光，透過綠光和藍光的分光膜。紅光LED 72、綠光LED 73和藍光LED 75發(fā)出的紅、綠和藍三色光分別經(jīng)紅光聚光器71、綠光聚光器74和藍光聚光器76光學耦合，射入X-棱鏡77，紅光的一部分被分光膜771反射，然后透過分光膜773出射，紅光的另一部分透過分光膜773，然后被分光膜774反射后出射，藍光的一部分被分光膜772反射，然后透過分光膜774出射，藍光的另一部分透過分光膜774，然后被分光膜773反射后出射，綠光透過分光膜771、分光膜772、分光膜773和分光膜774后出射，該三色光合色為白光，以垂直X-棱鏡的底面的方式，經(jīng)X-棱鏡的底面出射。
背景技術：
的缺點是X-棱鏡由四個直角棱鏡膠合而成，加工精度要求高，工藝復雜，鍍膜設計和鍍膜工藝難度大，制作成本昂貴。X-棱鏡合色器是固定結構，不可重新組合和排列，只能合三色光，不能組合成三色以上的多色光合色器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是推出一種LED多色光組合式棱鏡合色器。該合色器有以下優(yōu)點膜系設計和制作容易，棱鏡精度要求低，加工容易，結構靈活，能組合成三色以上的多色光合色器，出射光的色彩飽和度和亮度高，出射光的色域范圍廣。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術方案。本發(fā)明含六個光學組件，它們工作的中心波長均在可見光范圍內(nèi)，分別為λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6，依次從最大到最小，中心波長為λ1的光學組件與其余的五個光學組件中的兩個、三個、四個或五個光學耦合組合成三色光、四色光、五色光或六色光合色器。
現(xiàn)結合附圖詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容。
一種LED多色光組合式棱鏡合色器，其特征在于，含六個光學組件第一光學組件1含第一聚光器11和第一LED 10，第一LED 10的中心波長為λ1，第一LED10與第一聚光器11頂部呈光學耦合，第二光學組件含第一棱鏡24、第二聚光器21和第二LED 20，第二LED20的中心波長為λ2，第二LED 20與第二聚光器21頂部呈光學耦合，第二聚光器21的底部22與第一棱鏡24的入射面23呈光學耦合，第一棱鏡24由兩個45°直角棱鏡組成，對角面上有第一分光膜27，第一分光膜27是反射中心波長為λ2的光和透過中心波長比中心波長λ2大的光的分光膜，出射中心波長為λ2的光的面為出射面26，出射面26的對面為透光面25，第三光學組件3含第二棱鏡34、第三聚光器31和第三LED 30，第三LED 30的中心波長為λ3，第三LED 30與第三聚光器31頂部呈光學耦合，第三聚光器31的底部32與第二棱鏡34的入射面33呈光學耦合，第二棱鏡34由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第二分光膜37，第二分光膜37是反射中心波長為λ3的光和透過中心波長比中心波長λ3大的光的分光膜，出射中心波長為λ3的光的面為出射面36，出射面36的對面為透光面35，第四光學組件4含第三棱鏡44、第四聚光器41和第四LED 40，第四LED 40的中心波長為λ4，第四LED 40與第四聚光器41頂部呈光學耦合，第四聚光器41的底部42與第三棱鏡44的入射面43呈光學耦合，第三棱鏡44由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第三分光膜47，第三分光膜47是反射中心波長為λ4的光和透過中心波長比中心波長為λ4大的光的分光膜，出射中心波長為λ4光的面為出射面46，出射面46的對面為透光面45，第五光學組件5含第四棱鏡54、第五聚光器51和第五LED 50，第五LED 50的中心波長為λ5，第五LED 50與第五聚光器51頂部呈光學耦合，第五聚光器51的底部52與第四棱鏡54的入射面53呈光學耦合，第四棱鏡54由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第四分光膜57，第四分光膜57是反射中心波長為λ5的光和透過中心波長比中心波長λ5大的光的分光膜，出射中心波長為λ5的光的面為出射面56，出射面56的對面為透光面55，第六光學組件6含第五棱鏡64、第六聚光器61和第六LED 60，第六LED 60的中心波長為λ6，第六LED 60與第六聚光器61頂部呈光學耦合，第六聚光器61的底部62與第五棱鏡64的入射面63呈光學耦合，第五棱鏡64由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第五分光膜67，第五分光膜67是反射中心波長為λ6的光和透過中心波長比中心波長λ6大的光的分光膜，出射中心波長為λ6的光的面為出射面66，出射面66的對面為透光面65，第一光學組件1與其余五個光學組件中的兩個、三個、四個或五個光學耦合組合成三色光、四色光、五色光或六色光合色器，組合方式第一光學組件1的底面12與中心波長僅小于中心波長λ1的光學組件的透光面呈光學耦合，其余的光學組件的透光面按照中心波長由大到小依次與前一光學組件的出射面呈光學耦合，最后一個光學組件的出射面為LED多色光組合式棱鏡合色器的合色光出射面，LED多色光組合式棱鏡合色器中，除第一光學組件1外的其余五個光學組件中的任何一個的分光膜與相鄰光學組件的分光膜可以平行，也可以垂直。
本發(fā)明的進一步特征在于六個光學組件的中心波長λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm、455nm。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
1、分光膜膜系設計和制作容易。各分光膜之間不存在顏色竄擾，降低了膜系設計的難度，能實現(xiàn)小F數(shù)數(shù)值的鍍膜，提高LED光能量利用率。
2、結構靈活，可以組合成多色光合色器，出射光的色彩飽和度和亮度高，色域范圍廣。
3、棱鏡加工精度要求不高、工藝簡單、制作成本低。
圖1是LED三色光X-棱鏡合色器的結構示意圖。
圖2是第一光學組件1的結構示意圖。
圖3是第二光學組件2的結構示意圖。
圖4是第三光學組件3的結構示意圖。
圖5是第四光學組件4的結構示意圖。
圖6是第五光學組件5的結構示意圖。
圖7是第六光學組件6的結構示意圖。
圖8是LED三色光組合式棱鏡合色器的結構示意圖。
圖9是LED四色光組合式棱鏡合色器的結構示意圖。
圖10是LED五色光組合式棱鏡合色器的結構示意圖。
圖11是LED六色光組合式棱鏡合色器的結構示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的技術方案。
實施例1本實施例是LED三色光組合式棱鏡合色器(見附圖8)，它由第一光學組件1、第三光學組件3和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5出射面56是合色光出射面，λ1、λ3、λ5分別為640nm、530nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
現(xiàn)詳細說明本實施例的工作原理。
第一LED 10發(fā)出的中心波長為λ1的光，通過底面12光學耦合進入透光面35，并透過第二分光膜37，第三LED 30發(fā)出的中心波長為λ3的光通過底面32光學耦合進入入射面33，被第二分光膜37反射，與透過第二分光膜37的中心波長為λ1的光匯合在一起，從出射面36出射，中心波長為λ1和λ3的光匯合在一起，透過透光面55，并透過第四分光膜57，第五LED 50發(fā)出的中心波長為λ5的光通過底面52光學耦合進入入射面53，并被第四分光膜57反射，與透過第四分光膜57的中心波長為λ1和λ3的光匯合在一起，從出射面56出射，出射的合色光為白光。
實施例2本實施例是LED四色光組合式棱鏡合色器(見附圖9)，它由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2的透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ5分別為640nm、589nm、530nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
實施例3本實施例是LED五色光組合式棱鏡合色器(見附圖10)，它由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3、第四光學組件4和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2的透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3出射面36與第四光學組件4的透光面45呈光學耦合，第四光學組件4的透光面46與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
實施例4本實施例是LED六色光組合式棱鏡合色器(見附圖10)，它由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3、第四光學組件4、第五光學組件5和第六光學組件6組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第四光學組件4的透光面45呈光學耦合，第四光學組件4的透光面46與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56與第六光學組件6的透光面65呈光學耦合，第六光學組件6的出射面66是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm、455nm，從出射面66出射的合色光為白光。
實施例2～4的工作原理與實施例1的工作原理類似，這里就不再贅述。
本發(fā)明的合色器特別適于用在LCD、DLP、LCOS等類型的顯示系統(tǒng)中，作為照明光源。
權利要求
1.一種LED多色光組合式棱鏡合色器，其特征在于，含六個光學組件第一光學組件1含第一聚光器11和第一LED10，第一LED10的中心波長為λ1，第一LED10與第一聚光器11頂部呈光學耦合，第二光學組件含第一棱鏡24、第二聚光器21和第二LED20，第二LED20的中心波長為λ2，第二LED20與第二聚光器21頂部呈光學耦合，第二聚光器21的底部22與第一棱鏡24的入射面23呈光學耦合，第一棱鏡24由兩個45°直角棱鏡組成，對角面上有第一分光膜27，第一分光膜27是反射中心波長為λ2的光和透過中心波長比中心波長λ2大的光的分光膜，出射中心波長為λ2的光的面為出射面26，出射面26的對面為透光面25，第三光學組件3含第二棱鏡34、第三聚光器31和第三LED30，第三LED30的中心波長為λ3，第三LED30與第三聚光器31頂部呈光學耦合，第三聚光器31的底部32與第二棱鏡34的入射面33呈光學耦合，第二棱鏡34由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第二分光膜37，第二分光膜37是反射中心波長為λ3的光和透過中心波長比中心波長λ3大的光的分光膜，出射中心波長為λ3的光的面為出射面36，出射面36的對面為透光面35，第四光學組件4含第三棱鏡44、第四聚光器41和第四LED40，第四LED40的中心波長為λ4，第四LED40與第四聚光器41頂部呈光學耦合，第四聚光器41的底部42與第三棱鏡44的入射面43呈光學耦合，第三棱鏡44由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第三分光膜47，第三分光膜47是反射中心波長為λ4的光和透過中心波長比中心波長為λ4大的光的分光膜，出射中心波長為λ4光的面為出射面46，出射面46的對面為透光面45，第五光學組件5含第四棱鏡54、第五聚光器51和第五LED50，第LED50的中心波長為λ5，第五LED50與第五聚光器51頂部呈光學耦合，第五聚光器51的底部52與第四棱鏡54的入射面53呈光學耦合，第四棱鏡54由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第四分光膜57，第四分光膜57是反射中心波長為λ5的光和透過中心波長比中心波長λ5大的光的分光膜，出射中心波長為λ5的光的面為出射面56，出射面56的對面為透光面55，第六光學組件6含第五棱鏡64、第六聚光器61和第六LED60，第六LED60的中心波長為λ6，第六LED60與第六聚光器61頂部呈光學耦合，第六聚光器61的底部62與第五棱鏡64的入射面63呈光學耦合，第五棱鏡64由兩個45°直角棱鏡組成，它們的對角面上有第五分光膜67，第五分光膜67是反射中心波長為λ6的光和透過中心波長比中心波長λ6大的光的分光膜，出射中心波長為λ6的光的面為出射面66，出射面66的對面為透光面65，第一光學組件1與其余五個光學組件中的兩個、三個、四個或五個光學耦合組合成三色光、四色光、五色光或六色光合色器，組合方式第一光學組件1的底面12與中心波長僅小于中心波長λ1的光學組件的透光面呈光學耦合，其余的光學組件的透光面按照中心波長由大到小依次與前一光學組件的出射面呈光學耦合，最后一個光學組件的出射面為LED多色光組合式棱鏡合色器的合色光出射面，LED多色光組合式棱鏡合色器中，除第一光學組件1外的其余五個光學組件中的任何一個的分光膜與相鄰光學組件的分光膜可以平行，也可以垂直。
2.根據(jù)權利要求1所述的多色光合色器，其特征在于，六個光學組件的中心波長λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm、455nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的多色光合色器，其特征在于，它是一種LED三色光組合式棱鏡合色器，由第一光學組件1、第三光學組件3和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5出射面56是合色光出射面，λ1、λ3、λ5分別為640nm、530nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
4.根據(jù)權利要求1所述的多色光合色器，其特征在于，它是一種LED四色光組合式棱鏡合色器，由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2的透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ5分別為640nm、589nm、530nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
5.根據(jù)權利要求1所述的多色光合色器，其特征在于，它是一種LED五色光組合式棱鏡合色器，由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3、第四光學組件4和第五光學組件5組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2的透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3出射面36與第四光學組件4的透光面45呈光學耦合，第四光學組件4的透光面46與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm，從出射面56出射的合色光為白光。
6.根據(jù)權利要求1所述的多色光合色器，其特征在于，它是一種LED六色光組合式棱鏡合色器，由第一光學組件1、第二光學組件2、第三光學組件3、第四光學組件4、第五光學組件5和第六光學組件6組成，第一聚光器11的底面12與第二光學組件2透光面25呈光學耦合，第二光學組件2的出射面26與第三光學組件3的透光面35呈光學耦合，第三光學組件3的出射面36與第四光學組件4的透光面45呈光學耦合，第四光學組件4的透光面46與第五光學組件5的透光面55呈光學耦合，第五光學組件5的出射面56與第六光學組件6的透光面65呈光學耦合，第六光學組件6的出射面66是合色光出射面，λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6分別為640nm、589nm、530nm、495nm、470nm、455nm，從出射面66出射的合色光為白光。
全文摘要
一種LED多色光組合式棱鏡合色器，屬于光電照明和顯示的技術領域。該合色器含六個光學組件，它們工作的中心波長均在可見光范圍內(nèi)，分別為λ
文檔編號G02B19/00GK1987550SQ20051011186
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者鄭安民, 辜長明, 沈榮桂, 李德斌 申請人:上海飛銳光電科技有限公司