專利名稱：Led照明系統(tǒng)的勻光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是微顯示及微投影顯示的照明技術領域。
背景技術：
近十年來，半導體發(fā)光技術及微電子技術的發(fā)展，使得LED技術得到 了突飛猛進的進步與應用。LED以其高達10萬小時的長壽命、驅動電壓低、 響應速度快、散熱容易、色域寬、沒有紫外輻射和紅外輻射等優(yōu)點，已在 很多領域顯示了較強的應用價值。如微顯示及投影顯示領域。關于微顯示 與投影顯示的照明系統(tǒng)和光學引擎已有很多發(fā)明。主要分為兩類
第一類采用二次型反射聚光器與光棒進行勻光；如專利號為CN 1948823A，專利名稱為"LED用復合反射面"的專利；專利號為CN 1790153A，專利名稱為"液晶投影儀光學引擎"的專利；專利號為CN 2760613Y，專利名稱為"基于反射型復眼的照明系統(tǒng)"的專利。
第二類采用反射型復眼或透射型蠅眼進行勻光；如專利號為CN 1916693A,專利名稱為"反射式硅基液晶顯示光學引擎"的專利；專利號為 CN 1554983A，專利名稱為"光學引擎照明系統(tǒng)的蠅眼透鏡"的專利；專利 號為CN2891006Y，專利名稱為"新型勻光器件及帶該勻光器件的光學引擎 照明系統(tǒng)"的專利；專利號為CN2881677Y，專利名稱為"硅基液晶光學引 擎"的專利；專利號為CN2896319Y，專利名稱為"數(shù)字投影光學引擎"的 專利。
以上兩類技術方案用于LED照明系統(tǒng)中都會存在一定的缺陷1、用 于微顯示或微投影顯示技術中時，光源輸出面轉化成圖像調制器形狀或顯 示面板所需的矩形，使得大部分的光能損失，導致了光能利用率很低。2、 因單管LED的發(fā)光功率較低，所以二次型反射聚光器不適合LED照明光源 (LED照明將以犧牲照明系統(tǒng)的體積及效率為代價)，只適合鹵素燈光源或 超高壓汞燈3、光棒在長度足夠長時勻光效果較好，但以犧牲光能利用率為代價而浪費能源。4、反射型復眼的每個復眼焦點都不同，設計較難，不 易實現(xiàn)，同時輸出面邊緣均勻效果較差。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有LED照明系統(tǒng)應用在微顯示及微投影顯 示系統(tǒng)中時，存在照明系統(tǒng)的體積龐大、光效率過低、結構復雜而難設計 的問題。進而提出了一種LED照明系統(tǒng)的勻光裝置。
它包含n個矩形反射聚光器l， n為大于零的自然數(shù)，第一正方形復眼 2、第二正方形復眼3、凸透鏡4;
所述第一正方形復眼2由多個矩形透鏡2-1和正方形透明基板2-2組 成；每個矩形透鏡2-l的焦距都相同，多個矩形透鏡2-l排列粘接在正方形 透明基板2-2的一個側面上；
所述第二正方形復眼3由多個矩形透鏡3-1和正方形透明基板3-2組 成；每個矩形透鏡3-l的焦距都相同，多個矩形透鏡3-1排列粘接在正方形 透明基板3-2的一個側面上；
所述矩形反射聚光器1由矩形透明腔體和反光膜組成；矩形透明腔體 的外表面或內表面鍍有高反射率的反光膜，矩形透明腔體的四個曲面的成
型規(guī)則為
將拋物線沿對稱軸或平行于對稱軸的直線分成兩個部分；其中較小的 部分沿著垂直于拋物線平面的方向拉伸，形成曲面；并且曲面的兩端都為 直線段，然后拼接在一起，組成矩形透明腔體；
所述矩形反射聚光器1的焦距/與出射端口對角線長度的一半《、入射 端口對角線長度的一半"長度丄、出射光線在出射面處的角度《互相之間 的關系為下式<formula>formula see original document page 5</formula> (1)<formula>formula see original document page 5</formula> (2)
所述n個矩形反射聚光器1的光出射端口設置在同一個平面內并組合 排列成正方形光輸出端口； 第一正方形復眼2、第二正方形復眼3、凸透鏡4依次設置在上述n個 矩形反射聚光器1的光出射端口排列組成的正方形光輸出端口處；
上述n,個矩形反射聚光器1的光出射端口排列組成正方形光輸出端口 的中心線、第一正方形復眼2的光軸中心線、第二正方形復眼3的光軸中 心線與凸透鏡4的光軸中心線相互重合；
第一正方形復眼2的后焦面與第二正方形復眼3的前焦面重合，第二 正方形復眼3通過凸透鏡4與微顯示面板5之間形成物像關系。
本發(fā)明能將LED光源的光束直接整形為矩形，光能利用率大于60%， 并具有照射面的光均度好、體積小、色彩鮮艷、發(fā)熱量小、壽命長、結構 簡單容易設計制造的優(yōu)點。在應用于彩色照明時，其三基色組成的色域較 寬，能實現(xiàn)很好的色飽和度和很大的顏色范圍。能對微顯示及微投影顯示 系統(tǒng)中的DLP、 LCD、 LCOS微顯示面板進行照明。
圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖，圖2是圖1中矩形反射聚光器1的 右視圖，圖3是含有多個矩形反射聚光器1的勻光裝置的結構示意圖，圖4 是含有多個高亮度LED發(fā)光二極管6的勻光裝置的結構示意圖，圖5是具 體實施方式四中的一種結構的示意圖，圖6是具體實施方式
四中的另一種 結構的示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖l、圖2、圖3、圖4說明本實施方式，本實 施方式由n個矩形反射聚光器l， n為大于零的自然數(shù)，第一正方形復眼2、 第二正方形復眼3、凸透鏡4組成；
所述第一正方形復眼2由多個矩形透鏡2-1和正方形透明基板2-2組 成；每個矩形透鏡2-l的焦距都相同，多個矩形透鏡2-l排列粘接在正方形 透明基板2-2的一個側面上；
所述第二正方形復眼3由多個矩形透鏡3-1和正方形透明基板3-2組 成；每個矩形透鏡3-l的焦距都相同，多個矩形透鏡3-1排列粘接在正方形 透明基板3-2的一個側面上；
所述矩形反射聚光器1由矩形透明腔體和反光膜組成；矩形透明腔體
的外表面或內表面鍍有高反射率的反光膜，矩形透明腔體的四個曲面的成 型規(guī)則為
將拋物線沿對稱軸或平行于對稱軸的直線分成兩個部分；其中較小的 部分沿著垂直于拋物線平面的方向拉伸，形成曲面；并且曲面的兩端都為 直線段，然后拼接在一起，組成矩形透明腔體；
所述矩形反射聚光器1的焦距/與出射端口對角線長度的一半"、入射 端口對角線長度的一半"長度丄、出射光線在出射面處的角度《互相之間 的關系為下式
<formula>formula see original document page 7</formula>所述n個矩形反射聚光器1的光出射端口設置在同一個平面內并組合
排列成正方形光輸出端口；
第一正方形復眼2、第二正方形復眼3、凸透鏡4依次設置在上述n個 矩形反射聚光器1的光出射端口排列組成的正方形光輸出端口處；
上述n個矩形反射聚光器1的光出射端口排列組成正方形光輸出端口 的中心線、第一正方形復眼2的光軸中心線、第二正方形復眼3的光軸中 心線與凸透鏡4的光軸中心線相互重合；
第一正方形復眼2的后焦面與第二正方形復眼3的前焦面重合，第二 正方形復眼3通過凸透鏡4與微顯示面板5之間形成物像關系。
所述矩形反射聚光器1的矩形透明腔體的材質為光學玻璃、光學樹脂 或光學塑料。
每個矩形反射聚光器1的入射端口中都設置有N個高亮度LED發(fā)光二 極管6。
所述矩形透明腔體的四個曲面所引用的拋物線為相同時，矩形透明腔 體的入射端口和出射端口都為正方形。
所述矩形透明腔體的兩個相鄰曲面所引用的拋物線為不同時，矩形透 明腔體的入射端口和出射端口都為長方形，并使其邊長比都為4: 3，不同的兩個曲面的焦點都在平行于入射端口面的同一個平面內。
矩形反射聚光器1的入射端口中可設置三個高亮度LED發(fā)光二極管6， 其顏色分別為紅、綠、藍三基色。
本具體實施方式
中的微顯示面板5選用DLP。
具體實施方式
二結合圖4說明本實施方式，本實施方式與具體實施 方式一的不同點在于矩形反射聚光器1的數(shù)量為一個；其它組成和連接關 系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖3說明本實施方式，本實施方式與具體實施 方式一的不同點在于矩形反射聚光器1的數(shù)量為多個；其它組成和連接關 系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結合圖5、圖6說明本實施方式，本實施方式在具體 實施方式一的基礎上增加有PBS偏振器7; PBS偏振器7設置在第二正方 形復眼3與凸透鏡4之間。本具體實施方式
中的矩形反射聚光器1的數(shù)量 為一個或為多個，本具體實施方式
中的微顯示面板5選用LCD、 LCOS。其 它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
權利要求
1、LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，它包含n個矩形反射聚光器(1)，n為大于零的自然數(shù)，第一正方形復眼(2)、第二正方形復眼(3)、凸透鏡(4)；其特征在于所述第一正方形復眼(2)由多個矩形透鏡(2-1)和正方形透明基板(2-2)組成；每個矩形透鏡(2-1)的焦距都相同，多個矩形透鏡(2-1)排列粘接在正方形透明基板(2-2)的一個側面上；所述第二正方形復眼(3)由多個矩形透鏡(3-1)和正方形透明基板(3-2)組成；每個矩形透鏡(3-1)的焦距都相同，多個矩形透鏡(3-1)排列粘接在正方形透明基板(3-2)的一個側面上；所述矩形反射聚光器(1)由矩形透明腔體和反光膜組成；矩形透明腔體的外表面或內表面鍍有高反射率的反光膜，矩形透明腔體的四個曲面的成型規(guī)則為將拋物線沿對稱軸或平行于對稱軸的直線分成兩個部分；其中較小的部分沿著垂直于拋物線平面的方向拉伸，形成曲面；并且曲面的兩端都為直線段，然后拼接在一起，組成矩形透明腔體；所述矩形反射聚光器(1)的焦距f與出射端口對角線長度的一半a、入射端口對角線長度的一半s、長度L、出射光線在出射面處的角度θi互相之間的關系為下式f＝s(1+sinθi)(1)L＝(a+s)ctgθi(2)a＝s/sinθi (3)所述n個矩形反射聚光器(1)的光出射端口設置在同一個平面內并組合排列成正方形光輸出端口；第一正方形復眼(2)、第二正方形復眼(3)、凸透鏡(4)依次設置在上述n個矩形反射聚光器(1)的光出射端口排列組成的正方形光輸出端口處；上述n個矩形反射聚光器(1)的光出射端口排列組成正方形光輸出端口的中心線、第一正方形復眼(2)的光軸中心線、第二正方形復眼(3)的光軸中心線與凸透鏡(4)的光軸中心線相互重合；第一正方形復眼(2)的后焦面與第二正方形復眼(3)的前焦面重合，第二正方形復眼(3)通過凸透鏡(4)與微顯示面板(5)之間形成物像關系。
2、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于所 述矩形透明腔體的四個曲面所引用的拋物線為相同時，矩形透明腔體的入 射端口和出射端口都為正方形。
3、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于所 述矩形透明腔體的兩個相鄰曲面所引用的拋物線為不同時，矩形透明腔體 的入射端口和出射端口都為長方形，并使其邊長比都為4: 3，不同的兩個 曲面的焦點都在平行于入射端口面的同一個平面內。
4、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于所 述矩形反射聚光器(l)中矩形透明腔體的材質為光學玻璃、光學樹脂或光學 塑料。
5、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于所 述矩形反射聚光器(l)的數(shù)量為一個。
6、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于所 述矩形反射聚光器(l)的數(shù)量為多個。
7、 根據(jù)權利要求1所述的LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，其特征在于它 增加有PBS偏振器(7);PBS偏振器(7)設置在第二正方形復眼(3)與凸透鏡(4) 之間。
全文摘要
LED照明系統(tǒng)的勻光裝置，它涉及的是微顯示及微投影顯示的照明技術領域。它是為了解決現(xiàn)有LED照明系統(tǒng)應用在微顯示及微投影顯示系統(tǒng)中時，存在照明系統(tǒng)的體積龐大、光效率過低、結構復雜而難設計的問題。它的n個矩形反射聚光器(1)的光出射端口設置在同一個平面內并組合排列成正方形光輸出端口；第一正方形復眼(2)、第二正方形復眼(3)、凸透鏡(4)依次設置在上述n個矩形反射聚光器(1)的光出射端口排列組成的正方形光輸出端口處。本發(fā)明能將LED光源的光束直接整形為矩形，光能利用率大于60％，并具有照射面的光均度好、色彩鮮艷、發(fā)熱量小、壽命長、結構簡單容易設計制造的優(yōu)點。在應用于彩色照明時，其三基色組成的色域較寬。
文檔編號F21V7/04GK101169233SQ200710144689
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2007年11月28日
發(fā)明者孫文軍, 尹燕宗, 麗 趙, 峰 閆 申請人:哈爾濱師范大學