專(zhuān)利名稱(chēng)：Led芯片和ld芯片混合封裝光源及液晶投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明光源和投影顯示技術(shù)，特別涉及一種將發(fā)光二極管芯片 和激光發(fā)光芯片進(jìn)行混合封裝的光源及采用該混合封裝光源的液晶投影裝 置。
背景技術(shù)：
LED(發(fā)光二極管)目前在液晶顯示領(lǐng)域作為照明光源的應(yīng)用非常廣 泛，但含有單個(gè)發(fā)光芯片的單個(gè)發(fā)光二極管元件的光功率在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中 并不能滿(mǎn)足需求。因此通常的解決方案是將多個(gè)已封裝好的發(fā)光二極管組成 陣列，可獲得大發(fā)光功率的面光源，然而這種方法無(wú)疑會(huì)較大程度地增加光 源的體積和成本，光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜。
同樣，隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展，多個(gè)激光二極管(LD)也被使用組成 陣列式光源用于屈像顯示照明，這種LD陣列光源亮度好，色彩豐富，但成 本昂貴，且LD陣列光源與對(duì)該光源進(jìn)行聚焦整形的透鏡組成的光源組件體 積也較大，無(wú)法滿(mǎn)足投影裝置微型化，另外較嚴(yán)重的缺點(diǎn)是該LD陣列光源 發(fā)熱量很大。
雖然現(xiàn)有投影顯示專(zhuān)利中已揭露使用多個(gè)LED發(fā)光芯片封裝形成發(fā)光 二極管元件作為光源，其成本和體積均被減少，但其亮度色域是不能和激光 光源相比擬的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)新穎的LED芯片和LD芯片混合封裝光 源，其通過(guò)使用一個(gè)反射式聚光透鏡將數(shù)個(gè)LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片混 合封裝在一個(gè)基板上制作而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該光源體積小，具有比激光陣列 光源低的成本，具有比多LED芯片封裝光源更好的發(fā)光特性。
本發(fā)明同時(shí)提供一種液晶投影裝置，其采用上述的LED芯片和LD芯片 混合封裝光源作為照明光源，以改善顯示亮度及色彩，采用該光源的液晶投影裝置適宜微型化制作。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種LED芯片和LD芯片混合封裝光源，包括基板、LED發(fā)光芯片和 LD發(fā)光芯片、反射式聚光透鏡，所述LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片安裝在 基板上，所述反射式聚光透鏡罩住LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片，并與基板 相連接固定。
在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，其中
所述LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片的數(shù)目總和至少為三個(gè)。
所述基板上安裝的芯片為一個(gè)綠光LD芯片、 一個(gè)紅光LD或LED芯 片、 一個(gè)藍(lán)光LED芯片。
優(yōu)選方式為所述基板上的芯片為方形布置的四個(gè)發(fā)光芯片 一個(gè)綠光 LD芯片、 一個(gè)紅光LD或LED芯片、兩個(gè)藍(lán)光LED芯片，其中該兩個(gè)藍(lán)光 LED芯片對(duì)角布置。
所述綠光LD芯片前端設(shè)置有整形微透鏡。
所述反射式聚光透鏡的實(shí)體上形成有作用于紅光LD芯片的整形透鏡。 所述基板包含散熱層和電路層，LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片與該電路 層之間電連接。 -所述反射式聚光透鏡為二次曲面反射式聚光透鏡。
所述反射式聚光透鏡的底部開(kāi)設(shè)有可容納LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片 的凹孔，反射式聚光透鏡通過(guò)此凹孔罩住該LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片。
所述反射式聚光透鏡與基板相連接固定的方式為膠合連接或者機(jī)械固定 連接。
本發(fā)明同時(shí)提供的液晶投影裝置采用如下技術(shù)方案 一種液晶投影裝置，包含偏振分光器件、微液晶顯示單元、投影透鏡， 該液晶投影裝置還含有以上所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源。 其中，所述微液晶顯示單元優(yōu)選為單片或兩片LCOS液晶面板。 本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果為
(1) 通過(guò)使用一個(gè)反射式聚光透鏡將多個(gè)LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片 封裝在一個(gè)基板上制作而成所述混合封裝光源，其體積小成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(2) 該光源具有比多LED芯片封裝光源更好的亮度和色彩，且相較于激光陣列光源發(fā)熱量顯著減少。
(3) 本發(fā)明的優(yōu)選方式為封裝二個(gè)藍(lán)光LED芯片、 一個(gè)綠光LD芯片和 一個(gè)紅光LD芯片，這四個(gè)發(fā)光芯片方形布置，LED芯片發(fā)光經(jīng)反射式聚光 透鏡整形，LD芯片發(fā)光經(jīng)對(duì)應(yīng)的透鏡整形，最后可以得到均勻性好的照明 光。
(4) 本發(fā)明所述的液晶投影裝置采用以上混合封裝光源，以及偏振分光 器、LCOS液晶面板和投影透鏡，適宜進(jìn)行微型化制作，成本低廉，且與單 純的多個(gè)LED芯片封裝光源投影系統(tǒng)對(duì)比，圖像顯示品質(zhì)被改善。
圖1為L(zhǎng)ED芯片和LD芯片混合封裝光源的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包含反射 式聚光透鏡的剖面圖。
圖2為實(shí)施例一LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片的布置方式示意圖。 圖3為實(shí)施例二LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片的布置方式示意圖。 圖4為綠光LD發(fā)光芯片前端設(shè)置整形微透鏡的示意圖。 圖5為本發(fā)明所述液晶投影裝置的單片式LCOS液晶投影系統(tǒng)示意圖。 圖6為該液晶投影裝置的兩片式LCOS液晶投影系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 請(qǐng)參照?qǐng)D1 ， 一種LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其包括基板1 、 LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3 、反射式聚光透鏡4 ，所述LED發(fā)光芯片 2和LD發(fā)光芯片3安裝在基板1上，該反射式聚光透鏡4罩住LED發(fā)光芯 片2和LD發(fā)光芯片3，并與基板l相連接固定，反射式聚光透鏡4既用來(lái) 對(duì)光源發(fā)出的光進(jìn)行聚焦整形，又用來(lái)封裝保護(hù)LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光 芯片3 。
通過(guò)借鑒發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，基板1至少包含散熱層和電路層，電路層上 設(shè)置有電極，LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3與該電路層之間電連接，由 于LD發(fā)光芯片3的發(fā)熱量比LED發(fā)光芯片2大，因此散熱層需要有良好的 散熱性能，例如由銅鋁材料等制成熱沉，或者安裝導(dǎo)熱管，或者連接制冷 器。LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3的數(shù)目總和至少為三個(gè)，可任意搭 配，以保證照明所需亮度和色域。
優(yōu)選實(shí)施例見(jiàn)圖2所示，LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3的數(shù)目總和 為四個(gè)，并在基板1上構(gòu)成方形布置，最佳照明效果搭配為 一個(gè)綠光LD 發(fā)光芯片031 、 一個(gè)紅光LD發(fā)光芯片032 、兩個(gè)藍(lán)光LED發(fā)光芯片021和 022，其中該兩個(gè)藍(lán)光LED發(fā)光芯片021和022位于對(duì)角線(xiàn)，若將紅光LD 發(fā)光芯片032換成紅光LED芯片，光源整體也可具較佳的發(fā)光特性，這樣也 可減少發(fā)熱量和成本。另外將發(fā)光芯片方形布置，可改善發(fā)光均勻性，以及 可獲得投影系統(tǒng)中成像液晶面板所需的方形光斑。
若在基板1上安裝更多數(shù)目的LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3 ，無(wú)疑 光源的亮度和色彩更好，見(jiàn)圖3所示意的實(shí)施例二，共有九個(gè)發(fā)光芯片方形 布置，其中LED發(fā)光芯片2和LD發(fā)光芯片3各自的數(shù)目和發(fā)光顏色類(lèi)型可 按照?qǐng)D像顯示中最好的色彩比例來(lái)進(jìn)行調(diào)配。但發(fā)光芯片數(shù)目越多，會(huì)帶來(lái) 成本增加、設(shè)計(jì)復(fù)雜、光源體積也會(huì)變大等缺點(diǎn)。
本發(fā)明通過(guò)使用一個(gè)反射式聚光透鏡4將多個(gè)LED發(fā)光芯片2和LD發(fā) 光芯片3封裝在一個(gè)基板1上制作而成所述混合封裝光源，結(jié)構(gòu)緊湊，體積 很小，非常適合用于微型化制作的投影裝置中作為照明光源。
見(jiàn)圖1所示，反射式聚光透鏡4的的底部開(kāi)設(shè)有可容納LED發(fā)光芯片2 和LD發(fā)光芯片3的凹孔5 ，反射式聚光透鏡4通過(guò)此凹孔5罩住LED發(fā)光 芯片2和LD發(fā)光芯片3 ，然后將反射式聚光透鏡4與基板1固定在一起， 從而完成光源封裝。該反射式聚光透鏡4與基板1相連接固定的方式可以為 膠合連接，或者通過(guò)將反射式聚光透鏡4裝入一個(gè)輔助套件內(nèi)，然后將該輔 助套件與基板1進(jìn)行機(jī)械固定連接，例如螺釘連接或卡扣連接。
在光學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，僅使用一個(gè)反射式聚光透鏡4用來(lái)對(duì)LED發(fā)光芯片 2和LD發(fā)光芯片3發(fā)出的光同時(shí)進(jìn)行整形勻化是比較難達(dá)到要求的，因?yàn)?激光與LED光特性不同。本發(fā)明中反射式聚光透鏡4為二次曲面(拋物面、 橢球面等)反射式聚光透鏡，其實(shí)體形狀可參考圖1中剖面圖繞中心線(xiàn)旋轉(zhuǎn) 180°后所得(基板1形狀可為圓形或方形)，該反射式聚光透鏡4的中心 部位還形成有整形透鏡6 。反射式聚光透鏡4主要作用丁LED發(fā)光芯片2發(fā)出的光束，LED發(fā)光芯 片2發(fā)出的大角度散射光在其曲面發(fā)生全內(nèi)反射后變成基本平行的光束，其 發(fā)出的小角度散射光經(jīng)整形透鏡6后被壓縮。
綠激光的光束很細(xì)，發(fā)散角小，因此需要在綠光LD芯片的前端設(shè)置整 形微透鏡進(jìn)行擴(kuò)束整形。見(jiàn)圖4所示，在綠光LD發(fā)光芯片031的前端膠合 有柱面微透鏡7 ，該柱面微透鏡7由透明襯底和其上的圓柱形透鏡陣列組 成。另外，通過(guò)更改反射式聚光透鏡4的部分輪廓表面形狀或在其相應(yīng)位置 開(kāi)設(shè)一個(gè)通孔，可讓綠光LD發(fā)光芯片031出射的光直接透過(guò)反射式聚光透 鏡4輸出。
紅激光的光束發(fā)散角較綠激光大，故反射式聚光透鏡4的實(shí)體上形成的 整形透鏡6必須同時(shí)能對(duì)紅光LD發(fā)光芯片的出射光起整形作用。
綜上所述，本發(fā)明光源的光學(xué)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求，可以輸出投影顯示所需品 質(zhì)的照明光。
采用該LED芯片和LD芯片混合封裝光源的液晶投影裝置如圖5 、圖6 所示，該液晶投影裝置可以為單片式LCOS液晶投影系統(tǒng)，組成部件為本發(fā) 明光源8、 一個(gè)偏振分光器IO、 一塊LC0S液晶面板9、 一個(gè)投影透鏡ll。 光源8發(fā)射出均勻的光束斑經(jīng)偏振分光器10分光后提供給LCOS液晶面板 9 ，然后LCOS液晶面板9調(diào)制出圖像光從投影鏡頭ll輸出。
該液晶投影裝置也可以為兩片式LCOS液晶投影系統(tǒng)，組成部件為本發(fā) 明光源8、 一個(gè)偏振分光器IO、兩塊相鄰正交設(shè)置的LC0S液晶面板9和 9'、 一個(gè)投影透鏡ll。光源8發(fā)射出均勻的光束經(jīng)偏振分光器10后分成為 兩束正交偏振光，分別提供給LCOS液晶面板9和9 '。兩LCOS液晶面板 輸出圖像光經(jīng)偏振分光器10后再合成為一朿光，從投影透鏡ll輸出到外部屏幕。
由于本發(fā)明提供的光源體積小成本低，因而上述LCOS液晶投影裝置可 進(jìn)行微型化制作，同時(shí)成本也被降低，且與單純的多個(gè)LED芯片封裝光源投 影系統(tǒng)對(duì)比，圖像顯示色彩及亮度更好。-
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，該液晶投影裝置使用的微液晶顯示單元當(dāng)然 可以為L(zhǎng)CD或DLP，其相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)在此省略介紹。
權(quán)利要求
1.LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在于該混合封裝光源包括基板、LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片、反射式聚光透鏡，所述LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片安裝在基板上，所述反射式聚光透鏡罩住LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片，并與基板相連接固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片的數(shù)目總和至少為三個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述基板上安裝的芯片為一個(gè)綠光LD芯片、 一個(gè)紅光LD或LED芯 片、 一個(gè)藍(lán)光LED芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述基板上的芯片為方形布置的四個(gè)發(fā)光芯片 一個(gè)綠光LD芯片、一 個(gè)紅光LD或LED芯片、兩個(gè)藍(lán)光LED芯片，其中該兩個(gè)藍(lán)光LED芯片對(duì)角 布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特 征在于所述綠光LD芯片前端設(shè)置有整形微透鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特 征在于所述反射式聚光透鏡的實(shí)體上形成有作用于紅光LD芯片的整形透 鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述基板包含散熱層和電路層，LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片與該電路 層之間電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述反射式聚光透鏡為二次曲面反射式聚光透鏡。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征在 于所述反射式聚光透鏡的底部開(kāi)設(shè)有可容納LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片 的凹孔，反射式聚光透鏡通過(guò)此凹孔罩住LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源，其特征 在于所述反射式聚光透鏡與基板相連接固定的方式為膠合連接或者機(jī)械固 定連接。
11. 一種液晶投影裝置，包含偏振分光器件、微液晶顯示單元、投影透 鏡，其特征在于該液晶投影裝置還含有如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的LED芯片和LD芯片混合封裝光源。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的一種液晶投影裝置，其特征在于所述微液晶顯示單元為單片或兩片LCOS液晶面板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種LED芯片和LD芯片混合封裝光源及液晶投影裝置，該LED芯片和LD芯片混合封裝光源包括基板、LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片、反射式聚光透鏡，所述LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片安裝在基板上，反射式聚光透鏡罩住LED發(fā)光芯片和LD發(fā)光芯片，并與基板相連接固定。所述LED芯片和LD芯片混合封裝光源體積小成本低，且發(fā)光特性良好，采用該光源照明的液晶投影裝置適宜微型化制作，圖像顯示色彩及亮度相比LED光源投影系統(tǒng)得到了改善。
文檔編號(hào)F21Y113/02GK101527982SQ20081006545
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者曲魯杰 申請(qǐng)人:紅蝶科技(深圳)有限公司