專利名稱：固態(tài)光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置，更具體地說，涉及一種改進(jìn)的固態(tài)光源裝置。
背景技術(shù)：
大功率LED (包括OLED)等固態(tài)發(fā)光器件作為新型的高亮度、長壽命光 源在照明等應(yīng)用領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展，其具有的長壽命、高色純等特點(diǎn)正是 現(xiàn)有基于電弧發(fā)光的投影光源所欠缺的，但要將LED等固態(tài)發(fā)光器件應(yīng)用于 投影系統(tǒng)，就必須要求所構(gòu)成光源為一個較為理想的點(diǎn)光源，但每一個LED 的發(fā)光體為一個具有一定發(fā)光面積的半導(dǎo)體芯片，本質(zhì)上是一個小型面光源， 且由于單只LED芯片發(fā)光亮度有限，為了達(dá)到足夠大的發(fā)光通量，通常還需 要將多個LED芯片排列成陣列，或采用更大尺寸的LED面發(fā)光體，在形成發(fā) 光通量倍增的同時，其光源發(fā)光面積也相應(yīng)倍增，當(dāng)光源發(fā)光面積越大，其相 應(yīng)的投影成像光學(xué)系統(tǒng)的成像光效率就越低，即試圖通過傳統(tǒng)方式增加LED 數(shù)量來增加光源的光輸出通量(發(fā)光亮度)努力是難以湊效的，這是將大功率 LED等固體光源應(yīng)用于投影系統(tǒng)的主要技術(shù)障礙。
如圖1所示，所示的固態(tài)光源裝置包括中空的六面體光學(xué)構(gòu)件l，其前壁 設(shè)有出光口3，出光口 3的大小與投影光學(xué)系統(tǒng)匹配，在六面體光學(xué)構(gòu)件l的 一個側(cè)面內(nèi)壁設(shè)有入光口 5,除出光口 3、入光口 5外的光學(xué)構(gòu)件1內(nèi)壁面上 設(shè)有鏡面反射層2，入光口 5可以設(shè)置一個導(dǎo)光棱鏡4，只要導(dǎo)光棱鏡4底面 總和與入光口 5匹配，也可以設(shè)置多個不同大小的導(dǎo)光棱鏡平行無間隙組成的 導(dǎo)光棱鏡陣列板，導(dǎo)光棱鏡4為非對稱的條狀楔形棱鏡，光學(xué)構(gòu)件l外與入光 口 5對應(yīng)設(shè)有面發(fā)光體7，面發(fā)光體是由發(fā)光芯片或密集排布的發(fā)光芯片陣列 構(gòu)成，發(fā)光芯片或密集排布的發(fā)光芯片陣列形成發(fā)光面的大小與入光口 5匹配 一致，光學(xué)構(gòu)件1內(nèi)填充有透光樹脂材料或玻璃，這樣設(shè)置的固態(tài)光源裝置入光口以及面發(fā)光體的面積相對比較小，并不能最大效率的利用固態(tài)光源裝置， 因此我們需要一種能夠增大面發(fā)光體有效發(fā)光面積，或者保持相同的面發(fā)光體 有效發(fā)光面積，而能縮小固態(tài)光源裝置入光口面積，亦即縮小六面體光學(xué)構(gòu)件 體積和出光口面積，使之更接近于理想點(diǎn)光源的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不改變光學(xué)構(gòu)件和入光口尺寸的條件下增大所設(shè)置的 面發(fā)光體的有效發(fā)光面積，或者在保持相同面發(fā)光體有效發(fā)光面積的前提下， 縮小出光口面積，使之更接近于理想點(diǎn)光源。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的 一種固態(tài)光源裝置，包括中 空光學(xué)構(gòu)件，光學(xué)構(gòu)件的腔體內(nèi)為空氣、真空或其它透光介質(zhì)，光學(xué)構(gòu)件上設(shè) 有出光口，光學(xué)構(gòu)件呈多面體狀，其上設(shè)有至少一個入光口，與入光口對應(yīng)設(shè) 有至少一個導(dǎo)光棱鏡，與導(dǎo)光棱鏡底面對應(yīng)設(shè)有面發(fā)光體，光學(xué)構(gòu)件內(nèi)或者光 學(xué)構(gòu)件內(nèi)和光學(xué)構(gòu)件外都設(shè)有反射件，在光學(xué)構(gòu)件的入光口與面發(fā)光體之間設(shè) 有入光面積大于出光面積的棱臺形導(dǎo)光件，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光 件后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件出光口射 出。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，棱臺形導(dǎo)光件包括楔形光導(dǎo)及與其配合 的棱臺形六面體，棱臺形六面體的底面積大于頂面積，其底面為與面發(fā)光體配 合的入光面，頂面為與光學(xué)構(gòu)件的入光口配合的出光面，四個側(cè)面設(shè)置為反射 面，楔形光導(dǎo)設(shè)置在棱臺形六面體的內(nèi)部。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，楔形光導(dǎo)為雙楔形光導(dǎo)或單楔形光導(dǎo)。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，與出光口相對的光學(xué)構(gòu)件內(nèi)后壁面上設(shè) 有棱錐狀鏡面反射層。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，導(dǎo)光棱鏡為條狀楔形棱鏡，二個以上的 導(dǎo)光棱鏡平行無間隙組成導(dǎo)光棱鏡陣列板，導(dǎo)光棱鏡陣列板與入光口大小匹 配。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，導(dǎo)光棱鏡為非對稱棱鏡，與底面夾角較大的導(dǎo)光棱鏡的側(cè)面朝向出光口 。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，出光口的大小與投影光學(xué)系統(tǒng)匹配。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，棱臺形導(dǎo)光件的底面設(shè)置有條形棱鏡陣 列板，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)條形棱鏡陣列板射入棱臺形導(dǎo)光件。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，導(dǎo)光棱鏡設(shè)置在楔形光導(dǎo)的出光面，構(gòu) 成復(fù)合的棱臺形導(dǎo)光件。
在本發(fā)明所述的固態(tài)光源裝置中，楔形光導(dǎo)的兩個三角形側(cè)面及與其配合 的棱臺形六面體的兩個側(cè)面并行且垂直于棱臺形導(dǎo)光件的入光面。
本發(fā)明在光學(xué)構(gòu)件的入光口與面發(fā)光體之間設(shè)有一個入光面積大于出光 面積的棱臺形導(dǎo)光件，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光件后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱 鏡折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件出光口射出，在不改變光學(xué)構(gòu) 件和入光口尺寸的條件增大了面發(fā)光體的有效發(fā)光面積，并且能起到一定的散 熱作用。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是常規(guī)的固態(tài)光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的固態(tài)光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明具有雙楔形光導(dǎo)的棱臺形導(dǎo)光件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明具有單楔形光導(dǎo)的棱臺形導(dǎo)光件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的棱臺形導(dǎo)光件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的棱臺形導(dǎo)光件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明的棱臺形導(dǎo)光件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之三的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明的固態(tài)光源裝置的組裝示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在光學(xué)構(gòu)件1的入光口 5與面發(fā)光體7之間設(shè)有一個入光面積大于 出光面積的棱臺形導(dǎo)光件6,面發(fā)光體7發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光件6之后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡4折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件1出光口 3 射出，在不改變光學(xué)構(gòu)件1和入光口 5尺寸的條件增大了面發(fā)光體7的有效發(fā) 光面積，或者保持相同的面發(fā)光體有效發(fā)光面積，而能縮小固態(tài)光源裝置入光 口面積，亦即縮小六面體光學(xué)構(gòu)件體積和出光口面積，使之更接近于理想點(diǎn)光 源。
如圖2所示， 一種固態(tài)光源裝置包括中空的六面體光學(xué)構(gòu)件l，其前壁設(shè) 有出光口 3，出光口 3的大小與投影光學(xué)系統(tǒng)匹配，在六面體光學(xué)構(gòu)件1的一 個側(cè)面內(nèi)壁設(shè)有入光口 5,除出光口 3、入光口 5外的光學(xué)構(gòu)件1內(nèi)壁面上設(shè) 有鏡面反射層2，入光口 5可以設(shè)置一個導(dǎo)光棱鏡4，只要導(dǎo)光棱鏡4底面總 和與入光口 5匹配，也可以設(shè)置多個不同大小的導(dǎo)光棱鏡平行無間隙組成的導(dǎo) 光棱鏡陣列板，導(dǎo)光棱鏡4為非對稱的條狀楔形棱鏡，光學(xué)構(gòu)件l外與入光口 5對應(yīng)設(shè)有面發(fā)光體7，面發(fā)光體7由發(fā)光芯片或密集排布的發(fā)光芯片陣列構(gòu) 成，發(fā)光芯片或密集排布的發(fā)光芯片陣列形成發(fā)光面的大小與入光口 5匹配一 致，在光學(xué)構(gòu)件1的入光口 5與面發(fā)光體7之間設(shè)有一個入光面積大于出光面 積的棱臺形導(dǎo)光件6，棱臺形導(dǎo)光件6的頂面與導(dǎo)光棱鏡4底面匹配安裝，棱 臺形導(dǎo)光件6的底面與面發(fā)光體7匹配安裝，光學(xué)構(gòu)件1內(nèi)填充有透光樹脂材 料或玻璃，面發(fā)光體7發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光件6后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡4 折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件1的出光口 3射出。
圖2中所示的棱臺形導(dǎo)光件6包括一個底面積大于頂面積的棱臺形六面體 6-1以及一個楔形光導(dǎo)6-2,棱臺形六面體6-1的底面設(shè)置為入光面6-6，頂面 設(shè)置為出光面6-5,四個側(cè)面設(shè)置為反射面6-4，楔形光導(dǎo)6-2設(shè)置在棱臺形六 面體6-l的內(nèi)部，楔形光導(dǎo)6-2的四個側(cè)面和一個頂面都為折射面6-3。棱臺 形導(dǎo)光件6的入光面6-6與面發(fā)光體7配合，出光面與光學(xué)構(gòu)件1的入光口 5 配合。與出光口3相對的光學(xué)構(gòu)件1內(nèi)后壁面上設(shè)有棱錐狀鏡面反射層2，導(dǎo) 光棱鏡4為條狀楔形棱鏡，二個以上的導(dǎo)光棱鏡4平行無間隙組成導(dǎo)光棱鏡陣 列板4，導(dǎo)光棱鏡陣列板4與入光口5大小匹配，導(dǎo)光棱鏡4為非對稱棱鏡， 與底面夾角較大的導(dǎo)光棱鏡4的側(cè)面朝向出光口 3，出光口 3的大小與投影光 學(xué)系統(tǒng)匹配。面積被棱臺形導(dǎo)光件6增大了的面發(fā)光體7所發(fā)出的光經(jīng)楔形光導(dǎo)6-2內(nèi) 表面間的反復(fù)反射，被導(dǎo)向面積較小的出光面6-5，由于此出光面6-5與光學(xué) 構(gòu)件1的入光口 5匹配，故光線被導(dǎo)入該入光口 5，這樣就使設(shè)置的面發(fā)導(dǎo)體 7的有效發(fā)光面積大增加了。
如圖3和圖4所示，本發(fā)明所述的棱臺形導(dǎo)光件6內(nèi)部的楔形光導(dǎo)6-2可 以是雙楔形光導(dǎo)，也可以是單楔形光導(dǎo)，雙楔形光導(dǎo)或單楔形光導(dǎo)設(shè)置在棱臺 形六面體6-l的內(nèi)部。
圖5是本發(fā)明的棱臺形導(dǎo)光件6的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之一的結(jié)構(gòu)示意圖，棱臺形導(dǎo) 光件6的底面設(shè)置有一個條形棱鏡陣列板6-7，面發(fā)光體7發(fā)出的光經(jīng)條形棱 鏡陣列板6-7射入棱臺形導(dǎo)光件6，這樣便將光的入射盡量偏移導(dǎo)向棱臺形導(dǎo) 光件6的接近底部，使得入射光線盡量通過楔形光導(dǎo)的楔形折射面的反復(fù)全反 射，對不規(guī)則入射光線的方向進(jìn)行校正，使得經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡折射或全反射后， 出射光線能盡量靠近光學(xué)構(gòu)件1的出光口3法線方向，并以此提高了導(dǎo)光效率。 圖6是本發(fā)明的棱臺形導(dǎo)光件6的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之二的結(jié)構(gòu)示意圖，楔形光導(dǎo)6-2 與導(dǎo)光棱鏡陣列4結(jié)合構(gòu)成棱臺形導(dǎo)光件6，導(dǎo)光棱鏡陣列4設(shè)置在楔形光導(dǎo) 6-2的出光面6-5上，這種組合結(jié)構(gòu)簡化了結(jié)構(gòu)和裝配工藝。圖7是本發(fā)明的 棱臺形導(dǎo)光件6的優(yōu)選結(jié)構(gòu)之三的結(jié)構(gòu)示意圖，楔形光導(dǎo)6-2的兩個三角形側(cè) 面及與其配合的棱臺形六面體的兩個側(cè)面并行且垂直于棱臺形導(dǎo)光件6的底 面(即入光面6-6)，楔形光導(dǎo)6-2和棱臺形六面體6-1的另外兩個側(cè)面為矩形或 正方形，這樣僅在光學(xué)構(gòu)件1的出光口 3法線方面上保持入光面尺寸大于出光 面尺寸，在正交方向上入面光和出光面的尺寸相同，以此獲得更高的光導(dǎo)入效 率。
如圖8所示，圖中示出了本發(fā)明的固態(tài)光源裝置的組裝過程，棱臺形導(dǎo)光 件6的組裝順序條形棱鏡陣列板6-7與楔形光導(dǎo)6-2組裝后，再與棱臺形六 面體6-l進(jìn)行組裝。光源組裝將面發(fā)光體7與發(fā)光板8組裝以后，將發(fā)光板 8的散熱面與半導(dǎo)體制冷器9的制冷面貼合，半導(dǎo)體制冷器9的發(fā)熱面與導(dǎo)熱 器10貼合，在各貼合面之間再使用導(dǎo)熱劑，形成發(fā)光組件。上述兩個部分組 裝完成以后再將棱臺形導(dǎo)光件與光源組裝在一起，完成組裝。本發(fā)明是通過一些實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替 換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體 的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開 的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種固態(tài)光源裝置，包括中空光學(xué)構(gòu)件，光學(xué)構(gòu)件的腔體內(nèi)為空氣、真空或其它透光介質(zhì)，光學(xué)構(gòu)件上設(shè)有出光口，光學(xué)構(gòu)件呈多面體狀，其上設(shè)有至少一個入光口，與入光口對應(yīng)設(shè)有至少一個導(dǎo)光棱鏡，與導(dǎo)光棱鏡底面對應(yīng)設(shè)有面發(fā)光體，光學(xué)構(gòu)件內(nèi)或者光學(xué)構(gòu)件內(nèi)和光學(xué)構(gòu)件外都設(shè)有反射件，其特征在于，在光學(xué)構(gòu)件的入光口與面發(fā)光體之間設(shè)有入光面積大于出光面積的棱臺形導(dǎo)光件，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光件后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件出光口射出。
2、 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，棱臺形導(dǎo)光件包括 楔形光導(dǎo)及與其配合的棱臺形六面體，棱臺形六面體的底面積大于頂面積，其 底面為與面發(fā)光體配合的入光面，頂面為與光學(xué)構(gòu)件的入光口配合的出光面， 四個側(cè)面設(shè)置為反射面，楔形光導(dǎo)設(shè)置在棱臺形六面體的內(nèi)部。
3、 如權(quán)利要求2所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，楔形光導(dǎo)為雙楔形 光導(dǎo)或單楔形光導(dǎo)。
4、 如權(quán)利要求3所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，與出光口相對的光 學(xué)構(gòu)件內(nèi)后壁面上設(shè)有棱錐狀鏡面反射層。
5、 如權(quán)利要求4所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，導(dǎo)光棱鏡為條狀楔 形棱鏡，二個以上的導(dǎo)光棱鏡平行無間隙組成導(dǎo)光棱鏡陣列板，導(dǎo)光棱鏡陣列 板與入光口大小匹配。
6、 如權(quán)利要求5所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，導(dǎo)光棱鏡為非對稱 棱鏡，與底面夾角較大的導(dǎo)光棱鏡的側(cè)面朝向出光口。
7、 如權(quán)利要求6所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，出光口的大小與投 影光學(xué)系統(tǒng)匹配。
8、 如權(quán)利要求1到7任意一項(xiàng)所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，棱臺 形導(dǎo)光件的底面設(shè)置有條形棱鏡陣列板，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)條形棱鏡陣列板 射入棱臺形導(dǎo)光件。
9、 如權(quán)利要求2到7任意一項(xiàng)所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，導(dǎo)光棱鏡設(shè)置在楔形光導(dǎo)的出光面，構(gòu)成復(fù)合的棱臺形導(dǎo)光件。
10、如權(quán)利要求2到7任意一項(xiàng)所述的固態(tài)光源裝置，其特征在于，楔形 光導(dǎo)的兩個三角形側(cè)面及與其配合的棱臺形六面體的兩個側(cè)面并行且垂直于 棱臺形導(dǎo)光件的入光面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固態(tài)光源裝置，包括中空光學(xué)構(gòu)件，光學(xué)構(gòu)件的腔體內(nèi)為空氣、真空或其它透光介質(zhì)，光學(xué)構(gòu)件上設(shè)有出光口，光學(xué)構(gòu)件呈多面體狀，其上設(shè)有至少一個入光口，與入光口對應(yīng)設(shè)有至少一個導(dǎo)光棱鏡，與導(dǎo)光棱鏡底面對應(yīng)設(shè)有面發(fā)光體，光學(xué)構(gòu)件內(nèi)或者光學(xué)構(gòu)件內(nèi)和光學(xué)構(gòu)件外都設(shè)有反射件，在光學(xué)構(gòu)件的入光口與面發(fā)光體之間設(shè)有一個入光面積大于出光面積的棱臺形導(dǎo)光件，面發(fā)光體發(fā)出的光經(jīng)過棱臺形導(dǎo)光件后，再經(jīng)過導(dǎo)光棱鏡折射或全反射、反射件反射或直接從光學(xué)構(gòu)件出光口射出。本發(fā)明在光學(xué)構(gòu)件的入光口與面發(fā)光體之間設(shè)有一個入光面積大于出光面積的棱臺形導(dǎo)光件，在不改變光學(xué)構(gòu)件和入光口尺寸的條件下增大了面發(fā)光體的有效發(fā)光面積。
文檔編號F21V13/00GK101539271SQ200810066159
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者曹嘉燦 申請人:曹嘉燦