[發(fā)明專利]光源及其控制方法、帶光源的投影系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910106527.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN101858496A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李屹;陳泉泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 繹立銳光科技開發(fā)(深圳)有限公司
• 主分類號(hào): F21S2/00
• 分類號(hào): F21S2/00;F21V9/00;F21V9/10;F21V14/00;F21V23/00;H05B37/02;G03B21/20;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務(wù)所 44209
• 代理人: 林青

技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及發(fā)光/照明裝置及其系統(tǒng)，尤其涉及投影系統(tǒng)中光源對(duì)發(fā)光源工作方式進(jìn)行控制的方法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)??典型的投影顯示系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)，該光源系統(tǒng)包括若干單色光源，例如但不限于紅光源、綠光源和藍(lán)光源，分別來產(chǎn)生紅光(R)、綠光(G)和藍(lán)光(B)光束。所述投影顯示系統(tǒng)還包括用來調(diào)制使所述紅、綠、藍(lán)光束產(chǎn)生彩色圖像的光閥，和用來投射經(jīng)所述光閥調(diào)制后的紅、綠、藍(lán)光束到屏幕以產(chǎn)生圖像的光投影鏡頭。所述紅、綠、藍(lán)光束可以但不限于通過光纖來傳導(dǎo)向合色棱鏡，經(jīng)匯聚后輸往光閥。所述光閥可以是微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS，micro-electron-mechanical?system)設(shè)備，例如基于德州儀器(Texas?Instrument)公司DLP(Digital?Light?Processing)技術(shù)的光調(diào)制器。投影顯示系統(tǒng)的圖像信號(hào)處理器通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制各光源，并輸出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)往光調(diào)制器。例如，當(dāng)紅光光源被開啟并發(fā)射紅光時(shí)，圖像信號(hào)處理器將把紅色圖像數(shù)據(jù)送往光調(diào)制器(例如數(shù)字微鏡裝置，DMD)；類似地，當(dāng)綠光或藍(lán)光光源被開啟并發(fā)射綠/藍(lán)光時(shí)，圖像信號(hào)處理器將把相應(yīng)的綠/藍(lán)色圖像數(shù)據(jù)送往光調(diào)制器。若所有紅、綠和藍(lán)光光源都被開啟時(shí)，灰色圖像數(shù)據(jù)將被送往光調(diào)制器。其中，光源系統(tǒng)還可以提供反饋信號(hào)往圖像信號(hào)處理器，與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)一起組成用來穩(wěn)定光源色度和亮度的反饋環(huán)路。調(diào)制后的圖像光束最后經(jīng)由所述光投影鏡頭投射到顯示屏幕。

現(xiàn)有光源系統(tǒng)為節(jié)省成本，早期多采用UHP(超高性能)燈為光源來產(chǎn)生白光；再通過調(diào)色裝置，例如分段色輪，來透射產(chǎn)生顯示所需的紅、綠、藍(lán)等單色光。該方案的不足之處在于：UHP燈啟動(dòng)需要較高的啟動(dòng)電壓，往往高達(dá)數(shù)千伏；且UHP燈的啟動(dòng)與關(guān)閉等待時(shí)間較長(zhǎng)；采用該方案來產(chǎn)生的各單色光色彩效果比較差，色域范圍較小；此外，UHP燈的壽命較短，一般在2000小時(shí)左右。

隨著LED(Light?Emitting?Diode，發(fā)光二極管)技術(shù)的發(fā)展，光源系統(tǒng)越來越多采用LED來克服上述不足。例如，采用不同顏色的LED來分別產(chǎn)生各種單色光束，例如紅、綠、藍(lán)、黃光束，還兼具有顯示效果好，色域范圍寬，壽命長(zhǎng)(通常在20000小時(shí)左右)的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)有LED光源系統(tǒng)為了降低使用LED的成本及提高光源出射光的亮度，一般采用單色LED及帶光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的調(diào)色裝置來產(chǎn)生各種單色光束。所述調(diào)色裝置以色輪為例，通常用所述色輪來分段承載不同的熒光粉，利用所述LED出射光來照射旋轉(zhuǎn)著的所述色輪，以分時(shí)獲得與各分段的熒光粉相對(duì)應(yīng)的單色受激發(fā)光。例如三色投影顯示系統(tǒng)通常是基于藍(lán)光LED來產(chǎn)生顯示所需的紅、綠、藍(lán)單色光。

為了進(jìn)一步提高光源出射光的亮度，現(xiàn)有LED光源系統(tǒng)還使用藍(lán)光LED和紫外LED來共同激發(fā)熒光粉。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以示意如圖1，設(shè)第一發(fā)光源2為藍(lán)光LED，第二發(fā)光源3為紫外光LED，光耦合/傳導(dǎo)裝置6將收集并把來自該第一發(fā)光源2及第二發(fā)光源3的光引導(dǎo)射往旋轉(zhuǎn)著的分段色輪1。該分段色輪可以如圖3所示分區(qū)域(例如分a、b、c及d四段)來分別承載紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)光熒光粉，其中兩段承載藍(lán)光熒光粉，從而該色輪存在三塊非連續(xù)的具有不同光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換特性的區(qū)域。所述光耦合/傳導(dǎo)裝置6可以是包括多個(gè)單根光纖束的多光纖束。例如圖1所示，該多光纖束6一端為兩個(gè)單根光纖束62及63來分別對(duì)準(zhǔn)所述第一發(fā)光源2和第二發(fā)光源3，耦合及收集來自該第一發(fā)光源2和第二發(fā)光源3的光；另一端為所述兩個(gè)單根光纖束熔融成一體的光纖或聚扎而成的光纖束63，對(duì)準(zhǔn)所述色輪1，將所述收集的光引導(dǎo)投射往所述色輪1。

現(xiàn)有光源系統(tǒng)更為緊湊及低成本的結(jié)構(gòu)則如圖2所示：采用一個(gè)可透射藍(lán)光及反射紫外光的濾光片5來替換圖1中的光耦合/傳導(dǎo)裝置6，從而把來自不同方向的藍(lán)色激發(fā)光41及紫外激發(fā)光42合成為一路激發(fā)光投射往所述分段色輪1。為了使所述合成為一路的激發(fā)光能更有效地被加以利用，往往在所述投射光路中還設(shè)置有透鏡7來將投射光線聚焦照射到所述分段色輪1上。

上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：以所述第一發(fā)光源2為藍(lán)光LED為例時(shí)，若考慮成本，將如圖3所示色輪的藍(lán)光段設(shè)置成不承載任何熒光粉、及可透藍(lán)光來使所述藍(lán)光LED的發(fā)光被引導(dǎo)給光源進(jìn)行射出，則來自第二發(fā)光源3的紫外光沒有得到利用；由于紫外光可危害人眼，必須考慮在色輪后增加一過濾紫外光的膜片來阻隔所述沒有得到利用的紫外光混入光源出射光中。無疑該光源系統(tǒng)對(duì)紫外光能源有所浪費(fèi)，且不利于降低成本。