[發明專利]混光式帶熒光粉激發的單色光源及使用其的投影光學引擎

無效

• 申請號: 201010225914.X
• 申請日: 2010-07-12
• 公開（公告）號: CN102330888A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 曲魯杰;黃鵬;廖深財
• 申請（專利權）人: 紅蝶科技(深圳)有限公司
• 主分類號: F21K2/00
• 分類號: F21K2/00;F21V13/00;F21V17/00;G03B21/20;G02B27/18;G03B21/00
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技術領域

本發明涉及基于熒光粉激發的光源及投影顯示技術，尤其涉及一種混光式帶熒光粉激發的單色光源及使用其的投影光學引擎。

背景技術

光源是液晶投影機重要的部件之一，其亮度、光利用率和發熱量直接影響到投影圖像的質量、投影機的功耗、投影機使用和維護成本等問題。在過去，大多數投影機均采用超高壓汞燈(UHP)或金鹵燈作為光源，這類光源雖然亮度能滿足要求，但是其耗能高壽命短，光轉換效率較低，發熱量大，而且會對環境造成污染，因此不是很適合用作投影光源。如今，越來越多的液晶投影機都開始使用環保、轉換效率高的發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)作為光源。

作為顯示和照明領域的LED光源，現有的低成本LED光源通常采用熒光轉換，即，利用預定波長的發射光來激發熒光粉，產生白光。例如：日本日亞(Nichia)公司的白光專利，就是利用藍光LED來激發黃色YAG熒光粉來產生白光。然而，這種利用單一光源配合熒光粉的方式，熒光粉的激發能量比較低，從而降低輸出亮度。

為了滿足高亮度和高輸出功率的要求，通常采用加大芯片尺寸、提高驅動電流等方式來提高性能。例如：Luminus?Devices推出專為微型顯示器(包括高亮度口袋型投影機、智慧型投影顯示器及通用照明等應用)設計的三基色(RGB)芯片組，使用獨立封裝的紅色LED芯片、綠色LED芯片和藍色LED芯片，每顆LED即為單一、高亮度、大尺寸單電路芯片，可承受極大的功率和快閃。當三種芯片結合時，芯片組在脈沖模式下可產生高亮度的白光，滿足液晶投影等的需求。然而，芯片面積越大，驅動電流越高，所產生的熱量也越來越大，往往會縮短光源的使用壽命，且，單個芯片的輸出也有限；另外，高亮度、大芯片LED，價格昂貴，使光源的制作成本較高，進而導致液晶投影的成本相對較高，限制了液晶投影的發展。

發明內容

有鑒于此，須提供一種熒光粉的激發能量大、亮度高、成本低的混光式帶熒光粉激發的單色光源，從而使最終出射的單色光的功率增大。

另外，還需提供一種亮度高、成本低、投影顯示效果好的投影光學引擎。

本發明的發明目的是通過以下技術方案來實現的：

一種混光式帶熒光粉激發的單色光源，包括第一泵浦光源模組，第二泵浦光源模組，合色鏡，濾光片，光學透鏡以及熒光粉層。其中，第一泵浦光源模組出射第一泵浦光。第二泵浦光源模組出射第二泵浦光，該第二泵浦光的峰值波長與所述第一泵浦光的峰值波長不同。合色鏡用于合并所述第一泵浦光和第二泵浦光為一束泵浦光。濾光片設置在所述合色鏡的出射光路上。光學透鏡設置在所述濾光片的出射光路上。熒光粉層設置在所述濾光片與光學透鏡之間，用于吸收第一泵浦光、第二泵浦光，激發出波長不同與該第一泵浦光、第二泵浦光的熒光。所述光學透鏡朝向熒光粉層的表面鍍有第一薄膜，用于透射熒光，反射第一泵浦光、第二泵浦光。所述濾光片朝向熒光粉層的表面鍍有第二薄膜，用于透射第一泵浦光、第二泵浦光，反射熒光。

一種投影光學引擎，包括微顯示面板，投影鏡頭以及照明裝置。其中，微顯示面板對入射光進行調制，并調制出攜有圖像信息的圖像光。投影鏡頭用于將所述微顯示面板上的圖像信息投影成像到屏幕上。照明裝置照射所述微顯示面板。該照明裝置包括至少一個上述所述的混光式帶熒光粉激發的單色光源。

一種投影光學引擎，包括照明裝置，數字微鏡器件，全內反射棱鏡以及投影鏡頭。其中，照明裝置用于提供入射光線，其包括至少一個上述所述的混光式帶熒光粉激發的單色光源。數字微鏡器件選擇性的反射所述入射光線以產生影像光線。全內反射棱鏡設置于所述照明裝置與數字微鏡器件之間，將入射光線導入所述數字微鏡器件并反射所述數字微鏡器件出射的影像光線。投影鏡頭用于接收該數字微鏡器件所出射的影像光線，并將該影像光線投影成影像畫面。

本發明的單色光源，通過兩種泵浦光源模組所出射的泵浦光的混光方式，增加熒光粉的激發能量，從而增加熒光的出射亮度，與傳統的大芯片相比，成本低，且使最終出射的單色光的功率增大。另外，利用濾光片、光學透鏡上設置的波通特性相反的兩種薄膜，使得向泵浦光源模組散射的熒光得到利用，由單色光源的出射面出射，同時，避免了射到熒光粉層上未被吸收利用的泵浦光由單色光源的出射面出射，提高光輸出純度。而使用這種單色光源的投影光學引擎，激發能量大、成本低的至少一個混光式帶熒光粉激發的單色光源出射亮度高的光，不同單色光源出射不同顏色的光，照射微顯示面板/數字微鏡器件，之后，由微顯示面板/數字微鏡器件調制出圖像光，從投影鏡頭輸出到外部屏幕，結構簡單，亮度高，生產成本較低，投影顯示效果好。