[發明專利]一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源

無效

• 申請號: 201210278620.2
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102799057A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 張新宇;佟慶;康勝武;桑紅石;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;F21V13/00;F21V23/00;F21Y101/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于光源技術領域，更具體地，涉及一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源。

背景技術

迄今為止，市場對高分辨率、高清晰度、高影像畫質、視場寬大的投影顯示器材的需求日益增強，同時也推動著投影顯示技術的持續快速發展。投影顯示技術主要分為CRT、LCD、反射式液晶（Liquid?Crystal?on?Silicon，簡稱LCOS）以及數字光學處理器（Digital?Light?Processing，簡稱DLP）這四種類型。其中的CRT和LCD屬光透射式，DLP和LCOS采用光反射方式。目前市場上主流的投影機以LCD和DLP為主，CRT技術已淘汰，大屏幕LCOS仍處在研發階段，尚未規模化量產。

光源是投影機的關鍵組件，長期以來被UHP和UHE等高壓汞燈技術壟斷。汞燈技術具有如下缺陷：（一）有效工作壽命多在6000小時左右，在投影機的全壽命期內需多次更換而呈高維護成本；（二）能量利用率相對較低，色域較窄；（三）所涉及的汞成分會造成環境污染；（四）發光亮度有限，難以繼續獲得較大提升。上述因素制約了投影機產品其市場的進一步擴大。因此，尋找效率更高、光通量輸出更大、壽命更長、色域更廣、使用成本相對低廉的新一代光源來替代高壓汞燈，已成為投影顯示技術向更高亮度、更大顯示尺寸、更高清晰度、更強影像表現力方向發展的主要推動力。

近些年來，高亮度LED光源技術得到迅速發展，其顯著特征包括：（一）擁有60000小時以上的超長壽命，若用于投影機則其終生不需要更換光源，也無須色輪等輔助耗材，可以真正實現系統的零維護；（二）不含汞等有害物質，綠色安全和環保；（三）是典型的寬色域光源，其色彩效果遠超傳統汞燈，將使色彩調整或修補更為準確和高效，在對比度、層次深度表現等方面將獲得巨大提升；（四）具有快速切換能力，可對R（紅）/G（綠）/B

（藍）色坐標和亮度等進行精細的電子調整或修補，可充分滿足大幅拼接圖像間的色彩、亮度的一致性調節要求；（五）具有超寬范圍（3000-12000）的色溫調節能力；（六）相對傳統光源具有響應更快，重量更輕，安裝深度小，能耗低等特點。但亮度相對較低仍是LED光源的致命缺陷，目前尚無法替代傳統光源。

有鑒于此，固體激光可用于替代LED光源，其特點在于其高定向性，極高亮度、極純顏色以及極大能量密度。在同樣亮度情況下，激光光源的能耗僅為傳統光源的十分之一左右，可以滿足顏色、亮度、壽命、綠色環保以及成本等方面的要求。然而，固體激光源仍存在一些問題：將紅藍綠三色激光器直接作為顯示光源，則成本極高，效能較低，尚不能完全達到市場接受程度，另外還存在激光直射的安全性和消散斑等難題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源，其具有長壽命、廣色域、高亮度、無汞、能耗相對較低的特點，可用于替代傳統UHP和UHE等高壓汞燈產品。

為實現上述目的，本發明提供了一種一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源，包括金屬外殼、光路部分、耦合發光組件部分、混合白光源出光透鏡、以及嵌入式電源箱，光路部分設置于金屬外殼內，并包括第一匯聚透鏡、第二匯聚透鏡、擴束整形透鏡、紅藍光反射鏡、綠光反射鏡、激光退偏鏡、紅藍光整形鏡、綠光反射鏡、紅藍光反射與綠光透射鏡、第一擴束透鏡、第二擴束透鏡、混合白光源出光透鏡，耦合發光組件部分設置在金屬外殼內，并包括紅光LED、藍光LED、以及固體綠光激光器，混合白光源出光透鏡設置在金屬外殼側部，嵌入式電源箱平行設置于紅光LED、第一匯聚透鏡二者和第一擴束透鏡、第二擴束透鏡、混合白光源出光透鏡三者之間，用于為紅光LED、藍光LED和固體綠光激光器供電，固體綠光激光器、擴束整形透鏡為同軸設置，紅光LED、第一匯聚透鏡為同軸設置，藍光LED、第二匯聚透鏡為同軸設置，第一擴束透鏡、第二擴束透鏡、混合白光源出光透鏡為同軸設置，固體綠光激光器和擴束整形透鏡二者與紅光LED和第一匯聚透鏡二者、藍光LED和第二會聚透鏡二者、以及第一擴束透鏡、第二擴束透鏡和混合白光源出光透鏡三者平行設置，綠光反射鏡與擴束整形透鏡出射光的夾角為45度，紅藍光反射鏡與綠光反射鏡平行設置，綠光反射鏡、紅藍光反射與綠光透射鏡平行設置，且與紅藍光反射鏡和綠光反射鏡垂直，激光退偏鏡和綠光反射鏡的出射光同軸設置。