CN206311878U - 一种激光与led混合的照明光学系统及投影仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光与LED混合的照明光学系统及投影仪，包括激光光源，所述激光光源用于产生具有第一波长的激发光；整光组件，所述整光组件用于将第一波长的激发光整为适合激发光；LED光源，用于产生具有第三波长、第四波长和第五波长的光；导引组件，将经过整光组件的第一波长导引到产生具有第二波长的荧光产生区域；所述导引组件反射或允许通过具有第二波长、第三波长、第四波长和第五波长的光，并且以由此在相同方向上发射；聚光部，所述聚光部将经过导引组件后的，第二波长、第四波长和第五波长聚合后形成白光射出。该光学系统制成了投影仪。本实用新型具有体积小巧，设计巧妙，成本低廉，可制造性强和稳定性高等优点，能很好地贴合市场需求。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光学技术领域，涉及投影仪技术领域，尤其涉及一种激光与LED混合的照明光学系统及投影仪。
【背景技术】
目前的微型投影光机大多采用的是美国德州仪器(TI)公司的DLP(Digital LightProjector)技术，其主要图像和光线控制器件一般称为DMD光调制器(DigitalMicromirror Device)。它是一种反射率极高的微型反射镜阵列，需要配合照明光学系统和投影光学系统将通常使用的RGB三原色构成的画面转换成我们人眼易见的投影画面。其中照明光学系统中的RGB三原色通常采用纯LED或者是混合了由蓝光LED激发荧光粉产生绿光的RGB三原色来合成白光，例如实用新型专利CN 204883152 U号就是采用上述RGB三原色的光学系统，而常用的RGB三原色光源诸如有LUMINUS的SFT-10系列和OSRAM的P1W系列，等等。
而上述，采用纯LED或者是混合了由蓝光LED激发荧光粉产生绿光的RGB三原色合成白光的照明光学系统，通常会受到绿光亮度的限制，使得对RGB三原色配色时通常采用接近于R:G:B＝3:5:2的比例(该比例称为驱动占空比，以时间为单位)去配成消费者普遍接受的白光颜色。也上述可以看出，该配光比例中绿光占用了一半的驱动时间，严重限制了红光和篮光的亮度发挥。
为了解决绿光亮度不足，占用驱动时间过多的问题，我们需要在不增加LED发光尺寸的情况下寻求更亮的绿光去匹配红光和篮光。而根据LED激发荧光粉产生绿光的原理我们知道(例如发明专利CN102585806A所介绍)，绿光的亮度取决于荧光粉的激发效率和激发荧光粉的篮光的波长和辐射功率大小。
目前市场上为了增加荧光粉激发绿光的亮度通常采用的是纯B-LD激光激发转动的涂有荧光粉的色轮的方法，比如发明专利CN102741742A号就提到该技术方法。该技术方法的优点是B-LD激光对荧光粉的激发要远远高于B-LED对荧光粉的激发效率，但是缺点是转动的色轮会大幅度增加产品的成本和设计难度，另外，转动的色轮需要电机驱动，其体积大，散热难和可靠性差的缺陷也不容忽视！
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【实用新型内容】
本实用新型能够有效地解决目前DLP微型投影光学引擎由于受到绿光亮度不足问题限制而整体亮度不足，以及使用色轮激发绿光而增加成本、加大体积、散热不好和可靠性不佳的问题，提供一种激光与LED混合的照明光学系统及系统。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种激光与LED混合的照明光学系统，所述的包括
激光光源，所述激光光源用于产生具有第一波长的激发光；
整光组件，所述整光组件用于将第一波长的激发光整为适合激发光；
LED光源，用于产生具有第三波长、第四波长和第五波长的光；
导引组件，将经过整光组件的第一波长导引到产生具有第二波长的荧光产生区域；所述导引组件反射或允许通过具有第二波长、第三波长、第四波长和第五波长的光，并且以由此在相同方向上发射；
聚光部，所述聚光部将经过导引组件后的，第二波长、第四波长和第五波长聚合后形成白光射出。
进一步的，所述的荧光产生区域为蓝光光源上涂覆有绿色荧光层构成。
更进一步的，所述的整光组件为1-3片的光学透镜
更进一步的，所述的整光组件还包括反射镜。
更进一步的，所述的LED光源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源，并且所述的LED光源的前部设有透镜组。
更进一步的，导引组件包括第一二向色镜、中继镜和第二二向色镜，第一二向色镜承担反射红光并允许蓝光和绿光通过，第二二向色镜反射或者允许蓝光和绿光通过，中继镜允许蓝光和绿光通过。
更进一步的，光源还包括有保护层。
本实用新型解决了绿光亮度不足的问题，又能很好地控制成本，体积和产品的可靠性，是一个能很好地适应市场需求。
一种投影仪，包括上述任何一项所述的照明光学系统。
工作原理：
本实用新型专利提出的一种激光与LED混合的照明系统很好地利用了原有传统混合了由蓝光LED激发荧光粉产生绿光的RGB三原色光源照明系统的机构，巧妙地增加一路B-LD激光光路照射到原有绿光光源上涂抹的荧光粉层上，即能够大幅度地增加绿光的亮度，又不额外增加散热结构和增加的体积，并且制备成本也非常小，能够很好地中和和解决上述传统光路的问题。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型通过增加一路激光光路照射到原有绿光上涂抹的荧光粉层上，再加上原有绿光源结构中的激光共同激发荧光粉涂层，能够大幅度地增加绿光的亮度，从而降低绿光的配色比例，进而增加红光和蓝光的利用率。经过试验测试，采用本实用新型专利提出的激光与LED混合的照明系统能将传统的RGB三原色配色时通常采用的R:G:B＝3:5:2(该比例称为驱动占空比，以时间为单位)的比例调整到R:G:B＝4:3:3左右，对亮度的提升光机亮度的提升非常明显。
2、本实用新型由于采用原先的激光与LED混合照明系统，而并没有在原有的基础上增加体积，也没有增加太多的成本，也解决了采用色轮模块进行激发绿光系统的散热难和可靠性差的问题，本实用新型很好地利用了原有绿光源上涂抹的荧光粉层，因而同时有效地利用了原有绿光源的散热系统，具有设计巧妙，成本低和可靠性好的优点。
3、本实用新型相对于传统纯LED的RGB三原色光学系统只增加了激光器，激光光束的整光组件和导引组件三个部分，具有体积小巧，设计方便，成本低廉，可制造性强，稳定性高等优点，能很好地贴合市场需求。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例1示意图；
图2为本实用新型实施例2示意图；
图3为本实用新型绿光LED光源结构示意图。
图中标识：红光LED光源-1a、绿光LED光源-1b、蓝光LED光源-1c，前光学凸镜Ⅰ-2a、前光学凸镜Ⅱ-2b、前光学凸镜Ⅲ-2c、后光学凸镜Ⅰ-3a、后光学凸镜Ⅱ-3b、后光学凸镜Ⅲ-3c、第一二向色镜-4，中继镜-5，第二二向色镜-6，聚光部-7，激光器-8，光学透镜-9，反射镜-10。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。
此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型提供了一种激光与LED混合的照明光学系统，所述的包括
激光光源，所述激光光源用于产生具有第一波长的激发光；
整光组件，所述整光组件用于将第一波长的激发光整为适合激发光；
LED光源，用于产生具有第三波长、第四波长和第五波长的光；
导引组件，将经过整光组件的第一波长导引到产生具有第二波长的荧光产生区域；所述导引组件反射或允许通过具有第二波长、第三波长、第四波长和第五波长的光，并且以由此在相同方向上发射；
聚光部，所述聚光部将经过导引组件后的，第二波长、第四波长和第五波长聚合后形成白光射出。
进一步的，所述的荧光产生区域为蓝光光源上涂覆有绿色荧光层构成。
更进一步的，所述的整光组件为1-3片的光学透镜。
更进一步的，所述的整光组件还包括反射镜。
更进一步的，所述的LED光源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源，并且所述的LED光源的前部设有透镜组。
更进一步的，导引组件包括第一二向色镜、中继镜和第二二向色镜，第一二向色镜承担反射红光并允许蓝光和绿光通过，第二二向色镜反射或者允许蓝光和绿光通过，中继镜允许蓝光和绿光通过。
更进一步的，光源还包括有保护层。
本实用新型解决了绿光亮度不足的问题，又能很好地控制成本，体积和产品的可靠性，是一个能很好地适应市场需求。
一种投影仪，包括上述任何一项所述的照明光学系统。
具体的实施案例：
本实用新型的照明系统装置包括：三个相互独立的RGB三原色LED光源：红光LED光源1a、绿光LED光源1b和蓝光LED光源1c(其中绿光LED光源是一种涂有荧光粉的用蓝光LED11的激发绿光的光源)及LED光源各自独立的透镜组2a、3a；2b、3b；2c、3c，以及一组LED光束的导引组件，一组激光器8，激光光束的光学透镜9和反射镜10和后续起到合光与聚光的聚光部7。根据上述荧光粉发出的光为第二波长的光，蓝光LED光源发出的为第三波长的光，绿光LED光源发出的为第四波长和红光LED光源发出的为第五波长的光。
如图3所示：本实施例中所述的绿光LED光源1b包括蓝光LED11，和均匀涂抹在蓝光LED11上能激发出绿光的荧光粉层12，同时根据不同厂家提供的LED芯片型号可能有可能没有的保护玻璃14，例如LUMINUS的SFT-10系列G光LED光源没有保护玻璃，而OSRAM的P1W系列G光LED光源有保护玻璃。
实施例1如图1所示：主要是将蓝光LED11发出蓝光照射到均匀涂抹在蓝光LED11上能激发出绿光的荧光粉层12上发出绿光，同时，外部激光器8通过激光光束的光学透镜9和反射镜10，将激光照射到均匀涂抹在蓝光LED11上能激发出绿光的荧光粉层12上而发出绿光。上述通过蓝光LED11和激光器8能够共同激发出来的绿光再通过透镜组2b、3b和一组LED光束的导引组件，再与其他两路红光和蓝光的原色光混合成为白光。
所述的LED光束的导引组件包括第一二向色镜、中继镜和第二二向色镜。其中第一二向色镜6承担反红光透蓝绿光的功能，第二二向色镜4根据结构的需要反射绿光允许蓝光透过。导引组件作用是将RGB三原色光合成在一起形成白光均匀照射到后续合光与聚光的聚光部7中。
实施例2如图2所示：在上述的基础上第二二向色镜4根据结构的需要反射蓝光允许绿光透过。
本实施例中所述的激光光束的光学透镜9，根据设计和成本的需要可以是一片到三片镜片不等，其功能是将激光发出的激光光束整形成我们需要的线光源，然后通过激光光束经过有引导与合光的反射镜10，再将上述激光光束照射到绿光LED11上的荧光粉涂层12上，产生我们需要的绿光。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：所述的照明光学系统包括
激光光源，所述激光光源用于产生具有第一波长的激发光；
整光组件，所述整光组件用于将第一波长的激发光整为适合激发光；
LED光源，用于产生具有第三波长、第四波长和第五波长的光；
导引组件，将经过整光组件的第一波长导引到产生具有第二波长的荧光产生区域；所述导引组件反射或允许通过具有第二波长、第三波长、第四波长和第五波长的光，并且以由此在相同方向上发射；
聚光部，所述聚光部将经过导引组件后的第二波长、第三波长、第四波长和第五波长的光聚合后形成白光射出。
2.如权利要求1所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：所述的荧光产生区域为蓝光光源上涂覆有绿色荧光层构成。
3.如权利要求1所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：所述的整光组件为1-3片的光学透镜。
4.如权利要求3所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：所述的整光组件还包括反射镜。
5.如权利要求1所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：所述的LED光源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源，并且所述的LED光源的前部设有透镜组。
6.如权利要求1所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：导引组件包括第一二向色镜、中继镜和第二二向色镜，第一二向色镜承担反射红光并允许蓝光和绿光通过，第二二向色镜反射或者允许蓝光和绿光通过，中继镜允许蓝光和绿光通过。
7.如权利要求1所述的激光与LED混合的照明光学系统，其特征在于：光源还包括有保护层。
8.一种投影仪，包括根据权利要求1-7中任何一项所述的照明光学系统。
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