專利名稱：一種采用固體綠激光和紅、藍光led的高亮度混合白光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的聞売度混合白光源。
背景技術(shù)：
迄今為止，市場對高分辨率、高清晰度、高影像畫質(zhì)、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(shù)的持續(xù)快速發(fā)展。投影顯示技術(shù)主要分為CRT、IXD、反射式液晶(Liquid Crystal on Silicon,簡稱LC0S)以及數(shù)字光學處理器(DigitalLight 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IXD和DLP為主，CRT技術(shù)已淘汰，大屏幕LCOS仍處在研發(fā)階段，尚未規(guī)?；慨a(chǎn)。 光源是投影機的關(guān)鍵組件，長期以來被UHP和UHE等高壓汞燈技術(shù)壟斷。汞燈技術(shù)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(nèi)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(huán)境污染；(四)發(fā)光亮度有限，難以繼續(xù)獲得較大提升。上述因素制約了投影機產(chǎn)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(shù)向更高亮度、更大顯示尺寸、更高清晰度、更強影像表現(xiàn)力方向發(fā)展的主要推動力。近些年來，高亮度LED光源技術(shù)得到迅速發(fā)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(xiàn)系統(tǒng)的零維護；(二)不含汞等有害物質(zhì)，綠色安全和環(huán)保；(三)是典型的寬色域光源，其色彩效果遠超傳統(tǒng)汞燈，將使色彩調(diào)整或修補更為準確和高效，在對比度、層次深度表現(xiàn)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(diào)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(diào)節(jié)要求；(五)具有超寬范圍(3000-12000)的色溫調(diào)節(jié)能力；(六)相對傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)光源的十分之一左右，可以滿足顏色、亮度、壽命、綠色環(huán)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(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)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(tǒng)UHP和UHE等高壓汞燈產(chǎn)品。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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、I禹合發(fā)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(shè)置于金屬外殼內(nèi)，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，I禹合發(fā)光組件部分設(shè)置在金屬外殼內(nèi)，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(shè)置在金屬外殼側(cè)部，嵌入式電源箱平行設(shè)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(shè)置，紅光LED、第一匯聚透鏡為同軸設(shè)置，藍光LED、第二匯聚透鏡為同軸設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置，綠光反射鏡、紅藍光反射與綠光透射鏡平行設(shè)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(shè)置。通過分別調(diào)節(jié)固體綠光激光器、紅光LED、藍光LED的供電電流強度，混合白光源出射的白光色度可被微調(diào)，其譜配準參數(shù)為L/G_x_y/B_y，微調(diào)系數(shù)為x、y〈l。嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有固體激光器電流調(diào)節(jié)孔，用于對固體綠光激光器的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)，嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第三LED數(shù)碼管，用于顯示固體綠光激光器的供電電流強度，嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有紅光LED電流調(diào)節(jié)孔，用于對紅光LED的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)，嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第二 LED數(shù)碼顯示管，用于顯示紅光LED的供電電流強度，嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有藍光LED電流調(diào)節(jié)孔，用于對藍光LED的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)，嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第一 LED數(shù)碼顯示管，用于顯示藍光LED的供電電流強度。金屬外殼上、綠光反射鏡和激光退偏鏡之間設(shè)置有第一觀察孔，用于觀察擴束整形透鏡的出射光和綠光反射鏡的出射光。金屬外殼側(cè)部、紅藍光反射與綠光透射鏡和第一擴束透鏡之間設(shè)置有第二觀察孔，用于觀察紅藍光反射與綠光透射鏡的光路。嵌入式電源箱的一側(cè)設(shè)置有電源線孔，用于接入電源線以與外部電源連接，嵌入式電源箱上設(shè)置有電源散熱窗，用于電源散熱，嵌入式電源箱的頂部、與電源線孔相對設(shè)置有總電源開關(guān)。通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果I、壽命長，由于本發(fā)明采用了 LED和固體激光元件，它們均具有數(shù)萬小時的使用壽命，所以本發(fā)明具有壽命長的優(yōu)點。2、能耗低，由于本發(fā)明采用了 LED元件，其具有低能耗、光效高的特點，所以本發(fā)明具有能耗低的優(yōu)點。3、亮度高，由于本發(fā)明采用了固體激光元件，其具有較強的發(fā)光功率，所以本發(fā)明具有亮度高的優(yōu)點。4、色域廣，由于本發(fā)明采用了 LED和固體激光元件，其色彩效果遠超傳統(tǒng)汞燈，所以本發(fā)明具有色域?qū)挼膬?yōu)點。5、綠色安全和環(huán)保，由于本發(fā)明采用了 LED元件，不涉及汞等有害物質(zhì)，所以本發(fā)明具有綠色安全和環(huán)保的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源的原理示意圖。圖中1_紅光LED，2_第一匯聚透鏡，3-藍光LED，4_第二匯聚透鏡，5-固體綠光激 光器，6-擴束整形透鏡，7-紅藍光反射鏡，8-綠光反射鏡，9-第一觀察孔，10-激光退偏鏡，11-紅藍光整形鏡，12-綠光反射鏡，13-紅藍光反射與綠光透射鏡，14-第二觀察孔，15-第一擴束透鏡，16-第二擴束透鏡，17-混合白光源出光透鏡，18-混合白光源金屬外殼，19-第一電源開關(guān)，20-第二電源開關(guān)，21-第三電源開關(guān)，22-電源線孔，23-固體激光器電流調(diào)節(jié)孔，24-嵌入式電源箱，25-第三LED數(shù)碼顯示管，26-紅光LED電流調(diào)節(jié)孔，27-第二 LED數(shù)碼顯示管，28-藍光LED電流調(diào)節(jié)孔，29-第一 LED數(shù)碼顯示管，30-嵌入式電源散熱窗，31-總電源開關(guān)。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明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18、光路部分、f禹合發(fā)光組件部分、混合白光源出光透鏡17、以及嵌入式電源箱24光路部分設(shè)置于金屬外殼18內(nèi)，并包括第一匯聚透鏡2、第二匯聚透鏡4、擴束整形透鏡6、紅藍光反射鏡7、綠光反射鏡8、激光退偏鏡10、紅藍光整形鏡11、綠光反射鏡12、紅藍光反射與綠光透射鏡13、第一擴束透鏡15、第二擴束透鏡16、混合白光源出光透鏡17。耦合發(fā)光組件部分設(shè)置在金屬外殼18內(nèi)，并包括紅光LED1、藍光LED3、固體綠光激光器5?；旌习坠庠闯龉馔哥R17設(shè)置在金屬外殼18側(cè)部。嵌入式電源箱24平行設(shè)置于紅光LEDl、第一匯聚透鏡2和第一擴束透鏡15、第二擴束透鏡16、混合白光源出光透鏡17之間，用于為紅光LEDI、藍光LED3和固體綠光激光器5供電。固體綠光激光器5、擴束整形透鏡6為同軸設(shè)置,紅光LED1、第一匯聚透鏡2為同軸設(shè)置，藍光LED3、第二匯聚透鏡4為同軸設(shè)置，第一擴束透鏡15、第二擴束透鏡16、混合白光源出光透鏡17為同軸設(shè)置。固體綠光激光器5和擴束整形透鏡6 二者與紅光LEDl和第一匯聚透鏡2 二者、藍光LED3和第二會聚透鏡4 二者、以及第一擴束透鏡15、第二擴束透鏡16和混合白光源出光透鏡17三者平行設(shè)置。
綠光反射鏡8與擴束整形透鏡6出射光的夾角為45度，紅藍光反射鏡7與綠光反射鏡8平行設(shè)置。綠光反射鏡12、紅藍光反射與綠光透射鏡13平行設(shè)置，且與紅藍光反射鏡7和綠光反射鏡8垂直。激光退偏鏡10和綠光反射鏡8的出射光同軸設(shè)置。通過分別調(diào)節(jié)固體綠光激光器5、紅光LED1、藍光LED3的供電電流強度，混合白光源出射的白光色度可被微調(diào)，其譜配準參數(shù)為RhAVry/Bh，微調(diào)系數(shù)為x、y〈l。嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有固體激光器電流調(diào)節(jié)孔23，用于對固體綠光激光器5的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)。嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有第三LED數(shù)碼管25，用于顯示固體綠光激光器5的供電電流強度。 嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有紅光LED電流調(diào)節(jié)孔26，用于對紅光LEDl的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)。嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有第二 LED數(shù)碼顯示管27，用于顯示紅光LEDl的供電電流強度。嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有藍光LED電流調(diào)節(jié)孔28，用于對藍光LED3的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)。嵌入式電源箱24的面板上還設(shè)置有第一 LED數(shù)碼顯示管29，用于顯示藍光LED3的供電電流強度。金屬外殼18上、綠光反射鏡8和激光退偏鏡10之間設(shè)置有第一觀察孔9,用于觀察擴束整形透鏡6的出射光和綠光反射鏡8的出射光。金屬外殼18側(cè)部、紅藍光反射與綠光透射鏡13和第一擴束透鏡15之間設(shè)置有第二觀察孔14，用于觀察紅藍光反射與綠光透射鏡13的光路。嵌入式電源箱24的一側(cè)設(shè)置有電源線孔22，用于接入電源線以與外部電源連接。嵌入式電源箱24上設(shè)置有電源散熱窗30，用于電源散熱。嵌入式電源箱24的頂部、與電源線孔22相對設(shè)置有總電源開關(guān)31。以下參考圖2描述本發(fā)明的工作原理同向配置的紅光LED1、藍光LED3出射的發(fā)散譜光束，經(jīng)匯聚、整形與合束操作后射向高反射率紅藍光反射鏡7，進而被進一步聚束并在通過另一個紅藍光反射與綠光透射鏡13后，包含紅藍成分的光束被導向光擴束系統(tǒng)。由外置的固體綠光激光器5出射的綠激光首先被擴束并進一步整形，然后經(jīng)高反射率綠光反射鏡8被導向激光退偏鏡10，執(zhí)行高退偏率的退偏操作。退偏后的綠激光在經(jīng)另一次高反射率的反射操作后，與來自紅光LED1、藍光LED3的光合束并被導向光擴束系統(tǒng)。紅藍光反射與綠光透射鏡13對紅、藍光束執(zhí)行高反射率的反射操作，對綠光束執(zhí)行高透過率的透射操作。由光擴束系統(tǒng)出射的包含紅藍綠譜成分的勻質(zhì)混合白光束，被進一步擴展成寬孔徑白光，再經(jīng)混合白光源出光透鏡17送出。以下簡要介紹本發(fā)明的操作過程操作時，首先接通總電源開關(guān)31 ;然后開啟紅光LED1，調(diào)節(jié)供電電流強度，通過第一觀察孔9和第二觀察孔14觀察光束亮度；再開啟藍光LED3，調(diào)節(jié)供電電流強度，通過第一觀察孔9和第二觀察孔14觀察光束亮度；最后開啟固體綠光激光器5，調(diào)節(jié)供電電流強度，通過第一觀察孔9觀察光束亮度，通過第二觀察孔14觀察光合束情況及亮度。在綠激光亮度確定條件下，分別通過調(diào)節(jié)紅光LEDl和藍光LED3的供電電流強度，該操作相應于調(diào)節(jié)紅光LEDl和藍光LED3的發(fā)光亮度，即對譜配準參數(shù)IVxAVxV^1 _y的微調(diào)系數(shù)x、y進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高亮度白光輸出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用固體綠激光和紅、藍光LED的高亮度混合白光源，其特征在于， 包括金屬外殼、光路部分、耦合發(fā)光組件部分、混合白光源出光透鏡、以及嵌入式電源箱； 所述光路部分設(shè)置于所述金屬外殼內(nèi)，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； 所述耦合發(fā)光組件部分設(shè)置在所述金屬外殼內(nèi)，并包括紅光LED、藍光LED、以及固體綠光激光器； 所述混合白光源出光透鏡設(shè)置在所述金屬外殼側(cè)部； 所述嵌入式電源箱平行設(shè)置于所述紅光LED、所述第一匯聚透鏡二者和所述第一擴束透鏡、所述第二擴束透鏡、所述混合白光源出光透鏡三者之間，用于為所述紅光LED、所述藍光LED和所述固體綠光激光器供電； 所述固體綠光激光器、所述擴束整形透鏡為同軸設(shè)置，所述紅光LED、所述第一匯聚透鏡為同軸設(shè)置，所述藍光LED、所述第二匯聚透鏡為同軸設(shè)置，所述第一擴束透鏡、所述第二擴束透鏡、所述混合白光源出光透鏡為同軸設(shè)置； 所述固體綠光激光器和所述擴束整形透鏡二者與所述紅光LED和所述第一匯聚透鏡二者、所述藍光LED和所述第二會聚透鏡二者、以及所述第一擴束透鏡、所述第二擴束透鏡和所述混合白光源出光透鏡三者平行設(shè)置； 所述綠光反射鏡與所述擴束整形透鏡出射光的夾角為45度； 所述紅藍光反射鏡與所述綠光反射鏡平行設(shè)置； 所述綠光反射鏡、所述紅藍光反射與綠光透射鏡平行設(shè)置，且與所述紅藍光反射鏡和綠光反射鏡垂直； 所述激光退偏鏡和所述綠光反射鏡的出射光同軸設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高亮度混合白光源，其特征在于，通過分別調(diào)節(jié)所述固體綠光激光器、所述紅光LED、所述藍光LED的供電電流強度，所述混合白光源出射的白光色度可被微調(diào)，其譜配準參數(shù)為L/G_x_y/B_y，微調(diào)系數(shù)為x、y〈l。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高亮度混合白光源，其特征在于， 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有固體激光器電流調(diào)節(jié)孔，用于對所述固體綠光激光器的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)； 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第三LED數(shù)碼管，用于顯示所述固體綠光激光器的供電電流強度； 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有紅光LED電流調(diào)節(jié)孔，用于對所述紅光LED的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)； 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第二 LED數(shù)碼顯示管，用于顯示所述紅光LED的供電電流強度； 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有藍光LED電流調(diào)節(jié)孔，用于對所述藍光LED的發(fā)光功率進行調(diào)節(jié)； 所述嵌入式電源箱的面板上還設(shè)置有第一 LED數(shù)碼顯示管，用于顯示所述藍光LED的供電電流強度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高亮度混合白光源，其特征在于，所述金屬外殼上、所述綠光反射鏡和所述激光退偏鏡之間設(shè)置有第一觀察孔，用于觀察所述擴束整形透鏡的出射光和所述綠光反射鏡的出射光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高亮度混合白光源，其特征在于，所述金屬外殼側(cè)部、所述紅藍光反射與綠光透射鏡和所述第一擴束透鏡之間設(shè)置有第二觀察孔，用于觀察所述紅藍光反射與綠光透射鏡的光路。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高亮度混合白光源，其特征在于， 所述嵌入式電源箱的一側(cè)設(shè)置有電源線孔，用于接入電源線以與外部電源連接； 所述嵌入式電源箱上設(shè)置有電源散熱窗，用于電源散熱； 所述嵌入式電源箱的頂部、與所述電源線孔相對設(shè)置有總電源開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了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(fā)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(shè)置于外殼內(nèi)、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(fā)光組件部分包括紅光LED、藍光LED、固體綠光激光器，混合白光源出光透鏡設(shè)置在外殼側(cè)部，嵌入式電源箱平行設(shè)置于紅光LED、第一匯聚透鏡和第一擴束透鏡、第二擴束透鏡、混合白光源出光透鏡之間。本發(fā)明具有長壽命、廣色域、高亮度、無汞、能耗相對較低的特點。
文檔編號G03B21/20GK102799057SQ201210278620
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者張新宇, 佟慶, 康勝武, 桑紅石, 謝長生 申請人:華中科技大學