專利名稱：Led紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)，屬 光電照明和顯示的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的LED紅、綠、藍(lán)三色光的三通道合色系統(tǒng)如圖1所示，該 系統(tǒng)由紅光LED、紅光勻光棒、紅光中繼透鏡、綠光LED、綠紅光勻 光棒、綠光中繼透鏡、藍(lán)光LED、藍(lán)光勻光棒、藍(lán)光中繼透鏡和X-棱鏡組成，三色光由三個方向射入X-棱鏡，經(jīng)X-棱鏡合色，即合成 白色光。X-棱鏡中間制有兩片正交的濾光膜fl和f2。濾光膜fl反射 紅光，透過藍(lán)、綠光；濾光膜f2反射藍(lán)光，透過紅、綠光。當(dāng)LED 紅、綠、藍(lán)三色光從三個方向分別射入X-棱鏡，經(jīng)濾光膜fl和f2后， 就合成白光出射。該白光特別適合于在顯示系統(tǒng)中用作芯片照明。在 X-棱鏡中，LED紅、綠、藍(lán)三色光都是以45。角分別射入各自對應(yīng)的 濾光膜，這樣大的入射角對濾光膜的制作帶來很大的難度，濾光膜可 應(yīng)用相對孔徑較小，尤其是對LED光源，更限制了大角度光線的光 能量利用率，此外，X-棱鏡由四個直角棱鏡膠合而成，制作工藝要求 高，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，該系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)緊湊、便于制作、制造成本低、系統(tǒng)出射的白光 合色均勻和光能量的利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。該系統(tǒng)由LED 紅、藍(lán)光通道、LED綠光通道和雙色片組成，LED紅、藍(lán)光通道含 有棱柱棒、雙色棱鏡和中繼透鏡，LED綠光通道含有棱柱棒和中繼透 鏡，兩個通道的紅、藍(lán)和綠色出射光經(jīng)雙色片合色為白光。現(xiàn)詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)，含LED綠光通 道，LED綠光通道含綠光LED發(fā)光芯片、綠光棱柱棒和綠光中繼透 鏡，其特征在于，它還含LED紅、藍(lán)光通道和雙色片，LED紅、藍(lán) 光通道含紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱柱棒、藍(lán)光LED發(fā)光芯片、藍(lán) 光棱柱棒、雙色棱鏡和紅藍(lán)中繼透鏡，雙色棱鏡的膠合面上鍍有透過 紅光、反射藍(lán)光的分光膜，雙色片的一個平面上鍍有反射紅、藍(lán)光、 透過綠光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱柱棒、雙色棱鏡、 紅藍(lán)中繼透鏡和雙色片依次排列，紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡的光軸重合，紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱 柱棒、雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡的光軸與雙色片的平面的交角為45° ， 藍(lán)光LED發(fā)光芯片、藍(lán)光棱柱棒和雙色棱鏡依次排列，藍(lán)光LED發(fā) 光芯片、藍(lán)光棱柱棒和雙色棱鏡的光軸重合并與紅光棱柱棒、雙色棱 鏡、紅藍(lán)中繼透鏡的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片、綠光棱柱棒、 綠光中繼透鏡和雙色片依次排列，綠光LED發(fā)光芯片、綠光棱柱棒、 綠光中繼透鏡的光軸重合并與紅光棱柱棒、雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡 的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片、綠光棱柱棒、綠光中繼透鏡的光 軸與紅光棱柱棒、雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡的光軸的交點(diǎn)位于雙色片 的分光膜膜面的中心。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是雙色棱鏡的膠合面上的分光膜是能透過 藍(lán)光、反射紅光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片的安裝位置與藍(lán)光LED 發(fā)光芯片的安裝位置互換。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是，雙色片的平面繞其自身的中心點(diǎn)向反時 針方向轉(zhuǎn)動e角，0°《6《15° ，紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡和它們的光軸一起繞雙色片的平面的中心點(diǎn) 向反時針方向轉(zhuǎn)動2 e角。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是，雙色棱鏡的膠合面上的分光膜是能透過 藍(lán)光、反射紅光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片的安裝位置與藍(lán)光LED 發(fā)光芯片的安裝位置互換，雙色片的平面繞其自身的中心點(diǎn)向反時針方向轉(zhuǎn)動0角，0°《0《15° ，藍(lán)光LED發(fā)光芯片、藍(lán)光棱柱棒、 雙色棱鏡、紅藍(lán)中繼透鏡和它們的光軸一起繞雙色片的平面的中心點(diǎn) 向反時針方向轉(zhuǎn)動2 0角。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是，紅光棱柱棒、藍(lán)光棱柱棒與雙色棱鏡之 間分別有第一空氣隙和第二空氣隙，第一空氣隙和第二空氣隙的寬度 均介于0.01 1. 0mm。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征是，雙色棱鏡由第一雙色片代替，第一雙色 片的一個面上鍍有透過紅光、反射藍(lán)光的分光膜，第一雙色片的鍍膜 面與紅光LED發(fā)光芯片、紅光棱柱棒、紅藍(lán)中繼透鏡的光軸的交角為 45° 。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、 LED紅、藍(lán)、綠三色光都能以小于45°的角度分別入射到雙 色棱鏡7和雙色片10的分光膜，有助于降低分光膜制作難度，提高 分光膜的相對孔徑，使雙色棱鏡7和雙色片10易于制作，成本低。
2、 紅光棱柱棒4、藍(lán)光棱柱棒5、綠光棱柱棒6和紅藍(lán)中繼透鏡 8、綠光中繼透鏡9能有效地壓縮LED發(fā)光芯片發(fā)出光線的發(fā)散角， 并且提高了雙色片IO出射白光的合色均勻性和光能量的利用率。
3、 LED紅、藍(lán)色光共用一組中繼透鏡，且和綠光的中繼透鏡相 同，LED紅、藍(lán)、綠三色光從兩個方向經(jīng)雙色片10出射合成白光， 簡化了光學(xué)系統(tǒng)，使光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊。


' 圖1是LED紅、綠、藍(lán)三色光三通道合色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是LED紅、綠、藍(lán)三色光雙通道合色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1是紅光LED發(fā)光芯片，2是藍(lán)光LED發(fā)光芯片，3是綠光 LED發(fā)光芯片，4是紅光棱柱棒，5是藍(lán)光棱柱棒，6是綠光棱柱棒， 7是雙色棱鏡，8是紅藍(lán)中繼透鏡，9是綠光中繼透鏡，IO是雙色片。 圖3是LED紅、綠、藍(lán)三色光雙通道合色系統(tǒng)的實(shí)體圖。 圖4是實(shí)施例2的LED紅、綠、藍(lán)三色光雙通道合色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是實(shí)施例3的LED紅、綠、藍(lán)三色光雙通道合色系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖6是實(shí)施例6的LED紅、綠、藍(lán)三色光雙通道合色系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案和工作原理。 實(shí)施例1
一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)，含LED綠光通 道，LED綠光通道含綠光LED發(fā)光芯片3、綠光棱柱棒6和綠光中 繼透鏡9，其特征在于，它還含LED紅、藍(lán)光通道和雙色片10， LED 紅、藍(lán)光通道含紅光LED發(fā)光芯片1、紅光棱柱棒4、藍(lán)光LED發(fā) 光芯片2、藍(lán)光棱柱棒5、雙色棱鏡7和紅藍(lán)中繼透鏡8，雙色棱鏡7 的膠合面M上鍍有透過紅光、反射藍(lán)光的分光膜，雙色片IO的一個 平面N上鍍有反射紅、藍(lán)光、透過綠光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯 片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍(lán)中繼透鏡8和雙色片10依次 排列，紅光LED發(fā)光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍(lán)中繼 透鏡8的光軸重合，紅光LED發(fā)光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡 7、紅藍(lán)中繼透鏡8的光軸與雙色片10的平面N的交角為45。，藍(lán) 光LED發(fā)光芯片2、藍(lán)光棱柱棒5和雙色棱鏡7依次排列，藍(lán)光LED 發(fā)光芯片2、藍(lán)光棱柱棒5和雙色棱鏡7的光軸重合并與紅光棱柱棒 4、雙色棱鏡7、紅藍(lán)中繼透鏡8的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片3、 綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9和雙色片10依次排列，綠光LED發(fā) 光芯片3、綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9的光軸重合并與紅光棱柱 棒4、雙色棱鏡7、紅藍(lán)中繼透鏡8的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片 3、綠光棱柱棒6、綠光中繼透鏡9的光軸與紅光棱柱棒4、雙色棱鏡 7、紅藍(lán)中繼透鏡8的光軸的交點(diǎn)位于雙色片IO的分光膜N膜面的 中心。本實(shí)施例的工作原理提供一種LED紅、藍(lán)、綠三色光的雙通 道合色系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖2所示
在紅藍(lán)光照明的通道中，紅光LED發(fā)光芯片1、藍(lán)光LED發(fā)光 芯片2、發(fā)出的紅、藍(lán)光以一定的發(fā)散角進(jìn)入到能夠壓縮光線發(fā)散角 的紅光棱柱棒4、藍(lán)光棱柱棒5，再經(jīng)雙色棱鏡7、中繼透鏡8射到 雙色片10上，紅、藍(lán)光共用一個通道，共用一組中繼透鏡8，從中 繼透鏡8出射的光線經(jīng)雙色片10反射，另一個通道是綠光LED發(fā)光 芯片3發(fā)出的綠光以一定的發(fā)散角進(jìn)入到能夠壓縮光線發(fā)散角的綠 光棱柱棒6，綠光中繼透鏡9、透過雙色片10，這兩個通道的紅、藍(lán) 和綠光合成白光。雙色棱鏡7的M面上鍍有分光膜，可以透射紅光、 反射藍(lán)光，合并LED紅、藍(lán)色光射到雙色片10，雙色片IO的一個平 面N上鍍有分光膜，能反射LED紅、藍(lán)色光，透過LED綠色光，上 述LED紅、藍(lán)色光和綠色光經(jīng)過雙色片10反射和透射后合成為白 光。
實(shí)施例2
除以下不同外，其他部分與實(shí)施例1完全相同。
雙色棱鏡7的膠合面M上的分光膜Mo是能透過藍(lán)光、反射紅光
的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片1的安裝位置與藍(lán)光LED發(fā)光芯片2
的安裝位置互換。見圖4。 實(shí)施例3
除以下不同外，其他部分與實(shí)施例1完全相同。 雙色片10的平面N繞其自身的中心點(diǎn)0向反時針方向轉(zhuǎn)動15° 角，紅光LED發(fā)光芯片1、紅光棱柱棒4、雙色棱鏡7、紅藍(lán)中繼透 鏡8和它們的光軸一起繞雙色片10的平面的中心點(diǎn)O向反時針方向 轉(zhuǎn)動30°角。見圖5。 實(shí)施例4
除以下不同外，其他部分與實(shí)施例1完全相同。 雙色棱鏡7的膠合面M上的分光膜Mo是能透過藍(lán)光、反射紅光 的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片1的安裝位置與藍(lán)光LED發(fā)光芯片2的安裝位置互換，雙色片10的平面繞其自身的中心點(diǎn)O向反時針方 向轉(zhuǎn)動15°角，藍(lán)光LED發(fā)光芯片2、藍(lán)光棱柱棒5、雙色棱鏡7、 紅藍(lán)中繼透鏡8和它們的光軸一起繞雙色片10的平面的中心點(diǎn)O向 反時針方向轉(zhuǎn)動30°角。 實(shí)施例5
除以下不同外，其他部分與實(shí)施例1完全相同。
紅光棱柱棒4、藍(lán)光棱柱棒5與雙色棱鏡7之間分別有第一空氣
隙Ql和第二空氣隙Q2，第一空氣隙Ql和第二空氣隙Q2的寛度均
為O.lmm。 實(shí)施例6
除以下不同外，其他部分與實(shí)施例1完全相同。 雙色棱鏡7由第一雙色片11代替，第一雙色片11的一個面上鍍 有透過紅光、反射藍(lán)光的分光膜，第一雙色片11的鍍膜面Ml與紅 光LED發(fā)光芯片1、紅光棱柱棒4、紅藍(lán)中繼透鏡8的光軸的交角為 45° 。見圖6。
本發(fā)明的系統(tǒng)特別適用于各種儀器的三色光合色照明系統(tǒng)，作為 LED光源照明模塊用。
權(quán)利要求
1. 一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)，含LED綠光通道，LED綠光通道含綠光LED發(fā)光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)和綠光中繼透鏡(9)，其特征在于，它還含LED紅、藍(lán)光通道和雙色片(10)，LED紅、藍(lán)光通道含紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、藍(lán)光LED發(fā)光芯片(2)、藍(lán)光棱柱棒(5)、雙色棱鏡(7)和紅藍(lán)中繼透鏡(8)，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上鍍有透過紅光、反射藍(lán)光的分光膜，雙色片(10)的一個平面(N)上鍍有反射紅、藍(lán)光、透過綠光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)和雙色片(10)依次排列，紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸重合，紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸與雙色片(10)的平面(N)的交角為45°，藍(lán)光LED發(fā)光芯片(2)、藍(lán)光棱柱棒(5)和雙色棱鏡(7)依次排列，藍(lán)光LED發(fā)光芯片(2)、藍(lán)光棱柱棒(5)和雙色棱鏡(7)的光軸重合并與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)和雙色片(10)依次排列，綠光LED發(fā)光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)的光軸重合并與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸垂直，綠光LED發(fā)光芯片(3)、綠光棱柱棒(6)、綠光中繼透鏡(9)的光軸與紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸的交點(diǎn)位于雙色片(10)的分光膜(N)膜面的中心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，其特征在于，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上的分光膜(Mo) 是能透過藍(lán)光、反射紅光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片(1)的安裝 位置與藍(lán)光LED發(fā)光芯片(2)的安裝位置互換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，其特征在于，雙色片(10)的平面(N)繞其自身的中心點(diǎn)(O) 向反時針方向轉(zhuǎn)動15°角，紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)和它們的光軸一起繞雙色片(10) 的平面的中心點(diǎn)(0)向反時針方向轉(zhuǎn)動30。角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，其特征在于，雙色棱鏡(7)的膠合面(M)上的分光膜(Mo) 是能透過藍(lán)光、反射紅光的分光膜，紅光LED發(fā)光芯片(1)的安裝 位置與藍(lán)光LED發(fā)光芯片(2)的安裝位置互換，雙色片(10)的平 面繞其自身的中心點(diǎn)(0)向反時針方向轉(zhuǎn)動15°角，藍(lán)光LED發(fā)光 芯片(2)、藍(lán)光棱柱棒(5)、雙色棱鏡(7)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)和 它們的光軸一起繞雙色片(10)的平面的中心點(diǎn)(0)向反時針方向 轉(zhuǎn)動30°角。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，其特征在于，紅光棱柱棒(4)、藍(lán)光棱柱棒(5)與雙色棱鏡(7)之間分別有第一空氣隙(Ql)和第二空氣隙(Q2)，第一空氣 隙(Ql)和第二空氣隙(Q2)的寛度均為0.1mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色 系統(tǒng)，其特征在于，雙色棱鏡(7)由第一雙色片(11)代替，第一 雙色片(11)的一個面上鍍有透過紅光、反射藍(lán)光的分光膜，第一雙 色片(11)的鍍膜面(Ml)與紅光LED發(fā)光芯片(1)、紅光棱柱棒(4)、紅藍(lán)中繼透鏡(8)的光軸的交角為45。。
全文摘要
一種LED紅、綠、藍(lán)三色光的雙通道合色系統(tǒng)，屬光電照明和顯示的技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)由LED紅、藍(lán)光通道、LED綠光通道和雙色片組成，LED紅、藍(lán)光通道含有棱柱棒、雙色棱鏡和中繼透鏡，LED綠光通道含有棱柱棒和中繼透鏡，兩個通道的紅、藍(lán)和綠色出射光經(jīng)雙色片合色為白光。該系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)緊湊、便于制作、制造成本低、系統(tǒng)出射的白光合色均勻和光能量的利用率高的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)特別適用于各種儀器的三色光合色照明系統(tǒng)，作為LED光源照明模塊用。
文檔編號F21V13/00GK101280893SQ20081003814
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者劉嘯虎, 毛榮壯, 飛 熊, 辜長明, 耀 鄭 申請人:上海飛銳光電科技有限公司