專利名稱：Led發(fā)光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光源照明領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高亮度輸出的L ED發(fā)光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于LED的節(jié)能性和環(huán)保性，LED光源作為指示和照明已成為研究熱點(diǎn)。 LED是一種低場(chǎng)型電致發(fā)光器件，它具有電壓低、壽命長、體積小、能耗低 和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。在 LED 投影顯示系統(tǒng)中，
光通量輸出-總流明x^H^U^。如果只是增加LED的個(gè)數(shù)和發(fā)光面
光束整形光學(xué)擴(kuò)展量
積，在增大LED的光通量的同時(shí)，光源的光學(xué)擴(kuò)展量也會(huì)增大，不能對(duì)其亮 度起到增強(qiáng)作用。目前LED光源主要技術(shù)方向就在于采用各種方法提高LED 亮度。目前市場(chǎng)上的LED的亮度對(duì)于某些應(yīng)用方面仍顯不足，例如高功率的 投影顯示。目前提高LED光源流明數(shù)的方法大致有以下幾種
1. 通過提高LED的輸入電壓和電流，來提高LED光源的亮度，這樣會(huì)造 成能耗提高、LED壽命降低、效率較大下降和制冷等相應(yīng)問題。
2. 采用循環(huán)腔進(jìn)行多次反射來增強(qiáng)LED的亮度，但是總光源利用效率大 幅下降。
3. 采用光子晶格的LED,但是這種方法目前成本較高。
4. 采用時(shí)分多路的LED輸出光亮度增強(qiáng)方法。圖1為普通LED輸出光 的波形。其中，縱坐標(biāo)B為亮度，橫坐標(biāo)t為時(shí)間。波形a近似為 直線，是LED在直流恒壓電路驅(qū)動(dòng)下輸出的波形；波形b為同樣的 LED在高頻振蕩電路驅(qū)動(dòng)下輸出的波形。從圖上的對(duì)比可以看到， 同樣的LED,波形b的峰值遠(yuǎn)大于波形a的值，甚至可能高出數(shù)倍， 即LED在高頻振蕩電路驅(qū)動(dòng)下輸出光的亮度要高得多。然而，由于 波形b為非連續(xù)波，存在一定的占空比，占空比-t/T,其中，t為 脈沖寬度，T為脈沖周期。時(shí)分多路的方法正是利用了這種特點(diǎn)，如 圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)分多路LED光源裝置，將2個(gè)LED光源照向一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輪盤，當(dāng)輪盤轉(zhuǎn)到具有反射功能的一半的時(shí)候，LED2 被關(guān)閉，LED1發(fā)光并被反射，當(dāng)輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)到具有透射功能的一半的時(shí) 候，LED1被關(guān)閉，LED2開啟，并透射經(jīng)過輪盤，與先前被反射的LED1 的發(fā)光的光路重合。利用人眼在十分之一秒量級(jí)的時(shí)間上會(huì)將兩個(gè)LED 組合輸出的光總計(jì)的特點(diǎn)，來增強(qiáng)視覺上的光強(qiáng)。 現(xiàn)今一些新興LED應(yīng)用經(jīng)常要求LED光源輸出偏振光。因?yàn)榘↙ED 在內(nèi)的大多數(shù)光源所發(fā)射的基本上為非偏振的光，所以通常需要插入單獨(dú)的 偏振裝置。但是在一些系統(tǒng)中，偏振器僅僅透射一種偏振態(tài)(最多約為光源 輸出的一半)，并且吸收、散射或者用其它方式阻擋另一偏振態(tài)，浪費(fèi)了一 半以上的光源光輸出。還有采用將一種偏振態(tài)反射和轉(zhuǎn)換成另一種偏振態(tài)來 進(jìn)行回收利用，4吏得系統(tǒng)可以利用另外一半的光源輸出。此外，還有采用在 LED管芯內(nèi)回收利用光、以及偏振轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以提高LED光源裝置對(duì)所選偏 振態(tài)的光輸出和亮度。
總之，目前增強(qiáng)LED的發(fā)光強(qiáng)度已經(jīng)存在降低發(fā)光效率的問題，還要 使LED轉(zhuǎn)為偏振態(tài)，且不會(huì)浪費(fèi)過多的光輸出，目前尚未有能同時(shí)達(dá)到這兩 個(gè)效果的較好方法。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，從而提供一種實(shí)現(xiàn) 多個(gè)LED或LED陣列高亮度輸出的LED光源系統(tǒng)。
本實(shí)用新型提供了一種LED光源系統(tǒng)，其特征在于，包括n個(gè)LED 偏振光源、n-1個(gè)偏振光合束裝置，以及分別設(shè)置在相鄰偏振光合束裝置 之間的光路上的n-2個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，所述偏振光轉(zhuǎn)換裝置用于將入射 的光束轉(zhuǎn)換成具有同一偏振方向的線偏振光，n為正整數(shù)，且n》2，并且 所述第i個(gè)偏振光合束裝置設(shè)置在所述第i+l個(gè)LED偏振光源的輸出光路 上并與其相對(duì)應(yīng)，i為正整數(shù)，且l《i《n-l;
其中，所述第1個(gè)LED偏振光源輸出的光射到所述第1個(gè)偏振光合 束裝置中，所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的光分別入射到與其對(duì)應(yīng) 的偏振光合束裝置中；所述第j個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束經(jīng)過第j個(gè) 偏振光轉(zhuǎn)換裝置后入射到第j+1個(gè)偏振光合束裝置中，其中，j為整數(shù)，且 l《j《n-2;由第n-1個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束作為所述LED光源系 統(tǒng)的輸出光。上述LED光源系統(tǒng)中，還可以在所述第n-l個(gè)偏振光合束裝置的輸出光路上設(shè)置有第n-l個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，用于將入射的光束轉(zhuǎn)換成具有同一偏振方向的線偏振光。上述LED光源系統(tǒng)中，所述LED偏振光源優(yōu)選線偏振光源。 進(jìn)一步的，優(yōu)選所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的線偏振光的偏振方向相同，且所述第1個(gè)LED偏振光源輸出的線偏振光與所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的線偏振光的偏振方向;f皮此垂直。上述LED光源系統(tǒng)中，所述n個(gè)LED偏振光源皆為脈沖光源。 進(jìn)一步地，上述LED光源系統(tǒng)中，優(yōu)選所述n個(gè)LED偏振光源的脈沖頻率相同。更進(jìn)一步的，優(yōu)選所述n個(gè)LED偏振光源輸出的脈沖時(shí)序都彼此錯(cuò)開。更進(jìn)一步的，優(yōu)選所述n個(gè)LED偏振光源輸出的脈沖峰值相同。 進(jìn)一步地，上述LED光源系統(tǒng)中，優(yōu)選所述n個(gè)LED偏振光源的脈 沖寬度相同。進(jìn)一步地，上述LED光源系統(tǒng)中，其特征在于，優(yōu)選所述n,使得n 為最接近所述脈沖占空比的倒數(shù)的正整數(shù)。進(jìn)一步地，上述LED光源系統(tǒng)中，所述第i+1個(gè)LED脈沖光源的脈 沖上升沿與所述第i個(gè)LED脈沖光源的脈沖下降沿同步。上述LED光源系統(tǒng)中，所述偏振光合束裝置優(yōu)選PBS棱鏡，所述偏 振光轉(zhuǎn)換裝置優(yōu)選包括雙折射旋光器，例如l/2波片；所述偏振光轉(zhuǎn)換裝 置還可以優(yōu)選包括移動(dòng)裝置，并將所述雙折射旋光器安裝在所述移動(dòng)裝置 上，當(dāng)且僅當(dāng)該偏振光轉(zhuǎn)換裝置所對(duì)應(yīng)的入射光中相應(yīng)偏振方向的偏振光 脈沖到來時(shí)，所述移動(dòng)裝置將所述雙折射旋光器移入光路中。上述LED光源系統(tǒng)中，所述LED偏振光源優(yōu)選包括LED或LED陣 列，以及設(shè)置在所述LED或LED陣列輸出光路上的起偏器。進(jìn)一步地，所述起偏器優(yōu)選PBS偏光變換光學(xué)系統(tǒng)。進(jìn)一步地，所述LED或LED陣列與所述起偏器之間的光路上還優(yōu)選 設(shè)有光束整形裝置，例如光束整形光錐或其他可以壓縮LED出射光發(fā)散 角的透鏡或透鏡組，或者將光束整形光錐與透鏡或透鏡組兩者相結(jié)合使 用，使入射光束順序經(jīng)過光束整形光錐和所述透鏡或透鏡組，從而得到更 好的光束整形效果。進(jìn)一步地，所述光束整形裝置與所述起偏器之間的光路上還優(yōu)選設(shè)有 復(fù)眼透鏡列陣組。
采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，不僅有效地大幅度地提高了 LED或LED陣 列的亮度，而且還同時(shí)提高了偏振輸出效率和發(fā)光效率。

圖1為LED輸出光的原始連續(xù)波形a和振蕩電路輸出的高頻脈沖波形b; 圖2為現(xiàn)有時(shí)分多路技術(shù)的示意圖； 圖3為PBS偏光變換光學(xué)系統(tǒng)；
圖4為本實(shí)用新型的 一種增強(qiáng)LED偏振發(fā)光亮度的裝置的示意圖； 圖5為圖4相應(yīng)的LED的脈沖圖的示意圖； 圖6為LED光源裝置輸出的波形圖的示意圖； 圖7為LED陣列偏振發(fā)光裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例，在本實(shí)用新型以下 的實(shí)施例和附圖中，為了方便起見，采用了方波來作為脈沖的示意圖，本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這與實(shí)際的脈沖波形圖不完全相同。
圖3所示為一種PBS偏光變換光學(xué)系統(tǒng)，包括PBS棱鏡302、反射鏡 303和1/2波片304 。光源301產(chǎn)生的光束入射到偏振光束分離器 (Polarization Beam Splitter,簡(jiǎn)稱PBS )棱鏡302中，所述PBS棱鏡302 由兩個(gè)直角棱鏡按其斜邊彼此結(jié)合構(gòu)成，在結(jié)合面上，利用滿足45度布儒 斯特角條件的干涉淀積PBS膜305。垂直入射進(jìn)入PBS棱鏡中的平行光束以 45度入射到PBS膜305上，與入射面平行的P偏光成分無阻礙地透過PBS 膜305,與入射面垂直的S偏光成分被PBS膜305反射。這樣入射光被分離 成兩個(gè)彼此垂直的線偏振光。由于反射鏡303的反射作用，且反射鏡303與 PBS棱鏡302之間以45度的角度放置，從而S偏光以與P偏光基本相同的方 向傳播。而P偏光光束通過l/2波片304，偏光面被旋轉(zhuǎn)90度變成S偏光輸 出。結(jié)果從光源301發(fā)射的普通光束全部變?yōu)镾偏光，并繼續(xù)沿原方向傳播。 同理，改變PBS膜305,還可以實(shí)現(xiàn)將S偏光通過、P偏光反射，最后光源 發(fā)射的光束全部變成P偏光輸出。
圖4示出了本實(shí)用新型LED發(fā)光系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。該系統(tǒng)包括n個(gè)LED偏振光源，n-l個(gè)PBS棱鏡(例如第l個(gè)PBS棱鏡414和第2個(gè) PBS棱鏡424 )，以及n-2個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置(例如第1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置 415和第2個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置425 )，其中，n為正整數(shù)，所述第1個(gè)LED 偏振光源包括第1個(gè)LED401,以及順序設(shè)置在第1個(gè)LED401輸出光路 上的第1個(gè)光束整形裝置402和第1個(gè)起偏器403，所述第2-第n個(gè)LED 偏振光源分別包括第2-第n個(gè)LED,如第2個(gè)LED411和第3個(gè)LED421， 以及順序設(shè)置在相應(yīng)LED輸出光路上的光束整形裝置和起偏器，如第2 個(gè)光束整形裝置412和第3個(gè)光束整形裝置422,第2個(gè)起偏器413和第 3個(gè)起偏器423。所述第1個(gè)LED401發(fā)出的光經(jīng)過第1個(gè)光束整形裝置402整形處理 后成為發(fā)散角較小的近平行光，再經(jīng)過第1個(gè)起偏器403變換，成為P偏 振光，并直接透射通過第1個(gè)PBS棱鏡414,所述第2個(gè)LED411發(fā)出的 光經(jīng)過第2個(gè)光束整形裝置412整形處理成為發(fā)散角較小的近平行光，再 經(jīng)過第2個(gè)起偏器413變換，成為S偏振光，并經(jīng)過第1個(gè)PBS棱鏡414 的反射，與來自第1個(gè)LED401的P偏振光合成為第1個(gè)合束光，該合束 光中既有P偏光，也有S偏光，為了在第2個(gè)PBS棱鏡424中進(jìn)一步與來 自第3個(gè)LED421的S偏振光合束，在第1個(gè)PBS棱鏡414和第2個(gè)PBS 棱鏡424之間設(shè)有第1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置415，該偏振光轉(zhuǎn)換裝置415將 第1個(gè)合束光中的S偏光轉(zhuǎn)換為P偏光，而對(duì)原有的P偏光成分不^L處理， 使得第1個(gè)合束光完全成為P偏光，進(jìn)而進(jìn)入第2個(gè)PBS棱鏡424中進(jìn)行 合束，第3個(gè)LED421發(fā)出的光首先被第3個(gè)光束整形裝置422處理，成 為發(fā)散角較小的近平行光，再經(jīng)過第3個(gè)起偏器423變換，成為S偏振光， 該S偏振光經(jīng)過所述第2個(gè)PBS棱鏡424與P偏振的第1個(gè)合束光合束， 成為第2個(gè)合束光，這樣，第j個(gè)合束光經(jīng)過第j個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置統(tǒng)一 偏振方向后，再通過第j+l個(gè)PBS棱鏡與第j+2個(gè)LED偏振光源發(fā)出的S 偏振光合束，如此反復(fù)進(jìn)行下去，直至第n個(gè)LED偏振光源輸出的S偏 振光被合束，得到第n-l個(gè)合束光，將此光束作為LED光源系統(tǒng)的輸出 光輸出，其中j為正整數(shù)且Kj《n-2，這種方式最后得到的輸出光仍然是 P偏光與S偏光的混合光，其中的S偏光來自第n個(gè)LED偏振光源的S 偏振光，為了得到具有相同偏振方向的偏振光輸出，還可以在最后的輸出 光路上增加第n- 1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，將來自第n個(gè)LED偏振光源的S偏振光轉(zhuǎn)換為P偏4展光。
本實(shí)施例中，所述起偏器優(yōu)選使用圖3所示的PBS偏光變換光學(xué)系統(tǒng)， 作為偏振光合束裝置的光學(xué)器件除了所述PBS棱鏡外，還可以使用其他合 適的光學(xué)器件，所述光束整形裝置可以使用光束整形光錐或其他可以壓縮 LED出射光發(fā)散角的透鏡或透鏡組，也可以使用光束整形光錐和透鏡組相 結(jié)合。光束整形裝置盡可能地將LED光束整形為發(fā)散角較小的光束，因 為PBS膜對(duì)入射光的角度有相應(yīng)要求，發(fā)散角過大的光線無法較好起一偏， 起偏的P偏光和S偏光偏振度不高；所述偏振光轉(zhuǎn)換裝置的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)
光器，所述雙折射旋光器固定安裝在所述移動(dòng)裝置上，并隨之移動(dòng)，在控 制電路的控制下，當(dāng)入射光束中的S偏振光脈沖來到時(shí)，所述移動(dòng)裝置將 雙折射旋光器移入光路中，將S偏振光轉(zhuǎn)換為P偏振光，當(dāng)S偏振光脈沖 經(jīng)過后或者入射光束中的P偏振光脈沖來到時(shí)，所述移動(dòng)裝置將雙折射旋 光器移出光路，使P偏振光脈沖直接通過。所述雙折射旋光器除了可以選 用1/2波片外，還可以使用其他可以使入射偏振方向旋轉(zhuǎn)90度的光學(xué)器件。 當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用其他常用的方式和手段實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)換入射光偏振方向的目的。
上述裝置特別適合于脈沖LED光源，特別是當(dāng)各LED采用時(shí)分脈沖 輸出時(shí)，可以得到更優(yōu)化的輸出效果
通過控制電路，控制n個(gè)LED發(fā)射具有相同周期T和脈沖寬度T的 脈沖光，并且，第2個(gè)LED411的脈沖相對(duì)于第1個(gè)LED401的脈沖延遲 一個(gè)脈沖寬度，第3個(gè)LED421的脈沖相對(duì)于第2個(gè)LED411的脈沖延遲 一個(gè)脈沖寬度，如圖5a-圖5c所示，其中，圖5a為第1個(gè)LED401的脈沖 波形，圖5b為第2個(gè)LED411的脈沖波形，圖5c為第3個(gè)LED421的脈 沖波形。
圖6給出了合成后的波形的示意圖，其中，圖6a為第1個(gè)LED401 和第2個(gè)LED411、第3個(gè)LED421的脈沖合成后的脈沖波形，圖6b為n 個(gè)LED的脈沖合成后的波形，可以看到，如果能夠根據(jù)脈沖的占空比選 擇適當(dāng)數(shù)量的LED，使得后一脈沖的上升沿與前一脈沖的下降沿同步，可 以形成近似連續(xù)的輸出，例如，令第i+l個(gè)LED脈沖光的脈沖上升沿與所述第i個(gè)LED脈沖光的脈沖下降沿同步，i為整數(shù)，且l《i《n-l。由于是 脈沖LED光，所以這種近似連續(xù)的輸出光強(qiáng)可以達(dá)到直流恒壓電源驅(qū)動(dòng) 的LED輸出光強(qiáng)的幾倍，由于是在同樣的發(fā)光面積上累加LED光強(qiáng)，從 而實(shí)現(xiàn)了輸出亮度的提高。例如，如果各個(gè)LED以占空比為10%的脈沖 輸出，則需要10個(gè)LED,而且各個(gè)LED輸出的脈沖光彼此時(shí)序錯(cuò)開，第 1個(gè)LED輸出的脈沖后緊接著是第2個(gè)LED的輸出脈沖，第2個(gè)LED輸 出脈沖之后緊接著第3個(gè)LED的輸出脈沖，以此類推，直至第IO個(gè)LED 輸出脈沖之后，剛好第1個(gè)LED的下一個(gè)脈沖到來，開始第二輪輸出， 從而形成類似連續(xù)波的輸出。如需n個(gè)LED，則可以優(yōu)選n,使得n為最 接近所述脈沖占空比的倒數(shù)的正整數(shù)。作為示例， 一種上述的偏振光轉(zhuǎn)換裝置包括可在電機(jī)帶動(dòng)下進(jìn)行移動(dòng) 的支架和設(shè)置于該支架上的1/2波片，所述電機(jī)根據(jù)控制裝置的相應(yīng)信號(hào) 將1/2波片移入或移出光路，例如，對(duì)于圖4中第1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置415， 當(dāng)?shù)?個(gè)LED401發(fā)出的脈沖P偏光經(jīng)過時(shí)，其電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，電機(jī) 帶動(dòng)下的1/2波片位于光路之外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)第2個(gè)LED411的脈沖信號(hào)上升 沿到來時(shí)，控制裝置控制第1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置415的電機(jī)啟動(dòng)，并在電 機(jī)的帶動(dòng)下將載有1/2波片的支架移入光路，將第2個(gè)LED411發(fā)出的S 偏光轉(zhuǎn)換為P偏光，當(dāng)該脈沖信號(hào)的下降沿到來時(shí)，控制裝置控制電機(jī)再 次啟動(dòng)，將所述支架移出光路，直到驅(qū)動(dòng)第2個(gè)LED的下一個(gè)脈沖信號(hào) 上升沿再次到來，這樣，第1個(gè)LED發(fā)出的脈沖P偏光得以直接通過。 對(duì)于其余的偏振光轉(zhuǎn)換裝置也具有類似的結(jié)構(gòu)，所有的偏振光轉(zhuǎn)換裝置初 始都位于光路外，當(dāng)驅(qū)動(dòng)第k個(gè)LED的脈沖上升沿到來時(shí)，控制裝置控 制第k-l個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置中的電機(jī)啟動(dòng)，并在電機(jī)的帶動(dòng)下將載有1/2 波片的支架移入光路，將第k個(gè)LED發(fā)出的S偏光轉(zhuǎn)換為P偏光，當(dāng)該 脈沖的下降沿到來時(shí)，電機(jī)再次啟動(dòng)，將所述支架移出光路，直至該第k 個(gè)LED的脈沖上升沿再次到來為止，這樣，使得其他在先光路中的LED 發(fā)出的P偏光或合束的P偏光可以直接通過，其中k為整數(shù)，且2《k《n-l， 當(dāng)然，如果需要最后輸出具有相同偏振方向的偏振光，還可以在輸出光路 的最后設(shè)置對(duì)應(yīng)于第n個(gè)LED的第n- 1個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，其移入和移 出光路的方式與其他偏振光轉(zhuǎn)換裝置類似。由于n個(gè)LED各自的脈沖起 始時(shí)間不同，所以各自對(duì)應(yīng)的偏振光轉(zhuǎn)換裝置移入和移出光路的時(shí)間有所不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除了上述形式的偏振光轉(zhuǎn)換裝置外，還可以使用例如電才幾和可在該電才幾帶動(dòng)下; 走轉(zhuǎn)的扇形1/2波片，該波片的轉(zhuǎn) 軸垂直通過其圓心，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與LED脈沖頻率相同，扇形1/2波片 的張角應(yīng)當(dāng)與所對(duì)應(yīng)的脈沖寬度相適應(yīng)，確保第k個(gè)LED輸出的脈沖S 偏光剛好經(jīng)過扇形1/2波片，即此脈沖的上升沿來到時(shí)，扇形1/2波片剛 好轉(zhuǎn)入光路,此脈沖的下降沿來到時(shí)，扇形1/2波片剛好轉(zhuǎn)出光路，等等， 這些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的結(jié)構(gòu)，出于簡(jiǎn)便起見，此處就不再贅述。上述實(shí)施例中，為了方便示例起見，假設(shè)各LED發(fā)射的脈沖光具有 相同周期和脈沖寬度，但這并不是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，還可以使用其他各種合適的脈沖參數(shù)，例如各個(gè)脈沖完全可以 具有不同的脈沖寬度，當(dāng)然脈沖峰值也可以根據(jù)需要設(shè)置為不同，或者近 似相同等，例如，當(dāng)4吏用6個(gè)LED，且所有的LED的脈沖頻率相同時(shí)， 可以令第1個(gè)LED的輸出脈沖為30%的占空比，其余5個(gè)LED輸出脈沖 光分別為14%占空比，或者其余5個(gè)LED也分別為不同的占空比，但只 要其脈沖峰值一樣，都可以最后形成類似連續(xù)波的輸出。當(dāng)然，后續(xù)光路 上的各種光學(xué)器件的設(shè)置也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)各個(gè)脈沖的脈 沖寬度不同時(shí)，上述具有扇形1/2波片的偏振光轉(zhuǎn)換裝置中，所述扇形1/2 波片的張角也需隨之進(jìn)行調(diào)整；如果采用移動(dòng)裝置移入1/2波片的方法， 移動(dòng)裝置的移入的時(shí)刻仍是根據(jù)脈沖S偏光上升沿的來臨，持續(xù)時(shí)間則根 據(jù)脈沖寬度而決定；此外，所有脈沖之間可以為不嚴(yán)格緊連，可以有相應(yīng) 時(shí)間縫隙，但根據(jù)人眼的視覺暫留效應(yīng)，時(shí)間縫隙最好小于十分之一秒。 例如，雖然上述實(shí)施例中共使用了 10個(gè)LED,每個(gè)LED脈沖輸出的占空 比為10%,可以剛好形成類似連續(xù)波的輸出，然而，形成類似連續(xù)波的輸 出并非必須的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，即使使用例如8個(gè)占空比為10% 的LED,使得最終輸出波形稍有波動(dòng)，但由于人眼的視覺暫存特性，其對(duì) 人眼來說仍然是準(zhǔn)連續(xù)的。而且，脈沖峰值在不影響整體輸出效果的情況 下，也可以設(shè)置為不完全相同，而是近似相同。此外，還可以使用LED陣列來代替各LED，如圖7所示的根據(jù)本實(shí) 用新型的一個(gè)實(shí)施例中，其基本結(jié)構(gòu)與圖4的LED光源系統(tǒng)相同，不同 之處在于，首先，圖4中的每個(gè)LED被替換成了 LED陣列，如第1個(gè)LED 陣列701、第2個(gè)LED陣列711和第3個(gè)LED陣列721等，其次，為了 使LED光具有勻場(chǎng)的效果，還在每個(gè)光束整形裝置及其對(duì)應(yīng)的偏振變換光學(xué)系統(tǒng)之間的光路上設(shè)置有復(fù)眼透鏡列陣組(例如第 一個(gè)復(fù)眼透鏡列陣組706、第二個(gè)復(fù)眼透鏡列陣組716、第三個(gè)復(fù)眼透鏡列陣組726)。 n個(gè) LED陣列這里采用相同的陣列，采用LED列陣可以增強(qiáng)光強(qiáng)，而如本實(shí) 用新型采用的多個(gè)LED列陣的累加，則是增強(qiáng)了相同發(fā)光面積上的亮度， 當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，各LED陣列可以相同，也可以不 相同，還可以一部分光源采用LED,而另一部分采用LED陣列，所述陣 列既可以是面陣，也可以是線陣。最后需要說明的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不 用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型的各種技術(shù) 方案可以進(jìn)行各種組合、變化和等同替換。因此，凡在本實(shí)用新型的精神和 原則之內(nèi)所作的任何組合、修改、等同替換、改進(jìn)以及更新等等，均應(yīng)包含 在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種LED光源系統(tǒng)，其特征在于，包括n個(gè)LED偏振光源、n-1個(gè)偏振光合束裝置，以及分別設(shè)置在相鄰偏振光合束裝置之間的光路上的n-2個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，所述偏振光轉(zhuǎn)換裝置用于將入射的光束轉(zhuǎn)換成具有同一偏振方向的線偏振光，n為正整數(shù)，且n≥2，并且所述第i個(gè)偏振光合束裝置設(shè)置在所述第i+1個(gè)LED偏振光源的輸出光路上并與其相對(duì)應(yīng)，i為正整數(shù)，且1≤i≤n-1；其中，所述第1個(gè)LED偏振光源輸出的光射到所述第1個(gè)偏振光合束裝置中，所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的光分別入射到與其對(duì)應(yīng)的偏振光合束裝置中；所述第j個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束經(jīng)過第j個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置后入射到第j+1個(gè)偏振光合束裝置中，其中，j為整數(shù)，且1≤j≤n-2；由第n-1個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束作為所述LED光源系統(tǒng)的輸出光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述第n-l 個(gè)偏振光合束裝置的輸出光路上設(shè)置有第n-l個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，用于將 入射的光束轉(zhuǎn)換成具有同 一偏振方向的線偏振光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述LED 偏振光源為線偏4展光源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述第2-第 n個(gè)LED偏振光源輸出的線偏振光的偏振方向相同，且所述第1個(gè)LED 偏振光源輸出的線偏振光與所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的線偏振 光的偏4展方向〗皮jt匕垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求l一4任一項(xiàng)所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所 述n個(gè)LED偏振光源皆為脈沖光源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述n個(gè)LE1J 偏振光源的脈沖頻率相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述n個(gè)LED 偏振光源輸出的脈沖時(shí)序都彼此錯(cuò)開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5 —7任一項(xiàng)所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所 述n個(gè)LED偏振光源輸出的脈沖峰值相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述第i+l個(gè)LED脈沖光源的脈沖上升沿與所述第i個(gè)LED脈沖光源的脈沖下降沿 同步。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3-9任一項(xiàng)所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所 述偏振光合束裝置為PBS棱鏡。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED光源,系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振 光轉(zhuǎn)換裝置包括雙折射旋光器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振 光轉(zhuǎn)換裝置還包括移動(dòng)裝置，所述雙折射旋光器安裝在所述移動(dòng)裝置上， 當(dāng)且僅當(dāng)該偏才展光轉(zhuǎn)換裝置所對(duì)應(yīng)的入射光中相應(yīng)偏振方向的偏振光脈 沖到來時(shí)，所述移動(dòng)裝置將所述雙折射旋光器移入光路中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述 雙折射旋光器為1/2波片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于， 所述LED偏振光源包括LED或LED陣列，以及設(shè)置在所述LED或LED 陣列輸出光路上的起偏器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述起偏 器為PBS偏光變換光學(xué)系統(tǒng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述 LED或LED陣列與所述起偏器之間的光路上還設(shè)有光束整形裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的LED光源系統(tǒng)，其特征在于，所述光束 整形裝置與所述起偏器之間的光路上還設(shè)有復(fù)眼透鏡列陣組。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，所述光束 整形裝置為光束整形光錐或用于壓縮LED出射光發(fā)散角的透鏡或透鏡組， 或者由順序設(shè)置在光路中的光束整形光錐與透鏡或透鏡組兩者構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種LED光源系統(tǒng)，包括n個(gè)LED偏振光源、n-1個(gè)偏振光合束裝置，以及分別設(shè)置在相鄰偏振光合束裝置之間的光路上的n-2個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置，偏振光轉(zhuǎn)換裝置用于將入射的光束轉(zhuǎn)換成具有同一偏振方向的線偏振光，n為整數(shù)，n≥2，第i個(gè)偏振光合束裝置設(shè)在所述第i+1個(gè)LED偏振光源的輸出光路上并與其相對(duì)應(yīng)，i為整數(shù)，1≤i≤n-1；第1個(gè)LED偏振光源輸出的光射到所述第1個(gè)偏振光合束裝置中，所述第2-第n個(gè)LED偏振光源輸出的光分別入射到與其對(duì)應(yīng)的偏振光合束裝置中；第j個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束經(jīng)過第j個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置后入射到第j+1個(gè)偏振光合束裝置中，j為整數(shù)，1≤j≤n-2；由第n-1個(gè)偏振光合束裝置輸出的光束作為LED光源系統(tǒng)的輸出光。
文檔編號(hào)F21V9/14GK201221736SQ200820080608
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者華 成, 勇 畢, 斌 王, 賈中達(dá) 申請(qǐng)人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司;中國科學(xué)院光電研究院