[发明专利]发光二极管照明装置

说明书

本申请是申请日为2003年10月22日，申请号为200310102865.0的分案申请。

(1)技术领域

本发明有关一种照明装置，特别是有关于一种使用于投影机作为灯源的发光二极管照明装置。

(2)背景技术

随着多媒体简报的盛行，投影机已成为办公室必备的电脑设备之一，广泛使用于会议以及各种研究教学场所，甚至成为个人家庭播放视听影音的新选择，目前投影机的趋势朝向微小轻量化，高画质、低噪音以及高灯源寿命等特点以满足大众化使用上的便利与需求。

图1是习知一投影机100结构以及光路示意图。其结构主要是由一照明系统、一分光合光系统及一成像系统所组成。照明系统包含一超高压汞灯(UHP mercurylamp，Ultra High Pressure mercury lamp)101、一具抛物面的反射罩(reflector)103、一紫外-红外截止滤镜(ultraviolet-infrared cut filter，UV-IR cut filter)105、一光学积分器(optical integrator)107、以及一偏振光转换系统(polarization conversion system，PCS)113。分光合光系统由一折射镜(reflecting mirror)组115、117、119和121、一聚光镜片(condense lens)组123、125、127、129R、129G和129B、一双色镜(dichroic mirror)组131和133、以及一合光棱镜(X-cube)135所组成。成像系统则由一液晶光阀面板(liquid crystaldisplay light valve panel，LCD light valve panel)组137R、137G和137B、一投影镜头(projection lens)139与一投影屏幕141所组成。

照明系统主要的功能是提供投影机100一个稳定的光通量输出(opticalthroughput)，并藉由光路精密的设计，使得此光通量能均匀且有效率地通过整个投影机100。此照明系统的灯源是采用高强度放电弧光灯泡(high-intensitydischarge lamp，HID lamp)形式的超高压汞灯101，搭配具有抛物面形的反射罩103，除可避免超高压汞灯101发出的光向四面八方发散而造成光通量损失的情况，最重要的是此具有抛物面形的反射罩103可利用抛物面的特性，将反射由置于抛物面焦点处的超高压汞灯101发出的光线，进而聚集成一圆形分布的平行光源，让超高压汞灯101产生的光能量被投影机100内其他光学元件充分的利用。反射罩103外则安装了一片紫外一红外截止滤镜105，其目的是吸收超高压汞灯101所发出的光频谱中紫外光以及红外光的部分，只让可见光频谱通过。此外，照明系统内的光学积分器107，其功能除了将反射罩103所反射聚集的平行光束进行空间光强度平均以便产生一光度均匀的光源进入成像系统外，另一功能即是将此圆形分布的光源转换成成像时此所需的光源分布形式，此投影机100的光学积分器107是采用一透镜阵列积分器(lens array integrator)，由一第一透镜阵列109及一第二透镜阵列111所组成，第一透镜阵列109用以分割光源，其中每一个子透镜将光源成像至第二透镜阵列111中相对应的子透镜上，第二透镜阵列则用以叠加光源，将由第一透镜阵列转换的多个矩形光源分布重新叠加处理后，重新聚焦于偏振光转换系统113上。偏振光转换系统113则可将未偏振过的光作偏振，使得光偏振方向完全转换成S偏振或P偏振，以增加光的利用率并提高集光效能，且经由透镜123配合将光源聚集成液晶光阀面板137R、137G和137B所需的大小而成为一均匀分布的光源。