[发明专利]基于多色LED的投影照明系统

说明书

本发明提供一种基于多色LED的投影照明系统，由1个末级光源单元、2个以上的中间级光源单元、1个合色准直器和1个均光棒串联而成；有益的技术效果：本发明首先采用末级/中间级准直器将LED发出的光线进行整形，提高LED发出光线的能量利用率，然后通过合色准直器将多个LED合色后的光线进行二次整形，提高多基色LED合色后进入均光棒的能量利用率，以此提高多基色LED光源和均光棒投影照明系统的整体能量利用率，同时降低了开发和制造成本。

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，具体为基于多色LED的投影照明系统。

背景技术

近年来，随着LED光源亮度的不断提高，并且因其具有的使用寿命长、发热量小、无环境污染等优点，正逐渐取代超高压汞灯并作为新型投影照明光源。对于投影照明光路来说，其主要功能是光源发出的光束通过投影照明光路可以实现能量的高效传输并且提供均匀的、具有一定形状的照明光斑。因而对于基于LED光源的投影照明光路来说，能量的高效传输和能够被后续光学系统高效利用是关键。

目前，基于LED光源的投影照明光路根据其采用的均光整形器件可以分为均光棒方案和复眼透镜方案。

对于均光棒均光照明系统，均光棒在光束均光传输过程中能量利用率较高，但由于其尺寸较小并且对于入射方棒光线的角度要求，采用LED光源作为投影光源时，通常多色合光后的光斑尺寸较大，进入均光棒并能被后续光学系统利用的有效角度内的能量较少，导致多色光LED投影光源配合均光棒的照明系统的效率较低，目前理论上基于均光棒均光的LED投影照明系统的收集效率为LED出射能量的40％。因此，目前通常是采用复眼透镜作为多色光LED光源的均光器件。

但和均光棒相比，复眼透镜成本较高，设计难度较大。

因此，本专利针对方棒在投影照明系统使用中存在的能量利用效率低的情况，设计新的基于多色光LED投影照明系统，有效提高投影照明系统对LED光源出射能量的高收集效率，同时降低投影照明系统的开发和制造成本。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种针对多基色LED光源的均光棒均光的投影照明系统，该技术针对现有多基色LED光源准直合色后进入均光棒均光光路存在的能量传输效率和利用率较低的问题，提出一种采用二次收集的技术方案，首先采用末级/中间级准直器将LED发出的光线进行整形，提高LED发出光线的能量利用率，然后通过合色准直器将多个LED合色后的光线进行二次整形，提高多个LED合色后进入均光棒的能量利用率，以此提高多色LED光源和均光棒投影照明系统的整体能量利用率，同时降低开发和制造成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于多色LED的投影照明系统，由1个末级光源单元1、2个以上的中间级光源单元2、1个合色准直器3和1个均光棒4串联而成。其中，

末级光源单元1的出光端面的中心、中间级光源单元2的出光端面的中心、合色准直器3的轴心和均光棒4的轴心均位于同一直线上。所述均光棒4为矩形。

所述末级光源单元1由末级LED光源11和末级准直器12组成。其中，末级LED光源11出光方向的中心线与末级准直器12出光方向的中心线相互重合。将末级LED光源11中心线定义为主光轴线。

所述中间级光源单元2包括中间级LED光源21、中间级准直器22和中间级二向色镜23。其中，中间级LED光源21出光方向的中心线与中间级准直器22出光方向的中心线相互重合。中间级准直器22的出光面与中间级二向色镜23呈45°角，且中间级光源单元2的中心即为中间级光源单元2中二向色镜23的中心。

末级LED光源11出光方向的中心线、末级准直器12出光方向的中心线、中间级二向色镜23的中心、合色准直器3的轴心和均光棒4的轴心均与主光轴线相互重合。