[发明专利]光源及其应用的投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别是涉及一种光源及其应用的投影系统。

背景技术

以固态发光器件，例如固态半导体发光器件，尤其是发光二极管(LED，Light Emitting Diode)为光源的投影机已经得到越来越广泛的使用。顺应于对光源光输出功率的要求越来越高，基于光波长转换的投影机光源因其较强的实用性脱颖而出，该方案将源自于一组固态光源的高功率光投射到波长转换材料上来激发产生具有预定主波长的高功率输出光。请参阅图1，图1是现有技术中投影机光源的结构示意图。如图1所示，投影机光源包括：固态光源阵列1、准直透镜阵列2、聚焦透镜3、承载波长转换材料的波长转换装置4、收集透镜5以及方棒6。固定光源阵列1发出激发光，准直透镜阵列2把来自固态光源阵列1的激发光准直成近平行光，该近平行光进一步通过聚焦透镜3汇聚到波长转换装置4上的波长转换材料的某一点，形成如J所代表的投射光斑。波长转换材料4吸收激发光产生受激发光，该受激发光经收集透镜5收集后入射到方棒6，方棒6将入射光斑均匀化并整形得到特定形状的出射光斑以作为投影光斑。

现有技术中的固态光源阵列的光斑形状不可控，一般为圆形或椭圆形。对于一些特殊场合，比如显示区域为长方形(例如但不限于长宽比4∶3)的投影机应用领域，投影机光源的输出光斑最好呈相同比例的长方形。事实上采用现有技术中的固定光源阵列时，考虑到其光斑形状与显示区域的形状不匹配的问题，通常采用上述方棒将圆形或椭圆形的入射光斑整形为上述长方形的出射光斑。请参阅图2，图2是图1中方棒6的入射光斑与出射光斑的形状关系的示意图。如图2所示，中间的椭圆代表方棒的入射光斑，长方形代表方棒的出射光斑，即与显示区域匹配的投影机的投影光斑，为了保证光利用效率的同时降低光功率密度，势必要使椭圆光斑内接于长方形光斑。

请参阅图3，图3是实验测量的荧光粉的光转化效率与激发光的功率密度的关系示意图。如图3所示，随着光功率密度的上升，荧光粉的光转化效率呈明显的下降。通过对现有技术的研究，本发明的发明人发现：由于固态光源往往采用大功率LED，甚至是具有高功率密度的激光二极管，或随着固态光源阵列规模的扩大，汇聚到图1所示J点上的激发光功率往往会过高而导致波长转换材料(例如荧光粉)温度上升，从而造成波长转换材料的光转换效率下降，缩短波长转换装置的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种光源及其应用的投影系统，能够降低波长转换材料上的光功率密度。

本发明实施例提供了一种光源，包括：

固态光源阵列，由复数个固态发光器件组成，用于发出激发光；

波长转换装置，承载有吸收激发光并产生受激发光的波长转换材料；

整形装置，位于固态光源阵列与色轮之间，用于对该固态光源阵列发出的激发光进行整形处理，使固态光源阵列发出的激发光投射到波长转换材料上的光斑具有特定形状。

本发明实施例还提供了一种投影系统，包括上述光源。

与现有技术相比，本发明实施例包括如下有益效果：

现有技术中为了降低光功率密度，需要将投射到波长转换材料上的未经整形的激发光光斑形状内接于与显示区域匹配的形状；而本发明实施例中，由于在激发光投射到波长转换材料之前，先将激发光整形为特定形状，因此投射到波长转换材料上的光斑形状可以更为接近甚至等于与显示区域匹配的形状，从而比现有技术中最好只能内接于与显示区域匹配的形状的光斑面积更大，使得在相同光功率的条件下光功率密度较低，提高了波长转换材料的光转换效率，延长了波长转换装置的使用寿命。

附图说明

图1是现有技术中投影机光源的结构示意图；

图2是图1中方棒6的入射光斑与出射光斑的形状关系的示意图；

图3是实验测量的荧光粉的光转化效率与激发光的功率密度的关系示意图；

图4是本发明实施例中光源的一个实施例的结构示意图；

图5是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图6是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图7是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图8是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图9是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图10是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；

图11是本发明实施例中光源的另一实施例的结构示意图；