[发明专利]用于液晶投影显示系统的低功率极高亮度LED背光光源

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于液晶投影显示系统的极高亮度LED背光光源。属于照明用光源和光学技术领域。

背景技术

目前，传统用于投影显示系统都是用高亮度像素管作为高亮度显示像源，有关光路见图1；高亮度像素管是一种阴极射线管（CRT），由于CRT形式的电视机、监视器等彩色显示系统已经被以液晶、等离子显示PDP等平板显示系统代替，CRT相关行业在今天已经逐步消失，因此高亮度像素管也将逐步被极高亮度的液晶显示像源代替；投影显示光学系统将显示像源的显示画面经过投影系统放大视场角，并经半反半透镜反射到观察者的眼睛，在无穷远处成虚像。对应高亮度像素管的显示发光视场角一般大于±30°即可。为了能同时清晰的看到仓外的环境状况，半反半透镜的透过率远大于反射率，一般透过率为80%，反射率在20%左右，因此有接近80%的光线被透过损失；在强阳光环境下，为了清楚的观测显示图象，经过半反半透镜反射的显示图象亮度要大于6000 cd/m²，对应高亮度像素管的显示亮度要达到30000 cd/m²以上。这个亮度指标相对一般的高亮度液晶显示器在1000～1500 cd/m²的高亮度而言，高了20～30倍，所以称为极高亮度；为了提高在高亮度环境下投影显示的对比度及分辨能力，高亮度CRT像素管一般采用绿色荧光粉，只发出绿色光谱，只有在近期的投影显示系统有彩色的显示能力，对亮度的要求也更高。用液晶显示代替高亮度CRT像素管早在10多年之前就有人开始研究，关键技术问题是定制的有特殊要求的液晶屏及具有极高亮度的背光。一般的液晶或LCOS、DLP等投影显示系统采用金卤灯、高压氙灯作为光源，这些光源发光效率较高（达到100Lm/W），但其发出的光谱包含大量的热红外及绿色以外的其他可见光，要达到投影显示系统的高亮度特定光谱、低重量、小体积要求有很大的困难。

随着LED技术的发展，发光的效率逐步提高，白色LED的发光效率已经大于100Lm/W，绿色LED的发光效率已经达到90Lm/W，而且LED发出的光谱极少含有热红外光谱，对绿色LED而言，发出的绿色光谱与传统的高亮度像素管光谱接近，可以完全替代；因此采用单色液晶显示屏（透过率相对彩色液晶显示屏高2-3倍）、以绿色LED 为核心，在需要的情况下可以增加红色、蓝色LED，通过RGB彩色背光同步工作，分场显示的不同颜色的画面，利用人眼视觉停留的特性形成彩色图象显示。

发明内容

本发明提出的是一种用于液晶投影显示系统的低功率极高亮度LED背光光源，其目的旨在克服现有技术所存在的配置复杂、功率大、成本高等缺陷，满足投影显示系统要求，可替代传统高亮度像素管，具有功率低、亮度高等特点。

本发明的技术解决方案: 一种用于液晶投影显示系统的低功率极高亮度LED背光光源，其配置方法包括：

a、采用高效发光二极管LED阵列及聚光反射碗阵列排布方式，具备小角度发光特性；

b、发光二极管LED可以是一到三个不同颜色红、绿、蓝，至少有绿色的发光二极管LED或LED芯片组成的LED发光单元，根据显示图像色彩的需要，配合与显示图像行场同步LED驱动电路，发出不同颜色的极高亮度背光； 

c、采用高效发光二极管LED芯片，根据每个LED发光单元中的芯片数量、排布图形设计反射碗的形状，LED芯片的发光点或面与反射碗的反射抛物面焦面基本重合；反射碗的反射面形状具有定角度聚光特性外，并最大限度的提高液晶显示像面光线亮度的均匀性；多个反射碗组成的反射碗阵列集中在反射板上，反射板的反射碗表面及外表面作抛光镀膜处理；

d、采用铝基、铜基或导热陶瓷基材背光电路板，焊接光二极管LED或绑定LED芯片，有更大面积的金属散热壳体与热陶瓷基材背光电路板低热阻装配接触散热；

e、LED单芯片额定0.5W以上，低功率工作的方式，充分提高LED的发光效率；

f、在液晶显示屏和LED发光单元之间的光学增亮膜紧贴液晶显示屏，在保证光源的发光均匀性基础上，提高液晶显示系统的显示亮度，以上在较小功率密度下满足特定亮度及均匀性要求的光源即是本发明的用于液晶投影显示系统的低功率极高亮度LED背光光源。

本发明具有以下优点：设计周期短、关键光学元件反射板加工成本低的优点，可用于制造各种液晶投影平视显示系统背光光源。寿命长，安装维修方便。

附图说明

附图1是投影显示系统的光路示意图。

附图2 是近似朗伯分布的LED亮度角度分布曲线图。