专利名称：发光装置及相关投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种发光装置及相关投影系统。
背景技术：
现有的投影系统的原理是三种基色的图像分别被投影到同一屏幕上，而在人眼中产生叠加效果的完整图像。投影系统通常有两种方案，一种是三个独立的光调制单元同时对三基色进行调制，并投影到同一屏幕。例如白光被一组滤光片分成红、蓝、绿三色光，并且分别被 LCD (Liquid Crystal Display,液晶显不)面板或者 DMD (Digital Micro mirrorDevice数字微镜元件)调制来产生图像并投影；另外一种解决方案是一个光调制单元接收三种基色的序列光并调制产生图像，在三基色的图像切换的频率足够快的情况下，人眼不会觉察到图像基色光的变化而是看到的是合成的完整图像。
现有技术中的序列光光源往往由白光光源和滤光装置组成，例如，UHP(UltraHigh Power，超高功率)灯泡和转动的多段滤光色轮。滤光色轮是一种滤光片组成的碟式装置，白光光源产生的白光入射到多段滤光色轮的滤光片上，滤光片具有选择透过的特性，可以将白光过滤成单色光。当滤光色轮要转动足够快，最终投影的三色图像之间的切换就可以避免人眼的察觉。LED等固态光源作为一种新型的光源，具有环保节能、使用寿命长的优点，正逐渐取代传统的UHP灯泡而应用于投影领域。图I为现有技术中的一种发光装置的结构示意图，如图I所不，发光装置包括第一固态光源101,第二固态光源102,第三固态光源103,合光装置104，光调制装置105，信号传递装置106，光源控制装置107。第一固态光源101，第二固态光源102，第三固态光源103分别为红光LED，绿光LED以及蓝光LED，三者通过光源控制装置107控制而顺序点亮并且其出射光经合光装置104合并为同一光路后出射为三色序列光。该三色序列光经透镜收集入射到光调制单元105，该光调制单元105为DMD。光调制单元105对不同颜色的入射光进行调制，产生三色的图像出射到投影区域合成完整图像。但是图I中所示的投影系统的问题在于传统的DMD是针对的色轮进行设计的，因此DMD的控制程序中会有DMD对色轮产生的轮辐光的时间，并且该时间设置不能为零。当光斑入射到色轮的两个不同滤光片的接缝处时，过滤后产生的光不是某一个固态光源出射光的颜色，而是相邻滤光区域过滤光的混合光，该混合光就是轮福光，产生轮福光时光斑所在的区域为轮辐区。而现有技术中，对于DMD用于处理轮辐光的时间内，光源控制装置107控制三个光源使其都处于断路状态，避免了 DMD将合光装置104的出射光进行调制而造成的图像的颜色饱和度和灰阶问题。但是，由于轮辐区一般会占到色轮区域的10%到20%，因此在此期间关闭光源会造成发光装置亮度的明显降低，对于一些对亮度要求比较高而对图像的颜色饱和度要求不高的场合，现有的投影系统的光源不能满足其要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种能够提高亮度并出射多色序列光的发光装置及投影系统。本发明实施例提供了一种发光装置，其特征在于，包括一种发光装置，其特征在于，包括第一固态光源，该第一固态光源用于出射第一颜色光；第二固态光源，该第二固态光源用于出射第二颜色光；合光装置，用于接收第一颜色光、第二颜色光并对其进行合并成同一光路出射；
滤光装置，该滤光装置包括相邻的第一滤光区与第二滤光区，还至少包括第一边界线，该第一边界线为第一滤光区与第二滤光区的边缘相接触的线；驱动装置，该驱动装置用于驱动滤光装置周期性运动，使得滤光装置的第一滤光区与第二滤光区周期性地位于合光装置出射光的出射光路上；光源控制装置，用于控制第一固态光源与第二固态光源的电源的通断，使得在入射光斑位于第一滤光区并且未接触第一边界线时，第一固态光源保持开启状态，第二固态光源在入射光斑位于第二滤光区并且未接触第一边界线时保持开启状态，在入射光斑接触到第一边界线时，第一固态光源与第二固态光源保持开启状态。本发明实施例还提供投影系统，其特征在于，包括上述发光装置。与现有技术相比，本发明包括如下有益效果第一固态光源与第二固态光源分别发出不同颜色光，并可以通过合光装置合为同一光路出射至滤光装置。滤光装置在驱动装置的驱动下周期性运动，使得滤光装置上的对应第一滤光区和第二滤光区轮流位于出射光路上，光源控制装置用于控制第一固态光源与第二固态光源的开启或关闭状态，使得在入射光斑至少部分位于第一滤光区的非轮辐区时，只有第一固态光源保持开启状态，在入射光斑至少部分位于第二滤光区的非轮辐区时，只有第二固态光源保持开启状态，因此可以保证出射光为序列光。在入射光斑完全进入第一轮辐区时，第一固态光源与第二固态光源保持开启状态，因此至少在其中一个轮辐区内，会产生轮辐光，供后续DMD进行调制，提高投影的亮度。
图I是现有技术中发光装置的一个实施例的结构主视图；图2a是本发明实施例中发光装置的一个实施例的结构左视图；图2b是图2a所示发光装置的滤光装置的左视图；图2c为表I中各个非轮辐区的角度分布图。图2d为光源控制装置分别对第一固态光源的控制状态示意图；图2e为光源控制装置分别对第二固态光源的控制状态示意图；图2f为滤光装置最终出射序列光示意图；图2g是图2a发光装置中探测装置与驱动装置、滤光装置的关系示意图；图3a是图2a所示的发光装置的第一固态光源的结构示意图；图3b是图3a所示第一固态光源发光元件的又一种的结构示意图；图3c是图3a所示发光装置的第一固态光源的又一种结构示意 图3d是图3a所示发光装置的第一固态光源的又一种结构示意图；图4a是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图4b是图4a所示发光装置的第一固态光源、第二固态光源、第三固态光源的结构示意图；图4c是图4a所示发光装置的滤光装置的左视图；图4d为表I中各个非轮辐区的角度分布图。图4e为光源控制装置分别对第一固态光源的控制状态示意图；图4f为光源控制装置分别对第二固态光源的控制状态示意图；图4g为光源控制装置分别对第三固态光源的控制状态示意图；图4h为滤光装置最终出射序列光示意图；
图5a是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图5b是图5a所示发光装置的滤光装置的左视图；图5c为表2中各个非轮辐区的角度分布图。图5d为光源控制装置分别对第一固态光源的控制状态示意图；图5e为光源控制装置分别对第二固态光源的控制状态示意图；图5f为光源控制装置分别对第三固态光源的控制状态示意图；图5g为滤光装置最终出射序列光示意图；图5h是图5所示发光装置的出射的黄光示意图；图6a是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图6b是图6a所示发光装置的滤光装置的左视图；图6c是图6a所示发光装置的第一固态光源的一种结构示意图；图6d是图6a所示发光装置的第一固态光源的又一种结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。实施例一图2a为本发明的发光装置的一个实施例的结构主视图，如图2a所示，发光装置200包括第一固态光源210，第二固态光源220，合光装置230，滤光装置240，驱动装置250，光源控制装置260。第一固态光源210用于出射第一颜色光,第二固态光源220用于出射第二颜色光，该第一固态光源210与第二固态光源220分别包括蓝光LED阵列与黄光LED阵列。图3a为第一固态光源210的结构不意图，如图3a所不,第一固态光源210包括发光兀件阵列31b与准直透镜阵列31a，该发光元件阵列为蓝光LED阵列，蓝光LED阵列31b中的LED与准直透镜阵列31a中准直透镜一一对应，蓝光LED阵列的出射光经准直透镜阵列31a收集并准直后出射。第二固态光源220与第一固态光源210结构相同。而在本发明其它实施方式中，图3a中的LED可以用其他元件代替。图3b为图3a第一固态光源210的发光元件31b又一种结构示意图，如图3b所示，发光元件包括荧光粉层32a，LED芯片32b、基板32c。荧光粉层32a涂覆在LED芯片32b的上表面，该荧光粉层32a吸收LED芯片32b出射的光并受激产生激发光。LED芯片32b的下表面固定在基板32c上。具体地，第一固态光源210中LED芯片32b为紫外光LED，荧光粉层32a为蓝光荧光粉并接收LED芯片32b出射的紫外光产生蓝色受激光。实际上，在本发明其它实施方式中，LED芯片32b与荧光粉层32a可以设置其它种类，二者相匹配产生受激光，例如蓝光LED激发绿色荧光粉产生绿色受激光，其相对于绿光LED具有更高效率。这里，包括荧光粉层32a与LED芯片32b以及基板32c组成的两个以上发光元件可以组成一个阵列或者该结构发光元件与LED芯片组成混合阵列，并且设置准直透镜来对上述阵列发出的光进行准直，其整体可以作为一个光源应用于第一固态光源210。本发明的其它实施方式中，第一固态光源210还可以是其它类型光源。图3c为第一固态光源210的另一种结构不意图，如图3c所不,第一固态光源210包括单片LED芯片33b与准直透镜33a。单片LED芯片33b可以通过厂家定制获得所需的尺寸与形状，因而尺寸可以做到比较大，拥有较大的出光面。这里的准直透镜33a也可以是其它的具有准直作用的装置，例如全内反射透镜以及菲涅尔透镜等。另外，这里的单片LED芯片33b也可以替换成图3b所示的结构，即在单片LED芯片的表面覆盖荧光粉层。相对于LED阵列，图3c所示的光源结构出射光较为集中且均匀，但是由于需要定做LED芯片，成本较高。
图3d为第一固态光源210的另一种结构示意图，如图3d所示，第一固态光源210包括激发光源35a、波长转换装置35b和收集装置35c。激发光源210产生激发光，并入射至波长转换装置35b产生受激光，该受激光经收集装置35c收集后出射。激发光源35a可以是激光二极管或者LED等光源。波长转换装置35b包括设置有波长转换材料的波长转换层，波长转换材料具体为荧光粉。在本发明其它实施方式中，波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。相对于激光二极管或者激光二极管阵列组成的激光光源，其激发荧光粉等波长转换材料产生的受激光亮度要远大于图3a，图3b，3c中所示光源的亮度。波长转换装置35b还可以包括驱动装置，用于驱动波长转换层周期性转动，以使激发光在该波长转换层上形成的光斑沿预定路径作用于该波长转换层，以避免激光长时间作用于波长转换层的同一位置导致的该波长转换层温度升高的问题。在本发明其它实施方式中，驱动装置也可以驱动波长转换装置以其它方式运动，例如水平往复运动等。图3a、图3c、图3d所示的方案都是基于固态光源技术，但是本实施例中的举例并不对本发明造成限制，其它固态光源同样可以用于本实施例中。另外，在本发明其它实施方式中，第二固态光源220同样可以是上述方案中的光源结构中的任意一种，并且第一固态光源210与第二固态光源220的出射光颜色可以根据需要选择使用。另外，对于第一光源、第二光源出射光的光谱为宽谱光的情况，其出射光可以利用后续的滤光装置进行修饰，去除其不需要的光谱范围的光。本实施例中合光装置230接收第一固态光源210出射的蓝光与第二固态光源220出射的黄光并将其合并成从同一光路出射，这里的合光装置230具体为干涉滤光片，该干涉滤光片230可以反射蓝光透射黄光。当然，若第一固态光源210与第二固态光源220的位置置换，干涉滤光片230的光学性质应对应设置为透射蓝光反射黄光。在现有技术中，轮辐区为入射光斑接触到相邻滤光区的边界线的时间段内，入射光斑所在的区域，而滤光区中轮辐区之外的区域为非轮辐区。但是，在一些特定的应用中，考虑到对轮辐区的设定有可能存在误差，会将上述轮辐区向非轮辐扩大一定范围，从而定义为新的轮辐区，此时新轮辐区的之外区域为非滤光区。本发明中，轮辐区的定义范围并不对本发明的光源的控制方法造成影响。这里以上述轮辐区定义中的前一种为例进行说明。图2b为滤光装置的结构左视图，如图2b所示，该滤光装置240包括第一滤光区241与第二滤光区242，第一滤光区用于透射第一颜色光的至少部分光并反射其它光，第二滤光区用于透射第二颜色光的至少部分光并反射其它光，第一滤光区241与第二滤光区242之间包括至少一个轮辐区，该轮辐区为第一轮辐区243。当入射光斑完全位于第一轮福区243内时,第一轮福区243的出射光为蓝光与黄光的混合光，即为轮福光。本实施例中，第一滤光区241与第二滤光区242为环形,二者之间包括除第一轮辐区243之外的另一个轮辐区，为第二轮辐区244，而当第一滤光区241与第二滤光区242为矩形等形状时，二者之间只能有一个轮辐区。滤光装置240在驱动装置250的驱动下周期性转动运动，使得滤光装置240的第一滤光区241与第二滤光区242周期性地位于合光装置230出射光的光路上,且第一轮福区243周期性地位于该出射光路上。这里的滤光装置240的运动方式是周期性的转动，在本发明其它实施方式中，其运动方式还可以是其它运动方式，例如周期性水平往复运动，只 要保证不同的滤光区周期性地位于合光装置230的出射光路即可。第一固态光源210与第二固态光源220的开启或关闭的状态是通过光源控制装置260控制的。对于包含LED的光源可以通过控制LED芯片的电源通断来控制光源的开启与关闭；对于激发荧光粉的光源，通过控制激发光源的电源通断来控制光源的开启与关闭。以光斑开始接触到第一轮辐区243内第一滤光区241与第二滤光区242之间的边界线时为起点，此时角度为零，第一轮辐区243与第二轮辐区244所占的角度范围分别为20度。图2c为滤光装置240转动周期的示意图，如图2c所示201表示第一滤光区非轮辐区的时段，202表示第二滤光区非轮辐区的时段，在201与202之间的区域为轮辐区所在的时段。图2d与图2e为第一固态光源210与第二固态光源220的控制状态示意图，其中I表示开启状态，O表示关闭状态。在入射光斑至少部分位于第一滤光区非轮辐区时，光源控制装置260只控制第一固态光源210保持开启状态，在入射光斑至少部分位于第二滤光区非轮辐区时，光源控制装置260只控制第二固态光源220保持开启状态，在入射光斑完全位于在轮辐区244内时，光源控制装置260使得第一固态光源210与第二固态光源220都保持开启状态。如图2f所示，滤光装置240在第一滤光区241的非轮辐区将出射蓝色单色光，滤光装置240在第二滤光区242的非轮辐区将出射黄色单色光，在第一滤光区241与第二滤光区242之间的轮福区244将出射蓝色与黄色的混合光，即轮福光。当入射光斑从第一滤光区241逐渐过渡到第二滤光区242的过程中，从入射光斑完全进入第一轮辐区开始，滤光装置240的出射光将从蓝色单色光变为蓝光和黄光的混合光，并且黄光成分的比例越来越大。当光斑至少部分进入第二滤光区242的非轮辐区时，滤光装置240的出射光将变为黄色单色光。当入射光斑从第二滤光区242逐渐过渡到第一滤光区241的过程中，情况与之类似。值得说明的是，对于将轮辐区进行扩大的情况，例如，如图2b所示，将第二轮辐区244扩大为第二轮辐区245，保持第一固态光源210与第二固态光源210的控制状态不变，此时二者不同点仅在于第一滤光区241内，第一轮辐区244与第二轮辐区245之间的区域由只有第一固态光源210点亮变成第一固态光源210与第二固态光源220同时点亮，但是此时该区域内只能通过第一固态光源210的出射光，因此，该区域的出射光并没有改变。对第二滤光区241内，第一轮辐区244与第二轮辐区245之间的区域进行分析，同样发现，该区域的出射光并没有改变，因此无论是否对原有轮辐区进行扩大后为新的轮辐区，都不会影响其出光效果。滤光装置240的出射光即为发光装置200的出射光，该出射光将被后续装置引导至光调制装置201进行调制。光调制装置201 —般来说为DMD，其调制周期具有固定调制轮辐光的时段。相对于现有技术中，在DMD的轮辐光调制时段内，光源被关闭，发光装置不出射任何光，本实施例中的发光装置在此期间可以出射轮辐光，并将其入射到DMD进行调制。本实施例发光装置利用滤光装置模拟了轮辐光，应用于投影中，从而提高了投影的亮度，并且具有易于实现的优点。本实施例中的发光装置200还可以包括探测装置270，该探测装置270用于探测滤光装置240上处于光路上的区域位置并产生一位置信号，并将该位置信号传递至光源控制装置260。光源控制装置260接收位置信号并根据该位置信号控制第一固态光源210与第二固态光源220的开启与通断状态。例如，如图2g所示，在驱动装置250的转轴251上设 置一黑色条带，探测装置270为传感器，当传感器270探测到黑色条带，将产生一位置信号给光源控制装置260。例如，该位置信号为高电压信号，当传感器270没有探测到黑色条带时为低压信号。传感器270探测到黑色条带的位置时，滤光装置240处于光路的区域位置是对应确定的，例如此时入射光斑对应着从滤光装置240的第一滤光区241开始进入第二滤光区242的位置，光源控制装置260将开启第二固态光源220。探测装置270可以对每一个周期的滤光装置240的固定的某一位置进入光路时产生位置信号，可以使得光源控制装置260更加准确地控制第一固态光源210与第二固态光源220。优选地，发光装置200还包括光调整装置280，该光调整装置280收集合光装置230的出射光并减小其发散角度后出射至滤光装置240。具体地，本实施例中的角度调整装置280为透镜，该透镜180收集合光装置230的出射光，调整后入射至滤光装置240，以减小出射光的发散角度，使得部分原来会被反射的大角度的入射光从滤光装置240透射，以减小因滤光装置的角度漂移特性引起的光损失。在其它实施方式中，光调整装置280也可以为CPC(Compound Parabolic Concentrator,复合抛物面收集器)或其它形式的积分棒,还可以为锥形方棒等其它形式的能够减小光束发散角度的光学器件。实施例二图4a为本发明发光装置的又一个实施例的结构示意图，如图4a所示，发光装置400包括第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430、合光装置440、透镜450、光源控制装置460、滤光装置470、驱动装置490和探测装置480。本实施例中的发光装置400与图2a所示的实施例中的发光装置不同点在于(I)本实施例中，发光装置400除包括第一固态光源410、第二固态光源420之外，还包括用于出射第三颜色光的第三固态光源430。第一固态光源401、第二固态光源420、第三固态光源430分别为红光光源,绿光光源与蓝光光源。第一固态光源410、第二固态光源420和第三固态光源430的结构可以是实施例一中的第一固态光源210的结构举例中的任意一种。例如，如图4b所75,第一固态光源410为LED阵列,第二固态光源420为蓝色激光激发绿色荧光粉光源，第三固态光源430为单片LED芯片。(2)合光装置440将第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430的出射光合并成从同一光路出射，这里的合光装置404具体为十字形的滤光片。在本发明的其它实施方式中，合光装置404可以是其它结构，例如平行设置的滤光片等，可以根据光源的分布具体设置。另外，本发明中光源数量也不仅限于两个，也可以是三个以上的光源，它们可以利用波长的不同进行合光或者空间位置的不同进行合光。合光装置作为本领域公知技术，在此就不再赘述。(3)图4c为图4a中所示的滤光装置470的结构示意图，如图4c所示，滤光装置470包括第一滤光区471，第二滤光区472，第三滤光区473，其分别为红色滤光片、绿色滤光片、蓝色滤光片。第一滤光区471与第二滤光区472之间包括第一轮辐区474。第二滤光区472与第三滤光区473之间包括一个轮辐区，为第二轮辐区475。第一滤光区471与第三滤光区473之间包括一个轮辐区，为第三轮辐区476。这里以入射光斑开始接触第一滤光区471与第三滤光区473之间的边界线时为起点，此时滤光装置角度为0，沿顺时针方向各个区域的角度分布如图表I所示
起始角度/度终点角度/度_
第一滤光区非轮辐区 10__90_
第一轮辐区__90__HO_
第二滤光区非轮辐g — 110220
第二轮辐区__220__240_
I三滤光区非轮辐区 ~^0350
—第三轮辐区350370(10)表I图4d为表I中各个非轮辐区的角度分布图，如图4d所示，在第一滤光区非轮辐区471a内滤光装置470出射红光，在第二滤光区非轮辐区472a内滤光装置470出射绿光，在第三滤光区非轮辐区473a内滤光装置470出射蓝光。图4e 4g为光源控制装置460分别对第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430的控制状态不意图,横坐标为滤光装置470转动的角度，纵坐标表示光源电压的状态，I表示开始状态，O表示关闭状态，在入射光斑至少部分位于第一滤光区471的非轮辐区时，光源控制装置460只控制第一固态光源410保持开启状态，出射红光；在入射光斑至少部分位于第二滤光区472的非轮辐区时，光源控制装置460只控制第二固态光源420保持开启状态，出射绿光；在入射光斑全部位于第一轮福区474时,光源控制装置460控制第一固态光源410与第二固态光源420都保持开启状态，出射红绿混合光；在入射光斑至少部分位于第三滤光区473的非轮辐区时，光源控制装置460只控制第三固态光源430保持开启状态，出射蓝光；在入射光斑全部位于第二轮辐区475时，光源控制装置460控制第三固态光源430与第二固态光源420都保持开启状态，出射绿蓝混合光；在全部位于第三轮辐区476时，光源控制装置460控制第一固态光源410与第三固态光源430都保持开启状态，出射红蓝混合光。图4h为滤光装置470最终出射序列光示意图，如图4h所示，当光斑从第一滤光区471的一侧进入第一轮辐区474后，滤光装置470的出射光中红光成分逐渐减小，绿光成分逐渐增多，直到光斑至少部分进入第二滤光区472的非轮辐区，出射光变为绿色光。当光斑进入第二轮辐区475或第三轮辐区476时，情况与之类似。滤光装置470的出射光会入射至光调制装置401进行调制，该光调制装置401为DMD。DMD可以对第一轮辐区474、第二轮辐区475以及第三轮辐区476出射的轮辐光进行调制，从而可以提高投影的亮度。相对于现有技术方案中在DMD对轮辐光调制的时段内，光源处于关闭状态的情况，本实施例中，在入射光斑全部位于第一轮辐区474时，光源控制装置460控制第一固态光源410与第二固态光源420都保持开启状态，就会有轮辐光出射，其亮度就会有相对提高。当然，优选地，在入射光斑全部位于第二轮辐区475时，光源控制装置460控制第三固态光源430与第二固态光源420都保持开启状态，亮度会进一步提高。类似地，在入射光斑全部位于第三轮辐区476时，光源控制装置460控制第一固态光源410与第三固态光源430都保持开启状态，DMD接收滤光装置470的出射光并进行投影后的亮度也会提闻。本实施例中，当第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430都处于最大功率时，滤光装置470出射光的亮度最大，但是由于滤光装置470上的各个滤光区的范围大小是固定，滤光装置470出射光中的红光、绿光、蓝光的时间比例是固定的，三者不一定恰好能达到白平衡，因此优选地，光源控制装置460可以控制第一固态光源410、第二固态光源420和第三固态光源430的功率大小，并通过调节功率大小来实现调整滤光装置470中不同颜色光的光通量的比例，以实现适当的白平衡，这里的光通量为一个周期内出射的 总的光通量。这里，光源的功率调整方法包括A)分别获取第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430在最大功率下，滤光装置470的出射光的叠加光谱对应的色坐标(Xpy1)；B)计算色坐标(Xl，Y1)与目标光色坐标(X。，y0)之间的距离dQ ；C)获取第一固态光源410、第二固态光源420、第三固态光源430的功率分别单独降低一个步长而其它两个固态光源保持不变时，滤光装置470出射光的叠加光谱对应的色坐标分别为(xRi，yEi)，(χω，yGi)，(xBi，yBi)；D)计算色坐标(xKi，yEi)，(xGi, yGi)，(xBi, yBi)与目标色坐标(x。，y0)之间距离 dKi，
^Gi dBi ；E)比较距离dKi，dGi, dBi大小，i为大于等于I的整数，并选择三者中的最小值 min(dKi, dGi, dBi)与 min(dKi+1, dGi+1, dBi+1)进行比较，若 min(dKi, dGi, dBi) < min(dEi+1,dGi+1, dBi+1),则选取获得min(dKi, dGi, dBi)所对应的各固态光源的功率；若min (dKi, dGi,dBi) ^ min(dEi+1, dGi+1, dBi+1),则本步骤还包括重复步骤C至E,直到,直到min (dKi, dGi, dBi)< min(dEi+1, dGi+1, dBi+1)，选择获得min(dKi，dGi, dBi)所对应的各固态光源的功率为所需固态光源的功率。设定初始i = I 时,min(dE1, dG1, dB1) = d0。这里的步长为每次递减的功率值，该步长可以根据实际情况进行设定，例如设定为电流变化O. 05A,或电流变化5 %等；可以理解，三种固态光源的功率变化的步长可以不同。通过上述方法，可以获得三个固态光源最优的功率参数，并通过光源控制装置460的控制，实现滤光装置470出射光的最佳效果。在本发明其它实施例中，固态光源的数量也可以不是三个，同样可以通过该方法来调节不同固态光源出射光的比例。实施例三图5a为本发明发光装置的又一个实施例的结构示意图。如图5a所示，发光装置500包括第一固态光源510、第二固态光源520、第三固态光源530、合光装置540、光调节装置550、光源控制装置560、滤光装置570、探测装置580和驱动装置590。本实施例中发光装置500与图4a所示实施例中发光装置的不同点在于，如图5b所示，本实施例中的滤光装置570除包括第一滤光区571、第二滤光区572、第三滤光区573夕卜，还包括第四滤光区574，该第四滤光区574包括黄色滤光片。滤光装置570的第一滤光区571，第二滤光区572、第三滤光区573、第四滤光区574在驱动装置590的驱动下，周期性地位于合光装置540出射光的光路上。第二滤光区572与第一滤光区571之间的轮福区为第一轮辐区575，第二滤光区572与第四滤光区574之间的轮辐区为第二轮辐区576，第三滤光区573与第四滤光区574之间的轮辐区为第三轮辐区577，第一滤光区572与第三滤光区574之间的轮辐区为第四轮辐区578。以图5b中入射光斑开始接触第一滤光区571与第三滤光区573的共同的边界线所在位置的起始位置，此时角度为0，沿顺时针方向，各个区域分布的角度如表2所示， 起始角度/度终止角度/度_
第一滤光区非轮辐区 10__90_
第一轮辐区__90__HO_
第二滤光区非轮辐g — 110170
第二轮辐区__HO__190_
I三滤光区非轮辐区 Io220
_第三轮辐区—220240
I三滤光区非轮辐区350
—第四轮辐区350370(10)表 2图5c为表I中各个非轮辐区的角度分布图，如图5c所示，在第一滤光区的非轮辐区571a内滤光装置570出射红光，在第二滤光区的非轮辐区572a内滤光装置570出射绿光，在第三滤光区的非轮辐区573a内滤光装置570出射蓝光，在第四滤光区的非轮辐区574a内滤光装置570出射黄光。图5d 5f为光源控制装置560分别对第一固态光源510、第二固态光源520、第三固态光源530的控制状态不意图，横坐标为滤光装置570的角度，纵坐标表示电源的状态，I表示开始状态，O表示关闭状态，与图4a中发光装置不同的是，本实施例中的第四滤光区574为黄光滤光片，光源控制装置560需要控制第一固态光源510与第二固态光源520同时开启，使得合光装置540的出射光为黄光，因此,光斑从第二区域572进入第二轮辐区576时，光源控制装置560控制第二固态光源520 —直保持开启状态，同时第一固态光源510由关闭状态进入开启状态。在入射光斑至少部分位于第四滤光区的非轮福区时，第一固态光源510与第二固态光源520 —直保持开启状态。当光斑从第四滤光区574完全进入到第三轮辐区577时，光源控制装置560控制第二固态光源520与第一固态光源510 —直保持开启状态，第三固态光源530由关闭状态进入开启状态，而当光斑部分进入到第三滤光区573的非轮辐区时，光源控制装置560控制第一固态光源510与第二固态光源520进入关闭状态，第三固态光源保持开启状态。 图5g为滤光装置570最终出射序列光示意图，如图5g所示，与图4a中发光装置不同的是，当光斑从第二滤光区572的一侧进入第二轮辐区576后，滤光装置570的出射光中绿光成分不变，红光成分逐渐增多，直到光斑部分进入第四滤光区574的非轮辐区，二者混合为黄光。当光斑从第四滤光区574的一侧完全进入第三轮辐区577后，滤光装置570的出射光中红光成分与绿光成分减少，蓝光成分逐渐增多，直到光斑至少部分进入第三滤光区573，出射光变为蓝光。图5h为滤光装置540出射的黄光示意图，在第二轮辐区576内，黄光比例逐渐增加，在至少部分进入第四滤光区574的非轮辐区时，黄光比例达到最大，由于其为绿光和红光的叠加，因此其强度为绿光与红光的强度之和，在完全进入第三轮辐区577后，黄光比例逐渐减小至零。本实施例中，发光装置可以出射第四种颜色光黄光，当该发光装置作为投影光源使用时，可以明显提高投影的亮度。值得说明的是，在第四滤光区574内出射的黄光是由第一固态光源510出射的红光与第二固态光源520出射的绿光混合而成的，当第一固态光源510与第二固态光源520都处于最大功率时,黄光可能出现偏色现象，与理想的黄光的色坐标有偏差，因此优选地，本实施例中的光源控制装置可以调整第一固态光源510和第二固态光源520的功率，以对黄光中的红光与绿光比例进行调节。另外，这里同样可以利用实施例二中方法来选择固态光源的最佳功率值。当然在本发明其它实施例方式，上述的第四滤光区出射光可以是其它颜色，只要该颜色可以由第一固态光源、第二固态光源、第三固态光源中的任意两个或三个合成即可，例如红、蓝、绿三个固态光源合成白光。类似地，光源控制装置可以通过调节对应固态光源的功率，来调整第四滤光区的出射光中的不同固态光源出射光的比例。 实施例四图6a为本发明发光装置的又一个实施例的结构示意图。如图6a所示，发光装置600包括第一固态光源610、第二固态光源620、第三固态光源630、合光装置640、光调整装置650、光源控制装置660、滤光装置670、探测装置680和驱动装置690。本实施例中发光装置600与图4a所示实例的不同点在于，如图6b所示，本实施例中的滤光装置670包括第一滤光区671，第二滤光区672，第三滤光区673，第四滤光区674，第五滤光区675，第六滤光区676。第一滤光区671与第四滤光区674分别包括不同的红色滤光片，并分别透射第一固态光源610出射光中第一波长范围的光与第二波长范围的光而反射其它光，第二滤光区672与第五滤光区675包括不同的绿色滤光片，并分别可以透射第二固态光源620出射光中第三波长范围的光与第四波长范围的光而反射其它光,第三滤光区673与第六滤光区676包括不同的蓝色滤光片，并分别可以透射第三固态光源630出射光中第五波长范围的光与第六波长范围的光而反射其它光。与图4a所示的发光装置相比，本实施例中的滤光装置670是将图4a所示实例中滤光装置的每个滤光区分成了两个滤光区，这两个滤光区可以透射相同颜色不同波长的光，而本实施例中对光源的控制方式没有变化，即光源控制装置660在入射光斑至少部分位于第四滤光区674的非轮辐区时，只控制第一固态光源610保持开启状态，在入射光斑至少部分位于第五滤光区675的非轮福区时,只控制第二固态光源620保持开启状态,在入射光斑至少部分位于第六滤光区676的非轮辐区时，只控制第三固态光源630保持开启状态。因此本实施例中的发光装置600将出射包含两组红蓝绿序列光的光，这两组序列光波长范围不同，可以作为3D投影光源进行使用。本实施例中的第一固态光源610是宽谱光源，其光谱波长范围覆盖第一波长范围与第二波长范围，可以透过第一滤光区671与第二滤光区672分别出射两种波长范围的光。优选地，第一固态光源610包括出射包括第一波长范围的第一颜色光的第一发光元件与包括第二波长范围的第一颜色光的第二发光元件。图6c所示为本实施例中的第一固态光源610结构示意图，如图6c所示，第一固态光源610包括发光元件阵列611与透镜阵列612，发光兀件阵列611包括第一发光兀件611a和第二发光兀件611b,其具体为LED,其中第一发光元件611a出射包括第一波长范围的光，第二发光元件611b出射包括第二波长范围的光，两种发光元件的混合光出射至滤光装置670的第一滤光区671与第四滤光区672并分别透射其中第一波长范围和第二波长范围的光。图6d所示为本实施例中的第一固态光源610又一种结构不意图，图6d为两组LED阵列进行合光,两组LED分别包括出射不同波长范围的光的LED，其都可以用作本实施例中第一固态光源610，并且该第一固态光源610出射光经滤光装置670过滤后的光谱较窄，色彩饱和度较高。对于第二固态光源620与第三固态光源630,上述结构同样适用。优选地，光源控制装置660可以单独控制第一固态光源中的不同发光元件的状态，在第一滤光区671在合光装置640的出射光的光路上时，光源控制装置660只控制第一发光兀件611a处于开启状态,在第四滤光区674在合光装置640的出射光的光路上时,光源控制装置660只控制第二发光元件611b处于开启状态。通过上述方式，固态光源中的不同光学元件只在需要出射光的时段工作，降低了固态光源的功率，提高了工作效率。容易理 解的是，上述方法同样也适用于第二固态光源和第三固态光源。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明实施例还提供一种投影系统，包括发光装置，该发光装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该投影系统可以采用各种投影技术，例如液晶显示器投影技术、数码光路处理器(DLP, Digital Light Processor)投影技术。以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于，包括 第一固态光源，该第一固态光源用于出射第一颜色光； 第二固态光源，该第二固态光源用于出射第二颜色光； 合光装置，用于接收所述第一颜色光、第二颜色光并将其合并成同一光路出射； 滤光装置，该滤光装置包括第一滤光区与第二滤光区，第一滤光区用于透射第一颜色光的至少部分光，第二滤光区用于透射第二颜色光的至少部分光，所述第一滤光区与第二滤光区之间至少包括一个轮辐区，该轮辐区为第一轮辐区； 驱动装置，该驱动装置用于驱动所述滤光装置周期性运动，使得所述滤光装置的第一滤光区与第二滤光区周期性地位于所述合光装置出射光的出射光路上，且第一轮辐区周期性地位于该出射光路上； 光源控制装置，用于控制所述第一光源与第二光源的开启与关闭状态，使得在入射光斑至少部分位于所述第一滤光区的非轮辐区时，只有所述第一固态光源保持开启状态，在入射光斑至少部分位于所述第二滤光区的非轮辐区时，只有所述第二固态光源保持开启状态，在入射光斑完全位于第一轮福区时，所述第一固态光源与第二固态光源都保持开启状态。
2.根据权利要求I所述的发光装置，其特在在于所述光源控制装置控制所述第一固态光源和第二固态光源的功率，以调整所述第一固态光源与第二固态光源出射光的光通量比例。
3.根据权利要求I所述的发光装置，其特征在于所述发光装置还包括第三固态光源，该第三固态光源用于出射第三颜色光，所述第三颜色光经所述合光装置与所述第一颜色光和第二颜色光合并为同一光路出射； 所述滤光装置还包括第三滤光区，所述驱动装置驱动所述滤光装置，使得所述滤光装置的第一滤光区、第二滤光区与第三滤光区周期性地位于合光装置出射光的出射光路上； 所述光源控制装置还用于在入射光斑至少部分位于所述第三滤光区的非轮辐区时，只控制所述第三固态光源保持开启状态。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于所述第三滤光区与第二滤光区之间包括一个轮辐区，该轮辐区为第二轮辐区； 所述光源控制控制器还用于在入射光斑全部位于所述第二轮辐区时，控制所述第二固态光源与第三固态光源保持开启状态。
5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于所述滤光装置还包括第四滤光区，所述驱动装置驱动所述滤光装置，使得所述滤光装置的第一滤光区、第二滤光区、第三滤光区与第四滤光区周期性地位于合光装置出射光的光路上，在入射光斑至少部分位于所述第四滤光区的非轮辐区时，所述第一固态光源、第二固态光源、第三固态光源中至少两个保持开启状态。
6.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于所述滤光装置还包括第四滤光区、第五滤光区、第六滤光区，所述驱动装置驱动所述滤光装置，使得所述滤光装置的第一滤光区、第二滤光区、第三滤光区、第四滤光区、第五滤光区、第六滤光区周期性地位于合光装置出射光的出射光路上，所述第一滤光区用于透射所述第一颜色光中第一波长范围的光并反射其它光，所述第四滤光区用于透射所述第一颜色光中第二波长范围的光并反射其它光，所述第二滤光区用于透射所述第二颜色光中第三波长范围的光并反射其它光，所述第五滤光区用于透射所述第二颜色光中第四波长范围的光并反射其它光，所述第三滤光区用于透射所述第三颜色光中第五波长范围的光并反射其它光，所述第六滤光区用于透射所述第三颜色光中第六波长范围的光并反射其它光； 光源控制装置还用于在入射光斑至少部分位于所述第四滤光区的非轮辐区时，只控制所述第一固态光源保持开启状态，在入射光斑至少部分位于所述第五滤光区的非轮辐区时，只控制所述第二固态光源保持开启状态，在入射光斑至少部分位于所述第六滤光区的非轮辐区时，只控制所述第三固态光源保持开启状态。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于所述第一固态光源包括出射包括第一波长范围的第一颜色光的第一发光元件与包括第二波长范围的第一颜色光的第二发光元件。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于在入射光斑至少部分位于所述第一滤光区的非轮辐区时，所述光源控制装置只控制所述第一发光元件处于开启状态，在入射光斑至少部分位于所述第四滤光区的非轮辐区时，所述光源控制装置只控制所述第二发光元件处于开启状态。
9.根据权利要求I所述的发光装置，其特征在于所述发光装置还包括探测装置，用于探测所述滤光装置处于光路的区域位置并产生一为位置信号，并将该位置信号传递至所述光源控制装置，所述光源控制装置接收所述位置信号并根据该位置信号控制第一固态光源与第二固态光源的开启与关闭状态。
10.根据权利要求I所述的发光装置，其特征在于所述第一固态光源与第二固态光源包括LED阵列、单片LED芯片、LED或者激光激发荧光粉光源中任意一种。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的发光装置，其特征在于所述发光装置还包括光调整装置，该光调整装置收集所述合光装置的出射光并减小其发散角度后出射至所述滤光装置。
12.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求I至11中任一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明实施例公开了一种发光装置及投影系统，其特征在于，包括出射第一颜色光的第一固态光源；出射第二颜色光的第二固态光源；合光装置，将上述两种光合并成同一光路；包括第一滤光区与第二滤光区的滤光装置，分别透射第一颜色光的至少部分光与第二颜色光的至少部分光，二者之间包括第一轮辐区；用于驱动滤光装置运动的驱动装置，使得第一滤光区与第二滤光区周期性地位于合光装置的出射光路上；控制两个光源状态的光源控制装置，使得光斑至少部分位于第一滤光区或者第二滤光区的非轮辐区时，分别只开启第一固态光源或者第二固态光源，光斑完全位于第一轮辐区时，两个光源都开启。本发明实施例提供了提高亮度并出射多色序列光的发光装置。
文档编号G03B21/20GK102854733SQ20121027708
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者李屹, 杨毅 申请人:深圳市绎立锐光科技开发有限公司