具有非相干固态光源的高亮度照明器件制造技术

一种照明光源包括非相干固态光源，其适于在至少一个光发射表面（２１２）上方发射光并具有总的光发射表面积Ｓ↓［０］；光循环器件（２２０），其包括适于接收来自非相干固态光源的光的至少一个光接收表面（２２２），和具有第一表面积Ｓ↓［１］的光提取区域（２２４）；以及用于在光提取区域提取来自光循环器件的光的光提取装置（２３０），其中Ｓ↓［１］＜Ｓ↓［０］。因此，光的表观亮度通过将其分布在较小区域上来增加。描述了涉及发光二极管（ＬＥＤ）的实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于显示器件的光源的领域，具体地说，涉及基于非相干固态光源的照明器件。基于固态器件的照明器件，例如发光二极管(LED)，具有多种合乎需要的特性。因此，希望使这类照明器件适于用在基于微显示器件的投影显示器中，例如硅上液晶(LCOS)成像器件。例如，与现有投影显示器光源相比，例如超高压(UHP)弧光灯等，基于LED的照明器件具有较好的使用寿命，产生具有少量或不具有不希望有的紫外或红外光的更纯的颜色，并利用DC电源在合理的电压电平下工作。另外，基于LED的照明器件可以是强度调制的，这使得它们非常适于帧序列色彩照明方案。此外，单颜色LED光源的使用使得能够创建紧凑的颜色管理体系结构。然而，对于用于投影显示系统的照明系统的关键要求是高亮度水平。不幸地是，现有基于LED的照明器件的亮度水平显著低于常规UHP弧光灯的亮度水平。因此，例如，当现有基于LED的照明器件用在投影显示系统中时，能够被照射并仍提供可接受的明亮图像的屏幕尺寸是有限的。尽管不断努力改善诸如用于制造LED光源的基底材料、LED光源的热沉等，但是到现在为止这些努力产生了有限的结果。因此，希望提供一种使用非相干固态光源的照明器件，其具有高亮度水平。进一步希望提供一种适于用在投影显示系统中的改善的照明器件。本专利技术目的在于解决前面所关注的问题中的一个或多个。在本专利技术的一个方面中，照明器件包括非相干固态光源，其适于在至少一个光发射表面上方发射光并具有总的光发射表面积S0；和反射腔，其具有用于接收来自非相干固态光源的光的入口孔和用于输出来自非相干固态光源的光的光提取孔，其中反射腔的光提取孔的表面积S1小于S0。在本专利技术的另一方面中，照明器件包括非相干固态光源，其适于在至少一个光发射表面上方发射光并具有总的光发射表面积S0；和反射层，其直接设置在非相干固态光源上并覆盖该非相干固态光源以及在其中具有用于输出来自非相干固态光源的光的开口，其中反射层的开口的面积S1小于S0。在本专利技术的另一方面中，照明器件包括非相干固态光源，其适于在至少一个光发射表面上方发射光并具有总的光发射表面积S0；和光循环器件，其包括适于接收来自非相干固态光源的光的至少一个光接收表面，和具有第二表面积S1的光提取区域；和用于在光提取区域提取来自光循环器件的光的装置，其中S1小于S0。附图说明图1示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第一实施例；图2示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第二实施例；图3示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第三实施例；图4示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第四实施例；图5示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第五实施例；图6示出根据本专利技术的一个或多个方面的照明器件的第六实施例。如这里所使用的，术语“非相干固态光源”指的是发射光的一个或多个非相干固态器件(例如发光二极管；有机发光二极管等)的装置，例如大表面积LED芯片、LED阵列、或者一个或多个延伸线性LED。图1示出照明器件的第一实施例100。图1的照明器件100包括非相干固态光源110和反射腔120，该反射腔具有入口孔122和光提取孔124。非相干固态光源110可以包括单个延伸或大表面积发光二极管(LED)芯片，或较小LED的阵列。非相干固态光源110在具有总的光发射表面积S0的光发射表面112上发射光。作为固态器件，非相干固态光源110可以容易地根据需要来电控制(例如打开和关断、强度调制等)以控制照明器件100的光输出。同时，反射腔120是光循环器件。反射腔120的顶表面125和侧壁127的内部在由非相干固态光源110发射的光的波长是高反射的。例如，反射腔120的内表面可以涂有高反射镜涂层129。这可以是金属涂层、电介质多层涂层，或者甚至可以通过全内反射获得。可替换地，用于形成反射腔120的结构的材料本身可以是高反射材料。此外，反射腔120设置成入口孔122覆盖非相干固态光源110的光发射表面112。明显地，反射腔120的光提取孔124的表面积S1显著小于非相干固态光源110的光发射表面112的表面积S0。照明器件100按照下述工作。在光发射表面112由非相干固态光源110发射的光通过入口孔122进入反射腔120。该光中的一些最初将撞击在反射腔120的光提取孔124上，并由此离开反射腔120。由非相干固态光源110发射的光的剩余部分将通过反射内表面被限制在腔内。该光将在反射腔120内向四周散射直到它最终撞击在反射腔120的光提取孔124上为止，并由此离开反射腔120。因此，通过反射腔120的光提取孔124离开的光包括来自直接撞击在光提取孔124上的非相干固态光源110的一般发射区域的光的贡献，和非相干固态光源110的光发射表面112的其它部分的贡献。因此，光的表观亮度可以通过将其分布在较小区域上来增加。可替换地，高反射镜涂层129可以直接设置在非相干固态光源110的光发射表面112上而不具有任何腔结构。高反射镜涂层129设有用于光提取孔124的开口，位于非相干固态光源110的光发射表面112的小区域上。有利地，将折射率匹配材料例如流体或凝胶设置在光发射表面112没有被高反射镜涂层129覆盖的小区域上。而且，LED材料通常是高折射的，并以高角度支持全内反射，尤其是在空气包层的情况下。因此，在另一替换装置中，非相干固态光源110包括大表面积LED芯片，其光发射表面112被包覆空气，除了光发射表面112的小区域中之外，在该小区域中提供了折射率匹配材料，例如流体或凝胶。有利地，光提取孔124的形状可以任意选择以匹配由照明器件100产生的光束的所需形状。例如，当照明器件100用于照明用于宽屏投影显示系统的矩形微显示器件(例如，和LCOS成像器件)时，那么光提取孔124的纵横比可以设置为16∶9。图2示出照明器件的第二实施例200。图2的照明器件200包括非相干固态光源210、光导220、和光提取器件230。非相干固态光源210设置成具有邻近光导220的光接收表面222设置的光发射表面212，其适于接收来自非相干固态光源210的光。光提取器件230被设置成通过具有提取表面积S1的光导220的光提取区域224光学上耦接到光导220。非相干固态光源210可以包括配置成一个或多个阵列的大量单个LED，或较少量的大表面积或延伸线性LED。有利地，基于LED的照明器件200非相干固态光源210可以物理地分成两个或多个大表面积LED或LED阵列，每个具有邻近光导220的相应光接收表面222设置的不同的光发射表面212。非相干固态光源210的光发射表面212具有总的光发射表面积S0。有利地，非相干固态光源210将准直光提供给光导220。光导220是光循环器件。有利地，光导220由折射率N＞1的、低损耗的、固体的、透明材料制成。任选地，光导220可以是空的。在光导220的不支持全内反射(TIR)的外表面上，提供高反射材料229。高反射材料229可以Spectralon、Teflon、或另一适当材料。有利地，光提取器件230是光准直结构，例如复合抛物线准直仪(CPC)、或从光导220提取光的棱镜光学部件。有利地，光提取器件230由与光导220的固体透明材料折射率匹配的材料制成。明显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明器件（１００），包括：　　　　非相干固态光源（１１０），其适于在至少一个光发射表面（１１２）上发射光并具有总的光发射表面积Ｓ↓［０］；和　　　　反射腔（１２０），其具有适于接收来自非相干固态光源（１１０）的光的入口孔（１２２）和适于输出来自非相干固态光源（１１０）的光的光提取孔（１２４），　　　　其中反射腔（１２０）的光提取孔（１２４）的表面积Ｓ↓［１］小于表面积Ｓ↓［０］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H邹，DJ安德逊，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]