反射式LED光学引擎制造技术

本实用新型专利技术涉及一种反射式ＬＥＤ光学引擎，属于投影显示器件技术领域。该光学引擎包括装于基板一面的ＬＥＤ阵列、积分透镜组和四方形显示芯片，积分透镜组由第一微透镜阵列和第二微透镜阵列沿光路顺次平行排列构成，第一微透镜阵列数与第二微透镜阵列数相同且大于ＬＥＤ阵列数，装有ＬＥＤ阵列的基板一面对应ＬＥＤ阵列制有反光碗阵列形成ＬＥＤ阵列模板，ＬＥＤ的电极引脚封装在所述反光碗底部中心的基板上，反光碗的敞口面为四方形。采用本实施例的反射式ＬＥＤ光学引擎后，相比现有投影系统中的ＬＥＤ光学引擎，可大大提高ＬＥＤ发光的利用率和均匀度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种投影机或背投电视机(MDTV)中关键的部件 一光学引擎，尤其是涉及一种对光学引擎中光源结构进行的改进，属 于投影显示器件
技术背景如今,投影技术作为一种飞速发展的显示技术，已广泛应用于曰 常工作和生活中。现有各种投影系统中的核心组件是光学引擎，光学 引擎主要由光源和沿光路布置的透镜组、显示芯片构成；其中显示芯 片主要分为液晶式芯片和DMD (数字微镜装置)芯片，其形状为四方 形，长宽比通常是4:3或16:9;光源常用的是灯泡式光源，如UHP灯 (超高压汞灯)和金属卣素灯。灯泡式光源的缺点是功耗大、散热多、 彩色范围小和不利于环保。目前已出现以LED为光源的光学引擎，但据申请人了解,现有这 些以LED为光源的光学引擎尚有缺陷。如公告号为CN2519308Y的中 国专利(-以发光二极管为光源的投影机)，在该专利公开文 件所描述的光学引擎中，各LED只是简单独立地布置在控制单元上， 其发出的散射光只有少部分直接或简单通过透镜射到液晶显示板上； 由于光的亮度和均匀度很差，因此实际根本无法实现有效的投影画 面。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有投影系统的光学引擎存在 的缺陷，提出一种反射式LED光学引擎，该光学引擎通过改进光源结 构及配套积分透镜组，可大幅提高LED发射光的均匀度和LED发光利 用率，从而达到清晰有效的投影画面。为了达到以上目的，本技术的技术方案是，提出一种反射式LED光学引擎，该光学引擎包括装于基板一面的LED阵列、积分透镜 组和四方形显示芯片，所述积分透镜组由第一樣i透镜阵列和第二;f效透 镜阵列沿光路顺次平行排列构成，所述第 一微透镜阵列数与第二微透 镜阵列数相同且大于LED阵列数，其改进之处是，所述装有LED阵列 的基板一面对应LED阵列制有反光碗阵列形成LED阵列模板，所述 LED封装在所述反光碗底部中心的^上，所述反光碗的敞口面为四 方形。上述技术方案的完善是，所述反光碗的凹面为一旋转圆锥曲面， 所述凹面的表面覆有反光膜，所述反光碗的敞口面长宽比与显示芯片 长宽比相同，所述第一微透镜和第二微透镜的贯通面为四方形。上述技术方案的进一步完善是，所述LED的发光源处于所述反 光碗凹面的焦点上。实际使用本技术的反射式LED光学引擎时，由于LED通电发 出的光大部分先发射到反光碗的凹面上，经凹面反射后的光线，形成 以反光碗的敞口面范围内均布且基本平行射出且与显示芯片面积基 本一致的光束；同时该光束经第一微透镜阵列分割成若千小光束后再 经第二微透镜阵列扩大成与显示芯片面积大小基本相同的若千大光 束，各大光束重合叠加到显示芯片上，因此相比现有投影系统中的 LED光学引擎，可大大提高LED发光的利用率和均匀度。附图说明以下结合附图对本技术作进一步的说明。 图l是实施例一中LED阵列的结构示意图。 图2是图1中LED阵列单元的结构示意图。 图3是图2的左视结构示意图。图4是实施例一 LED光学引擎阵列的单元及光路的结构示意图。 图5是实施例二LED光学引擎阵列及光路的结构示意图。 图6是实施例三LED光学引擎阵列及光路的结构示意图。具体实施方式实施例一本实施例的反射式LED光学引擎如图1和图4所示，包括基板1、 装于基板1 一面的由多个LED2排列的LED阵列、由第一樣t透镜阵列 4和第二微透镜阵列5沿光路顺次平行排列组成的积分透镜组及显示 芯片8,在基板1的装有LED阵列的一面压制有与LED阵列对应也呈 阵列布置的凹陷反光碗3，由基板l、 LED阵列和反光碗阵列构成LED 阵列模板ll。基板1釆用印刷电路板制作；显示芯片8为长方形， 采用LCD液晶芯片。如图2所示，LED2封装在反光碗3底部的中心处。如图3所示，反光碗3的凹面为一旋转抛物面7，且其表面镀有 反光膜；反光碗3的敞口面6为长方形，敞口面6的长宽比与显示芯 片8的长宽比相同，由反光碗3组成的反光碗阵列周边也形成长方形。如图4所示，第一微透镜阵列4对应反光碗3敞口面6的贯通面 呈长方形，并分割为若干个呈长方形的纟敖透镜9;第二孩t透镜阵列5 对应第一^L透^^竟阵列4的贯通面呈长方形，并分割为若干个呈长方形 的微透镜9'。第一微透镜阵列4和第二微透镜阵列5的贯通面长宽 比与显示芯片8的长宽比相同。在基板1上制作安装LED阵列和反光碗阵列的主要过程是，将 LED2直接封装在基板1上组成LED阵列；围绕每单元LED2的四周用 铝板制成反光碗3并形成反光碗3阵列，反光碗3内凹面镀有反光膜， 反光碗3的开口面制成长方形，调整LED2的发光源位置，使之处于反 光碗3凹面的焦点上，这样就完成了 LED阵列和反光碗阵列制作并形 成LED阵列模板ll。在上述制好的LED阵列模板11的发光一侧排布第一微透镜阵列 4、第二微透镜阵列5和显示芯片8即形成基本的光学引擎。使用时， 将LED阵列冲莫才反中的各LED2与电控等装置接通，如图3所示，通电 后的LED2发出的绝大部^L射光都先射到反光碗3的抛物面7上， 经抛物面7的反射后的光沿反光碗3的开口基本平行射出，由此形成 与反光碗3敞口面积大小相同的长方形平行光束，可大大提高LED的 发光利用率和亮度。如图4所示，经反光碗3反射出的光束先穿过第 一微透镜阵列4，被微透镜9分割成若干小光束；小光束再经第二微 透镜阵列5,被微透镜9'扩放成大光束后射到显示芯片8上，射到显 示芯片8上的大光束面积正好等于显示芯片8的面积；这样从反光碗 3反射出光束中存在的不同强弱光线，经第一微透镜阵列4和第二微 透镜阵列5积分后重合叠加到显示芯片8上，形成强弱光线的补偿， 可以进一步地提高到达显示芯片8光束的亮度和均匀度。实验证明，采用本实施例的反射式LED光学引擎后，相比现有投 影系统中的LED光学引擎，由于成倍提高到达显示芯片的LED发射光 的亮度、均匀度及LED发射光的利用率，因此真正有效地实现了以 LED为光源的投影画面，并使得投影显示画面更加清晰和柔和。 实施例二本实施例的反射式LED光学引擎与实施例一基W目同，所不同的 是，沿正四边形的三边布置三组由外向内平行排列的LED阵列模板、 积分透镜组和会聚透镜12,积分透镜组一侧还设有偏振镜片13，正 四边形的中间设有一四棱镜14,沿正四边形的另一边设有线栅9和 显示芯片8。 LED阵列模板中的反光碗3凹面为一旋转圆弧面，其表 面贴有反光膜；反光碗3采用塑料制作；显示芯片8采用LC0S液晶 芯片。 实施例三 本实施例的反射式LED光学引擎与实施例二基本相同，所不同的 是，沿正四边形的另一边依次设有平行的二块反射镜15、 16和三角 棱镜17及显示芯片8;反光碗3凹面为一旋转椭圓弧面；反光碗3采 用钢板、合金板材或铝塑复合板；显示芯片8采用DMD芯片。显然，从上述实施例中可以得出，所述反光碗的凹面还可以是由 其它圆锥曲线旋转而形成的旋转圓锥曲面；所述反光碗还可以采用其 它金属材料、非金属材料或复合材料制作；显示芯片8还可是其它种 类的显示芯片，具体实施方式可以是上述方式的任意变化组合。除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式。凡采用等 同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本技术要求的保护范 围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射式ＬＥＤ光学引擎，包括装于基板一面的ＬＥＤ阵列、积分透镜组和四方形显示芯片，所述积分透镜组由第一微透镜阵列和第二微透镜阵列沿光路顺次平行排列构成，所述第一微透镜阵列数与第二微透镜阵列数相同且大于ＬＥＤ阵列数，其特征在于：所述装有ＬＥＤ阵列的基板一面对应ＬＥＤ阵列制有反光碗阵列形成ＬＥＤ阵列模板，所述ＬＥＤ封装在所述反光碗底部中心的基板上，所述反光碗的敞口面为四方形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖西昌，
申请(专利权)人：肖西昌，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]