投影ＬＥＤ模组及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一个用于投影之发光二极管（ＬＥＤ）模组。依照一个实施例，该ＬＥＤ模组可将ＬＥＤ光转换成偏振光，直接为投影模组提供偏振态光源。该ＬＥＤ模组的一个实施例包括一个反射偏振器，其位于ＬＥＤ发光路径上，其中反射偏振器将ＬＥＤ光极化，并透射出第一偏振态光，反射第二偏振态光；以及一个偏振转换元件，其位于ＬＥＤ芯片和反射偏振器之间，其中偏振转换元件将反射偏振器反射回的第二偏振态光转换成一个期望的偏振态光。本发明专利技术还提供一个反射形面用于增加光反射使反射偏振器反射回的光再次穿过偏振转换元件和反射偏振器，实现光的回收利用。该ＬＥＤ的光偏振回收利用模组亦可以应用于商用ＬＥＤ封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一个发光二极管模组，特别涉及一个发出偏振光(polarized light) 的投影用发光二极管模组。
技术介绍
高亮度发光二极管(LED)的进步已经为在不同照明技术包括微型投影仪里使用 LED创造了机会。来自LED的光被投影到微型显示器上，如液晶显示器(LCD)、硅基液晶 (LCoS)或数字微镜装置(匿D)。微型投影技术的一个挑战是在LCD或LCoS应用里需要利用 偏振光。但是，普通的LED发出的并非偏振态光，如果将其应用于LCD或LCoS作为光源，大 部分光源将会被浪费掉。因为只有一种偏振态(polarization state)能通过LCD或LCoS， 而垂直于该偏振态的另一种偏振态则会被吸收、发散或被阻塞。另外，要做到偏振光输出和 光回收利用来增加亮度，现有的微型投影仪需添加独立的偏振和光回收光学组件，从而导 致较高的成本，同时亦难以进一步縮小微型投影仪的外形尺寸。 鉴于现有用于投影的LED模组有这样和那样的限制。因此，需要一个能够解决这 些缺陷的LED模组。专利技术概述 依照本专利技术一个实施例，披露了一个用于投影的发光二极管(LED)模组，其用于 将LED光转换成偏振光，直接为投影模组提供偏振态光源。该LED模组包括一个反射偏振 器，其用来将原LED光极化，并投射第一偏振态光，同时反射第二偏振态光；和一个偏振转 换元件，其被连接到反射偏振器，偏振转换元件位于LED光和反射偏振器之间，其中偏振转 换元件将第二偏振态光转换成期望的偏振态光。 依照本专利技术的另一个实施例，披露了一个用于投影的发光二极管(LED)模组，其 用于将LED光转换成偏振光，直接为投影模组提供偏振态光源。该LED模组包括一个基板， 基板的一个表面定义了一个反射形面(reflecting cup);—个LED芯片被固定于基板上， LED芯片用来发出光束；一个反射偏振器，其位于光束的发光路径上，其中反射偏振器偏振 光束，并射出第一偏振态光，以及反射第二偏振态光；以及一个偏振转换元件，其位于基板 上，偏振转换元件位于LED芯片和反射偏振器之间，其中偏振转换元件被设置以将第二偏 振态光转换成期望的偏振态光，并且其中偏振转换元件与LED芯片之间有一空气间隙，其 中空气间隙被设置以将光束縮窄。 依照本专利技术的另一个实施例，披露了一个制作投影用发光二极管(LED)模组的方 法。方法包括的步骤有提供一个基板，基板的一个表面定义了一个反射形面；将一个或多 个LED芯片阵列固定于基板，LED芯片用来发出光束；放置一个反射偏振器在光束的光发射 路径上，其中反射偏振器偏振光束，并射出第一偏振态光，以及反射第二偏振态光；以及放 置一个偏振转换元件在的基板上，位于LED芯片和反射偏振器之间，其中偏振转换元件将 第二偏振态光转换成期望的偏振态光，并且其中偏振转换元件与LED芯片之间预留空气间 隙。 从以下的详细描述，其中本专利技术实施例通过附图进行叙述，本领域技术人员将更 加容易理解本专利技术的其它实施例。将会认识到，本专利技术能够使用于其它和不同的实施例，并 能够以各种方式对其一些细节作出改变，所有这些都不会脱离本专利技术的精神和范围。附图4说明 在以下的描述里，通过描述并参照附图，显示了本专利技术的具体实施例。在不脱离本 专利技术范围的情况下，可以对其作出结构和其它方面的改变，而作为其它实施例。各个实施例 及其每个不同实施例的各个方面可以以任何合适的方式组合使用。所以，附图和详述本质 上将被看作是描述性的而非限制性的。 通常，本专利技术实施例涉及一个LED模组，其提供一个偏振系统、一个光回收利用系 统、一个聚光系统、和热管理系统。该LED模组可以被用来提供偏振光输出，而不需要在硅 基液晶(LCoS)和液晶显示器(LCD)投影仪系统里额外添加一个偏振装置。该光回收利用 系统包括反射并转换一种偏振态为期望的偏振态。利用该光回收利用系统，可以从光源LED 芯片输出超过一半的偏振态光，从而提高光效率并增强该LED模组的系统的输出亮度，并 减小微小型投影系统的体积尺寸。另外，本专利技术实施例的LED模组具有较窄的视角以及较 低的热阻抗。 现参照附图，附图说明图1是本专利技术一个实施例的一个发光二极管(LED)模组100的透视 截面图。LED模组100包括多个层以提供一个偏振系统、一个光回收利用系统、一个聚光系 统和热管理系统。LED模组100包括一个被固定于基板104上的LED芯片102。通过基板 104形成一个反射形面106。反射形面106可以其表面上有一个反射器或反射层。四分之 一波片(QWP)层108置于基板104上的LED芯片102光路前方。 一个反射偏振层110位于 QWP层108上。 一个透镜112被加在反射偏振层110上，同时封装住LED模组110。依照本 专利技术的一个实施例，在LED芯片102和QWP层108之间有一个空气间隙114，用于进一步縮 小光束角。 反射偏振层110用来透射第一偏振态光，并反射第二偏振态光回到基板104。 反射偏振层IIO可以是任何合适类型的偏振器，例如栅偏振器或多层的光学叠层膜(a multilayer optical stack film) 。 QWP层108是一个偏振转换元件，或一个偏振转换器， 其将反射回的第二偏振态转换成一个期望的偏振态。期望的偏振态实际上类似于第一偏振 态。所以，一旦第二偏振态光已经被转换成第一偏振态光，光就可由反射偏振层110发出。 对本领域技术人员而言，合适的QWP层108是已知的。 当从LED芯片102发出的光被反射进QWP层108内时，空气间隙114可以用来縮 窄光束角。如果没有空气间隙114，或如果空气间隙内被填满了硅树脂或环氧树脂，从LED 芯片102发出光的光束角可能比使用本专利技术实施例提供的那个光束角要大。有了空气间隙 114，光束角变得更窄，并且产生的发射光更加聚焦，如图15-16所示。 LED芯片102可以是任何合适的LED装置，如一个单LED芯片或一个多芯片LED。 基板104是任何合适的用来承载LED芯片的基板，如硅、陶瓷、金属芯印刷电路板(MCPCB)、 或其它电路板，其中希望能够通过降低LED芯片102和外部之间的热阻抗来改善散热。透 镜112是任何合适的透镜，如PMMA、环氧树脂、玻璃等。 运行时，LED芯片102发出具有p-偏振和s-偏振的光。反射偏振层110允许p-偏 振光透过透镜112，并反射s-偏振光回到基板104。如果s-偏振光被转换四分之一波长两 次，那么就被转换为p-偏振光。所以，当s-偏振光在第一次从LED芯片102发出时穿过 QWP层108时，并被反射偏振光110反射之后，s-偏振光被杯106反射，并第二次穿过QWP 层108。在第二次穿过QWP层108之后，s-偏振光被转换成p-偏振光，然后透过反射偏振层110并穿过透镜112。由s-偏振光转换成p-偏振光的射出能够提高LED模组100的总体光输出和光能。 依照本专利技术的一个实施例，第一偏振态光是p-偏振光，第二偏振态光是s-偏振光，期望的偏振态光是P-偏振光，其是已经从s-偏振光转换成的P-偏振光。 图2是本专利技术一个实施例的显示光反射路径的LED模组100的侧视截面图。附图显示了穿过LED模组100的各种类型的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于投影之发光二极管（ＬＥＤ）模组，用于将ＬＥＤ光转换成偏振光，直接为投影模组提供偏振态光源，此ＬＥＤ模组包括：　　一个反射偏振器，其位于ＬＥＤ发光路径上，其中反射偏振器将ＬＥＤ光极化，并透射出第一偏振态光，反射第二偏振态光；以及　　一个与反射偏振器相邻的偏振转换元件，其位于ＬＥＤ芯片和反射偏振器之间，其中偏振转换元件将反射偏振器反射回的第二偏振态光转换成期望的偏振态光。

【技术特征摘要】
一个用于投影之发光二极管(LED)模组，用于将LED光转换成偏振光，直接为投影模组提供偏振态光源，此LED模组包括一个反射偏振器，其位于LED发光路径上，其中反射偏振器将LED光极化，并透射出第一偏振态光，反射第二偏振态光；以及一个与反射偏振器相邻的偏振转换元件，其位于LED芯片和反射偏振器之间，其中偏振转换元件将反射偏振器反射回的第二偏振态光转换成期望的偏振态光。2. 根据权利要求1所述的投影用LED模组，其中偏振转换元件是一个四分之一波片，当 一种偏振光两次穿过四分之一波片时，该偏振态光可被转换成垂直于该偏振态的期望偏振 态光，可透过反射偏振器。3. 根据权利要求1所述的投影用LED模组，还包括一个透镜，其中透镜用于縮小光束 角，同时将反射偏振器和偏振转换元件封装固定于LED基板上，使透镜、反射偏振器和偏振 转换元件一起与一个LED封装衔接。4. 根据权利要求1所述的投影用LED模组，还包括 一个基板，其中基板的一个表面有一个反射形面；禾口至少一个被固定于基板上的LED芯片，LED芯片用来发出LED光，其中偏振转换元件封 盖住基板。5. 根据权利要求4所述的投影用LED模组，其中偏振转换元件与LED芯片之间有一空 气间隙，用以縮窄接触到偏振转换元件之前的LED光。6. 根据权利要求4所述的投影用LED模组，其中反射形面有一个部分球面，并且反射形 面被设置于将期望的偏振态光反射回到偏振转换元件的方向上。7. 根据权利要求4所述的投影用LED模组，其中反射形面有一个部分抛物线面，并且反 射形面被设置于将期望的偏振态光反射回到偏振转换元件的方向上。8. 根据权利要求4所述的投影用LED模组，其中反射形面有一个部分椭圆面，并且反射 形面被设置于将期望的偏振态光反射回到偏振转换元件的方向上。9. 根据权利要求4所述的投影用LED模组，其中反射形面被设置以反射大角度LED光 和小角度LED光。10. —个用于投影之发光二极管(LED)模组，用于直接为投用提供偏振光源，此LED模 组包括一个基板，其中基板的一个表面定义一个反射形面； 至少一个被固定于基板的LED芯片，LED芯片被设置以发出光束； 一个反射偏振器，其位于光束的发射路径上，其中反射偏振器将光束极化并透射出第 一偏振态光以及反射第二偏振态光；禾口一个位于基板上的偏振转换元件，偏振转换元件位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：池勇，陈守龙，汤伟平，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]