多芯片封装LED光源及液晶投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种多芯片封装LED光源及液晶投影装置。该多芯片封装 LED光源包括单个发光二极管元件和聚光元件，该发光二极管元件含方形布 置的多个发光芯片，聚光元件为一个将该多个发光芯片发出的全散射光压缩 成小角度发射光的聚光镜，该聚光镜与发光二极管元件固定成一体。该多芯 片封装LED光源成本低体积小、发光均匀。所述的液晶投影装置采用了以上 LED光源用来照明微液晶面板，该液晶投影装置还包括一个偏振分光器和投 影透镜。本发明专利技术提供的液晶投影装置结构简单，成本低且适于微型化制作， 对光利用率高，LED光源输出的光满足液晶面板成像品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明光源和投影显示技术，特别涉及一种含有多个发光二极 管芯片的单个LED光源及采用该LED光源的液晶投影装置。
技术介绍
LED(发光二极管)目前在液晶显示领域作为照明光源的应用非常广 泛，但含有单个发光芯片的单个发光二极管元件的光功率在实际应用过程中 并不能满足需求。因此通常的解决方案是将多个已封装好的发光二极管组成 阵列，己获得大发光功率、高亮度的面光源，然而这种方法无疑会较大程度 地增加光源的体积和成本，光学设计复杂。虽然已经存在将多个发光芯片封装的发光二极管元件作为光源的现有投 影技术专利，但通过观察其光源结构，以LED光源和聚光透镜组形成的光源 组件仍占据较大的空间，无法满足投影装置微型化。而且有的LED光源需要 众多聚焦整形透镜，这增加了成本；有的LED光源存在发光不均匀、光效低 等缺点，不能发射出投影装置中液晶显示芯片所需要品质的光斑。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术光源中仅使用一个发光二极管元件，其含有 方形布置的多个发光芯片，以及仅使用一个聚光镜将发散光转换成平行光， 且该聚光镜与发光二极管元件固定成一体，这样便可提供一种发光均匀亮度 好、结构紧凑体积小的多芯片封装LED光源，采用该多芯片封装LED光源的液晶投影装置光利用率高、成本低。所述多芯片封装LED光源通过以下技术方案予以实现 一种多芯片封装LED光源，包括单个发光二极管元件和聚光元件，该发光二极管元件主要由基板、二极管发光芯片和封装透镜组成，该发光二极管元件含方形布置的多个发光芯片，聚光元件为一个将该多个发光芯片发出的全散射光压縮成小角度发散光的聚光镜。在上述结构基础上，其中 所述发光芯片数目至少为四个。所述发光芯片为白光发光芯片；或者所述发光芯片为两个绿光发光芯 片、 一个红光发光芯片和一个蓝光发光芯片，其中该两个绿光发光芯片对角 设置，且发光二极管元件还连接有用来控制红光发光芯片、绿光发光芯片、 蓝光发光芯片进行时序发光的控制器。该光源的另一种设计方案可以为所述方形布置的多个发光芯片分成四 个区域，每个区域均至少含有一个红光发光芯片、 一个绿光发光芯片和一个 蓝光发光芯片。其中所述每个区域的红光发光芯片、绿光发光芯片和蓝光发 光芯片构成线性排列或三角形布置或方形布置。所述聚光镜为二次曲面反射聚光镜，其设置在发光二极管元件前端，且 与该发光二极管元件固定成一体。所述聚光镜是通过先将其套入到一个壳体内，然后将该壳体与发光二极 管的基板进行螺钉连接或卡扣连接或点焊的方式与发光二极管元件相固定 的。本专利技术提供的液晶投影装置通过以下技术方案予以实现 一种液晶投影装置，包含偏振分光器件、微液晶显示单元、投影透镜， 该液晶投影装置还含有上述的多芯片封装LED光源。所述微液晶显示单元为单片或两片LCOS液晶面板。 更进一步的，所述多芯片封装LED光源内的多个发光芯片形成的方形阵 列的长宽尺寸比例与所述LCOS液晶面板的显示区域的长宽比相匹配。本专利技术采用以上技术方案后产生的有益效果为(1) 发光二极管元件中含方形布置的多个发光芯片，其数目可以为四个 或十二个等等，这样可以提供微液晶显示芯片所需要的均匀性好的方形光 斑。(2) 聚光镜将多个发光芯片发出的全散射光压缩成小角度发散光，满足 投影系统中偏振分光器和投影透镜的小角度入射光要求，提高光的利用率。(3) 本专利技术仅使用一个发光二极管元件和一个二次曲面反射聚光镜组成 光源，在投影系统中除了偏振分光器件、微液晶显示面板、投影透镜外，不 再需要其他光学器件，这样本专利技术的液晶投影装置结构简单、成本低廉，光 学设计过程也被简化。(4) 多个发光芯片可以为红光发光芯片、绿光发光芯片、蓝光发光芯片 的组合，可以按液晶显示面板所需要的最佳颜色比例进行搭配，以提供色域 丰富亮度好的照明光源。(5) 将聚光镜和发光二极管元件固定成一体，可以得到体积很小的LED光源，结构紧凑可靠性好，以满足投影装置微型化。 附图说明图la为本专利技术中发光二极管元件的结构示意图。图lb为本专利技术所述多芯片封装LED光源的简化结构示意图。图lc为该发光二极管元件屮透视发光芯片的正面示意图。图2为发光二极管元件内多个发光芯片的第二种实施方式的正面示意图。图3为发光二极管元件内多个发光芯片的第三种实施方式的正面示意图。图4为发光二极管元件内多个发光芯片的第四种实施方式的正面示意图。图5为聚光镜与发光二极管元件固定成一体的结构示意图。图6为本专利技术所述液晶投影装置的单片式LCOS液晶投影系统示意图。图7为该液晶投影装置的两片式LCOS液晶投影系统示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。 请参照图la、图lb，本专利技术提供一种多芯片封装LED光源，包括单个发 光二极管元件1和聚光元件，该发光二极管元件1主要由基板Ol、 二极管发 光芯片02和封装透镜03组成，发光二极管元件1的结构本领域技术人员应清 楚了解基板01—般包括散热层、胶层、电路层，二极管发光芯片02设置在 基板01上，然后由封装透镜03进行外罩保护。其中该发光二极管元件l含有方形(正方形或长方形)布置的多个发光 芯片02，聚光元件为一个将该多个发光芯片02发出的全散射光压縮成小角度 发散光的聚光镜2，即发光芯片02发出180 °散射光，然后聚光镜2将该散 射光进行聚拢整形成10° 20°小角度发散光，以输出亮度好的方形光斑。本专利技术中聚光镜2为二次曲面反射式聚光镜，即为抛物面式反射镜或曲面式反射镜，如图lb所示，聚光镜2通过在其底部开设一个凹孔3与封装透镜03 相吻合，该聚光镜2对发光芯片02发出的光的利用率较高。如图lc所示，发光二极管1的基板01上设置的发光芯片02的数目至少为 四个，具体如发光芯片021、 022 、 023 、 024，这四个发光芯片可以均发 出白光，也可以为一个红光发光芯片021 ， 二个绿光发光芯片022 、 024， 一个蓝光发光芯片023，其中绿光发光芯片022 、 024对角布置，这样搭配 可以得到色域较好亮度佳的投影用照明光源。该发光二极管元件1还可连接 一个用以控制红、绿、蓝发光芯片进行时序发光的控制器(图中未示出)， 各个发光芯片工作频率按液晶面板所需光照参数进行设定，以达到显示最好 的颜色视觉效果。较佳的方式为该发光芯片02的数目为12个，分成方形布置的四个区 域，这样发光芯片02发出的光均匀性良好。请参照图2 ，为发光二极管元件1内多个发光芯片的第二种布置排列实 施例，12个发光芯片均匀分布在以基板01的中心为坐标原点的四个象限区域 内，每个区域含有一个红光发光芯片021 、 一个绿光发光芯片022和一个蓝 光发光芯片023，其中该红光芯片021、绿光发光芯片022 、蓝光发光芯片 023三者构成水平线性排列，每个区域内的发光芯片排列方式相同，以保证 发光均匀性。请参照图3 ，为发光二极管元件1内多个发光芯片的第三种布置排列实 施例，仍然为12个发光芯片，分成四个区域，每个区域含一个红光发光芯片 021、 一个绿光发光芯片022和一个蓝光发光芯片023 ，与上面不同的是 该红光芯片021 、绿光发光芯片022 、蓝光发光芯片023三者构成三角形布 置，每个区域内的发光芯片布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多芯片封装ＬＥＤ光源，包括单个发光二极管元件和聚光元件，该发光二极管元件主要由基板、二极管发光芯片和封装透镜组成，其特征在于：该发光二极管元件含方形布置的多个发光芯片，聚光元件为一个将该多个发光芯片发出的全散射光压缩成小角度发散光的聚光镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲鲁杰，张权，
申请(专利权)人：曲鲁杰，张权，
类型：发明
国别省市：94