專利名稱：照明系統(tǒng)及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種視頻顯示器中的照明系統(tǒng)及其 運4亍方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，投影電視和其他的投影顯示器需要采用照明系統(tǒng)，如采用照 明燈管發(fā)光，這些光最終用來產(chǎn)生圖像。很多的微顯示系統(tǒng)，如數(shù)字光處理
(DLP )系統(tǒng)，都包括照明系統(tǒng)，利用一個專門的高壓汞弧燈作為光源。這 種燈給照明系統(tǒng)提供最初的白光，這些光后來被光學元件(如色輪)分裂或者 分散為三個原色，即紅、綠、藍(RGB)。此后，RGB光通過另外的光學器件 混合后產(chǎn)生彩色圖像。上述用來進行光分裂或者混合的裝置可能占用照明系統(tǒng) 較大的空間，因此，這些裝置將導致投影電視和其他的投影顯示器的尺寸擴大。 此外，上述采用汞弧燈作為照明光源的照明系統(tǒng)存在較多的不足，如汞弧 々的壽命較短，需要頻繁更換；并且，更換弧燈時，需要拆卸投影電視和其他 的投影顯示器的其他部件，操作繁瑣。而且，弧燈中使用的汞屬于對環(huán)境有害 的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種視頻顯示器中的照明系統(tǒng)及其運 行方法。
一種照明系統(tǒng)及其運行方法，該照明系統(tǒng)包括若干用于發(fā)射光的發(fā)光二極 管以及若干透鏡元件，該透鏡元件位于該發(fā)光二極管之后，其數(shù)目與發(fā)光二極 管的數(shù)目對應(yīng)，該透鏡元件用來調(diào)整發(fā)光二極管發(fā)射光的方向，將該發(fā)光二極管發(fā)射的光傳輸?shù)綄?yīng)的透鏡。
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用由多個發(fā)光二極管組成的照明模塊替換 現(xiàn)有視頻顯示單元照明系統(tǒng)中的汞弧燈，使得視頻顯示單元的尺寸可以大幅度 的降低，并且方便了照明系統(tǒng)的維護，提高了光的傳輸效率，同時避免了汞弧 燈的使用，更有利于環(huán)保。


圖1是本發(fā)明實施例提供的視頻顯示單元的原理框圖2是本發(fā)明實施例提供的照明系統(tǒng)的原理框圖3是本發(fā)明實施例提供包括微透鏡組件的照明系統(tǒng)示意圖4是本發(fā)明實施例流程圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實 施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例提供的視頻顯示單元的原理框圖如圖1所示，圖1中標注為 10。視頻顯示單元10可以-是包括一個數(shù)字光處理系統(tǒng)(DLP)的投影電視或投 影機或類似的-見頻顯示單元。視頻顯示單元IO也可以是包括液晶顯示器(LCD) 的投影電視，也可以是硅晶投影電視(LCOS),或者高溫多晶硅投影電視 (HTPS)。
視頻顯示單元10包括照明系統(tǒng)12，該照明系統(tǒng)12用以產(chǎn)生白色或彩色光， 供成像系統(tǒng)14產(chǎn)生視頻圖像。照明系統(tǒng)12可由多個子照明系統(tǒng)組成，如HTPS 中應(yīng)用的照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)12包括光學和電子光學元件，這些光學和電子光 學元件用來取代傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中的弧燈。照明系統(tǒng)12包括脈沖調(diào)制發(fā)光二極管 (LED)組件，這些LED組件用來發(fā)光，如發(fā)射不同強度的RGB光。此外，照明系統(tǒng)12還包括一個光學裝置——微透鏡組件。該微透鏡組件由多個透鏡元 件組成，透鏡元件的數(shù)目與LED的數(shù)目對應(yīng)。微透鏡組件用來收集LED發(fā)射 的RGB光，并用來將這些RGB光傳輸?shù)娇讖?aperture )。通過這種方式，照 明系統(tǒng)12可以高效的將其發(fā)射的光傳輸?shù)揭曨l顯示單元10的光導器件。本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員都可以理解，上述的光導器件指的是安裝在視頻顯示單元10 中的照明系統(tǒng)12之后的元器件。具體來說，這些元器件包括成像系統(tǒng)、投影系 統(tǒng)、屏幕，以及與之相連的光學器件。
本發(fā)明實施例中照明系統(tǒng)12利用多個發(fā)光二極管，而不是傳統(tǒng)的弧燈作為 光源。換句話說，沒有采用燈泡和/或分光元件，如色輪、分色鏡、過濾器等， 照明系統(tǒng)12將LED發(fā)射的光有效混合成不同強度的有色光及白光。因此，相 對于現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)而言，本發(fā)明實施例提供的視頻顯示單元10的照明系 統(tǒng)12的尺寸小于采用弧燈等類似裝置來產(chǎn)生白光的照明系統(tǒng)。
, 如上文所述，照明系統(tǒng)12用來在成像系統(tǒng)14上投影、發(fā)光和聚焦。成像 系統(tǒng)14利用彩色光在在屏幕上24成像。成像系統(tǒng)14用來產(chǎn)生一個或一個以上 像素模式，用來校準像素視頻顯示單元10的像素偏移。通常來說，成像系統(tǒng) 14包括DLP,利用一個或一個以上DMDS產(chǎn)生一個#見頻圖<象。此外，成像系 統(tǒng)14也可以包括液晶投影系統(tǒng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都能夠理解，實際應(yīng)用 本發(fā)明提供的技術(shù)方案時，成像系統(tǒng)并不局限于上述的形式，其它的成像系統(tǒng) 也可以適用。
如圖1所示，成像系統(tǒng)14用來將圖像投影在投影系統(tǒng)16上。該投影系統(tǒng) 16包括一個或者多個鏡片和/或透鏡，用來將成像系統(tǒng)14生成的圖像投射到屏 幕24上。
如圖2所示，為本發(fā)明實施例提供的照明系統(tǒng)12的原理框圖。如上所述， 照明系統(tǒng)12包括光生成和采集元件，用來生成有色和/或白光，并將其傳遞到 祝頻顯示單元10的后續(xù)元器件。照明系統(tǒng)12包括一個LED模塊40，該LED 模塊40由多個LED 42組成。每一個LED發(fā)射的光4皮調(diào)制為特定頻率的脈沖波。每一LED42用來發(fā)射紅、綠或藍光。具體實現(xiàn)時，LED42可以是集成式 的，也可以發(fā)射出不同于紅、綠或藍的光。LED42的數(shù)量在本發(fā)明實施例中為 11個，當然也可以多于或者少于11個。具體應(yīng)用本發(fā)明提供的技術(shù)方案時， 照明系統(tǒng)12可以包括多個LED模塊，每個LED模塊中的LED的數(shù)量由設(shè)計 需要、操作標準或者成本方面的因素所決定。
如果需要特別加重某一種顏色，可以通過在LED模塊40中配置不同的LED 來實現(xiàn)42。例如，如果需要視頻顯示單元10的紅色色調(diào)強于藍色的色調(diào)，則 可以在LED模塊40中配置比藍色LED更多的紅色LED。其他顏色的加重也 可以通過這種方式來實現(xiàn)。
LED模塊40采用模組化設(shè)計，其中的LED 42的數(shù)量可以根據(jù)需要調(diào)整， 每一個LED都相對獨立，可以輕易的安裝或者拆卸。另外，如果一個或多個 LED42失靈或出現(xiàn)其他故障，視頻顯示單元IO仍可繼續(xù)工作，盡管在彩色和/ 或亮度方面會有一些影響。因此，不同于使用弧燈的照明系統(tǒng)，如果弧燈出現(xiàn) 故障，整個視頻顯示單元都不能工作，本發(fā)明提供的技術(shù)方案使得一個或者多 個LED出現(xiàn)故障時，視頻顯示單元IO可以繼續(xù)工作。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 都理解，LED的平均壽命是要遠遠大于弧燈的平均壽命的，這也是本發(fā)明技術(shù) 方案的優(yōu)勢之一。
照明系統(tǒng)12還包括多個校準元件或準直儀44,用來提高對LED 42發(fā)射光 采集的效率。具體實施時，準直儀44可直接連接LED 42，也可接近LED 42 設(shè)置，還可以環(huán)繞LED42,以便LED 42部分嵌入式準直儀44內(nèi)部，這樣， 準直儀44可以最大限度的吸收LED 42所發(fā)射出的光。這樣做可提高準直儀44 采集光的效率，確保大部分LED 42發(fā)射的光得到有效利用。
' 照明系統(tǒng)12還包括樣i透鏡組件46，該樣i透鏡組件46包括多個光學元件， 由多個微透鏡或者透鏡元件組成，其數(shù)量與LED模塊40中的LED 42對應(yīng)， 每一微透鏡都用來采集LED42或者準直儀44發(fā)射的光。此外，在采集到LED 42發(fā)射的光之后，微透鏡組件46將光傳遞到設(shè)置在其后的透鏡48,同時改變光的傳輸方向，這樣可確保將LED 42發(fā)射的光最大量的傳遞到透鏡48。透鏡 48用來將光線聚焦到孔徑50,孔徑50用來將光線傳遞到由^:影和成像元器件 組成的光導器件。
微透鏡組件46用來影響每個LED 42在孔徑50上的光強度分布。這種強 度可根據(jù)每一 LED 42中LED模塊40的位置決定，并由微透鏡組件46相對透 鏡48和孔徑50的方向確定。由此。通過照明系統(tǒng)12內(nèi)部的^效透鏡組件46 ， LED 42發(fā)射的光在孔徑50上獲得的適當?shù)膹姸?，以便成像。如果沒有微透鏡 組件46， LED 42發(fā)射的光將不能有效的在孔徑50上聚集，從而形成可視圖像。 ,.圖3是本發(fā)明實施例提供包括微透鏡組件的照明系統(tǒng)示意圖，其中的照明 系統(tǒng)與微透鏡組件與圖2中的相似。如圖所示，微透鏡組件46設(shè)置于準直儀 44與透鏡48之間。圖中的微透鏡組件46形成一個包括11個微透鏡60的結(jié)構(gòu)， 與LED模塊40中的11個LED對應(yīng)。其中的每一微透鏡60的造型為具有類透 鏡結(jié)構(gòu)的半球形。本實施例中，微透鏡60面向LED模塊40的一面為平面造型， 而面向透鏡48的一面為曲面或凸面造型。
如圖3所示，微透鏡60靠近軸線62設(shè)置，并且以軸線62為對稱線對稱， 具體應(yīng)用時，微透鏡也可以設(shè)置成非對稱的。此外，每一微透鏡相對軸線62、 LED模塊40 (LED 42)和透鏡48都有其特定的定位，這種定位使得每一微透 鏡都能最大限度的采集LED模塊40中對應(yīng)的LED發(fā)射的光。換句話說，每一 微透鏡60用于將其相應(yīng)的LED 42光學連接至透鏡48與孔徑50。
從而，微透鏡組件46形成了一個整體的凹/凸面結(jié)構(gòu)，截獲光線64并改變 其方向使其在透鏡48上顯現(xiàn)。如圖所示，在到達微透鏡組件46之前，光線64 首先以略微分散的形式從LED模塊40處出現(xiàn)。也即在LED模塊40與微透鏡 組件46之間時，光線64偏離軸線62。在傳^番至樣i透4竟組件46時，光線64重 新向軸線62匯聚，直到匯集至透鏡48。在到達透鏡48后，光線64進一步向 軸線62匯聚，直到形成穩(wěn)定的具有較小半徑的光束。從而，透鏡48使光線64 的形狀發(fā)生變化，以進入視頻顯示單元10的光導器件。微透鏡60與透鏡48對光線64的處理優(yōu)化了孔徑50處每一 LED 42的可用光效率。
圖4是本發(fā)明照明系統(tǒng)運行方法80流程圖，包括如下的步驟 82、開始；
84、視頻顯示單元的照明系統(tǒng)通過LED發(fā)射光，如LED模塊40中的LED 42。本步驟還可以包括利用準直儀44來對光線準直的流程；
86、微透鏡組件46接收LED42發(fā)射的光，并將上述發(fā)射光重新定向為朝 向透鏡48。其中，LED模塊40中每一LED 42發(fā)射的光分別由其對應(yīng)的微透 鏡60進行接收與重定向；
88、透鏡48接收所述重定向的光，將其聚焦至孔徑50;
90、孔徑50收集的光被傳送至視頻顯示單元10的光導器件以投射出圖像。
權(quán)利要求
1、一種照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)包括若干用于發(fā)射光的發(fā)光二極管；若干透鏡元件；其特征在于，所述的透鏡元件位于所述的發(fā)光二極管之后，所述透鏡元件的數(shù)目與所述發(fā)光二極管的數(shù)目對應(yīng)，用來調(diào)整所述發(fā)光二極管發(fā)射光的方向，將所述發(fā)光二極管發(fā)射的光傳輸?shù)綄?yīng)的透鏡。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述照明系統(tǒng)進一步包括位于所述的透鏡之后的孔徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光二極管用來發(fā)射紅色光或者綠色光或者藍色光。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光二極管采用發(fā)光二極管模塊的方式設(shè)置，其中每一發(fā)光二極管可單獨替換。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡元件沿連接所述發(fā)光二極管、透鏡元件以及透鏡的軸線分布。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡元件對稱于所述軸線分布。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡元件不對稱于所述軸線分布。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡元件與所述發(fā)光二極管——對應(yīng)分布。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡元件用于提高傳輸?shù)揭曨l顯示單元光導器件的光的傳輸效率。
10、 一種照明系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟從若干發(fā)光二極管發(fā)射光；通過若干微透鏡元件調(diào)整所述發(fā)射光的方向，所述^f敖透鏡元件的數(shù)目與所述發(fā)光二極管的數(shù)目對應(yīng)；通過透鏡接收所述調(diào)整方向后的光，并將所述光聚焦于一孔徑；從所述孔徑再次傳送所述光到所述^L頻顯示單元的光導器件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，所述光被調(diào)整為沿連接所述發(fā)光二極管、透鏡元件以及透鏡的軸線傳播。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，所述方法還包括對所述發(fā)光二極管發(fā)射的光進行脈沖調(diào)制。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，所述發(fā)光二極管發(fā)射紅色光或者綠色光或者藍色光。
14、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，所述方法還包括在所述發(fā)光二極管發(fā)射的光到達所述微透鏡元件之前，對所述光進行準直。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種照明系統(tǒng)及其運行方法，該照明系統(tǒng)包括若干用于發(fā)射光的發(fā)光二極管以及若干透鏡元件，該透鏡元件位于該發(fā)光二極管之后，其數(shù)目與發(fā)光二極管的數(shù)目對應(yīng)，該透鏡元件用來調(diào)整發(fā)光二極管發(fā)射光的方向，將該發(fā)光二極管發(fā)射的光傳輸?shù)綄?yīng)的透鏡。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用由多個發(fā)光二極管組成的照明模塊替換現(xiàn)有視頻顯示單元照明系統(tǒng)中的汞弧燈，使得視頻顯示單元的尺寸可以大幅度的降低，并且方便了照明系統(tǒng)的維護，提高了光的傳輸效率，同時避免了汞弧燈的使用，更有利于環(huán)保。
文檔編號F21V5/04GK101469829SQ20071012550
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者霍爾.托內(nèi) 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司