LED 三色光的合光系统 【技术领域】
本发明涉及一种 LED 三色光的合光系统， 属于光电照明的技术领域。背景技术 现在工业常用光源为汞灯， 有寿命短、 功耗大、 不环保的缺点。现有的可用来代替 汞灯的 LED 红、 绿、 蓝三色光的三通道合色系统如图 1 所示， 该系统由红光 LED、 红光光锥、 红 光匀光棒、 红光中继透镜组、 绿光 LED、 绿光光锥、 绿光匀光棒、 绿光中继透镜组、 蓝光 LED、 蓝光光锥、 蓝光匀光棒、 蓝光中继透镜组和 X- 棱镜组成， X- 棱镜中间制有两片正交的滤光 膜 f1 和 f2， 滤光膜 f1 反射红光， 透过蓝、 绿光， 滤光膜 f2 反射蓝光， 透过红、 绿光。当 LED 红、 绿、 蓝三色光从三个方向分别射入 X- 棱镜， 经滤光膜 f1 和 f2 后， 就合成白光出射。该 白光特别适合于在显示系统中用作芯片照明。所述的三通道合色系统有以下缺点 ： X- 棱镜 由四个直角棱镜胶合而成， 制作工艺要求高， 成本高， 此外， 对于大功率的 LED 的工业应用， 其电功耗可达到 200W 以上， 散热成为非常重要的问题， 该结构的三个 LED 的散热器彼此分 开， 不能布置在同一排风风道上， 不利于整个系统的散热设计。
发明内容 本发明的目的是提供一种 LED 三色光的合光系统， 该系统具有合光结构简单、 系 统装配和调试方便、 器件易于制作和散热好的优点。
为实现上述目的， 本发明采用以下的技术方案。所述系统由第一 LED 光通道、 第二 LED 光通道、 反射片、 第二双色片和会聚透镜组组成， 第一 LED 光通道含有第一 LED 发光芯片 和第一中继透镜组， 第 LED 光通道含有第二、 三 LED 发光芯片、 第二、 三、 四中继透镜组和第 一双色片， 第一 LED 发光芯片发出的光进入第一 LED 光通道， 第二、 三 LED 发光芯片发出的 光从两个方向进入第二 LED 光通道， 两个通道内的三色光经第二双色片合成白光。
现结合附图详细说明本发明的技术方案。 一种 LED 三色光的合光系统， 含第一 LED 光通道、 第二 LED 光通道、 反射片 8、 第二双色片 10 和会聚透镜组 11， 第一 LED 光通道含有 第一 LED 发光芯片 1 和第一中继透镜组 4， 第二 LED 光通道含有第二 LED 发光芯片 2、 第二 中继透镜组 5、 第三 LED 发光芯片 3、 第三中继透镜组 6、 第一双色片 9 和第四中继透镜组 7， 其特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第一中继透镜组 4 和反射片 8 依次排列， 反射片 8 的一个 面上镀有反射第一 LED 光的反射膜， 第一 LED 发光芯片 1、 第一中继透镜组 4 的光轴重合并 与反射片 8 的反射膜的交角 θ1 为 45°， 第一 LED 发光芯片 1、 第一中继透镜组 4 的光轴经 反射片 8 转折 90°后与会聚透镜组 11 的光轴重合， 第一双色片 9 的一个面上镀有透过第二 LED 光、 反射第三 LED 光的分光膜， 第二 LED 发光芯片 2 和第二中继透镜组 5 的光轴重合并 与第一双色片 9 的分光膜的交角 θ2 为 45°， 第四中继透镜组 7 的光轴与第一双色片 9 的 分光膜的交角 θ3 为 45°， 第二 LED 发光芯片 2、 第二中继透镜组 5 和第四中继透镜组 7 的 光轴重合， 第三 LED 发光芯片 3、 第三中继透镜组 6 和第一双色片 9 依次排列， 第三 LED 发光 芯片 3 和第三中继透镜组 6 的光轴重合并与第一双色片 9 的分光膜的交角 θ4 为 45°， 第
三 LED 发光芯片 3 和第三中继透镜组 6 的光轴经第一双色片 9 转折 90°后与第二 LED 发光 芯片 2、 第二中继透镜组 5、 第四中继透镜组 7 的光轴重合， 第二 LED 发光芯片 2、 第二中继透 镜组 5、 第一双色片 9、 第四中继透镜组 7 和第二双色片 10 依次排列， 第二双色片 10 的一个 面上镀有透过第一 LED 光、 反射第二、 三 LED 光的分光膜， 第二 LED 发光芯片 2、 第二中继透 镜组 5 和第四中继透镜组 7 的光轴与第二双色片 10 的分光膜的交角 θ5 为 45°， 第二 LED 发光芯片 2、 第二中继透镜组 5 和第四中继透镜组 7 的光轴经第二双色片 10 转折 90°后与 会聚透镜组 11 的光轴重合， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 发出的光经第二双色片 10 合成白光， 再经会聚透镜组 11 出射。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 所述的 LED 三色光的合光系统还含第一散 热器 12、 第二散热器 13、 第三散热器 14、 风扇 15 和排风风道 19， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别安装在第一散热器 12、 第二散热器 13 和第三散 热器 14 的各自的散热底座 16 的顶面 20 上， 所述的三个散热器是热管散热器， 每一个热管 散热器含散热底座 16、 热管 17 和散热鳍片 18， 散热底座 16 含顶面 20 和弓形槽 23， 热管 17 与散热底座 16 连接部分的管段的截面呈弓形， 该弓形含圆弧 21 和弦 22， 热管 17 以其弓形 管段与弓形槽 23 紧贴和其弓形管段上的所有弦 22 所在平面与顶面 20 齐平的方式与弓形 槽 23 连接， 热管 17 以其与各自对应的散热鳍片 18 互相垂直的方式与各自对应的散热鳍片 18 固定在一起， 第三散热器 14、 第二散热器 13、 第一散热器 12 和风扇 15 依次排列在排风风 道 19 内， 热管 17 的走向互相平行并与排风风道 19 垂直。见图 3、 图 4、 图 5 和图 6。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是红光 LED 发光芯片、 绿光 LED 发光芯片和蓝光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射红光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过绿光、 反射蓝光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过红光、 反射绿光和蓝光的分光膜。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是红光 LED 发光芯片、 蓝光 LED 发光芯片和绿光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射红光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过蓝光、 反射绿光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过红光、 反射绿光和蓝光的分光膜。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是绿光 LED 发光芯片、 红光 LED 发光芯片和蓝光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射绿光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过红光、 反射蓝光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过绿光、 反射红光和蓝光的分光膜。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是绿光 LED 发光芯片、 蓝光 LED 发光芯片和红光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射绿光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过蓝光、 反射红光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过绿光、 反射红光和蓝光的分光膜。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是蓝光 LED 发光芯片、 绿光 LED 发光芯片和红光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射蓝光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过绿光、 反射红光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过蓝光、 反射红光和绿光的分光膜。
本发明的技术方案的进一步特征在于， 第一 LED 发光芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2和第三 LED 发光芯片 3 分别是蓝光 LED 发光芯片、 红光 LED 发光芯片和绿光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射蓝光的反射膜， 第一双色片 9 的分光膜是透过红光、 反射绿光的分 光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过蓝光、 反射红光和绿光的分光膜。
与背景技术相比， 本发明有以下优点 ：
1、 背景技术的 X- 棱镜合光系统的结构复杂， 本发明的合光系统的结构简单。
2、 背景技术使用光锥， 要求光锥小端面非常靠近 LED 发光面， 使 LED 的封装、 光锥 的装配和调试变得非常困难， 本发明采用了中继透镜组， 不存在这个问题。
3、 背景技术的 X- 棱镜制作困难， 成本高， 本发明的第一双色片 9 和第二双色片 10 易于制作， 成本低。
4、 背景技术的三个散热器彼此分开， 不能布置在同一排风风道上， 不利于整个系 统的散热设计， 本发明的三个热管散热器依次排列在同一排风风道上， 简化了整个系统的 散热设计。 附图说明
图 1 是背景技术的 LED 红、 绿、 蓝三色光的三通道合色系统的结构示意图。 图 2 是实施例 1 的合光系统的结构示意图。图中， 1 是第一 LED 发光芯片， 2 是第 二 LED 发光芯片， 3 是第三 LED 发光芯片， 4 是第一中继透镜组， 5 是第二中继透镜组， 6 是第 三中继透镜组， 7 是第四中继透镜组， 8 是反射片， 9 是第一双色片， 10 是第二双色片， 11 是会 聚透镜组。
图 3 是实施例 2 的合光系统的结构示意图。图中， 12 是第一散热器， 13 是第二散 热器， 14 是第三散热器， 15 是风扇， 19 是排风风道。
图 4 是三个所述的热管散热器的结构的正视图。图中， 16 是散热底座， 17 是热管， 18 是散热鳍片。
图 5 是三个所述的热管散热器的结构的底视图。
图 6 是散热底座 16 与热管 17 连接处的截面图。图中， 20 是顶面， 21 是圆弧， 22 是 弦， 23 是弓形槽。
具体实施方式
现结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案和工作原理。 所有的实施例具有 与上述的发明内容所述的合光系统完全相同的结构， 为避免重复， 以下每个实施例仅罗列 关键的技术要点。
实施例 1
本实施例的合光系统的结构， 见图 2。本实施例的关键的技术要点 ： 第一 LED 发光 芯片 1、 第二 LED 发光芯片 2 和第三 LED 发光芯片 3 分别是红光 LED 发光芯片、 绿光 LED 发 光芯片和蓝光 LED 发光芯片， 反射片 8 的反射膜是反射红光的反射膜， 第一双色片 9 的分光 膜是透过绿光、 反射蓝光的分光膜， 第二双色片 10 的分光膜是透过红光、 反射绿光和蓝光 的分光膜。
本实施例的工作原理。
在第一 LED 光通道中， 红光 LED 发光芯片发出的红光经第一中继透镜组 4 以 45°的入射角射向反射片 8， 经反射片 8 的反射膜反射的红光以 45°的入射角射向并透过第二 双色片 10 的分光膜， 在第二 LED 光通道中， 绿光 LED 发光芯片发出的绿光经第二中继透镜 组 5 以 45°的入射角射向并透过第一双色片 9 的分光膜， 蓝光 LED 发光芯片发出的蓝光经 第三中继透镜组 6 以 45°的入射角射向第一双色片 9 的分光膜， 并经第一双色片 9 的分光 膜反射， 与绿光合在一起， 经第四中继透镜组 7 以 45°的入射角射向第二双色片 10 的分光 膜， 并经第二双色片 10 的分光膜反射， 与红光合成白光， 经会聚透镜组 11 会聚后出射。
实施例 2
本实施例的合光系统的结构， 见图 3。除以下不同外， 本实施例与实施例 1 完全相 同。本实施例的关键的技术要点 ： 红光 LED 发光芯片、 绿光 LED 发光芯片和蓝光 LED 发光芯 片分别安装在第一散热器 12、 第二散热器 13 和第三散热器 14 的各自的散热底座 16 的顶面 20 上， 所述的三个散热器是热管散热器， 每一个热管散热器含散热底座 16、 热管 17 和散热 鳍片 18， 散热底座 16 含顶面 20 和弓形槽 23， 热管 17 与散热底座 16 连接部分的管段的截 面呈弓形， 该弓形含圆弧 21 和弦 22， 热管 17 以其弓形管段与弓形槽 23 紧贴和其弓形管段 上的所有弦 22 所在平面与顶面 20 齐平的方式与弓形槽 23 连接， 热管 17 以其与各自对应 的散热鳍片 18 互相垂直的方式与各自对应的散热鳍片 18 固定在一起， 第三散热器 14、 第二 散热器 13、 第一散热器 12 和风扇 15 依次排列在排风风道 19 内， 热管 17 的走向互相平行并 与排风风道 19 垂直。 本实施例的热管散热器的工作原理。
大功率的 LED 发光芯片工作时发出的热量通过三个热管散热器的热管 17 传递到 散热鳍片 18 上， 由于三个热管散热器和风扇 15 依次排列在排风风道 19 内， 所以风扇 15 的 排风通过排风风道 19 易于将三个热管散热器的散热鳍片 18 上的热量排出。
本发明的系统特别适用于各种仪器的三色光合光照明系统， 作为 LED 光源照明模 块。