[发明专利]光复用器和回收器、以及包含其的微投影器

说明书

技术领域

本发明涉及用于复用LED的输出、特别地通过回收来增加复用的LED输出的亮度和将其合并在微投影器中的系统和方法。

背景技术

光源用在所有类型的照明应用中。典型的光源包括但不限于弧光灯、卤素灯、荧光装置、微波灯和发光二极管(LED)。许多应用需要在小的有效发射区域中具有高水平亮度的照明系统。通常可以通过增加更多的光源来实现该高水平的亮度。然而，如果集成光源的空间有限，则这在技术上可能是不可能的，且由于集成和使用多个光源会昂贵，这在经济上是不可行的。因此，本发明基于期望增加光源的亮度而不增加光源的数目来进行。

例如，基于微显示的电视(micro-display based television，MDTV)具有低成本大屏幕尺寸的潜力。传统MDTV通常通过弧光灯照明。尽管该光源以最低成本达到最亮，然而需要将白光划分成3个颜色且寿命短使其不合人意。随着LED技术的进步，需要考虑使用LED作为MDTV中的光源，以获取LED的长寿命特征和其他好处，如瞬时启动。然而，当前，对于使用小成像面板或具有较大屏幕的低成本应用来说LED不足够亮。已使用LED回收方案来提高光源的亮度，参见授权给Zimmerman等人的美国专利6,869,206。然而，Zimmerman等人描述了包围具有一个光输出光圈的光反射腔中的LED。而且，授权给Zimmerman等人的美国专利6,144,536描述了具有玻璃封套的荧光灯，其具有包围气体填充的中空内部的荧光物涂层。荧光物涂层生成的一部分光被回收回到荧光物涂层。本发明基于期望提供一种回收装置而进行，该回收装置可以耦合到一个或多个LED，以通过有效地回收来增加LED的可用亮度，从而使得可以使用较小的面板或可以用充分的亮度照亮大屏幕。

例如，LED是在如一般照明、建筑照明和最近的投影电视的许多照明应用中使用的一种光源。当例如用在投影电视中时，LED必须以高亮度水平在小的有效发射区域中发光，以便在电视屏幕上提供必要的高光输出。具体地，LED必须在小发射区域中以小立体角提供以流明测量的强烈且明亮的光，以在投影电视中有用。

尽管在发光二极管(LED)发展方面已有巨大进步，但是当前可用的LED的输出亮度对于大部分投影应用仍然不够。提出了各种方法用来组合LED的颜色和原色以及回收输出光，以提高亮度。然而，这些方法的大部分涉及到利用昂贵的组件和/或导致大的笨重装置，这大大限制了其应用。因此，本发明基于期望提供解决这些问题的具有回收的低成本LED复用器而进行。

随着信息传递方面的进步，图像显示成为了市场上重要的通信方式。例如，尽管便携式电子装置(如mp3播放器、移动电话、音频和/或视频播放器、便携式数字助理(PDA))在尺寸和价格上持续降低，但是在这些便携式电子装置中对于大显示区域的需求保持不变。因此，现在屏幕尺寸限制了这些便携式电子装置的尺寸，且将微投影器并入便携式电子装置中将是非常合乎期望的，然而其高成本阻止了该完全的合并。然而，当前可用的微投影器具有从标准投影器简单地简化的结构，结果，成本仍然太高而不能并入低成本便携式电子装置中。对于任何要嵌入这些便携式电子装置中的组件来说，最重要的参数是尺寸和成本。因此，本发明基于期望提供根据本发明实施例的具有集成的复用器/回收器的低成本微投影器而进行。

因此，本发明基于如下期望而进行：提供具有回收的低成本LED复用器以提高LED的亮度，同时保持LED复用器的小尺寸。这允许本发明的LED复用器/回收器容易地并入低成本微投影器中，以用在低成本便携式电子装置中。也就是说，本发明的微投影器合并有具有回收的LED复用器，以有利地提供小型、低成本、多功能、且基于明亮LED的照明系统，其可以容易地与便携式电子装置集成。基于LED的照明系统还可以复用颜色，以提供彩色像素显示和时间序列显示。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有回收的LED复用器以提高LED的亮度。

本发明的另一目的是提供一种具有回收的小型低成本LED复用器，其可以容易地并入微投影器中。

本发明的进一步目的是提供具有回收的基于光管的RGB复用器，以有效地组合LED的输出与红绿蓝输出并回收输出从而提高亮度。

本发明的又一目的是提供一种可扩展到晶片级LED投影器系统中的晶片级LED照明系统。也就是说，可以以晶片形式制造完整的照明和投影系统，并且最后可以将其切割成单独的系统。

本发明的又一目的是提供一种用在便携式电子装置中的低成本微投影器，其合并了本发明的LED复用器/回收器。