[发明专利]具有再循环的发光二极管阵列照明系统

说明书

相关专利申请的相互参照

本申请根据35U.S.C Section119(e)要求2011年2月23日提交的第61/445,574号美国临时专利申请的优先权的利益，在此通过引用将该美国临时专利申请合并于此。

技术领域

本发明涉及一种照明系统，并且更具体地说，本发明涉及一种LED照明系统。

背景技术

在照明应用中，特别是在诸如影院应用的要求高亮度的数字投影仪中，能够产生10,000或者以上流明的输出的弧光灯仍被认为是成本最有效的光源。激光是替换光源，但是要求相当的价格溢价。另一种可能的替换光源是发光二极管（LED），发光二极管可能成为理想的候选对象，因为超过20,000小时的寿命比弧光灯的寿命长几个数量级，因此导致较低的运行成本。

然而，LED的一个缺点是与弧光灯相比其亮度低。LED芯片例如可以产生低于1,000流明的输出。因此，需要提供一种改进的具有较高光输出的基于LED的光照明系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种高效LED照明系统包括多个LED模块和多个相应准直透镜，以提供升高的亮度。每个LED具有：至少一个LED元件，该LED元件具有发射光的发光区；以及再循环反射器。该反射器被定位成使来自发光区的光反射回LED元件，并且该反射器具有透射孔径，发射的光通过该透射孔径出射。该准直透镜被排列成接收并准直从LED模块出射的光。

附图说明

图1示出根据本发明一个方面具有再循环反射器的LED模块。

图2示出根据本发明一个方面具有LED模块阵列和相应准直透镜阵列的LED再循环照明单元。

图3A示出具有圆角的正六边形形状的准直透镜阵列的变型实施例。

图3B示出其中阵列的外周是圆形形状的具有圆角的正六边形形状的准直透镜阵列的又一个变型实施例。

图4示出根据本发明一个方面的采用LED再循环照明单元的投影系统的原理图。

图5示出根据本发明另一个方面的采用LED再循环照明单元的投影系统的原理图。

图6示出根据本发明一个方面的采用LED再循环照明单元的变型投影系统的原理图。

图7A和7B示出与图6的投影系统一起使用的光束尺寸改变器。

图8示出根据本发明一个方面的采用LED再循环照明单元的LCD投影系统的原理图。

图9示出根据本发明一个方面的采用LED再循环照明单元的LCOS投影系统的原理图。

图10A和10B示出与图8和9所示的投影系统一起使用的偏振回收系统。

具体实施例

图1示出包括LED模块4的LED再循环模块18和位于LED芯片/元件10前面的诸如再循环圈的再循环反射器6。再循环反射器6具有LED光所通过的透射孔径8。驱动电路3产生驱动电流，以驱动LED芯片/元件10。

LED模块4包括：至少一个LED芯片10，该LED芯片10通常是具有发射光的发光区的LED元件；以及衬底12，在该衬底12上附着芯片。发光区包括用于保护LED芯片10并且分配光的任选透明窗或者透镜7。LED芯片10还能具有用于产生特定颜色或者白色的莹光涂层。散热器5附着于衬底12上，以将热量带离LED芯片10。这种LED模块4例如是从Luminus Devices，Inc.of Billerica，Massachusetts可买到的。

LED芯片10可以是白色、单色或者多色的单片或者多片。对于特殊应用，可以这样排列它们，使得再循环反射器6的透射孔径8的光轴16通过也基本上处于再循环反射器的曲率中心附近的LED芯片的发光区的中心。通过涂敷的莹光物质，LED元件10可以发射诸如红色、绿色和蓝色的单色光或者发射白色光。发射角通常是180度或者小于180度。

根据特定照明应用，透射孔径8可以是圆形的、矩形的、方形的、六边形的或者其他形状的。再循环圈6相对于LED元件10以凹形方式弯曲。内表面14是反射面，以使射到内表面上的LED光反射回光源，即，LED元件10。通过对圈6的外表面或者内表面涂敷或者通过使分立的反射镜附着于该圈，能够提供反射面14。根据优选实施例，再循环圈6是相对于LED元件10中心的球面形状，使得该输出以单位放大率被反射回到自身。因此，其中LED元件10在自身上形成像的成像系统是高效的。有利的是，入射到内球面反射面14上的基本上全部LED光都被反射回光源，即，LED元件10的发光区。