微型投影仪照明控制系统设计
目录
引言 1
一、 投影显像系统对照明系统的要求 2
（一）对光源质量的均匀度的要求 2
（二）投影系统对通光量的要求 2
（三）投影仪对光束角度的要求 2
二、 微型投影仪照明系统中LED的设计 3
三 、微型投影当中的LED光源的设计 4
（一）锥形光棒的应用 4
（二）CPC集光器 4
（三）偏正转换系统 5
四、微型投影仪设计的模拟 6
（一）仿真软件的选择 6
（二）LED光源系统的模拟 6
总 结 8
参考文献 9
谢 辞 10
引言
随着近几年投影显像市场的飞速发展，投影机的使用范围已经从先前的教育与教学领域慢慢向家庭、娱乐以至通讯等新的市场等领域转移，所以为了满足对市场的需求，小成本，高性能微型投影机已成为必然要求的投影技术。
现在，投影机的评价主要体现在以下几个方面：1.市场上的屏幕亮度：仅通过改变光本身的力量来提升屏幕的亮度不理想，目前，主要是提高发光效率的光学元件，为了降低能耗和提高亮度的微透镜和其他技术手段。2.屏幕上的照度均匀度：一般用于投影机照明系统的设计是两个设备，用于实现均匀照明的目的，一是成像装置的使用，透镜阵列，另一种是非成像元件整体光管，经过对两种器件的比较来实现均匀照明的处理原则，与透镜阵列的设计进程过于繁杂，成本相对较高，而积分光管则用光线引进它的内部然后经屡次折射，实现在光管末端造成匀称照明的目标，具备构造相对轻便紧凑、造价比较便宜，高效率等特征。3.图像质量评价是由投影仪投影镜 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
头检测。
一、 投影显像系统对照明系统的要求
用LED作为投影仪的光源已经在各大投影仪的生产商中形成了一个默认的“规定”，毫无疑问，从市场现有的反馈来看，这的确是一个非常正确的选择。但是随着科技的不断进步，人们必须对现在的LED光源规格提出更高的要求，来满足需要。结合LED光源和投影系统启动的设计，通常在系统设计中，照明，三的要求必须满足以下：
（一）对光源质量的均匀度的要求
对光能传递的技术控制是照明系统当中的最重要的设计要求，光学控制在非成像系统的范围之中，他需要处理的问题是辐射传输过程中如何传递能量和获得最大的光照分布的需要。因为在照明系统当中光源的均匀度直接反应的是在人可以直接在屏幕上看到的，所以，光源的均匀性的要求，不可避免地与投影机的均匀度照明系统的均匀性的改善。而如果使用排列成多组的LED作为他的投影系统的光源，如此它的均匀度的方面就有了一些优势，而投影也就更容易的实现均匀照明这一条件。
（二）投影系统对通光量的要求
其中一个最重要的指标，一般投影机投射到液晶光阀（或投影屏幕）的通量。但是现在，在一个单一的LED做不了电源，发光效率只有几十流明/瓦，因为这些原因，在实际使用时的LED阵列，通常要将许多LED排列成一个阵列，实现了这一点后，他也就满足了对输出光通量的要求。在光学中，光源光学增添量公式为：
Etendue=S×（N A）2
NA代表光束孔径，S是代表光的有效面积。为了增加LED阵列的流量，则需要增加光源的面积。就以现在的投影水平来说，它的光扩展量一般是由镜头的数值孔径同时还有LCOS面积来确定的，可是光源光学的扩展量是要满足小于投影系统的光学扩展量这一条件。所以在设计中如果过多地加大LED阵列是不可能提高照明系统的光通量。合理的选择应基于产能扩张和投影光学系统一个LED，LED的发光角度，流量等LED。
（三）投影仪对光束角度的要求
考虑液晶器件的特点，液晶显示器在大角度光照条件将导致较低的旋转和图像的颜色对比度的降低。但一些光学干涉薄膜材料在投影普通用户系统，使大口径光束角可以使多层膜的光谱特性的变化。是以投影光学体系中照明光束相对孔径不适宜太大。孔径角和投影透镜在光照角度匹配的需要，以提高其发光效率，降低设计成本。如果孔径角大了，增加了过度的光学扩展量，大部分的光就不能使用了。
二、 微型投影仪照明系统中LED的设计
现在市场上许多的投影系统使用的光源为uHP(ulrtaHihgPerofmrnaec)灯，就是短弧超高压汞灯。但多数的UHP灯光效率高，他的长处在于能够在一样的功率的损耗下产生很大的流量和光学扩展量。每个单位光学扩展量流明数也比较高。但他缺点也很明显，它发光弧比较短，只适用微型投影系统中。
使用三片分色镜将白色光源分成三种原色光.这在一定基础上需要增加它的成本还有系统的尺寸。此外UV(Urtlvaoiel)t与RI(Infra一rde)滤色片也会增加它的成本。所以每个光学得元件将会被损失，因此降低了最终的光的输出量。通过白色光分为R,G,B三种原色光后,每一种颜色的光谱依旧较大,这样就缩小了系统的色域。UHP灯还有一个缺点就是它比较不耐用,平均寿命一般也就是5000多个小时,这样就缩短了投影仪的使用寿命。还有就是UHP灯它的驱动电压同同类型的投影仪相比高出许多,因为他的灯胆体积比较大,所以冷却起来也很麻烦，因此它的成本很高,如果使用的是汞蒸气还可能会导致爆炸，过于危险。这难免会造成一些障碍，阻碍了小型化和便携式投影系统的发展。
相比较而言，LED光源相比较于传统的光源来讲却有着不可比拟的优势。而当前存在着红色，绿色，蓝色等等多种的LED灯的光源，所以也就避免了像以前一样从红绿蓝中提取出所需要的色调。所以在现在的投影仪中不会再使用分支器或冷镜。同超高压灯对比后我们得出LED不需要紫外线过滤系统，它已经不用发出红外线还有紫外线。这样就可以使的投影仪向低成本，低消耗的方向发展。LED灯的使用时间很长，最多可以使用十万个小时，大大延长了投影仪的使用寿命。LED具有体积小，低启动电压，是一个很好的来源的低成本便携式投影机密集。。LED灯它的光源发射谱比较窄，更接近于单色光，所以它能够产生的颜色的数量增加了很多，从而提升了图像质量。
LED 拥有构造紧凑，价格低廉等长处，是投影仪的较好光源，可是 LED 光源每单元光学扩展量的光功率也远不如 U H P 灯，这就限制了投影仪的投影尺寸。因此，最重要的一点是，光束通过整形后，能够提高太阳能系统的利用率。这也是微型投影仪的其中一个比较重要的指标。以欧司朗公司的LEATB A2A LED作为光微投影系统光源的照明系统设计为例。发光表面ATB A2A光源是由四个LED LED，蓝色，黄色和绿色LED 组成。光亮的表面是朗伯光源（发光角度为60度），对689.3lm总光通量。它的投影仪系统投射的大小是 19in，所采用的光阀为 0.47inLCOS，投影镜头相对孔径为 1比1.7。
三 、微型投影当中的LED光源的设计
（一）锥形光棒的应用
如图3-1光棒是一个坚实的玻璃，中空玻璃或涂覆在玻璃板表面的高反射膜是由杆。它对入射光束的角度和多次反射后光束的角度都有要求。原因在于反射光束扩大几倍后，出口光斑的均匀性会受到一定程度的影响，它能够影响光能量的传输还有满足全反射的光束的角度。锥形光棒的表面反射率会影响到它的传输效率，但是它的输入光束角的反射膜将不会受其限制但是镀高反膜则会增加它的成本。
引言 1
一、 投影显像系统对照明系统的要求 2
（一）对光源质量的均匀度的要求 2
（二）投影系统对通光量的要求 2
（三）投影仪对光束角度的要求 2
二、 微型投影仪照明系统中LED的设计 3
三 、微型投影当中的LED光源的设计 4
（一）锥形光棒的应用 4
（二）CPC集光器 4
（三）偏正转换系统 5
四、微型投影仪设计的模拟 6
（一）仿真软件的选择 6
（二）LED光源系统的模拟 6
总 结 8
参考文献 9
谢 辞 10
引言
随着近几年投影显像市场的飞速发展，投影机的使用范围已经从先前的教育与教学领域慢慢向家庭、娱乐以至通讯等新的市场等领域转移，所以为了满足对市场的需求，小成本，高性能微型投影机已成为必然要求的投影技术。
现在，投影机的评价主要体现在以下几个方面：1.市场上的屏幕亮度：仅通过改变光本身的力量来提升屏幕的亮度不理想，目前，主要是提高发光效率的光学元件，为了降低能耗和提高亮度的微透镜和其他技术手段。2.屏幕上的照度均匀度：一般用于投影机照明系统的设计是两个设备，用于实现均匀照明的目的，一是成像装置的使用，透镜阵列，另一种是非成像元件整体光管，经过对两种器件的比较来实现均匀照明的处理原则，与透镜阵列的设计进程过于繁杂，成本相对较高，而积分光管则用光线引进它的内部然后经屡次折射，实现在光管末端造成匀称照明的目标，具备构造相对轻便紧凑、造价比较便宜，高效率等特征。3.图像质量评价是由投影仪投影镜 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
头检测。
一、 投影显像系统对照明系统的要求
用LED作为投影仪的光源已经在各大投影仪的生产商中形成了一个默认的“规定”，毫无疑问，从市场现有的反馈来看，这的确是一个非常正确的选择。但是随着科技的不断进步，人们必须对现在的LED光源规格提出更高的要求，来满足需要。结合LED光源和投影系统启动的设计，通常在系统设计中，照明，三的要求必须满足以下：
（一）对光源质量的均匀度的要求
对光能传递的技术控制是照明系统当中的最重要的设计要求，光学控制在非成像系统的范围之中，他需要处理的问题是辐射传输过程中如何传递能量和获得最大的光照分布的需要。因为在照明系统当中光源的均匀度直接反应的是在人可以直接在屏幕上看到的，所以，光源的均匀性的要求，不可避免地与投影机的均匀度照明系统的均匀性的改善。而如果使用排列成多组的LED作为他的投影系统的光源，如此它的均匀度的方面就有了一些优势，而投影也就更容易的实现均匀照明这一条件。
（二）投影系统对通光量的要求
其中一个最重要的指标，一般投影机投射到液晶光阀（或投影屏幕）的通量。但是现在，在一个单一的LED做不了电源，发光效率只有几十流明/瓦，因为这些原因，在实际使用时的LED阵列，通常要将许多LED排列成一个阵列，实现了这一点后，他也就满足了对输出光通量的要求。在光学中，光源光学增添量公式为：
Etendue=S×（N A）2
NA代表光束孔径，S是代表光的有效面积。为了增加LED阵列的流量，则需要增加光源的面积。就以现在的投影水平来说，它的光扩展量一般是由镜头的数值孔径同时还有LCOS面积来确定的，可是光源光学的扩展量是要满足小于投影系统的光学扩展量这一条件。所以在设计中如果过多地加大LED阵列是不可能提高照明系统的光通量。合理的选择应基于产能扩张和投影光学系统一个LED，LED的发光角度，流量等LED。
（三）投影仪对光束角度的要求
考虑液晶器件的特点，液晶显示器在大角度光照条件将导致较低的旋转和图像的颜色对比度的降低。但一些光学干涉薄膜材料在投影普通用户系统，使大口径光束角可以使多层膜的光谱特性的变化。是以投影光学体系中照明光束相对孔径不适宜太大。孔径角和投影透镜在光照角度匹配的需要，以提高其发光效率，降低设计成本。如果孔径角大了，增加了过度的光学扩展量，大部分的光就不能使用了。
二、 微型投影仪照明系统中LED的设计
现在市场上许多的投影系统使用的光源为uHP(ulrtaHihgPerofmrnaec)灯，就是短弧超高压汞灯。但多数的UHP灯光效率高，他的长处在于能够在一样的功率的损耗下产生很大的流量和光学扩展量。每个单位光学扩展量流明数也比较高。但他缺点也很明显，它发光弧比较短，只适用微型投影系统中。
使用三片分色镜将白色光源分成三种原色光.这在一定基础上需要增加它的成本还有系统的尺寸。此外UV(Urtlvaoiel)t与RI(Infra一rde)滤色片也会增加它的成本。所以每个光学得元件将会被损失，因此降低了最终的光的输出量。通过白色光分为R,G,B三种原色光后,每一种颜色的光谱依旧较大,这样就缩小了系统的色域。UHP灯还有一个缺点就是它比较不耐用,平均寿命一般也就是5000多个小时,这样就缩短了投影仪的使用寿命。还有就是UHP灯它的驱动电压同同类型的投影仪相比高出许多,因为他的灯胆体积比较大,所以冷却起来也很麻烦，因此它的成本很高,如果使用的是汞蒸气还可能会导致爆炸，过于危险。这难免会造成一些障碍，阻碍了小型化和便携式投影系统的发展。
相比较而言，LED光源相比较于传统的光源来讲却有着不可比拟的优势。而当前存在着红色，绿色，蓝色等等多种的LED灯的光源，所以也就避免了像以前一样从红绿蓝中提取出所需要的色调。所以在现在的投影仪中不会再使用分支器或冷镜。同超高压灯对比后我们得出LED不需要紫外线过滤系统，它已经不用发出红外线还有紫外线。这样就可以使的投影仪向低成本，低消耗的方向发展。LED灯的使用时间很长，最多可以使用十万个小时，大大延长了投影仪的使用寿命。LED具有体积小，低启动电压，是一个很好的来源的低成本便携式投影机密集。。LED灯它的光源发射谱比较窄，更接近于单色光，所以它能够产生的颜色的数量增加了很多，从而提升了图像质量。
LED 拥有构造紧凑，价格低廉等长处，是投影仪的较好光源，可是 LED 光源每单元光学扩展量的光功率也远不如 U H P 灯，这就限制了投影仪的投影尺寸。因此，最重要的一点是，光束通过整形后，能够提高太阳能系统的利用率。这也是微型投影仪的其中一个比较重要的指标。以欧司朗公司的LEATB A2A LED作为光微投影系统光源的照明系统设计为例。发光表面ATB A2A光源是由四个LED LED，蓝色，黄色和绿色LED 组成。光亮的表面是朗伯光源（发光角度为60度），对689.3lm总光通量。它的投影仪系统投射的大小是 19in，所采用的光阀为 0.47inLCOS，投影镜头相对孔径为 1比1.7。
三 、微型投影当中的LED光源的设计
（一）锥形光棒的应用
如图3-1光棒是一个坚实的玻璃，中空玻璃或涂覆在玻璃板表面的高反射膜是由杆。它对入射光束的角度和多次反射后光束的角度都有要求。原因在于反射光束扩大几倍后，出口光斑的均匀性会受到一定程度的影响，它能够影响光能量的传输还有满足全反射的光束的角度。锥形光棒的表面反射率会影响到它的传输效率，但是它的输入光束角的反射膜将不会受其限制但是镀高反膜则会增加它的成本。
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