一种光源及带光源的投影系统，包括两个发光源及带光波长转换材料的调色装置；尤其还包括一控制单元及一设置在调色装置上的定位装置，该定位装置提供一个随所述调色装置的运动而变化的定位信号给所述控制单元；该控制单元输出一控制信号给第二发光源的电源开关，采用控制方法包括：当调色装置处于产生波长与第一发光源相同的光的时段时，控制使所述第二发光源暂停发光。采用本发明，可以降低系统功耗及延长所述第二发光源的使用寿命。
1.一种光源，包括第一发光源(2)、第二发光源(3)及具有呈不同光波长转换特性的至少两个区域的调色装置(1)，来自所述第一发光源(2)和第二发光源(3)的光被引导入一个投射往所述调色装置(1)的光通道，当该调色装置(1)处于运动状态时，各所述区域将不断轮换进入所述光通道的投射范围；其特征在于：有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源(2)的光给所述光源射出；所述光源还包括一控制单元及一设置在所述调色装置(1)上的定位装置，所述定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源(3)的电源开关。
所述第一发光源(2)为蓝光LED，所述第二发光源(3)为紫外光LED。
所述控制单元还输出一控制信号给所述第一发光源(2)的电源开关。
所述光源还包括一滤光片(5)，将来自该滤光片(5)两侧的分别来自所述第一发光源(2)和第二发光源(3)的光通过透射或反射方式引导入所述光通道。
所述光源还包括设置在所述光通道末端的透镜(7)，聚焦光线到所述调色装置(1)上。
所述光源还包括一多光纤束，该多光纤束一端为两个单根光纤束(62、63)来分别对准所述第一发光源(2)和第二发光源(3)，另一端为所述两个单根光纤束熔融成一体的光纤或聚扎而成的光纤束(63)，对准所述调色装置(1)。
设置光源，引导来自第一发光源(2)和第二发光源(3)的光通过光通道投射往一调色装置(1)；
划分所述调色装置的运动面成至少两个区域，通过承载或不承载光波长转换材料而具有不同光波长转换特性；该运动面的运动使得各所述区域轮换进入所述光通道的投射范围，从而先后产生不同波长的光供为所述光源的出射光(43)；
其特征在于，有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源(2)的光给所述光源射出；还包括步骤：监测所述调色装置(1)的运动并控制所述第二发光源(3)，使所述不承载有光波长转换材料的区域被所述光通道所投射时，该第二发光源(3)暂停发光。
10.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于：
11.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于：
所述第一发光源(2)采用蓝光LED，第二发光源(3)采用紫外光LED。
12.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于：
13.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于：
在所述光源中设置滤光片(5)，把来自该滤光片(5)两侧的分别来自所述第一发光源(2)和第二发光源(3)的光通过透射或反射方式引导入所述光通道。
14.根据权利要求9或11所述光源的控制方法，其特征在于，还包括步骤：在所述光通道中设置透镜(7)，来聚焦光线到所述调色装置(1)上。
15.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于：
在所述光源中采用一多光纤束，该多光纤束一端为两个单根光纤束(62、63)来分别对准所述第一发光源(2)和第二发光源(3)，另一端为所述两个单根光纤束熔融成一体的光纤或聚扎而成的光纤束(63)，对准所述调色装置(1)。
16.根据权利要求9所述光源的控制方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述监测，控制使所述第一发光源(2)和第二发光源(3)在预定时段内一起暂停发光。
17.根据权利要求9或16所述光源的控制方法，其特征在于：监测所述调色装置的运动时，是在所述调色装置(1)上设置一定位装置，来产生一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述光源的控制单元进行监测的。
18.根据权利要求17所述光源的控制方法，其特征在于：所述调色装置在伺服装置的作用下产生运动时，所述伺服装置输出一个角度或位置相关的信号，该信号被用作为所述定位装置的定位信号。
19.根据权利要求17所述光源的控制方法，其特征在于：所述定位装置为安装在所述调色装置边缘的一突起，该调色装置的运动使该突起周期性地触发产生一个检测脉冲，用作为所述定位信号。
20.根据权利要求17所述光源的控制方法，其特征在于：所述定位装置为所述调色装置上设置的一反射条或吸收条，用来反射或吸收一光电发射及接收装置中所采用的光线，以便该反射条或吸收条随所述调色装置运动时，将接通或阻断接收装置的光路来产生所述定位信号提示特定区域的开始。
21.根据权利要求9或16所述光源的控制方法，其特征在于：监测所述调色装置的运动时，定位装置为安装在所述调色装置外的出射光路的边缘的一光电探头，该探头的探测灵敏度随光波长的不同而变化，从而随所述调色装置的运动该探头输出信号的变化用作为所述定位信号。
22.根据权利要求17所述光源的控制方法，其特征在于：所述定位装置为安装在所述调色装置中的一线形或圆形光栅尺，在所述调色装置外还安装一光电探头，从而通过“读取”该光栅尺直接给出对应于不同位置的定位信号。
23.一种带光源的投影系统，所述光源包括第一发光源(2)、第二发光源(3)及具有呈不同光波长转换特性的至少三个区域的调色装置(1)，来自所述第一发光源(2)或第二发光源(3)的光被引导入一个投射往所述调色装置(1)的光通道，当该调色装置(1)处于运动状态时，各所述区域将不断轮换进入所述光通道的投射范围，从而所述光源分时提供包括红光、绿光和蓝光在内的若干单色光束；该投影系统还包括用来调制使所述红、绿、蓝光束产生彩色图像的光阀，和用来投射经所述光阀调制后的红、绿、蓝光束到屏幕以产生图像的光投影镜头；该投影系统还包括图像信号处理器，该图像信号处理器通过驱动信号来控制光源系统的光输出，并输出相应的图像数据往所述光阀；其特征在于：有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源(2)的光给所述光源射出；所述光源还包括一设置在所述调色装置(1)上的定位装置，所述定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述投影系统的控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源(3)的电源开关。
24.根据权利要求23所述带光源的投影系统，其特征在于：所述控制单元为所述图像信号处理器的一内部单元。
25.根据权利要求23所述带光源的投影系统，其特征在于：所述第一发光源(2)采用蓝光LED，所述第二发光源(3)采用紫外光LED；所述区域包括承载有红光荧光粉的区域和承载有绿光荧光粉的区域。
26.根据权利要求23所述带光源的投影系统，其特征在于：所述光阀采用数字微镜装置。
光源及其控制方法、带光源的投影系统
[0001] 技术领域 本发明涉及发光/照明装置及其系统，尤其涉及投影系统中光源对发光源工作方式进行控制的方法及结构。
[0002] 背景技术 典型的投影显示系统包括光源系统，该光源系统包括若干单色光源，例如但不限于红光源、绿光源和蓝光源，分别来产生红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)光束。所述投影显示系统还包括用来调制使所述红、绿、蓝光束产生彩色图像的光阀，和用来投射经所述光阀调制后的红、绿、蓝光束到屏幕以产生图像的光投影镜头。所述红、绿、蓝光束可以但不限于通过光纤来传导向合色棱镜，经汇聚后输往光阀。所述光阀可以是微电机系统(MEMS，micro-electron-mechanical system)设备，例如基于德州仪器(TexasInstrument)公司DLP(Digital Light Processing)技术的光调制器。投影显示系统的图像信号处理器通过驱动信号来控制各光源，并输出相应的图像数据往光调制器。例如，当红光光源被开启并发射红光时，图像信号处理器将把红色图像数据送往光调制器(例如数字微镜装置，DMD)；类似地，当绿光或蓝光光源被开启并发射绿/蓝光时，图像信号处理器将把相应的绿/蓝色图像数据送往光调制器。若所有红、绿和蓝光光源都被开启时，灰色图像数据将被送往光调制器。其中，光源系统还可以提供反馈信号往图像信号处理器，与所述驱动信号一起组成用来稳定光源色度和亮度的反馈环路。调制后的图像光束最后经由所述光投影镜头投射到显示屏幕。
[0003] 现有光源系统为节省成本，早期多采用UHP(超高性能)灯为光源来产生白光；再通过调色装置，例如分段色轮，来透射产生显示所需的红、绿、蓝等单色光。该方案的不足之处在于：UHP灯启动需要较高的启动电压，往往高达数千伏；且UHP灯的启动与关闭等待时间较长；采用该方案来产生的各单色光色彩效果比较差，色域范围较小；此外，UHP灯的寿命较短，一般在2000小时左右。
[0004] 随着LED(Light Emitting Diode，发光二极管)技术的发展，光源系统越来越多采用LED来克服上述不足。例如，采用不同颜色的LED来分别产生各种单色光束，例如红、绿、蓝、黄光束，还兼具有显示效果好，色域范围宽，寿命长(通常在20000小时左右)的优点。
[0005] 现有LED光源系统为了降低使用LED的成本及提高光源出射光的亮度，一般采用单色LED及带光波长转换材料的调色装置来产生各种单色光束。所述调色装置以色轮为例，通常用所述色轮来分段承载不同的荧光粉，利用所述LED出射光来照射旋转着的所述色轮，以分时获得与各分段的荧光粉相对应的单色受激发光。例如三色投影显示系统通常是基于蓝光LED来产生显示所需的红、绿、蓝单色光。
[0006] 为了进一步提高光源出射光的亮度，现有LED光源系统还使用蓝光LED和紫外LED来共同激发荧光粉。其系统结构可以示意如图1，设第一发光源2为蓝光LED，第二发光源3为紫外光LED，光耦合/传导装置6将收集并把来自该第一发光源2及第二发光源3的光引导射往旋转着的分段色轮1。该分段色轮可以如图3所示分区域(例如分a、b、c及d四段)来分别承载红(R)、绿(G)、蓝(B)光荧光粉，其中两段承载蓝光荧光粉，从而该色轮存在三块非连续的具有不同光波长转换特性的区域。所述光耦合/传导装置6可以是包括多个单根光纤束的多光纤束。例如图1所示，该多光纤束6一端为两个单根光纤束62及63来分别对准所述第一发光源2和第二发光源3，耦合及收集来自该第一发光源2和第二发光源3的光；另一端为所述两个单根光纤束熔融成一体的光纤或聚扎而成的光纤束63，对准所述色轮1，将所述收集的光引导投射往所述色轮1。
[0007] 现有光源系统更为紧凑及低成本的结构则如图2所示：采用一个可透射蓝光及反射紫外光的滤光片5来替换图1中的光耦合/传导装置6，从而把来自不同方向的蓝色激发光41及紫外激发光42合成为一路激发光投射往所述分段色轮1。为了使所述合成为一路的激发光能更有效地被加以利用，往往在所述投射光路中还设置有透镜7来将投射光线聚焦照射到所述分段色轮1上。
[0008] 上述现有技术的不足之处在于：以所述第一发光源2为蓝光LED为例时，若考虑成本，将如图3所示色轮的蓝光段设置成不承载任何荧光粉、及可透蓝光来使所述蓝光LED的发光被引导给光源进行射出，则来自第二发光源3的紫外光没有得到利用；由于紫外光可危害人眼，必须考虑在色轮后增加一过滤紫外光的膜片来阻隔所述没有得到利用的紫外光混入光源出射光中。无疑该光源系统对紫外光能源有所浪费，且不利于降低成本。
[0009] 发明内容 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种光源及其控制方法，尤其在投影系统中使用时，尽可能降低光源系统的功耗和使用该光源系统的系统成本。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：若设置一个装置来监测色轮的位置状态，同时根据该位置状态来控制及设置紫外光发光源的工作状态，就可以在色轮处于产生蓝光的时段时，控制光源系统关闭紫外光发光源，来直接降低系统功耗及避免紫外光对人眼的危害；同时，还间接地延长了紫外光LED的可使用时间。
[0011] 作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种光源，包括第一发光源、第二发光源及具有呈不同光波长转换特性的至少两个区域的调色装置，来自所述第一发光源和第二发光源的光被引导入一个投射往所述调色装置的光通道，当该调色装置处于运动状态时，各所述区域将不断轮换进入所述光通道的投射范围；尤其是，有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源的光给所述光源射出；所述光源还包括一控制单元及一设置在所述调色装置上的定位装置，所述定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源的电源开关。
[0012] 上述方案中，所述调色装置包括色轮、移动盘或转动滚筒。
[0013] 上述方案中，所述第一发光源为蓝光LED，所述第二发光源为紫外光LED。
[0014] 上述方案中，所述控制单元还输出一控制信号给所述第一发光源的电源开关。
[0015] 上述方案中，所述光源还包括一滤光片，将来自该滤光片两侧的分别来自所述第一发光源和第二发光源的光通过透射或反射方式引导入所述光通道。
[0016] 上述方案中，所述光源还包括一多光纤束，该多光纤束一端为两个单根光纤束来分别对准所述第一发光源和第二发光源，另一端为所述两个单根光纤束熔融成一体的光纤或聚扎而成的光纤束，对准所述调色装置。
[0017] 作为实现本发明构思的技术方案还是，提供一种光源的控制方法，包括步骤：
[0018] 设置光源，引导来自第一发光源和第二发光源的光通过光通道投射往一调色装置；
[0019] 划分所述调色装置的运动面成至少两个区域，通过承载或不承载光波长转换材料而具有不同光波长转换特性；该运动面的运动使得各所述区域轮换进入所述光通道的投射范围，从而先后产生不同波长的光供为所述光源的出射光；
[0020] 尤其是，有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源的光给所述光源射出；还包括步骤：
[0021] 监测所述调色装置的运动并控制所述第二发光源，使所述不承载有光波长转换材料的区域被所述光通道所投射时，该第二发光源暂停发光。
[0022] 上述方案中，还包括步骤：根据所述监测，控制使所述第一发光源和第二发光源在预定时段内一起暂停发光。
[0023] 上述方案中，监测所述调色装置的运动时，是在所述调色装置上设置一定位装置，来产生一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述光源的控制单元进行监测的。
[0024] 作为实现本发明构思的技术方案还是，提供一种带光源的投影系统，所述光源包括第一发光源、第二发光源及具有呈不同光波长转换特性的至少三个区域的调色装置，来自所述第一发光源或第二发光源的光被引导入一个投射往所述调色装置的光通道，当该调色装置处于运动状态时，各所述区域将不断轮换进入所述光通道的投射范围，从而所述光源分时提供包括红光、绿光和蓝光在内的若干单色光束；该投影系统还包括用来调制使所述红、绿、蓝光束产生彩色图像的光阀，和用来投射经所述光阀调制后的红、绿、蓝光束到屏幕以产生图像的光投影镜头；该投影系统还包括图像信号处理器，该图像信号处理器通过驱动信号来控制光源系统的光输出，并输出相应的图像数据往所述光阀；尤其是，有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源的光给所述光源射出；所述光源还包括一设置在所述调色装置上的定位装置，所述定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述投影系统的控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源的电源开关。
[0025] 上述方案中，所述第一发光源采用蓝光LED，所述第二发光源采用紫外光LED；所述区域包括承载有红光荧光粉的区域和承载有绿光荧光粉的区域。所述控制单元为所述图像信号处理器的一内部单元。
[0026] 采用上述各技术方案，在实现降低系统功耗及成本的同时，具有控制处理简单，易于实现的优点。
[0027] 附图说明 图1是现有光源系统的工作原理示意图；
[0028] 图2是现有光源系统的光路结构实施例图；
[0029] 图3是图1或图2中的色轮实施例图；
[0030] 图4是本发明调色装置的替换实施例之一示意图；
[0031] 图5是本发明调色装置的替换实施例之二示意图；
[0032] 图6是本发明光源系统的结构原理示意图；
[0033] 其中，各附图标记为：1——色轮或调色装置的运动面/盘面，2——第一发光源，3——第二发光源，41——来自第一发光源的光，42——来自第二发光源的光，43——光源出射光，5——滤光片，6——光耦合/传导装置，7——透镜。
[0034] 具体实施方式 下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本发明。
[0035] 如背景技术所述，现有光源的控制方法包括下列步骤：
[0036] 设置光源，引导来自第一发光源2和第二发光源3的光通过光通道投射往一调色装置1：所述引导可以利用光耦合/传导装置6，或通过滤光片5来实现；
[0037] 划分所述调色装置的运动面成至少两个区域，通过承载不同的光波长转换材料(包括荧光粉、染料或量子点等)而具有不同光波长转换特性；该运动面的运动使得这些区域轮换进入所述光通道的投射范围，从而先后产生不同波长的光供为所述光源的出射光43：所述调色装置可以包括如图1～3所示意的色轮，也可以用如图4所示的转动滚筒或图
5所示的移动盘(运动方式或方向用图中箭号示意)来代替色轮；所述先后产生的不同波长光可以通过透射或反射(如图5)方式提供给所述光源射出；
[0038] 本发明方法基于上述步骤，将一所述区域(例如图3中非连续的蓝光区域)设置成不承载有光波长转换材料，从而该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源2或第二发光源3的光给所述光源射出；此外，还包括步骤：
[0039] 监测所述调色装置1的运动并控制所述第一发光源2和第二发光源3之一，使所述不承载有光波长转换材料的区域被所述光通道所投射时，该发光源暂停发光：以图3对应的实施例为例，设第一发光源2采用蓝光LED，第二发光源3采用紫外光LED，则光源将对第二发光源3进行所述控制。同理，当各所述区域产生的光颜色调整为其它颜色时，可以相应调整所述第一发光源2或第二发光源3的颜色；而LED也可以用其它具有快速响应速度的固态光源来替代。
[0040] 监测所述调色装置的运动，可以是在所述调色装置1上设置一定位装置，来产生一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述光源的控制单元进行监测。
[0041] 当本发明方法在投影系统中使用时，为了实现屏幕显示的短暂“全黑”，本发明方法还包括步骤：根据所述监测，控制使所述第一发光源2和第二发光源3在预定时段内一起暂停发光。
[0042] 以色轮为例，所述定位装置可以但不限于是色轮边缘的一个突起，在所述运动装置外设置一个对准预定位置的光检测器或机电检触装置，当该色轮的转动周期性地带动所述突起到达该预定位置时，将周期性地触发产生一个检测脉冲，用作为所述定位信号，可提示特定区域的开始，并可以根据色轮的分段结构来实现对各所述区域的准确定位。该定位装置还可以但不限于如图4所示，为转动滚筒上设置的一反射条或吸收条，用来反射或吸收一光电发射及接收装置中所采用的光线，以便该反射条或吸收条随转动滚筒运动时，将接通或阻断接收装置的光路来产生相应的脉冲信号提示特定区域的开始。甚至，当所述运动装置在伺服装置的作用下产生运动时，所述伺服装置有可能输出一个角度或位置相关的信号，该信号可以被用作为所述定位装置的定位信号。所述定位装置还可以是安装在所述调色装置外的出射光路的边缘的一光电探头，该探头的探测灵敏度随光波长的不同而变化，从而随所述运动装置的运动该探头输出信号的变化用作为所述定位信号。所述定位装置还可以是安装在所述调色装置中的一线形或圆形光栅尺，在所述调色装置外还安装一光电探头，从而通过“读取”该光栅尺直接给出对应于不同位置的定位信号。
[0043] 因此，用来实现本发明上述方法的光源结构必须包括第一发光源2、第二发光源3及具有呈不同光波长转换特性的至少两个区域的调色装置1，其中有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，可引导所述光通道中来自所述第一发光源2的光给所述光源射出；如图6所示，本发明光源还包括一控制单元及一设置在所述调色装置1上的定位装置(未在途中标示出来)，该定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源3的电源开关，利用开关的接通和关断来改变发光源的工作状态。在该结构基础上，所述控制单元还可以输出另一控制信号给所述第一发光源2的电源开关，这样利用两路控制信号来控制来自第一发光源2的光41及来自第二发光源3的光42的提供情况，甚至实现光源出射光43的暂时“全黑”输出。
[0044] 具体地说，本发明光源还可以包括一滤光片5，将来自该滤光片5两侧的分别来自所述第一发光源2和第二发光源3的光通过透射或反射方式引导入所述光通道。还可以在所述光通道末端设置透镜7来聚焦光线到所述调色装置1上。这些技术及其替代技术均为现有技术，此处不再赘述。
[0045] 相应地，使用了本发明光源的投影系统为了满足对包括红光、绿光和蓝光在内的若干单色光束的分时提供，光源将包括第一发光源2、第二发光源3及具有呈不同光波长转换特性的至少三个区域的调色装置1，并按前述结构进行工作配合；其中有一所述区域被设置成不承载有光波长转换材料，以该区域将引导所述光通道中来自所述第一发光源2的光给所述光源射出为例，所述光源还需包括一设置在所述调色装置1上的定位装置，所述定位装置提供一个随该调色装置的运动而变化的定位信号给所述投影系统的控制单元，该控制单元输出一控制信号给所述第二发光源3的电源开关。该投影系统还包括用来调制使所述红、绿、蓝光束产生彩色图像的光阀，和用来投射经所述光阀调制后的红、绿、蓝光束到屏幕以产生图像的光投影镜头；该投影系统还包括图像信号处理器，该图像信号处理器通过驱动信号来控制光源系统的光输出，并输出相应的图像数据往所述光阀。所述控制单元可以是所述图像信号处理器的一内部单元。所述光阀可以采用数字微镜装置。当所述第一发光源2采用蓝光LED，所述第二发光源3采用紫外光LED；所述区域包括承载有红光荧光粉的区域和承载有绿光荧光粉的区域。
[0046] 本发明经实验验证，可以至少将系统中产生单色蓝光所需要的功耗降低一半左右，实际降低多少与投影系统所使用光束中的蓝光比例相关。若以蓝光占三分之一为例，相应的功耗可降低16.66％左右，同时也延长了紫外LED光源的使用时间。
