本发明涉及照明系统、投影装置及照明控制方法。照明系统包括激发光源、波长转换模块、第一感测器、滤光模块、第二感测器及控制模块。第一感测器用于接收波长转换模块散射的部分激发光束以及部分至少一转换光束，以产生第一光电信号。第二感测器用于接收滤光模块散射的部分第一组色光以及部分第二组色光，以产生第二光电信号。控制模块基于第一与第二光电信号的相对强度变化而产生同步信号，同步信号被传递至波长转换模块与滤光模块，以控制二者同步，并使滤光模块的第一组色光与第二组色光依序形成照明光束。本发明的照明系统和投影装置组装简易，采用的方法能简易调整照明光束，而使波长转换模块与滤光模块同步以及影像光束具有良好的色彩表现。