本发明公开了一种合光光源装置，基础光源模组出射将三基色光汇合而成的第一路光，附加光源模组用于发射出三基色光的任一基色光，所述至少一个附加光源模组发射出至少一种基色光，合光部获取第一路光以及附加光源模组的出射光，将第一路光和附加光源模组的出射光汇合而输出。本合光光源装置采用另外的光源模组发射出基色光，来增加和汇合到三基色光的合光中，以提高输出光的亮度。而与现有的通过激发发光物质产生色光来增加光亮度的方式相比，能够更有效地增加输出光亮度，因此本合光光源装置能够有效地提高输出光亮度，应用于投影系统能够提高投影系统的亮度。本发明还公开一种投影系统。