KR0183845B1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

출사광의 집광효율을 증대시키기 위한 조명장치가 개시되어 있다.

이 개시된 조명장치는 단부가 상호 이격된 제1전극 및 제2전극과, 이 두 전극에 전압을 인가하는 전압원을 포함하여 방전에 의해 광을 출사하는 램프와; 램프의 위치를 제1초점으로 하고, 램프에서 출사된 광을 반사시켜 제2초점에 집속되도록 제1전극의 배면에 형성된 타원반사경과; 타원반사경의 제2초점 주변의 광경로상에 배치되고 타원반사경에서 반사되어 진행하는 광의 일부를 통과시키는 투과영역과, 나머지 광을 반사시키는 반사영역을 갖는 제1반사수단과; 램프와 제1반사수단 사이의 광경로 상에 설치되어 타원반사경에서 반사되는 광은 통과시키고, 제1반사수단의 반사영역에서 반사되어 입사된 광은 제1반사수단의 투과영역으로 수렴되게 재반사시키는 제2반사수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치

제1도는 종래의 조명장치를 나타낸 개략도.

제2(a)(b)(c)도 각각은 제1도의 A, B, C 각각에 맺히는 광스폿을 나타낸 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 조명장치의 일 실시예를 나타낸 개략도.

제4도는 본 발명의 조명장치에 채용된 제1반사수단을 나타낸 평면도.

제5도는 본 발명의 조명장치에 채용된 제2반사수단의 제1실시예에 따른 개략적인 측면도.

제6도는 본 발명의 조명장치에 채용된 제2반사수단의 배치를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 사시도.

제7도는 본 발명의 조명장치에 채용된 제2반사수단의 제2실시예에 따른 개략적인 측면도.

제8도는 본 발명의 조명장치에 채용된 제2반사수단의 제3실시예에 따른 개략적인 측면도.

제9도는 본 발명에 따른 조명장치의 다른 실시예를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 램프 51 : 제1전극

52 : 제2전극 53 : 전압원

60 : 타원반사경 70 : 제1반사수단

71 : 반사영역 72 : 투과영역

80 : 제2반사수단 81 : 평면거울

82 : 투명부재 83 : 볼록거울

84 : 오목거울

본 발명은 조명장치에 관한 것으로서, 출사광의 집광효율을 증대시키기 위한 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명장치는 프로젝터 등의 광원으로 채용되어 광을 조사하여 화상형성수단에서 형성된 화상이 스크린에 맺히도록 한다. 이때, 스크린에 맺히는 화상이 일그러지지 않고, 색균일을 유지하기 위해서, 조명장치에서 조사되는 광은 균일 및 평행을 유지하여야 한다. 또한, 스크린에 맺히는 화상의 휘도(brightness)를 높이기 위해 조명장치는 광효율의 향상이 요구되고 있다.

제1도는 종래의 조명장치를 나타낸 개략도이다. 이 종래의 조명장치는 도시된 바와 같이, 광을 생성 출사하는 램프(10)와, 이 램프(10)에서 출사된 광을 반사시켜 한쪽방향 예컨대 화상표시수단(미도시)이 위치된 방향으로 향하도록 하는 반사경(20)을 포함한다.

상기 반사경(20)은 제1도에 도시된 바와 같이, 일 초점에 상기 램프(10)가 위치한 경우 다른 초점에 광이 접속되도록 하는 타원경을 구비할 수 있다.

상기 램프(10)는 상호 소정 간격 이격되고, 그 단부가 상호 마주보도록 배치된 제1전극(11) 및 제2전극(12)과, 상기 제1전극(11) 및 제2전극(12) 각각에 전압을 인가하는 전압원(13)을 포함한다. 상기 전압원(13)에서 인가되는 전압에 의해 상기 제1전극(11)과 제2전극(12) 사이에서 아크(arc)방전이 발생하여 상기 램프(10)는 광을 출사하게 된다.

램프(10)의 광출력을 고려하여 상기 제1전극(11)과 제2전극(12) 사이의 간격은 대략 3 내지 5mm 이격되어 있다. 그리고, 상기 램프(10)는 상기 제1전극(11)과 제2전극(12) 각각의 단부와 그 사이의 간격에 걸쳐 광을 출사한다. 따라서, 상기 램프(10)의 광이 출사되는 부분이 상기 타원경의 일 초점에 정확히 위치되는 것이 불가능하다. 즉, 상기 타원경의 반사면에서 멀리 위치된 제2전극(12) 근처에서 출사된 광(32)은 상기 타원경의 초점위치 B보다 내측에 위치된 A에 광스폿이 맺힌다. 반면, 상기 타원경의 반사면에서 가깝게 위치된 제1전극(11) 근처에서 출사된 광(31)은 상기 타원경의 초점위치 B보다 외측에 위치된 C에 광스폿이 맺힌다. 이때, 제1도에 도시된 조명장치의 A, B 및 C위치에서의 광의 집광정도를 제2도의 (a) 내지 (c)를 통해 나타내었다.

제2도(a)를 참조하면, A위치에서는 상기 제2전극(12) 근처에서 출사된 광(32)의 직경이 제1전극(11) 근처에서 출사된 광(31)의 직경보다 상대적으로 작다. 제2도(b)를 참조하면, 상기 램프(10)가 타원경(제1도의 20)의 일 초점위치에서 정확히 광을 출사시키지 못함으로, 제1전극(11) 및 제2전극(12) 근처에서 출사되는 광(31)(32) 각각은 정확히 맺히지 않고, 소정 직경을 갖는다. 이때, 통과되는 광의 직경은 제2도(a)에서 제1전극에서 출사된 광(31)보다 작다. 제2도(c)를 참조하면, C위치에서는 상기 제2전극(12) 근처에서 출사된 광(32)의 직경이 제1전극(11) 근처에서 출사된 광(31)의 직경보다 상대적으로 크다.

이와 같이, 상기 램프(10)에서 출사되는 광(31)(32)이 정확히 한 위치에 광을 집속하지 못함으로 출사광을 평행하게 만들 수 없어서, 평행도에 민감한 액정소자를 채용한 액정프로젝터 등의 광원으로 이용하는데 문제가 되었다.

따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 전극 사이의 간격에 의하여 야기되는 집속위치의 폭을 줄여 광을 집광효율을 향상시키도록 된 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명장치는,

단부가 상호 이격된 제1전극 및 제2전극과, 이 두 전극에 전압을 인가하는 전압원을 포함하여 방전에 의해 광을 출사하는 램프와;

상기 램프의 위치를 제1초점으로 하고, 상기 램프에서 출사된 광을 반사시켜 제2초점에 집속되도록 상기 제1전극의 배면에 형성된 타원반사경과;

상기 타원반사경의 제2초점 주변의 광경로상에 배치되고 상기 타원반사경에 반사되어 진행하는 광의 일부를 통과시키는 투과영역과, 나머지 광을 반사시키는 반사영역을 갖는 제1반사수단과;

상기 램프와 상기 제1반사수단 사이의 광경로 상에 설치되어 상기 타원반사경에 반사되는 광은 통과시키고, 상기 제1반사수단의 반사영역에서 반사되어 입사된 광은 상기 제1반사수단의 투과영역으로 수렴되게 재반사시키는 제2반사수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 나타낸 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 조명장치는 광을 생성 출사하는 램프(50)와, 상기 램프(50)에서 출사된 광이 집속되도록 집속하는 타원반사경(60)과, 상기 타원반사경(60)에서 반사되어 진행하는 광의 집광효율을 높이도록 상기 램프(50)의 전면에 설치된 제1반사수단(70) 및 제2반사수단(80)을 포함한다.

상기 램프(50)는 상호 소정 간격 이격되고, 그 단부가 상호 마주보도록 배치된 한쌍의 제1전극(51) 및 제2전극(52)과, 상기 제1전극(51)과 제2전극(52) 각각에 전압을 인가하는 전압원(53)을 포함한다. 상기 전압원(53)에서 인가되는 전압에 의해 상기 제1전극(51)과 제2전극(52) 사이에서 방전이 발생한다. 상기 램프(50)는 제1도를 참조하여 언급한 종래의 램프(50)와 실질적으로 동일하다.

상기 타원반사경(60)는 제1초점 및 제2초점을 가지며, 상기 제1전극(51)의 배면에 형성된다. 상기 램프(50)는 상기 제1초점에 위치되며, 이 램프(50)에서 출사된 광은 대략 제2초점에 접속된다. 여기서 상기 제1전극(51) 주변에서 출사되고 상기 타원반사경(60)에서 반사된 광(91)은 상기 제2전극(52) 주변에서 출사되고 상기 타원반사경(60)에서 반사된 광(92) 보다 상기 타원반사경(60)에서 먼 위치에 초점이 맺히게 된다.

상기 제1반사수단(70)은 상기 제1전극(51) 주변에서 출사되고 상기 타원반사경(60)에서 반사된 광(91)의 초점위치(91')에 배치된다. 즉, 상기 타원반사경(60)의 제2초점보다 상기 타원반사경(60)에서 먼 위치에 배치된다. 이 제1반사수단(70)은 상기 타원반사경(60)에서 반사되어 진행하는 광의 일부를 통과시키는 투과영역(72)과, 나머지 광을 반사시키는 반사영역(71)을 갖는다.

이 제1반사수단(70)은 투과영역(72) 즉, 광축을 중심으로 소정 범위 내의 입사광을 투과시키도록 형성된 어퍼쳐(74)를 가지며, 상기 반사영역(71)로 상기 어퍼쳐(74)를 벗어나는 광을 상기 제2반사수단(80)로 수렴 반사시키도록 된 오목반사면을 갖는 오목반사경(73)이다. 이 제1반사수단(70)은 제4도에 도시된 바와 같이, 반사영역(71)의 외곽은 원형으로 되어있고, 그 내부에 형성된 투과영역(72)는 사각형으로 형성되어 있다. 따라서, 상기 투광영역(74)을 통과한 광이 화상형성수단(미도시) 예컨대, 액정판넬 등에 조사되는 경우, 그 전면(全面)에 입사된다. 상기 오목반사경(73)은 반사면이 오목하게 형성됨으로써 입사되는 발산광 즉, 상기 제2전극(52) 근처에서 출사된 광을 수렴 반사시켜 상기 제2반사수단(80)로 향하도록 안내한다.

상기 제2반사수단(80)의 실시예들을 제5도 내지 제8도를 참조하여 설명한다.

제5도는 제2반사수단의 제1실시예를 나타낸 개략적인 측면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제2반사수단(80)은 상기 제1반사수단(70)과 마주하는 면이 광축과 수직하고, 제1반사수단(70)의 반사영역(71)에서 반사되어 입사되는 광을 전반사시키도록 된 평면거울(81)이다. 이 평면거울(81)은 상기 램프(50)에서 출사되어 타원반사경(60)에서 반사된후 진행하는 광에는 영향을 미치지 않도록 그 외곽이 소정 직경을 갖는 원형으로 되어 있으며, 그 중심이 광축상에 위치된다.

상기 평면거울(81)은 제6도에 도시된 바와 같이, 투명부재(82)에 설치되어 광경로 상에 배치된다. 상기 투명부재(82)는 입사되는 광을 통과시켜 상기 램프(50)에서 출사된 광의 진행을 방해하지 않는다. 여기서, 상기 투명부재(82)와 평면거울(81)은 일체로 제작될 수도 있고, 상기 투명부재(82)의 앞면에 상기 평면거울(81)을 부착하는 형태로 제작될 수 있다.

또한, 상기 투명부재(82)는 적어도 어느 한면에 상기 램프(50)쪽에서 입사되는 광중 가시광선 영역 이외의 광을 차단하도록 코팅될 수 있다. 이와 같이, 코팅된 경우, 상기 램프(50)에서 출사된 광중 적외선광과, 자외선광을 차단시킴으로서, 상기 제1반사수단(70) 등의 광학부재들이 가열되는 것을 방지할 수 있다.

제7도는 제2반사수단의 제2실시예를 나타낸 개략적인 측면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1반사수단(70)과 마주하는 면이 광축에 대하여 볼록하고, 이 볼록면으로 입사되는 광을 전반사시키도록 된 볼록거울(83)이다. 이 볼록거울(83)은 제5도를 참조하여 설명된 평면거울(81)과 같은, 광학적 기능을 하며, 제6도에 도시된 바와 같은, 투명부재(82)에 지지되어 광경로 상에 설치된다.

제8도는 제2반사수단의 제3실시예를 나타낸 개략적인 측면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1반사수단(70)과 마주하는 면이 광축에 대하여 오목하고, 이 오목면으로 입사되는 광을 전반사시키도록 된 오목거울(84)이다. 이 오목거울(84)은 제5도를 참조하여 설명된 평면거울(81)과 같은, 광학적 기능을 하며, 제6도에 도시된 바와 같은, 투명부재(82)에 지지되어 광경로 상에 설치된다.

언급한 바와 같이, 제2반사수단(80)을 평면, 볼록 및 오목거울(81)(83)(84)로 형성함으로써, 광축을 중심으로 입사각에 대한 출사각의 각도를 바꿀 수 있어서, 상기 제1반사수단(70)에서 반사되고 상기 제2반사수단(80)에서 재반사된 후 광축상에 맺히는 초점의 위치를 조절할 수 있다.

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타낸 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 조명장치는 광을 생성 출사하는 램프(50)와, 상기 램프(50)에서 출사된 광이 집속되도록 집속하는 타원반사경(60)과, 상기 타원반사경(60)에서 반사되어 진행하는 광의 집광효율을 높이도록 상기 램프(50)의 전면에 설치된 제1반사수단(70) 및 제2반사수단(80)을 포함한다.

여기서, 상기 램프(50), 타원반사경(60) 및 제2반사수단(80)은 제3도 내지 제8도를 참조하여 언급한 바와 같다.

상기 제1반사수단(70)은 제2전극(52) 주변에서 출사되고 상기 포물발사경에서 반사된 광(92)의 초점위치(92')에 배치된다. 이 제1반사수단( 70)은 상기 타원반사경(60)에서 반사되어 진행하는 광의 일부를 통과시키는 투과영역(72)과, 나머지 광을 반사시키는 반사영역(71)을 갖는다.

이 투과영역(72)으로 광축을 중심으로 소정 범위 내의 입사광을 투과시키도록 형성된 어퍼쳐(76)를 가지며, 상기 반사영역(71)으로 상기 어퍼쳐(76)를 벗어나는 광을 상기 제2반사수단(80)로 수렴 반사시키도록 된 볼록한 반사면을 갖는 볼록반사경(75)이다. 이 제1반사수단(70)의 형상은 제4도를 참조하여 언급한 바와 같이, 이와 같이 볼록반사경(75)을 구비함으로써, 광축을 기준으로 입사각 보다 큰 반사각으로 입사되는 광을 제2반사수단(80)로 향하도록 안내한다.

이와 같이, 구비된 본 발명에 따른 조명장치는 제1반사수단과 제2반사수단에 의해 램프에서 출사된 광의 맺히는 초점위치를 개선함으로써 광의 집광효율을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술이 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

1. 단부가 상호 이격된 제1전극 및 제2전극과, 이 두 전극에 전압을 인가하는 전압원을 포함하여 방전에 의해 광을 출사하는 램프와; 상기 램프의 위치를 제1초점으로 하고, 상기 램프에서 출사된 광을 반사시켜 제2초점에 집속되도록 상기 제1전극의 배면에 형성된 타원반사경과; 상기 타원반사경의 제2초점 주변의 광경로상에 배치되고 상기 타원반사경에 반사되어 진행하는 광의 일부를 통과시키는 투과영역과, 나머지 광을 반사시키는 반사영역을 갖는 제1반사수단과; 상기 램프와 상기 제1반사수단 사이의 광경로 상에 설치되어 상기 타원반사경에서 반사되는 광은 통과시키고, 상기 제1반사수단의 반사영역에서 반사되어 입사되는 광은 상기 제1반사수단의 투과영역으로 수렴되게 재반사시키는 제2반사수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1반사수단은 상기 제1전극 주변에서 출사되고 상기 타원반사경에서 반사된 광의 초점위치에 배치된 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1반사수단은 투과영역으로 광축을 중심으로 소정 직경의 입사광을 투과시키도록 된 어퍼쳐가 형성되고, 반사영역으로 상기 어퍼쳐를 벗어나는 광을 상기 제2반사수단을 수렴 반사시키도록 구면 또는 비구면의 반사면을 갖는 오목반사경인 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 어퍼쳐는 통과되는 광이 4각형상을 유지하도록 사각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1반사수단은 상기 제2전극 주변에서 출사되고 상기 타원반사경에서 반사된 광의 초점위치에 배치된 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1반사수단은 투과영역으로 광축을 중심으로 소정 직경의 입사광을 투과시키도록 된 어퍼쳐가 형성되고, 반사영역으로 상기 어퍼쳐를 벗어나는 광을 상기 제2반사수단을 수렴 반사시키도록 구면 또는 비구면의 반사면을 갖는 볼록반사경인 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 어퍼쳐는 통과되는 광이 4각형상을 유지하도록 사각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2반사수단은 상기 제1반사수단과 마주하는 면이 광축에 대하여 수직하고, 이 면으로 입사되는 광을 전반사시키도록 된 평면거울인 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 평면거울이 상기 램프와 제2반사수단 사이의 광경로 상에 위치되도록 상기 평면거울을 지지하며, 입사되는 광을 투과시키도록 된 투명부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 조명장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 투명부재는 적어도 어느 한면에 상기 램프쪽에서 입사되는 광중 가시광선 영역 이외의 광을 차단하도록 코팅된 것을 특징으로 하는 조명장치.
11. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2반사수단은 상기 제1반사수단과 마주하는 면이 광축에 대하여 볼록하고, 이 면으로 입사되는 광을 전반사시키도록 된 볼록거울인 것을 특징으로 하는 조명장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 볼록거울이 상기 램프와 제2반사수단 사이의 광경로 상에 위치되도록 상기 볼록거울을 지지하며, 입사되는 광을 투과시키도록 된 투명부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 조명장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 투명부재는 적어도 어느 한면에 상기 램프쪽에서 입사되는 광중 가시광선 영역 이외의 광을 차단하도록 코팅된 것을 특징으로 하는 조명장치.
14. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2반사수단은 상기 제1반사수단과 마주하는 면이 광축에 대하여 오목하고, 이 면으로 입사되는 광을 전반사시키도록 된 오목거울인 것을 특징으로 하는 조명장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 오목거울이 상기 램프와 제2반사수단 사이의 광경로 상에 위치되도록 상기 오목거울을 지지하며, 입사되는 광을 투과시키도록 된 투명부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 조명장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 투명부재는 적어도 어느 한면에 상기 램프쪽에서 입사되는 광중 가시광선 영역 이외의 광을 차단하도록 코팅된 것을 특징으로 하는 조명장치.