KR100518894B1 - 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘씨디 광학엔진에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 흡기팬을 통해 공급된 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키도록 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템은 램프의 백색광이 다수의 렌즈와 미러들을 통과하면서 R, G, B의 세 가지 빛으로 분리되어 엘씨디 패널에 입사되는 조명계와, 상기 조명계로부터 입사된 빛이 R,G,B의 각 엘씨디 패널을 통과하여 하나로 합성됨과 동시에 투사렌즈를 통해 스크린 전면으로 확대 시켜주는 합성계로 구성되고, 상기 합성계를 냉각시키기 위한 흡기팬 및 덕트로 이루어진 냉각 시스템이 구비되는 엘씨디 광학엔진에 있어서,

상기 덕트 내에 유선형 립을 형성하여 흡기팬에 의해 공급되는 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키는 것을 특징으로 한다.

Description

엘씨디 광학엔진의 냉각시스템{Refrigeration System of LCD Optical Engine}

본 발명은 엘씨디 광학엔진에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 흡기팬을 통해 공급된 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키도록 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝터는 슬라이드 환등기 및 OHP, 실물화상기 등을 이용한 브리핑이나 교육에 사용되고 있다. 이보다 발전된 형태로서, 컴퓨터 및 캠코더, DVD, VTR 등을 엘씨디 프로젝터에 직접 연결하여 스크린에 투사시켜 각종 프리젠테이션이나 멀티미디어 교육에 사용할 수도 있다.

도 1은 일반적인 광학엔진의 구조를 보인 개략도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이 일반적인 프로젝터의 광학엔진은 램프(11)의 백색 광이 반사경(12)을 통해 반사되고, PBS어레이(13)을 통과하는 과정에서 편광분리 및 집광된 후, 전반사 미러(14a)에 반사되어 집광렌즈(15a)를 통과하게 되며, 다시 R색 필터(16a)에 의해 R광만 통과되어 전반사 미러(14b)에 반사된 후, 다이크로익 렌즈(17a)를 거쳐 엘씨디 패널(21a)에 도달되어 R광에 대응되는 화상을 생성한다.

그리고, 상기 R색 필터(16a)에서 반사된 G, B광은 B색 필터(16b)에 의해 B광만 통과되어 전반사 미러(14c,14d)에 차례대로 반사된 후, 다이크로익 렌즈(17c)를 거쳐 엘씨디 패널(21c)에 도달되어 B광에 대응되는 화상을 생성한다.

또한, B색 필터(16b)에서 반사된 G광은 다이크로익 렌즈(17b)를 거쳐 엘씨디 패널(21b)에 도달되어 G광에 대응되는 화상을 생성한다.

상기 각각의 엘씨디 패널(21)에서 생성된 R,G,B의 화상은 프리즘(25)에 의해 조합되어 완전한 화상으로 변환되고, 상기 조합되어진 화상은 투사렌즈(30)를 통해 스크린에 확대된 이미지로 구현하도록 된 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 광학엔진은 역할에 따라, 크게 램프(11)에서 생성된 백색광이 다수의 렌즈와 미러들을 통과하면서 R,G,B의 세 가지 빛으로 분리되도록 한 조명계(10)와, 상기 조명계(10)에서 R, G, B로 분리된 빛이 각 엘씨디 패널(21a,21b,21c)을 통과하여 하나로 합성되도록 한 합성계(20) 및 합성계(20)에서 합성된 영상을 스크린 전면으로 확대 시켜주는 투사렌즈(30)로 구분된다.

여기서, 상기 PBS어레이(13)는 FEL(13a, 13b)와 PBS(13c)를 접착하여 하나로 사용하는 광학부품으로서, FEL(Fly Eye Lens)은 통과한 빛을 PBS(편광분리기)의 입사측으로만 유입시키는 역할과 동시에 엘씨디 패널(23)의 전 면적에 광을 균일하게 비춰주는 역할을 하며, PBS를 통과한 빛은 쓰지 못하는 편광을 회전시켜서 광의 이용효율을 약 1.8배 증가시키는 역할을 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 광학엔진의 수명과 밀접한 관계를 갖는 부품으로는 램프 및 PBS어레이, 각종 렌즈, 엘씨디 패널 등의 부품이 있는데, 이들 부품의 수명은 냉각 효율에 의해 결정되는데, 특히 PBS어레이와 엘씨디 패널이 장착된 합성계의 냉각이 무엇보다도 중요하다.

하기, 도 2를 참조하여 종래의 광학엔진의 PBS어레이 및 합성계의 냉각시스템에 대해 설명한다.

도 2는 종래의 광학엔진의 PBS어레이 및 합성계의 냉각시스템을 보인 사시도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 광학엔진 케이스(40) 내부의 소정위치에 램프(10), PBS어레이(13), 각종 렌즈 및 반사미러, 합성계(20) 및 투사렌즈(30)가 정교하게 광축이 맞추어진 상태로 정렬되어져 있다.

그리고, 상기 합성계(20)의 냉각을 위해 케이스(40) 일측에 시로코 팬(50)이 설치되도록 하였다. 이때, 상기 시로코 팬(50)에 의해 흡입되어진 외부의 찬 공기는 상기 시로코 팬(50)의 연장되어진 토출구(51)와 결합되어진 덕트(60)를 통해 합성계(20)로 공급됨으로써, 합성계(20)를 냉각시키게 된다.

또한, 상기 PBS어레이(13)를 냉각시키기 위해 PBS어레이(13)가 정합된 케이스(40) 상부에 배기구(41)를 형성하고, 그 상부에 별도의 배기팬(70)을 설치시켜 내부의 열이 배출되도록 하고 있다.

도 3은 종래의 광학엔진 냉각시스템에서의 덕트를 통과하는 냉각공기의 Z방향의 유속을 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 도면으로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 덕트(60)를 통과하는 냉각공기의 유속이 상측보다 바닥부에서 더 빠르게 나타나고 있다.

그러나, 상기와 같은 결과에도 불구하고 종래의 냉각시스템에서는 냉각이 필용한 R,G,B 엘씨디 패널 및 R,G,B 편광판이 덕트(60) 상부에 위치되어 있고, 냉각공기를 상부로 토출시키는 각 분기구 또한, 사각 통기공으로 형성되어 냉각공기를 적절히 유도시켜줄 수 있는 구조로 설계되어 있지 못해, 냉각공기가 효율적으로 쓰여지지 못하고 주위로 흩어지게 되어 냉각효율이 저하되는 문제를 갖는다.

이로 인해, 보다 높은 냉각효율을 이끌어 내기 위해 흡입 팬(50)의 RPM을 높이게 됨에 따라 팬 소음이 증가되는 문제가 발생되었다.

이러한, 소음문제는 소비자의 요구를 충족시킬 수 없을 뿐 아니라, 제품의 질을 저하시키는 것인 만큼, 덕트 바닥부에 흐르고 있는 유속이 빠른 냉각공기를 최대한 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 냉각시스템의 제안이 시급히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 흡기팬을 통해 공급된 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키도록 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공급된 냉각공기가 엘씨디 패널과 편광판에 각각 분할되어 공급되도록 함으로써, 엘씨디 패널과 편광판 각각에 대한 분할 집중냉각이 가능하도록 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템은 램프의 백색광이 다수의 렌즈와 미러들을 통과하면서 R, G, B의 세 가지 빛으로 분리되어 엘씨디 패널에 입사되는 조명계와, 상기 조명계로부터 입사된 빛이 R,G,B의 각 엘씨디 패널을 통과하여 하나로 합성됨과 동시에 투사렌즈를 통해 스크린 전면으로 확대 시켜주는 합성계로 구성되고, 상기 합성계를 냉각시키기 위한 흡기팬 및 덕트로 이루어진 냉각 시스템이 구비되는 엘씨디 광학엔진에 있어서,

상기 덕트 내에 유선형 립을 형성하여 흡기팬에 의해 공급되는 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유선형 립이 최대한 덕트 바닥과 가깝게 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 덕트는 합성계를 냉각시키기 위한 합성계 냉각부의 3개의 분기구 각각을 분할 립으로 분할함으로써, 편광판과 엘씨디 패널이 분리 냉각되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 분할 립은 R, B의 두 엘씨디 패널에 해당하는 분기구에만 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉각공기가 분할되는 분할 립의 선단을 날카롭게 날을 형성함으로써, 공기마찰에 의한 손실을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 광학엔진의 PBS어레이 및 합성계의 냉각시스템을 보인 사시도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 본 발명의 광학엔진은 광학엔진 케이스(140) 내부의 소정위치에 램프, PBS어레이(113), 각종 렌즈 및 반사미러, 합성계(120) 및 투사렌즈(130)가 정교하게 광축 정렬을 이루어 구성된다.

그리고, 상기 합성계(120) 및 PBS어레이(113)의 동시 냉각을 위한 냉각 시스템이 구비된다. 상기 냉각시스템은 흡기팬(150)과 덕트(160)로 구성된다.

상기 흡기팬(150)은 시로코 팬을 사용하고, 흡입되어진 냉각 공기를 토출시키기 위한 토출구(151)가 하부로 연장 형성된다.

상기 덕트(160)는 광학엔진 케이스(140) 저면에 정합되어, 합성계(120) 및 PBS어레이(113)에 냉각공기를 공급시키 위한 유로를 형성하는 것으로서, 상기 흡기팬(150)의 토출구(151)과 연결되어 냉각공기를 이동시키기 위한 메인 흡입부(161)를 형성하고, 상기 메인 흡입부(161)을 통한 냉각공기가 합성계(120) 저부로 토출되어 상기 합성계(120)를 냉각시킬 수 있도록 하는 합성계 냉각부(A)와, 상기 메인 흡입부(161)를 통한 냉각공기가 PBS어레이(113) 저부로 토출되어 상기 PBS어레이(113)를 냉각 시킬 수 있도록 하는 PBS어레이 냉각부(165)로 구성된다.

이때, 상기 합성계 냉각부(A)는 합성계(120)의 R, G, B 3개의 엘씨디 패널을 각각 냉각시킬 수 있도록 하는 3개의 분기구(162,163,164)로 이루어진다.

도 5는 도 4의 A부(합성계 냉각부)의 확대도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 합성계 냉각부(A)를 형성하는 3개의 분기구(162,163,164) 각각에는 유선형 립(162a, 163a, 164a)을 형성하고 있다.

상기 유선형 립(162a, 163a, 164a)은 흡기 팬(150)에 의해 공급되어 덕트(160) 바닥에 흐르는 유속이 높은 냉각공기가 합성계(120) 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키는 역할을 하게 된다.

따라서, 상기 유선형 립(162a, 163a, 164a)은 최대한 덕트(160) 바닥과 가깝게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 유선형 립(162a, 163a, 164a)과 더불어, 편광판과 엘씨디 패널이 분리 냉각되도록 하기 위한 분할 립(162b, 164b)을 형성하고 있다.

이때, 상기 분기구(162, 163, 164) 중에서 엘씨디의 R, B에 해당하는 분기구(162,164)에만 분할립(162b, 164b)을 형성하는 이유는 엘씨디의 Green에 해당하는 의 분기구(163)는 유선형 립(163a)의 방향이 편광판과 엘씨디 패널의 분할 방향과 일치하고 있기 때문에 별도의 분할립을 형성하지 않아도 되기 때문이다.

여기서, 냉각공기가 분할되는 분할립(162b, 164b)의 선단을 날카롭게 날을 형성함으로써, 공기마찰에 의한 손실을 최소화할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 광학엔진의 냉각 시스템은 하나의 흡기팬(150)에서 외부의 찬 공기를 흡입한 후, 상기 흡기팬(150)과 결합된 덕트(160)로 이송시키고, 상기 덕트(160)로 유입된 냉각 공기는 합성계 냉각부(A) 및 PBS어레이 냉각부(165)로 분기되어 합성계(120)와 PBS어레이(113) 저부로 토출되어 상기 합성계(120)와 PBS어레이(113)를 냉각시키게 되며, 특히 합성계 냉각부(A)를 형성하는 3개의 분기구(162, 163, 164)에 유선형 립(162a, 163a, 164a)과, 분할 립(162b, 164b)을 형성하게 됨으로써, 덕트(120) 바닥에 흐르는 유속이 빠른 냉각공기를 엘씨디 패널과 편광판에 각각 분할하여 집중적으로 공급할 수 있게 된다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 흡기팬을 통해 공급된 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시킴으로써, 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.

둘째, 공급된 냉각공기가 엘씨디 패널과 편광판에 각각 분할되어 공급되도록 함으로써, 엘씨디 패널과 편광판 각각에 대한 분할 집중냉각이 가능하도록 함으로써, 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 광학엔진의 구조를 보인 개략도.

도 2는 종래의 광학엔진의 PBS어레이 및 합성계의 냉각시스템을 보인 사시도.

도 3은 종래의 광학엔진 냉각시스템에서의 덕트를 통과하는 냉각공기의 Z방향의 유속을 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 광학엔진의 PBS어레이 및 합성계의 냉각시스템을 보인 사시도.

도 5는 도 4의 A부(합성계 냉각부)의 확대도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 조명계 11: 램프

12: 반사경 13,113: PBS어레이

14a,14b,14c,14d: 전반사 미러 15a,15b: 집광렌즈

16a,16b: 색 필터 17a,17b,17c: 다이크로익 렌즈

20,120: 합성계 21a,21b,21c: 엘씨디 패널

25: 프리즘 30,130:투사렌즈

40,140: 케이스 150: 흡기팬

60,160: 덕트 161: 메인 흡입부

A: 합성계 냉각부 162,163,164: 분기구

162a,163a,164a: 유선형 립 162b,164b: 분할 립

165: PBS어레이 냉각부

Claims (5)

1. 램프의 백색광이 다수의 렌즈와 미러들을 통과하면서 R, G, B의 세 가지 빛으로 분리되어 엘씨디 패널에 입사되는 조명계와, 상기 조명계로부터 입사된 빛이 R,G,B의 각 엘씨디 패널을 통과하여 하나로 합성됨과 동시에 투사렌즈를 통해 스크린 전면으로 확대 시켜주는 합성계로 구성되고, 상기 합성계를 냉각시키기 위한 흡기팬 및 덕트로 이루어진 냉각 시스템이 구비되는 엘씨디 광학엔진에 있어서,

   상기 덕트 내에 유선형 립을 형성하여 흡기팬에 의해 공급되는 냉각공기가 합성계 상부로 원할히 유도되도록 하여 냉기의 손실을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유선형 립이 최대한 덕트 바닥과 가깝게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 덕트는 합성계를 냉각시키기 위한 합성계 냉각부의 3개의 분기구 각각을 분할 립으로 분할함으로써, 편광판과 엘씨디 패널이 분리 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 분할 립은 R, B의 두 엘씨디 패널에 해당하는 분기구에만 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 냉각공기가 분할되는 분할 립의 선단을 날카롭게 날을 형성함으로써, 공기마찰에 의한 손실을 최소화하는 것을 특징으로 하는 엘씨디 광학엔진의 냉각시스템.