KR100800200B1

KR100800200B1 - 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.

Info

Publication number: KR100800200B1
Application number: KR1020060059165A
Authority: KR
Inventors: 석주완
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-02-01
Also published as: KR20080001077A

Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조에 관한 것으로, 상세하게는 고속으로 회전하는 컬러 휠을 냉각하기 위한 컬러 휠 냉각팬 및 냉각 유로가 구비되어, 컬러 휠 및 광학 엔진의 내부가 신속하고 효율적으로 냉각되어 안정적으로 동작되도록 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조에 관한 것이다.

상기되는 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조는, 컬러 휠 어셈블리; 상기 컬러 휠 어셈블리가 내부 일 측에 수용되고, 타 측에는 냉각 유로가 형성되는 하우징; 및 상기 냉각 유로로 공기가 유입되도록 하기 위하여 상기 하우징의 일 측에 결합되는 냉각팬;이 포함된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 컬러 휠 및 광학 엔진의 내부가 신속하고 효율적으로 냉각되는 효과가 있다.

프로젝션, 냉각

Description

프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.{Color wheel cooling structure of Projection system}

도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 개략적으로 보여주는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 광학 엔진의 외관 사시도.

도 3은 상기 광학 엔진의 일부 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 광학 엔진이 베이스에 결합되는 모습을 보여주는 분해 사시도.

도 5는 상기 광학 엔진의 분해 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 측면 사시도.

도 8은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 배면도.

도 9는 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징에 컬러 휠 냉각팬이 결합된 모습을 나타내는 배면 결합도.

도 10은 본 발명에 따른 광학 엔진의 냉각 시스템의 공기 유동을 설명하기 위한 광학 엔진의 사시도.

도 11은 본 발명에 따른 광학 엔진의 냉각 시스템의 공기 유동을 설명하기 위한 도 10의 평단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프로젝션 시스템 10 : 광학 엔진 유닛

12 : DMD 팬 141 : 램프 냉각팬

20 : 광학 엔진 21 : 램프 어셈블리

22 : 컬러 휠 어셈블리 23 : 라이트 터널 하우징

24 : 라이트 터널 어셈블리 25 : 컨덴싱 렌즈

26 : DMD 어셈블리 27 : 액추에이터

28 : 반사계 케이스 29 : 폴딩 미러

30 : 전반사 프리즘 31 : 투사 렌즈 어셈블리

43 : 컬러 휠 냉각팬

최근, 대화면 고화질 디스플레이 장치가 주요한 화제로 떠오르고 있으며, 이러한 대화면 고화질 디스플레이 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 텔레비전, LCD(Liquid Crystal Display) 텔레비전, 프로젝션(Projection) 텔레비전, PDP(Plasma Display Panel) 텔레비전 등이 출시되고 있다.

그 중, 대화면 고화질의 요건을 충족시켜 주는 디스플레이 장치 중의 하나로서 상기 프로젝션 텔레비젼에 대한 수요와 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 상기 프로젝션 텔레비젼에는 LCD를 이용한 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 방식과, DMD(Digital Micromirror Device)를 이용한 DLP(Digital Light Porsessing) 방식이 있다.

최근에는 LCD나 DMD를 이용한 저가형 프로젝션 텔레비젼이 각광을 받고 있는 추세이다. 특히, 대화면과 함께 고화질을 요구하는 소비자의 욕구가 증대됨에 따라, 그 수요가 해마다 증가하고 있으며, 현재 시험 방송 중인 디지털 텔레비젼 시장에서 특히 호평받고 있는 추세이다.

또한, 최근 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 컴퓨터를 이용한 프리젠테이션을 하는 일이 많아짐에 따라 LCD나 DMD가 이용되는 프로젝터의 사용도 많아지고 있다.

일반적으로, 프로젝션 텔레비젼은 캐비닛 내부에 장착되는 광학 엔진(Optical Engine)에 의하여 생성되는 빛이 반사되어 스크린에 영상이 투시되는 방식을 취하고 있다.

상세히, DMD를 이용한 광학 엔진은 백색광을 방출하는 램프와, 상기 램프로부터 방출되는 빛을 적, 녹, 청색의 빛으로 분리하는 컬러 휠 장치와, 상기 컬러 휠 장치를 통과한 빛을 모아주는 조명계와, 조명계를 거친 빛을 받아 원하는 화면을 만드는 DMD와, 상기 DMD로부터 생성된 영상이 스크린에 확대 투사되도록 하는 투사 렌즈로 이루어진다.

이와 같은 일반적인 프로젝션 시스템의 조명계와 DMD와 투사렌즈를 통칭하여 광학 엔진이라고 칭하기도 하는데, 상기 광학 엔진은 램프에서 발생되는 조명광 등에 의해서 고열이 발생되는 부분이다. 그러므로, 그와 같은 고열이 냉각되도록 하기 위해서는 적절한 냉각 시스템이 구비되어야 함과 동시에 냉각 중에 이물이 유입되지 않도록 하는 것이 중요한 문제이다. 만약, 고열이 냉각되지 아니하면, 조명계에 구비되는 다수의 필름과 합성계에 구비되는 DMD 등이 산화되는 문제점이 발생될 수 있고, 나아가서 프로젝션 시스템이 정상적으로 동작되지 못하는 문제점이 발생될 수도 있다.

상기와 같은 기존의 프로젝션 시스템의 냉각 시스템에서는 일반적으로 자연 대류를 통하여 컬러 휠 및 광학 엔진 내부가 냉각되었다. 그러나, DMD 패널 사이즈의 감소(0.5인치 -> 0.45인치) 및 이에 따른 램프의 밝기 증가(120와트 -> 132와트)로 인한 광학 엔진 내부의 온도 상승으로 인하여 기존 냉각 시스템으로는 냉각 효율을 높이기 어려워지게 되었다.

즉, 기존의 냉각 시스템은 외부 유입 공기가 대류 현상을 통해 컬러 휠 및 광학 엔진 내부를 냉각하는 시스템으로써, 컬러 휠을 집중적으로 냉각시키는데 한계가 발생하였고, 또한 공기 대류로 인해 램프 케이스의 전면과 렌즈터널 케이스의 전면 사이로 공기 유로가 형성되면서 광학 엔진 내부로 미세 먼지가 유입되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 배면에 팬이 구비되어 강제적으로 외부 공기를 흡입 및 순환시킴으로써, 컬러 휠 및 광학 엔진의 내부가 신속하고 효율적으로 냉각되어 안정적으로 동작되도록 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 일 측면에 방열판 형상의 냉각 유로가 형성됨으로써, 고속으로 회전하는 컬러 휠로부터 발생된 열이 신속하게 발산되어 냉각되는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 라이트 터널 하우징의 내부와 냉각 유로가 격리되어 형성됨으로써, 라이트 터널 하우징 내부로 미세 먼지 등 이물질의 유입이 방지되어, 장시간 사용되더라도 화질의 저하되지 않는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 장시간 동안 광학 엔진이 사용되더라도 기기의 동작이 안정적으로 수행될 수 있는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기되는 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조는, 컬러 휠 어셈블리; 상기 컬러 휠 어셈블리가 내부 일 측에 수용되고, 상기 컬러 휠 어셈블리와 구획되도록 타 측에는 냉각 유로가 형성되는 하우징; 및 상기 냉각 유로로 공기가 유입되도록 하기 위하여 상기 하우징의 일 측에 결합되는 냉각팬;이 포함된다.

다른 측면에 따른 본 발명의 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조는, 컬러 휠 수용부와 냉각 유로가 구획되어 형성되는 하우징; 상기 냉각 유로로 외부 공기가 공급되도록 상기 하우징의 일 측에 제공되는 제 1 팬; 및 상기 하우징의 타 측에 제공되어 상기 냉각 유로를 통과하는 공기가 외부로 배출되도록 하는 제 2 팬;이 포함된다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 시스템을 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템(1)은 외관을 이루는 캐비닛(2)과, 상기 캐비닛(2) 전면에 장착되는 스크린(4)과, 상기 캐비닛(2) 하단에 안착되는 광학 엔진 유닛(10)과, 상기 캐비닛(2)의 내주면에 장착되어, 상기 광학 엔진 유닛(10)으로부터 방출되는 영상이 스크린(4)으로 반사되도록 하는 백미러(3)가 포함된다.

상세히, 상기 광학 엔진 유닛(10)에서 형성되어 투사되는 영상 화면은 상기 백미러(3)에 의하여 반사된다. 그리고, 반사된 영상은 상기 스크린(4)으로 확장 투 사되어, 사용자에게 영상 화면이 인식된다.

이하에서는 상기 광학 엔진 유닛(10)의 구조 및 각부 기능에 대하여 도면과 함께 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 광학 엔진의 외관 사시도이고, 도 3은 상기 광학 엔진의 일부 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)은 베이스(11)와, 상기 베이스(11)에 안착되는 광학 엔진(20)과, 상기 광학 엔진(20)의 외곽에 장착되는 각종 부품이 포함된다.

상세히, 상기 광학 엔진(20)의 외곽에 장착되는 각종 부품에는 상기 광학 엔진 유닛(10)을 구성하는 각종 전기 부품에 적절한 양의 전원을 공급하는 전원 공급부(15)와, 상기 전원 공급부(15)를 지지하는 전원 공급부 서포터(16)와, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 램프(후술함)를 냉각하는 램프 냉각팬 어셈블리(14)와, 상기 베이스(11)의 일측에 장착되는 밸러스트(13)와, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 투사 렌즈(후술함)를 감싸는 투사렌즈 캡(17)과, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 DMD(후술함)를 냉각하기 위한 DMD 팬(12)이 포함된다.

더욱 상세히, 상기 전원 공급부(15)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로서, 외부로부터 공급되는 전기를 해당 전기 기기에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원 공급 장치이다. 그리고, 상기 전원 공급부(15)는 반도체 스위칭 특성을 이용하여, 상용 주파수 이상의 고주파에 단속 제어를 하고 충격을 완화시켜 주는 역할을 한다.

또한, 상기 밸러스트(13)는 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 램프의 점등시 고전압을 걸어주고 점등 후에는 과전류가 흐르지 않도록 전류를 적절하게 조절하여 주는 기능을 한다.

또한, 상기 램프 냉각팬 어셈블리(14)에는 램프로부터 발생하는 열을 냉각시키기 위한 램프 냉각팬(141)이 포함된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)의 경우 상기 광학 엔진(20)을 제외한 각부 부품은 상기 베이스(11)로부터 독립적으로 분리 가능하게 된다. 따라서, 광학 엔진(20)이 상기 베이스(11)에 장착되도록 한 다음, 상기에서 언급된 각각의 부품이 베이스(11)에 결합되도록 한다.

도 4는 본 발명의 사상에 따른 광학 엔진이 베이스에 결합되는 모습을 보여주는 분해 사시도이고, 도 5는 상기 광학 엔진의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)에서 영상 화면을 만드는 광학 엔진(20)은 일체로 상기 베이스(11)로부터 분리 가능한 것을 특징으로 한다.

상세히, 상기 광학 엔진(20) 어셈블리가 베이스(11)에 고정되도록 하는 8개의 체결 부재만 제거하면 광학 엔진(20) 어셈블리가 완전히 분리된다. 따라서, 서비스가 용이하게 이루어지고, 분해 조립 공정이 매우 간단해지는 장점이 있다.

또한, 상기 광학 엔진(20) 어셈블리가 베이스(11)에 고정되도록 하기 위하여, 처음부터 베이스(11)에 상기 광학 엔진(20)의 구성 요소가 조립되도록 할 필요가 없게 된다. 즉, 상기 광학 엔진(20)을 별도로 조립한 다음, 일체로 상기 베이스 (11)에 얹혀지도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진(20)은 상기 밸러스트(13)에 의하여 공급되는 고전압에 의하여 백색광이 발생되는 램프 어셈블리(21)와, 상기 램프 어셈블리(21)로부터 방출되는 무편광이 적,녹,청색으로 분리되도록 하는 컬러 휠 어셈블리(22)와, 상기 컬러 휠 어셈블리(22)를 통과하면서 적,녹,청색으로 분리된 빛을 균일하게 만들어주는 라이트 터널 어셈블리(24)와, 상기 컬러 휠 어셈블리(22) 및 라이트 터널 어셈블리(24)가 내부에 수용되는 라이트 터널 하우징(23)과, 상기 라이트 터널 어셈블리(24)를 통과하면서 균일하게 된 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈(25)와, 상기 컨덴싱 렌즈(25)를 통과한 빛을 반사시키는 폴딩 미러(folding mirror : 29)와, 상기 폴딩 미러(29)에 의하여 반사된 빛을 재차 반사시키는 전반사 프리즘(30)과, 상기 전반사 프리즘(30)에 의하여 반사된 빛이 모여서 영상 정보를 형성하는 DMD 어셈블리(26)와, 상기 DMD 어셈블리(26)로부터 반사되는 빛의 픽셀 수를 더블링(Doubling)시켜 조사하는 액추에이터(27)와, 상기 액추에이터(27)를 통과한 빛을 확대하는 투사 렌즈(31)가 포함된다. 여기서, 상기 램프 어셈블리(21)는 램프계라 칭한다. 그리고, 컬러 휠 어셈블리(22)와, 라이트 터널 어셈블리(24) 및 컨덴싱 렌즈(25)의 집합체는 조명계라고 칭한다. 그리고, 상기 폴딩 미러(29)와 전반사 프리즘(30)의 집합체는 반사계라고 칭하며, 상기 반사계와 DMD 어셈블리(26)의 집합체를 합성계라고 칭한다.

더욱 상세히, 상기 램프 어셈블리(21)는 백색광을 방출하는 램프(212)와, 상기 램프(212)를 보호하는 램프 케이스(211)로 이루어진다. 그리고, 상기 램프(212) 의 반사경은 램프의 버너에서 나오는 빛이 반사되어 일정 거리, 즉 촛점 거리에서 집광되도록 바꿔주는 역할을 한다.

그리고, 상기 램프 케이스(211)의 전면에는, 상기 램프(212)에서 발생되는 열기를 냉각시키기 위해, 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(141)이 형성된다. 즉, 상기 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(141)은 상기 램프 어셈블리(21) 및 라이트 터널 하우징(23)을 통과한 공기가 광학 엔진(20)의 외부로 배출되도록 공기 유로 가이드 역할을 한다.

한편, 상기 컬러 휠 어셈블리(Color Wheel Assembly : 22)는 적(Red),녹(Green),청색(Blue)으로 구획되어 고속으로 회전하는 컬러 휠(221 : RGB 컬러 필터라고도 함)과, 상기 컬러 휠(221)을 구동하는 모터(223) 및 상기 모터(223)를 냉각하는 방열핀(222)으로 이루어진다.

상세히, 상기 램프(212)의 반사경에 의하여 상기 램프(212)로부터 방출되는 빛은 상기 컬러 휠(221)의 표면에 집광된다. 그리고, 상기 컬러 휠(221)에 집광되는 빛은 상기 컬러 휠(221)을 통과하면서 적,청,녹색 중 어느 한가지 색을 띠게 된다. 여기서, 상기 컬러 휠(221)은 소정의 직경을 가지는 디스크 형상을 이루며, 상기 디스크는 적,녹,청색으로 구획되어 있다. 따라서, 상기 반사경에 의하여 반사되는 무편광은 집광되는 순간에 위치되는 컬러 휠(221)의 색깔에 의하여 적,청,녹색 중 어느 한 색을 띠게 된다.

또한, 상기 컬러 휠 어셈블리(22)와 상기 라이트 터널 어셈블리(24)는 라이트 터널 하우징(23) 내부에 수용된다. 그리고, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 후 방에는, 고속으로 회전하는 상기 컬러 휠(221)이 냉각되기 위하여, 컬러 휠 냉각팬(43)이 결합된다.

또한, 상기 라이트 터널 어셈블리(Light Tunnel Assembly : 24)는 로드 렌즈(Rod Lens)라고도 하며, 상기 컬러 휠(221)을 통과한 유색광을 균일하게 만들어 주는 기능을 한다.

상세히, 상기 라이트 터널 어셈블리(24)는 작고 길쭉한 직사각형 형상의 막대 거울 4개가 서로 마주보도록 접합되어 이루어진다. 그리고, 상기 컬러 휠 어셈블리(22)를 통과한 빛은 라이트 터널을 통과하면서 난반사되고, 밝기 분포가 균일하게 된다.

또한, 상기 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens : 25)는 상기 라이트 터널 어셈블리(24)를 통과하면서 균일해진 적,녹,청색 빛이 상기 DMD 어셈블리(26)를 구성하는 DMD 소자에 집광되도록 하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 전반사 프리즘(30)은 TIR(Total Internal Reflection) 프리즘이라고도 하며, 굴절율이 큰 프리즘과 상대적으로 굴절율이 작은 프리즘이 접합되어 형성된다. 그리고, 이러한 굴절율의 차이에 의해 상기 컨덴싱 렌즈(25)로부터 조사되는 빛의 입사 각도에 따라 전반사되거나 투과된다.

상세히, 각각의 물체는 고유의 굴절율을 가지며, 이러한 굴절율의 차이에 의하여 빛이 전반사되거나 투과되는 임계각이 정해진다.

따라서, 임계각 이상의 각도로 입사되는 빛은 상기 전반사 프리즘(30)에서 전반사되고, 임계각 이하의 각도로 입사되는 빛은 상기 전반사 프리즘(30)을 투과 하게 된다.

또한, 상기 DMD 어셈블리(Digital Micro-mirror Device Assembly : 26)는 DMD 패널과, 상기 DMD 패널이 수용되는 드라이버 보드로 이루어진다. 상세히, 상기 드라이버 보드는 상기 밸러스트와 컬러 휠 등의 구동을 제어하거나 영상을 제어하는 장치이다.

한편, 상기 DMD 패널에는 디스플레이의 해상도와 동일한 양의 미세한 미러가 배열되어, 스크린과 1대1 대응이 이루어지도록 설계되어 있다.

상세히, 상기 DMD 패널에 의하여 상기 전반사 프리즘(30)을 통과하여 전달되는 적,녹,청색의 빛을 스크린 쪽으로 비추게 할 것인지, 아니면 스크린 밖으로 버릴 것인지를 결정하게 된다. 그리고, 상기 DMD 패널은 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 메모리에 장착되어, 상기 CMOS 메모리로부터 전달되는 신호에 의하여 구동하게 된다.

더욱 상세히, 상기 DMD 패널을 구성하는 마이크로 미러는 가로 세로 16㎛의 미세한 다이아몬드형 픽셀 형태로 제조되며, 상기 CMOS로부터 전달되는 신호에 따라 ±10도로 틸팅(tilting)되어, 상기 전반사 프리즘(30)을 통과한 빛이 스크린 족으로 반사되거나 스크린 밖으로 버려지게 된다.

또한, 상기 액추에이터(27)는 상기 DMD 패널과 상기 투사 렌즈(31) 사이에 배치되며, 중앙 부분에 미러가 장착되어 있다. 상세히, 상기 액추에이터(27)는 상기 DMD 패널로부터 방출되는 영상 신호를 반 프레임씩 나누어 굴절 투과시킴으로써, 실질적으로 영상 신호의 픽셀 수를 2배로 더블링시키는 기능을 한다. 이러한 미러의 굴절 특성으로 인하여, 스크린의 해상도가 높아지게 된다. 그리고, 상기 액추에이터의 종류로는 투과형과 반사형이 있다.

또한, 상기 투사 렌즈 어셈블리(31)는 상기 액추에이터(27)를 통과한 영상이 확대되어 백미러(3) 쪽으로 조사되도록 기능한다. 상기 투사 렌즈 어셈블리(31)에 대한 내용은 하기에서 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

상기와 같은 구성을 이루는 광학 엔진(20)은 상기 액추에이터(27)와 전반사 프리즘(30) 및 상기 폴딩 미러(29)가 반사계 케이스(28)의 서로 다른 면으로부터 삽입되어, 하나의 반사계를 구성한다. 그리고, 상기 컬러 휠 어셈블리(22)와 상기 라이트 터널 어셈블리(24)가 라이트 터널 하우징(23)에 수용되어 또 다른 하나의 어셈블리를 구성하게 된다. 그리고, 상기 램프 어셈블리(21)는 램프 케이스(211) 내부에 장착되는 램프(212)와 함께 별도의 어셈블리를 구성하게 되고, 상기 램프 어셈블리(21)의 전방에 상기 라이트 터널 하우징(23)이 밀착된다.

상기와 같이 다수 개의 부품이 하나의 조립체를 형성하게 됨으로써, 부품 교체와 서비스가 용이하게 이루어지는 장점이 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템, 특히 광학 엔진(20)의 냉각 시스템으로 적용되는 각 구성에 대하여 간단히 설명한다.

먼저, 상기 광학 엔진(20)에는 공기가 강제로 유동되도록 하기 위한 세 개의 팬(12)(141)(43)과, 상기 팬(12)(141)(43)에 의한 공기의 유동을 안내하기 위한 다수의 가이드 구조가 형성되는데, 공기의 유동순서를 기준으로 광학 엔진(20)의 냉 각 시스템을 설명한다.

먼저, 외계로부터 상기 프로젝션 시스템(1)의 내부로 유입된 차가운 공기는 광학 엔진(20) 특히, 합성계 측방의 DMD 팬(12)으로 유입되고, 이에 의하여 상기 합성계로부터 발생되는 열기가 냉각될 수 있다.

또한, 상기 램프(212)가 냉각되기 위하여 램프 어셈블리(21)의 전방에는 램프 냉각팬(141)이 형성된다. 상기 램프 냉각팬(141)은 전원 공급부(15) 인근의 공기가 램프 어셈블리(21) 내부로 유입된 뒤에 프로젝션 시스템(1)의 전방으로 배출되어 프로젝션 시스템의 외계로 배출되도록 한다.

한편, 고속으로 회전하는 상기 컬러 휠(221)이 냉각되기 위하여, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 후방에는 컬러 휠 냉각팬(43)이 형성된다. 상기 컬러 휠 냉각팬(43)은 전원 공급부(15) 인근의 공기가 라이트 터널 하우징(23)으로 유입된 뒤, 상기 라이트 터널 하우징(23)을 냉각시킨 후, 프로젝션 시스템(1)의 전방으로 배출되도록 한다.

상기되는 구조에서 알 수 있듯이, 상기 DMD 팬(12), 램프 냉각팬(141) 및 컬러 휠 냉각팬(43)은 열원이 놓이는 곳의 인접 위치에 안착되어 흡인력을 제공하여, 차가운 공기가 열원을 통과한 뒤에 열기를 흡수하고 팬(12)(141)(43)으로 흡입되어 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조로 적용되는 각 구성에 대하여 간단히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 정면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 측면 사시도이다.

도 6 및 도 7 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징(23)에는, 컬러 휠(221) 및 라이트 터널 어셈블리(24)가 수용되는 중공부(231)와, 상기 중공부(231)의 측면에 형성되어 라이트 터널 하우징(23)의 후방에서 전방으로 공기가 유동되도록 하는 냉각유로(232)와, 상기 중공부(231)와 냉각유로(232)를 격리시키는 격벽(234)이 포함된다.

상세히, 상기 라이트 터널 하우징(23)은 내부에 형성되는 격벽(234)에 의하여 중공부(231)와 냉각유로(232)로 분리되도록 형성되어 있다. 상기와 같은 구성에 의하여, 상기 냉각유로(232)를 통과하는 공기가 컬러 휠(221)이 수용되는 중공부(231)로 유입되지 않도록 하여, 중공부(231)로 미세 먼지 등이 유입되는 것을 방지하는 효과가 있다.

그리고, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 중공부(231)의 전면부는 상기 컬러 휠(221)이 결합 가능하도록 개구되어 있다. 또한, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 양 측면에는 상기 라이트 터널 어셈블리(24)와 램프(212)가 결합되고, 램프에서 발생되는 빛이 통과하도록 개구되어 있다.

한편, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 중공부(231)의 후면부는 폐쇄되어 있다. 따라서, 상기 중공부(231)의 전면에 상기 컬러 휠 어셈블리(22)가 결합되고, 상기 중공부(231)의 양 측면에 각각 램프 어셈블리(21)와 라이트 터널 어셈블리(24)가 결합되면, 상기 중공부(231)는 완전히 밀봉된다.

상기와 같은 구조에 의하여, 공기의 전도 및 대류 현상으로 인한 미세 먼지가 상기 광학 엔진(20)의 내부로 유입되는 것이 방지되는 장점이 있다.

그리고, 상기 냉각유로(232)는 상기 라이트 터널 하우징(23)의 전방부터 후방까지 관통되도록 형성되어, 라이트 터널 하우징(23)의 후방으로부터 전방으로 공기가 유동될 수 있는 통로를 제공한다. 상기 냉각유로(232)를 통과하는 차가운 공기에 의하여 상기 컬러 휠(221)로부터 발생되는 열이 냉각된다.

바람직하게, 상기 냉각유로(232)의 내부에는 방열핀(233)이 형성되어, 상기 중공부(231)에 수용되는 컬러 휠(221)로부터 발생되는 열이 발산된다. 상세히, 상기 방열핀(233)은 상기 격벽(234)으로부터 돌출 형성되어 격벽(234)의 단면적이 넓어지도록 함으로써, 상기 컬러 휠(221)로부터 발생되는 열이 보다 신속하게 발산되도록 한다.

한편, 상기 라이트 터널 하우징(23)은 알루미늄 등 열전도율이 좋은 금속 재질로 형성되어, 상기 라이트 터널 하우징(23) 내부에 수용되는 컬러 휠(221) 등으로부터 발생되는 열이 쉽게 라이트 터널 하우징(23)의 외부로 발산되어 냉각되도록 구성될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징의 배면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징에 컬러 휠 냉각팬이 결합된 모습을 나타내는 배면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진의 라이트 터널 하우징(23)의 배면에는, 상기 냉각유로(232)로 공급되는 차가운 공기가 지나가는 통로 역 할을 하는 흡기덕트(235)가 형성된다.

그리고, 상기 흡기덕트(235)의 외측으로는 컬러 휠 냉각팬(43)이 결합된다. 상기 컬러 휠 냉각팬(43)은 상기 라이트 터널 하우징(23) 내부에 수용되는 컬러 휠(221)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 구성 요소로서, 광학 엔진(20) 후방의 공기가 라이트 터널 하우징(23) 측으로 유입된 뒤 광학 엔진(20)의 전방으로 배출되어 외계로 배출되도록 한다.

상기되는 구조에서 알 수 있듯이, 상기 컬러 휠 냉각팬(43)은 열원이 위치하는 곳의 인접 위치에 안착되어 흡인력을 제공함으로써, 차가운 공기가 컬러 휠 냉각팬(43)으로 흡입되어 상기 열원의 측면에 존재하는 냉각유로(232)를 통과하면서 열기를 흡수하여 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다.

한편, 상기 라이트 터널 하우징(23) 및 이와 결합되는 컬러 휠 냉각팬(43)에는 각각 결합홀(236)(431)이 형성되고, 별도의 결합부재가 상기 결합홀(236)(431)에 삽입되어, 양 구조물이 결합될 수 있다. 또는, 상기 라이트 터널 하우징(23) 및 컬러 휠 냉각팬(43)은 본드 등의 접착제에 의하여 결합되는 것도 가능하다.

한편, 상기 광학 엔진(20)에 제공되는 다수의 구성요소에서는 상기 램프(212)에서 생성되는 빛에 의해서 또는 고속으로 회전하는 컬러 휠(221) 등에 의해서 고열이 발생되는데, 그와 같은 고열은 기기의 정상적인 동작을 위하여 신속하게 외부로 배출되어야 할 필요가 있다. 만약, 기기의 동작 중에 발생되는 고열이 외부로 배출되지 아니하면, 부품의 팽창에 의해서 화상의 정합이 틀어질 수 있는 문제 가 있고, DMD 패널 및 각종 필름이 산화되는 문제점이 발생될 수 있는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 팬으로 흡입되는 공기에 의해서 냉각이 수행되는데, 이하에서는 이러한 문제점을 해결하는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 광학 엔진의 냉각 시스템의 공기 유동을 설명하기 위한 광학 엔진의 사시도이고, 도 11은 도 10의 평단면도이다.

본 발명의 냉각 시스템은 세 부분으로 나뉘어져 있는데, 상기 합성계를 주로 냉각시키는 제 1 냉각시스템과, 직접 고열이 발생되는 램프(212)를 냉각시키는 제 2 냉각시스템과, 고속으로 회전되는 컬러 휠(221)을 냉각시키는 제 3 냉각시스템이 포함된다.

먼저, 상기 제 1 냉각 시스템은 상기 DMD 팬(12)에 의해서 동작되는 냉각 시스템으로서, 프로젝션 시스템(1) 외부의 차가운 공기가 합성계 측방의 DMD 팬(12)으로 유입되고, 이에 의하여 상기 합성계로부터 발생되는 열기가 냉각될 수 있다.

다시 말하면, 상기 DMD 팬(12)에 의한 냉각 시스템은, 상기 DMD 팬(12)에서 제공되는 음압이 합성계로 전달되도록 하는 구조로 이루어져 있다. 또한, 상기 DMD 팬(12)에서 발생되는 음압은 상기 합성계로 전달될 뿐만 아니라, 상기 DMD 팬(12) 인근의 다른 구성 요소들에 까지 전달되어 냉각될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제 2 냉각 시스템은, 상기 램프 어셈블리(21)의 전방에 놓이는 램프 냉각팬(141)에 의해서 동작되는 시스템으로서, 상기 램프 냉각팬(141)은 전원공급기(15) 인근의 공기가 램프(212) 측으로 유입된 뒤에 램프(212)의 고열을 흡수한 상태에서 상기 램프 어셈블리(21)의 전면에 형성되는 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(141)을 통하여 기기의 외부로 배출되도록 한다. 이에 의하여 고열이 발생되는 램프(212)가 신속하고 효율적으로 냉각될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제 3 냉각 시스템은, 고속으로 회전하는 상기 컬러 휠(221)이 냉각되기 위하여, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 후방에 형성된 컬러 휠 냉각팬(43)에 의해서 동작되는 시스템이다. 상기 컬러 휠 냉각팬(43)은 전원 공급부(15) 인근의 공기가 라이트 터널 하우징(23)으로 유입된 뒤, 상기 라이트 터널 하우징(23)을 냉각시킨 후, 프로젝션 시스템(1)의 전방으로 배출되도록 한다.

상세히, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 후방에는 컬러 휠 냉각팬(43)이 결합된다. 상기 컬러 휠 냉각팬(43)이 작동되면, 상기 컬러 휠 냉각팬(43) 주변의 공기는 냉각팬으로 흡입된다. 그리고, 상기 흡입된 공기는 흡기덕트(235)를 거쳐서 냉각 유로(232)를 통과한다. 상기 냉각 유로(232)를 통과하는 공기는, 그 통과하는 과정에서 상기 중공부(231)에 수용되어 고속으로 회전되는 컬러 휠(221)로부터 발생되는 열을 흡수한다. 바람직하게, 상기 냉각 유로(232)에는 공기와 접촉될 수 있는 면적이 극대화되도록 방열핀(233)이 형성되어 냉각 효율이 향상되도록 할 수 있다.

상기와 같이 냉각 유로(232)를 통과하면서 컬러 휠(221)로부터 발생되는 열을 흡수한 고온의 공기는, 이와 연결된 상기 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(41)을 통과하여 외부로 배출된다.

상기되는 구조에서 알 수 있듯이, 상기 제 1, 2 및 3 냉각 시스템은 열원이 놓이는 곳의 인접 위치에 안착되어 흡인력을 제공하여, 차가운 공기가 열원을 통과하면서 열기를 흡수한 뒤에 팬으로 흡입되어 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 흡인방식의 냉각 시스템에 의해서 흡인되는 공기가 고열부품, 예를 들면 컬러 휠로 유입될 때 층류의 유동형태로 안정적으로 유입될 수 있기 때문에, 고열부품이 냉각효율이 증대되는 장점을 얻을 수 있다. 또한, 고열부품으로 유입되는 공기에 의해서 이물질이 들뜨지 않기 때문에 이물에 의한 오염을 방지할 수 있는 장점도 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 시스템에 의해서 프로젝션 시스템 특히, 광학 엔진의 오염이 줄어들면서도 냉각효율이 개선되는 장점을 얻을 수 있다.

본 발명에 의해서 프로젝션 시스템에서 발생되는 고열이 신속하게 냉각되어 프로젝션 시스템이 안정적으로 동작될 수 있는 장점이 있다.

또한, 프로젝션 시스템의 냉각 중에 광학엔진이 놓이는 공간에 이물밀도가 저감되기 때문에, 프로젝션 시스템이 장시간 사용되더라도 화질의 저하가 방지되는 장점이 있다.

또한, 신속한 냉각에 의해서 다수의 부품에 대한 열부하가 저감되어 화질저하등과 같은 프로젝션 시스템의 문제점이 개선되는 장점을 얻을 수 있다.

Claims

컬러 휠 어셈블리;

상기 컬러 휠 어셈블리가 내부 일 측에 수용되고, 상기 컬러 휠 어셈블리와 구획되도록 타 측에는 냉각 유로가 형성되는 하우징; 및

상기 냉각 유로로 공기가 유입되도록 하기 위하여 상기 하우징의 일 측에 결합되는 냉각팬;이 포함되는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 1항에 있어서,

상기 하우징에는 컬러 휠 어셈블리 수용부와 냉각 유로를 격리시키는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 1항에 있어서,

상기 냉각 유로에는 공기와의 접촉 면적을 넓히기 위한 방열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 1항에 있어서,

상기 컬러 휠 어셈블리에는 방열핀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 1항에 있어서,

상기 냉각 유로를 통과하는 공기가 외부로 배출되도록 상기 냉각팬의 대향되는 위치에 별도의 냉각팬이 더 장착되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
컬러 휠 수용부와 냉각 유로가 구획되어 형성되는 하우징;

상기 냉각 유로로 외부 공기가 공급되도록 상기 하우징의 일 측에 제공되는 제 1 팬; 및

상기 하우징의 타 측에 제공되어 상기 냉각 유로를 통과하는 공기가 외부로 배출되도록 하는 제 2 팬;이 포함되는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 6항에 있어서,

상기 냉각 유로와 상기 컬러 휠 수용부는 격벽에 의하여 구획되고, 상기 냉각 유로에 노출되는 격벽의 표면에는 복수 개의 방열핀이 배열되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 6 항에 있어서,

외부 공기는 상기 제 1 팬에 의하여 흡입되어, 상기 냉각 유로를 따라 흐르면서 상기 컬러 휠 수용부와 열교환되고, 열교환된 공기는 상기 제 2 팬에 의하여 외부로 다시 배출되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 팬은 상기 냉각 유로의 입구측에 제공되고,

상기 제 2 팬은 상기 냉각 유로의 출구측에 제공되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.
제 6 항에 있어서,

상기 냉각 유로를 통과하는 공기가 상기 제 2 팬으로 안내되도록 하는 배기 덕트가 더 포함되는 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조.