KR101151391B1 - 2개의 램프 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

백색 광을 생성하는 2개의 램프(10)와; 입력단(32)에서 2개의 램프(10)로부터 백색 광을 수용하고, 상기 입력단(32)에 마주보는 출력단(34)으로부터 백색 광을 향하게 하기 위해 2개의 램프 사이(10)에 배치된 축(31)을 갖는 통합기 로드(integrator rod)(30)와; 상기 2개의 램프(10)로부터 백색 광을 상기 통합기 로드(30)의 입력단으로 반사시키기 위해 상기 통합기 로드(30)의 입력단(32)에 근접하고 각 램프(10)를 향해 각이 진 2개의 미러(32)를 포함하는 조명 시스템이 제공된다.

Description

2개의 램프 조명 시스템{TWO LAMP ILLUMINATION SYSTEM}

본 출원은 본 명세서에 그 전체가 참고용으로 병합된, 2004년 5월 26일에 출원한 "최적화된 2개의 램프 조명 시스템"이라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 제 60/574,498호의 이익을 청구한다.

본 발명은 효과적인 밝기를 달성하고 램프 수명을 증가시키기 위해 2개의 램프를 이용하는 조명 시스템에 관한 것이다.

기존의 조명 시스템에서, 램프 밝기와 램프 수명 사이에 교환(trade-off)이 있다. 효과적인 밝기를 달성하기 위해, 더 높은 와트수(wattage) 램프가 일반적으로 사용되거나, 이는 램프 수명을 단축시킨다. 따라서, 더 높은 와트수 램프를 갖는 조명 시스템을 이용하는 디바이스는 짧은 수명을 가져서, 고 비용의 램프 교체를 필요로 한다.

본 발명은 효과적인 밝기 및 증가된 램프 수명을 달성하기 위해 2개의 램프를 이용하는 조명 시스템을 제공한다. 조명 시스템은 백색 광을 생성하는 2개의 램프; 입력단에서 2개의 램프로부터 백색 광을 수용하고, 입력단과 마주보는 출력단으로부터 백색 광을 향하게 하기 위해 2개의 램프 사이에 배치된 축을 갖는 통합기 로드; 및 2개의 램프로부터 백색 광을 통합기 로드의 입력단으로 반사시키기 위해 통합기 로드의 입력단에 근접하고, 각 램프를 향해 각을 이루는 2개의 램프를 포함한다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이제 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 2개의 낮은 와트수 램프를 이용하는 조명 시스템에 관한 것이다.

도 2는 2개의 램프로부터의 광 경로를 갖는 도 1의 조명 시스템을 도시한 도면.

도 3은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 2개의 낮은 와트수 램프를 이용하는 2개의 예시적인 조명 시스템에 대해, 높은 단일 와트수 램프로부터 플럭스의 백분율로서 광 플럭스를 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 2개의 낮은 와트수 램프를 이용하는 조명 시스템의 기하학적 도면.

본 발명은 효과적인 밝기 및 증가된 램프 수명을 달성하기 위해 2개의 램프를 이용하는 조명 시스템을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 시스템은 2개의 램프(10), 2개의 각진 미러(20)와, 통합기 로드(30)를 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 2개의 램프 각각은 초고성능(UHP) 램프와 같은 낮은 와트수 아크 램프를 포함하는데, 이 램프는 백색 광(19)을 생성하고, 약 100 내지 120와트 의 와트수를 갖고, 이 램프는 네덜란드, 아인트호벤 소재의 필립스로부터 이용가능하다. 이러한 와트수의 램프는, 약 180 내지 200와트의 와트수를 갖는, 단일 램프 조명 시스템에 일반적으로 사용된 램프보다 상당히 더 긴 수명을 가질 것이다. 램프(10)는 광을 집속시키고 향하게 하기 위해 반사기(12)를 포함한다. 광은 2개의 전극(14) 사이에 전기 아크를 형성함으로써 생성된다. 이들 전극 사이의 거리는 아크 길이로 지칭되고, 일반적으로 여러 표준 아크 길이 중 하나이다.

통합기 로드(30)는 2개의 램프(10) 사이에 배치되어, 통합기 로드(30)의 축(31)은 2개의 램프(10) 각각으로부터 본질적으로 동일한 거리에 있고, 통합기 로드(30)는 축(31)을 따라 램프(10)로부터 오프셋되도록 배치된다. 통합기 로드는 축(31)에 본질적으로 수직이고 램프(10)를 향해 위치하는 본질적으로 투명 입력단(32)을 갖는다. 본질적으로 투명 입력단(34)은 본질적으로 축(31)에 수직이고, 램프(10)로부터 먼 쪽에 위치한다. 도 1에 도시된 통합기가 정사각형 단면을 갖지만, 원통형 통합기는 또한 본 발명의 범주 내에서 구상된다.

2개의 미러(20)는 통합기 로드(30)의 축(31)을 따라 약간 오프셋된, 대략 램프(10) 사이에 배치된다. 미러(20) 각각은 하부 에지(21)로부터 상부 에지(22)로 확장하는 본질적으로 평평한 직사각형 반사 표면을 갖는다. 하부 에지(21)는 통합기 로드(30)의 입력단(32) 근처에 배치된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 미러(20)의 하부 에지(21)는 통합기 로드(30)의 축(31)에서 만난다. 미러들은 이후에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 각 램프(10)로부터 통합기 로드(30)의 입력단(32)으로의 백색 광(19)의 반사를 최적화하기 위해 통합기(30)의 축(31)에 대해 각이 져 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 램프(10)로부터의 백색 광(11)은 하부 에지(21) 근처의 위치(26)(도 3에 도시됨)에서, 각 미러(20) 상으로 향하게 된다. 각 미러(20)로부터의 반사된 광(29)은 입력단(32)에서 통합기 로드(30)에 입사하고, 통합된 광 빔(39)은 본질적으로 축(31)을 따라 통합기 로드(30)의 출력단(34)을 빠져 나간다.

본 발명자는, 통합된 광 빔(39)의 플럭스가 램프의 아크 길이, 및 통합기 로드(30)의 축(31)에 대한 미러(20)의 각도에 따라 변하고, 이 각도는 미러 절반 각도(mirror half angle)로 지칭되는데, 이는 2개의 미러(20) 사이의 포함된 각도의 절반이기 때문이다. 도 3은, 각각 1.0mm 및 1.3mm의 아크 길이를 갖는 램프에 대해 미러 절반 각도의 범위에 걸쳐 단일 램프에 대한 광 플럭스의 백분율로서 통합된 광 빔(39)의 광 플럭스에 대한 계산된 곡선(41, 42)을 도시한다. 피크 플럭스가 상이한 아크 길이에 대한 상이한 절반 각도에서 발생한다는 것이 주지되어야 한다.

도 4는 본 발명의 예시적인 시스템의 기하학적 표현을 도시한다. θ(25)는 통합기 로드(도 3에는 미도시)의 축(31)과 미러(20)의 축 사이의 각도이다. 벡터 B는 통합기 로드(30)의 축(31)에 수직인 수평 축으로부터 각도(β)(27)에서, 램프(10)의 초점 길이와 동일한 길이를 갖는, 램프(10) 중 하나에 의해 생성된 백색 광(11)을 나타낸다. 각도(β)(27)는 45도이다. 그러므로, 각각 축(31)에 대해 수직이고 평행한 벡터의 성분(Bx 및 By)은 √2로 나누어진 벡터 B의 크기와 각각 동일하다.

다수의 상반되는 기하학적 인자는 미러(20)에 대한 최적의 각도와, 미러(20) 및 통합기 로드(30)에 대해 램프(10)에 대한 최적의 위치에 영향을 미친다. 이들 인자로는 유한 빔 크기, 통합기 로드의 외부에 의해 차단되는 광선, 및 통합기의 입력단에 미치지 않는 미러에서 반사된 광선이 있다. 본 발명자는, 시스템 분석 프로그램을 이용하여 미러(20)에 대한 각도와 램프(10)에 대한 위치를 결정한다. 2개의 예시적인 아크 길이에 대한 통합기 로드(30)의 축(31)에 대해 미러(20)의 각도에 대한 계산된 최적 값은 표 1에 θ로 제공된다. 램프에 대한 최적 위치는 델타 X 및 델타 Y로 제공되고, 여기서 델타 X는 통합기 로드(30)의 축(31)으로부터 45도의 각도로 램프(10)의 초점 길이와 같은 크기를 갖는 벡터 B의 원점으로부터 통합기 로드(30)의 축(31)에 대해(그리고 이로부터 먼) 수직인 방향으로 최적 위치의 계산된 거리이다. 유사하게, 델타 Y는 벡터 B의 원점으로부터{통합기 로드(30)로부터 먼} 통합기 로드(30)의 축(31)에 평행한 방향으로 최적 위치의 계산된 거리이다.

램프 아크 길이	세타	델타 X	델타 Y
1.0mm	41도	-13.85mm	+0.315mm
1.3mm	42도	-12.95mm	+1.05mm

표 1의 1.0mm 및 1.3mm 아크 길이와 미러 각도와 위치 지정을 갖는 조명 시스템에 대한 계산된 광 플럭스는 각각 동일한 램프를 이용하는 단일 램프 조명 시스템의 144.34% 및 126.88%이다.

이전 설명은 본 발명을 실행하기 위한 몇몇 가능성을 예시하였다. 많은 다른 실시예는 본 발명의 범주 및 사상 내에서 가능하다. 그러므로, 이전 설명이 한정하기보다 예시하는 것으로 간주되고, 본 발명의 범주가 등가물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구항에 의해 주어진다는 것이 의도된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 효과적인 밝기를 달성하고 램프 수명을 증가시키기 위해 2개의 램프를 이용하는 조명 시스템 등에 이용된다.

Claims (14)

1. 조명 시스템으로서,

   백색 광을 생성하는 2개의 램프와;

   입력단에서 2개의 램프로부터의 백색 광을 수용하고, 상기 입력단에 마주보는 출력단으로부터 백색 광을 향하게 하기 위해 2개의 램프 사이에 배치된 축을 갖는 통합기 로드(integrator rod)와;

   상기 2개의 램프로부터 백색 광을 상기 통합기 로드의 입력단으로 반사시키기 위해 상기 통합기 로드의 입력단에 근접하고 각 램프를 향해 각이 진 2개의 미러를 포함하고,

   상기 램프들은 100 내지 120와트의 와트수를 갖고,

   상기 램프들은 상기 통합기 로드의 입력단 근처에 있는 각 미러들 상의 한 점으로 향하고,

   각 램프는 1.0mm의 아크 길이를 갖고, 상기 미러들은 통합기 로드의 축으로부터 40.5도와 41.5도 사이의 각도를 형성하고,

   상기 램프들은 각 벡터의 종단 점으로부터 오프셋되는 지점에 배치되는데, 상기 각 벡터는 램프들이 향하는 각 미러 상의 점에서 시작하고, 통합기 로드의 축으로부터 45도의 각도를 갖고, 각 벡터의 원점으로부터 통합기 로드의 축에 평행한 방향으로 0.315mm 만큼 떨어진 거리와, 통합기 로드의 축의 수직 방향으로 13.85mm의 거리만큼 램프의 초점 길이와 동일한 길이를 갖는,

   조명 시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 2개의 미러는 상기 통합기 로드의 축 상에 각 에지에서 만나는, 조명 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 미러들은 통합기 로드의 축으로부터 41도의 각도를 형성하는, 조명 시스템.
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