KR20060022588A

KR20060022588A - 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR20060022588A
Application number: KR1020040071460A
Authority: KR
Inventors: 엄기태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-10
Also published as: US20060050251A1; KR100646264B1

Abstract

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형화, 고효율의 프로젝션 시스템을 구현할 수 있는 조명장치에 관한 것이다.

본 발명은 일측단면이 곡면을 이루고 옆면으로 결합되어 원형을 이루는 다수개의 타원경과, 상기 타원경의 결합된 원형모양의 중심에 삽입 설치되는 LED마운트와, 상기 LED마운트의 끝단에 설치되는 LED를 구비하였으며, 타원경이 3개가 서로 옆면으로 결합되어 있고 1차 촛점에 LED가 설치되어 있고, LED가 기울어진 각도를 조종하여 초점을 맞추며, LED의 방출광이 ±60deg인 것으로 최적화 된 것과 이에 맞추어 타원경 두개로 구성되어 방출각이 ±90deg인 것이 가능하며, 상기 타원경은 4개로 구성되어 있고 방출 각이 ±45deg로 구성되어 2개있을 때와 같이 방출광을 ±60deg를 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 방출각도가 크고 단품의 방출광량이 적은 LED 프로젝션 조명계에 적용함으로써 프로젝션 시스템의 소형화 및 고화질화의 효과를 얻을 수 있다.

Description

엘이디 조명장치{LED LIGHT DEVICE}

도 1은 종래의 프로젝션 시스템의 대표적인 구성예이다.

도 2는 종래의 LED 어레이 조명부의 일실시예이다.

도 3은 종래의 LED 어레이 조명부의 일실시예이다.

도 4a는 본 발명 일실시예의 조명계의 일측 단면도이다.

도 4b는 본 발명 일실시예의 타원경 정면 모습이다.

도 5는 본 발명 일실시예의 타원경 기울어진 각θ의 구성도이다.

도 6은 본 발명 일실시예의 LED의 기울어진 각θ의 구성도이다.

도 7a, 도 7b는 본 발명 일실시예를 응용한 타원경 구성도이다.

*** 도면의 주요부분의 부호의 설명 ***

1, 20 : 타원경, 2 : 램프

3, 15, 24 : 인테그레이터 4, 14 : 조명렌즈

5 : 투사렌즈 10, 23 : LED

11 : 손실광 12 : FEL

13 : 허용각도 16 : 광섬유

30 : 타원경1 31 : 타원경2

32 : 타원경3

종래의 기술을 도1내지 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 프로젝션 시스템의 대표적인 구성예이다.

도 1을 참조하면, 하나의 램프(2)에 타원경(1)을 이용하여 램프(2)의 빛을 집광하고 집광된 빛을 인테그레이터(Integrator, 3)로 보낸다.

도 2는 종래의 LED 어레이(17) 조명부의 일실시예이다.

도 2를 참조하면, LED 어레이(17)와, FEL(Fly Eye Lens, 12)과, 조명렌즈(4)로 구성되어 있다.

LED(10)를 도면과 같이 배열하고 LED의 전면에 FEL(12)을 설치하는 FEL(12) 방식으로써 어레이 랜즈와 조명렌즈(4)를 이용하여 LED 어레이(17)에서 방출된 광을 조명영역(가령, 인테그레이터)에 집속하여 주는 것이다.

다시말하면, 도 2와 같은 조명계에서는 LED 어레이(17)에서 방출된 광이 어레이별로 각각에 대응하는 FEL(12)에 의해 평행광에 가깝게 정렬되고, 다시 조명렌즈(4)에 의해 인테그레이터(15)에 결상된다.

도 3은 종래의 LED 어레이 조명부의 일실시예이다.

도 3을 참조하면, FEL(12)방식의 어레이 랜즈를 이용하여 어레이를 구성하는 LED각각의 방출광을 각각에 대응되는 광섬유(Optical Fiber, 16)로 집속시켜 준다.

이와 같이 종래기술에서 3가지의 방식으로 되어있는 인테그레이터(3, 15)와 광섬유(16)까지인 조명부분에 관한 설명을 하였다.

여기서는, 인테그레이터(3, 15)와 광섬유(16)의 다음단계를 설명한다.

그 다음단계는 종래의 기술 뿐만아니라 본 발명에도 동일하게 적용되는 구성이다.

도 1을 참조하면, 인테그레이터(3)의 다음단계에는 프로젝션 광학계에서 공통으로 사용되는 부분으로, 인테그레이터(3)를 지난 광은 조명렌즈(4)에서 모아져 프리즘(6)을 통과해 DMD(Digital Micromirror Device, 7)에서 반사되어 반사된 광이 프리즘(6)에서 다시 반사되어 투사렌즈(5)로 진입한다.

도 2와 도 3과 같은 구성에서 광효율을 높이기 위해서는 발산각도가 큰광을 받아서 조명영역으로 잘 전달할 수 있도록 FEL과 조명렌즈계를 잘 설계하여야 한다. 하지만, 현실적으로 반각 40deg에서 60deg가 되는 광을 전달하기 위해서는 구경이 큰 다수개의 조명렌즈계를 필요로 하여, 사이즈를 소형화 하기 어려울 뿐만 아니라, 효율도 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, LED조명장치로서 ,특히 소형화, 고효율의 프로젝션 시스템을 구현할 수 있는 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측단면이 곡면을 이루고 옆면으로 결합되어 원형을 이루는 다수개의 타원경과, 상기 타원경의 결합된 원형모양의 중심에 삽입 설치되는 LED마운트와, 상기 LED마운트의 끝단에 설치되는 LED를 구비하였으며, 상기 타원경이 3개가 서로 옆면으로 결합되어 있고 1차 촛점에 LED가 설치되어 있고, 상기 LED가 기울어진 각도를 조종하여 초점을 맞추며, 상기 LED의 방출광이 ± 60deg인 것으로 최적화 된 것과 이에 맞추어 타원경 두개로 구성되어 방출각이 ± 90deg인 것이 가능하며, 상기 타원경은 4개로 구성되어 있고 방출 각이 ±45deg로 구성되어 2개있을 때와 같이 방출광을 ±60deg를 얻을 수 있다.

또한 타원경은 6개로 구성되어 방출 각이 ±30deg이고 분할된 타원경 사이의 기울어진 각은 0deg에서 45deg이내이며 LED와 타원경 광축의 기울어진 각은 0deg에서 90deg이내이고 일측단면이 곡면을 이루고 옆면으로 결합되어 원형을 이루는 복수개의 타원경을 구비하였다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 4a는 본 발명 일실시예의 조명계의 일측 단면도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 일실시예는 정 중앙에 위치하는 LED(23)와, LED(23)를 지지하는 LED마운트(22)와, LED(23)에서 방사된 광을 전방으로 모아서 반사시키는 타원경(20)과, 타원경(20)에서 반사되는 광을 받아들이는 인테그레이터 (24)로 구성되어 있다.

LED(23)는 조명계의 중앙에서 광을 발산하는데 다수개로 이루어져 광을 강하게 만들어 조명계가 소형이 될 수 있도록하며 효율도 높이는 효과를 얻는다.

LED마운트(22)는 LED(23)가 조명계의 중앙에 위치할 수 있도록 기둥이 되어 LED(23)을 지지해 준다.

허용각도(21)는 LED(23)에서 방사된 광이 전방으로 반사되어 인테그레이터(24)에 인입될 수 있는 각도를 의미한다.

타원경(20)은 단면이 타원으로 이루어져 LED가 초점이 되어 광을 발산하면 타원경(20)은 허용각도(21)이내에 들어온 광을 인테그레이터(24)로 반사한다.

도 4b는 본 발명 일실시예의 타원경 정면 모습이다.

도 4b를 참조하면, 타원경1(30)과, 타원경2(31)와, 타원경3(32)과, LED(33)로 구성되어 있다.

타원경1(30)과 타원경2(31)와 타원경3(32)은 서로간에 일정한 각도로 결합이되는데 그 형상은 일측단면이 곡면을 이루고 있으며 결합관계는 타원경의 옆면이 서로간에 일정한 각도를 이루면서 결합되어 전체적으로 원형을 이루는 형상을 하고 있다.

제 1 초점위치는 LED(33)이 서로 제 1초점에 놓이도록 일정한 각도로 고정시키고 제 2촛점 위치는 동일한 점이 되도록 각도를 맞춘다.

LED(33)는 각 타원경의 중심에 설치된다.

본 발명의 동작을 정리하면 다음과 같다.

3개의 LED에서 광을 방사한다. 이때 3개의 LED는 동일한 색의 것일 수도 있고, 서로 다른 색의 LED를 사용할 수도 있다.

LED(33)에서 방출된 조명광은 각각의 LED(33)에 대응되는 타원경의 표면에서 반사되어 타원경의 제 2 초점에 접속된다.

타원경의 제 2 초점 위치에 집속된 광은 그 자리에 있는 인테그레이터(24)에 입사되어 인테그레이터(24)를 통과하면서 균질화 된다.

인테그레이터(24)에서 출사된 광은 기존의 광학계를 통해 패널에 조명된다.

도 5를 참조하면, 광을 반사시키는 타원경(40)과, 제 1차 초점에 위치한 LED(41)와, 제 2차 초점(42)과, 타원경의 기울어진 각도(43)인 θ로 구성된다.

일차촛점인 LED(41)가 θ(43)만큼 기울어지고 이로인하여 광이 타원경(40)에 반사되어 제 2초점(42)에 방사되도록 타원경에 각도를 준다.

도 6을 참조하면, 제 1차 촛점인 LED(52)와, 제 1차 초점에 위치한 LED(52)가 제 2차 초점에 광을 방사하도록 하는 기울어진 각도를 나타내는 θ(51)와, 타원경(50)으로 이루어져 있다.

LED(52)의 기울어진 각과 타원경의 기울어진 각은 LED(52)에서 방출된 광이 타원경(50)면에 닿는 양이 더 많아지도록 한다. 즉, 다시말하면 LED(52)의 기울어진 각을 허용각도에 맞추면 타원경(50)면에 닿는 양이 더 많아진다.

도 7a는 본 발명 일실시예를 응용한 타원경 구성도이다.

도 7a를 참조하면, 두개가 서로 마주보고 있는 형태인 타원경(60)과, 제 1초점에 위치한 LED(61)로 구성되어 있다.

LED(61)는 방출광이 ±60deg인 것으로 최적화 된 것이고 이에 맞추어 타원경(60)은 두개로 구성되어 방출각이 ±90deg인 것이다.

도 7b는 본 발명 일실시예를 응용한 타원경 구성도이다.

도 7b를 참조하면, 4개로 분리되어 있는 타원경(62)과, 제 1초점에 위치한 LED(61)로 구성되어 있다.

타원경(62)은 4개로 구성되어 있는데 방출 각이 ±45deg로 구성되어 2개있을 때와 같이 방출광을 ±60deg를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 방출각도가 크고 단품의 방출광량이 적은 LED 프로젝션 조명계에 적용함으로써 프로젝션 시스템의 소형화 및 고화질화의 효과를 얻 을 수 있다.

Claims

LED를 광원으로 하는 투사 광학계의 조명계에 있어서.

발광 각도가 큰 LED의 광을 집속해주는 복수의 타원경과;

복수의 타원경이 결합된 원형모양의 중심에 삽입 설치되는 LED마운트와;

상기, LED마운트의 끝단에 설치되는 복수의 LED를 구비한 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서,

상기 타원경이 3개가 서로 옆면으로 결합되어 있고 1차 촛점에 LED가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 LED는 기울어진 각도를 조종하여 초점을 맞추는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항과 제2항에 있어서,

상기 LED의 방출각이 ±60deg인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 타원경은 4개로 구성되어 있고 LED의 방출각이 ±45deg인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,

상기 타원경은 6개로 구성되어 있고 LED의 방출각이 ±30deg인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서,

분할된 타원경 사이의 기울어진 각은 0deg에서 45deg이내인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1항에 있어서,

LED와 타원경 광축의 기울어진 각은 0deg에서 90deg이내인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서,

일측단면이 곡면을 이루고 옆면으로 결합되어 원형을 이루는 복수개의 타원경을 구비한 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.