KR20060097937A

KR20060097937A - 방열장치 및 그것을 구비하는 프로젝터

Info

Publication number: KR20060097937A
Application number: KR1020050018916A
Authority: KR
Inventors: 김원년
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-09-18
Also published as: CN100498513C; CN1831637A; KR100683171B1; US20060203206A1

Abstract

본 발명에 의한 프로젝터는, 빛의 3원색 중 어느 한 컬러의 광을 방출하는 제 1 LED를 구비하는 제 1 LED 모듈; 빛의 3원색 중 다른 두 컬러의 광을 각각 방출하는 제 2 및 제 3 LED를 구비하는 제 2 LED 모듈; 제 1 내지 제 3 LED에서 방출되는 R,G,B 컬러의 광을 집속 및 균일화시키기 위한 조명광학계; 조명광학계로부터 조사되는 광을 화상 정보에 따라 모듈레이션하여 화상을 형성하는 디스플레이유닛; 디스플레이유닛에 의해 형성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사광학계; 및 제 1 내지 제 3 LED를 등온으로 냉각 유지시키는 히트 파이프를 이용한 방열장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

프로젝터, 디스플레이장치, 광원, LED, 냉각, 쿨링, 히트파이프

Description

방열장치 및 그것을 구비하는 프로젝터{COOLING APPARATUS AND PROJECTOR HAVING THE SAME}

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방열장치를 각각 다른 각도에서 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 방열장치의 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방열장치를 구비한 프로젝터를 개략적으로 나타낸 사시도, 그리고,

도 5는 도 4에 나타낸 프로젝터의 광 진행 경로 및 작용을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10,20;LED 모듈 11,21,22;LED

13,23;LED 기판 30,310,320;방열부재

310a,320a;히트파이프 설치홈

40;히트 파이프 50;방열핀부재

60;팬 100;방열장치

200;조명광학계 300;디스플레이유닛

400;투사 광학계 500;SMPS

본 발명은 프로젝터, 보다 구체적으로는 LED를 광원으로 이용하는 프로젝터 및 이 프로젝터의 방열을 위한 방열장치에 관한 것이다.

LED를 광원으로 이용하는 프로젝터는, 일반적인 프로젝터 대비 컬러 휠 필터 등의 부품을 삭제할 수 있어 휴대 가능한 크기로 소형화 할 수 있으며, 또한, 양호한 컬러의 3원색 광을 얻을 수 있다는 등의 장점이 있어 더 가볍고 단순하며 밝고 저렴한 프로젝터의 제공을 가능하게 한다.

그러나, 위와 같은 LED를 광원으로 이용하는 프로젝터는 좁은 내부 면적으로 인하여 방열을 위한 충분한 공간 확보가 곤란하다는 문제가 있다. LED는 일정 온도 이상에서 광의 양 및 밝기가 떨어지므로 일정 온도 이하로 유지시켜야 하며, 특히 R,G,B 색상의 광을 각각 방출하는 LED의 온도가 서로 다른 경우 컬러 시프트(color shift)가 발생되므로 다수의 LED의 온도를 동일하게 유지시켜야 한다.

각 LED가 등온으로 유지되지 않으면 LED간 광의 양 및 밝기가 변동됨으로써 화이트 밸런스(W/B)가 맞지 않는 등 화질 저하의 원인이 되므로 각각의 LED를 등온으로 냉각 유지시키는 방열장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, LED를 광원으로 이용하는 소형 프로젝터에서 다수의 LED를 등온으로 냉각 유지시키는 방열장치를 제공 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 특징을 가지는 방열장치를 구비함으로써 양호한 화질을 지속적으로 얻을 수 있는 프로젝터를 제공하는데 있다.

상기 목적은, R,G,B 칼라의 광을 방출하는 적어도 2개의 LED 모듈을 광원으로 채용한 프로젝터의 방열장치로서, 제 1 LED 모듈이 부착되는 제 1 방열부재; 제 2 LED 모듈이 부착되는 제 2 방열부재; 상기 제 1 및 제 2 방열부재를 열적으로 연결하는 히트파이프; 상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 방열핀부재; 및 상기 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 방열부재는 대략 수직하게 연결되고, 상기 팬은 상기 방열핀부재가 설치된 방열부재에 설치되어, 방열핀부재 측으로 공기를 송풍한다.

그리고, 상기 방열핀부재와 상기 팬은 상기 제 2 방열부재에 설치되나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 프로젝터의 케이스나 광학부품의 배치에 따라 제 1 방열부재에 설치될 수도 있다.

상기 제 1 및 제 2 방열부재는 열전도성이 우수한 알루미늄(Al)과 같은 재질로 형성하는 것이 좋다.

본 발명의 다른 목적은, 광원, 이 광원으로부터 방출된 광을 화상 정보에 따라 변조하여 화상을 형성하는 디스플레이유닛 및 이 디스플레이유닛에 의해 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학계를 포함하는 프로젝터에 있어서, 상기 광원으로 서 R,G,B 컬러의 광을 각각 방출하는 다수의 LED를 사용하고, 상기 다수의 LED를 등온으로 냉각 유지시키기 위한 히트 파이프를 이용한 방열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 방열장치는, 상기 다수의 LED 중 어느 한 컬러의 광을 방출하는 제 1 LED가 부착된 제 1 방열부재 및 다른 두 컬러의 광을 각각 방출하는 제 2 LED 및 제 3 LED가 부착된 제 2 방열부재가 상기 히트 파이프에 의해 열적으로 연결된 방열부재; 상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 다수의 방열핀으로 이루어지는 방열핀부재; 및 상기 방열핀부재 측으로 공기를 송풍하여 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방열핀부재와 상기 팬은 상기 방열부재의 제 2 방열부재에 설치된 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, LED를 광원으로 이용하는 프로젝터는, 빛의 3원색 중 어느 한 컬러의 광을 방출하는 제 1 LED 및 이 제 1 LED가 실장된 제 1 기판을 갖춘 제 1 LED 모듈; 빛의 3원색 중 다른 두 컬러의 광을 각각 방출하는 제 2, 제 3 LED 및 이 제 2, 제 3 LED가 실장된 제 2 기판을 갖춘 제 2 LED 모듈; 상기 제 1 내지 제 3 LED에서 방출되는 R,G,B 컬러의 광을 집속 및 균일화시켜 조사하는 조명광학계; 상기 조명광학계로부터 조사되는 광을 화상 정보에 따라 모듈레이션하여 화상을 형성하는 디스플레이유닛; 상기 디스플레이유닛에 의해 형성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사광학계; 및 상기 제 1 내지 제 3 LED를 등온으로 냉각 유지시키는 방열장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방열장치는, 상기 제 1 LED 모듈이 부착된 제 1 방열부재; 상기 제 2 LED 모듈이 부착된 제 2 방열부재; 상기 제 1 및 제 2 방열부재를 열적으로 연결하는 히트파이프; 상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 방열핀부재; 및 상기 방열핀부재 측으로 송풍하여 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하여 구성된다.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 프로젝터의 방열장치는, 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)이 부착되는 방열부재(30), 히트 파이프(40), 방열핀부재(50) 및 팬(60) 등을 구비한다.

상기 방열부재(30)는 상기 제 1 LED 모듈(10)이 부착되는 제 1 방열부재(310)와 상기 제 2 LED 모듈(20)이 부착되는 제 2 방열부재(320)를 구비한다. 이러한 방열부재(30)는 열전도성이 뛰어난 금속, 예를들면 알루미늄(Al)으로 형성된다. 따라서, 각 LED 모듈(10)(20)에서 발생된 열은 방열부재(30)로 전도된다. 본 실시예에서는 방열부재(30)를 Al으로 형성한 예를 설명하고 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 열전도성이 우수한 어떠한 재질로도 형성할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)는 대략 수직하게 연결되어 있으나, 이러한 방열부재(310)(320)의 배치는 프로젝터의 외관 케이스나 광학부품 등의 배치에 따라 변경 가능하다.

상기 히트 파이프(40)는 상기 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)의 내측에서 이들을 열적으로 연결하도록 방열부재(310)(320)에 설치된다. 이러한 히트 파이프(40)의 설치를 위하여 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)에는 히트 파이프 설치홈(310a)(320a)이 각각 형성된다. 이러한 히트 파이프(40)에 의해 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)가 열적으로 연결됨으로써 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)는 언제나 등온을 유지할 수 있으며, 따라서, 이들 방열부재(310)(320)에 각각 부착된 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)도 등온으로 제어될 수 있다.

상기 방열핀부재(50)는 상기 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320) 중 어느 하나의 방열부재, 본 실시예에서는 제 2 방열부재(320)의 일측에 설치되는데, 다수의 플레이트 형상의 방열핀(51)이 일정간격을 두고 배치된 구조를 가진다. 이 방열핀부재(50)는 방열부재(320)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제작되어 부착될 수도 있다. 재질 또한 열전도성이 우수한 방열부재(310)(320)와 같은 재질인 Al으로 형성하는 것이 좋다. 한편, 상기 방열핀부재(50)는 제 1 방열부재(310)에 설치될 수도 있음은 당연하다.

상기 팬(60)은 상기 방열핀부재(50) 측으로 외부의 비교적 찬 공기를 송풍하여 방열핀부재(50)를 냉각시키는 역할을 한다. 이러한 팬(60)은 상기 방열핀부재(50)가 설치된 방열부재(320)에 이웃하게 설치되어 방열핀부재(50)를 냉각시킨다.

도 2에서 참조부호 70은 프로젝터의 외관 케이스이다. 이 외관 케이스(70)에는 공기흡입구(71)와 배출구(72)가 각각 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 방열장치는 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)의 동작이 발생되는 열이 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)로 전도되고, 또 팬(60)의 동작에 의해 외부 공기가 방열핀부재(50)로 송풍됨으로써 방열핀부재(50)로 전도되는 열이 냉각된다. 이 때, 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)를 열적으로 연결하는 히트 파이프(40)에 의해 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)가 열적 평형을 이루면서 동일한 온도로 제어되므로 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)의 온도가 등온으로 냉각 유지될 수 있다.

한편, 첨부한 도 4 및 도 5는 상술한 바와 같은 방열장치(100)가 채용된 프로젝터를 개략적으로 나타낸 도면들로서, 이를 참고로 본 발명의 프로젝터를 간단히 설명한다. 참고로 본 발명의 프로젝터를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 방열장치(100)를 구성하는 부품들에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 구체적인 설명은 생략한다.

먼저, 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)에 대해서 살펴본다. 제 1 LED 모듈(10)은 빛의 3원색 중 어느 한 컬러, 즉, 그린 광을 방출하는 제 1 LED(11)와 이 제 1 LED(11)가 실장된 제 1 기판(13)을 구비한다. 또한, 제 2 LED 모듈(20)은 빛의 3원색 중 다른 2개의 컬러, 즉 레드와 블루 광을 각각 방출하는 제 2 및 제 3 LED(21,22)와 이들 제 2 및 제 3 LED(21,22)가 실장된 제 2 기판(23)을 구비한다.

상기한 제 1 및 제 2 LED 모듈(10)(20)은 앞서도 설명한 바와 같이, 제 1 및 제 2 방열부재(310)(320)에 각각 부착된 상태로 R,G,B 컬러의 광을 각각 방출한다. 이 때, 각각의 LED(11,21,22)에서는 열이 발생하는데, 이 열은 앞서 설명한 본 발명의 방열장치에 의해 등온으로 냉각 제어된다. 따라서, 각 LED의 온도가 다름으로써 야기되는 컬러 시프트 등의 현상을 방지할 수 있다.

조명 광학계(200)는 상기 각각의 LED에서 방출되는 3원색의 광을 집속 및 균일화시킴으로써 후술될 디스플레이유닛(300)에서의 화상 형성에 적합하도록 한다. 예를 들어, 조명 광학계(200)는 도 5에서 보는 바와 같이, 광을 집속하는 제 1 및 제 2 콜리메이팅렌즈(210)(220), 광을 투과 및 반사시키는 다이크로익 필터(Dichroic Filter)(230) 및 콘덴서 렌즈(도시되지 않음) 등을 구비하여 광의 공간적 분포를 균일화시킨다.

디스플레이유닛(300)은 상기 조명 광학계(200)로부터 조사되는 광을 화상 정보에 따라 모듈레이션하여 화상을 형성한다. 이러한 디스플레이유닛(300)으로는 DMD(Digital Micromirror Device) 패널 및 액정 패널 등이 이용될 수 있다.

투사 광학계(400)는 상기 디스플레이유닛(300)에서 형성된 화상을 스크린(도시되지 않음)으로 확대 투사함으로써 화상을 구현한다. 이러한 투사 광학계(400)의 구성이나 작용은 일반적인 프로젝터와 유사하므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.

도면에서 참조부호 500은 각 LED에 직류 전원을 공급하기 위한 DC 파워 서플라이 등을 포함하는 SMPS 이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 프로젝터는, 각각의 LED에서 방출된 3원색의 광이 조명 광학계(200)를 통하여 집속되고 균일화 되어 디스플레이유닛(300)으로 조사되고, 디스플레이유닛(300)에서 화상 정보에 따라 모듈레이션되는 것에 의해 화상으로 형성된다. 이 화상이 투사 광학계(400)에 의해 스크린으로 확대 투사됨으로써 소정의 원하는 화상이 구현된다. 이 때, 위와 같은 화상 구현 과정에서 각각의 LED로부터 필연적으로 발생되는 열은 방열장치에 의해 각각의 LED가 등온으로 냉각되어 제어된다.

본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, LED를 광원으로 채용한 휴대 가능한 크기의 소형 프로젝터에서 LED에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 다수의 LED가 등온으로 냉각 제어되므로 각각의 LED의 온도가 달라서 야기될 수 있는 여러 문제, 즉, 컬러 시프트 및 화이트 밸런스 부조화 등을 방지할 수 있어 화질 향상을 도모할 수 있다.

Claims

R,G,B 칼라의 광을 방출하는 적어도 2개의 LED 모듈을 광원으로 채용한 프로젝터의 방열장치로서,

제 1 LED 모듈이 부착된 제 1 방열부재;

제 2 LED 모듈이 부착된 제 2 방열부재;

상기 제 1 및 제 2 방열부재를 열적으로 연결하는 히트파이프;

상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 방열핀부재; 및

상기 방열핀부재 측으로 공기를 송풍하여 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 방열부재는 대략 수직하게 연결되고, 상기 팬은 상기 방열핀부재가 설치된 방열부재에 설치된 것을 특징으로 하는 방열장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 방열부재에 상기 방열핀부재와 상기 팬이 설치된 것을 특징으로 하는 방열장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 방열부재의 재질은 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 방열장치.
광원, 이 광원으로부터 방출된 광을 화상 정보에 따라 변조하여 화상을 형성하는 디스플레이유닛 및 이 디스플레이유닛에 의해 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학계를 포함하는 프로젝터에 있어서,

상기 광원으로서 R,G,B 컬러의 광을 각각 방출하는 다수의 LED를 사용하고,

상기 다수의 LED를 등온으로 냉각 유지시키기 위한 히트 파이프를 이용한 방열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 5 항에 있어서, 상기 방열장치는,

상기 다수의 LED 중 어느 한 컬러의 광을 방출하는 제 1 LED가 부착된 제 1 방열부재 및 다른 두 컬러의 광을 각각 방출하는 제 2 LED 및 제 3 LED가 부착된 제 2 방열부재가 상기 히트 파이프에 의해 열적으로 연결된 방열부재;

상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 다수의 방열핀으로 이루어지는 방열핀부재; 및

상기 방열핀부재 측으로 공기를 송풍하여 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 6 항에 있어서,

상기 방열핀부재와 상기 팬은 상기 제 2 방열부재에 설치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 방열부재는 대략 수직하게 연결된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
빛의 3원색 중 어느 한 컬러의 광을 방출하는 제 1 LED 및 이 제 1 LED가 실장된 제 1 기판을 갖춘 제 1 LED 모듈;

빛의 3원색 중 다른 두 컬러의 광을 각각 방출하는 제 2, 제 3 LED 및 이 제 2, 제 3 LED가 실장된 제 2 기판을 갖춘 제 2 LED 모듈;

상기 제 1 내지 제 3 LED에서 방출되는 R,G,B 컬러의 광을 집속 및 균일화시켜 조사하는 조명광학계;

상기 조명광학계로부터 조사되는 광을 화상 정보에 따라 모듈레이션하여 화상을 형성하는 디스플레이유닛;

상기 디스플레이유닛에 의해 형성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사광학계; 및

상기 제 1 내지 제 3 LED를 등온으로 냉각 유지시키는 방열장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 9 항에 있어서, 상기 방열장치는,

상기 제 1 LED 모듈이 부착된 제 1 방열부재;

상기 제 2 LED 모듈이 부착된 제 2 방열부재;

상기 제 1 및 제 2 방열부재를 열적으로 연결하는 히트파이프;

상기 제 1 및 제 2 방열부재 중 어느 하나의 방열부재에 설치된 방열핀부재; 및

상기 방열핀부재 측으로 공기를 송풍하여 방열핀부재를 냉각하는 팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 방열부재는 대략 수직하게 연결되고, 상기 팬은 상기 방열핀부재가 설치된 방열부재에 설치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 11 항에 있어서,

상기 제 2 방열부재에 상기 방열핀부재와 상기 팬이 설치된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 방열부재의 재질은 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 방열장치.