KR20100110644A - 엘이디 프로젝터 - Google Patents

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KR20100110644A
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황현하
김헌규
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이미지랩(주)
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Abstract

본 발명은 엘이디 광원을 사용하는 프로젝터에 관한 것으로서, 본 발명에서는 R, G, B 엘이디와, 집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와, 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기와, 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서와, 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서 및 엘이디의 수명 저하가 일어남에 따라 변화되는 발광 레벨에 따른 엘이디별 작동 듀티(duty) 또는 LED 구동전류 레벨을 저장하는 수명레벨별 듀티 테이블을 저장하는 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터가 제시된다.
엘이디 프로젝터; 초소형 프로젝터

Description

엘이디 프로젝터{LED PROJECTOR}
본 발명은 엘이디 프로젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원으로서 발광다이오드를 이용한 엘이디 프로젝터에 관한 것이다.
영상투사장치는 영상신호를 입력받아, 그에 해당하는 영상을 생성하여 스크린에 투사하는 장치로서, 통상 '프로젝터(Projector)'로 지칭된다. 영상투사장치는 백색램프에서 발생되는 백색광을, 컬러휠에 통과시켜 순차적으로 R-광, G-광, B-광이 발생되도록 하며, 발생된 광들을 DMD(Digital Micromirror Device)에서 변조시켜 해당 영상을 생성하는 방식을 일반적으로 채택하고 있다.
백색램프는 부피가 크고 전력소모가 크다는 단점을 내포하고 있다. 따라서, 영상투사장치의 광원으로서 백색램프를 이용하게 되면, 영상투사장치의 부피가 증대되고 전력소모가 커진다는 문제가 발생하게 된다. 만약, 배터리로 전원을 공급하고 휴대가 가능한 영상투사장치를 구현하는 경우에, 광원으로서 백색램프를 이용하게 된다면 이와 같은 문제점은 배가 될 것이다.
이에 따라, 광원으로서 3색(Red, Green, Blue)의 엘이디(Light Emitting Diode : 발광다이오드)들을 이용하여 영상투사장치를 구현하려는 시도가 진행되고 있다.
엘이디는 오랜시간 구동하게 되면 엘이디의 접합 온도(Junction Temperature)가 상승되고 이에 따라 휘도가 저하되고 R, G, B 광원의 파장이 변하기 때문에 색좌표 및 색온도가 변하게 된다. 그리고 엘이디 사용시간이 증가함에 따라 엘이디 자체 수명이 줄어듬에 따라 휘도가 저하된다. 이때, 온도상승에 따른 엘이디의 발광레벨 감소는 엘이디의 종류마다 다를 뿐만 아니라 제조사별로도 차이를 보인다.
도 1 및 도 2는 오스람사에서 판매하는 엘이디에 대한 특성 데이터로서, 도 1은 접합 온도 변화에 따른 상대 광속(relative luminous Flus vs Junction Temperature)의 변화 그래프이며, 도 2는 피크 파장(λpeak)의 정형 온도 계수(Typical Temperature Coefficient)와 지배(Dominant) 파장(λdom)의 정형 온도 계수를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이 접합 온도에 따라 상대 광속이 R, G, B 가 각각 다른 형상의 그래프를 가지면 변화되는 것을 알 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 R, G, B 별로 온도 계수가 상이함을 알 수 있다.
이에 따라, 광원으로서 엘이디를 이용한 영상투사장치를 오랫동안 사용하게 되면, 엘이디들의 발광 레벨들에 대한 편차가 심해져, 주사되는 R-광, G-광, 및 B-광의 광량들에 대한 편차 역시 심해지게 된다. 특히 모바일 기기에 장착하는 초소형 프로젝터의 경우 좁은 공간에 많은 부품이 밀집되어 있어서 방열 특성이 더욱 나쁜 것으로 알려져 있다.
본 발명에서는 엘이디의 사용시간 증가 및 수명에 따라 발생되는 엘이디의 휘도, 색좌표 및 색온도 변화 원인을 분석하고 이에 따라 인가되는 구동 신호를 달리함으로써 엘이디 사용시간 증가 및 수명에 따라 발생되는 변화를 최소화하는 엘이디 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 엘이디 광원을 이용하여 이미지를 형성한 후 이를 확대 투사하는 엘이디 프로젝터로서, R, G, B 엘이디와, 집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와, 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기 및 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서와, 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서 및 엘이디의 수명 저하가 일어남에 따라 변화되는 발광 레벨에 따른 엘이디별 작동 듀티(duty) 또는 LED 구동전류 레벨을 저장하는 수명레벨별 듀티 테이블을 저장하는 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터에 의해서 달성 가능하다.
본 발명의 상기 목적은 엘이디 광원을 이용하여 이미지를 형성한 후 이를 확대 투사하는 엘이디 프로젝터로서, R, G, B 엘이디와, 집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와, 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기 및 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서와, 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서 및 엘이디의 작동 온도값(Ts)에 따른 동작 듀티 또는 LED 구동전류 레벨을 저장하는 온도별 듀티 테이블을 저장하는 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터에 의해서도 달성 가능하다.
본 발명의 엘이디 프로젝터는 사용시간 증가 및 수명에 따라 발생되는 엘이디의 휘도, 색좌표 및 색온도 변화 원인을 분석하고 이에 따라 인가되는 구동 신호를 달리함으로써 엘이디 사용시간 증가 및 수명에 따라 발생되는 변화를 최소화할 수 있게 되었다.
이하에서 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 엘이디 프로젝터의 개념도이다. 엘이디 프로젝터는 R, G, B 엘이디와 집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기로 구성된다. 이미지 변환기로는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon), DMD(Digital Mirror Device) 등을 사용할 수 있으며, 미 도시되었으나 엘이디의 수명 저하가 일어남에 따라 변화되는 발광 레벨에 따른 엘이디 종류별 작동 듀티(duty) 및 LED 구동전류 레벨을 저장하는 수명레벨별 듀티 테이블과, 엘이디의 수명, 온도센서의 온도값(Ts), 및 외부 조도에 따라 정상 동작시키기 위한 듀티를 저장하는 온도별 듀티 테이블을 저장하는 메모리와, 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서 및 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서가 추가적으로 더 구비된다.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 수명 특성 저하를 보상하는 흐름도를 도시한다. 시스템이 켜지면, 엘이디 수명 보상 선택 버튼이 눌러졌는지 판단하고, 눌러질 경우 온도 센서의 온도(Ts)가 Ta보다 작은지 판단한다. 여기서 Ta는 실험적으로 정해지는 값으로서 각 제조사별 엘이디의 수명이 다했는지 여부를 판단하는 온도를 의미한다. Ts가 Ta보다 작지 않을 경우(즉, 엘이디 조명이 수명이 다하였다고 판단)에는 시스템을 꺼고, Ts가 Ta보다 작을 경우에는 발광 센서의 발광 레벨(Is)을 판단하여 발광레벨이 Ia보다 낮으면 엘이디 수명 저하로 판단하고 수명레벨별 듀티 테이블로부터 적합한 R, G, B 듀티를 결정하고, 엘이디를 정상 동작 상태 A로 동작시킨다(State A). 여기서 Ia는 실험치로 결정되는 발광 레벨로서 수명 저하 여부를 판단하는 발광 레벨을 의미한다.
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 온도 특성을 보상하는 흐름도를 도시한다. 도 3의 최종 단계인 정상 동작 상태 A에서 엘이디 광원을 동작시키면 구동 시간 및 외부 환경에 따라 Ts가 상승한다. Ts를 주기적으로 측정하여 |Tb| 이상이고, 발광센서의 발광레벨(Is)이 특정값 Ib 이하이면 온도별 듀티 테이블에 따라 설정된 듀티를 적용한다. 이후 현재 동작 상태의 엘이디 듀티 및 설정 Ib값을 저장하고 엘이디를 정상 동작 상태 B로 동작시킨다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1 은 오스람사에서 판매하는 엘이디에 대한 특성 데이터로서, 접합 온도 변화에 따른 상대 광속(relative luminous Flus vs Junction Temperature)의 변화 그래프.
도 2는 오스람사에서 판매하는 엘이디에 대한 특성 데이터로서, 피크 파장(λpeak)의 정형 온도 계수(Typical Temperature Coefficient)와 지배(Dominant) 파장(λdom)의 정형 온도 계수.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 엘이디 프로젝터의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 엘이디 수명 특성 저하를 보상하는 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 엘이디 온도 특성을 보상하는 흐름도.

Claims (3)

  1. 엘이디 광원을 이용하여 이미지를 형성한 후 이를 확대 투사하는 엘이디 프로젝터로서,
    R, G, B 엘이디와,
    집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와,
    상기 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기와,
    상기 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서와,
    상기 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서, 및
    상기 엘이디의 수명 저하가 일어남에 따라 변화되는 발광 레벨에 따른 엘이디별 작동 듀티(duty) 및 LED 구동전류 레벨을 저장하는 수명레벨별 듀티 테이블을 저장하는 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터.
  2. 엘이디 광원을 이용하여 이미지를 형성한 후 이를 확대 투사하는 엘이디 프로젝터로서,
    R, G, B 엘이디와,
    집광 렌즈(collimating Lens), 다수 개의 다이크로익 미러, 인터그레이터(light Integrator), 릴레이 렌즈(relay lens) 및 빔 분광기(PBS, Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈로 이루어지는 광학계와,
    상기 엘이디에서 출사되는 광을 이용하여 영상 이미지를 생성하는 이미지 변환기와,
    상기 엘이디의 온도를 측정하는 온도센서와,
    상기 엘이디의 발광 레벨을 측정하는 광센서 및
    상기 엘이디의 작동 온도값(Ts)에 따른 동작 듀티를 저장하는 온도별 듀티 테이블을 저장하는 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이미지 변환기는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DMD(Digital Mirror Device)인 것을 특징으로 하는 엘이디 프로젝터.
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