WO2023027204A1 - 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치 - Google Patents

형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치는, 제1 방향으로 연장되는 베이스와, 베이스의 양 단부에 부착되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 돌출부재를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 플레이트와, 베이스의 일 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 광을 반사하여 적어도 하나의 색상의 광을 출력하는 형광체층과, 플레이트에 제2 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함한다. 이에 의해, 방열 성능이 개선되며 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.

Description

형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치
본 발명은 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치이며, 더욱 상세하게는 방열 성능이 개선되며 고휘도의 광출력을 수행할 수 있는 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치이다.
형광체 휠 장치는, 영상투사장치 내부에 배치되며, 회전에 의해, 광이 도포된 형광체에 입사되는 경우, 형광체에 대응하는 색상의 광을 출력하는 장치이다.
한편, 형광체 휠 장치는, 회전하면서, 광이 입사되므로, 온도 상승이 빈번히 발생하며, 온도 상승시, 형광체에서의 광 출력시의 변환 효율이 저하되는 문제가 있다.
한국공개특허공보 제2008-0001077호(이하, 선행 문헌 이라 함)에는, 프로젝션 시스템의 컬러 휠 냉각 구조가 개시된다.
특히, 선행 문헌에는, 고속으로 회전하는 컬러 휠을 냉각하기 위한 컬러 휠 냉각팬 및 냉각 유로가 개시된다.
그러나, 선행 문헌은, 먼지 유입 등으로 인하여 밀페된 케이스 내부의 공기만을 유동시켜, 컬러 휠을 냉각하므로, 온도 감소가 실제로 어려우며, 광원 시스템 온도가 대략 200℃ 초과시에 신뢰성 불량이 발생하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 방열 성능이 개선되며 고휘도의 광출력을 수행할 수 있는 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 방열 성능 개선에 따라 내구성을 향상시킬 수 있는 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 제1 방향으로 연장되는 베이스와, 베이스의 양 단부에 부착되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 돌출부재를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 플레이트와, 베이스의 일 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 광을 반사하여 적어도 하나의 색상의 광을 출력하는 형광체층과, 플레이트에 제2 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함한다.
한편, 돌출부재와 블레이드 사이의 수평 거리 보다, 회전축과 형광체층 사이의 거리 보다 더 크다.
한편, 베이스 상으로 입사되는 광의 입사 지점과 회전축 사이의 거리는, 회전축과 블레이드의 단부 사이의 거리와 동일하거나 더 크다.
한편, 베이스와 블레이드 사이의 거리 보다, 블레이드의 높이가 더 크다.
한편, 베이스의 높이 보다, 블레이드의 높이가 더 크다.
한편, 돌출부재의 높이는, 블레이드의 높이 보다 더 크다.
한편, 형광체층은, 베이스의 제1 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 노란색광을 출력하는 노란색 형광체와, 베이스 상의 제2 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 녹색광을 출력하는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
한편, 형광체층은, 베이스 상의 제3 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 적색광을 출력하는 적색 형광체를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 형광체층과 베이스 상에 배치되는 반사층과, 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다.
한편, 형광체층은, 형광체를 소결 및 가공하여 세라믹화한 후, 베이스 상에 접착될 수 있다.
한편, 반사층은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다.
한편, 블레이드는, 중앙에 개구가 형성된 베이스 기판과, 베이스 기판의 단부에 접합되며, 소정 각도로 경사지게 형성된 제1 에지와, 제1 에지의 일 단부에 형성되며, 제1 에지의 다른 일부와 이격되에 제2 개구를 형성하는 제2 에지를 포함할 수 있다.
한편, 제2 에지는 베이스 기판과 평행하게 형성될 수 있다.
한편, 베이스는, 제1 높이를 가지는 제1 베이스 파트와, 제1 높이 보다 높은 제2 높이를 가지는 제2 베이스 파트를 가지며, 돌출부재는, 제2 베이스 파트의 양 단부에 부착되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 돌출부재는, 베이스의 제1 단부에 부착되는 제1 돌출 부재와, 베이스의 제2 단부에 부착되는 제2 돌출 부재를 포함하고, 제1 돌출 부재의 폭과, 제2 돌출 부재의 폭이 서로 다를 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 블레이드를 회전시키는 모터와, 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 모터의 회전 속도가 일정하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 블레이드를 회전시키는 모터와, 플레이트의 온도를 센싱하는 온도 센서와, 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 온도 센서에서 감지되는 온도가 증가할수록, 모터의 회전 속도가 증가하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 제1 방향으로 연장되는 베이스와, 베이스의 양 단부에 부착되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 돌출부재를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 플레이트와, 베이스의 일 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 광을 반사하여 적어도 하나의 색상의 광을 출력하는 형광체층과, 플레이트에 제2 방향으로 이격되어 배치되며, 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함한다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
또한, 방열 성능 개선에 따라 형광체 휠 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 돌출부재와 블레이드 사이의 수평 거리 보다, 회전축과 형광체층 사이의 거리 보다 더 크다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스 상으로 입사되는 광의 입사 지점과 회전축 사이의 거리는, 회전축과 블레이드의 단부 사이의 거리와 동일하거나 더 크다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스와 블레이드 사이의 거리 보다, 블레이드의 높이가 더 크다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스의 높이 보다, 블레이드의 높이가 더 크다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 돌출부재의 높이는, 블레이드의 높이 보다 더 크다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체층은, 베이스의 제1 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 노란색광을 출력하는 노란색 형광체와, 베이스 상의 제2 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 녹색광을 출력하는 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠 장치를 통해, 노란색광과 녹색광을 출력할 수 있게 된다.
한편, 형광체층은, 베이스 상의 제3 영역에 배치되며, 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 적색광을 출력하는 적색 형광체를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠 장치를 통해, 노란색광과 녹색광, 적색광을 출력할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 형광체층과 베이스 상에 배치되는 반사층과, 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체층은, 형광체를 소결 및 가공하여 세라믹화한 후, 베이스 상에 접착될 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 반사층은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 블레이드는, 중앙에 개구가 형성된 베이스 기판과, 베이스 기판의 단부에 접합되며, 소정 각도로 경사지게 형성된 제1 에지와, 제1 에지의 일 단부에 형성되며, 제1 에지의 다른 일부와 이격되에 제2 개구를 형성하는 제2 에지를 포함할 수 있다. 이에 따라, 유입되는 공기와 유출되는 공기의 에어 플로우 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제2 에지는 베이스 기판과 평행하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 유입되는 공기와 유출되는 공기의 에어 플로우 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 베이스는, 제1 높이를 가지는 제1 베이스 파트와, 제1 높이 보다 높은 제2 높이를 가지는 제2 베이스 파트를 가지며, 돌출부재는, 제2 베이스 파트의 양 단부에 부착되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 돌출부재는, 베이스의 제1 단부에 부착되는 제1 돌출 부재와, 베이스의 제2 단부에 부착되는 제2 돌출 부재를 포함하고, 제1 돌출 부재의 폭과, 제2 돌출 부재의 폭이 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 블레이드를 회전시키는 모터와, 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 모터의 회전 속도가 일정하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 블레이드를 회전시키는 모터와, 플레이트의 온도를 센싱하는 온도 센서와, 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 제어부는, 온도 센서에서 감지되는 온도가 증가할수록, 모터의 회전 속도가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 형광체층이 배치되는 플레이트의 하부의 방열 성능이 더욱 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 2의 신호 처리 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 4는 도 2의 광학 장치 구조의 일예이다.
도 5는 도 4의 형광체 휠의 상면도의 일예이다.
도 6은 본 발명과 관련한 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도 10a는 도 7의 형광체 휠 장치의 제조 방법의 일예를 나타내는 순서도이다.
도 10b는 도 7의 형광체 휠 장치의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 11a 내지 도 12c는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 광학장치는, 가시광을 출력할 수 있는 장치이다. 이러한 광학장치는, 영상투사장치에 적용될 수 있다. 또는, 조명장치에 적용되는 것도 가능하다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 영상투사장치는, 외부에 영상을 투사할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 프로젝터(projector)일 수 있다.
한편, 본 발명에서 기술되는 영상투사장치는, 하나의 부품으로서 다른 기기 내에 장착되는 것도 가능하다. 예를 들어, 이동 단말기에 장착되는 것이 가능하며, 또는 에어컨, 냉장고, 조리기기, 로봇 청소기 등의 가전기기 내에 포함되는 것도 가능하며, 또는 자동차 등의 차량 내에 장착되는 것도 가능하다.
이하에서는 이러한 영상투사장치에 대해 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 스크린(200) 상에 투사 영상을 출력할 수 있다.
도면에서는, 스크린(200)이 평평한 면을 가지는 것으로 예시하나, 곡면을 가지는 것도 가능하다.
사용자는, 스크린(200) 상에 투사된 투사 영상을 시청할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 메모리(120), 신호처리장치(170), 통신 장치(135), 영상출력장치(180), 및 전원 공급부(190) 등을 구비할 수 있다.
한편, 영상출력장치(180)는, 구동 장치(185)와, 광학 장치(210)를 구비할 수 있다.
구동 장치(185)는, 광학 장치(210)를 구동할 수 있다. 특히, 광학 장치(210) 내의 광원을 구동하 수 있다.
광학 장치(210)는, 광 출력, 특히 가시광 출력을 위해, 광원, 렌즈 등의 광학 부품을 구비할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는, 방열 성능이 개선되며 고휘도의 광출력을 수행할 수 있는 광학 장치를 제공한다. 이에 대해서는, 도 4 이하를 참조하여 상술한다.
메모리(120)는 신호처리장치(170)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
통신 장치(135)는 영상투사장치(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부기기 또는 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행한다. 통신 장치(135)는 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 영상투사장치(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 영상투사장치(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.
특히, 통신 장치(135)는, 인접하는 이동 단말기(미도시)로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자 데이터, 영상 데이터 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
이를 위해, 통신 장치(135)는, 근거리 통신 장치(미도시)를 구비할 수 있다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
신호처리장치(170)는, 영상투사장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 영상투사장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
신호처리장치(170)는, 메모리(120)에 저장되는 비디오 영상, 또는 통신 장치(135)을 통해 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부에 출력되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 신호처리장치(170)는, R,G,B 등의 가시광을 출력하는 광학 장치(210)를 제어하는 구동 장치(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R,G,B 신호를, 구동 장치(185)에 출력할 수 있다.
전원 공급부(190)는 신호처리장치(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 영상투사장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 신호처리장치(170)와, 영상 표시를 위한 영상출력장치(180), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 신호처리장치(170)는, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), 프로세서(330), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 복호화된 영상신호의 해상도를 영상출력장치(180)에서 출력 가능하도록 스케일링(scaling)을 수행한다. 영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다.
프로세서(330)는, 영상투사장치(100) 내 또는 신호처리장치(170) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(330)는, 신호처리장치(170) 내의 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성할 수 있다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공될 수 있다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환할 수 있다. 한편, 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 그대로 출력하는 것도 가능하다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 영상 출력부(180)로 입력을 위한, 신호 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 낮은 전압 차분 신호(LVDS)를 출력할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 신호처리장치(170)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 신호처리장치(170)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 신호처리장치(170) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비되거나, 하나의 모듈로서 별도로 구비될 수도 있다.
도 4는 도 2의 광학 장치 구조의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210a)는, 청색광(B)을 출력하는 광원(410), 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠 장치(430)를 포함한다.
한편, 청색광(B)을 출력하는 광원(410)은, 레이저 다이오드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드(410)는 청색의 레이저광(B)을 출력할 수 있다.
광원(410)에서 출력되는 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461)를 거쳐 집광되어, 컬러 필터(460)로 입사될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치(210a)는, 형광체 휠 장치(430)의 출력단 이후에 배치되며, 회전에 의해, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)을 순차적으로 출력하는 컬러 필터(460)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 컬러 필터(460)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 영역(ARa), 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 영역(ARb), 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc), 청색광(B)의 출력을 위한 청색 영역(ARd)을 포함할 수 있다.
컬러 필터(460)는, 광원(410)으로부터의 청색광(B)이, 노란색 영역(ARa), 녹색 영역(ARb), 또는 적색광(R)의 출력을 위한 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 청색광(B)을 반사한다.
컬러 필터(460)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(461b)를 거쳐 제1 반사 미러(446)로 입사된다.
제1 반사 미러(446)는, 입사되는 청색광(B)을 반사시키며, 제1 반사 미러(446)에서 반사된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(462)를 거쳐, 광 분리부(420)로 입사된다.
광 분리부(420)는, 입사되는 청색광(B)은 투과시키며, 그 외 노란색광(Y), 녹색광(G), 또는 적색광(R)은 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 투과된 청색광(B)은, 광학 렌즈(collimator lens)(463)를 거쳐, 형광체 휠 장치(430)로 입사된다.
형광체 휠 장치(430)는, 회전에 의해 입사되는 청색광(B)에 기초하여 복수 색상의 광을 출력한다.
구체적으로, 형광체 휠 장치(430)는, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함한다.
청색광(B)이, 형광체 휠 장치(430) 내의 노란색 형광체(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠 장치(430)는, 노란색광(Y)을 반사하여 출력한다.
한편, 청색광(B)이, 형광체 휠 장치(430) 내의 녹색 형광체(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠 장치(430)는, 녹색광(G)을 반사하여 출력한다.
형광체 휠 장치(430)에서 순차적으로 출력되는 노란색광(Y)과 녹색광(G)은, 광 분리부(420)로 입사되며, 광 분리부(420)는, 노란색광(Y)과 녹색광(G)을 반사시킨다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)과 녹색광(G)은, 컬러 필터(460)로 입사된다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y)이 컬러 필터(460)의 노란색 영역(ARa)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 노란색광(Y)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 녹색광(G)이 컬러 필터(460)의 녹색 영역(ARb)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 녹색광(G)을 투과하여 출력한다.
광 분리부(420)에서 반사된 노란색광(Y) 또는 녹색광(G)이 컬러 필터(460)의 적색 영역(ARc)에 입사되는 경우, 컬러 필터(460)는 적색광(R)을 투과하여 출력한다.
컬러 필터(460)로부터의 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R)은 광학 렌즈(collimator lens)(469)에 의해, 제1 방향으로 출력된다.
한편, 컬러 필터(460)에서 투과된 청색광(B)은, 제2 반사 미러(468)를 거쳐, 광학 렌즈(collimator lens)(463)에 의해 상기 제1 방향으로 출력된다.
따라서, 제1 방향으로, 노란색광(Y), 녹색광(G), 적색광(R), 청색광(B)이 순차적으로 출력되게 된다.
도 5는 도 4의 형광체 휠의 상면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430)는, 플레이트(PL)와, 플레이트(PL) 상의 제1 영역(AR1)에 배치되며, 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 플레이트(PL) 상의 제2 영역(AR2)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함한다.
플레이트(PL)는, 예를 들어, 알루미늄(Al) 베이스를 포함할 수 있다.
한편, 형광체 휠 장치(430)는, 플레이트(PL)와, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG) 사이에 배치되는 반사층(LA)을 더 포함할 수 있다. 이러한, 반사층(LA)으로 인하여, 노란색 형광체(PHY) 또는 녹색 형광체(PHG)에서 노란색광 또는 녹색광의 출력시, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 반사층(LA)은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체 휠 장치(430)는, 휠 모터(431)에 의해, 회전할 수 있다.
한편, 제1 영역(AR1)의 사이즈가, 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 즉, 녹색 형광체(PHG)가 도포된 제1 영역(AR1)의 사이즈가, 노란색 형광체(PHY)가 도포된 제2 영역(AR2)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체 휠 장치(430)에 도포된 형광체(PH)는, 형광체를 소결 및 가공하여 세라믹화한 후, 베이스(BS) 상에 접착될 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체 휠 장치(430)에 도포된 형광체층(PH)의 두께는, 반사층(LA)의 두께 보다 더 두꺼운 것이 바람직하다.
한편, 도 5와 달리, 형광체 휠 장치(430)에, 노란색 형광체(PHY)와, 녹색 형광체(PHG) 외에, 추가로, 적색광 출력을 위한 적색 형광체(PHR)가 더 도포되는 것도 가능하다.
이에 따라, 청색광(B)이, 형광체 휠 장치(430b) 내의 노란색 형광체(PHY)에 입사되는 경우, 형광체 휠 장치(430b)은, 노란색광(Y)을 반사하여 출력하며, 청색광(B)이, 형광체 휠 장치(430b) 내의 녹색 형광체(PHG)에 입사되는 경우, 형광체 휠 장치(430b)은, 녹색광(G)을 반사하여 출력하며, 청색광(B)이, 형광체 휠 장치(430b) 내의 적색 형광체(PHR)에 입사되는 경우, 형광체 휠 장치(430b)은, 적색광(R)을 반사하여 출력한다.
도 6은 본 발명과 관련한 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명과 관련한 형광체 휠 장치(430x)는, 중앙에 개구(BSx)가 형성된 기판(SBx), 기판(SBx) 상에 배치되는 형광체(PHX), 기판(SBx)의 하부에 이격되어 배치되는 블레이드(BLx)를 포함한다.
기판(SBx) 상의 형성되는 형광체(PHX)에, 청색광(B)이 입사되고, 형광체(PHX) 중 노란색 형광체에 의해 노란색광이 출력되고, 녹색 형광체에 의해 녹색광이 출력된다.
한편, 기판(SBx) 상의 청색광(B)이 입사되는 입사 지점에는, 다른 영역 보다 더 온도가 상승하므로, 상승되는 온도를 낮춰주는 것이 중요하다.
그러나, 도면과 같이, 기판(SBx)과 블레이드(BLx)가 서로 이격되어 평행하게 배치되는 경우, 블레이드(BLx)의 회전에 의한 공기가, 기판(SBx)에 거의 접촉하지 않고, 기판(SBx) 주변으로 흐르게 된다.
이에 따라, 블레이드(BLx)의 회전에 의한, 방열 기능이, 원활하게 동작하지 못하게 된다.
특히, 100W 이상의 초고출력 청색 레이저광을 사용하는 경우, 기판(SBx)에서 나오는 구동 발열로 인해, 블레이드(BLx)의 회전에 의한 공기의 흐름(AFx)만으로는 온도 감소가 어렵게 된다.
또한, 형광체 휠 장치(430x)의 온도가 200℃ 초과시 신뢰성 불량이 발생하게 된다.
이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430)는, 단부가 구부러진 캡(cap)형 플레이트를 적용한다. 이에 대해서는, 도 7 이하를 참조하여 기술한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430)는, 단부가 구부러진 플레이트(PL)와, 플레이트(PL) 상의 일부 영역에 도포되는 형광체층(PH)과, 플레이트(PL) 하부에 이격되어 배치되는 블레이드(BLD)를 구비한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 플레이트(PL)는, 제1 방향(x 방향)으로 연장되는 베이스(BS)와, 베이스(BS)의 양 단부에 부착되며 제1 방향(x 방향)과 교차하는 제2 방향(-z 방향)으로 연장되는 돌출부재(CP)를 포함한다.
한편, 플레이트(PL)는, 방열을 위해, AL 플레이트로 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체층(PH)은, 베이스(BS)의 일 영역에 배치되며, 베이스(BS) 상으로 입사되는 광을 반사하여 적어도 하나의 색상의 광을 출력한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 블레이드(BLD)는, 플레이트(PL)에 제2 방향(-z 방향)으로 이격되어 배치되며, 회전축(Axis)을 중심으로 회전한다.
이러한, 캡(cap)형 플레이트(PL)에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출된다.
즉, 도 6의 플랫한 에어 플로우(AFx)와 달리, 캡(cap)형 플레이트(PL)에 의해, 회전축(Axis)을 중심으로 상부 방향으로 이동하였다가 하부 측면 방향으로 흐르는 에어 플로우(AFa)가 형성되게 된다.
도 7의 에어 플로우(AFa)는, 유로가 구부러지므로, 도 6의 플랫한 에어 플로우(AFx)에 비해, 공기 유속이 더 빠르게 된다.
따라서, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다. 또한, 방열 성능 개선에 따라 형광체 휠 장치(430)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 돌출부재(CP)와 블레이드(BLD) 사이의 수평 거리(Dc) 보다, 회전축(Axis)과 형광체층(PH) 사이의 거리 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스(BS) 상으로 입사되는 광의 입사 지점과 회전축(Axis) 사이의 거리는, 회전축(Axis)과 블레이드(BLD)의 단부 사이의 거리와 동일하거나 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스(BS)와 블레이드(BLD) 사이의 거리 보다, 블레이드(BLD)의 높이(hm)가 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 베이스(BS)의 높이(h2) 보다, 블레이드(BLD)의 높이(hm)가 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 돌출부재(CP)의 높이(h3)는, 블레이드(BLD)의 높이(hm) 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부에 공기가 유입되고, 돌출부재(CP)의 하부로 공기가 유출됨으로써, 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 형광체층(PH)은, 베이스(BS)의 제1 영역에 배치되며, 베이스(BS) 상으로 입사되는 청색광(B)에 기초하여 노란색광(Y)을 출력하는 노란색 형광체(PHY)와, 베이스(BS) 상의 제2 영역에 배치되며, 베이스(BS) 상으로 입사되는 청색광(B)에 기초하여 녹색광(G)을 출력하는 녹색 형광체(PHG)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠 장치(430)를 통해, 노란색광(Y)과 녹색광(G)을 출력할 수 있게 된다.
한편, 형광체층(PH)은, 베이스(BS) 상의 제3 영역에 배치되며, 베이스(BS) 상으로 입사되는 청색광(B)에 기초하여 적색광(R)을 출력하는 적색 형광체(PHR)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 형광체 휠 장치(430)를 통해, 노란색광(Y)과 녹색광(G), 적색광(R)을 출력할 수 있게 된다.
한편, 형광체층(PH)은, 형광체를 소결 및 가공하여 세라믹화한 후, 베이스(BS) 상에 접착될 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430)는, 형광체층(PH)과 베이스(BS) 상에 배치되는 반사층(LA)과, 형광체층(PH) 상에 배치되는 반사 방지층(LB)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
한편, 반사층(LA)은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다. 이에 따라, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
도 8a 내지 도 8e는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8a는 도 7의 플레이트(PL)의 상부를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 7의 플레이트(PL)의 하부를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 플레이트(PL)의 중앙 영역에는 개구(OPN)이 형성되고, 도넛 형상의 베이스(BS)의 단부에, -z축 방향으로 연장되는 돌출부재(CP)가 형성된다.
즉, 베이스(BS)의 단부가, -z축 방향으로 구부러진 형태로 돌출부재(CP)가 형성된다.
한편, 돌출부재(CP)의 단부에는, 유입된 공기 유속을 고려하여, 라운딩 처리되는 것이 바람직하다.
도 8c는 도 7의 플레이트(PL)의 상에 형광체층(PH)이 형성되는 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 형광체층(PH)은, 도 5와 같이, 플레이트(PL) 상의 제1 영역(AR1)에 배치되며 노란색광(Y)의 출력을 위한 노란색 형광체(PHY)와, 플레이트(PL) 상의 제2 영역(AR2)에 배치되며, 녹색광(G)의 출력을 위한 녹색 형광체(PHG)를 포함할 수 있다.
도 8d는 도 7의 형광체 휠 장치(430)의 내부 분해도를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, -z축에서 z축 방향으로, 모터(431), 블레이드(BLD), 플레이트(PL), 반사층(LA), 형광체층(PH), 반사 방지층(LB), 결합을 위한 하우징(MS)이 배치될 수 있다.
모터(431), 블레이드(BLD), 플레이트(PL), 반사층(LA), 형광체층(PH), 반사 방지층(LB), 결합을 위한 하우징(MS)의 결합에 의해, 도 7의 형광체 휠 장치(430)가 완성되게 된다.
도 8e는 도 7의 블레이드(BLD)의 상면을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 블레이드(BLD)는, 중앙에 개구(OPNb)가 형성된 베이스 기판(BSb)과, 베이스 기판(BSb)의 단부에 접합되며, 소정 각도로 경사지게 형성된 제1 에지(BSb2)와, 제1 에지(BSb2)의 일 단부에 형성되며, 제1 에지(BSb2)의 다른 일부와 이격되에 제2 개구(OPm)를 형성하는 제2 에지(BSb3)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 유입되는 공기와 유출되는 공기의 에어 플로우 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도면에서는, 8개의 에지 영역(OPM)에 각각 제1 에지(BSb2)가 형성되는 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 개수의 에지 영역이 형성되는 것이 가능하다.
한편, 제1 에지(BSb2)의 단부까지의 거리가 커질수록, 블레이드(BLD)의 높이는 커지게 되며, 에어 플로우(AFa)의 공기 유속이 더 빨라질 수 있게 된다.
한편, 제2 에지는 베이스 기판(BSb)과 평행하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 유입되는 공기와 유출되는 공기의 에어 플로우(AFa) 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430b)는, 도 7의 형광체 휠 장치(430)와 유사하나, 베이스(BS)의 높이 또는 두께가 일정하지 않은 것에 그 차이가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430b)는, 단부가 구부러진 플레이트(PL)와, 플레이트(PL) 상의 일부 영역에 도포되는 형광체층(PH)과, 플레이트(PL) 하부에 이격되어 배치되는 블레이드(BLD)를 구비한다.
형광체층(PH)과, 블레이드(BLD)는 도 7과 같이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 플레이트(PL)는, 제1 방향(x 방향)으로 연장되는 베이스(BS)와, 베이스(BS)의 양 단부에 부착되며 제1 방향(x 방향)과 교차하는 제2 방향(-z 방향)으로 연장되는 돌출부재(CP)를 포함한다.
한편, 베이스(BS)는, 제1 높이(h2)를 가지는 제1 베이스 파트(BSa)와, 제1 높이(h2) 보다 높은 제2 높이(hb)를 가지는 제2 베이스 파트(BSb)를 가지며, 돌출부재(CP)는, 제2 베이스 파트(BSb)의 양 단부에 부착되며 제1 방향(x 방향)과 교차하는 제2 방향(-z 방향)으로 연장될 수 있다.
특히, 형광체층(PH)이 배치되지 않는 영역에 대응하는 제1 베이스 파트(BSa) 보다, 형광체층(PH)이 배치되는 영역에 대응하는 제2 베이스 파트(BSb)의 높이가 더 크도록 형성함으로써, 온도가 더 높은 형광체층(PH) 주변 영역에 대한 방열이 더 효과적일 수 있다.
이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치의 단면도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430c)는, 도 7의 형광체 휠 장치(430)와 유사하나, 베이스(BS)의 양 단부에 형성되는 돌출 부재(CP)의 폭이 일정하지 않은 것에 그 차이가 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광체 휠 장치(430c)는, 단부가 구부러진 플레이트(PL)와, 플레이트(PL) 상의 일부 영역에 도포되는 형광체층(PH)과, 플레이트(PL) 하부에 이격되어 배치되는 블레이드(BLD)를 구비한다.
형광체층(PH)과, 블레이드(BLD)는 도 7과 같이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 플레이트(PL)는, 제1 방향(x 방향)으로 연장되는 베이스(BS)와, 베이스(BS)의 양 단부에 부착되며 제1 방향(x 방향)과 교차하는 제2 방향(-z 방향)으로 연장되는 돌출부재(CP)를 포함한다.
한편, 돌출부재(CP)는, 베이스(BS)의 제1 단부에 부착되는 제1 돌출 부재(CPa)와, 베이스(BS)의 제2 단부에 부착되는 제2 돌출 부재(CPb)를 포함하고, 제1 돌출 부재(CPa)의 폭(W2)과, 제2 돌출 부재(CPb)의 폭(W1)이 서로 다를 수 있다.
특히, 도면과 같이, 제1 돌출 부재(CPa)의 폭(W2)이 제2 돌출 부재(CPb)의 폭(W1) 보다 더 클 수 있다.
이에 따라, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
도 10a는 도 7의 형광체 휠 장치의 제조 방법의 일예를 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 먼저 형광체 성형 및 소결을 수행한다(S1010).
형광체(PHY) 성형을 위해, 예를 들어, YAG 조성(Y3Al5O12:Ce), LuAG 조성 (Lu3Al5O12:Ce)을 구현할수 있는 나노 원료 분말을 원하는 형태(Ring, segment)의 몰드에 충진하여 가압할 수 있다. 이때의 가압 압력은, 8 Ton(대략 34MPa)의 압력일 수 있다.
다른 예로, Fh, YAG 나노 분말을 충진시켜 성형하는 것도 가능하다.
한편, 선택적으로 CIP(냉간정수압성형)을 통해서 균일한 성형체를 구현할 수도 있다.
한편, 소결을 위해, 성형체를 치밀화 시키기위해 고온 열처리를 수행할 수 있다. 이때, 원하는 밀도에 따라 고온 열 처리 온도가 다를 수 있다.
예를 들어, 93~98%의 치밀화를 얻기위해, 대략 1500~1750℃ 범위의 고온 열 처리가 수행될 수 있다.
다음, 형광체 가공을 수행한다(S1015).
예를 들어, 원하는 형상으로 경면 가공을 수행할 수 있다.
다음, 반사층(LA)을 플레이트(PL)에 형성한다(S1020).
반사층(LA)은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다.
예를 들어, 0.2~0.5um 크기의 TiO2를 레진(Resin)과 혼합하여, 캡형상의 플레이트(PL)에 코팅할 수 있다. 이때의 코팅은 바(Bar) 코팅일 수 있으며, 그 두께는 대략 80~120um일 수 있다.
다음, 형광체를 접합하고(S1030), 경화를 수행한다(S1040)
제1015 단계(S1015)에서 가공된 세라믹 형광체를, 인쇄된 반사층(예를 들어, TiO2층) 상부에 접착하여 경화시킨다.
이때의 경화 온도는 대략 150℃ 이며, 2시간 이상 경화가 수행될 수 있다.
그 이후, 형광체층(PH)과 반사층(LA)이 형성된 플레이트(PL)을 냉각 블레이드(BLD), 및 모터(431)와 체결할 수 있다. 이에 따라, 도 7의 형광체 휠 장치(430)가 구성될 수 있게 된다.
도 10b는 도 7의 형광체 휠 장치의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 먼저, 반사층(LA)을 플레이트(PL)에 형성한다(S1050).
반사층(LA)은, 실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함할 수 있다.
예를 들어, 0.2~0.5um 크기의 TiO2를 레진(Resin)과 혼합하여, 캡형상의 플레이트(PL)에 코팅할 수 있다. 이때의 코팅은 바(Bar) 코팅일 수 있으며, 그 두께는 대략 80~120um일 수 있다.
다음, 경화를 수행한다(S1055).
반사층(LA)이 형성된 플레이트(PL)를, 경화시킨다.
이때의 경화 온도는 대략 150℃ 이며, 2시간 내지 6시간 동안경화가 수행될 수 있다.
다음, 형광체를 접합한다(S1060).
예를 들어, 평균 입경이 약 18um인 형광체를 실리콘 레진과 혼합하여 바코 팅으로 인쇄할 수 있다.
이때의 형광체는, 노랜삭광을 위한 YAG 조성(Y3Al5O12:Ce), 녹색광을 위한 LuAG 조성(Lu3Al5O12:Ce)을 포함할 수 있다.
다음, 형광체(PH)가 형성된 플레이트(PL)를, 경화시킨다(S1065).
이때의 경화 온도는 대략 150℃ 이며, 2시간 내지 6시간 동안경화가 수행될 수 있다.
그 이후, 형광체층(PH)과 반사층(LA)이 형성된 플레이트(PL)을 냉각 블레이드(BLD), 및 모터(431)와 체결할 수 있다. 이에 따라, 도 7의 형광체 휠 장치(430)가 구성될 수 있게 된다.
도 11a 내지 도 12c는 도 7의 설명에 참조되는 도면이다.
도 11a는 도 6의 형광체 휠 장치(430x)와 도 7의 형광체 휠 장치(430)의 휘도 성능을 비교한 도면이다.
GRa는 도 6의 형광체 휠 장치(430x)의 휘도 레벨을 나타내며, GRb는 도 7의 형광체 휠 장치(430)의 휘도 레벨을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 도 7의 형광체 휠 장치(430)에 의하면, 휘도가 크게 향상되어, 고휘도의 광 출력이 가능하게 된다.
도 11b는 도 6의 형광체 휠 장치(430x)와 도 7의 형광체 휠 장치(430)의 온도 성능을 비교한 도면이다.
GRc는 도 6의 형광체 휠 장치(430x)의 온도 레벨을 나타내며, GRd는 도 7의 형광체 휠 장치(430)의 온도 레벨을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 도 7의 형광체 휠 장치(430)에 의하면, 온도가 크게 감소되어, 방열 성능이 크게 개선되며, 결국 내구성이 향상되게 된다.
도 12a는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 형광체 휠 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 형광체 휠 장치(1200)는, 블레이드(BLD)를 회전시키는 모터(431)와, 모터(431)의 회전 속도를 제어하는 제어부(1270)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1270)는, 도 12b와 같이, 모터(431)의 회전 속도가 일정하도록 제어할 수 있다.
도 12b는, 모터(431)의 회전 속도가 일정한 그래프(GRma)를 예시한다. 이때의 모터(431)의 회전 속도는, 대략 7200RPM일 수 있다.
이러한, 모터(431)의 고속 회전에 의해, 형광체층(PH)이 배치되는 캡형태의 플레이트(PL)의 하부의 방열 성능이 개선되며, 나아가 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시에에 따른 형광체 휠 장치(1200)는, 형광체 휠 장치(1200)의 내부의 플레이트(PL)의 온도 센싱을 위한 온도 센서(1210)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 제어부(1270)는, 온도 센서(1210)에서 감지되는 온도에 따라, 모터(431)의 회전 속도가 가변되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1270)는, 도 12c와 같이, 온도 센서(1210)에서 감지되는 온도가 증가할수록, 모터(431)의 회전 속도가 증가하도록 제어할 수 있다.
도 12b는, 온도가 증가함에 따라, 모터(431)의 회전 속도가 증가하는 것을 예시한다.
이와 같이, 플레이트(PL)의 온도를 센싱하고, 플레이트(PL)의 온도가 증가함에 따라, 모터(431)의 회전 속도가 증가시킴으로써, 적응적으로, 형광체층(PH)이 배치되는 플레이트(PL)의 하부의 방열 성능을 개선할 수 있게 된다. 그리고, 고휘도의 광출력을 수행할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 형광체 휠 장치, 및 이를 구비하는 영상투사장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 방향으로 연장되는 베이스와, 상기 베이스의 양 단부에 부착되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되는 돌출부재를 포함하며, 회전축을 중심으로 회전하는 플레이트;
    상기 베이스의 일 영역에 배치되며, 상기 베이스 상으로 입사되는 광을 반사하여 적어도 하나의 색상의 광을 출력하는 형광체층;
    상기 플레이트에 상기 제2 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드;를 포함하는 형광체 휠 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부재와 상기 블레이드 사이의 수평 거리 보다, 상기 회전축과 상기 형광체층 사이의 거리 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 상으로 입사되는 광의 입사 지점과 상기 회전축 사이의 거리는, 상기 회전축과 상기 블레이드의 단부 사이의 거리와 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 블레이드 사이의 거리 보다, 상기 블레이드의 높이가 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스의 높이 보다, 상기 블레이드의 높이가 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부재의 높이는, 상기 블레이드의 높이 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은,
    상기 베이스의 제1 영역에 배치되며, 상기 베이스 상으로 입사되는 청색광에 기초하여 노란색광을 출력하는 노란색 형광체와,
    상기 베이스 상의 제2 영역에 배치되며, 상기 베이스 상으로 입사되는 상기 청색광에 기초하여 녹색광을 출력하는 녹색 형광체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 형광체층은,
    상기 베이스 상의 제3 영역에 배치되며, 상기 베이스 상으로 입사되는 상기 청색광에 기초하여 적색광을 출력하는 적색 형광체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 베이스 상에 배치되는 반사층;
    상기 형광체층 상에 배치되는 반사 방지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은,
    형광체를 소결 및 가공하여 세라믹화한 후, 상기 베이스 상에 접착되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 반사층은,
    실리콘 레진과 나노 TiO2 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    중앙에 개구가 형성된 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 단부에 접합되며, 소정 각도로 경사지게 형성된 제1 에지;
    제1 에지의 일 단부에 형성되며, 상기 제1 에지의 다른 일부와 이격되에 제2 개구를 형성하는 제2 에지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 에지는 상기 베이스 기판과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는,
    제1 높이를 가지는 제1 베이스 파트와, 상기 제1 높이 보다 높은 제2 높이를 가지는 제2 베이스 파트를 가지며,
    상기 돌출부재는,
    상기 제2 베이스 파트의 양 단부에 부착되며 상기 제1 방향과 교차하는 상기 제2 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부재는,
    상기 베이스의 제1 단부에 부착되는 제1 돌출 부재와,
    상기 베이스의 제2 단부에 부착되는 제2 돌출 부재를 포함하고,
    상기 제1 돌출 부재의 폭과, 상기 제2 돌출 부재의 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드를 회전시키는 모터;
    상기 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 회전 속도가 일정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드를 회전시키는 모터;
    상기 플레이트의 온도를 센싱하는 온도 센서;
    상기 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 센서에서 감지되는 온도가 증가할수록, 상기 모터의 회전 속도가 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 형광체 휠 장치.
  18. 청색광을 출력하는 광원;
    회전에 의해 입사되는 상기 청색광에 기초하여 복수 색상의 광을 출력하는 형광체 휠 장치;를 포함하고,
    상기 형광체 휠 장치는,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 형광체 휠 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
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