KR20010113498A

KR20010113498A - 램프유닛 및 화상투영장치

Info

Publication number: KR20010113498A
Application number: KR1020010033741A
Authority: KR
Inventors: 이치바카세츠요시; 호리우치마코토; 가이마코토; 세키도모유키; 다케다마모루; 야마모토신이치; 사사키겐이치
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2001-12-28
Also published as: TW522434B; EP1164328A2; EP1164328A3; CN1330389A; US20020005695A1

Abstract

본 발명은 내부의 온도 상승을 억제하여 동작 신뢰성을 향상시킨 램프유닛을 제공하는 것이다.

거울부착램프(200)와 하우스(80)를 구비하여 구성되는 램프유닛(500)이다. 거울부착램프(200)는 발광관(10)과 한 쌍의 봉함부(20 및 20')를 갖는 방전램프(100)와, 전방 개구부(60a)를 갖는 반사거울(60)을 포함하며, 거울부착램프(200)는 비 밀폐형 구조로 형성된다. 하우스(80)는 반사거울(60) 전방 개구부(60a)의 출사방향(50) 전방에, 전방 개구부(60a)로부터 출사된 광을 투과시키는 재료로 이루어지는 투과창(70)을 갖는다.

Description

램프유닛 및 화상투영장치{LAMP UNIT AND IMAGE PROJECTOR}

본 발명은 램프유닛에 관한 것이다. 특히 액정프로젝터용 광원이나 DMD(digital micro-mirror device)프로젝터 등의 화상투영장치용 광원으로서 사용되는 램프유닛에 관한다.

최근 대형화면 영상을 실현하는 시스템으로서, 액정프로젝터나 DMD를 이용한 프로젝터 등의 화상투영장치가 널리 이용되고 있다. 이와 같은 화상투영장치에는 높은 휘도를 갖는 고압방전램프가 일반적으로 널리 사용된다. 화상투영장치에 사용하는 광원은, 프로젝터의 광학계에 포함되는 화상소자로 광을 집광시킬 필요가 있으므로 고휘도와 더불어 점 광원에 가까운 점도 요구된다. 이 때문에 고압방전램프 중에서도, 보다 점 광원에 가깝고 고휘도의 특징을 갖는 쇼트아크형 초고압수은램프가 유망한 광원으로서 주목되고 있다. 쇼트아크형 초고압수은램프는, 반사거울과 조합되어 거울부착램프 형태로 프로젝터용 광원으로서 사용할 수 있다.

도 7을 참조하면서 종래의 쇼트아크형 초고압수은램프(1000)를 구비한 거울부착램프(1200)를 설명한다. 도 7은 쇼트아크형 초고압수은램프(1000)와 반사거울(60)을 조합시킨 거울부착램프(1200)를 모식적으로 나타낸 것이다.

거울부착램프(1200)는, 램프(1000)와 램프(1000)로부터 출사되는 광을 반사하는 반사거울(60)을 구비한다. 램프(1000)는 석영유리로 구성되며 거의 구형상의 발광관(밸브)(110)과, 같은 석영유리로 구성되며 발광관(110)에 연결된 한 쌍의 봉함부(실부)(120, 120')를 구비한다. 발광관(110) 내부에는 방전공간(115)이 있으며, 방전공간(115)에는 발광물질로서 수은(수은 봉입량: 예를 들어 150~250㎎/㎤)과, 희가스(예를 들어 수십 ㎪의 아르곤)와, 소량의 할로겐이 봉입된다. 방전공간(115)에는 한 쌍의 텅스텐전극(W전극)(112 및 112')이 일정 간격(D)(예를 들어 약 1.5㎜)을 두고 서로 대향 배치된다.

W전극(112)은 봉함부(120) 내의 몰리브덴박(Mo박)(124)과 용접되며, W전극(112)과 Mo박(124)은 서로 전기적으로 접속된다. 봉함부(120)는 발광관(110)으로부터 연장된 유리부(122)와 Mo박(124)을 가지며, 유리부(122)와 Mo박(124)을 압착시킴으로써 발광관(110) 내 방전공간(115)의 기밀함을 유지한다. Mo박(124)의한 끝에는 몰리브덴으로 구성된 외부리드(Mo봉)(130)가 용접으로 접합되며, Mo박(124)과 외부리드(130)는 서로 전기적으로 접속된다. 여기서 W전극(112') 및 봉함부(120')의 구성에 대해서는, W전극(112) 및 봉함부(120)와 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.

다음으로 램프(1000)의 동작원리를 간단하게 설명한다. 외부리드(130) 및 Mo박(124)을 거쳐 W전극(112 및 112')에 시동전압이 인가되면 아르곤(Ar)의 방전이 일어나고, 이 방전에 의하여 발광관(110)의 방전공간(115) 내 온도가 상승하며 이로써 수은(118)이 가열, 기화된다. 그 후 W전극(112 및 112') 사이의 아크 중심부에서 수은원자가 여기되어 발광된다. 램프(1000)의 수은 증기압이 높을수록 발광효율도 증가되므로, 수은 증기압이 높을수록 화상투영장치의 광원으로서 적합하지만, 발광관(110)의 물리적 내압강도의 관점에서, 15~25㎫ 범위의 수은 증기압에서 램프(1000)는 사용된다.

램프(1000)로부터 출사된 광은 반사거울(60)로 반사되어, 출사방향(50)을 향하여 출사되게 된다. 반사거울(60)은 출사방향(50) 쪽에 전방 개구부(60a)를 갖는다. 상술한 바와 같이 램프(1000)에 파손이 발생하지 않도록 램프(1000)의 수은 증기압은 발광관(110)의 물리적 내압강도 범위 내로 되지만, 만일의 경우 램프가 파손됐을 때의 비산방지를 위하여, 또는 거울 내로의 이물 혼입을 방지하기 위하여, 전방 개구부(60a)에는 전면유리(170)가 장착된다. 즉 거울부착램프(1200)는 밀폐구조로 되며, 만일의 램프 파손 시에 생기는 비산물(유리파편이나 수은)이 외부로 나오지 못하게 되어있다. 봉함부(120)의 외부리드(130)에는 외부인출리드선(65)이 전기적으로 접속되며, 외부인출 리드선(65)은 리드선용 개구부(62)를 통해 반사거울(60) 외부까지 연장되어, 외부회로(예를 들어 점등회로)에 전기적으로 접속된다. 반사거울(60)은 방전램프(1000)의 봉함부(120')와 고착되며, 봉함부(120')의 한 끝에는 마우스피스(55)가 장착된다.

이 거울부착램프(1200)를 화상투영장치(프로젝터)의 광학계와 조합시킬 경우, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 거울부착램프(1200)를 유지하는 램프하우스(180)와 일체화되어 램프유닛(1500)으로서 이용하는 것이 일반적이다.

도 8의 (a)는 램프유닛(1500) 및 광학계(190)(191~193)를 포함하는 화상투영장치의 구성을, 램프유닛(1500)의 일부를 절삭하여 모식적으로 나타낸다. 도 8의 (b)는 램프유닛(1500)의 램프하우스(180)를 전방에서 본 사시도이다. 램프하우스(180)는 앞면에 출사광을 위한 개구부(180a)가 형성된 유지구이며, 비 밀폐형 구조(도 8의 예에서는 L자형 하우스)이다. 램프유닛(1500)은, 램프하우스(180)를 화상투영장치의 소정 위치에 장착시킴으로써 화상투영장치의 광학계(190)와 조합되게 된다. 램프유닛(1500)으로부터의 출사광은 먼저 렌즈(191)를 통하여 광학계(190)의 화상표시소자(192)(예를 들어 DMD나 액정표시소자(LCD))에 도달하고, 그 후 투사렌즈(193)를 통하여 화면(도면생략)으로 확대 투사되게 된다.

종래의 거울부착램프(1200)는 밀폐구조를 갖기 때문에, 램프동작 시 램프로부터 발생하는 열이 거울부착램프(1200) 내부에 가득 차서, 거울부착램프(1200)의내부가 고온으로 된다는 문제가 있다. 즉 램프가 파손되면 램프의 비산물이 외부로 튀어나갈 우려가 있으며, 비산물이 외부로 튀어 나가지 않도록 하여 램프 안전성에 만전을 기하기 위해 거울부착램프(1200)의 구조를 밀폐구조로 하는 것이 요구되므로, 램프동작 시에 거울부착램프(1200) 내부의 분위기 온도는 상승하고, 그에 따라 봉함부(120)의 온도도 상승한다. 봉함부(120) 내의 Mo박(124)을 구성하는 몰리브덴은 350℃ 이상 되면 산화된다는 성질이 있기 때문에, 거울부착램프(1200)가 고온으로 되는 결과, Mo박(124)(특히 Mo박(124)과 외부리드(130)의 용접부)이 산화되면 Mo박(124)이 도전성을 잃어 거울부착램프(1200)는 동작하지 않게 돼버린다.

종래에 있어서는 거울부착램프(1200)의 크기가 컸던 점도 있고, 거울부착램프(1200)의 내부(61)가 비교적 넓었기 때문에, 거울부착램프(1200) 내부(61)의 온도상승은 그리 문제시되지 않은 경우가 많았다. 또 램프의 발광부(110)가 열화됨에 기인하여 램프 수명이 비교적 짧았던 점이나 램프 출력이 비교적 낮았던 점 등의 이유에서, 만일 거울부착램프(1200) 내부(61)의 온도상승이 발생해도 램프의 동작 신뢰성이 비교적 보증 가능하였다.

그러나 현재에 있어서는, 거울부착램프(1200)의 크기가 작아졌기 때문에, 거울부착램프(1200) 내부(61)의 온도상승 정도가 커져감에 따라, 램프 발광부(110)의 특성 향상에 수반하여 보다 긴 램프수명(예를 들어 수천 시간 이상)을 확보하는 것의 실용화가 가능해졌으므로, 장기간 동안 램프의 동작 신뢰성을 보증하기 위해서는 거울부착램프(1200) 내부(61)의 온도상승 문제를 무시할 수 없게 되었다. 또 보다 고출력 램프의 개발이 진행되는 상황 중, 램프 출력을 높임으로써 거울부착램프(1200)의 온도가 매우 높아지는 경향이 있으므로, 거울부착램프(1200) 내부(61)의 온도상승 문제는 점점 현저해질 것으로 생각된다.

또한 예를 들어 DMD를 이용한 프로젝터의 광원으로서 거울부착램프(1200)를 프로젝터 광학계에 도입했을 때, 거울부착램프(1200)로부터 출사된 광의 일부가 광학계에 의하여 반사되어 거울부착램프(1200)로 입사되고, 그에 따라 거울부착램프(1200)의 온도가 상승해버리는 현상이 발생하는 것을 본원 발명자가 발견했다. 이와 같은 현상이 발생하는 경우에는, 램프 출력으로부터 거울부착램프(1200)의 내부온도를 예측하여 거울부착램프(1200)를 설계했다 하더라도, 램프의 동작 신뢰성을 보증할 수 없는 경우가 생기게 된다.

그리고 거울부착램프(1200) 내부(61)의 공기와 외기를 교환시킬 목적으로 반사거울(60) 일부에 구멍을 내는 방법에 대해서도 본원 발명자는 검토했다. 그러나 반사거울(60) 일부에 구멍을 내면, 램프(1000)로부터 출사된 광을 반사하는 면적이 줄어들기 때문에 거울부착램프(1200)로부터 출사되는 광속이 저하되어, 램프의 광학적 성능이 저하되어버리게 된다. 또 반사거울(60) 일부에 구멍을 낸 경우 거울부착램프(1200)가 밀폐구조가 아니므로, 안전성 면에서 과제가 생긴다.

본 발명은 이러한 문제들에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 거울부착램프 내부의 온도상승을 억제하여 동작 신뢰성을 향상시킨 램프유닛을 제공하는 데 있다.

도 1은 램프유닛(500) 구성의 모식도.

도 2는 램프유닛(500)의 반사거울(60)을 배면으로부터 본 도면.

도 3은 램프유닛(600)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 4는 램프유닛(700)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 5는 램프유닛(800)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 6은 램프유닛(900)의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도.

도 7은 종래 램프유닛(1200)의 구성을 모식적으로 나타낸 도면.

도 8의 (a)는 종래의 램프유닛(1500) 및 광학계(190)를 포함하는 화상투영장치의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이며, (b)는 종래의 램프하우스(180)의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110 : 발광관 12, 12', 112, 112' : 전극(W전극)

15, 115 : 방전공간(관내) 20, 20', 120, 120' : 봉함부

22, 122 : 유리부 24, 124 : 금속박(Mo박)

30, 130 : 외부리드 55, 155 : 마우스피스

60 : 반사거울 62 : 리드선용 개구부

65 : 외부인출 리드선 70 : 투과창

80 : 하우스(하우징) 81 : 개구부

81a : 덮개부 82 : 거울 유지부

84 : 단자 86 : 밴드(철사)

87 : 밴드 고정구 88 : 밴드 버클

89 : 이동방지용 폴 95 : 냉각용 대류장치

100, 1000 : 방전램프 170 : 전면 유리

180 : 램프 하우스 190 : 광학계

191 : 렌즈 192 : 화상표시소자

193 : 투사렌즈 200, 200', 1200 : 거울부착램프

500, 600, 700, 800, 900, 1500 : 램프유닛

본 발명에 의한 램프유닛은, 거울부착램프와 상기 거울부착램프를 유지하는하우스를 구비하며, 상기 거울부착램프는, 발광물질이 봉입되는 관내에 한 쌍의 전극이 대향 배치된 발광관과, 상기 한 쌍의 전극 각각에 전기적으로 접속된 한 쌍의 금속박 각각을 봉함하는 한 쌍의 봉함부를 갖는 방전램프와, 상기 방전램프로부터 출사되는 광을 반사하는 반사거울이며, 반사시킨 광을 출사하기 위한 전방 개구부를 구비하는 반사거울을 포함하고, 상기 거울부착램프는 비 밀폐형 구조로 형성되며, 상기 하우스는 상기 반사거울의 상기 전방 개구부 출사방향 전방에, 상기 전방 개구부로부터 출사된 광을 투과시키는 재료로 이루어지는 투과창을 구비한다.

상기 거울부착램프는, 상기 반사거울의 상기 전방 개구부가 개방된 상태의 비 밀폐형 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 하우스는 상기 방전램프가 비산됐을 때의 비산물이 외부로 나가지 않도록 비산물을 수용할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 하우스는 상기 하우스 내부와 외부의 기체를 교환하기 위한 개구부를 갖는 것이 바람직하다.

상기 하우스는 밀폐구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 하우스는 냉각용 대류장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

상기 투과창은 유리 또는 강화 플라스틱으로 구성되면 된다.

상기 하우스는 금속으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어서 상기 램프유닛은, 상기 방전램프와 상기 반사거울 광축을 맞춘 화상투영장치용 램프유닛이다. 또한 화상투영장치 광학계과의 광축이 서로 맞고, 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로서 구성되는 것이바람직하다.

본 발명에 의한 화상투영장치는 상기 램프유닛과, 상기 램프유닛을 광원으로 하는 광학계를 구비하며, 상기 램프유닛에 포함되는 방전램프와, 상기 램프유닛과, 상기 광학계의 광축이 일치된다.

본 발명의 실시예에 있어서 상기 램프유닛은, 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로서 구성되며, 상기 광학계는 DMD(digital micro-mirror device) 및 액정표시소자로 구성되는 군으로부터 선택되는 화상표시소자와, 렌즈를 적어도 구비한다.

본 발명의 램프유닛에서는 거울부착램프가 비 밀폐형 구조로 형성되며, 거울부착램프를 유지하는 하우스(하우징)에 투과창이 설치된다. 따라서 거울부착램프 내부의 기체를 하우스 내로 이동시킬 수 있기 때문에, 종래 기술보다 램프동작 시의 거울부착램프 내부의 온도상승을 억제할 수 있다. 그 결과 램프의 동작 신뢰성을 향상시킨 램프유닛을 제공할 수 있다. 또 거울부착램프 내부의 온도상승을 억제할 수 있으므로, 램프 수명을 연장시킨 램프유닛을 제공할 수 있다. 또한 투과창은 반사거울 전방 개구부의 출사방향 전방에 형성되므로, 램프 파손 시에 생기는 비산물(예를 들어 유리조각이나 수은)이 반사거울의 전방 개구부로부터 튀어 나간 경우에도, 투과창에 의하여 비산물의 튐을 방지할 수 있다. 본 발명의 램프유닛이 구비하는 거울부착램프는, 예를 들어 반사거울의 전방 개구부가 개방된 상태의 비 밀폐형 구조를 갖는다.

하우스가 비산물을 수용할 수 있는 구조를 갖는 경우, 램프 파손 시 생기는비산물이 램프유닛의 외부로 나가지 않도록 할 수 있으므로, 램프유닛의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다. 적어도 하우스 수직방향의 상방에, 하우스 내부와 외부의 기체를 교환하기 위한 개구부를 형성하면, 보다 효과적으로 거울부착램프 내부의 온도상승을 억제할 수 있다. 하우스가 밀폐구조를 갖는 경우에는, 램프 파손 시 생기는 비산물이 완전히 외부로 나가지 않도록 할 수 있다. 하우스에 냉각용 대류장치가 구비되면, 하우스 내의 기체를 강제적으로 대류시킬 수 있으므로, 거울부착램프의 온도상승을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 투과창은 유리 또는 강화 플라스틱으로 구성할 수 있다. 하우스가 금속으로 구성되면, 램프유닛의 방열성을 향상시킬 수 있으므로, 거울부착램프 내부의 온도상승을 더욱 억제할 수 있다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이하의 도면에서는 설명을 간략화하기 위하여, 실질적으로 동일 기능을 갖는 구성요소를 동일 참조부호로 나타낸다.

(제 1 실시예)

도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명에 의한 제 1 실시예를 설명하기로 한다. 도 1은 본 실시예에 관한 램프유닛(500)의 구성을 모식적으로 나타낸다.

램프유닛(500)은 거울부착램프(200)와, 거울부착램프(200)를 유지하는 하우스(램프하우스)(80)를 구비하며, 거울부착램프(200)는 방전램프(100)와,방전램프(100)로부터 출사되는 광을 반사하는 반사거울(60)을 구비한다. 거울부착램프(200)는 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)에 앞면유리가 장착되지 않은 비 밀폐형 구조를 갖는다. 즉 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)가 개방된 상태의 비 밀폐형 구조로 형성된다. 또 거울부착램프(200)를 유지하는 하우스(80)는 반사거울(60) 전방 개구부(60a)의 출사방향(50) 전방에, 전방 개구부(60a)로부터 출사된 광을 투과시키는 재료로 된 투과창(70)을 갖는다. 하우스(80)는 거울부착램프(200)를 유지하는 역할과 더불어, 거울부착램프(200)를 보호하는 역할도 갖는다.

램프유닛(500)이 구비하는 방전램프(100)는, 발광관(밸브)(10)과, 발광관(10)에 연결된 한 쌍의 봉함부(20 및 20')를 갖는다. 발광관(10)의 관내에는 발광물질(18)이 봉입되는 방전공간(15)이 있으며, 방전공간(15)에는 한 쌍의 전극(12 및 12')이 대향 배치된다. 발광관(10)은 석영유리로 구성되며 거의 구형이다. 발광관(10)의 외경은 예를 들어 5㎜~20㎜ 정도이며, 발광관(10)의 유리 두께는 예를 들어 1㎜~5㎜ 정도이다. 발광관(10) 내 방전공간(15)의 용적은 예를 들어 0.01~1㏄정도이다. 본 실시예에서는 외경 13㎜ 정도, 유리 두께 3㎜ 정도, 방전공간(15)의 용량 0.3㏄정도의 발광관(10)이 이용되며, 발광물질(18)로서 수은을 사용하고, 예를 들어 150~200㎎/㎤ 정도의 수은과, 5~20㎪의 희가스(예를 들어 아르곤)와, 소량의 할로겐이 방전공간(15)에 봉입된다.

방전공간(15) 내 한 쌍의 전극(12 및 12')은, 예를 들어 1~5㎜ 정도(바람직하게는 1~3㎜ 정도)의 간격(아크 길이)으로 배치된다. 전극(12 및 12')으로는, 예를 들어 텅스텐전극(W전극)이 사용된다. 본 실시예에서는 1.5㎜ 정도의 간격으로 W전극(12 및 12')이 배치된다. 전극(12)의 전극봉(W봉)은 봉함부(20) 내 금속박(24)에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로 전극(12')의 전극봉은 봉함부(20') 내 금속박(24)에 전기적으로 접속된다.

봉함부(20)는 전극(12)에 전기적으로 접속된 금속박(24)과, 발광관(10)으로부터 연장된 유리부(22)를 가지며, 금속박(24)과 유리부(22)와의 박 봉함에 의하여 발광관(10) 방전공간(15)의 기밀을 유지한다. 봉함부(20)의 유리부(22)는, 예를 들어 석영유리로 구성된다. 금속박(24)은 예를 들어 몰리브덴박(Mo박)이며, 예를 들어 장방형 형상을 갖는다. 봉함부(20)는 예를 들어 거의 원형의 단면형상을 가지며, 봉함부(20)의 거의 중심부분에 금속박(24)이 위치한다. 봉함부(20) 내의 금속박(24)은 전극(12)과 용접에 의하여 접합되며, 금속박(24)은 전극(12)이 접합된 쪽의 반대쪽에 외부리드(30)를 갖는다. 외부리드(30)는 예를 들어 몰리브덴으로 구성되며 접속부(32)에서 용접에 의하여 금속박(24)과 접속된다. 여기서 이들 봉함부(20)의 구성은, 봉함부(20')에 대해서도 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다. 한쪽 봉함부(20)는 반사거울(60)의 전방 개구부(60a) 쪽(출사방향(50) 쪽)에 배치되며, 다른 한쪽의 봉함부(20')는 반사거울(60)에 고정되고, 봉함부(20') 단부에는 마우스피스(55)가 설치된다. 봉함부(20')와 반사거울(60)은 예를 들어 무기계 접착제(예를 들어 시멘트 등)로 고착되어 일체화된다.

봉함부(20')와 고착된 반사거울(60)은 예를 들어 평행광속, 소정의 미소영역으로 수속되는 집광광속, 또는 소정의 미소영역으로부터 발산된 것과 동등한 발산광속이 되도록 방전램프(100)로부터의 방사광을 반사시키도록 구성된다. 반사거울(60)로는 예를 들어 포물면 거울이나 타원면 거울을 이용할 수 있다. 반사경(60)에는 리드선용 개구부(62)가 형성되며, 외부인출 리드선(65)은 리드선용 개구부(62)를 통하여 반사거울(60)의 외부까지 연장된다. 반사거울(60) 외부까지 연장된 외부인출 리드선(65)은, 하우스(80)에 배설된 단자(84)와 전기적으로 접속되며, 단자(84)는 도시 생략의 외부회로(예를 들어 점등회로)에 전기적으로 접속되게 된다. 또 램프(100)의 마우스피스(55)도 외부인출 리드선(66)을 통하여 단자(84)와 전기적으로 접속된다.

반사거울(60)은 거울 유지구(82)에 의하여 하우스(80)에 고정된다. 거울 유지구(82)는 반사거울(60)을 유지할 수 있는 구조라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 결합부재(나사, 볼트-너트 등)로써 반사거울(60)이 하우스(80)에 고정되는 구조라도 되고, 반사거울(60)이 거울 유지구(82)에 끼워지는 구성이라도 된다. 또 반사거울(60)과 거울 유지구(82)가 서로 접착 또는 점착되는 식의 구성이라도 되며, 자력에 의하여 반사거울을 하우스(80)에 고정시키는 구성이라도 된다.

본 실시예에서는 거울 유지구(82)의 구성을 간단히 할 목적에서, 도 2에 도시한 바와 같이 밴드(86)의 힘을 이용하여 반사거울(60)을 하우스(80) 일부에 압착시킴으로써 거울 유지구(82)를 구성한다. 도 2는 배면에서 본 반사거울(60)을 모식적으로 나타낸다.

도 2에 도시한 바와 같이, 밴드(예를 들어 철사)(86)는 밴드 고정구(87)로 그 양단이 고정되며 고리형(링 형)의 구조를 갖고, 밴드(86) 일부는 밴드 버클(88)에 걸 수 있도록 되어있다. 이 때문에 반사거울(60)의 배면을 따르도록 밴드(86)를 세팅하여 밴드(86)를 밴드 버클(88)에 걸치면, 반사거울(60)을 하우스(80)에 간단히 고정시킬 수 있다. 도 2에 도시한 거울 유지구(82)는, 간단한 구성으로 거울부착램프(200)를 쉽게 고정시킬 수 있으므로, 램프유닛(500)을 조립하는 데 이점이 크다. 반사거울(60)을 고정시킨 후에 반사거울(60)이 이동하지 않도록 이동방지용 폴(89)을 형성하는 것이 바람직하다.

다시 도 1을 참조하기로 한다. 하우스(80)가 갖는 투과창(70)은, 예를 들어 유리 또는 강화 플라스틱으로 구성된다. 투과창(70)은 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)의 출사방향(50) 전방에 설치되므로, 램프파손 시 생기는 비산물(예를 들어 유리조각이나 수은)이 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)로부터 튀어 나갈 경우에도, 투과창(70)에 의하여 비산물의 튐을 방지할 수 있다. 따라서 본 실시예의 램프유닛(500)에서는 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)에 앞면유리가 장착되지 않은 거울부착램프(200)를 사용해도, 투과창(70)에 의하여 램프의 안정성이 확보된다. 본 실시예의 램프유닛(500)에서는, 도 7에 도시한 종래 거울부착램프(1200)의 반사거울(60)보다 하우스(80) 램프동작 시의 온도를 낮게 할 수 있기 때문에, 투과창(70)의 구성재료로서 유리뿐만 아니라 강화 플라스틱도 적합한 사용이 가능해진다는 이점도 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 출사방향(50) 전방에 위치하는 하우스(80) 앞면에 개구부를 형성하고, 그 개구부를 하우스(80) 바깥쪽에서 피복하도록 투과창(70)을 형성하지만, 이에 한정되지 않고 하우스(80) 안쪽에서 피복하도록 투과창(70)을 형성해도 된다. 또 출사방향(50) 전방에 위치하는 하우스(80) 앞면의 일부(예를 들어 중앙부분) 또는 전부에 투과창(70)을 형성해도 된다. 본 실시예에서는 하우스(80)가 밀폐구조로 되도록 구성되므로, 설령 램프(100)가 파손되어 비산물(유리조각이나 수은)이 생긴다 하더라도 램프유닛(500) 외부로 비산물이 나가는 일은 없다. 즉 하우스(80)의 구조는 비산물이 외부로 나가지 않도록 비산물을 수용할 수 있는 구조를 가지므로 램프 안정성이 더욱 확실하게 된다.

하우스(80)는 예를 들어 금속(예를 들어 알루미늄, 스테인리스 스틸, 철 등)으로 구성된다. 금속은 전형적으로 열전도율이 좋으므로, 하우스(80)(거울부착램프(200))의 방열성을 높일 수 있다. 또 금속으로 구성된 하우스(80)의 경우, 하우스(80)의 재활용이 용이하므로 자원의 유효한 이용 면에서도 이점이 있다. 본 실시예의 하우스(80) 내부(90)용적은 예를 들어 800~2000㎤ 정도이다. 한편, 반사거울(60)의 내부(61)용적은 예를 들어 약 200㎤이므로, 반사거울(60)의 내부(61)용적에 비해, 하우스(80)의 내부(90)용적을 예를 들어 4~10배로 할 수 있다. 본 실시예의 램프유닛(100)의 구성에 의하면, 램프동작 시에 있어서 종래 거울부착램프(1200)의 내부(61) 온도보다 10~50℃ 정도 저하시키는 것이 가능해진다. 그리고 도 1 중, 반사거울(60) 전방의 하우스(80) 내부(90)와 반사거울(60) 후방의 하우스(80) 내부(90)는 이어져 있어 하우스(80) 내부(90)의 공기는 하우스(80) 내 전체를 자유롭게 이동할 수 있다.

본 실시예에서는, 램프유닛(500)에 있어서 램프(100)와 반사거울(60)과의 광축이 서로 맞도록 구성되므로, 램프유닛(500)을 화상투영장치의 광원으로서 적합하게 사용할 수 있다. 광축 맞추기가 양호하지 못하면 화상투영장치에 의한 화상이나빠지는 것이 알려져 있으며, 예를 들어 광축이 0.4㎜ 어긋나는 것만으로도 화면 상의 밝기는 60% 정도까지 떨어져버린다. 여기서, 램프유닛(500)을 자동차의 전조등용으로서 사용할 경우에는 단순하게 전방을 비추면 되므로 특별히 엄밀한 광축조정을 할 필요는 없다.

또 램프유닛(500)을, 도 8에 도시한 광학계(190)(191~193)와 조합시켜 화상투영장치를 구성할 경우, 램프유닛(500)은 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로 되도록 구성되므로, 이 램프유닛(500)의 화상투영장치에의 장착, 교환을 매우 간편하게 실시할 수 있다. 또한 화상투영장치 내의 램프유닛 설치위치에 램프유닛(500)을 설치했을 때 램프유닛(500)과 광학계(190)의 광축이 일치하도록 설계한 경우, 램프유닛(500)을 장착, 교환하는 것만으로 광축 맞추기를 완료시킬 수 있다.

본 실시예에 의하면 램프유닛(500)이, 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)에 앞면유리가 장착되지 않은 비 밀폐형 구조의 거울부착램프(200)를 구비하므로, 램프동작 시에 고온으로 되는 거울부착램프(200)의 내부(61) 공기가 거울부착램프(200)의 내부(61)만이 아니라, 하우스(80) 내부(90) 전체로 넓게 대류(이동)시킬 수 있다. 따라서 반사거울(60)의 내부(61)밖에 대류시킬 수 없었던 종래의 거울부착램프(1200)의 경우보다 램프동작 시 거울부착램프(200)의 온도상승을 억제할 수 있어, 그 결과 램프의 동작 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 거울부착램프(200)의 온도상승을 억제한 상태에서 사용할 수 있으므로, 램프의 장수명화를 도모할 수 있다. 나아가 투명창(70)을 갖는 하우스(80)에 의하여램프의 안정성도 확보된다. 추가로, 램프유닛(500)을 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로 하므로, 화상투영장치로의 장착 교환을 매우 간편하게 실시할 수 있다. 또한 램프유닛(500)을 설치했을 때의 광축을 일치시킬 것도 고려하여 설계한 경우, 램프유닛(500)을 장착, 교환하는 것만으로 광축 맞추기를 완료시키는 것도 가능해진다.

본 실시예의 램프유닛(500)에서는 밀폐구조로 한 하우스(80)를 이용하지만, 도 3과 같이 램프가 비산된 경우의 램프(100) 비산물이 외부로 나가지 않도록 비산물을 수용할 수 있는 구조로 한다면, 개구부(81)가 형성된 하우스(80)를 이용하는 것도 가능하다. 도 3에 도시한 램프유닛(600)에서는 개구부(81)로부터 비산물이 외부로 나가지 않도록 개구부(81) 상방을 덮는 덮개부(81a)가 하우스(80)에 형성된다.

덮개부(81a)는 하우스(80) 외벽과의 사이에 틈새를 두도록 하여 형성되므로, 하우스(80)의 내부(90) 공기는 개구부(81) 및 덮개부(81a)와 하우스(80)의 틈새를 통해 외기와 교환 가능하게 된다. 따라서 램프동작 시 거울부착램프(200)의 내부(61) 공기가 고온으로 된 결과 하우스(80) 내부(90)의 공기 온도가 상승했다 하더라도, 그 공기는 개구부(81)를 통하여 외기와의 교환이 가능하다. 이로써 거울부착램프(200)의 온도상승을 더욱 억제할 수 있다. 온도가 높은 공기는 대류에 의하여 수직방향의 위쪽으로 이동하기 때문에 하우스(80) 내부(90)의 공기와 외기를 효율적으로 교환하기 위해서는, 적어도 하우스(80) 수직방향의 위쪽 부위에 개구부(81)가 형성되는 것이 바람직하다.

개구부(81)는 적어도 1 개 형성되면 되지만, 하우스(80) 내외의 공기 교환의 효율을 높이기 위해서는 개구부(81)를 복수 개 형성하는 것이 바람직하다. 하우스(80) 상면에 추가로, 하면 및/또는 측면에 개구부(81)를 형성한 경우에는 온도가 가장 낮은 개소와 가장 높은 개소에 개구부(81)가 형성된 구성으로 할 수 있기 때문에 효율적으로 대류를 일으킬 수 있으므로, 그 결과 내부(90) 공기를 더욱 효과적으로 환기시킬 수 있게 된다.

여기서 램프유닛(600)은 비산물이 외부로 나가지 않도록 비산물을 수용할 수 있는 구조로 하기 위하여 하우스(80)의 개구부(81)에 덮개부(81a)를 형성하지만, 비산물을 수용할 수 있는 구조라면 하우스(80)의 구조는 특히 한정되지 않는다. 예를 들어 비산물이 외부로 나가지 않도록 하기 위하여 망 등을 설치해도 된다.

(제 2 실시예)

상기 제 1 실시예의 램프유닛(500)은 거울부착램프(200)의 온도상승을 더욱 저하시킬 목적에서, 도 4에 도시한 바와 같이 램프(100)의 마우스피스(55)에 히트싱크(56)를 설치한 램프유닛(700)의 구성으로 하는 것도 가능하다. 도 4는 본 실시예의 램프유닛(700) 구성을 모식적으로 나타낸다.

램프유닛(700)의 램프(100)에 설치된 히트싱크(56)는 램프(100)와 열적 결합되며, 표면적을 확대시킴으로써 램프의 온도상승을 억제하는 기능을 갖는다. 히트싱크(56)는 예를 들어 방열용 핀이며, 열전도율이 좋은 재료(예를 들어 알루미늄, 구리 등의 금속재료)로 구성된다. 히트싱크(56)를 설치함으로써, 램프동작 시 거울부착램프(200)의 온도상승을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 히트싱크(56)를설치한 경우라도, 도 3에 도시한 램프유닛(600)과 같이, 하우스(80) 내부(90) 공기와 외기를 교환하기 위한 개구부(81) 형성도 가능하다.

그리고 거울부착램프(200)의 온도상승을 보다 효과적으로 억제하기를 원하는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이 제 1 실시예의 램프유닛(500) 하우스(80)에 냉각용 대류장치(95)를 설치한 램프유닛(800)의 구성으로 하는 것도 가능하다. 냉각용 대류장치(95)는, 예를 들어 하우스(80) 내부(90) 공기를 강제로 대류시키는 냉각 팬이다. 냉각용 대류장치(95)는, 예를 들어 파이프(92)를 통하여 하우스(80)로 연결되며, 하우스(80)의 내부(90) 공기는 냉각용 대류장치(95)에 의하여 강제적으로 대류되어 냉각되게 된다. 그 결과 거울부착램프(200)의 온도상승을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 램프유닛(800)에서는 램프동작 시에 있어서 종래 거울부착램프(1200)의 내부(61)온도보다 약 50℃~약 100℃ 정도 저하시키는 것이 가능해진다. 도 5에서는 파이프(92) 1 개의 구성으로 하지만, 송출용 파이프와 흡입용 파이프를 따로 하도록 구성해도 된다. 여기서 냉각용 대류장치(95)는 하우스(80) 내부(90) 공기를 강제적으로 대류시켜 냉각하는 기능을 가지므로, 두 램프유닛(600 및 700)의 어느 쪽 하우스(80)에도 설치할 수 있다.

또 냉각 팬에 의한 냉각만이 아니고, 냉각용 대류장치(95)에 냉각기를 설치하여 기체 온도를 직접 냉각시키는 구성으로 하는 것도, 거울부착램프(200)의 온도상승을 억제하는 데 적합하다. 그리고 하우스(80)의 내부(90) 공기 대신, 예를 들어 불활성 가스(N₂등)를 사용하는 것도 가능하다. 또한 하우스(80) 내부(90)의 공기를 냉각시키는 것만이 아니라, 거울부착램프(200)의 온도를 직접 저하시킬 목적에서 거울부착램프(200)의 반사거울(60) 배면에, 냉각용 대류장치(95)에 접속된 파이프(92)를 배치하고 그 파이프(92) 내에 냉매(예를 들어 물 등)를 흐르게 하는 것도 가능하다. 즉 냉매를 흐르게 하는 방식에 의하여 강제적으로 거울부착램프(200)의 온도를 저하시키는 것도 가능하다. 이와 같은 거울부착램프(200)의 온도상승을 억제하는 수법은, 점점 와트 수가 높아져 가는 거울부착램프에 보다 효율적으로 기능할 것으로 생각된다.

(다른 실시예)

상기 실시예의 램프유닛에 의하면, 거울부착램프의 내부온도를 종래 구성의 경우보다 저하시킬 수 있으므로, 램프(100)의 방열 역할도 해내는 봉함부(20) 내 금속박(24)의 길이를 종래 구성보다 짧게 할 수 있게 된다. 이로써 램프(100)를 보다 소형화하는 것도 가능해지므로, 보다 소형화된 거울부착램프(200)를 구비한 램프유닛의 제공도 가능해진다. 또 램프동작 시 거울부착램프의 내부온도를 종래보다 저하시킬 수 있으므로, 몰리브덴 이외의 다른 재료를 이용하여 금속박을 적합하게 구성할 수 있는 가능성도 있다.

또 상기 실시예에서는 반사거울(60)의 전방 개구부(60a)에 앞면유리가 장착되지 않은 구성의 비 밀폐형 거울부착램프(200)를 예로 설명했지만, 도 6에 도시한 바와 같이 전방 개구부(60a)에 앞면유리(170)가 장착된 경우에도, 반사거울(60) 일부에 공기가 출입하는 개구부(절삭부)(60c)가 형성되는 구성의 비 밀폐형 거울부착램프(200')를 이용할 수도 있다. 도 6에 도시한 구성의 경우 개구부(60c)는램프(100)의 발광관(10)으로부터 가장 떨어져 있어 반사광 효율을 별로 저하시키지 않는 위치에 형성되며, 예를 들어 반사거울(60)의 전방 개구부(60a) 부근의 부위에 복수 개 형성된다. 도 6에 도시한 구성의 램프유닛(900)의 경우, 하우스(80)의 투과창(70)과 거울부착램프(200)의 앞면유리(170)에 의하여 실질적으로 앞면유리가 2 장이 되므로, 전방으로의 비산방지 효과를 크게 할 수 있다.

상기 실시예에서는 발광물질로서 수은을 사용하는 수은램프를 방전램프의 일례로 설명했지만, 본 발명은 봉함부(실부)에 의하여 발광관의 기밀을 유지하는 구성을 갖는 모든 방전램프에도 적용 가능하다. 예를 들어 금속 할로겐화물을 봉입한 메탈할라이드 램프 등의 방전램프에도 적용할 수 있다.

또한 상기 실시예에서는 수은 증기압이 20㎫정도의 경우(이른바 초고압수은램프의 경우)에 대하여 설명했지만, 수은 증기압이 1㎫정도의 고압수은램프나, 수은 증기압이 1㎪정도의 저압수은램프에도 적용 가능하다. 또 한 쌍의 전극(12 및 12')간 간격(아크 길이)은 쇼트아크형이라도 되고, 그보다 긴 간격이라도 된다. 상기 실시예의 방전램프는, 교류점등형 및 직류점등형 중 어느 쪽의 점등방식에서도 사용 가능하다.

상기 실시예의 램프유닛은 예를 들어 프로젝터용 광원으로서 적합하게 사용할 수 있는 이외에, 자외선 스텝퍼용 광원 또는 경기 스타디움용 광원이나 자동차의 헤드라이트용 광원, 도로표지를 비추는 투광기 등으로서도 사용할 수 있다.

본 발명의 램프유닛에 의하면, 램프동작 시의 거울부착램프의 온도상승을 억제할 수 있다. 그 결과 램프의 동작 신뢰성을 향상시킨 램프유닛을 제공할 수 있다. 또 거울부착램프의 온도상승을 억제할 수 있으므로 램프 수명을 연장시킨 램프유닛(램프수명: 예를 들어 5천 시간에서 1만 시간)의 제공이 가능해진다.

Claims

거울부착램프와 상기 거울부착램프를 유지하는 하우스를 구비하며,

상기 거울부착램프는,

발광물질이 봉입되는 관내에 한 쌍의 전극이 대향 배치된 발광관과, 상기 한 쌍의 전극 각각에 전기적으로 접속된 한 쌍의 금속박 각각을 봉함하는 한 쌍의 봉함부를 갖는 방전램프와,

상기 방전램프로부터 출사되는 광을 반사하는 반사거울이며, 반사시킨 광을 출사하기 위한 전방 개구부를 구비하는 반사거울을 포함하고,

상기 거울부착램프는 비 밀폐형 구조로 형성되며,

상기 하우스는 상기 반사거울의 상기 전방 개구부 출사방향 전방에, 상기 전방 개구부로부터 출사된 광을 투과시키는 재료로 이루어지는 투과창을 구비하는 램프유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 거울부착램프는, 상기 반사거울의 상기 전방 개구부가 개방된 상태의 비 밀폐형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 하우스는 상기 방전램프가 비산됐을 때의 비산물이 외부로 나가지 않도록 비산물을 수용할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 하우스는 상기 하우스 내부와 외부의 기체를 교환하기 위한 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 하우스는 밀폐구조를 갖는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 5 항에 있어서,

상기 하우스는 냉각용 대류장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 투과창은 유리 또는 강화 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 하우스는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 램프유닛은, 상기 방전램프와 상기 반사거울의 광축을 맞춘 것을 특징으로 하는 화상투영장치용 램프유닛.
제 9 항에 있어서,

상기 램프유닛은 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프유닛.
제 1 항 기재의 램프유닛과, 상기 램프유닛을 광원으로 하는 광학계를 구비하며,

상기 램프유닛에 포함되는 방전램프와, 상기 램프유닛과, 상기 광학계의 광축이 서로 맞는 것을 특징으로 하는 화상투영장치.
제 11 항에 있어서,

상기 램프유닛은, 화상투영장치용 광원으로서 교환 가능한 단위로 구성되며,

상기 광학계는 디지털 마이크로 디바이스 및 액정표시소자로 구성되는 군으로부터 선택되는 화상표시소자와 렌즈를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 화상투영장치.