KR100191372B1 - 차량용 램프의 반사경 및 그 형성방법 - Google Patents

Abstract

반사경에서, 반사스텝은 반사면의 기본면과 초점거리를 달리하는 회전포물면으로 이루어진 회전 포물면군의 교선으로서 형성된 인접 폐곡선사이에 배치되고, 각 회전 포물면부에 의해 형성된다. 반사면의 기본면은 제1 곡면부와 이에 n(n≥1)차 연속으로 접속된 제 2곡면부로 구성된다. 제1 곡면부는 반사경의 주광축에 놓이도록 지지된 점광원으로부터 방사된 광비임이 제1 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 여기에서 반사된 광비임이 반사경의 주광축에 거의 평행하도록 형성되어 있다. 제2 곡면부는 점광원에서 방사된 광비임이 제2 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 여기에서 반사된 광비임이 주어진 방향으로 확산되도록 형성되어 있다.

Description

차량용램프의 반사경 및 그 형성방법

본 발명은 반사면의 다수의 루프형으로 구분된 반사스텝으로 구성된, 테일램프, 스톱램프 및 턴 시그널 램프 같은 차량용램프의 반사경 및, 그 형성 방법에 관한 것이다.

최근의 자동차 디자인에 있어서, 차체는 공력학적 필요성 및 예술적 디자인의 요구에 부합되도록 구형이나 유선형의 형태로 만들어지고 있다. 이러한 경향으로, 차량용램프는 수직 방향으로 경사지게하거나(소위, 경사화), 차체의 외형선에 부합되도록 곡선을 이루게 해야한다.

이러한 환경하에서, 차체형상은 램프의 반사경의 반사면의 형상에 대해 불가피하게 영향을 주게 된다. 따라서, 단일의 회전 포물면으로 이루어지는 전형적인 반사면의 형상을 계속적으로 사용할 수 없게 된다.

반사경의 전방에 배치된 전면 렌즈의 경사화에 따라, 전면 렌즈에 전달되는 배광 제어기능을 반사경에 전가할 필요가 발생된다. 이러한 필요성에 부합되도록 다향한 측정이 행해진다. 일반적으로, 반사면은 복수의 회전 포물면의 조합이나 미소한 반사면의 집합체로서 형성되는 소위 다중 반사면으로서 형성된다.

예를 들어, GB 2262980호에 기술된 반사경은 광축 주변에 루프형상으로 형성된 반사스텝으로 구성되어 있다. 이러한 반사면을 형성하기 위해서는, 반사면의 기본면을 자유곡면(해석식에 의한 표현이 어려운 곡면)으로서 형성한다. 기본면에 형성된 반사스텝의 각각의 면은 반사 스텝상의 반사점에서의 미소 반사면의 접선 벡터가 반사점의 미소반사면의 법선 벡터와 반사점의 기본면의 접평면의 법선벡터의 외적에 일치하도록 형성된다. 반사스텝의 형성에서 기준으로 사용되는 폐곡선군을 설정하기 위해서 기준선을 기본면상에 설치한다. 기준선에 다수의 반사점을 지정하고, 광원으로부터 반사점을 향해 방사된 광 비임이 반사된 후 광축에 대해 평행광선이 되도록 반사 법칙에 따라 각 반사점에서의 미소 반사면이 구해진다. 반사점에서의 기본면의 법선벡터와 반사점에서의 미소 반사면의 법선벡터의 외적으로 계산된 벡터가 반사스텝의 형성 방향을 정하는 방향벡터로서 채용된다. 폐곡선은 광축주변의 반사점에서의 방향벡터가 접선 벡터로 된 스플라인 근사를 적용시킴으로써 형성된다. 마지막으로, 폐곡선군은 임의의 반사점에서 페곡선의 집합으로서 형성된다.

반사면의 기본면인 자유 곡면의 설계 자유도는 매우 높다. 이 때문에, 형성된 기본면은 그 형상이 매우 복잡하게 된다. 이 경우, 기본면상의 반사스텝의 형성은 어렵게되거나, 인접 반사 스텝사이의 단차가 눈에 띄게 된다. 또한, 광원으로부터의 광에 대해 그늘진 부분이 나타날 수 있다.

상술된 문제를 해결하기 위해, 초점거리가 다른 다수의 회전 포물면으로된 회전 포물면과 반사면의 기본면의 교선으로서 형성된 폐곡선군중 인접하는 폐곡선사이에 배치되고 회전 포물면의 일부에 의해 형성된 다수의 반사스텝을 포함하는 반사면을 가지는 차량용램프의 반사경에 있어서,

(1) 반사면의 기본면이 제1 곡면부와, 제1 곡면부에 n(n≥1)차 연속으로 접속된 제2 곡면부를 포함하고,

(2) 제1 곡면부는 반사경의 주광축상에 가정된 점광원에서 방사된 광 비임이 제1 곡면부상의 반사점에서의 반사될 때 반사된 광 비임이 반사경의 주광축에 대해 거의 평행하게 되도록 형상화되고,

(3) 제2 곡면부는 상기 반사점 광원에서 방사된 광 비임이 제2 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광 비임이 소정의 방향으로 확산되도록 형상화된 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경이 제공된다.

본 발명에 있어서, 제2 곡면부는 반사면의 기본면상에서 1차이상의 연속성을 갖고 회전 포물면과 유사하거나 같은 형상을 가진 제1 곡면부에 접속된다. 따라서, 기본면과 회전 포물면과의 교선에 따라 형성된 루프형 반사스텝이 형성된 경우, 근접한 반사 스텝사이에 단차가 발생되지 않는다.

제1도는 본 발명에 따른 차량용램프의 반사경을 개략적으로 도시하는 정면도.

제2도는 제3도 내지 제8도와 함께, 본 발명에 따른 반사면의 형성방법을 설명하기 위한 다이어그램.

제3도는 회전 포물면과 유사한 형태를 가진 제1 곡면부의 외측에 제2 곡면부가 연속된 곡면을 나타내는 수평 단면도.

제4도는 회전 포물면과 유사한 형태를 가진 제2 곡면부의 내측에 제1 곡면부가 연속된 곡면을 나타내는 수평 단면도.

제5도는 회전 포물면군을 보여주는 다이어그램.

제6도는 기본면과 회전 포물면의 교선으로서 형성된 폐곡선군을 보여주는 다이어그램.

제7도는 반사단계의 형성을 설명하는 다이어그램.

제8도는 반사면의 정면현상 및 단면형상을 보여주는 다이어그램.

제9도는 반사면에서의 폐곡선군의 배치예를 보여주는 다이어그램.

제10도는 본 발명에 따른 차량용램프의 일예를 보여주는 수직 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반사경 2 : 반사스텝

5a : 제1 곡면부 5b : 제2 곡면부

8 : 광 비임 12 : 회전 포물면군

13 : 교선 18 : 폐곡선

20 : 램프 21 : 램프본체

22 : 전면렌즈 26 : 렌즈 장착홈

본 발명에 따른 차량용램프의 반사경 및 그 형성방법이 첨부 도면을 참조로 후술된다.

제1도에 도시된 바와 같이, 다수의 루프형 반사스텝(2)은 차량용램프의 반사경(1)에 형성된다. 도면에서, x축은 반사스텝의 경계선에서의 루프의 중심부(3)의 중앙을 통과하여 전후방향(반사경(1)의 조사 방향을 전진방향으로 한다)으로 연장하는 주광축이다. y축은 x축에 직교하는 수평축이다. z축은 x축과 y축에 직교하는 수직축이다. 이들 3 축에 의해 설정되는 직교 좌표계의 원점이 점 O이다.

광원소자(4)는 x축상의 반사경(1)의 다소전방의 위치에 배치되고, 전구의 필라멘트나 방전램프의 아크이다.

제2도 내지 제8도는 반사경(1)의 반사면 형성방법을 나타내고 있다.

먼저, 제2도를 참조로, 반사면의 기본형상을 정의하는 곡면(5)을 설정한다. 이 곡면(5)은 예를들어 CAD(Computer Aided Design) 시스템 상에서 자유곡면으로서 작성된다.

곡면(8)은 2개의 부분으로 구성된다.

제1 곡면부(5a)는 제1 곡면부(5a)에 의해 반사된 광 비임이 x축에 평행하도록 회전 포물면 또는 그와 비슷한 형상을 갖는다.

제2 곡면부(5b)는 제1 곡면부(5a)에 대해 n(N≥1)차연속으로 접속되고, 제2반사면(5b)에 의해 반사된 광 비임이 그 진행방향으로 전진할 때 x축에서 점차로 벗어나도록 형성된다. 여기에서, n차 연속은 n번째의 도관수에 대해 연속이고 또한 정측성이 성립하는 것을 의미한다.

예를 들면, 제3도에 도시된 바와 같이 곡면(5)의 수평단면곡석(6)에서, x축에 근접한 위치인 중앙부(6a)(범위 AC내의 곡선부)가 거의 포물선이다.

점광원이 x축상의 점(F) 에 위치되면, 중앙부(6a)상의 임의의 점(P)에서 반사되고 점광원에서 방사된 광 비임(7)이 x축에 거의 평행하게 된다.

중앙부(6a)의 양측부에 연속하여 위치된 수평곡선(6)의 주변부(6b)(범위 AP내의 곡선부)는 점(F)에서 방사된 광비임이 수평방향으로 확산되도록 중앙부(6a)의 연장선보다 가깝게 되어 있다. 즉, 점광원이 x축상의 점(F)에 위치되면, 점원에서 방사되고 주변부(6b)상의 임의의 점(Q)에서 반사된 광 비임(8)이 그 진행방향으로 전진할 때 x축으로부터 점차로 벗어난다. 주변부(6b)는 점(Q)에서 x축으로 수직한 수선의 발의 길이이긴 만큼 x축에 대한 반사광 비임의 각도가 보다 커지도록 형상화되어 있다.

상술한 것과 반대의 다른 경우를 도시하는 제4도에 도시된 수평 단면 곡선(9)에서는, x축에서 떨어져 위치한 주변부(9b)(범위 AP내의 곡선부)가 거의 포물선 형상으로 되어있다. x축상의 점(F)에 점광원을 위치시킨 경우, 주변부(9b)상의 임의의 점(Q)에서 반사된 광 비임은 x축에 거의 평행하다. 주변부(9b) 사이에 위치된 중앙부(9a)(범위 AC내의 곡선부)는 수평방향으로 점(F)에서 방사되는 광 비임은 반사 또는 확산시키도록 형상화되어 있다. 점광원이 x축상의 점(F)에 위치되는 경우, 중앙부(9a)상의 임의의 점(9)에서 반사된 광 비임(11)은 x축을 교차한 후에 수평방향으로 확산된다. 중앙부(9a)는 점(P)(x축상의 점을 제외)에서 x축으로 수직한 수선의 발의 길이가 긴만큼 x축에 대한 반사 광비임의 각도가 커지도록 형상화되어 있다.

상술한 바와 같이, 점광원이 x축상에 놓이는 경우, 곡면(5)의 제1곡면부(5a)는 x축에 거의 평행한 방향으로 점광원으로부터 방사된 광비임을 반사시키도록 규정되고, 제1 곡면부에 연속하는 제2 곡면부(5b)는 수평방향으로 점 광원으로부터 광 비임을 반사하도록 규정된다.

반사면의 성능을 규정하는 회전 포물면군(12)이 제5도에 도시한 바와 같이 제공된다. 공통의 회전 대칭축을 갖고 초점거리를 달리하는 다수의 회전 포물면(12a)이 군(12)을 형성한다. 회전 포물면(12a)은 공간적으로 교차하지 않도록 선택된다. 회전 포물면(12a)의 초점위치는 항상 서로 일치하지는 않는다(예를 들면, 초점거리가 공통 회전 대칭축상의 일정범위내에 위치한다).

회전 포물면군(12)과 곡면(5)의 교선(13)은 제6도에 도시된 바와 같이 결정된다. 교선(13)은 각각 폐곡선 또는 그 일부로서 형성되고, 곡면(5)상에서 서로 교차하지 않는다. 교선(13)으로 이루어진 곡선군의 중심부는 곡면이 회전 대칭축을 갖는 경우 곡면과 회전 대칭축의 교점에 위치한다.

교선이 결정되면, 반사스텝은 교선을 이용하여 형성된다. 반사 스텝은 제7도에 도시된 바와 같이 인접하는 교선 사이에 배치되고 각 회전 포물면의 일부에 의해 규정된다.

곡면(5)상의 교선의 정면도는 제8도의 상단에 배치되고, 정면도의 B-B선을 따라 취한 단면도는 제8도의 하단에 배치된다. 곡면(5)상의 교선은 폐곡선(15) 군의 중앙부에 근접한 내측부로부터 그 외측으로 순차로 13a, 13b, 13c, ...로 된다. 이들 교선은 반사스텝의 경계선으로서 나타난다. 도면에서, 파선은 회전 포물면군(12)을 나타낸다. 회전 포물면의 구성은 반사 스텝(14a)이 교선(13a)에 의해 구분된 영역 20에 형성되고, 반사 스텝(14b)은 교선(13a, 13b) 사이의 영역에 형성되고, 반사 스텝(14c)은 교선(13b, 13c)사이의 영역에 형성되는 식으로 이루어진다. 반사 스텝면은 각각 초점거리를 달리하는 회전 포물면의 일부로서 형성된다. 그래서, 반사 스텝을 가진 반사면은 단면으로 볼 때 톱니형을 취한다.

이상과 같이 형성된 반사 스텝을 가진 반사면 및 반사면을 가진 반사경이 CAD 시스템을 이용하여 형성되면, 반사경의 금형을 형성하는 CAM(Computer aided manufacturing) 데이터가 반사면과 반사경으로부터 얻어질 수 있다.

제9도는 상기 방법으로 작성된 반사면의 형상적 특징을 예시하는 다이어그램으로, 곡면(5)상의 폐곡선의 배치예를 나타낸다.

도시한 바와 같이, 정면에서 볼 때 거의 직사각형의 곡면(16)은 제1 곡면부(16a)가 폐곡면의 대부분을 점령하고 그곳에 형성된 폐곡선(17)이 거의 원형을 이룬다.

제1 곡면부(16a)의 좌측부상의 제2 곡면부(16b)상의 폐곡선(18)은 좌측으로 돌출되어 약간 변형된 형상을 취한다.

제10도는 본 발명에 따른 차량용램프의 반사경의 예를 도시하는 수직단면도이고, 이 반사경은 자동차용 포그램프에 적용된다.

램프(20)에서, 램프의 공간(23)은 전진개방된(전진방향은 램프(20)의 조사방향에 일치) 램프본체(21)와 전면렌즈(22)로 형성된다.

반사경(24)에는, 램프본체(21)의 내면이 예를 들어 알루미늄 증착에 의해 반사처리되어 있다. 다수의 반사 스텝(24a)은 전방에서 보았을 때 루프형영역으로 형성된다. 제3도의 경우에서와 같이, 반사면의 기본면은 그 중앙부가 회전 포물면같은 형상이고 그 주변부가 광 비임을 수평방향으로 반사시키는 형상이도록 형성된다.

램프본체(21)의 개구를 덮는 전면렌즈(22)는 전면렌즈(22)의 후면의 외주부로부터 후방으로 돌출된 돌출부(25)가 이들사이에 충진된 밀봉재로 렌즈장착홈(26)에 끼워지는 방식으로 램프본체(21)에 단단히 부착되어 있다. 전방에서 보았을 때 격자 형상으로 형성된 렌즈 스텝(예, 어안 렌즈 스텝)은 전면렌즈(22)의 렌즈부(22a)에 형성되어 있다.

후방으로 개방된 원통형부(27)는 램프 본체(n)의 후단부로부터 후방으로 돌출되어 있다. 전구(29)는 원통형부(27)의 후방단부에 고정된 전구장착판(28)상에 장착된다. 전구(29)의 글라스 하우징(29a)은 램프본체(21)의 전구삽입구(30)을 통해 공간(23)에 삽입되고, 글라스하우징(29a)의 필라멘트(31)의 중심축이 주광축에 직각방향으로 또는 수평으로 연장되도록 위치된다.

이상 상술한 바와 같이, 반사면의 기본면의 제1 및 제2 곡면부사이에는 단차가발생되지 않는다. 루프형 반사 스텝이 기본면에 형성된 경우, 인접 반사 스텝사이에는현저한 단차가 발생되지 않으므로, 반사 스텝의 형성이 용이해진다. 광원으로부터의 광선에 대해 그늘진 부분의 점유영역이 감소되므로 반사표면이 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (15)

1. 초점거리가 다른 다수의 회전 포물면으로된 회전 포물면군과 반사면의 기본면의 교선으로서 형성된 폐곡선군중 인접하는 폐곡선사이에 배치되고 각각의 회전 포물면의 일부에 의해 형성된 다수의 반사 스텝을 포함하는 반사면을 가지며, 주 광축을 구비한 차량용램프의 반사경에 있어서, (1) 반사면의 기본면이 제1 곡면부와, 제1 곡면부에 n(N≥1)차 연속으로 접속된 제2 곡면부를 포함하고, (2) 제1 곡면부는 반사경의 주광축상에 가정된 점광원에서 방사된 광 비임이 제1 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광 비임이 반사경의 주광축에 대해 거의 평행하게 되도록 형상화되고, (3) 제2 곡면부는 상기 반사점 광원에서 방사된 광 비임이 제2 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광 비임이 소정의 방향으로 확산되도록 형상화된 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
2. 제1항에 있어서, 제1 곡면부는 광축에 인접하며, 광축과 제2 곡면사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
3. 제2항에 있어서, 광축은 제1 곡면에 교차하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
4. 제1항에 있어서, 제2 곡면은 광 축에 인접하고, 광축과 제1 곡면사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
5. 제4항에 있어서, 광 축은 제2 곡면에 교차하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
6. 제1항에 있어서, 제1 곡면과 제2 곡면은 반사경의 반사면 전체를 거의 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 반사경.
7. 제1항에 있어서, 제2 곡면은 광축상의 지점에서 제2 곡면상의 지점으로 수직한 발이 길어짐에 따라 광축에 대한 반사광 비임의 각도가 커지도록 형상화되어 있는 것을 특징으로하는 차량용램프의 반사경.
8. 초점거리가 다른 다수의 회전 포물면으로된 회전 포물면군과 반사면의 기본면의 교선으로서 형성된 폐곡선군중 인접하는 폐곡선사이에 배치되고 각각의 회전 포물면의 일부에 의해 형성된 다수의 반사스텝을 포함하는 반사면을 가지며 주광축을 구비한 차량용램프의 반사경을 형성하는 방법에 있어서, (1) 반사경의 주광축상에 가정된 점광원으로부터 방사된 광 비임이 제1 곡변부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광비임이 반사경의 주광축에 거의 평행하게 되도록 형상화된 제1 곡면부와, 점광원으로부터 방사된 광비임이 제2 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광 비임이 소정방향으로 확산되도록 형상화되고, 제1 곡면부에 n(N≥1)차 연속으로 접속된 제2 곡면부를 포함하는 반사면의 반사경을 형성하는 제1 스텝과, (2) 각각 초점거리를 달리하지만 공통축을 가진 다수의 회전 포물면을 포함하는 회전 포물면군을 설정하는 제2스텝과, (3) 회전 포물면과 반사면의 기본면의 교선으로 형성된 폐곡선군을 결정하는 제3스텝과, (4) 폐곡선군들 중 인접하는 폐곡선 사이에 배치되고 각 회전 포물면의 일부에 의해 규정된 다수의 루프형 반사 스텝을 형성하는 제4스텝으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 형성 스텝은 광축과 제2 곡면사이에 배치되고 광축에 인접되는 제1 곡면을 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 형성 스텝은 광축과 제1 곡면사이에 배치되고 광 축에 인접되는 제2 곡면을 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 형성 단계는 제1 곡면 및 제2 곡면이 반사경의 반사면 전면을 포함하도록 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
12. 초점거리가 다른 다수의 회전 포물면으로 된 회전 포물면군과 반사면의 기본면의 교선으로서 형성된 폐곡선군중 인접하는 폐곡선사이에 배치되고 각각의 회전 포물면의 일부에 의해 형성된 다수의 반사 스텝을 포함하는 반사면을 가지면 주광축을 구비한 차량용램프의 반사경에 있어서, (1) 반사경의 주광축상에 가정된 점광원으로부터 방사된 광 비임이 제1 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광비임이 반사경의 주광축에 거의 평행하게 되도록 형상화된 제1곡면부와, 점광원으로부터 방사된 광비임이 제2 곡면부상의 반사점에서 반사될 때 반사된 광 비임이 소정방향으로 확산되도록 형상화되고, 제1 곡면부에 n(N≥1)차 연속으로 접속된 제2 곡면부를 포함하는 반사면의 반사경을 형성하는 제1스텝과, (2) 각각 초점거리를 달리하지만 공통축을 가진 다수의 회전 포물면을 포함하는 회전 포물면군을 설정하는 제2스텝과, (3) 회전 포물면과 반사면의 교선으로 형성된 폐곡선군을 결정하는 제3스텝과, (4) 폐곡선군들 중 인접하는 폐곡선사이에 배치되고 각 회전 포물면의 일부에 의해 규정된 다수의 루프형 반사 스텝을 형성하는 제4스텝으로 구성된 방법에 따라 형상화되는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경.
13. 제12항에 있어서, 상기 형성 스텝은 광축과 제2 곡면사이에 배치되고 광축에 인접되는 제1 곡면을 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 형성 스텝은 광축과 제1 곡면사이에 배치되고 광 축에 인접되는 제2 곡면을 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 형성 단계는 제1곡면 및 제2곡면이 반사경의 반사면 전면을 포함하도록 형성하는 형성 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용램프의 반사경 형성방법.