KR100327127B1 - 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치에 관한 것으로, 그 구성은 표면에 계기눈금이 형성되고 중앙에 구동용 축을 삽입하기 위해 통공이 형성된 문자판과, 이 문자판의 통공을 통해 삽입되는 원통 형상의 보스가 일체로 형성되고 몸체 내부에 빛을 굴절시키기 위한 제2 반사프리즘이 구비된 투명체의 지침과, 상기 문자판의 배면쪽에 배치되어 측면으로부터 수광된 빛을 수직 굴절시켜 반사함과 아울러 상기 지침의 보스 내에 일체로 조립되는 프리즘과, 인쇄회로기판에 연결되어 상기 프리즘의 측면부에 원주상 등간격으로 근접 배치된 삼색의 광원과, 상기 지침의 축선상의 문자판 배면에 배치되는 모우터와, 이 모우터와 프리즘 간에 개재되어 이들 양자간을 일체로 연결시켜주는 축연결판 및 상기 각 광원들을 온/오프 제어하기 위하여 상기 광원들과 연결된 광원 작동제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 수광용 프리즘과 삼색 광원들을 눈의 잔상현상을 이용한 시간분할 온/오프 조합에 의하여 각각의 해당 시간대에 순차적으로 발광시킴으로써 지침의 작동시 다양한 색상 변화를 연속적으로 구현하여 시인성의 향상 및 장치의 고급화를 도모할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

차량 계기판용 발광지침의 색변환장치{Color conversion apparatus of luminous pointer for tachometer of vehicle}

본 발명은 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치에 관한 것으로, 특히, 수광용 프리즘과 삼색 광원들을 눈의 잔상현상을 이용한 시간분할 온/오프 조합에 의하여 각각의 해당 시간대에 순차적으로 발광시킴으로써 지침의 작동시 다양한 색상 변화를 연속적으로 구현하여 시인성의 향상 및 장치의 고급화를 도모한 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 부착되는 계기장치는 차량의 주행속도, 엔진의 분당 회전수, 주유량 및 엔진 온도 등과 같은 주행상태와 기타 차량 부속장치들의 작동에 관한 정보를 표시하여 운전자가 이를 쉽게 인식하도록 함으로써 운전자로 하여금 안전운행을 유도하고, 사전정비 및 점검이 가능하도록 차량의 상태를 인식시켜 줌으로써 크고 작은 사고를 미연에 방지할 수 있게 하기 위한 것이다.

특히, 야간 주행시 운전자가 보다 명확한 차량의 주행상태를 인식할 수 있어야 하므로 통상적인 계기판의 지침에는 조명장치가 설치될 필요성이 있다. 즉, 통상적인 차량의 계기장치는 차량의 속도를 나타내는 회전속도계를 비롯하여, 유압계, 연료계 및 수온계 등이 장착되어 있으며, 그 상태를 인지할 수 있도록 각종 문자 또는 숫자와 표시눈금을 나타낸 문자판 상에 각각의 지침이 설치되고, 그 배면에는 광원으로부터 투사된 빛을 지침쪽으로 반사하여 상기 지침을 통해 발광시키기 위한 프리즘과, 상기 지침을 회전시켜주기 위한 모우터가 설치된 것이다.

이러한 종래의 계기장치는 점화스위치가 온(On)되면 일괄적으로 작동되고, 각종 계기들은 조명을 덮고 있는 캡의 색상이나 형광 특성에 따라 일정한 단일 색상을 나타낼 수 있도록 세팅되어 있다.

이와 같이 단일 색상만으로 표시되는 계기장치는 장시간의 야간 주행시에 운전자의 시각적인 피로를 유발시키거나 지루함을 느끼게 하여 주의 부족으로 인한 안전사고를 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 자동차의 각종 계기들의 지침 색상을 운전자의 취향에 따라 두 가지 이상의 색상으로 선택하여 변화시킬 수 있도록 된 '자동차의 미터클러스터 포인터 조명장치'가 특허출원 제96-31500호로 제안된 바 있다.

상기의 포인터(지침) 조명장치는 서로 다른 색상을 발광하는 최소한 두 개 이상의 발광다이오드와 트랜지스터를 구비하고 있는 발광부와, 자동차의 전원과 상기 발광부를 선택적으로 연결시키는 조명선택 스위치와, 상기 발광부의 각 발광다이오드에 병렬 연결되어 자동차의 전원/전압을 이 발광부의 구동전압으로 전압강하시켜 안정된 구동전압이 공급되도록 하는 DC/DC 컨버터로 구성되어 있다.

상기의 구성에 의하면, 운전자가 지침의 색상을 소정 발광다이오드의 색상으로 전환하고자 하는 경우, 조명선택 스위치를 선택하여 상기 컨버터로부터 인가되는 구동전압에 의해 소정의 트랜지스터가 온(On) 상태를 유지함으로써 상기의 발광다이오드로부터 원하는 색상의 빛을 발산하게 되고, 이와 같이 발산되는 특정 색상의 빛이 프리즘을 통해 외부로 투사됨으로써 운전자가 원하는 색상의 지침을 얻게 되는 것이다.

그러나, 상기의 지침 조명장치에 의하여 다양한 색상을 얻기 위해서는 그 개수만큼의 발광다이오드가 구비되어야 하고 그 개수에 대응하는 트랜지스터 및 부속장치가 구비되어야 하므로 구조적 복잡성과 제작의 어려움은 물론이고, 발광다이오드의 증가에 따른 제작원가의 상승을 초래하게 되며, 발광다이오드 자체의 색상이 다양하지 못하고 제한적이므로 운전자의 취향에 맞는 색상의 지침을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

또한, 지침의 색상을 연속적으로 변화시킬 수 없어 단조로울 뿐만 아니라, 운전자의 지루함을 해소하기에는 부족함이 있는 것이다.

한편, 삼색의 발광다이오드를 사용하여 동시에 각 발광다이오드의 밝기를 다른 비율로 조정하는 색상 구현방식의 경우라 할지라도, 각 지침의 구조상 상기 각 광원의 빛을 공간상의 한 지점으로 집광되도록 하는 데에는 기술상 또는 제조상의 난점이 있어 균일한 색상을 표현하기 어려울 뿐만 아니라, 관측 지점이 광원으로부터 멀리 있어야 하므로 제한된 공간 내에 상기의 기술을 구현하기에는 제한성이 있으며, 특히 차량의 계기판용 지침에 적용하기에 부적절한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수광용 프리즘과 삼색 광원들을 눈의 잔상현상을 이용한 시간분할 온/오프 조합에 의하여 각각의 해당 시간대에 순차적으로 발광시킴으로써 지침의 작동시 다양한 색상 변화를 연속적으로 구현하여 시인성의 향상 및 장치의 고급화를 도모할 수 있도록 된 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침장치의 일 예를 도시한 평면도이다.

도2는 도1의 일 예에 대한 종단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환방법을 예시한 각 광원 간의 시간분할 조합선도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 ; 인쇄회로기판(PCB) 10 ; 문자판

11 ; 통공 20 ; 프리즘

21 ; 연결부 22 ; 수광부

23 ; 투광부 24 ; 제1 반사부

25 ; 원판부 30 ; 광원A(적색광원)

31 ; 광원B(녹색광원) 32 ; 광원C(청색광원)

40 ; 지침 41 ; 제2 반사프리즘

42 ; 보스 43 ; 집광렌즈

44 ; 난반사 방지렌즈 45 ; 캡

50 ; 모우터 51 ; 축연결판

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치는 표면에 계기눈금이 형성되고 중앙에 구동용 축을 삽입하기 위해 통공이 형성된 문자판과, 이 문자판의 통공을 통해 삽입되는 원통 형상의 보스가 일체로 형성되고 몸체 내부에 빛을 굴절시키기 위한 제2 반사프리즘이 구비된 투명체의 지침과, 상기 문자판의 배면쪽에 배치되어 측면으로부터 수광된 빛을 수직 굴절시켜 반사함과 아울러 상기 지침의 보스 내에 일체로 조립되는 프리즘과, 인쇄회로기판에 연결되어 상기 프리즘의 측면부에 원주상 등간격으로 근접 배치된 삼색의 광원과, 상기 지침의 축선상의 문자판 배면에 배치되는 모우터와, 이 모우터와 프리즘 간에 개재되어 이들 양자간을 일체로 연결시켜주는 축연결판 및 상기 각 광원들을 온/오프 제어하기 위하여 상기 광원들과 연결된 광원 작동제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치에 있어서, 상기 프리즘은 소정간격을 두고 평행하게 형성된 원판부가 구비되고, 상기 원판부 사이에 그 둘레를 따라 볼록하게 수광부가 형성되며, 일측 원판부의 외측으로는 상기 지침의 보스 내측으로 삽입되는 투광부가 볼록하게 형성되고, 다른 원판부의 외측으로는 상기 축연결판을 삽입 결합할 수 있는 연결부가 형성되며, 상기 연결부의 내측으로는 상기 수광부를 통해 입사된 빛을 상기 투광부쪽으로 반사하기 위한 제1 반사부가 형성됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치를 설명하면, 수광용 프리즘과 삼색 광원들을 눈의 잔상현상을 이용한 시간분할 온/오프 조합에 의하여 각각의 해당 시간대에 순차적으로 발광시킴으로써 지침의 작동시 다양한 색상 변화를 연속적으로 구현하는 방식으로서, 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 지침(40)의 축을 중심으로 그 원주상의 등간격을 유지하며 배치된 삼색의 광원(30)(31)(32)을 구비하고 상기 각 광원(30)(31)(32)들로 하여금 서로 다른 시간대에 각각 소정의 시간만큼 발광되도록 온/오프 제어하여 이들 색상간에 눈의 잔상현상을 이용한 색의 조합을 유도하는 방식이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치는 수광용 프리즘(20)이 일체로 구비된 지침(40)과, 상기 지침(40)의 축을 중심으로 그 원주상의 등간격을 유지하며 배치된 삼색의 광원A(30), 광원B(31) 및 광원C(32)와, 상기 각 광원(30)(31)(32)들을 온/오프 제어하기 위하여 상기 광원(30)(31)(32)들과 연결된 광원 작동제어부(마이컴 ; 미도시)로 구성되어 있다.

이를 상기 발광지침 색변환장치의 바람직한 일 예로서 상세히 설명하면, 표면에 계기눈금이 형성되고 중앙에 구동용 축을 삽입하기 위해 통공(11)이 형성된 문자판(10)과, 상기 문자판(10)의 통공(11)을 통해 삽입되는 원통 형상의 보스(42)가 일체로 형성되고 몸체 내부에 빛을 굴절시키기 위한 제2 반사프리즘(41)이 구비된 투명체의 지침(40)과, 상기 문자판(10)의 배면쪽에 배치되어 측면으로부터 수광된 빛을 수직 굴절시켜 반사함과 아울러 상기 지침(40)의 보스(42) 내에 일체로 조립되는 프리즘(20)과, 인쇄회로기판(1)에 연결되어 상기 프리즘(20)의 측면부에 원주상 등간격으로 근접 배치된 삼색의 광원A, B, C(30)(31)(32)와, 상기 지침(40)의 축선상의 문자판(10) 배면에 배치되는 모우터(50)와, 상기 모우터(50)와 프리즘(20) 간에 개재되어 이들 양자 간을 일체로 연결시켜주는 축연결판(51)으로 구성된 것이다.

상기 프리즘(20)은 소정간격을 두고 평행하게 형성된 원판부(25)가 구비되고, 상기 원판부(25) 사이에 그 둘레를 따라 볼록하게 수광부(22)가 형성되며, 일측 원판부(25)의 외측으로는 상기 지침(40)의 보스(42) 내측으로 삽입되는 투광부(23)가 볼록하게 형성되고, 다른 원판부(25)의 외측으로는 상기 축연결판(51)을 삽입 결합할 수 있는 연결부(21)가 형성되며, 상기 연결부의 내측으로는 상기 수광부(22)를 통해 입사된 빛을 상기 투광부(23)쪽으로 반사하기 위한 제1 반사부(24)가 형성되어 있다.

상기 지침(40)의 보스(42) 내측에는 프리즘(20)의 제1 반사부(24)에 의해 굴절된 빛이 상기 제2 반사프리즘(41)쪽으로 투사될 수 있도록 하기 위한 집광렌즈(43)가 상기 프리즘(20)과 밀접하여 개재되어 있다.

상기 제2 반사프리즘(41)의 외측에는 집광렌즈(43)을 통해 투사된 빛이 상기 제2 반사프리즘(41)에 의해 일 방향, 즉, 지침(40)의 몸체 방향으로만반사될 수 있도록 다른쪽 방향으로의 광 발산 현상을 방지하기 위한 난반사 방지렌즈(44)가 설치된다.

또한, 상기 지침(40)은 상기 제2 반사프리즘(41)을 통해 반사된 빛이 몸체쪽으로 집광될 수 있도록 그 지침축 단부를 감싸는 캡(45)이 설치된다.

한편, 상기 광원(30)(31)(32)은 통상의 발광다이오드(LED ; Light Emitting Diode)를 사용하고, 상기 프리즘(20)의 수광부(22)에 근접 배치될 수 있도록 별도의 인출선을 마련하여 인쇄회로기판(1)과 연결하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의한 발광지침의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

상기 삼색 광원으로는 빛의 삼원색에 해당하는 적색(광원A), 녹색(광원B) 및 청색(광원C)의 발광다이오드(30)(31)(32)를 사용하며, 반복되는 일정 주기에 대하여 상기 삼색 광원(30)(31)(32)을 소정의 시간대만큼씩 분할한 후, 하나씩 순차적으로 점등 및 소등함으로써 소정의 색상을 조합하게 된다.

즉, 도3에 도시한 바와 같이, 주기를 T라하고 각각의 광원들에 대한 분할시간을 t1, t2 및 t3라 할 때, 예컨데, 백색의 조합을 위해서는 적색-녹색-청색 광원을 마이컴에 의해 등 분할된 시간만큼씩 순차적으로 온/오프 제어하면 된다.

물론, 단일 색상인 적색만을 표현하고자 하는 경우에는 주기T 동안 적색광원(30)만을 작동시키면 되고, 하늘색과 같은 복합적인 색상을 표현하고자 하는 경우에는 상기 도면에 도시한 바와 같이 녹색-청색-적색의 순으로 시간 간격을 달리하면서 온/오프 제어하면 된다. 단, 모든 경우에 있어서 동일 시간대에는 반드시 하나의 광원만이 점등되도록 해야 하며, 상기의 특정 색상 이외에도 마이컴에 의해 더욱 조밀하게 시간 분할을 하게 되면 훨씬 더 다양한 색상의 조합이 가능하다. 이것은 아날로그 제어가 아닌 디지털 제어방식으로서 부품 특성의 산포와 관계없이 제품의 균일한 특성을 구현할 수 있는 것이다.

이때, 각 광원의 빛이 지침에 분포하는 정도가 다르더라도 서로 다른 색상의 빛이 동일 시간대에 존재하지 않으므로 지침 색상이 균일하게 나타나게 되며, 운전자의 시점이 상기 지침(40)과 근접하게 되더라도 균일한 색상으로 감지되는 것이다.

이러한 원리는 실제 적용이 가능하다. 즉, 흑색 계기판(Black face meter)을 구비한 차량에 적용하면 더욱 선명한 시야를 확보할 수 있으며, 특히, 속도 계기판에서 저속, 중속 및 고속 상태로의 속도 변화에 따라 지침 색상의 변화를 백색-하늘색-적색 등으로 표현하고자 하는 경우에는 마이컴에 각 광원의 작동 순서 및 분할 시간을 상기한 바와 같이 입력하여 나타낼 수 있다. 이는 운전자로 하여금 속도 변화를 시각적인 면에서 본능적이고도 직감적으로 인식할 수 있도록 하여 경각심의 고취 및 운전중의 지루함을 해소할 수 있는 이점을 제공한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 지침의 발광원리를 설명하면 다음과 같다. 즉, 차량 계기판용 발광지침장치는 광원(30)(31)(32)으로부터 수평 방향으로 투사되는 빛이 프리즘(20)의 수광부(22)를 통해 입사되어 제1 반사부(24)에 의해 직각으로 굴절되고, 이 굴절된 빛은 프리즘(20)의 내부를 따라 진행하다가 투광부(23)를 통해 발산된 후 집광렌즈(43)에 의해 제2 반사프리즘(41)쪽으로 굴절된다.

상기 제2 반사프리즘(41)에서는 재차 굴절이 이뤄져 지침(40) 몸체의 내측면에 의해 다시 한 번 굴절된 후 외부로 발산되며, 이때, 제2 반사프리즘(41)의 외측에 배치된 난반사 방지렌즈(44)에 의해 지침(40) 몸체의 내측면 쪽으로만 빛의 경로를 형성함으로써 고휘도로 발광하는 지침(40)을 형성하게 된다.

결국, 운전자는 주행중에 균일하고도 선명하게 발광하는 지침(40)의 형상을 지속적으로 인식할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 프리즘(20)에 입사된 빛이 외부로 발산되지 않는 밀폐 구조를 유지하고, 또한 상기 프리즘(20) 전체가 광원으로서의 기능을 수행하므로 광원(30)(31)(32)의 위치나 개수에 의해 지침(40)에서의 발광 상태가 불균일해질 염려가 없다. 특히 반사경로가 현저히 짧아지게 되어 외부로의 발산 현상을 최소화할 수 있으므로 기존의 장치와 비교하여 볼 때 집광성능이 더욱 향상될 수 있다. 참고로, 빛의 반사경로는 도면 상에서 굵은 실선으로 나타내었음을 밝혀둔다.

또한, 본 발명은 상기의 구조에 국한되지 않고 다양한 지침장치에 적용이 가능하다는 것도 밝혀두고자 한다.

이상에서 기술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치에 의하면, 광원을 지침에 근접 배치할 수 있도록 지침과 프리즘을 일체형의 구조로 개량하여 차량 계기판의 문자판 배면에 배치된 광원으로부터 입사되는 빛이 분산되지 않고 지침의 몸체까지 효율적으로 도달할 수 있게 하며, 광원으로부터 발산된 빛이 프리즘을 통해 일 방향으로 투사될 수 있도록 상기 프리즘의 외부를 보스 및 캡 등으로 밀폐한 구조를 이뤄 광원의 빛을 지침 몸체 방향으로 최대한 방출함으로써 고휘도의 지침을 구현할 수 있게 됨은 물론, 야간 주행시에도 계기판의 눈금을 선명하게 인식할 수 있게 되는 효과가 있다.

특히, 수광용 프리즘과 삼색 광원들을 눈의 잔상현상을 이용한 시간분할 온/오프 조합에 의하여 각각의 해당 시간대에 순차적으로 발광시킴으로써 지침의 작동시 다양한 색상 변화를 연속적으로 구현하여 시인성의 향상 및 장치의 고급화를 도모할 수 있는 유용성이 발휘되는 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하나의 바람직한 구체예에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체예를 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 표면에 계기눈금이 형성되고 중앙에 구동용 축을 삽입하기 위해 통공이 형성된 문자판;

   상기 문자판의 통공을 통해 삽입되는 원통 형상의 보스가 일체로 형성되고 몸체 내부에 빛을 굴절시키기 위한 제2 반사프리즘이 구비된 투명체의 지침;

   상기 문자판의 배면쪽에 배치되어 측면으로부터 수광된 빛을 수직 굴절시켜 반사함과 아울러 상기 지침의 보스 내에 일체로 조립되는 프리즘;

   인쇄회로기판에 연결되어 상기 프리즘의 측면부에 원주상 등간격으로 근접 배치된 삼색의 광원;

   상기 지침의 축선상의 문자판 배면에 배치되는 모우터;

   상기 모우터와 프리즘 간에 개재되어 이들 양자간을 일체로 연결시켜주는 축연결판; 및

   상기 각 광원들을 온/오프 제어하기 위하여 상기 광원들과 연결된 광원 작동제어부;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 프리즘은 소정간격을 두고 평행하게 형성된 원판부가 구비되고, 상기 원판부 사이에 그 둘레를 따라 볼록하게 수광부가 형성되며, 일측 원판부의 외측으로는 상기 지침의 보스 내측으로 삽입되는 투광부가 볼록하게 형성되고, 다른 원판부의 외측으로는 상기 축연결판을 삽입 결합할 수 있는 연결부가 형성되며, 상기 연결부의 내측으로는 상기 수광부를 통해 입사된 빛을 상기 투광부쪽으로 반사하기 위한 제1 반사부가 형성된 것을 특징으로 하는 상기 차량 계기판용 발광지침의 색변환장치.