KR100516821B1 - 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프 - Google Patents

이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 주위 물질의 제1 굴절율보다 큰 제 2 굴절율을 가지는 광투과성 물질로 이루어지며, 하나의 공통 초점을 공유하고 서로 대칭인 두 포물선의 회전 포물면을 구비하는 렌즈; 및 렌즈의 상기 공통 초점 위치에 배치되는 광원을 포함하는 차량용 램프 및 상기 렌즈를 제공한다.
본 발명에 따르면, 반사체 및 렌즈의 조립체를 하나의 이중 전반사 렌즈로 대체시킨 특징이 있어서 반사체가 별도로 필요하지 않고, 렌즈와 광원과의 별도의 이격거리가 필요하지 않으며, 광원의 손실이 거의 없고, 점등시뿐 아니라 소등시에도 특정의 이미지를 표현 할 수 있어서 디자인측면에서 유리하고, 램프 고장시 광원의 교체가 용이할 수 있다는 등의 장점이 있다.

Description

이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프{DUAL TOTAL-REFLECTOR LENS AND VEHICLE LAMP USING THEREOF}
본 발명은 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프에 관한 것으로, 더 상세하게는 간단하고 콤팩트한 구조이면서 미관이 수려한 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프에 관한 것이다.
일반적으로 차량은, 야간 운행시 대상물을 잘 보도록 하는 조명기능 및 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행상태를 알리기 위한 용도의 등화장치를 구비한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차량 등화장치 즉 차량용 램프(10)는 일반적으로, 할로겐 램프 또는 발광다이오드(LED) 등과 같은 광원(12)을 포함한다. 또한 광원에서 방사되는 광(L1)을 전방으로 방출(L3)시키기 위해 대체로 포물 회전체 모양을 가진 리플렉터 즉 반사체(14를 구비하며, 반사체(14)에서 반사되거나 직접 광원에서부터 전방으로 진행하는 광(L1, L2, L3, L4 )을 확산시키고 출사시키기 위해 예컨대 프레즈넬 렌즈 또는 어안 렌즈 등의 렌즈(16, 18)를 구비한다. 더 나아가 반사효율을 높이기 위해 상기 반사체(14)의 반사면(14a)에는 알루미늄이나 은분과 같이 반사계수가 높은 물질을 증착시킨 코팅층을 포함하였다. 그러나 이러한 종래의 램프에 있어서는, 광원 이외에, 반사체와 렌즈를 별도로 구성하였으며, 더 나아가 반사체의 반사면과 렌즈의 구성은 광의 반사와 출사 및 확산과 같은 여러 기능을 만족시키기 위해 별도의 패턴화 및 코팅 작업 등이 추가되어야만 하였다. 이러한 종래의 램프는 그 구성이 복잡하며, 부품수가 많고, 가공 단계가 증가됨에 따라 제조비용이 증가한다는 단점을 가진다. 또한 종래의 램프에 있어서, 광원과 렌즈 사이에는 상당한 이격거리가 필요하기 때문에 일정 공간을 차지하게 될 뿐만 아니라, 반사 및 출사와 확산 과정을 거침에 있어서 광원의 손실이 필연적으로 발생한다. 또한 다양한 이미지를 표현하기 위한 렌즈 컷으로 인해 오히려 렌즈의 투시성이 저하되는 등의 단점이 있었다.
도 2를 참조하면, 종래의 광가이드 구조의 차량용 램프(20)가 왼쪽에 사시도로 오른쪽에 A-A선을 자른 단면이 도시된다. 이 램프(20)는 디스크 형태의 렌즈(24)와 렌즈 중심(242)에 설치되어 렌즈 내로 광을 방출하는 다수의 광원(22)을 포함하여 이루어진다. 렌즈(24)는 광이 입사되는 입사면(244)과 광이 반사되는 반사면(245)과 광이 반사되고 출사되는 출사면(246), 그리고 테두리면(248)을 구비한다. 렌즈의 후면인 반사면(245)에는 도시된 바와 같이, 톱날모양의 패턴이 형성되고, 전면인 출사면(246)에는 물결모양의 다중 곡면처리가 되어 있다. 광원(22)으로부터 방출된 광은 입사면(244)을 통해 입사하여 반사면(245) 및 출사면(246)에 의해 다중 전반사를 일으킨다. 그후 톱니형의 반사면(245)에 의해 반사된 일정한 각도의 광만이 최종적으로 출사면(246)을 통과하여 출사될 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 디스크형태 광가이드를 이용하는 램프에 있어서는, 다중 반사가 발생하는 때에 복잡한 광경로를 거치게 됨으로써 항상 전반사가 발생되는 것이 보장되지 않으며, 이에 따라 광손실이 필연적으로 발생하게 된다. 따라서, 광효율이 낮으므로 실제 차량에 적용하기에 충분한 광량을 확보하기가 용이하지 않았다.
따라서 본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래의 차량용 램프의 문제점을 개선하고 추가적인 장점을 가지는 새로운 차량용 램프와 이에 사용될 수 있는 전반사 렌즈를 제안하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 간단하고 콤팩트한 구조를 가지면서도 광원을 효율적으로 집속하여 전방으로 출사시킬 수 있는 새로운 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 광원으로부터의 광이 입사되어 전방으로 출사되는 전체 경로가 하나의 렌즈 부품에 의해 만족될 수 있는 새로운 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프를 제공하려는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 광이 전반사되는 렌즈 면에 광량의 손실없이 미려한 무늬의 구현이 가능하도록 한 패턴이 구비되는 이중 전반사 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프를 제공하려는 것이다.
상술한 목적들을 성취하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따라 차량용 램프가 제공된다. 상기 차량용 램프는; 예컨대 공기와 같은 주위 물질의 제1 굴절율보다 큰 제 2 굴절율을 가지는, 예컨대 유리 또는 수지 계열의 광투과성 물질로 이루어지며, 하나의 공통 초점을 공유하고 서로 대칭인 두 포물선의 회전 포물면을 구비하는 렌즈; 및 렌즈의 공통 초점 위치에 배치되는 광원을 포함한다. 바람직한 실시예에 따라, 렌즈는 복수의 구별되는 표면들을 구비하고, 상기 표면들은: 광원과 인접하여 형성되며 광이 렌즈 내부로 입사되는 입사면과; 입사면을 통해 입사된 광이 1차 전반사되고 최종적으로 상기 외부 물질로 빠져 나가는 면인 제1차 전반사면; 및 상기 제1차 전반사면에서 전반사된 광이 2차 전반사되는 면으로서 상기 2차 전반사된 광이 상기 제1차 전반사면을 통해 외부로 출사되도록 반사하는 제2차 전반사면을 포함할 수 있다.
여기서, 렌즈의 입사면은 광원으로부터 방사된 광이 수직으로 입사되도록 광원의 형태에 적응된 형상인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 렌즈의 입사면은 광원의 볼록한 외면을 따라 대응하는 오목한 형상을 하게 되어 자연스럽게 광원을 감싸는 형태를 할 수 있어서 광원을 삽입 장착하기 용이하다. 또한 수직 입사되는 경우에는 광의 방향을 예측하기 쉬우므로 렌즈 설계가 단순해질 수 있고, 광이 입사면 상에서 반사되어 소실되는 양도 최소화할 수 있는 등의 장점을 가진다.
한편, 렌즈의 제1차 전반사면은 광원의 위치를 공통 초점으로 하고 서로 대칭인 두 포물선의 회전 포물면에 대응한다. 따라서 초점에서 방사된 광이 렌즈의 전방으로 향하다가 1차 전반사되면 렌즈의 반지름 방향으로 대체로 나란히 진행하게 된다. 이러한 포물면 형태의 제1차 전반사면은, 광을 나란히 진행시키는 기능 이외에도, 광원으로부터의 광이 전반사되도록 하는 기하하적 형태를 구성하기 용이하게 한다는 장점을 가진다. 바람직한 실시예에 따라 제1차 전반사면은, 상기 광원에서 렌즈 전방으로 수직하게 입사된 광이 상기 제1차 전반사의 법선과 이루는 각도는 43도 이상, 예컨대 45도를 이루도록 하는 형태이다. 이 경우, 제1차 전반사면의 나머지 부분에서는 모두 43도 또는 45도보다 더 크게 광이 입사되기 때문에 제1차 전반사면 전체에 걸쳐 전반사가 발생되는 것을 보장할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 렌즈의 제2차 전반사면은 제1차 전반사면에서 반사된 광을 전반사하도록 하는 경사각을 가지는 형태를 한다. 바람직한 실시예에 따라, 이러한 제2차 전반사면은 서로 구별되는 상기 경사각을 가지는 복수의 경사 전반사면과 이 경사 전반사면들을 서로 연결하는 복수의 계단면을 포함하여 이루어질 수 있다. 이리하여, 렌즈의 후면부에 형성된 제2차 전반사면은 상기 다수의 경사 전반사면들에 의해 패턴이 만들어진다. 상기 경사 전반사면들은 동일한 폭을 가지고 균일한 간격이며 동일한 경사각을 가질 수 있다. 대안적으로 상기 경사 전반사면들의 경사각이 광원과 가까운 곳에서 멀어질수록 점점 커질 수 있고, 폭과 간격도 각각 달라질 수 있다. 이러한 경우, 상기 반사면은 렌즈 전면에서 보아 예컨대 반짝이는 보석 모양과 같은 아름다운 이미지를 다양하게 나타내도록 할 수 있다는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 차량용 램프에 있어서, 광원은 일반적인 텅스텐 또는 할로겐 램프를 사용할 수 있으나, 렌즈를 구성하는 물질이 열에 강하지 않아도 되는 발광다이오드(LED)인 것이 바람직하다. LED를 광원으로 사용할 때는, 예컨대 차량 관련 법규에서 지정하는 광량조건을 만족시키기 위해, 복수의 렌즈가 소정 패턴으로 배열되어 렌즈배열을 이루게 하는 실시예도 가능하다.
또한 본 발명의 다른 양상에 따라, 차량용 램프뿐만 아니라 기타 장식용이나 조명용 램프를 위한 광가이드로서도 사용될 수 있는 이중 전반사 렌즈가 제공된다. 이러한 전반사 렌즈는 상술한 차량용 램프에서 사용되는 렌즈 형태와 대응될 수 있다.
상술한 구성의 본 발명에 따른 차량용 램프는, 광원 및 이 광원과 인접하여 설치되는 상기 이중으로 전반사면을 가진 렌즈만을 포함하는 구성이 가능하다. 본 발명에 따른 상기 렌즈는 소정의 기하학적 형태만으로도 집광 및 확산 기능을 모두 만족시킬 수 있다. 따라서, 별도의 반사체와 같은 집광 수단이나 프레즈넬 렌즈 또는 어안 렌즈와 같은 광 확산/집광 수단이 없이도, 원하는 차량용 램프를 구성하는데 충분할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 및 이에 사용되는 이중 전반사 렌즈가 예시되며, 도 4에는 특히 렌즈 부분의 형태를 설명하기 위한 부분 절단 사시도가 도시되어 있다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 램프의 기하학적 형태 및 이에 따른 광 경로를 이론적으로 설명하기 위한 개략도가 도시된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프(30)는, 광원(32)과 렌즈(34)의 두 부품을 포함하여 구성될 수 있다. 광원(32)은 텅스텐이나 할로겐 또는 크세논 램프, 또는 발광다이오드(LED)일 수 있다.
렌즈(34)는 전체적으로 포물 회전체 형상을 하는데, 특히 2개의 전반사면을 구비한다는 특징을 가지는, 이중 전반사 렌즈이다. 이러한 렌즈(34)는 예컨대 공기와 같은 외부 물질의 굴절지수(no)보다 큰 굴절지수(ni)를 갖는 광투과성 물질로 채워져 이루어진다. 이러한 광투과성 물질의 굴절지수는 외부 물질의 굴절지수보다 크면 클수록 더 바람직하다. 따라서, 공기보다 굴절지수가 크다고 잘 알려진 물질인 유리(Hard Glass), PC, PMMA 등의 유전체 수지 물질 등과 같은 물질이 상기 렌즈(34)를 제작하는데 이용될 수 있다.
렌즈(34)는 복수의 서로 구별되는 표면을 구비할 수 있다. 이 표면은 대체로 3가지로 구별될 수 있는데, 광원(32)에서부터 광(B1)이 입사되는 입사면(342)과 입사된 후의 광(B2)이 외부로 빠져 나가지 않고 1차로 전반사되는 제1차 전반사면(344), 그리고 1차로 전반사된 광(B3)이 외부로 빠져 나가지 않고 다시 2차로 전반사되는 제2차 전반사면(346)으로 이루어진다. 이 경우 2차 전반사된 광(B4)은 제1차 전반사면(344)을 통해 외부로 출사된다(B5). 이와 같이 렌즈의 제1차 전반사면(344)은 렌즈의 출사면이기도 하다. 이들 3개의 표면 영역들은 서로 중복되지 않게 분리되어 있는 것이 바람직하다. 상기 출사면 즉 제1차 전반사면(344)을 통해 출사되어 나가는 광은 예컨대 차량의 전조등의 경우에는 차량의 전방으로, 제동등의 경우에는 차량의 후방으로 출사될 것이다. 이하에서는 설명을 명료하게 하기 위하여 출사면 측 즉 제1차 전반사면 측을 "전방"이라고 지칭한다. 도 4에 의해서, 렌즈의 전방 즉 제1차 전반사면(344)이 중앙부분이 움푹 들어간 형태로 회전 대칭인 포물면 형태를 하고 있다는 것이 잘 나타나 있다.
도 5를 더 참조하면, 렌즈(34)의 입사면(342)은 도시된 바와 같이, 광원(32)의 형태와 대응하도록 오목하게 적응된 홈의 형태로서, 상기 광원(32)으로부터 방사되는 광(B1)이 수직으로 입사되도록 하는 형태를 가지는 것이 바람직하다. 광원(32)으로부터의 광이 입사면(342)에 수직으로 입사하는 경우에는 굴절없이 입사된 방향 그대로 렌즈 내부로 입사될 수 있다. 입사면(342)은 렌즈의 포물 회전체 형태 중 좁은 꼭지 부분에 대응하는 것이 바람직하다. 오목한 홈 형태의 입사면(342)은 열발생이 거의 없는 발광다이오드 광원(32)에 대해서 적용되는 것이 바람직하다. 할로겐 램프 등과 같이 발열량이 큰 경우에는 열을 냉각시키기 위한 공간이나 열방출 수단 등이 더 필요할 수 있다.
도 6을 더 참조하면, 렌즈 내부로 입사된 광(B2)은 일단 전방의 제1차 전반사면(344)에 도달된다. 이때, 제1차 전반사면(344)은 광원(32)의 위치를 공통 초점으로 하고 서로 대칭인 두 개의 포물선(344a, 344b)이 회전하여 이루는 회전 포물면 형태에 대응한다. 이 포물면에 도달된 광은 전반사를 일으키는 임계각보다 모두 더 큰 입사각을 가진다. 따라서, 제1차 전반사면(344)에 도달된 광(B2)은 모두 전반사되어 렌즈의 반지름 방향으로 나란하게 퍼져 나가는 평행광(B3)으로 된다. 이러한 평행광(B3)의 발생은 제1차 전반사면에 대응하는 포물면의 초점 위치에 광원이 위치하는 것만으로 이루어질 수 있다. 이러한 기하학적 형태는 렌즈(34) 매질의 굴절율과 광원(32)의 형태에 따라 계산될 수 있는데, 이러한 계산 과정은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 수 있다.
일반적으로 렌즈를 이루는 물질의 굴절율(ni)이 주위, 예컨대, 공기의 굴절율(no)보다 훨씬 큰 경우에 특정 입사각 즉 임계각을 넘는 각도 범위에서 전반사가 발생한다는 점은 잘 알려져 있다. 예컨대, 렌즈의 재질이 PC(polycarbonat)인 경우, 렌즈의 굴절율은 1.586이며 전반사가 발생하는 임계각은 약 39도이다. 렌즈의 재질이 PMMA(polymethyl-methacrlate)인 경우 굴절율은 1.492이며, 임계각은 약 42.2도이다. 렌즈의 재질이 유리인 경우에는 굴절율이 1.475이며 임계각은 약 42.6도이다. 렌즈의 반사면이 포물면이 경우에는 전체 반사면에 걸쳐 광원이 임계각보다 더 큰 각도로 반사될 수 있는 형태를 용이하게 설계할 수 있다.
도 7을 참조하여 제1차 전반사면(344)과 광(B2) 사이의 작용을 더 설명한다. 광원(32)에서 렌즈 내부로 입사된 광(B2)이 제1차 전반사면(344)에 수직인 법선(O)과 이루는 각도(??)에 따라 전반사가 발생되거나 외부로 출사되거나 하게 된다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따라, 광원(32)에서 전방으로 수직으로 방사되어 입사된 광(B2o)이 법선과 이루는 각도가 43도 이상, 바람직하게는 45도가 되도록, 제1차 전반사면(344)이 설계될 수 있다. 이 경우, 제1차 전반사면(344)의 나머지 부분에서는 광(B2)과 법선(O) 사이가 45도보다 더 큰 각도를 이루게 된다. 이에 따라, 제1차 전반사면(344) 중에서 중앙에 광원(32) 바로 윗부분의 각도를 조정함으로써 전반사 발생이 보장되는 포물면을 설계할 수 있다.
이제 도 8을 참조하여, 제2차 전반사면(346)의 구조를 자세히 설명한다. 제1차 전반사면(344)에서 반사된 광(B3)이 평행광이므로 이 광이 전반사되도록 하는 전반사면(346)의 기하학적 형태를 쉽게 계산할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2차 전반사면(346)은 다수의 분할된 전반사면(346a)이 복수개 연결되어 구성될 수 있다. 이러한 전반사면(346a)은 평행광(B3)이 그 법선과 이루는 각도(A)가 임계각보다 크도록, 예컨대 45도가 되도록 평행광과 경사를 이루는 형태인 것이 바람직하다. 모든 각각의 경사 전반사면(346a)이 동일한 경사각을 가질 수 있으나, 다양한 패턴의 디자인을 위해, 전반사 조건을 만족하는 범위에서 변동될 수 있다. 예컨대 광원과 가까운 중앙에서 가장자리로 갈수록 경사각이 점점 커질 수 있다. 경사 전반사면(346a) 사이는 평행광(B3)과 평행한 면을 가지는 계단면(346b)으로 연결될 수 있다. 경사 전반사면(346a)에 의해 2차 전반사된 광(B4)은 매우 작은 각도(a)를 가지고 다시 제1차 전반사면(344)에 도달할 것이다. 이 각(a)은 전반사를 일으키는 임계각보다 훨씬 작기 때문에 그대로 제1차 전반사면(344)을 통과하여 약간의 굴절현상을 수반하면서 투사해 나간다(B5). 대개의 경우, 상기 각도(a)는 거의 영에 가깝게 설계될 수 있고, 따라서 렌즈의 전방을 향하여 투사된 광은 별도의 집광 렌즈 없이 그대로 원하는 용도로 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 렌즈 재질의 굴절율에 따라 설계될 수 있는 제1차 및 제2차 전반사면(344, 346)의 기하학적 형태에 따라 전반사가 발생하게 되므로, 반사면 상에는 종래의 알루미늄 또는 은분 코팅과 같은 코팅이 필요없다는 장점이 있다. 한편, 비록 본 발명에서 별도의 반사효율을 높이기 위한 코팅이 불필요하기는 하지만, 본 발명에 따른 렌즈에서 코팅 수단을 완전히 금지하는 것은 아니다. 필요한 경우 예컨대 가시광선이 아닌 근적외선과 같이 주파수가 다른 광원을 사용하는 경우에는, 굴절율도 달라지므로, 코팅층을 추가로 사용할 수도 있다는 점을 지적해둔다.
본 발명에 따른 제2차 전반사면(346)은 소정의 예컨대 계단 형태의 패턴이 형성될 수 있다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 제1차 전반사면으로부터의 광(B3)을 전반사시켜 다시 제1차 전반사면을 투과하도록 방향을 바꾸도록 경사진 경사 전반사면(346a)이 다수 형성되고, 이들 사이를 상기 평행광(B3)에 평행한 계단면(346b)으로 연결하는 구조가 바람직하다. 이러한 복수의 구별되는 경사 전반사면(346a)은 경우에 따라 복수가 아니라 하나만 형성될 수도 있다. 경사 전반사면(346a)의 수는 렌즈의 크기와 설계자의 의도에 따라 달라질 수 있다. 계단면(346b)에는 광이 도달되지 않으므로 전반사가 일어나지 않을 것이다. 이러한 계단 패턴에 의해 결과적으로 렌즈의 두께가 일정한 패턴으로 달라지며 이에 따라 전파되는 광량도 렌즈의 위치에 따라 달라지고, 결과적으로 램프(30)의 전방에서 볼 때 보석과 같은 아름다운 무늬가 나타날 수 있다.
이러한 패턴은 광 손실과 같은 부정적인 영향이 거의 없이 만들어질 수 있는데, 왜냐하면 패턴의 모양과 관계없이 광은 두 개의 전반사면(344, 346)에서 전부 전반사될 수 있기 때문이다. 렌즈(34)의 테두리면(348)으로 손실되는 광의 경우도 특정한 기하학적 형태를 취하면 모두 전반사될 수 있게 할 수 있다. 이러한 패턴은 오로지 전반사면(344, 346)이 전반사가 가능하도록 하여야 한다는 조건만을 만족시키면 되기 때문에, 반드시 계단식 패턴이어야만 하는 것은 아니다. 상기 패턴은, 필요에 따라 다른 기하학적 모양을 나타낼 수도 있으며, 더 단순한 모양일 수도 있다는 것을 당업자는 쉽게 이해할 것이다.
대체로 중앙이 오목하면서 회전 포물면 형태인 제1차 전반사면(344)은 또한 광이 외부로 나오는 출사면인데, 출사면은 별도의 패턴이 없이 평탄한 곡면인 것이 바람직하다. 출사면을 향하는 광은 보통 전방을 향하므로 출사된 광(B5)의 대부분은 전방을 향해 직진할 수 있다. 따라서, 출사되어 외부로 나오는 광(B5)은 별도의 프레즈넬 렌즈 또는 어안 렌즈와 같은 수단을 사용하지 않고 그대로 차량용 램프 광으로서 사용될 수 있다, 그러나, 본 발명의 차량용 램프에서 다른 확산용 렌즈와 같은 추가 수단의 사용을 금지하는 것은 아니며, 필요에 따라 부가할 수도 있다.
이미 언급한 바와 같이, 광원(32)은 본 발명에서 일반적으로 램프의 발열문제를 해소하고, 소비전력, 무게, 휘도 등의 측면에서 유리한 발광다이오드(LED)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 조명의 용도(예컨대 자동차의 미등, 제동등에는 빨간색을 쓰도록 법제화되어 있다)에 따라 다양한 발광색을 가진 발광다이오드(LED)를 사용할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 따라 하나의 광원 및 렌즈 조합을 사용하는 실시예만을 설명하였다. 그러나, 발광다이오드를 광원으로 사용하는 경우의 차량용 램프 또는 특별한 목적의 조명용 램프에 있어서는, 복수의 광원 및 렌즈 조합을 사용할 수 있다. 이때, 렌즈(34)가 수지 재질로 제작될 수 있으므로, 복수의 렌즈(34)가 배열된 형태를 일체로 제작하기 용이하다.
이상에서는 본 발명에 따른 램프 및 이에 사용되는 렌즈가 차량용으로 사용되는 것으로 설명되었다. 비록 본 발명에 따른 차량용 램프가 차량에 장착되는 것을 예상하고 있으나, 본 발명에 따른 램프를 차량이 아닌 다른 용도로 사용하는 것이 가능하다. 예컨대, 장식용이나 간판 등의 조명용 등과 같이 여러 가지 용도로도 사용되도록 쉽게 변경될 수 있다. 따라서 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용하고 있는 "차량용"이란 용어는 구체적인 실시 분야를 "예시"한 것으로만 이해되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같은 구성의 본 발명은, 종래의 차량용 램프에 비하여 매우 간단하고 콤팩트한 구조를 가지면서도 광원을 효율적으로 집속하여 전방으로 출사시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 광원으로부터의 광이 입사되어 전방으로 출사되는 전체 경로가 하나의 부품에 의해 만족될 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 광이 전반사되는 면에 소정 패턴을 구비하여 광량의 손실없이 미려한 무늬의 구현이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따르면 렌즈의 전반사면이 반사체 역할을 하게 되므로 반사체가 별도로 필요하지 않게 된다. 또한, 렌즈와 광원이외에 다른 부품이 결합되지 않아, 구성요소의 결합에서 오는 광원의 손실이 거의 없고, 광원을 용이하게 교체할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 렌즈의 반사면을 특정 이미지가 나타나도록 가공함으로써, 점등 시뿐 아니라 소등 시에도 뚜렷하게 나타날 수 있는 특정의 이미지를 표현 할 수 있어서 다양한 디자인이 가능하다는 등의 유리한 효과가 있다.
도 1은 종래의 반사경을 사용하여 광원의 빛을 전방으로 조사하는 차량용 램프의 개략도.
도 2는 종래의 디스크 타입의 광가이드 구조의 차량용 램프를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 구조를 측면에서 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 구조를 보여주는 일부 절단 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 이중 전반사 렌즈의 입사면의 구조 및 작용을 설명하기 위한 개략도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 이중 전반사 렌즈의 1차 전반사면인 두 포물면의 구조 및 작용을 설명하기 위한 개략도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 이중 전반사 렌즈의 2차 전반사면의 구조 및 작용을 설명하기 위한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
30 : 차량용 램프 32 : 광원
34 : 이중 전반사 렌즈 342 : 입사면
344 : 제1차 전반사면 346 : 제2차 전반사면
346a : 경사 전반사면 346b : 계단면
348 : 테두리면

Claims (9)

  1. 차량용 램프에 있어서;
    주위 물질의 제1 굴절율보다 큰 제 2 굴절율을 가지는 광투과성 물질로 이루어지며, 하나의 공통 초점을 공유하고 서로 대칭인 두 포물선의 회전 포물면을 구비하는 렌즈(34); 및
    상기 렌즈(34)의 상기 공통 초점 위치에 배치되는 광원(32)을
    포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 램프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈(34)는 복수의 구별되는 표면들을 구비하고, 상기 표면들은:
    상기 광원(32)과 인접하여 형성되며 광(L1)이 렌즈 내부로 입사되는 입사면(342)과;
    상기 입사면(342)을 통해 입사된 광((L2)이 1차 전반사되고 최종적으로 상기 외부 물질로 출사되는 면인 제1차 전반사면(344); 및
    상기 제1차 전반사면(344)에서 전반사된 광(L3)이 2차 전반사되는 면으로서 상기 2차 전반사된 광(L4)이 상기 제1차 전반사면(344)을 통해 외부로 출사하도록 반사하는 제2차 전반사면(346)을
    포함하여 이루어지는, 차량용 램프.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 입사면(342)은 상기 광원(32)으로부터 방사된 광(L1)이 수직으로 입사되도록 상기 광원(32)의 형태에 적응된 형상인, 차량용 램프.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 광원(32)에서 렌즈 전방으로 수직하게 입사된 광은 상기 제1차 전반사면(344)의 법선과 이루는 각도는 43도 이상인, 차량용 램프.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제2차 전반사면(346)은 상기 제1차 전반사면(344)에서 반사된 광(L3)을 전반사하도록 하는 경사각을 가지는 복수의 경사 전반사면(346a)과 상기 경사 전반사면(346a)을 서로 연결하는 복수의 계단면(346b)을 포함하는, 차량용 램프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 경사 전반사면(346a)의 경사각 크기는 상기 광원(32)에서 멀어짐에 따라 변동되는, 차량용 램프.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원(32)은 발광다이오드(LED)인, 차량용 램프.
  8. 램프용 렌즈로서:
    주위 물질의 제1 굴절율보다 큰 제 2 굴절율을 가지는 광투과성 물질로 이루어지는 포물 회전체 형상이며;
    상기 포물 회전체의 좁은 측에 광원이 배치되도록 하는 광원 장착부가 형성되며;
    상기 광원 장착부에 배치된 광원으로부터 방사된 광이 수직으로 입사되도록 적응된 곡면인 하나의 입사면과, 입사된 광이 전반사되어 반지름 방향으로 나란히 진행하도록 상기 광원이 공통 초점에 위치하는 서로 대칭인 두 포물선의 회전 포물면을 포함하는 제1차 전반사면과, 상기 1차 전반사된 광이 상기 렌즈 후면에서 다시 2차로 전반사하도록 하는 형태인 제2차 전반사면을 구비하고;
    상기 제2차 전반사면에 의해 2차 전반사된 광이 상기 제1차 전반사면을 통해 외부 물질로 출사되는
    것을 특징으로 하는, 이중 전반사 렌즈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제2차 전반사면은 상기 제1차 전반사면에서 반사된 광이 전반사되도록 하는 형태의 복수의 구별되는 경사 전반사면과 상기 경사 전반사면을 서로 연결하는 복수의 계단면을 포함하여, 전체적으로 계단 형태의 패턴을 구비하는, 이중 전반사 렌즈.
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