KR100532817B1 - 차량용 전조등 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성된 차량용 전조등에 있어서, 그 광원으로서 반도체 발광 소자를 사용한 경우에도 배광 패턴의 광도 분포를 섬세하고 치밀하게 제어할 수 있는 차량용 전조등을 제공하는 것이다.
발광 다이오드(32, 42, 52, 62)를 광원으로 하는 복수 개의 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)을 갖춘 구성으로 되어 있다. 이 때, 이들 복수 개의 등기구 유닛으로서, 단일의 발광 칩(32a)이 살장된 발광 다이오드(32)를 광원으로 하는 등기구 유닛(20A)과, 복수 개의 발광 칩(42a, 52a, 62a)이 실장된 발광 다이오드(42, 52, 62)를 광원으로 하는 등기구 유닛(20B, 20C, 30D)을 사용한다. 따라서, 등기구 유닛(20A)으로부터의 광조사에 의해 핫존을 형성하는 동시에, 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)으로부터의 광조사에 의해 확산 영역을 형성하게 된다.

Description

차량용 전조등 {VEHICLE HEADLAMP}
본 발명은 소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성된 차량용 전조등에 관한 것이다.
종래로부터, 테일 램프와 같은 차량용 표지등에는, 그 광원으로서 발광 다이오드가 많이 이용되고 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 2002-50214호 공보에는 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛이 복수 개 배열된 차량용 표지등이 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 2001-266620호 공보에는, 차량용 전조등에 있어서, 매트릭스형으로 배치된 복수 개의 발광 다이오드 중의 일부를 선택적으로 점등시킴으로써 원하는 배광 패턴을 형성하도록 구성된 것이 기재되어 있다.
전술한 일본 특허 공개 2001-266620호 공보에 기재된 등기구 구성에서는, 점등·비점등의 영역 분할에 의해서 배광 패턴의 형상을 변화시키는 것은 가능하지만, 원하는 광도 분포로 배광 패턴을 형성하는 것은 곤란하다.
한편, 전술한 일본 특허 공개 2002-50214호 공보에 기재되어 있는 것과 같이, 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛이 복수 개 배열된 등기구 구성을 차량용 전조등에 응용하는 것도 생각할 수 있지만, 이와 같이 한 경우에는 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 일본 특허 공개 2002-50214호 공보에 기재되어 있는 것과 같이 단순히 동일한 등기구 유닛을 복수 개 이용한 것 뿐이라면, 각 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 형성되는 배광 패턴은 그 패턴 형상 및 광도 분포가 서로 같은 것으로 되어 버리기 때문에, 그 합성 배광 패턴으로서 얻어지는 차량용 전조등의 배광 패턴을, 원하는 광도 분포가 되도록 섬세하고 치밀하게 제어할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성된 차량용 전조등에 있어서, 그 광원으로서 반도체 발광 소자를 이용한 경우에도 배광 패턴의 광도 분포를 섬세하고 치밀하게 제어할 수 있는 차량용 전조등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는, 반도체 발광 소자를 광원으로 하는 복수 개의 등기구 유닛을 갖춘 구성으로 한 다음, 각 반도체 발광 소자의 구성을 연구함으로써 상기 목적 달성을 도모하였다.
즉, 본 발명에 따른 차량용 전조등은,
소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성된 차량용 전조등에 있어서,
반도체 발광 소자를 광원으로 하는 복수 개의 등기구 유닛을 구비하여 이루어지고,
이들 복수 개의 등기구 유닛으로서, 단일의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 갖는 제1 등기구 유닛과, 복수 개의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 갖는 제2 등기구 유닛이 사용된 것을 특징으로 한다.
상기 「차량」에는, 4륜차나 2륜차 등의 자동차뿐만 아니라 철도 차량 등도 포함된다.
상기 「반도체 발광 소자」의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등을 채용할 수 있다.
상기 「제1 등기구 유닛」 및 「제2 등기구 유닛」은, 그 광원으로서 반도체 발광 소자를 갖는 것이라면 그 구체적인 등기구 구성이나 배설 개수 등은 특별히 한정되지 않는다.
상기 「제2 등기구 유닛」의 광원을 구성하는 반도체 발광 소자는, 복수 개의 발광 칩이 실장된 것이라면 발광 칩의 실장 개수나 그 배열 등은 특별히 한정되지 않는다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 가지 실시 형태에 따른 차량용 전조등(10)을 도시한 정면도이다.
이 차량용 전조등(10)은 로우빔용 전조등으로, 무도수형의 투광 커버(12)와 램프 본체(14)로 형성되는 등실 내에, 7개의 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)이 상하 3단으로 수용된 구성으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이들 복수 개의 등기구 유닛 중 등기구 유닛(20A)이 「제1 등기구 유닛」을 구성하고 있고, 나머지 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)이 「제2 등기구 유닛」을 구성하고 있다.
도 2는, 이 차량용 전조등(10)으로부터 전방으로 조사되는 빛에 의해 등기구 전방 25m의 위치에 배치된 가상 수직 스크린 상에 형성되는 로우빔용 배광 패턴(PL)을 투시적으로 도시한 도면이다.
이 로우빔용 배광 패턴(PL)은, 그 상단 가장자리에 수평 및 경사 컷오프 라인(CL1, CL2)을 갖는 좌측 배광 패턴으로, 양 컷오프 라인의 교점인 엘보점(E)의 위치는, 등기구 정면 방향의 소점(消點)인 H-V의 0.5∼0.6°정도 아래쪽 위치에 설정되어 있다. 그리고, 이 로우빔용 배광 패턴(PL)에서는 엘보점(E)를 둘러싸도록 하여 고광도 영역인 핫존(HZ)이 형성되어 있다.
이 로우빔용 배광 패턴(PL)은, 핫존 형성용 패턴(Pa)과, 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)과, 중확산 패턴(Pc)과, 광확산 패턴(Pd)의 합성 배광 패턴으로서 형성된다.
핫존 형성용 패턴(Pa)은 핫존(HZ)을 형성하기 위한 비교적 작은 배광 패턴으로, 하단에 배치된 2개의 등기구 유닛(20A)으로부터의 광조사에 의해 형성된다.
컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)은 수평 및 경사 컷오프 라인(CL1, CL2)을 형성하기 위한 배광 패턴으로, 핫존 형성용 패턴(Pa)보다 큰 배광 패턴으로서 형성되어 있다. 이 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)은, 중단에 배치된 2개의 등기구 유닛(20B)에 의해 형성된다.
중확산 패턴(Pc) 및 광확산 패턴(Pd)은, 로우빔용 배광 패턴(PL)에 충분한 확산을 갖게 하기 위한 배광 패턴으로, 중확산 패턴(Pc)은 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)보다 어느 정도 큰 배광 패턴으로서 형성되어 있으며, 광확산 패턴(Pd)은 중확산 패턴(Pc)보다 더욱 큰 배광 패턴으로서 형성되어 있다. 그리고, 이에 따라 로우빔용 배광 패턴(PL)의 광도 분포를, 그 주위 가장자리를 향해서 서서히 광도가 감소하도록 되어 있다. 중확산 패턴(Pc)은 상단의 양측에 배치된 2개의 등기구 유닛(20C)에 의해 형성되며, 광확산 패턴(Pd)은 상단의 중앙에 배치된 1개의 등기구 유닛(20D)에 의해 형성된다.
이들 각 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)은, 모두 발광 다이오드(이에 대해서는 후술함)를 광원으로서 갖는 광원 유닛(22A, 22B, 22C, 22D)과, 그 전방측에 설치된 투영 렌즈(24A, 24B, 24C, 24D)로 이루어지는 프로젝터형 등기구 유닛으로서 구성되어 있으며, 그 광축(Ax)이 모두 차량 전후 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 이 경우, 각 광축(Ax)은 정확하게는 수평 방향에 대해 0.5∼0.6°정도 하향 방향으로 연장되어 있다.
투영 렌즈(24A, 24B)는, 등기구를 정면에서 볼 때 가로로 긴 소판형(小判形)으로 형성되어 있으며, 투영 렌즈(24C, 24D)는 등기구 정면에서 볼 때 원형으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 등실 내에는 이들 투영 렌즈(24A, 24B, 24C, 24D)를 둘러싸도록 형성된 내측 패널(16)이 설치되어 있다.
이하, 각 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)의 구체적 구성에 대해 설명한다.
우선, 등기구 유닛(20A)의 구성에 대해 설명한다.
도 3은 등기구 유닛(20A)을 단품으로 도시한 측단면도이며, 도 4는 그 평단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 등기구 유닛(20A)의 광원 유닛(22A)은 광원으로서의 발광 다이오드(32)와, 리플렉터(34)와, 광제어 부재(36)를 구비하여 이루어져 있다.
발광 다이오드(32)는, 사방 1mm 정도 크기의 단일 발광 칩(32a)을 갖는 백색 발광 다이오드로서, 기판(38)에 지지된 상태로 광축(Ax) 상에서 수직 방향 위쪽에 대하여 광축(Ax) 둘레로 우측 방향으로 15°회전한 방향을 향해 배치되어 있다.
리플렉터(34)는 발광 다이오드(32)의 위쪽에 설치된 대략 돔형인 부재로서, 상기 발광 다이오드(32)로부터의 빛을 전방을 향해 광축(Ax) 부근에 집광 반사시키는 반사면(34a)을 갖고 있다. 이 반사면(34a)은, 발광 다이오드(32)로부터 상기 반사면(34a)까지의 수직 방향 거리가 10mm 정도가 되도록 형성되어 있다.
이 반사면(34a)은 광축(Ax)을 중심축으로 하는 대략 타원 구면형으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 이 반사면(34a)은 광축(Ax)을 포함하는 단면 형상이 대략 타원 형상으로 설정되어 있고, 그 이심율이 수직 단면으로부터 수평 단면을 향해 서서히 커지도록 설정되어 있다. 다만, 이들 각 단면을 형성하는 타원의 후방측 정점은 동일 위치에 설정되어 있다. 발광 다이오드(32)는 이 반사면(34a)의 수직 단면을 형성하는 타원의 제1 초점(F1)에 배치되어 있다. 그리고, 이에 따라, 반사면(34a)은 발광 다이오드(32)로부터의 빛을 전방을 향해 광축(Ax) 부근에 집광 반사시키고, 그 때 광축(Ax)을 포함하는 수직 단면 내에서는 상기 타원의 제2 초점(F2)에 대략 수속(收束)시키도록 되어 있다.
등기구 유닛(20A)의 투영 렌즈(24A)는, 전방측 표면이 볼록면이고 후방측 표면이 평면인 평볼록 렌즈로 구성되어 있고, 그 상하 양측이 면따기되어 있다. 이 투영 렌즈(24A)는, 그 후방측 초점(F3)을 리플렉터(34)의 반사면(34a)의 제2 초점(F2)에 대해 약간 후방에 위치시키도록 하여 광축(Ax) 상에 배치되어 있으며, 이에 따라 후방측 초점(F3)을 포함하는 초점면 위의 상을 반전상으로 하여 전방으로 투영하도록 되어 있다.
광제어 부재(36)는 리플렉터(34)의 아래쪽에 설치된 판형 부재로서, 등기구를 정면에서 볼 때 대략 へ자형으로 형성되어 있고, 그 상면에는 반사면 처리가 실시된 광제어면(36a)이 형성되어 있다. 그리고, 이 광제어 부재(36)는 그 광제어면(36a)에서 반사면(34a)으로부터의 반사광의 일부를 위쪽으로 반사시킴으로써, 투영 렌즈(24A)로부터 위쪽으로 출사하여야 할 빛을 투영 렌즈(24A)로부터 아래쪽으로 출사하는 빛으로 변환하는 제어를 행하며, 이에 따라 발광 다이오드(32)로부터의 출사광의 광속 이용율을 높이도록 되어 있다.
구체적으로는, 이 광제어면(36a)은 광축(Ax)으로부터 좌측 방향으로 수평으로 연장되는 수평 컷오프 형성면(36a1)과, 광축(Ax)으로부터 우측 방향으로 비스듬히 15°하향으로 연장되는 경사 컷오프 형성면(36a2)으로 이루어져 있으며, 그 전단 가장자리[즉, 광제어면(36a)과 광제어 부재(36)의 전단면(36b) 사이의 능선]가 투영 렌즈(24A)의 후방측 초점(F3)을 지나도록 형성되어 있다. 그리고, 발광 다이오드(32)로부터의 출사광 중, 리플렉터(34)의 반사면(34a)에서 반사된 빛은, 그 일부가 광제어 부재(36)의 광제어면(36a)에 입사하고, 그 나머지는 그대로 투영 렌즈(24A)에 입사한다. 이 경우, 광제어면(36a)에 입사된 빛은 이 광제어면(36a)에서 위쪽으로 반사되어 투영 렌즈(24A)에 입사하고, 이 투영 렌즈(24A)에서 하향 광으로서 출사한다.
한편, 광제어 부재(36)의 전단면(36b)은 투영 렌즈(24A)의 상면(像面) 만곡에 대응하도록, 평면에서 볼 때 좌우 양측이 전방으로 만곡되도록 형성되어 있다.
광제어 부재(36)의 후단부에는 기판 지지부(36c)가 형성되어 있고, 이 기판 지지부(36c)에서 기판(38)이 광제어 부재(36)에 고정되어 있다. 또, 리플렉터(34)는 그 하단 주위 가장자리에서 광제어 부재(36)에 고정되어 있다. 그리고, 광원 유닛(22A)은, 투영 렌즈(24A)와 함께 도시하지 않는 브래킷을 통해 램프 본체(14)에 고정되어 있다.
도 5는 등기구 유닛(20A)에서 전방으로 조사되는 빛에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 핫존 형성용 패턴(Pa)을, 등기구 유닛(20A)과 함께 그 배면측에서부터 투시적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 핫존 형성용 패턴(Pa)은 수평 및 경사 컷오프 라인(CL1, CL2)의 아래쪽에서 엘보점(E)을 둘러싸도록 형성되어 있고, 이에 따라 차량 전방 노면에서의 원방 영역의 시인성을 확보하도록 되어 있다.
이 핫존 형성용 패턴(Pa)은, 등기구 유닛(20A)의 광원이 단일의 발광 칩(32a)을 갖는 발광 다이오드(32)로 이루어져 있으므로 비교적 작은 배광 패턴으로서 형성되어 있으며, 이에 따라 차량 전방 노면에서의 원방 영역의 바로 앞쪽 영역이 극단적으로 밝아져 원방 영역의 시인성이 저하되어 버리는 것을 방지하도록 되어 있다.
본 실시 형태에서의 등기구 유닛(20A)은, 그 광제어 부재(36)의 광제어면(36a)이 수평 컷오프 형성면(36a1) 및 경사 컷오프 형성면(36a2)을 갖고 있기 때문에, 그 전단 가장자리 형상의 반전상으로서 수평 및 경사 컷오프 라인(CL1, CL2)의 일부가 형성되게 되지만, 이와 같이 구성함으로써 핫존 형성용 패턴(Pa)의 중심 위치를 엘보점(E)에 가까이 하여 원방 영역의 시인성을 한층 더 높이게 되어 있다.
그런데, 일반적으로 발광 다이오드로부터 출사되는 빛의 배광 곡선은, 상기 발광 다이오드의 정면 방향이 최대 광도에서 정면 방향으로부터의 각도가 커짐에 따라서 광도가 감소되는 광도 분포를 갖고 있지만, 본 실시 형태에서는 발광 다이오드(32)를 수직 방향 위쪽에 대해 광축(Ax) 둘레로 우측 방향으로 15° 회전한 방향을 향해 배치함으로써, 핫존 형성용 패턴(Pa)에서의 경사 컷오프 라인(CL2)의 하방 영역, 즉 도 5에서 파선으로 나타낸 영역(A)을 밝게 조사하도록 되어 있어, 이에 따라 좌측 배광의 로우빔용 배광 패턴(PL)의 원방 시인성이 한층 더 우수해지게 된다.
본 실시 형태에서는, 등기구 유닛(20A)이 2개 마련되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 로우빔용 배광 패턴(PL)에서의 핫존 형성용 패턴(Pa)은, 도 5에 도시한 핫존 형성용 패턴(Pa)을 이중으로 중첩시킨 것으로 된다.
다음에, 등기구 유닛(20B)의 구성에 대해 설명한다.
이 등기구 유닛(20B)은, 그 광원 이외의 구성은 등기구 유닛(20A)과 완전히 동일하다.
이 등기구 유닛(20B)의 광원은, 복수 개의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드(42)로 이루어져 있다. 구체적으로는, 이 발광 다이오드(42)는 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 사방 1 mm 정도 크기의 4개의 발광 칩(42a)이 田자형으로 배열된 백색 발광 다이오드로 이루어져 있다. 이 때문에, 이 발광 다이오드(42)는 단일 발광 칩(32a)이 실장된 등기구 유닛(20A)의 발광 다이오드(32)에 비하여 약 4배의 광원 광속을 갖게 된다.
단, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(32)에서는 단일 발광 칩(32a)의 크기(즉 사방 1 mm 정도의 크기)가 발광부로서의 크기로 되는 데에 반하여, 발광 다이오드(42)에서는 4개의 발광 칩(42a)의 크기(즉, 전체의 윤곽으로서 사방 3 mm 정도의 크기)가 발광부로서의 크기가 되기 때문에, 발광부는 꽤 큰 것이 된다.
따라서, 등기구 유닛(20B)으로부터의 광조사에 의해 형성되는 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)은, 도 5에 2점 쇄선으로 도시한 바와 같이 핫존 형성용 패턴(Pa)을 대략 서로 닮은꼴로 확대시킨 것과 같은 형상이 된다. 이 경우, 등기구 유닛(20B)으로부터 조사되는 빔의 광속은 등기구 유닛(20A)으로부터 조사되는 빔의 약 4배가 되기 때문에, 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)은 충분히 밝은 것으로 되고, 이에 따라 명료한 수평 및 경사 컷오프 라인(CL1, CL2)이 형성된다.
본 실시 형태에서는, 등기구 유닛(20B)이 2개 설치되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 로우빔용 배광 패턴(PL)에서의 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)은, 도 5에 도시한 컷오프 라인 형성용 패턴(Pb)을 이중으로 중첩시킨 것으로 된다.
다음에, 등기구 유닛(20C)의 구성에 대해 설명한다.
도 7은 등기구 유닛(20C)을 단품으로 도시한 측단면도이며, 도 8은 그 평단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 등기구 유닛(20C)의 광원 유닛(22C)은, 광원으로서의 발광 다이오드(52)와, 리플렉터(54)와, 광제어 부재(56)를 구비하여 이루어져 있다.
발광 다이오드(52)는, 등기구 유닛(20B)의 발광 다이오드(42)와 마찬가지로 사방 1 mm 정도 크기의 4개의 발광 칩(42a)이 田자형으로 배열된 백색 발광 다이오드로 이루어져 있다. 단, 이 발광 다이오드(52)는 기판(58)에 지지된 상태로 광축(Ax) 상에서 수직 방향 위쪽을 향해 배치되어 있다.
리플렉터(54)는 발광 다이오드(52)의 위쪽에 설치된 대략 돔형의 부재로서, 상기 발광 다이오드(52)로부터의 빛을 전방을 향해 광축(Ax) 부근에 집광 반사시키는 반사면(54a)을 갖고 있다. 이 반사면(54a)은 발광 다이오드(52)에서 상기 반사면(54a)까지의 수직 방향의 거리가 10 mm 정도가 되도록 형성되어 있다.
이 반사면(54a)은 광축(Ax)을 중심축으로 하는 대략 타원 구면형으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 이 반사면(54a)은 광축(Ax)을 포함하는 단면 형상이 대략 타원 형상으로 설정되어 있으며, 그 이심율이 수직 단면으로부터 수평 단면을 향해서 서서히 커지도록 설정되어 있다. 단, 이들 각 단면을 형성하는 타원의 후방측 정점은 동일 위치에 설정되어 있다. 발광 다이오드(52)는, 이 반사면(54a)의 수직 단면을 형성하는 타원의 제1 초점(F1)에 배치되어 있다. 그리고, 이에 따라, 반사면(54a)은 발광 다이오드(52)로부터의 빛을 전방을 향해서 광축(Ax) 부근에 집광 반사시키며, 이 경우 광축(Ax)을 포함하는 수직 단면 내에서는 상기 타원의 제2 초점(F2)에 대략 수속시키도록 되어 있다.
등기구 유닛(20C)의 투영 렌즈(24C)는, 전방측 표면이 볼록면이고 후방측 표면이 평면인 평볼록 렌즈로 구성되어 있다. 이 투영 렌즈(24C)는, 그 후방측 초점(F3)을 리플렉터(54)의 반사면(54a)의 제2 초점(F2)에 대해 어느 정도 후방에 위치시키도록 하여 광축(Ax) 상에 배치되어 있으며, 이에 따라 후방측 초점(F3)을 포함하는 초점면 위의 상을 반전상으로 하여 전방으로 투영하도록 되어 있다.
광제어 부재(56)는 리플렉터(54)의 아래쪽에 설치된 판형 부재로, 등기구를 정면에서 볼 때 일자형으로 형성되어 있고, 그 상면에는 반사면 처리가 실시된 광 제어면(56a)이 형성되어 있다. 그리고, 이 광제어 부재(56)는 그 광제어면(56a)에서 반사면(54a)으로부터의 반사광의 일부를 위쪽으로 반사시킴으로써, 투영 렌즈(24C)로부터 위쪽으로 출사하여야 할 빛을 투영 렌즈(24C)로부터 아래쪽으로 출사하는 빛으로 변환시키는 제어를 하며, 이에 따라 발광 다이오드(52)로부터의 출사광의 광속 이용율을 높이도록 되어 있다.
즉, 발광 다이오드(52)로부터의 출사광 중, 리플렉터(54)의 반사면(54a)에서 반사된 빛은, 그 일부가 광제어 부재(56)의 광제어면(56a)에 입사하고, 그 나머지는 그대로 투영 렌즈(24C)에 입사한다. 이 경우, 광제어면(56a)에 입사된 빛은 이 광제어면(56a)에서 위쪽으로 반사되어 투영 렌즈(24C)에 입사하고, 이 투영 렌즈(24C)로부터 하향광으로서 출사한다.
한편, 광제어 부재(56)의 전단면(56b)은, 투영 렌즈(24C)의 상면 만곡에 대응하도록 평면에서 볼 때 좌우 양측이 전방으로 만곡되도록 형성되어 있다.
광제어 부재(56)의 후단부에는 기판 지지부(56c)가 형성되어 있으며, 이 기판 지지부(56c)에서 기판(58)이 광제어 부재(56)에 고정되어 있다. 또한, 리플렉터(54)는 그 하단 주위 가장자리에서 광제어 부재(56)에 고정되어 있다. 그리고, 광원 유닛(22C)은 투영 렌즈(24C)와 함께 도시하지 않는 브래킷을 통해 램프 본체(14)에 고정되어 있다.
도 9는 등기구 유닛(20C)으로부터 전방으로 조사되는 빛에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 중확산 패턴(Pc)을, 등기구 유닛(20C)과 함께 그 배면측으로부터 투시적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 이 중확산 패턴(Pc)은, H-V를 지나는 수직선인 V-V선에 대해 좌우 양측으로 크게 넓어지도록 형성되어 있고, 이에 따라 차량 전방 노면을 광범위하게 조사하도록 되어 있다. 이 경우, 등기구 유닛(20C)의 발광 다이오드(52)는 4개의 발광 칩(52a)을 갖고 있기 때문에, 중확산 패턴(Pc)은 충분히 밝은 것이 된다. 또한, 이 중확산 패턴(Pc)의 상단 가장자리는 광제어 부재(56)의 광제어면(56a)의 전단 가장자리 형상의 반전상으로서 수평 컷오프 라인(CL1)과 동일한 높이에서 수평으로 연장되도록 형성되기 때문에, 좌우 양측의 원방 시인성이 높은 것이 된다.
본 실시 형태에서는, 등기구 유닛(20C)이 2개 설치되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 로우빔용 배광 패턴(PL)에서의 중확산 패턴(Pc)은, 도 9에 도시한 중확산 패턴(Pc)을 이중으로 중첩시킨 것이 된다.
다음에, 등기구 유닛(20D)의 구성에 대해 설명한다.
이 등기구 유닛(20D)은 등기구 유닛(20C)과 대략 유사한 구성이지만, 그 광원 유닛(22D)의 크기가 등기구 유닛(20C)과 다르다.
즉, 이 등기구 유닛(20D)은, 도 10에 도시한 바와 같이 등기구 유닛(20C)의 투영 렌즈(24C)와 마찬가지의 투영 렌즈(24D)를 갖추고 있으며, 또한 그 광원 유닛(22D)은 발광 다이오드(62)와, 리플렉터(64)와, 광제어 부재(66)를 구비하고 있다. 단, 이 광원 유닛(22D)은, 리플렉터(64) 및 광제어 부재(66)가 투영 렌즈(24D)의 후방측 초점(F3)의 위치를 기준으로 하여, 등기구 유닛(20C)의 광원 유닛(22C)에서의 리플렉터(54) 및 광제어 부재(56)를 서로 닮은 꼴로 약간 크게 한 형상으로 되어 있다. 구체적으로는, 리플렉터(64)의 반사면(64a)은 발광 다이오드(62)로부터 상기 반사면(64a)까지의 수직 방향의 거리가 14mm 정도가 되도록 형성되어 있다.
발광 다이오드(62)는, 등기구 유닛(20C)의 발광 다이오드(52)와 마찬가지로 사방 1 mm 정도 크기의 4개의 발광 칩(62a)이 田자형으로 배열된 백색 발광 다이오드로 이루어져 있다.
이 등기구 유닛(20D)은, 그 광원 유닛(22D)의 크기가 등기구 유닛(20C)의 광원 유닛(22C)보다 크기 때문에, 도 9에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 등기구 유닛(20D)으로부터의 광조사에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 광확산 패턴(Pd)은, 중확산 패턴(Pc)을 대략 서로 닮은 꼴로 확대시킨 것과 같은 형상이 된다. 이 경우, 등기구 유닛(20D)으로부터 조사되는 빔의 광속은 등기구 유닛(20C)으로부터 조사되는 빔과 동일한 양이기 때문에, 광확산 패턴(Pd)은 중확산 패턴(Pc)보다 약간 광도가 낮아진다.
본 실시 형태에서는, 등기구 유닛(20D)이 1개만 설치되어 있기 때문에, 도 2에 도시한 로우빔용 배광 패턴(PL)에서의 광확산 패턴(Pd)은 도 9에 도시한 광확산 패턴(Pd)과 같은 것이 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 차량용 전조등(10)은, 복수 개의 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)으로부터의 광조사에 의해 소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성되어 있는데, 이들 복수 개의 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)으로서, 단일의 발광 칩(32a)이 실장된 발광 다이오드(32)로 이루어지는 광원을 갖는 등기구 유닛(20A)과, 복수 개의 발광 칩(42a, 52a, 62a)이 실장된 발광 다이오드(42, 52, 62)로 이루어지는 광원을 갖는 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)이 사용되어 있기 때문에, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
즉, 등기구 유닛(20A)의 광원은 단일의 발광 칩(32a)이 실장된 발광 다이오드(32)로 이루어져 있기 때문에, 이 등기구 유닛(20A)으로부터의 광조사에 의해 작은 배광 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 한편, 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)의 광원은 복수 개의 발광 칩(42a, 52a, 62a)이 실장된 발광 다이오드(42, 52, 62)로 이루어져 그 발광 면적이 크므로, 이들 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)으로부터의 광조사에 의해 크고 밝은 배광 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
따라서, 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)을 적극적으로 이용함으로써 등기구 유닛의 개수를 그다지 늘리는 일 없이 원하는 밝기를 확보할 수 있으며, 또한 등기구 유닛(20A)을 적절하게 이용함으로써 스폿적인 배광 패턴을 소정 위치에 소정 형상으로 용이하게 형성할 수 있게 된다. 그리고, 이에 따라, 이들 배광 패턴의 합성 배광 패턴으로서 형성되는 차량용 전조등(10)의 로우빔용 배광 패턴(PL)을, 원하는 광도 분포가 되도록 섬세하고 치밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 등기구 유닛(20A)이 로우빔용 배광 패턴(PL)의 핫존(HZ)을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성되어 있고, 등기구 유닛(20B, 20C, 20D)이 로우빔용 배광 패턴(PL)의 확산 영역을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성되어 있기 때문에, 로우빔용 배광 패턴(PL)에 원하는 밝기를 확보한 상태에서, 핫존(HZ)의 상하 폭이 필요 이상으로 커지지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 차량 전방 노면의 원방 영역의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.
특히 본 실시 형태에 따른 차량용 전조등(10)과 같이 로우빔용의 전조등인 경우에는, 글레어의 원인이 되는 상측광을 발생시키지 않도록 하면서 핫존(HZ)을 형성해야 하기 때문에, 작은 배광 패턴을 형성할 수 있는 등기구 유닛(20A)을 핫존 형성용으로서 이용하는 것이 특히 효과적이다.
한편, 본 실시 형태에 따른 차량용 전조등(10)에서는, 7개의 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)을 갖춘 구성으로 되어 있고, 그 중, 단일의 발광 칩(32a)이 실장된 발광 다이오드(32)를 광원으로 하는 등기구 유닛(20A)은 2개 설치되는 것으로 하여 설명했지만, 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D) 전체 개수 및 등기구 유닛(20A)의 개수는 적절하게 변경하여도 되는 것은 물론이다.
또 본 실시형태에서는, 발광 다이오드(42, 52, 62)에 실장된 발광 칩(42a, 52a, 62a)이 4개인 것으로 하여 설명했지만, 이와 같이 하는 대신 2개, 3개 또는 5개 이상 실장된 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 이들 복수 개의 발광 칩의 배열에 있어서도, 본 실시 형태와 같이 田자형으로 배열하는 대신 일직선형, 원호형 또는 원환형 등으로 배열하도록 하더라도 좋다.
또한 본 실시 형태에서는, 각 등기구 유닛(20A, 20B, 20C, 20D)이 프로젝터형의 등기구 유닛인 것으로 하여 설명했지만, 기타 종류의 등기구 유닛을 사용하는 것도 물론 가능하다.
예컨대, 제1 등기구 유닛으로서, 등기구 유닛(20A) 대신 도 11에 도시한 바와 같은 직사형의 등기구 유닛(70A)을 사용하는 것이 가능하다.
이 등기구 유닛(70A)은 광원 유닛(72A)과 전방측에 설치된 집광 렌즈(74A)로 이루어져 있다.
광원 유닛(72A)은 광원으로서의 발광 다이오드(76)와 쉐이드(78)를 구비하여 이루어져 있다.
발광 다이오드(76)는 등기구 유닛(20A)의 발광 다이오드(32)와 마찬가지의 구성이며, 그 발광 칩(76a)을 광축(Ax) 상에서 등기구 전방을 향하도록 배치한 상태에서, 기판(82)을 통해 지지 부재(80)에 고정되어 있다. 쉐이드(78)는 발광 다이오드(76)의 전방 근방에서 광축(Ax)과 직교하는 수직면을 따라서 연장되는 판형 부재로서, 그 상단 가장자리(78a)가 광축(Ax)을 수평 방향으로 지나도록 해서 지지 부재(80)에 고정되어 있다.
집광 렌즈(74A)는 전방측 표면이 볼록면이며 후방측 표면이 평면인 평볼록 렌즈로 구성되어 있다. 이 집광 렌즈(74A)는, 그 후방측 초점(F4)을 쉐이드(78)의 상단 가장자리(78a)와 광축(Ax)의 교점에 위치시키도록 하여 광축(Ax) 상에 배치되어 있다.
그리고, 이 등기구 유닛(70A)에서는, 발광 다이오드(76)로부터의 출사광을 집광 렌즈(74A)에 의해서 약간 광축(Ax) 부근으로 수속하는 대략 평행광으로 하여 전방으로 반전 조사하는 동시에, 발광 다이오드(76)로부터의 출사광 중 광축(Ax)보다 아래쪽으로 향하는 빛을 쉐이드(78)에 의해 차폐하여 등기구 전방으로 상측광이 조사되지 않도록 되어 있다.
이러한 직사형의 등기구 유닛(70A)은 스폿적인 배광 패턴을 형성하는 데에 적합하기 때문에, 이 등기구 유닛(70A)을 상기 등기구 유닛(20A) 대신 사용하면, 작은 핫존을 형성하는 것이 한층 더 용이하게 가능해진다.
그런데, 본 실시 형태에서는 단일의 발광 칩(32a)이 실장된 발광 다이오드(32)를 갖는 등기구 유닛(20A)으로부터의 광조사에 의해 핫존(HZ)을 형성하는 구성으로 되어 있지만, 그 밖에도, 예컨대 두상 표지 조사용의 배광 패턴 등과 같은 다른 스폿적인 배광 패턴을 형성하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는 차량용 전조등(10)이 로우빔용 전조등인 경우에 대해 설명했지만, 하이빔용 전조등인 경우에도, 단일의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛과 복수 개의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛을 적절하게 조합하여 하이빔용의 광조사를 행하도록 구성하면, 중심부로부터 주위 가장자리를 향해서 서서히 광도가 감소되는 광도 분포를 갖는 하이빔용 배광 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
즉, 예컨대 도 12에 도시한 바와 같이, 중심부로부터 주위 가장자리를 향해서 핫존(HZ), 중확산 영역(Zm), 광확산 영역(Zw)의 순으로 광도가 감소되는 광도 분포를 갖는 하이빔용 배광 패턴(PH)을 형성할 수 있다. 이 경우, 핫존(HZ)은 단일의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 형성하고, 중확산 영역(Zm) 및 광확산 영역(Zw)은 복수 개의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛으로 형성하면 좋다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 전조등은 반도체 발광 소자를 광원으로 하는 복수 개의 등기구 유닛을 구비하여 이루어지며, 이들 복수 개의 등기구 유닛으로서, 단일의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 갖는 제1 등기구 유닛과, 복수 개의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 갖는 제2 등기구 유닛이 사용되어 있으므로, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
즉, 제1 등기구 유닛의 광원은 단일의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어져 있기 때문에, 이 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 작은 배광 패턴을 형성하는 것이 가능해진다. 한편, 제2 등기구 유닛의 광원은 복수 개의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어져, 그 발광 면적은 큰 것으로 되기 때문에, 이 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 크고 밝은 배광 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.
따라서, 제2 등기구 유닛을 적극적으로 이용함으로써 등기구 유닛의 개수를 그다지 늘리는 일 없이 원하는 밝기를 확보할 수 있고, 또 제1 등기구 유닛을 적절하게 이용함으로써, 스폿적인 배광 패턴을 소정 위치에 소정 형상으로 용이하게 형성할 수 있게 된다. 그리고, 이에 따라, 이들 배광 패턴의 합성 배광 패턴으로서 형성되는 차량용 전조등의 배광 패턴을, 원하는 광도 분포가 되도록 섬세하고 치밀하게 제어하는 것이 가능해진다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 소정의 배광 패턴을 형성하도록 구성된 차량용 전조등에 있어서, 그 광원으로서 반도체 발광 소자를 사용한 경우에도, 배광 패턴의 광도 분포를 섬세하고 치밀하게 제어할 수 있다. 더구나, 이것을 등기구 유닛의 사용 개수를 가능한 한 적게 한 상태로 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 전조등은, 반도체 발광 소자를 광원으로 하는 복수 개의 등기구 유닛을 갖춘 구성으로 되어 있기 때문에, 각 등기구 유닛의 소형화를 도모하는 것이 가능해지고, 이에 따라 차량용 전조등의 형상 자유도를 높이는 동시에 그 컴팩트화를 도모하는 것이 가능해진다.
상기 구성에 있어서, 제1 등기구 유닛을, 배광 패턴의 핫존을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성하는 동시에, 제2 등기구 유닛을, 배광 패턴의 확산 영역을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성하면, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
즉, 일반적으로 차량용 전조등은 하이빔용 배광 패턴 또는 로우빔용 배광 패턴을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성되어 있는데, 어느 쪽의 배광 패턴을 형성하기 위한 광조사를 행하는 경우에도, 차량 전방 노면의 원방 영역의 시인성(視認性)을 높이기 위해서 배광 패턴의 대략 중심 위치에 고광도 영역인 핫존을 형성하도록 되어 있다. 이 핫존은 가능하면 밝은 편이 바람직한데, 복수 개의 발광 칩이 실장된 발광 다이오드를 광원으로 하는 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 핫존을 형성하려고 하면, 핫존은 꽤 큰 것이 되어 버린다. 핫존이 커지는 것 자체는 바람직한 것이지만, 그 상하 폭이 너무 커지면 차량 전방 노면에서의 원방 영역의 바로 앞쪽 영역이 극단적으로 밝아져 버려, 이에 따라 원방 영역의 시인성이 오히려 저하되어 버릴 우려가 있다.
따라서, 제1 등기구 유닛을, 배광 패턴의 핫존을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성하는 동시에, 제2 등기구 유닛을, 배광 패턴의 확산 영역을 형성하기 위한 광조사를 행하도록 구성하면, 배광 패턴에 원하는 밝기를 확보한 상태에서, 핫존의 상하 폭이 필요 이상으로 커지지 않도록 할 수 있어, 이에 따라 차량 전방 노면의 원방 영역의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 배광 패턴이 로우빔용 배광 패턴인 경우에는, 글레어의 원인이 되는 상측광을 발생시키지 않도록 하면서 핫존을 형성해야 하기 때문에, 작은 배광 패턴을 형성할 수 있는 제1 등기구 유닛을 핫존 형성용으로서 이용하는 것이 특히 효과적이다. 또한, 배광 패턴이 로우빔용 배광 패턴인 경우에는, 제1 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해, 예컨대 두상 표지 조사용의 배광 패턴 등과 같은 다른 스폿적인 배광 패턴을 형성하도록 구성하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 가지 실시 형태에 따른 차량용 전조등을 도시한 정면도.
도 2는 상기 차량용 전조등으로부터의 광조사에 의해 등기구 전방 25 m 위치에 배치된 가상 수직 스크린 상에 형성되는 로우빔용 배광 패턴을 투시적으로 도시한 도면.
도 3은 상기 차량용 전조등에 있어서의 제1 등기구 유닛을 단품으로 도시한 측단면도.
도 4는 상기 제1 등기구 유닛을 도시한 평단면도.
도 5는 상기 제1 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴을, 그 등기구 유닛과 함께 그 배면측으로부터 투시적으로 도시한 도면.
도 6a는 상기 제1 등기구 유닛의 발광 다이오드를 도시한 평면도이고, 도 6b는 상기 차량용 전조등의 제2 등기구 유닛의 발광 다이오드를 도시한 평면도.
도 7은 상기 차량용 전조등에 있어서의 다른 제2 등기구 유닛을 단품으로 도시한 측단면도.
도 8은 상기 다른 제2 등기구 유닛을 도시한 평단면도.
도 9는 상기 다른 제2 등기구 유닛으로부터의 광조사에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴을, 그 등기구 유닛과 함께 그 배면측으로부터 투시적으로 도시한 도면.
도 10은 상기 차량용 전조등에 있어서의 또 다른 제2 등기구 유닛을 단품으로 도시한 평단면도.
도 11은 상기 제1 등기구 유닛의 변형예를 도시한, 도 3과 유사한 도면.
도 12는 상기 차량용 전조등을 하이빔용 전조등으로서 구성한 경우에, 그 차량용 전조등으로부터의 광조사에 의해 상기 가상 수직 스크린 상에 형성되는 하이빔용 배광 패턴을 투시적으로 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 차량용 전조등
12 : 투광 커버
14 : 램프 본체
16 : 내측 패널
20A, 70A : 제1 등기구 유닛
20B, 20C, 20D : 제2 등기구 유닛
22A, 22B, 22C, 22D, 72A : 광원 유닛
24A, 24B, 24C, 24D : 투영 렌즈
32, 76 : 단일의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로서의 발광 다이오드
32a, 42a, 52a, 62a, 76a : 발광 칩
34, 54, 64 : 리플렉터
34a, 54a, 64a : 반사면
36, 56, 66 : 광제어 부재
36a, 56a, 66a : 광제어면
36a1 : 수평 컷오프 형성면
36a2 : 경사 컷오프 형성면
36b, 56b, 66b : 전단면
36c, 56c : 기판 지지부
38, 58, 82 : 기판
42, 52, 62 : 복수 개의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로서의 발광 다이오드
74A : 집광 렌즈
78 : 쉐이드
78a : 상단 가장자리
80 : 지지 부재
Ax : 광축
CL1 : 수평 컷오프 라인
CL2 : 경사 컷오프 라인
E : 엘보점
F1 : 제1 초점
F2 : 제2 초점
F3, F4 : 후방측 초점
PH : 하이빔용 배광 패턴
PL : 로우빔용 배광 패턴
Pa : 핫존 형성용 패턴
Pb : 컷오프 라인 형성용 패턴
Pc : 중확산 패턴
Pd : 광확산 패턴
Zm : 중확산 영역
Zw : 광확산 영역

Claims (3)

  1. 핫존 및 확산 영역을 포함하는 배광 패턴을 형성하기 위한 차량용 전조등에
    있어서,
    반도체 발광 소자를 광원으로 하는 제1 등기구 유닛 및 제2 등기구 유닛을 포함하되,
    상기 제1 등기구 유닛은 단일의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 가지고 광조사되어 상기 배광 패턴의 핫존을 형성하며,
    상기 제2 등기구 유닛은 복수개의 발광 칩이 실장된 반도체 발광 소자로 이루어지는 광원을 가지고 광조사되어, 상기 배광 패턴의 확산 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 배광 패턴은 로우빔용 배광 패턴인 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
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