KR100565911B1 - 차량용 전조등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 등의 발광 소자를 이용한 차량용 전조등에 있어서, 배광 설계를 용이하게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
반도체를 이용한 발광 소자와, 반사경 또는 렌즈를 포함하는 광학계를 구비한 차량용 전조등에 있어서, 상기 발광 소자는 제1 조사빔에 이용되는 발광부(19a)와, 제2 조사빔에 이용되는 발광부(19b)를 구비하고, 각 발광부를 각기 점등함으로써 조사빔이 전환되도록 구성하였다.

Description

차량용 전조등{VEHICULAR HEADLAMP}
도 1은 발광 소자의 구성예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 발광 소자에 관한 직사각형의 패턴예를 도시하는 도면이다.
도 3은 측방에서 본 LED를 도시하는 설명도이다.
도 4는 도 5와 함께 본 발명에 이용하는 발광 소자의 일례를 도시한 것으로, 본 도면은 측방에서 본 발광 소자를 도시하는 도면이다.
도 5는 발광 소자를 광축 방향에서 본 도면이다.
도 6은 발광부에 관한 투영상(投影像)의 설명도이다.
도 7은 도 8 및 도 9와 함께 본 발명에 이용하는 발광 소자의 일례를 도시하는 것으로, 본 도면은 발광 소자를 그 광축 방향에서 본 도면이다.
도 8은 발광부끼리의 상대적인 위치 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 발광 소자를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 10은 광 차폐부에 의한 발광부의 분리를 도시하는 사시도이다.
도 11은 복수의 발광부를 일정 방향으로 배열시키는 경우의 구성에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 13과 함께 본 발명에 따른 전조등의 구성예를 도시하는 것으로, 본 도면은 발광 소자로부터의 직사광을 이용한 구성 형태의 설명도이다.
도 13은 반사광을 이용한 구성 형태의 설명도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 발광 소자
1a : 발광부
2 : 칩부
3 : 반사부
4 : 형광체
5 : 렌즈부
12 : 발광 소자
13 : 렌즈부
14 : 렌즈부의 중심축
17 : 발광부
17a : 긴 변
19 : 발광 소자
19a : 제1 발광부
19b : 제2 발광부
20 : 렌즈부
26 : 발광 소자
26a, 26b : 발광부
27 : 광 차폐부
28, 28' : 발광부
29, 35 : 차량용 전조등
30, 36 : 렌즈
31, 38 : 광학계
32, 39 : 발광 소자
34, 40 :지지 부재
37 : 반사경
본 발명은 발광 다이오드 등의 반도체 발광 소자를 광원에 이용한 차량용 전조등에 있어서, 복수의 조사빔을 전환하여 기능별 배광을 얻기 위한 기술에 관한 것이다.
차량용 등기구의 광원에는 백열전구나 방전등이 사용되지만, 저소비전력화나 소형화 등을 목적으로 하여 반도체를 이용한 발광 다이오드(LED) 등의 발광 소자가 착안되고 있다.
예컨대, LED를 이용한 등기구의 예로서는, 하이 마운트 스톱 램프나 리어 사이드 마커 램프 등을 들 수 있다.
그런데, LED 등의 반도체를 이용한 발광 소자를 차량용 전조등의 광원에 이용하는 경우에는, 딥 빔(dipped beam)의 배광 패턴을 만들어내기 위해서 광학 설계 상의 고안을 필요로 한다. 예컨대, 매트릭스형으로 배치된 다수의 반도체 광원을 이용하여 각종 광 기능에 대해서 전환을 행할 수 있도록 한 구성 형태가 알려져 있다〔예컨대, 일본 특허 공개 제2001-266620호 공보(도 1, 도 4) 참조〕.
그런데, 차량용 전조등에 적용하는 것과 관련해서는, 주행용 빔이나 딥 빔의 전환을 필요로 하기 때문에, 복수의 발광 소자를 이용하는 구성 형태에서는 빔에 따라 사용하는 발광 소자를 선택해야 한다. 그러나, 지금까지 알려져 있는 발광 소자는 차량용 배광을 충분히 고려하여 설계가 이루어지지 않았기 때문에, 그러한 소자를 광원에 이용하여 광학 설계를 행하는 경우에, 여러 가지 문제가 있다. 예컨대, 딥 빔의 배광에서는, 명암 경계를 규정하는 컷 라인(혹은 컷오프 라인)을 명확히 형성하기가 어렵다. 또한, 다수의 발광 소자를 이용하는 경우에는 이들의 점유 공간이 증가하는 것이 문제가 된다.
그래서, 본 발명은 LED 등의 발광 소자를 이용한 차량용 전조등에 있어서, 배광 설계를 용이하게 행할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 반도체를 이용한 발광 소자와, 반사경 또는 렌즈를 포함하는 광학계를 구비한 차량용 전조등에 있어서, 상기 발광 소자는 제1 조사빔에 이용되는 하나 또는 복수의 발광부와, 제2 조사빔에 이용되는 하나 또는 복수의 발광부를 구비하고, 각 발광부를 각기 점등함으로써 조사빔이 전환되도록 구성한 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 사용하는 조사빔에 따라 발광 소자내의 발광부를 전환함으로써, 조사 목적에 따른 광학계의 배광 설계가 용이해진다.
본 발명은 광원으로서 발광 소자를 이용한 차량용 전조등에 관한 것으로, 전조등이나 안개등(fog lamp) 등에 적용할 수 있다. 또한, 반도체를 이용한 발광 소자로는 예컨대, pn 접합에 순방향 전류를 흐르게 함으로써 발광하는 LED나, 전계에 의해 발광하는 EL 소자 등을 들 수 있다.
도 1은 LED를 예로 하여 그 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
발광 소자(1)는 칩부(2), 반사부(3), 형광체(4), 렌즈부(5)를 구비하고 있고, 본 예에서는 발광부(1a)가 칩부(2), 반사부(3) 및 형광체(4)로 구성되어 있다.
칩부(2)에는, 예컨대 Al-In-Ga-P계, In-Ga-N계 재료 등이 이용되고, 도시한 바와 같이 칩부(2)를 지지 부재(리드 프레임이나 스템 등)에 직접 장착하는 방법과, 칩부를 서브 장착 부재에 탑재하여 그 부재를 지지 부재에 장착하는 방법을 들 수 있다. 또한, 칩부(2)에 형성된 전극에 본딩 와이어(도시하지 않음)가 접속된다.
반사부(3)는 칩부(2)의 주위에 마련되는 부재에 형성되어 있다. 예컨대, 칩부(2)의 지지 부재에 컵형의 부분이 있으며, 이 부분에 오목면을 형성함으로써 반사면이 형성된다. 칩부(2)에서 발생하는 광은 발광 소자(1)의 광축을 중심으로 지향 특성을 갖고 있고, 광축에서 멀어짐에 따라 광 강도가 약해진다. 따라서, 도면에 「6a」로 나타내는 직사광과, 「6b」및 「6c」로 나타내는 반사광으로 구분한 경우에, 광축 방향의 직사광이 가장 강하지만, 「6b」와 같이 칩부(2)로부터 측방으로 나오는 광을 유효하게 이용하기 위해서 반사부(3)가 마련되어 있다. 즉, 그 반사부(3)의 반사면에서 광이 반사되어 전방(조사 방향)으로 향하는 광으로 된다. 또한, 「6c」로 나타내는 광은 발광층으로부터 나온 후, 조사 방향과는 반대측으로 향하는 광을 나타내며, 이 광은 칩부(2)의 후단면에서의 반사에 의해 전방을 향하는 광으로 되거나, 혹은 칩부(2)의 후단면에서의 반사 후에, 칩부(2)의 측면으로부터 출사하여 반사부(3)에서 반사된다.
형광체(4)는 칩부(2) 및 그 주변부를 덮고 있다. 백색광을 얻기 위해서는 예컨대, 청색 발광의 칩부와, YAG 형광체 등의 황색 발광 재료를 이용하여 혼색을 행하는 것이 좋다.
렌즈부(5)는 칩부(2)의 전방에 배치되거나 또는 발광부(1a)를 수지 렌즈 내에 감싼 구조로 이루어진다. 후자의 구조에서는, 발광부 전체를 수지에 매립하여 지향성을 높이는 방법이 채용되고, 예컨대 스톱 램프 등에 사용되는 포탄형의 형상을 한 것이 알려져 있다. 칩부(2)로부터 넓은 각으로 방사되는 광이 렌즈 내부에서 반사하거나, 렌즈 측면부로부터 출사하여 손실 광으로 되는 것을 방지하기 위해서는 돔형이나 반구형의 렌즈가 바람직하다. 또한, 전반사나 반사 수단을 이용한 광로 제어에 의해 칩부의 방사광을 유효하게 취출함으로써 광 이용 효율을 높이는 것이 바람직하다.
발광 소자의 광축 방향에서 보아 발광부의 광 원상이 원 형상을 한 소자에서는, 발광부에서 발생한 광 중의 대부분이 직사광으로서, 원형 패턴의 형성에 기여하고, 그 주위에 위치하는 원환형의 패턴이 렌즈부의 측면으로부터 나온 광에 의해 형성되어 의사(dummy) 광원으로 된다.
이와 같이, 광원의 광도 분포가 광축 둘레에서 회전 대칭성을 갖는 경우에는, 광축 방향에서 보아 거의 원형인 패턴에 기초하여 비회전 대칭성의 배광 패턴을 형성해야 하기 때문에, 광학 설계가 어려워진다. 예컨대, (원호형인 부분을 단순히 서로 연결한 것으로는, 명료한 직선부를 형성하기 어렵기 때문에) 딥 빔 배광에 있어서의 컷 라인과 같은 직선적인 부분을 형성하는 것이 곤란하다.
그래서, 발광 소자의 광도 분포가 광축 둘레에서 비회전 대칭성을 갖는 경우에, 발광부는 발광 소자의 광축에 직교하는 방향을 따라 가로로 긴 형상을 가짐으로써, 광학계를 통한 투영상의 패턴 형상이 직선적인 부분을 갖도록 구성된다.
도 2는 발광 소자에 관한 광 원상의 패턴 형상의 예를 개념적으로 도시한 것으로, 발광 소자의 광축 방향에서 본 형상의 예를 나타낸다.
도시한 바와 같이 광 원상(7)의 패턴 형상의 외주연이 거의 직사각 형상인 예를 나타낸다.
본 예에서는, 광축 방향에서 본 발광부(1a)의 형상이 직사각 형상을 이루고 있고, 후술하는 바와 같이 그 광 원상이 주로 그 길이 방향으로 확대된다.
또한, 가로로 긴 투영 패턴을 얻기 위해서는 직사각 형상이 바람직하지만, 길이 방향에 있어서의 단부가 직선적인 형상으로 한정되지 않기 때문에, 예컨대 파선(7')으로 나타내는 광 원상과 같이, 직사각형의 4 코너가 각이 지지 않고 둥근 형상이어도 좋다.
이러한 광 원상을 얻기 위해서는, 발광 소자를 구성하는 칩부, 반사부, 형광체 또는 렌즈부의 형상에 대해서 그 발광 소자의 광축 둘레에 비회전 대칭성을 갖 도록 설계를 행한다. 즉, 광 원상의 패턴 형상을 결정하는 요소는 칩부의 형상, 반사부나 형광체의 형상, 렌즈부의 형상 및 재질, 그리고 이들 구성 부재에 관한 광학적인 위치 관계이다. 따라서, 각 요소를 조합한 시뮬레이션 결과(광선 추적이나 광도 분포)에 기초하여 원하는 광 원상을 가진 발광 소자를 설계할 수 있다.
발광부의 형상을 결정하는 것은 주로 칩부의 외연이나 반사부 또는 형광체의 외주연으로서, 이들의 치수 오차의 불균일이 크면 배광 설계에 악영향을 미친다. 따라서, 외형 치수 오차를 0.1 ㎜(밀리미터) 이하로 규정하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자의 광축 방향에서 본 칩부를 원하는 형상으로 하여, 반원주상인 수지 렌즈(몰드 렌즈)로 칩부를 덮은 구성에 있어서, 칩부를 임의의 형상으로 설계하는 데에는 각종 기술적인 곤란성을 수반하는 것과 제조 비용적으로도 불리해지는 것 등을 고려하여 반사부나 형광체에 관한 형상 설계를 행하는 방법이 유효하다. 즉, 칩부의 형상이나 지향 특성에 대폭적인 변경을 가하지 않고 광도 분포를 바꿀 수 있다.
그런데, 도 3에 도시한 바와 같은 일반적인 LED(8)에서는, 그 칩부(9)의 중심부가 수지 렌즈(10)의 중심축(11)상에 위치된 구조로 되어 있기 때문에, 이것이 전조등 배광에 있어서 각종 문제를 초래하는 원인이 된다.
예컨대, 수지 렌즈(10)의 중심축(11)이 광학계의 광축에 직교하도록 설정한 뒤에, LED(8)로부터의 광을 반사경에 의해 전방(조사 방향)으로 반사시킴으로써, 딥 빔의 배광 분포를 형성하기 위한 광을 얻고자 하는 경우에는, 칩부(9) 중에 그 중심부로부터 벗어난 주변부로부터 나온 광은 중심축(11)으로부터의 벗어남이 커서 제어하기 어렵다.
따라서, 발광 소자의 광축 방향에서 본 발광부의 측연에 있어서, 그 한 변을 직선형으로 형성하여, 이것이 렌즈부의 중심축에 접하도록 발광부의 위치를 규정한다.
도 4 및 도 5는 발광 소자의 구성예(12)를 나타내고 있고, 도 4는 측면도이고, 도 5는 정면도이다.
도 4에 있어서, 렌즈부(13)의 중심축(14)을 일점쇄선으로 나타내고 있고, 또한 도 5에 있어서, 중심축(14)에 직교하여 발광부의 중심을 지나는 종축(15)과, 이 축에 직교하는 횡축(16)을 일점쇄선으로 나타내고 있다.
본 예에서는 발광부(17)가 정면에서 보아 직사각 형상을 하고 있고, 그 긴 변(17a)이 렌즈부(13)의 중심축(14) 및 횡축(16)에 접하여 직교하고 있다. 또한, 전조등의 배광에서는, 상하(수직) 방향에 있어서의 패턴의 확대가 비교적 좁은 데 반하여, 좌우(수평) 방향에 있어서의 패턴의 확대가 크기 때문에, 직사각 형상의 투영 패턴을 이용하는 것이 바람직하다.
도 6은 발광부(17)에 의한 투영 패턴을 개략적으로 도시한 것으로, 횡축 「H」가 수평선을, 종축 「V」가 수직선을 각각 나타낸다.
발광부에 대해서는 이것을 가로로 긴 형상으로 형성하는 경우에 가장 간단한 직사각형으로 하고, 그 긴 변이 렌즈부(13)의 중심축(14)에 접하도록 발광부(17)가 중심축(14) 및 축(16)을 포함하는 면의 한 쪽으로 치우친 배치를 채용한다. 이에 따라, 거의 직사각 형상인 각 투영상(18)의 한 변〔긴 변(17a)에 대응〕을 일치시 킬 수 있다. 등기구 전방에 스크린을 배치한 경우에, 렌즈부(13)의 중심축 부근을 통하는 광선은 왜곡이 적은 가로로 긴 상으로서 스크린 상에 투영되기 때문에, 명료한 컷 라인을 형성할 수 있다. 또한, 이러한 가로로 긴 투영상을 복수 조합함으로써 전조등에 필요한 배광 분포를 얻을 수 있다. 그리고, 발광부를 나와서 렌즈부를 투과한 광을 정확하게 제어할 수 있기 때문에, 글레어의 원인이 되는 광을 줄일 수 있다.
또한, 투영상의 크기에 대해서는, 렌즈부의 초점 거리의 설정에 의해 조정할 수도 있고, 외부의 확산 렌즈를 사용하여 조정할 수도 있다.
본 발명에서는, 하나의 발광 소자 내에 제1 조사빔에 이용되는 발광부와, 제2 조사빔에 이용되는 발광부를 구비하고 있다. 예컨대, 주행용 빔(소위 하이 빔)과 딥 빔(소위 로우 빔)의 조사용으로 별개의 발광부를 이용하는 형태나, 딥 빔과 벤딩에 별개의 발광부를 이용하는 형태 등과 같이, 2 종류 이상의 빔 배광을 동일 발광 소자 내의 다른 발광부를 이용하여 형성할 수 있으면, 어떠한 형태라도 상관없다.
또한, 각 조사 빔에 이용하는 발광부의 수에 대해서는 제한이 없으므로, 조사 빔마다 하나 또는 복수의 발광부를 이용할 수 있고, 각 조사 빔에 따른 각각의 발광부를 개별적으로 점등 및 소등시킴으로써, 조사 빔의 전환을 행할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 주행용 빔의 조사에 이용되는 제1 발광부(19a)와, 딥 빔의 조사에 이용되는 제2 발광부(19b)를 갖는 발광 소자(19)의 구성예를 도시한 것이다. 또한, 도 7은 발광 소자(19)의 광축을 따른 방향에서 본 도면이고, 도 8은 발 광부끼리의 위치 관계를 도시한 도면이고, 도 9는 사시도이다.
발광부(19a)와 발광부(19b)의 상대적인 위치 관계에 있어서, 도 7에서는 제2 발광부(19b)가 상측에 위치되고, 그 좌측 아래쪽에 제1 발광부(19a)가 위치되어 있다. 또한, 각 발광부를 구성하는 칩부 또는 반사부의 형상은 가로로 긴 직사각 형상을 하고 있다.
그리고, 거의 반구형인 투명 부재(20)에 의해 기판(21)에 있어서의 양 발광부를 덮거나 또는 이들 발광부가 마련된 기판(21)의 전방에 투명 부재(20)를 배치한 구성을 갖는다.
도 8은 발광부(19a, 19b)만을 취출하여 양자의 상대적인 위치 관계를 나타낸 것으로서, 양방향 화살표 「L」로 나타내는 방향이 등기구의 조사 광축의 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 「ΔX」는 조사 광축을 따르는 방향에 있어서의 발광부 사이의 중심 간격을 나타내고 있고, 제2 발광부(19b)의 중심을 지나 L 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 종축(22)과, 제1 발광부(19a)의 중심을 지나 L 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 종축(23) 사이의 간격이다. 또한, 「ΔY」는 조사 광축에 직교하는 방향에 있어서, 발광부(19b)의 긴 변(19bl)과 발광부(19a)의 중심과의 사이의 간격을 나타내고 있고, 긴 변(19bl)을 포함하여 L 방향에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 횡축(24)과, 제1 발광부(19a)의 중심을 지나 L 방향에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 횡축(25) 사이의 간격이다.
도시한 바와 같이, 양 발광부(19a, 19b)의 형상은 모두 L 방향으로 길게 된 직사각형으로 이루어지고, 사용 빔에 따라 선택적으로 전환된다.
딥 빔에 관한 배광을 고려한 경우에, 제2 발광부(19b)에 관한 광 원상 중에서 긴 변(19bl)에 대응한 부분 및 그 근방의 광을, 배광 패턴상에 있어서의 컷 라인의 형성부에 기여하는 광으로서 이용하기 위하여, 긴 변(19bl)을 포함하는 횡축(24)을 광학 설계상의 기준선으로 설정한다.
주행 빔 및 딥 빔의 양 배광을 동일한 반사경을 이용하여 얻기 위해서는, 횡축(24)을 기준으로 하여, 제1 발광부(19a)를 소정의 범위 내에 배치하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 ΔY=0.3∼1.0 ㎜가 실용적으로 바람직하다. 즉, 제2 발광부(19b)의 두 긴 변 중에서 제1 발광부(19a)에 가까운 쪽의 긴 변(19bl)을 포함하는 횡축(24)으로부터, ΔY=0.3∼1.0 ㎜의 범위에 위치되는 횡축(25) 상에 제1 발광부(19a)의 중심이 위치되도록 설정한다. 또한, ΔY가 상기 범위에 비하여 지나치게 짧거나, 지나치게 길어도 전조등에 관한 규격 배광을 얻기 위한 광학 설계가 어려워진다.
또한, L 방향을 따르는 방향에 있어서, 양 발광부 사이의 중심 간격에 대해서는 ΔX=0.5∼1.5 ㎜의 범위가 바람직하다. 이에 따라, 주행용 빔의 점등시에 조사 방향을 규정 방향으로 향하게 할 수 있다.
이와 같이, 발광부(19a, 19b)는 등기구의 조사 광축 방향에 있어서도, 또한 그 방향에 직교하는 방향에 있어서도 위치적으로 엇갈린 배치를 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 발광부(19b)에 대해서는 컷 라인의 형성이 용이하도록, 그 긴 변(19bl)을 기준축〔횡축(24)〕상에 정확하게 맞추는 것이 바람직하다.
또한, 도 7 내지 도 9에 도시한 각 발광부의 위치 관계는 차량 전방부의 좌 우에 각각 배치되는 전조등의 한쪽에 대해서만 도시한 것임을 주의해야 한다. 즉, 다른 쪽 전조등에 대해서는 차량의 중심축을 포함하는 수직면에 관한 등기구 구조의 면대칭성으로부터 밝혀진 바와 같이, 양 발광부의 위치 관계가 그 수직면에 관해서 역으로 되기 때문에 도 8과는 다르다. 또한, ΔX나 ΔY의 수치 범위는 각 발광부를 구성하는 칩부 등의 사이즈와는 무관하다.
동일 발광 소자 내에 복수의 발광부를 설치한 구성에서는, 각 발광부를 독립적으로 점등시키는 경우에, 양자의 경계 부분을 명확하게 하는 것이 필요하다. 예컨대, 복수의 발광부에 대하여 동일한 렌즈부를 구비한 구성에 있어서 발광부를 각각 빛나게 한 경우에, 렌즈부가 있는 영역에는 각 발광부로부터의 광이 투과하게 된다. 또는, 발광부의 직사광에 대하여 설계되어 있는 렌즈부에 다른 발광부로부터의 광이 진입해 오는 등의 문제가 발생한다. 그 결과, 광학 설계가 어려워지거나 미광의 발생 등이 문제가 된다.
그래서, 예컨대 도 10의 발광 소자(26)에 나타낸 바와 같이, 제1 조사빔에 이용되는 발광부(26a)와, 제2 조사빔에 이용되는 발광부(26b) 사이에 광 차폐부(27)를 경계로서 마련하는 것이 바람직하다(광 차폐부에는 광 투과성이 낮은 것은 물론, 열전도율이 양호한 기지의 재료를 이용함).
이것에 의해, 각 발광부가 빛나는 경우의 발광 영역을 명확히 구분할 수 있고, 인접 영역의 경계부를 넘어 각 발광부의 광이 진입하는 일이 없어지므로, 각 영역을 독립 광원으로서 취급할 수 있다.
또한, 상기 예에서는, 빔마다 하나의 발광부를 마련한 예를 도시하였지만, 이것에 한정되지 않고, 하나의 빔 당 두 개 이상의 발광부를 이용하는 구성 형태라도 상관없다.
예컨대, 도 11에 도시한 바와 같이, 딥 빔용으로 복수의 발광부를 배열시킨 구성을 채용할 수 있지만, 각 발광부의 위치 정밀도가 낮으면 투영상이 일치하지 않게 되어, 컷 라인을 명료히 형성할 수 없게 된다고 한 문제가 발생한다.
도 11에 있어서, 일점쇄선으로 나타내는 직선(K)이 컷 라인 형성시의 기준선을 나타내고 있고, 그 직선(K)에 대하여 실선으로 나타내는 발광부(28, 28,‥·)와 같이 이들의 한 변이 일치된 배치로 이루어지는 경우에는 문제가 없지만, 파선으로 과장하여 도시한 바와 같이, 발광부(28', 28', ‥·)가 직선(K)에 대하여 불일치된 배치로 되면, 적정한 배광 제어를 행하는 것이 어려워진다.
그래서, 동일 발광 소자 내에 배열된 복수의 발광부 사이의 상대적인 위치 오차에 대해서는 ±0.01 ㎜ 이하로 규정하는 것이 바람직하고, 특히 컷 라인을 명료하게 형성하기 위해서는 각 발광부의 한 변을 직선상에 정확하게 일치시킬 필요가 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 관한 차량용 전조등 또는 그 전조등을 구성하는 조사부(조사 유닛)의 구성예를 나타낸 것으로, 투영 광학계를 이용한 구성으로서, 예컨대 하기에 나타내는 형태를 들 수 있다.
(A) 발광 소자로부터 출사되는 직접광을 주로 이용하는 형태(도 12 참조).
(B) 발광 소자로부터 출사된 후에 반사경에 반사되는 반사광을 주로 이용하는 형태(도 13 참조).
도 12에 도시된 차량용 전조등(29)에서는, 투영 렌즈(30)를 포함하는 광학계(투영 광학계; 31)가 이용되고 있다. 즉, 본 예에서는, 발광 소자(32), 차광 부재(쉐이드; 33), 투영 렌즈(30)를 구비하고 있고, 상기 발광 소자(32) 및 차광 부재(33)가 지지 부재(34)에 설치된 구성을 갖는다. 그리고, 투영 렌즈(30)의 물측 초점이 차광 부재(33)의 상연 근방에 설정되어 있다. 또한, 발광 소자(32)에 의한 광의 일부를 차광 부재(33)의 상연에서 차단함으로써 형성되는 상을 투영하는 경우에, 차광 부재(33)의 상연부를 발광 소자(32)에 아주 가깝게 하는 것이 바람직하다.
발광 소자(32)의 광축과 등기구의 광축은 서로 평행하게 되어 있고, 그 발광 소자로부터 나온 광 중에서, 그 발광 소자의 전방에 위치된 차광 부재(33)에 의해 차단되지 않고 전방으로 향하는 광(I, I, ‥·)이 투영 렌즈(30)를 투과한 후, 조사광으로 된다. 또한, 차광 부재(33)의 상연에 의해 배광 패턴의 명암 경계를 결정하는 컷 라인이 형성된다. 또한, 발광 소자(32)로부터 나오는 광의 방사 각도가 크면, 투영 렌즈(30)를 투과하지 않는 무효한 광이 많아지기 때문에, 투영 렌즈의 직경이나 위치를 고려하여 발산 각도를 규정할 필요가 있다.
도 13에 도시하는 차량용 전조등(35)에서는, 투영 렌즈(36) 및 반사경(37)을 포함하는 광학계(38)가 이용되고 있다. 즉, 본 예에서는, 발광 소자(39), 반사경(37) 및 투영 렌즈(36)를 구비하고 있고, 발광 소자(39) 및 투영 렌즈(36)의 지지 부재(40)가 측방에서 보아 크랭크형으로 형성되며, 그 일부가 차광부(40a)로 되어 있다. 그리고, 반사경(37)의 초점이 발광 소자(39)의 발광부 또는 그 근방에 설정되고, 투영 렌즈(36)의 물측 초점이 차광부(40a) 근방에 설정되어 있다. 또한, 반사면의 형상으로서, 회전 타원면이나 타원-포물 복합면, 혹은 이들을 기본면으로 하여 곡면 조작에 의해 자유도를 높인 자유 곡면 등이 이용된다.
발광 소자(39)는 그 광축이 등기구의 광축에 대하여 직교하는 위치 관계를 가지며 지지 부재(40)에 부착되어 있으며, 발광 소자(39)로부터 나온 광은 그 대부분이 반사경(37)의 반사면에서 반사된다. 그 후, 차광부(40a)에 의해 차단되지 않고 전방으로 향하는 광(I, I, ‥·)이 투영 렌즈(36)를 투과한 후, 조사광으로 된다. 또한, 차광부(40a)의 상연에 의해 배광 패턴의 명암 경계를 결정하는 컷 라인이 형성된다. 또한, 발광 소자(39)와 차광부(40a) 사이에 평면 반사경(41)을 설치함으로써, 광속(光束) 이용률을 높일 수 있다. 투명 재료를 이용하여 지지 부재(40) 및 투영 렌즈(36)를 일체로 성형함으로써, 발광 소자(39)의 부착 위치, 차광부(40a)의 상연 위치, 투영 렌즈(36)의 초점 위치 등에 대해서 높은 정밀도로 광학계 구성 부품을 제조할 수 있다.
전술한 구성에 따르면, 두 종류 이상의 배광을 얻는 경우에 이 배광을 발광부의 선택에 의해 전환되도록 한 구성에 있어서, 배광 및 광학 설계를 용이하게 행할 수 있다. 특히, 주행용 빔 및 딥 빔의 배광을 고려한 발광부의 형상 및 배치를 채용함으로써, 반사경 등의 광학계 부품을 설계하기 쉬워지고, 또한 발광 소자를 포함하는 광학계의 소형화, 공간 절약화에 적합하다.
이상의 기재로부터 밝혀진 바와 같이, 청구항 1에 관한 발명에 따르면, 사용 하는 조사 빔에 따라 소자 내의 발광부를 전환함으로써, 조사 목적에 따라 광학계의 배광 설계를 용이하게 행할 수 있다.
청구항 2에 관한 발명에 따르면, 주행용 빔 및 딥 빔에 관한 차량용 전조등 배광에 적합한 투영 패턴을 얻을 수 있다.
청구항 3에 관한 발명에 따르면, 딥 빔 배광에 있어서의 컷 라인을 명료하게 형성할 수 있다.
청구항 4에 관한 발명에 따르면, 양 발광부의 상대적인 위치를 일정한 거리 범위 내에 규정함으로써, 반사경 등의 광학 설계 시의 부담을 경감할 수 있다(예컨대, 동일한 반사경을 이용하여 주행용 빔 및 딥 빔의 배광을 용이하게 얻을 수 있는 등).
청구항 5에 관한 발명에 따르면, 발광부끼리의 경계부에 광 차폐부를 마련함으로써, 서로의 발광 영역에 광이 진입하지 않도록 광학적으로 분리할 수 있다.

Claims (5)

  1. 반도체를 이용한 발광 소자와, 반사경 또는 렌즈를 포함하는 광학계를 구비한 차량용 전조등에 있어서,
    상기 발광 소자는 제1 조사빔에 이용되는 하나 또는 복수의 발광부와, 제2 조사빔에 이용되는 하나 또는 복수의 발광부를 구비하고, 각 발광부를 각각 점등함으로써 조사빔이 전환되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자는 주행용 빔의 조사에 이용되는 제1 발광부와, 딥 빔의 조사에 이용되는 제2 발광부를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 발광부는 발광 소자의 광축 방향에서 보아 그 광축에 직교하는 수평 방향을 따라, 수직 방향 길이보다 수평 방향 길이가 긴 형상으로 되어 있으며, 그 발광부의 광 원상이 상기 광학계를 통해 수평 방향으로 확대됨으로써 배광 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 발광부는 발광 소자의 광축 방향에서 보아 직사각 형상을 이루고, 그 긴 변은 발광 소자를 구성하는 렌즈부의 중심축에 접하여 직교하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 조사빔에 이용되는 발광부와, 상기 제2 조사빔에 이용되는 발광부 사이에 광 차폐부를 마련한 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
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