KR100809447B1

KR100809447B1 - 파워 ｌｅｄ를 이용한 자동신호등용 벌브

Info

Publication number: KR100809447B1
Application number: KR1020060045129A
Authority: KR
Inventors: 주현규
Original assignee: 주식회사 케이.디.지 엔지니어링
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2008-03-06
Also published as: KR20070111830A

Abstract

본 발명은 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 차량용 램프로 쓰이는 LED가 가지는 직진성에 의한 조명적 특성으로 인해 반사면 구조의 램프 적용에서는 사용이 어렵거나 광학적 초점 이격에 의한 광학 성능을 만족시키기가 어려운 문제점을 해결하기 위해, 차량용 램프에 파워 LED와, 그 파워 LED의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면 끝단의 내관 일부에 반사부를 구성함으로서, 일반 필라멘트 구조의 램프에서 적용하는 각종 등기류와 호환될 수 있고, 조립이 용이하며, 한개의 파워 LED만으로도 국내 및 ECE 법규에 만족하는 충분한 광량을 유지할 수 있는 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브를 제공하는데 그 목적이 있다.

파워 LED, 반사부, 자동신호등용 벌브

Description

파워 ＬＥＤ를 이용한 자동신호등용 벌브{THE BULB OF AUTO SIGNAL FOR USING POWER LED}

도 1은 기존 LED의 광분포 특성상 대부분의 광량이 전방을 향하는 직진성을 도시한 그래프,

도 2는 종래 필라멘트 구조의 램프를 가진 자동차 신호등용 벌브를 도시한 일실시예도,

도 3은 종래 다수의 LED 광원으로 이루어진 자동차 신호등용 벌브를 도시한 일실시예도,

도 4는 본 발명에 따른 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 파워 LED 타입 전구의 반사부(120) 위치(L.C.L : Light Center Length)와 기존 필라멘트 전구위치(L.C.L)와 동일하게 위치시킴으로서 기존 제품과 호환되어 사용될 수 있음을 도시한 비교설명도.

[도면부호의 간단한 설명]

10 : 램프 하우징

11 : 취부공

20 : 소켓

30 : 커버

100 : 차량용 램프

110 : 파워 LED

120 : 반사부

본 발명은 종래 차량용 램프로 쓰이는 LED가 가지는 직진성에 의한 조명적 특성으로 인해 반사면 구조의 램프 적용에서는 사용이 어렵거나 광학적 초점 이격에 의한 광학 성능을 만족시키기가 어려운 문제점을 해결하기 위해, 차량용 램프에 파워 LED와, 그 파워 LED의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면 끝단의 내관 일부에 반사부로 구성된 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브에 관한 것이다.

현재, 전 세계적으로 조명 분야에서 광원의 형태는 에디슨이 발명한 백열식 전구를 사용하고 있다.

또한 기타 가스종류에 따른 방전식 전구를 사용하고 있으나 이 또한 전기 아크(Arc)류에서 발생하는 열에 의한 광원 형태라 할 수 있다. 그리고 현재 발광다이오드(Lighting Emitting Diode 이하 LED)에 대한 연구와 더불어 점차 조명분야에 적용되고 있다.

이와 같이 LED의 발명은 조명분야에서 차세대 기술로 인정받으며 전 세계적으로 활발히 연구 개발되고 있으며 기존의 적은 전광속을 극복하여 고효율의 LED를 개발하여 양산하고 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 LED의 광분포 특성상 대부분의 광량이 전방을 향하는 직진성을 갖고 있다.

또한 일반적으로 조명분야에서는 크게 2가지 분야인 조명등과 신호등으로 분류되고 있으며 현재 LED는 주로 조명등 분야에 적용되거나 단순 인식을 위한 신호등 분야에 적용된다.

그러나 차세대 광원이라 할 수 있는 LED의 사용이 점차 늘면서 신호등의 적용이 급속히 늘고 있으며 특히 신호등의 경우 그 밝기가 중요함과 동시에 유효조광면적(Illumination Surface) 또한 중요한 사항이다. 그러나 상기 도 1에서 도시된 바와 같이 LED 대부분의 광량이 전방을 향하고 있기 때문에 다수의 LED를 사용하여 신호등의 광원으로 사용하고 있다. 예를 들면 자동차의 경우 제동등에 사용되는 자동벌브(Auto Bulb)는 1개의 광원(전구)을 사용하고 있으나 LED를 사용하는 차량의 경우에는 다수개의 LED를 광원으로 사용하고 있다. 또한 교차로 등에 사용되는 신호기의 경우도 일반적으로 1개의 전구를 사용하나 LED의 경우에는 다수개를 이용하고 있다.

이와 같이 신호등의 유효조광면적을 만족시키기 위해서는 현재까지는 다수개의 LED를 사용하는 것이 기본적인 설계 방식이라 할 수 있다. 그러나 LED의 기술 개발로 점차 낮은 광량의 제품에서 고효율의 제품이 출시되고 있어 LED의 사용 수 량은 점차 줄어들었으나 아직까지도 다수의 광원을 사용하는 설계원리에는 변함이 없었다.

이러한 이유는 발전되는 LED의 기술대비 이를 이용하는 설계의 기본 개념이 바뀌지 않기 때문이라 할 수 있지만, 다수개의 LED를 사용함으로써 자원의 낭비 및 제품의 재료 및 가공비용 상승이라는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명에서는 1~2개의 고효율(고휘도) LED를 이용함으로써 제품 설계시 자원의 낭비 및 제품의 원가를 절감할 수 있고,

특히 자동차용 신호등(제동등, 방향지시등, 미등)의 경우 국내 및 ECE 법규에 만족하는 충분한 광량(RED COLOR 기준 90lm *50% 정도)을 유지할 수 있으며,

일반 필라멘트 구조의 램프에서 적용하는 각종 전구류와 호환될 수 있고, 조립이 용이한 차량용 램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브는,

차량의 램프하우징에 형성된 취부공에 연결되는 소켓과 커버사이에 장착되는 차량용 램프로 이루어지되;

상기 차량용 램프는 램프하우징에 형성된 취부공을 따라 인가된 소켓의 전원단자를 통해 전기적으로 접속된 파워 LED와,

그 파워 LED에서 발생된 광속이 렌즈면에서 10~60°각도로 반사되면서 확산되도록 파워 LED의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면 끝단의 내관 일부에 포물면 또는 타원면으로 만들어 알루미늄 진공 증착과 같은 반사막을 형성한 반사부가 포함되어 구성됨으로서 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브의 구성도에 관한 것으로, 이는 크게 램프 하우징(10), 취부공(11), 소켓(20), 커버(30) 차량용 램프(100)로 구성된다.

본 발명에서는 파워 LED(110)와, 렌즈면(121), 반사부(120)로 이루어진 차량용 램프(100)에 관해 설명한다.

상기 파워 LED(110)는 램프하우징(10)에 형성된 취부공(11)을 따라 인가된 소켓(20)의 전원단자를 통해 전기적으로 접속된 것으로, 이는 루미마이크로 파워LED(LUMIMICRO POWER LED)로, 기준전류가 350mA이고, 휘도(Luminious Flux)가 5~40LX이고, 포워드 전압(Forward Voltage)이 2.3~3.9V, 화면각(View Angle)이 10~60도의 특성을 가진다.

그리고, 소켓(20)은 기존의 백열식 벌브(Bulb)와 호환이 되도록 캡(Cap) 바우(BAW) 15 및 15d로 이루어진 표준 소켓 구조를 가진다.

상기 반사부(120)는 파워 LED(110)에서 발생된 광속이 렌즈면(121)에서 10~60°각도로 반사되면서 확산되도록 파워 LED(110)의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면(121) 끝단의 내관 일부에 포물면 또는 타원면으로 이루어진 반사막(122)을 형성한다.

이러한 반사막(122)은 반사범위가 ∮100 ~ ∮350mm이고, 두께(t)가 1~2.5mm로 되도록 투명의 아크릴 소재나 폴리카보네이트 등의 투명한 플라스틱 레진을 통해 도금과, 알루미늄 진공 증착과, 이온 증착법 중 어느 하나가 선택되어 형성된다.

그리고, 본 발명에 따른 렌즈면(121)은 국내 및 ECE 법률규격에 맞게 빨간색(Red Color)으로 이루어져 일반 적색 필라멘트 전구의 경우 전광속이 평상시 105 lm/8 lm에서 광속이 빨간색 렌즈면을 투과시(투과율 85% 적용), 90 lm/7 lm가 되도록 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브(Bulb)의 구체적인 동작과정을 설명하기로 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이 램프에 있어서 일반적으로 반사면의 구조는 광원 이 들어올 경우 빛이 항상 직선으로 반사되는 파라볼라의 단면을 가진다.

그러나 빛이 직진하기 위해서는 반사면의 초점과 광원이 정확히 일치해야만 한다.

하지만, 도 3에서 도시한 바와 같이 LED의 경우 다수개의 LED를 사용하여 램프를 구성하므로 파라볼라 단면의 반사면이 필요 없다.

그러나 도 3에서 도시한 바와 같이 다수개의 LED를 사용함으로 인해 부품의 증가와 더불어 제작공수의 증가로 인한 원가 상승의 문제점이 있다.

또한 LED도 사용수명이 있는 부품으로 일부 LED의 불량이 발생할 경우 LED가 부착된 PCB 기판 전체를 교환해야 한다. 특히 LED 모듈의 고장으로 인한 광원의 교환에 소요되는 비용은 매우 높다고 할 수 있다.

그리고, LED는 대체적으로 광원 칩에서 빌생한 빛의 직진성과 아울러 에폭시 몰딩으로 처리된 굴절면을 가지고 상기 굴절면의 곡률 또는 거리에 의한 확산값을 가지고 있다.

그러나 이러한 광원의 구조는 주로 직사되는 용도로 한정되어지며 특히 반사면을 가지는 등구류의 적용에는 적합하지가 않는다. 이에 도 3과 같은 구조를 채용하거나 다수개의 LED를 조합하여 직사되는 빛을 반사면을 향하게 하는 등의 구조를 가지고 있으나 실제 설계된 광원의 위치와 이격으로 인한 빛의 확산으로 인해 일정한 광도를 만족시킬 수가 없었다.

이에 본 발명에서는 도 4에서 도시한 바와 같이 파워 LED(110)의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면(121) 끝단의 내관 일부에 포물면 또는 타원면으로 이루어진 반사막(122)이 형성된 반사부(120)를 설치하여 파워 LED(120)에서 발산되는 대부분의 빛을 반사부(120) 쪽으로 유도시킨다.

이와 동시에 파워 LED(110) 타입 전구의 반사부(120) 위치(L.C.L : Light Center Length)를 도 5에서 도시한 바와 같이 기존 필라멘트 전구위치(L.C.L)와 동일하게 함으로써 반사부(120) 설계시 적용한 초점 거리의 이격 없이 설치가 가능하여 광도의 손실 없이 장착이 가능한 것이 본 발명의 특징이다.

또한 반사부(120)의 반사막(122) 형성은 기존 램프의 파라볼라 면에 대응이 가능한 곡률을 가지도록 포물면 또는 타원면으로 이루어진다.

그리고, 본 발명에 따른 반사막(122)은 반사범위가 ∮100 ~ ∮350mm이고, 두께(t)가 1~2.5mm로 되도록 투명의 아크릴 소재나 폴리카보네이트 등의 투명한 플라스틱 레진을 통해 도금과, 알루미늄 진공 증착과, 이온 증착법 중 어느 하나가 선택되어 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브(Bulb)를 차량용 램프에 적용시킬 경우에, 기존 필라멘트 전구의 전광속이 평균 430 lm이지만, 이중에서 실제 반사면으로 향하는 광속은 50% 이내이며 특히 렌즈면(Lens)을 통과시 투과율에 의해 적색 렌즈면(Lens)의 경우 20%의 효율을 가지며 이는 실제 광속이 40 lm정도가 소요된다.

즉, 램프(Lamp) 설계시 배광(광량) 만족을 위한 가장 기본적인 입체각 설정부분이 있는데, 이는 광원에서 발행한 빛이 반사면에 향하는 광속만 계산하게 된다.

일반적으로, 구의 입체각은 4π㏛이나 실제설계시에는 3~5㏛이 필요하게 된다. 이에 4 ×3.14 = 12.56㏛ 대비 5㏛의 경우에 약 40% 정도만 사용하게 된다.

이에 파워 LED의 경우 후면(반사부)으로 향하는 빛이 대부분이기 때문에 실제 적색의 경우 60 lm상당의 제품 만으로도 자동차용 필라맨트 전구 규격을 만족시킬 수가 있다.

이러한 특징으로 인해 파워 LED를 이용한 조명 이용 분야에서 좀 더 쉽게 이용이 가능하며 또한 기존 필라멘트 전구가 가지는 광학적 구조를 그대로 이용할 수가 있다.

상기에서 설명드린 바와 같이 본 발명에서는 1~2개의 고효율(고휘도) LED를 이용함으로써 제품 설계시 자원의 낭비 및 제품의 원가를 절감할 수 있고,

자동차용 신호등(제동등, 방향지시등, 미등)의 경우 국내 및 ECE 법규에 만족하는 충분한 광량(RED COLOR 기준 90lm *50% 정도)을 유지할 수 있으며,

일반 필라멘트 구조의 램프에서 적용하는 각종 등기류와 호환되면서 작업자가 손쉽게 조립할 수 있는 좋은 효과가 있다.

Claims

차량의 램프하우징(10)에 형성된 취부공(11)에 연결되는 소켓(20)과 커버(30)사이에 장착되는 차량용 램프(100)에 있어서,

상기 차량용 램프(100)는 램프하우징(10)에 형성된 취부공(11)을 따라 인가된 소켓(20)의 전원단자를 통해 전기적으로 접속된 파워 LED(110)와,

그 파워 LED(110)에서 발생된 광속이 렌즈면(121)에서 10~60°각도로 반사되면서 확산되도록 파워 LED(110)의 광속방향과 초점이 일치하는 렌즈면(121) 끝단의 내관 일부에 포물면 또는 타원면으로 만들어 알루미늄 진공 증착과 같은 반사막(122)을 형성한 반사부(120)로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브.
제1항에 있어서, 반사막(122)은 반사범위가 ∮100 ~ ∮350mm이고, 두께(t)가 1~2.5mm로 되도록 투명의 아크릴 소재나 폴리카보네이트 등의 투명한 플라스틱 레진을 통해 도금과, 알루미늄 진공 증착과, 이온 증착법 중 어느 하나가 선택되어 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브.
제1항에 있어서, 렌즈면(121)은 국내 및 ECE 법률규격에 맞게 빨간색(Red Color)으로 이루어져 전광속이 평상시 105 lm/8 lm에서 광속이 빨간색 렌즈면을 투과시(투과율 85% 적용), 90 lm/7 lm가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파워 LED를 이용한 자동신호등용 벌브.