KR101200102B1 - 단일렌즈형 ｌｅｄ광원모듈 - Google Patents

단일렌즈형 ｌｅｄ광원모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED광원모듈에 관한 것으로서, 복수의 배광특성을 가진 단일 램프모듈을 이용하여 제한된 공간에서 다목적으로 사용될 수 있으며, 자동차의 주간 운행등(DRLs)과 안개등(Fog Lamp)을 하나의 램프 어셈블리에 응용시 큰 효과를 얻을 수 있다. 또한, 회전식 체결 방식을 이용하여 광원 모듈만을 교체하여 램프어셈블리를 계속 사용할 수 있으므로, 유지 보수가 용이하다.

Description

단일렌즈형 ＬＥＤ광원모듈{LED LAMP MODULE WITH ONE LENS}
본 발명은 램프어셈블리에 결합되는 LED광원모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 램프어셈블리와 결합되는 다중의 지향각과 배광특성을 갖는 교체식 LED램프에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 및 실내 전등에 사용되고 있는 LED램프의 경우 단일 배광 특성(지향각, 배광특성)을 가지고 있다. 예를 들면, 자동차의 차폭을 나타내는 램프로서, 자동차의 외부 네 모서리에 장착하여 차폭을 나타내는 차폭등에 사용하는 LED램프는, 유사한 위치에서 다른 기능을 수행하는 램프가 있는 경우, 복수의 LED램프를 각각 설치해야 문제가 있다.
또한, 복수의 LED램프의 각각의 반사기에 대응하여 각각의 렌즈를 설치해야 하는 문제가 발생한다.
또한 자동차 LED램프의 경우 기구물(램프어셈블리)과의 영구체결 방식이므로 고장 발생시, LED램프 뿐만 아니라 램프 어셈블리까지 교체하는 문제를 가지고 있다.(참고특허 : 출원번호 1020070119240_엘이디 유닛 및 이를 구비하는 광원모듈)
본 발명은 위와 같은 종래의 LED램프가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존 전구방식의 LED램프 대신에 배광특성이 다른 복수의 LED램프를 설치하고, 하나의 렌즈를 이용하여, 다중 광학특성을 가지는 LED광원모듈이 복수의 기능을 수행할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다 (예:자동차 헤드라이트+안개등+주간운행등+미등 등).
또한, 램프어셈블리에 스냅핏 타입(snap fit type)으로 결합하는 방식을 사용하여 향후 고장이 나면, 램프어셈블리로부터 LED광원모듈만을 교체하여 사용함으로써, 램프어셈블리의 재사용률을 높이는 한편, 정비의 용의성을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, 배광특성이 다른 복수의 LED램프와 각각의 상기 LED램프에 대응되는 하나의 광학렌즈를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 복수의 LED램프가 안개등용 LED 및 주간운행등용 LED를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하나의 광학렌즈를 구성하는 중심부와 주변부의 광학특성이 다를 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED램프중 하나가 안개등용 램프이고, 상기 램프가 중심부에 배치되며, 상기 하나의 광학렌즈의 중심부가 비구면렌즈일 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED램프중 일부가 주간주행등용 램프이고, 상기 램프가 주변부에 배치되며, 상기 하나의 광학렌즈의 주변부가 면발광되는 면일 수 있다.
또한, 차량에 고정시키기 위한 램프어셈블리와 결합되는 회전체결기구를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체결기구는 고정용 노치와 고정용 홈이 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 LED램프의 후면에 방열기구가 결합되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 LED램프가 안개등용 LED 및 주간운행등용 LED를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 LED램프별로 틸팅각도를 부여하는 기구물을 더 포함할 수 있다.
또한, 제어회로모듈을 탑재한 기판을 더 포함하는 할 수 있다.
또한, 방열기구; 와이어 조립체; 그리고 수밀기구를 더 포함할 수 있다.
기존 자동차용 LED램프의 경우, 각각의 LED램프용 렌즈가 각각의 목적에 따라 각각 설치되어 사용되었으나, 본 발명의 복수의 배광특성을 가진 단일 렌즈를 채용한 램프모듈을 이용하면 제한된 공간에서 하나의 렌즈를 사용하여 면광원과 특정지향특성 광원을 생성 시킬 수 있다. 특히, 자동차의 주간운행등(DRLs ; Daytime Running Lights)과 안개등(Fog Lamp)을 하나의 램프 어셈블리로 통합하여 응용하는 경우 부품수를 줄이고 공정을 단순화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 종전에는 LED의 소손으로 램프 어셈블리 전체를 교환하였으나, 본 발명에 의하면, 회전식 체결 방식을 이용하여 광원 모듈만을 교체하여 램프어셈블리를 계속 사용할 수 있으므로, 유지 보수비를 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예인 램프어셈블리와 LED광원모듈의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 램프어셈블리의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예인 LED광원모듈이 램프어셈블리와 결합하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예인 LED광원모듈이 램프어셈블리 결합하는 상태를 뒤에서 본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예인 LED광원모듈이 램프어셈블리와 결합하여 두 종류의 배광특성을 보여주는 개요도이다.
도 6은 광학렌즈의 뒷면을 도시한 사시도이다.
이하 본 발명을 그 실시예에 의해 첨부도면을 참고로 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예인 램프어셈블리와 LED광원모듈의 조립도이고, 도 2는 본 발명의 램프어셈블리의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예인 LED광원모듈이 램프어셈블리와 결합하는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예인 램프어셈블리의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예인 LED광원모듈이 램프어셈블리와 결합하여 두 종류의 배광특성을 보여주는 개요도이고, 도 6은 광학렌즈의 뒷면을 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, 배광특성이 다른 복수의 LED램프(4)(5)와, 각각의 상기 LED램프에 대응되는 하나의 광학렌즈(2)를 포함하여 구성된다.
상기 광학렌즈(2)는 각각의 LED램프(4)(5)의 배광특성에 맞는 지향각을 형성할 수 있도록 상기 LED램프(4)(5)의 전면에 결합된다. LED램프(4)(5)가 설치되는 면은 방열기구(7)의 표면이며, 광학렌즈(2)는 각각의 LED램프(4)(5)에 대응하여 중심부와 주변부로 분할된 렌즈면(21)(22)을 갖는다. 각각의 LED램프(4)(5)에서 발산된 빛은 분할된 렌즈면으로 입사하여 각각의 지향각과 배광특성을 유지한 상태로 조사된다. 리플렉터를 쓰지않는 직광형구조를 채용하는 경우 효율적인 측면에서 유리하다.
상기 광학렌즈(2)는 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 배광특성에 맞게 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어 안개등은 가까이에 있는 보행자나 차량을 확인할 수 있도록 넓은 범위를 비추도록 광학렌즈(2)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 광학렌즈(2)는 각각의 LED램프(4)(5)에 대응되도록 중심부에 안개등(fog lamp)를 설치하는 경우, 비구면렌즈를 적용하고, 렌즈출사구를 편향시켜 특정지향특성을 만족시킬 수 있다. 주변부에는 복수의 DRL을 설치하고, 금형의 표면을 부식시켜 형성한 렌즈를 적용하여 면광원을 구현할 수 있다. 이와 같은 방법으로 중심부와 주변부의 배광특성이 다른 하나의 광학렌즈를 형성할 수 있으며, 복수개의 LED램프그룹에 대하여 하나씩의 광학렌즈가 대응되게 하는 것도 가능하다. 상기 복수의 광학렌즈는 금형을 이용하여 일체로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 복수의 개별 광원과 이에 대응하여 각 광원의 상부에 배치된 복수의 볼록 렌즈, 볼록 렌즈의 상측에 대응 배치되어 광원의 확산을 방지하고 빛을 모으는 하나의 라이트 가이드를 사용하는 공지기술과는 달리, 본 발명의 실시예는 각각의 LED램프(4)(5)에 대하여 하나의 렌즈를 중심부 렌즈(21)와 주변부 렌즈(22)로 분할하여 사용함으로써 배광특성이 다른 개별광원의 특성을 유지되는 일체형 모듈을 구현하고 있다.
상기 광학렌즈(2)는 중심축이 편향되어 특정 지향각을 만족하는 특징을 갖는 중심부 렌즈(21)와 격벽으로 분리된 복수의 입사구와 단일 출사구를 특징으로 하는 주변부 렌즈(22)를 포함하는 "다중 광 특성 비구면 복합 렌즈"일 수 있다.
이러한 비구면 렌즈의 기술적 특징으로서 중심부 렌즈(21)는 특정 지향각을 만족하기 위하여, 출사구 형상이 특정 방향으로 편향되어 있어, Fog Lamp 및 전조등에 사용이 가능하다. 한편, 바깥쪽의 주변부 렌즈(22)는 중심부 렌즈(21)와 격벽으로 분리되어 복수의 입사구와 단일 출사구를 가지며, 렌즈형성시 렌즈 주변부형상을 찍어내는 금형표면을 부식처리하여 면광원 구현이 가능하며, 방향등 및 DRL에 적용할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광학렌즈(2)의 뒷면은 각각의 LED램프(4)(5)의 상부와 맞닿도록 집광부(23)(24)가 형성되어, LED램프(4)(5)에서 발산되는 빛을 모아서 전방으로 발산할 수 있다.
기존 렌즈의 경우, 단일 렌즈를 이용하여, 복수의 배광특성을 구현하는 것이 불가능하나, 본 발명의 렌즈의 경우, 복수의 배광이 요구하는 광학 특성을 하나의 렌즈로 만족시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, 제어회로모듈을 일체형으로 탑재한 기판(6)을 더 포함시킬 수 있다. 이렇게 광원과 제어회로모듈을 일체화시킴으로서 구동신뢰성을 향상시키고, 유지보수를 위한 탈착 및 교환의 편의성을 높일 수 있다. 상기 제어회로모듈은 정전압, 정전류를 LED램프(4)(5)에 공급하는 회로를 포함할 수 있으며, 과전압, 과전류로부터 LED램프(4)(5)를 보호할 수 있다.
본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, LED광원모듈과 차량에 고정시키기 위한 램프어셈블리(12)를 결합하는 기구를 가질 수 있다. 이러한 결합기구의 예시로서, 도 1에서의 회전체결기구(1)는 고정용노치(122)를 가지며, 램프어셈블리(12)는 상기 고정용노치(122)를 수용하는 고정용홈(121)을 가진다. 이러한 노치(122)가 고정용홈(121)으로 들어간 후 LED광원모듈(13)을 회전시키면, 접촉하고 있는 자재들의 탄성에 의해 결합한다.
도 3 및 도 4에는 상기 LED광원모듈(13)과 차량에 고정시키기 위한 램프어셈블리(12)가 결합하는 상태를 도시하였다.
본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, LED광원모듈(13)을 구성하는 회전체결기구(1)와 방열기구(7)는 후크걸이(11)와 체결용 후크(111)에 의해 결합한다. 상기 노치(122)에 의해 램프어셈블리(12)와 LED광원모듈(13)을 결합하는 한편, 후크(11)에 의해 회전체결기구(1)와 방열기구(7)를 결합하여 LED광원모듈(13)을 이룬다. 이러한 구성에 의해, LED광원모듈(13)의 결합에 소요되는 부하와, LED광원모듈(13)과 램프어셈블리(12)의 결합에 소요되는 부하를 분산시키게 되어 1개의 부재는 1개의 자유도만을 담당케 하면서 차량진동에 대비하였다.
본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, 상기 복수의 LED램프가 안개등용LED 및 주간운행등(DRLs ; Daytime Running Lights)용 LED를 포함할 수 있다.
안개등이란 전조등보다 가까운 곳을 비추며, 투과성이 높고 빛의 조사 각도가 넓어 가까이 있는 맞은편 차량이나 보행자의 존재를 확인하는 데 사용되는 등이다. 또한, 주간운행등이란 주로 북미 일부 및 서유럽 지역 같이 안개가 많고 기후가 습한 나라에서 차량 상호간의 안전성을 위하여 주간에도 시동을 걸면 자동으로 점등되는 등을 말한다. 안개등용 LED램프 및 주간운행등용 LED램프는 장착위치가 근접하기 때문에 통합된 하나의 모듈을 사용하는 경우, 광원을 설치하는 공간을 공유할 수 있게 되고, 유지보수를 위한 탈착 및 교환의 편의성을 높일 수 있다.
본 발명의 LED광원모듈의 실시예는, 상기 복수의 LED램프별로 틸팅각도를 부여하는 고정기구를 더 포함할 수 있다. 상기 복수의 LED램프는 상기의 안개등용 LED램프 및 주간운행등(DRLs ; Daytime Running Lights)용 LED램프일 수 있다. 상기 램프는 각각 용도가 다르므로 조사각도가 다르다. 공지기술에서는 각각의 용도별 램프어셈블리 전체의 각도를 조절하는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 각각의 램프의 목적에 맞도록 각각의 LED램프(4)(5)가 장착되는 각도를 광원모듈수준에서 결정할 수 있다. 도 1의방열기구(7)의 LED램프(4)(5)와 접촉하는 면의 각도를 달리하여 정하고 각각의 램프에 맞는 위치를 결정한 상태로 LED램프를 결합시킨다. 상기 LED램프가 결합된 기판(6)을 고정한다.
본 발명의 실시예는, 제어회로모듈이 탑재된 회로 기판(6)을 포함할 수 있다. 상기 제어회로모듈이 상기 LED램프(4)(5)에 과전압, 과전류가 인가되는 것을 방지하는 기능을 가지면, 상기 LED램프(4)(5)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제어회로모듈이 기판(6)에 일체화되면, LED램프(4)(5)에서 제어회로모듈까지의 배선길이를 줄여 차량진동에 따른 내구성 저하 또는 접촉불량의 가능성을 낮추게 된다.
상기 방열기구(7)는, 자체 방열성이 우수한 알루미늄, 구리 등의 합금으로 형성될 수 있으며 제작이 용이한 알루미늄 합금으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 방열기구(7)는 상기 기판(6)에서 발생된 열이 직접 전도(傳導)되며 그 후면에 구비된 방열핀을 통해 외부로 방출될 수 있도록 밀착결합되는 것이 바람직하다. 상기 방열핀은 상기 기판(6)에서 전달된 열을 외부로 방출시키는 역할을 하며, 상기 방열기구(7)의 후면에 상하 길이방향으로 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예는 방열기구(히트싱크 ; Heat Sink)(7)와 기판(6)에 직결되는 핀을 가진 와이어 조립체(8), 그리고 방열통로를 확보한 수밀기구(9)를 더 포함할 수 있다. 상기 수밀기구(9)는 외부의 습기가 LED광원모듈(13)의 내부로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 상기 수밀기구(9)의 중앙에는 전원등이 공급되는 와이어조립체(8)가 관통되는 통공이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어회로모듈이 방열기구(7) 내에 장착되면 제어회로모듈의 발열을 방열기구(7)에서 냉각시킬 수 있다. 방열기구(7) 내부에 광학특성이 다른 복수의 LED램프(4)(5)와 드라이버 모듈이 실장된 기판(6)을 삽입하고, 지향각과 배광특성이 상이한 복수의 렌즈를 포함한 회전체결기구(1)의 체결용 후크(111)를 후크걸이(11)에 끼워 방열 기구에 결합한다. 이러한 구성요소들의 결합을 통하여 만들어지는 LED광원모듈의 복수의 배광특성을 나타내는 작동예가 도 5에 도시되어 있다. 도 6은 광학렌즈(2)의 뒷면을 도시한 사시도이다.
이와 같이 본 발명은 특정 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형이 가능하다.
1 : 회전체결기구 2 : 광학렌즈
4, 5 : LED램프기판 7 : 방열기구
8 : 와이어조립체 9 : 수밀기구
11 : 후크걸이 12 : 램프어셈블리
13 : LED광원모듈 21 : 중심부 렌즈
22 : 주변부 렌즈 23, 24 : 집광부
111 : 체결용 후크 121 : 고정용 홈
122 : 고정용 노치 A : 지면

Claims (10)

  1. 배광특성이 다른 복수의 LED램프;
    각각의 상기 LED램프에 대응하는 구역을 갖는 하나의 광학렌즈;와
    차량에 고정시키기 위한 램프어셈블리와 결합되는 회전체결기구를 포함하는 LED광원모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED램프가 안개등용 LED 및 주간운행등용 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 광학렌즈를 구성하는 중심부와 주변부의 광학특성이 다른 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED램프중 하나가 안개등용 램프이고, 상기 램프가 중심부에 배치되며, 상기 하나의 광학렌즈의 중심부가 비구면렌즈인 것을 특징으로 LED광원모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED램프 중 일부가 주간주행등용 램프이고, 상기 램프가 주변부에 배치되며, 상기 하나의 광학렌즈의 주변부가 면발광면인 것을 특징으로 LED광원모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전체결기구는 고정용 노치와 고정용 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 LED램프의 후면에 방열기구가 결합되는 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제어회로모듈을 탑재한 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    방열기구;
    와이어 조립체; 그리고
    수밀기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED광원모듈.
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