KR101400692B1 - 광원모듈 - Google Patents

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Abstract

광원모듈에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 조사광을 발광하는 발광부; 이 발광부로부터 발광된 조사광을 일 방향으로 투과시키는 제1렌즈부; 이 제1렌즈부를 투과한 조사광을 반사시키는 상부 반사부; 및 이 상부 반사부에 의해 반사된 조사광을 투과시키는 제2렌즈부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 모듈 전체의 전후 폭과 상하 폭이 모두 감소 되어 그 크기가 상당히 소형화될 수 있게 되고, 이에 따라 그 중량도 상당량 감소 될 수 있게 되므로, 자동차의 조명 장치에 장착될 경우, 조명 장치 및 더 나아가 자동차의 구조 및 디자인 설계의 자유도를 상승시킬 수 있을 뿐 아니라, 조명 장치 및 자동차의 전체적인 중량을 절감시키는 효과를 제공한다.
자동차, LED, 헤드램프

Description

광원모듈{OPTICAL SOURCE MODULE}
본 발명은 광원모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 조명 장치에 구비되는 광원모듈에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 주행중 주위의 조도가 낮을 경우에도 운전자의 시계를 안정적으로 확보하기 위하여 조명 장치가 구비되어 있는바, 이중 헤드램프(Head lamp) 장치는 램프로부터 조사되는 빛의 조사각과 광량의 차이에 따라 하이 비임(High beam) 장치와 로우 비임(Low beam) 장치로 구분되고 있으며, 이들 하이 비임 장치와 로우 비임 장치는 각각 조향휠의 측부에 구비된 다기능 스위치의 절환에 의해 작동이 제어되도록 되어 있다.
이러한 헤드램프의 광원으로는, 백열 램프나 할로겐 램프 등이 이용되어 왔으나, 최근에는 반도체를 사용한 발광 다이오드(이하 "엘이디"라 함) 등의 발광 소자가 주목받고 있다.
이러한 엘이디를 광원으로 이용한 광원모듈은, 소비 전력이 적고, 백열 램프 나 할로겐 램프를 이용한 광원모듈에 비해 소형화가 가능하여 조명 장치 전체를 소형화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 광원모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 광원모듈(10)은, 빛을 발광하는 엘이디(1)와, 발광된 빛을 반사시키는 반사면(2) 및 이 반사면(2)에 의해 반사된 빛을 투과시키는 렌즈(3)를 포함한다.
이러한 광원모듈(10)은, 엘이디(1)에서 많은 열이 발생하게 되므로, 엘이디(1)를 냉각하기 위한 방열부(4)를 더 구비하게 된다. 이 방열부(4)는, 일반적으로, 엘이디(1) 하부에 배치되어 엘이디(1)를 냉각하기 위한 공간을 제공하는 히트 싱크(Heat sink; 5) 및 이 히트 싱크(5) 하부에 배치되는 팬(Fan; 6)을 포함하며, 이 방열부(4)는, 베이스 플레이트(7)에 의해 지지된다.
그러나 상기와 같은 종래 광원모듈에 따르면, 방열부를 구성하는 쿨링 핀과 팬 및 베이스 플레이트의 크기로 인하여, 그 상하폭이 지나치게 커지게 되고, 이로 인해 전체적인 모듈의 크기가 과대해지는 문제점이 있다.
또한, 팬을 구동하기 위한 전력이 과다하게 소비되고, 팬의 회전으로 인해 소음이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 팬으로 인한 소음 발생을 방지하고, 전력 소비를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 소형화가 가능하도록 구조를 개선한 광원모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 광원모듈은: 조사광을 발광하는 발광부; 상기 발광부로부터 발광된 조사광을 일 방향으로 투과시키는 제1렌즈부; 상기 제1렌즈부를 투과한 조사광을 반사시키는 상부 반사부; 및 상기 상부 반사부에 의해 반사된 상기 조사광을 투과시키는 제2렌즈부를 포함한다.
여기서, 상기 발광부를 냉각시키기 위한 방열부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방열부는, 내부에 냉각수를 수용하는 워터 재킷; 및 상기 발광부로부터 발생된 열을 발산시키기 위한 다수의 방열 핀을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 워터 재킷은, 상기 발광부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방열 핀은, 상기 워터 재킷 및 상기 발광부 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광부로부터 발광된 조사광을 상기 제1렌즈부를 향해 반사시키는 하부 반사부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1렌즈부는, 상기 발광부로부터 발광된 상기 조사광을 일 방향으로 굴절시키기 위한 컷팅면을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1렌즈부는, 사출 성형된 사출물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 반사부에 의해 반사된 상기 조사광의 일부를 차단하는 차폐부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차폐부는, 상기 방열부와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광부는, 엘이디 소자를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광원모듈에 따르면, 종래와 달리, 발광부에서 발광된 조사광을 하부 반사부 및 제1렌즈부를 통해 최대로 집적하여 상부 반사부로 투과시키는 구조를 취함으로써, 배광효율이 향상됨은 물론, 상부 반사부의 길이를 감소시킬 수 있게 되고, 이에 따라, 모듈 전체의 전후 폭을 상당히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 방열부를 구성함에 있어서, 종래와 달리, 팬 대신에 워터 재킷을 구비 하고, 그 하부에 다수의 방열 핀을 배치하여 모듈을 지지하는 구조를 취함으로써, 팬 및 베이스 플레이트의 제거가 가능하게 되어, 모듈 전체의 상하 폭을 상당히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이러한 본 발명의 광학모듈에 따르면, 모듈 전체의 전후 폭과 상하 폭이 모두 감소 되어 그 크기가 상당히 소형화될 수 있게 되고, 이에 따라 그 중량도 상당량 감소 될 수 있게 되므로, 자동차의 조명 장치에 장착될 경우, 조명 장치 및 더 나아가 자동차의 구조 및 디자인 설계의 자유도를 상승시킬 수 있을 뿐 아니라, 조명 장치 및 자동차의 전체적인 중량을 절감시키는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 팬 대신에 워터 재킷을 구비하고, 그 내부에 수용된 냉각수를 이용하여 냉각을 수행함으로써, 종래 팬을 이용한 냉각 방식에 비해 냉각효율이 향상됨은 물론, 팬을 구동하기 위한 전력을 절감할 수 있고, 팬의 구동에 의한 소음이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광원모듈의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차의 조명 장치에 구비되는 광원모듈을 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반 에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈(100)은, 발광부(110)와, 하부 반사부(120)와, 제1렌즈부(130)와, 상부 반사부(140)와, 차폐부(150)와, 제2렌즈부(160) 및 방열부(170)를 포함한다.
발광부(110)는, 조사광(照射光)을 발광하도록 구비되는 것으로, 조사광을 발광하기 위한 엘이디 소자(112)를 하나 또는 다수 구비하며, 엘이디 소자(112)는, 칩부(114) 상에 장착된다. 여기서 칩부(114)는, 엘이디 소자(112)와 연결되는 다수의 칩(부호생략)과 회로를 구비하는 것으로, 당사자에게 일반적인 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
하부 반사부(120)는, 발광부(110)에 인접 배치된다. 이 하부 반사부(120)는, 발광부(110)를 둘러싸도록 구비되어, 발광부(110)로부터 발광된 조사광이 주변으로 발산되지 않고 후술할 제1렌즈부(130)로 향하도록 반사시키는 역할을 한다.
제1렌즈부(130)는, 발광부(110) 및 하부 반사부(120)의 상부에 배치되며, 투영 렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 제1렌즈부(130)는, 발광부(110)로부터 발광된 조사광을 일 방향으로 투과시키도록 구비된다.
이를 위하여 제1렌즈부(130)는 컷팅면(132)을 구비한다. 이 커팅면(132)은, 제1렌즈부(130) 전면에 걸쳐 형성되며, 발광부(110)로부터 발광되어 하부 반사 부(120)에 의해 제1렌즈부(130)로 유도된 조사광을 일 방향으로 굴절시키게 된다. 이에 따라 조사광은, 제1렌즈부(130)를 투과한 후, 주변으로 발산되지 않고 집적된 상태로 상부 반사부(140)를 향해 그 진행방향이 유도된다. 이러한 제1렌즈부(130)는, 사출 성형된 사출물인 것이 바람직하다.
상부 반사부(140)는, 제1렌즈부(130)를 투과한 조사광을 반사시키도록 구비된다. 이를 위하여 상부 반사부(140)에는, 제1렌즈부(130)와 마주하는 면에 반사면(부호생략)이 형성되는데, 이 반사면의 형상으로서는 회전 타원면이나 타원-포물 복합면, 또는 이들 기본면으로서 곡면 조작에 의해 자유도를 높인 자유 곡면 등이 이용된다.
차폐부(150)는, 상부 반사부(140)에 의해 반사된 조사광의 일부를 차단하도록 구비된다. 제1렌즈부(130)를 투과한 조사광은, 그 대부분이 상부 반사부(140)의 반사면에서 반사된다. 이처럼 반사된 제1조사광 중 일부는 차폐부(150)에 의해 차단되며, 차폐부(150)에 의해 차단되지 않고 전방으로 향하는 빛은 제2렌즈부(160)를 통과하여 외부로 조사된다. 또한, 차폐부(150)의 상부 가장자리에 의해 배광 패턴의 명암 경계를 결정하는 컷-오프(Cut-off) 라인이 형성된다. 이에 따라 제2렌즈부(160)를 투과하여 조사되는 조사광의 배광영역이 형성된다. 이러한 차폐부(150)는, 후술할 방열부(170)와 일체로 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
제2렌즈부(160)는, 상부 반사부(140)에 의해 반사되어 차폐부(150)를 거친 조사광을 투과시키도록 구비되는 것으로, 투영 렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다.
방열부(170)는, 발광부(110)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 구비되는 것으로, 워터 재킷(172) 및 다수의 방열 핀(174)을 포함한다.
워터 재킷(172)은, 발광부(110)와 제2렌즈부(160) 사이에 배치된다. 바꾸어 말하면, 워터 재킷(172)은, 발광부(110)와 제2렌즈부(160) 측부에 배치된다. 또한, 워터 재킷(172)은, 발광부(110)와 제2렌즈부(160) 측부에 배치됨에 있어서, 발광부(110)와 제2렌즈부(160)보다 하부에 위치하지 않도록 배치됨이 바람직하다. 이러한 워터 재킷(172)은, 발광부(110)에서 엘이디 소자(112)가 발광함에 따라 엘이디 소자(112)와 칩부(114) 상에 발생하는 열을 냉각시키도록 내부에 냉각수를 수용한다.
한편, 워터 재킷(172)의 상부에는, 차폐부(150)가 배치되는데, 차폐부(150)는, 워터 재킷(172)과 일체로 형성됨으로써, 방열부(170)와 일체로 형성된다.
방열 핀(174)은, 발광부로부터 발생된 열을 발산시키도록 구비된다. 이러한 방열 핀(174)은, 워터 재킷(172)과 발광부(110) 및 하부 반사부(120) 하부에 다수 배치된다. 또한, 방열 핀(174)은 제2렌즈부(160)보다 하부에 위치하지 않도록 배치됨이 바람직하다.
도 3은 도 2에 도시된 광원모듈의 광학 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈의 작동 관계 및 광학 구조에 관하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 발광부(110)의 엘이디 소자(112)는, 구동모듈(미도시)에 의해 점등된다. 구동모듈은, 발광부(110)와 전기적으로 연결되며, 엘이디 소자(112)를 점등시키는 신호가 전송되면 엘이디 소자(112)를 점등시키는 역할을 한다.
이때 상기 신호는, 예를 들면, 자동차 운전석 내부의 해당 스위치 또는 센서로부터 전송될 수 있다. 구동모듈에 대한 신호 전송 방법과 그 세부구성에 대한 사항은 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 사항이므로, 여기서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 구동유닛에 의해 엘이디 소자(112)가 점등되면, 엘이디 소자(112)는 조사광(L)을 발광한다. 이렇게 발광된 조사광(L)은, 하부 반사부(120)에 의해 반사되어, 제1렌즈부(130)로 향하게 된다.
이처럼 제1렌즈부(130)로 진행된 조사광(L)은, 제1렌즈부(130)를 투과하게 된다. 이때 조사광(L)은, 제1렌즈부(130) 전면에 걸쳐 형성된 컷팅면(132)에 의해 굴절되어, 주변으로 발산되지 않고 집적된 상태로 상부 반사부(140)를 향해 그 진행방향이 유도된다.
그런 다음, 조사광(L)은, 상부 반사부(140)에 의해 반사된다. 이처럼 반사된 조사광(L) 중 일부는 차폐부(150)에 의해 차단되며, 차폐부(150)에 의해 차단되지 않고 전방으로 향하는 빛은 제2렌즈부(160)를 투과하여 외부로 조사된다.
이러한 조사광(L)은, 차광부(150)의 상부 가장자리에 의해, 배광 패턴의 명암 경계를 결정하는 컷-오프 라인을 형성하면서, 하부 방향으로 배광된다.
이와 같은 조사광(L)은, 종래 헤드램프 장치의 로우 비임 장치에서 발광하는 빛에 해당될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 조도 및 초점 위치를 달리하면, 종래 해드램프 장치의 하이 비임 장치에서 발광하는 빛을 구현할 수도 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 실시예의 광학모듈(100)에 따르면, 발광부(110)에서 발광된 조사광(L)을 하부 반사부(120) 및 제1렌즈부(130)를 통해 최대로 집적하여 상부 반사부(140)로 투과시키는 구조를 취함으로써, 배광효율이 향상됨은 물론, 상부 반사부(140)의 길이를 감소시킬 수 있게 되고, 이에 따라, 모듈 전체의 전후 폭을 상당히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 방열부(170)를 구성함에 있어서, 종래와 달리, 팬 대신에 워터 재킷(172)을 구비하고, 그 하부에 다수의 방열 핀을 배치하여 모듈을 지지하는 구조를 취함으로써, 팬 및 베이스 플레이트의 제거가 가능하게 되어, 모듈 전체의 상하 폭을 상당히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이러한 본 실시예의 광학모듈(100)에 따르면, 모듈 전체의 전후 폭과 상하 폭이 모두 감소 되어 그 크기가 상당히 소형화될 수 있게 되고, 이에 따라 그 중량도 상당량 감소 될 수 있게 되므로, 자동차의 조명 장치에 장착될 경우, 조명 장치 및 더 나아가 자동차의 구조 및 디자인 설계의 자유도를 상승시킬 수 있을 뿐 아니라, 조명 장치 및 자동차의 전체적인 중량을 절감시키는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 팬 대신에 워터 재킷(172)을 구비하고, 그 내부에 수용된 냉각수를 이용하여 냉각을 수행함으로써, 종래 팬을 이용한 냉각 방식에 비해 냉각효율이 향상됨은 물론, 팬을 구동하기 위한 전력을 절감할 수 있고, 팬의 구동에 의한 소음이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한, 자동차의 조명 장치에 구비되는 광원모듈을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 자동차의 조명 장치가 아닌 다른 조명 장치에도 본 발명이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 종래 광원모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광원모듈의 광학 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광원모듈 110 : 발광부
112 : 엘이디 소자 114 : 칩부
120 : 하부 반사부 130 : 제1렌즈부
132 : 컷팅면 140 : 상부 반사부
150 : 차폐부 160 : 제2렌즈부
170 : 방열부 172 : 워터 재킷
174 : 방열 핀

Claims (11)

  1. 조사광을 발광하는 발광부;
    상기 발광부로부터 발광된 조사광을 일 방향으로 투과시키는 제1렌즈부;
    상기 제1렌즈부를 투과한 조사광을 반사시키는 상부 반사부;
    상기 상부 반사부에 의해 반사된 상기 조사광을 투과시키는 제2렌즈부; 및
    상기 발광부를 냉각시키기 위한 방열부;를 포함하고,
    상기 방열부는, 내부에 냉각수를 수용하는 워터 재킷을 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부는,
    상기 발광부로부터 발생된 열을 발산시키기 위한 다수의 방열 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 워터 재킷은, 상기 발광부와 상기 제2렌즈부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열 핀은, 상기 워터 재킷 및 상기 발광부 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광부로부터 발광된 조사광을 상기 제1렌즈부를 향해 반사시키는 하부 반사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는, 상기 발광부로부터 발광된 상기 조사광을 일 방향으로 굴절시키기 위한 컷팅면을 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는, 사출 성형된 사출물인 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 반사부에 의해 반사된 상기 조사광의 일부를 차단하는 차폐부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차폐부는, 상기 방열부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
  11. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부는, 엘이디 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원모듈.
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