KR101772238B1

KR101772238B1 - 차량용 조명기구

Info

Publication number: KR101772238B1
Application number: KR1020127005793A
Authority: KR
Inventors: 마사푸미 오노
Original assignee: 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2017-09-12
Also published as: CN102483209B; JP5445923B2; EP2474779A1; JP2011054527A; EP2474779A4; KR20120056840A; US20120176809A1; CN102483209A; WO2011027708A1; EP2474779B1; US8702287B2

Abstract

본 발명에 관한 차량용 조명기구는 광원과 렌즈체이며, 상기 광원으로부터 방사된 광이 상기 렌즈체의 내부로 입사하는 입사면과, 출사면과, 상기 입사면으로부터 상기 렌즈체의 내부로 입사한 광을 내부 반사하고, 그 내부 반사한 광이 상기 출사 면으로부터 출사하여 명암 경계선을 가지는 소정 배광 패턴을 형성하도록 구성된 반사면을 포함한 렌즈체를 구비하고, 상기 반사면은, 상기 명암 경계선에 대응하는 상기 광원의 단부로부터 방사되어 상기 입사면에 대하여 수직으로 입사하여 굴절하지 않고 상기 렌즈체의 내부로 입사한 기준 파장의 광을 내부 반사하고 상기 반사광이 상기 출사 면으로부터 출사하여 상기 명암 경계선을 형성하도록 구성된 제 1 반사 영역과, 상기 명암 경계선에 대응하는 상기 광원의 단부로부터 방출되어 상기 입사면에 대하여 수직 이외의 각도로 입사하여 그 입사 각도에 따라 굴절하고 상기 렌즈체의 내부로 입사한 기준 파장보다 긴 파장의 광을 내부 반사하여 그 반사광이 상기 출사면으로부터 출사한 경우 상기 명암 경계선 이하에 배광되도록 구성된 제 2 반사 영역과, 상기 명암 경계선에 대응하는 상기 광원의 단부로부터 방사되어 상기 입사면에 대하여 수직이 이외의 각도로 입사하여 그 입사각에 따라 굴절하고 상기 렌즈체의 내부로 입사한 기준 파장보다 짧은 파장의 광을 내부 반사하여 그 반사광이 상기 출사면으로부터 출사한 경우 상기 명암 경계선 이하로 배광되도록 구성된 제 3 반사 영역을 포함한다.

Description

차량용 조명기구{VEHICLE LAMP FITTING}

본 발명은 차량용 조명기구(lighting fixture for a vehicle)에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드(LED：Light Emitting Diode)를 광원(light source)으로 사용하여, LED 광원으로부터의 빛을 라이트 가이드(light guide)(LED 광원으로부터의 빛을 내부 반사시키는 반사면(reflecting light)을 가지는 렌즈체(lens body))를 이용한 광학계(optical system)에 의해 배광(light distribution) 제어하고, 예를 들면, 엇갈림 광(passing beam)(로우빔(low bean))용의 배광 패턴을 형성하는 조명광(illumination light)을 조사하는 차량용 조명기구에 관한 것이다.

특허 문헌 1에는 발광 다이오드 (LED)를 광원으로 사용하여, LED의 빛을 라이트 가이드(light guide)를 사용하여 배광 제어하는 차량용 조명기구가 개시되어 있다. 도 7은 차량용 조명기구의 구성을 도시한 수직 단면도이다. 이 도와 같이, 광원(100)의 발광 소자(light emitting element)(100a)가 차량 위쪽에 배치되고, 광원(100) 위쪽에 라이트 가이드(102)가 배치된다. 라이트 가이드(102)는 광원(100)으로부터의 빛이 라이트 가이드(102) 내부로 진입하는 차량 하부 측의 입사면(incident face)(104)과, 입사면(104)을 통해 내부로 진입한 빛이 차량 전방으로 반사하는 차량 후방 측의 반사면(reflecting face)(106)과, 반사 면에서 반사된 빛이 라이트 가이드(102) 외부로 반사면에 의해 반사된 빛을 출사하는 차량 전방 측의 출사면(exit face)(108)으로 구성되어 있다.

일본특허공개공보 2008-78086

특허 문헌 1의 유리로 만들어진 라이트 가이드를 헤드 램프의 경량화를 위해 투명 수지로서 아크릴을 사용하였던 바, 배광 패턴(light distribution pattern)의 경계에서 색번짐(color smear)이 중요하게 되었다. 또한, 수지 재료로서 아크릴에 비해 내열성(high heat resistance)이 높은 폴리카보네이트(polycarbonate)를 이용하면, 배광 패턴의 경계에서 색번짐 문제가 현저하게 나타났다. 광원이 LED이여도 조명체(lamp body)내 온도가 고온이 되므로, 라이트 가이드는 폴리카보네이트 재질과 같은 내열성이 높은 투명 수지로 성형(mold)할 필요가 있다. 그러나 폴리카보네이트 재료는 다른 투명 수지 재료와 비교해도 굴절률(refraction index)이 빛의 파장에 따라 크게 다르며, 색 분산(chromatic dispersion)이 크다. 여기서, 색 분산은 빛의 분산(dispersion of light)을 말하며, 빛이 렌즈나 프리즘에 입사할 때, 그 파장에 따라 굴절률이 다른 현상을 보인다.

따라서, 위와 같이 소정의 배광 패턴을 형성하는 라이트 가이드에 색 분산이 큰 폴리카보네이트 재질을 사용하는 경우에는 배광 패턴의 상단 가장자리인 명암 경계에 생기는 색수차(chromatic aberration)도 커지게 된다. 그리고 명암 경계의 상측에 청색이나 홍색 띠 모양(band-shaped)의 조명 영역이 나타나, 색 분해(color separation)가 관찰된다. 색 분해는 라이트 가이드에 의한 배광 패턴의 명암 경계에 나타나며 배광 패턴의 균일성(evenness)을 저해한다. 이 때문에, 헤드 램프로서의 규정 요구 사항을 충족시킬 수 없다는 우려도 있다. 이러한 의도하지 않은 조명 영역(색 분해)의 발생 문제는, 폴리카보네이트 재질로 라이트 가이드를 성형하는 경우뿐만 아니라 다른 투명 재료(유리, 아크릴 등)로 라이트 가이드를 성형한 경우여도 정도의 차이는 있지만 유사하게 발생한다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 라이트 가이드(내부 반사(internal reflection)시키는 반사면이 있는 렌즈체(lens body))를 이용한 광학계에 의해 배광 패턴의 명암 경계 방향으로 빛을 조사하는 경우에, 명암 경계선의 상측에 색 분산에 의한 의도하지 않은 조명 영역이 발생하는 불편을 줄이기 차량용 조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 태양에 관한 차량용 조명기구는, 복수파장의 가시광을 발하는 광원과, 입사면, 반사면 및 출사면을 갖는 렌즈체이며, 상기 입사면에서 상기 렌즈체 내부로 입사한 상기 광원으로부터의 광을 상기 반사면에서 소정 방향으로 반사하여 상기 출사면으로부터 상기 렌즈체 외부로 출사하는 렌즈체를 구비한 차량용 조명기구에 있어서, 상기 광원은 광 방출면을 갖춘 적색성분, 녹색성분 및 청색성분을 포함하는 백색광을 방사하는 광원이며, 상기 광 방출면의 소정점으로부터 상기 입사면으로 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 녹색파장의 광선이 상기 반사면에서 반사하여 상기 출사면으로부터 출사하는 상기 광선의 광로(光路)로서, 상기 출사면의 위쪽으로부터 순서대로 위쪽굴절 광로, 비굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로를 갖고 있고, 상기 비굴절 광로는 상기 입사면에서 굴절이 생기는 일 없이 상기 반사면에 도달하고, 상기 반사면에서 반사되어 소정 배광(配光) 패턴의 명암경계의 방향으로 상기 출사면으로부터 출사 되도록 구성된 광로이며, 상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로는 상기 입사면을 통해서 상기 반사면에 도달해 상기 출사면을 향하는 광로가 경계면에 있어서 굴절을 생기게 하도록 구성된 광로이고, 상기 반사면상에 있어서의 반사점 중 중앙 반사점(T1), 상기 중앙 반사 점(T1)보다 위쪽의 반사점을 위쪽 반사점(T2) 및 상기 중앙 반사점(T1)보다 아래쪽의 반사점을 아래쪽 반사점(T3)로 했을 때 상기 비굴절 광로를 통하는 광선이 상기 중앙 반사점(T1)으로 반사하고, 상기 위쪽 굴절 광로를 통하는 광선이 상기 위쪽 반사점(T2)으로 반사하고, 상기 아래쪽 굴절 광로를 통하는 광선이 상기 아래쪽 반사점(T3)으로 반사하도록 상기 반사면을 형성하며, 상기 렌즈체는 상기 광방출면의 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 청색파장의 광선, 녹색파장의 광선 및 적색파장 광선 각각은 상기 중앙 반사점(T1)으로 반사한 후에 상기 출사면으로부터 소정 배광(配光) 패턴의 명암 경계의 방향을 향하는 상기 비굴절 광로를 형성하고, 백색광에 의한 명암 경계선을 형성하는 형상을 갖는 상기 입사면, 상기 반사면 및 상기 출사면을 갖추고 있고, 상기 위쪽 굴절 광로를 통하는 광선은 상기 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광선 영역의 광선에 포함되는 녹색파장의 광선으로 상기 위쪽 반사 점(T2)으로 반사한 광이 상기 출사면으로부터 출사하고, 상기 비굴절 광로보다도 하향의 각도방향에 조사되며, 상기 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 광선으로 상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로에 의해 색 분산된 녹색파장 이외의 광선이 상기 명암 경계의 방향보다도 상향 방향이 되지 않도록 하기 위해 상기 렌즈체의 입사면, 반사면 및 출사면 중 적어도 하나의 면이 상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로를 통과하는 녹색파장의 광선을 상기 명암 경계의 방향보다도 하향의 방향으로 상기 출사면으로부터 출사하도록 보정된 형상을 갖고 있고, 상기 소정 점은 상기 광방출면 단부의 방출 점이며, 상기 광원은 상기 광 방출면의 상기 단부와 반대측의 단부에서의 방출 광이 상기 렌즈체의 상기 입사면에 입사한 후 상기 반사면 및 상기 출사면을 통해서 출사하는 광선이 상기 명암 경계에서 아래쪽을 향해서 출사하도록 배치되어 있다.

삭제

일반적으로 차량용 조명기구의 광학 설계시에는, 렌즈체의 굴절률로서 녹색 파장의 광에 대한 굴절률이 사용된다. 따라서, 배광 패턴의 명암 경계선의 방향으로 광을 조사하도록 설계하는 경우에는, 광원의 소정 지점에서 출사되는 가시 광선 영역의 파장 광선(백색 광선)에 포함된 녹색 파장의 광선이 명암 경계 방향으로 조사되도록 렌즈체의 입사면, 반사면 및 출사면의 형상이 형성된다. 본 발명은 이러한 렌즈체의 입사면, 반사면 및 출사면의 형상에 대하여 보정을 실시하고, 색 분산이 생기는 굴절 광로를 통과한 녹색 파장의 광선을 명암 경계선의 방향보다 하향 방향으로 조사하도록 하고 있다. 이에 따라, 색 분산에 의해 생기는 녹색 파장 이외의 광선이 명암 경계 방향보다 상향의 방향이 되는 문제가 방지되고, 명암 경계의 상측에 의도하지 않은 조명 영역이 생기는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 색 분산이 발생되지 않은 비굴절 광로의 광선이 반사하는 반사면의 위치를 반사면의 상하 방향의 대략 중앙이 되도록 함으로써, 비굴절 광로의 광선이 반사하는 반사면의 위치를 반사면의 상단측 또는 하단 측이 되도록 한 경우와 비교하여 굴절 광로에서 발생하는 색 분산을 전체적으로 줄일 수 있고, 명암 경계의 상측에 발생하는 의도하지 않은 조명 영역의 발생 자체를 줄일 수 있다. 또한, 굴절 광로를 통과하는 녹색 파장의 광선을 명암 경계의 방향보다 하향 방향으로 입사면, 반사면 및 출사면 중 하나의 측면 형상을 보정하는 경우의 보정의 크기도 줄일 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에 관한 차량용 조명기구는, 상기 제 1 또는 2의 태양에 있어서, 상기 입사면은 그 단면 형상이 상기 광원의 상기 단부보다 떨어진 위치를 중심으로 하는 원호 또는, 타원호가 되는 오목 곡면으로 한 것이다.

이 태양에 의하면, 입사면을 오목 곡면으로 형성함으로써, LED 광원으로부터 입사면으로 입사하는 광선의 입사각을 작게하고, 입사면의 굴절로 생기는 색 분산을 줄일 수 있기 때문에, 명암 경계 상측에 의도하지 않은 조명 영역이 발생하는 문제가 방지된다.
본 발명의 제 3 태양에 관한 차량용 조명기구는, 상기 제 1 또는 제 2 태양에 있어서, 상기 렌즈체는 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질에 의해 형성한 것이다. 폴리카보네이트 재질은, 내열성이 높은 투명 수지이기 때문에, 조명체(lamp body)내 온도가 고온이 되는 상황에 있는 렌즈체의 재료로서 매우 적합하다. 한편, 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질은 색 분산이 크기 때문에, 색 분산에 의해 명암 경계선의 상측에 의도하지 않는 조명 영역이 발생할 우려가 높지만, 상기 제 1 내지 제7의 태양과 같이 구성된 차량용 조명기구의 렌즈체에 사용하는 경우에는, 그러한 의도하지 않는 조명 영역의 발생이 방지되기 때문에, 문제없이 렌즈체의 재료로서 사용할 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에 관한 차량용 조명기구는, 복수 파장 성분의 가시광을 방출하는 광원과, 입사면, 반사면 및 출사면을 가지는 렌즈체이며, 상기 입사면으로부터 상기 렌즈체의 내부로 입사한 상기 광원으로부터의 광을 상기 반사면에서 소정 방향으로 반사하고 상기 출사면으로부터 상기 렌즈체의 외부로 출사함으로써 형성되는 배광 패턴이 명암 경계선을 형성하는 렌즈체를 구비하고, 상기 입사면은 상기 광원의 단부로부터 방사하여 상기 입사면에 입사하는 광이 상기 입사면에 있어서 굴절을 일으키지 않는 비굴절 광로와, 상기 입사면에 있어서 굴절을 일으키는 굴절 광로를 형성하는 평면 및/또는 오목 곡면으로 이루어지고, 상기 반사면은 상기 비굴절 광로를 통과한 광이 반사되는 비굴절 광로 반사부와, 상기 굴절 광로를 통과한 광이 반사되는 굴절 광로 반사부와, 렌즈체의 상하방향 단면에 있어서 비굴절 광로 반사부보다 차량 상측의 상기 반사면에 위치하는 상측 굴절 광로 반사부를 구비하고, 상기 상측 굴절 광로 반사부는 상기 광원으로부터 방출되는 광이 녹색으로 가정한 경우에 있어서, 상기 비굴절 광로를 통과한 광이 상기 렌즈체의 외부로 출사하는 광에 대하여 약간 하향되어, 상기 광원으로부터 방출되는 광이 상기 렌즈체에 있어서의 상기 녹색 파장의 굴절률에 비해 작은 굴절률이 되는 파장의 가시광색으로 가정한 경우, 상기 비굴절 광로를 통해서 렌즈체의 외부로 출사하는 광이 구성하는 배광 패턴의 명암 경계선상 혹은 배광 패턴 내로 향해 출사하도록 형성된다.

명암 경계의 상측의 의도하지 않은 조명 영역의 문제가 두드러지게 되는 것은 비굴절 광로 반사부보다 상측의 상측 굴절 광로 반사부에서 반사되는 광선이다. 이 태양에 의하면, 그 상측 굴절 광로 반사부에서 반사되어 렌즈체 외부로 출사되는 광선 중 녹색 파장보다 작은 굴절률의 파장의 가시광색(visible light beam)의 광선은 녹색 파장의 광선 보다 상향 방향으로 출사되지만, 그 녹색 파장의 광선보다 상향 방향으로 출사되는 가시광색의 광선이 배광 패턴의 명암 경계 또는 배광 패턴 내에 출사되도록 상측 굴절 광로 반사부가 형성된다. 따라서, 명암 경계의 상측에 의도하지 않은 조명 영역이 생기는 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 제 5 태양에 관한 차량용 조명기구는 상기 제 4 태양에 있어서, 상기 반사면은 상기 렌즈체의 상하방향 단면에 있어서 비굴절 광로 반사부보다 차량 하측의 상기 반사면에 하측 굴절 광로 반사부가 위치하고 있으며, 상기 하측 굴절 광로 반사부는 상기 광원으로부터 방출되는 광이 녹색으로 한 경우에 있어서, 상기 비굴절 광로를 통과한 광이 렌즈체의 외부로 출사하는 빛에 대하여 약간 하향되어, 상기 광원으로부터 방출되는 광이 렌즈체에 있어서 상기 녹색의 파장 성분의 광의 굴절률에 비해 큰 굴절률이 되는 파장의 가시광색으로 한 경우에 있어서, 상기 비굴절 광로를 통해서 렌즈체의 외부로 출사하는 광이 구성하는 배광 패턴의 명암 경계선상 혹은 배광 패턴 내로 향해 출사하도록 형성된다.

본 태양에 의하면, 비굴절 광로 반사부보다 하측의 하단 굴절 광로 반사부를 가지는 경우에 있어서, 아래쪽 굴절 광로 반사부에서 반사되어 렌즈체 외부로 출사되는 광선 중 녹색 파장보다 큰 굴절률의 파장의 가시광색의 광선은 녹색 파장의 광선보다 상향으로 출사되지만, 그 녹색 파장의 광선보다 상향으로 출사되는 가시광색의 광선이 배광 패턴의 명암 경계 또는 배광 패턴에 출사되도록 하측 굴절 광로 반사부가 형성된다. 따라서, 명암 경계의 상측에 의도하지 않은 조명 영역이 생기는 불편을 방지할 수 있다. 또한, 비 굴절 광로 반사부가 상측 굴절 광로 반사부와 하단 굴절 광로 반사부에 의해 둘러싸인 반사면의 상하 방향의 중앙 가까이에 형성되기 때문에, 비굴절 광로 반사면을 반사면의 상단 또는 하단이 되도록 한 경우와 비교하여 굴절 광학 경로에서 발생하는 색 분산을 전체적으로 줄일 수고, 명암 경계의 상측에 발생하는 의도하지 않은 조명 영역의 발생 자체를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제 6의 태양에 관한 차량용 조명기구는 상기 제 2 또는 제 4 태양에 있어서, 상기 렌즈체는 상기 반사면과 다른 제2 반사면을 구비하고, 상기 제2 반사면은 입사면으로부터 입사한 광이 렌즈체내를 진행하여 상기 반사면에 도달하는 광로 내에 설치되어 있다.

본 태양과 같이 렌즈체에 반사면을 복수 마련함으로써 광원의 위치의 폭을 넓힐 수 있다.

본 발명의 제 7 태양에 관한 차량용 조명기구는 상기 제 1 내지 제 6 중 어느 태양에 있어서, 상기 광원이 발광 다이오드 소자와 파장 변환 재료를 포함한 LED 광원에 의해 구성한 것이다.

본 태양은 차량용 조명기구의 소형화와 전력 절약화를 도모하기 위해 광원으로 발광 다이오드 소자와 파장 변환 재료를 이용한 태양을 나타낸다.

삭제

본 발명에 따르면, 라이트 가이드를 이용한 광학계에 의해 명암 경계가 있는 배광 패턴을 형성하는 경우, 명암 경계선의 상측에 색 분산에 의한 의도하지 않은 조명 영역이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 파장마다의 굴절률의 차이에 기인하는 색 분산에 의한 문제를 방지할 수 있으므로, 온도에 따라 굴절률이 변화는 경우나 렌즈체의 재료가 복굴절 특성이 있는 경우에 명암 경계 상측에 의도하지 않은 조명 영역이 발생해 버리는 문제를 경감시킬 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 1 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 차량용 조명기구에 의해 조사되는 조명광의 배광 패턴을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 차량용 조명기구에 의해 발생할 수 있는 명암 경계선상의 색수차를 설명하는 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 2 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 3의 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다.
도 6A는 LED 광원의 구성을 도시한 정면도이다.
도 6B는LED 광원의 구성을 도시한 측단면도이다.
도 7은 라이트 가이드를 사용한 종래의 차량용 조명기구의 구성을 도시한 수직 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조명기구를 실시하는 형태에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 1 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다. 도 1 차량용 조명기구(lighting fixture)(1)는 예를 들어, 자동차나 자동이륜차 등에 있어서 엇갈림 광(passing beam)(로우 빔(low beam))용 배광 패턴(light distribution pattern)의 조명 광(illumination light)을 조사하는 헤드 램프(head lamp)에 적용되는 것으로, 내열성(heat resistance)이 높은 투명 수지인 폴리카보네이트 재질(polycarbonate material)로 사출 형성(injection-molded)된 렌즈체(lens body)(10)(라이트 가이드(light guide))와 LED 광원(30)을 갖추고 있다.

렌즈체(10)는, 예를 들면, 입사면(12)을 포함한 저면(14)과, 차량 후방측(조명기구 후방측)에 배치되는 반사면(16)과, 차량 전방 측에 배치되는 출사면(18)과, 차량 상방 측에 배치되는 표면(20)과 차량 측방 양측으로 배치되는 도시하지 않는 2개의 측면으로 둘러싸인 입체 형상으로 형성되어 있다.

입사면(12)은 LED 광원(30)으로부터 출사된 빛이 렌즈체(10) 내부로 입사하는 입사면이며, 수평방향(차량 전후 방향)에 관하여 비스듬히 경사진 평면에 의해 형성되어 있다. 저면(14)을 구성하는 다른 면은 수평인 평면으로 구성되어 있다.

반사면(16)은 LED 광원(30)으로부터 출사되어 입사면(12)을 통과하고 렌즈체(10) 내부에 입사한 빛을 미리 정해진 방향으로 반사한다. 반사면(16)은 예를 들어, 회전 포물면(paraboloid of revolution)계의 형상을 기초로 하여 형성되어 있다. 이 반사면(16)은 그 내면에서 상기 입사광을 전반사하도록 구성되어 있어도 좋고, 입사 광이 전반사되지 않는 부분 등에 있어서 반사면(16)의 외부에 알루미늄 등의 금속 반사막 등을 형성하여 해당 반사막에 반사하도록 해도 좋다.

출사면(18)은 반사면(16)으로부터의 반사광이 출사하는 면이며, 본 실시예에서는 차량 전후 방향에 직교하는 수직 방향의 평면으로 형성되고 있다.

LED 광원(30)은 예를 들어, 하나 이상의 LED 칩을 패키지화한 백색광을 출사하는 광원이며, 빛을 방출하는 평면 형상의 광방출면(light emitting face)(30A)이 대락 수직 방향 위쪽으로 배치되어 있다. 예를 들어, LED 칩으로서 청색 발광의 InGaN계 LED 칩을 이용하고, 도 6A 및 도 6B에 도시한 바와 같이 회로 기판(202)에 실장된 해당 LED 칩(200)상에 파장 변환 재료층(wavelength-converting material layer)(204)을 평면 형상으로 설치한 것을 이용할 수 있다. 파장 변환 재료층(204)은 예를 들어, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 형광체를 실리콘 수지에 분산(disperse)한 것 등이 사용된다. 이로써, LED 칩으로부터의 청색과 YAG 형광체로 파장 변환된 황색(적색 성분 및 녹색 성분을 포함하는 빛)을 혼색하여 백색광을 출사한다. 또한, 광방출면(30A)은 평면 형상(flat shape)으로 한정되지 않고, 볼록한 모양(convex shape)으로 형성되어도 좋다.

이상과 같이 구성된 차량용 조명기구(1)는 LED 광원(30)으로부터 출사된 빛에 대하여, 도 2에 도시한 바와 같은 엇갈림 광용 배광 패턴의 조명 광을 렌즈체(10)를 통해 조사하도록 구성되어 있다. 도 2는 차량용 조명기구(1)의 바로 정면 방향(straightforward direction)에 대하여 수평 방향의 각도를 나타내는 H 라인과 수직 방향의 각도를 나타내는 V 라인이 도시되어 있다. 도 2의 배광 패턴은 H 라인보다 아래 방향으로 향하는 각도 범위 내에 있어서, V 라인의 좌우 양측으로 빛을 확장시켜 조사되는 배광 영역(P)(광도 값이 차례로 감소하는 영역(P1 ~ P4))을 포함한다. 그 배광 영역(P)의 상단 가장자리에는 빛이 조사되는 밝은 부분과 빛이 조사되지 않는 어두운 영역의 명암 경계를 나타내는 명암 경계선(컷오프 라인(cutoff line))(CL)이 수평 방향으로 형성되고, 그 명암 경계선(CL)은 H 라인의 근방(예를 들면, 아래 방향 0.57도)에 형성된다. 여기서, 본 실시예의 차량용 조명기구(1)가 형성하는 배광 패턴(P)은 도 2의 배광 패턴의 일부(예를 들어, 영역(P1 ~ P4) 중 하나)로 한다. 또한, 본 실시예의 차량용 조명기구(1)와 마찬가지로 구성된 조명기구를 세로 방향이나 가로 방향 등 소정 방향으로 복수 배열하고, 그들 전체로 도 2의 배광 패턴을 형성하게 할 수 있다.

그런데, 상기 차량용 조명기구(1)의 광학 설계를 할 경우에, 먼저 LED 광원(30)의 광방출면(30A)으로부터 각 방향으로 방출되는 백색 광선(가시 광선 영역의 파장으로 이루어진 광선)에 대하여, 도 2 의 배광 패턴이 형성되도록 LED 광원(30)과 렌즈체(10)의 위치 관계와 그 백색 광선의 목표 조사 방향(targeted illumination direction)(백색 광선을 렌즈체(10)로부터 출사한 때의 목표 출사 방향)이 결정된다. 그리고 광 방출면(30A)으로부터 각 방향으로 방출되는 각 백색 광선이 목표 출사 방향이 되도록 렌즈체(10)의 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(18)의 형상이 설정된다. 본 실시예에서는 광방출면(30A) 중 차량 전후 방향에 관하여 최후단(最後端)이 되는 광방출점(light emitting point)(30B)이 명암 경계선(boundary line)(CL)으로 확대 투영됨으로써 컷오프 라인(cutoff line)을 형성하도록 회전 포물면 형계의 반사면(16)을 설정하고 있다. 최후단을 명암 경계선(CL)으로 하면, 광방출면(30A) 중 최전단(最前端)으로부터의 방출광은 명암 경계선(CL)보다 하측으로 향하게 되어, H 라인보다 상향의 섬광(glare light)을 발생하지 않기 때문이다 .

그 때, 백색 광선의 입사면(12) 또는 출사면(18)에서의 입사각에 대한 굴절각(reflection angle)은 렌즈체(10) 재료에 대응하는 굴절률이 사용되는 것과 동시에, 빛의 파장에 따라 굴절률이 다른 경우에는 특정 기준 파장에 대한 굴절률(이하, 기준 굴절률(reference refraction index))이 백색 광선의 파장 전역(가시 광선 영역)에서 일정한 굴절률(fixed refraction index)로서 근사적으로 사용된다. 본 실시예에서, 백색 광선의 파장 영역의 대략 중심 파장인 녹색 파장을 기준 파장으로 하고 녹색 파장의 굴절률을 기준 굴절률로 하여, 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 상정(想定)하고, 도 2와 같은 배광 패턴을 얻을 수 있도록 렌즈체(10), 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(18)의 형상 등의 광학 설계가 이루어져야 한다.

한편, 본 실시예와 같이 렌즈체(10)를 투명 수지 재료로 형성한 경우, 무기 재료인 유리 렌즈에 비해 빛의 파장마다의 굴절률의 차이가 크다. 특히 투명성(transparency), 내열성(heat resistance) 및 내후성(weather resistance)이 뛰어난 폴리카보네이트 재료(ppolycarbonate material)로 형성하는 경우, 폴리카보네이트 재료는 빛의 파장마다의 굴절률의 차이가 크고 색 분산이 크기 때문에, 상기와 같이 녹색 파장의 굴절률을 기준 굴절률로 하고 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 상정하여 도 2와 같은 배광 패턴을 얻을 수 있도록 광학 설계를 행하면, 도 3과 같이 명암 경계선(CL)의 각도 위치보다 상측에 색 분산에 의한 의도하지 않은 색 분리(color separation)된 조명 영역(Q)이 형성되어 버리는 문제가 생긴다. 여기서, 색 분산은 빛의 분산(dispersion of light)을 말하며, 빛이 렌즈 등에 입사했을 때, 그 파장에 따라 굴절률이 다른 현상을 말한다.

즉, 위의 렌즈체(10)는 기본적으로 LED 광원(30)의 광방출면(30A)을 확대 투영하는 것에 의해 도 2와 같은 배광 패턴(또는 그 일부)를 형성하는 것이다. 따라서, 상기와 같이 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 고려하여 렌즈체(10)의 색 분산을 고려하지 않고 도 2의 배광 패턴을 얻을 수 있도록 광학 설계를 실시한 경우, 광방출면(30A) 중 차량 전후 방향에 관하여 최후단이 되는 광방출점(30B)이 렌즈체(10) 전체의 초점이 되도록 LED 광원(30)의 광방출면(30A)과 렌즈체(10)의 위치 관계가 결정된다. 또한 렌즈체(10) 전체의 초점은 회전 포물면계의 반사면(16)의 초점 위치에 대해서 입사면(12)에 의한 굴절로 인한 영향을 고려하여 조정한 초점 위치를 말한다. 이 때, 광방출점(30B)으로부터 각 방향으로 방출된 백색 광선이 설계 목표로 하는 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 대략 평행한 광선으로서 조사된다. 그리고, 광방출점(30B)보다 차량 전방측의 광방출면(30A)의 각 지점으로부터 방출된 백색 광선이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 하측의 각도 범위를 조명하도록 설계된다.

이 때, 렌즈체(10) 색 분산을 고려하면, 광방출점(30B)으로부터 방출된 백색 광선 중 입사면(12)과 출사면(18)의 양방향으로 굴절하지 않는 광로(optical path)를 통과하는 것은 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사된다. 한편, 입사면(12) 또는 출사면(18)에서 굴절하는 광로를 통과하는 것에 대해서는 기준 굴절률로서 이용한 녹색 파장의 광선(녹색 광선) 이외의 파장 광선, 즉, 그 녹색의 파장보다 장파장 측 또는 단파장 측의 적색이나 청색 광선이 그 파장의 실제 굴절률이 기준 굴절률과 상이하기 때문에, 렌즈체(10)의 굴절이 생기는 면에서 녹색 광선과 다른 방향으로 분리된다. 그 결과, 적색이나 청색 광선의 일부가 설계 목표로 한 명암 경계선(CL)보다 상방의 각도 방향으로 조사되어 명암 경계선(CL)의 상측에 색수차(색 번짐)를 발생시키고, 명암 경계선(CL)의 상측에 도 3과 같은 의도하지 않은 조명 영역(Q)을 형성한다.

따라서 본 실시예에서는 상기와 같이 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 고려하여 색 분산을 고려하지 않고 설계된 차량용 조명기구(1)의 기본 구성, 즉 LED 광원(30)과 렌즈체(10)의 위치 관계나 렌즈체(10)의 구성 등(입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(38)의 형상 등)에 대해 이하와 같이 광방출면(30A)의 광방출점(30B)으로부터 방출된 백색 광선에 대해서 색 분산(파장마다의 굴절률의 차이)을 고려하여 명암 경계선(CL)의 상측에 색수차(의도하지 않은 조명 영역(Q))이 생기지 않도록 렌즈체(10)의 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면 (18)의 형상으로 조정(보정)이 실시되어 있다.

또한, 폴리카보네이트 재료는 백색 광선의 파장 영역(가시 광선의 파장 영역)인 약 380 ~ 780nm 범위에 있어서 파장이 길어 질수록 굴절률이 작아지는 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 파란색 파장 435.8nm에 대한 폴리카보네이트 재료의 굴절률은 1.6115, 녹색 파장 546.1nm에 대한 폴리카보네이트 재료의 굴절률은 1.5855, 파란색 파장 706.5nm에 대한 폴리카보네이트 재료의 굴절률은 1 .576이다. 이 때, 렌즈체(10)의 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(18)의 기본적인 모양을 설계할 경우에는, 예를 들어, 기준 파장의 빛으로서 녹색광(파장 546.1nm)이 사용되며, 기준 굴절률이 1.5855로 설정된다. 또, 렌즈체(10)의 색 분산의 문제에 대해 고려해야 할 빛의 파장 범위 중 가장 긴 파장을 예를 들면, 상기 적색광의 파장(706.5nm)으로서, 가장 짧은 파장을, 예를 들면, 상기 청색광의 파장(435.8nm)으로서 렌즈체(10)의 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(18)의 기본적인 형상에 대한 조정이 실시되어야 한다. 이하에 있어서, 녹색 광선, 적색 광선, 청색 광선 같이 색을 지정하여 기재하는 광은 상기 열거한 파장의 빛을 나타내는 것으로 한다. 그러나, 이러한 구체적으로 도시된 각 파장의 값은 적절하게 변경 가능하다.

또한, 본 실시예에서는, 렌즈체(10)의 입사면(12), 반사면(16) 및 출사면(18)의 기본 형상에 대한 조정은 반사면(16)의 조정에 의해서만 행해진 것이다. 즉, 입사면(12)과 출사면(18)의 형상은 모두 기준 굴절률을 상정하여 도 2의 배광 패턴을 얻을 수 있도록 설계된 때의 표면 형상(평면)으로 고정되고, 반사면(16)에는 예를 들어, 기본적인 형상으로서 요구된 회전 포물선 표면에 대하여 조정이 이루어진다.

또한, 본 실시예의 렌즈체(10)의 출사면(18)은 상기와 같이 대략 수직 방향의 평면으로 형성되어 있다. 반사면(16)으로부터 명암 경계선(CL)의 근처 방향으로 반사되는 광은 대략 수평으로 조사되기 때문에 출사면(18)에 의한 굴절은 작고 색 분산의 정도도 작아진다. 그래서 설명을 간단히 하기 위해, 출사면(18)에 의해 색 분산 및 색 분리가 발생하지 않고, 출사면(18)으로부터 출사되는 광선의 방향은 반사면(16)에서 반사된 광선의 방향과 동일하다.

다음 렌즈체(10)의 형상 조정에 대해서 설명한다. 도 1의 렌즈체(10)는, 명암 경계선(CL)의 상측에 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 생기지 않도록 색 분산(파장마다의 굴절률의 차이)을 고려하여 렌즈체(10)의 반사면(16)의 형상에 조정(보정)이 실시되어 있는 것이며, 도 1은 LED 광원(30)의 최후단의 광방출점(30B)으로부터 방출된 백색 광선 중 입사면(12)에 수직으로 입사(입사각 0도)하는 백색 광선(X1)과, 그 백색 광선(X1)보다 차량 전방 측과 차량 후방 측면에서 입사면(12)으로 비스듬하게 입사하는 백색 광선(X2, X3)의 기본 굴절률에서의 광로(백색 광선의 파장 전역에서 굴절률이 일정한 기본 굴절률로 된 경우의 광로)가 실선으로 예시되어 있다. 도 1에 도시된 같이, LED 광원(30)의 광방출점(30B)으로부터 방출된 각각의 백색 광선(X1, X2, X3)은 입사면(12)에서 렌즈체(10) 내부로 진입하여 반사면(16)에서 반사된 후, 출사면(18)에서 렌즈체(10) 외부로 조사된다. 도 1에 있어서, 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 고려하고 색 분산을 고려하지 않는 경우의 백색 광선(X1, X2 및 X3)에 대응하는 광로를 일점 쇄선으로 광로(CLD1, CLD2 및 CLD3)로서 기재하고 있다. CLD1은 X1과 동일한 광로이며, CLD2 및 CLD3는 CLD1과 평행한 광선을 출사면(18)으로부터 외부로 조사하는 것으로 한다. 이러한 광( CLD1, CLD2 및 CLD3)은 반사면(16)으로서 광방출점(30B)(엄밀하게는 입사면(12)에 의한 굴절을 고려한 30B보다 약간 도면 기울기 왼쪽 아래 방향의 위치)의 위치를 초점으로 한 회전 포물면 반사면(reflecting face of paraboloid of revolution)으로 함으로써 얻을 수 있다. 이 형상을 기본적인 형상으로 한다. 또한, 일점 쇄선으로 표시한 광로(CLD1, CLD2, CLD3)는 백색 광선(X1, X2, X3)을 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 출사면(18)으로부터 출사되기 위한 광로를 나타내고, 상기와 같이 명암 경계선(CL)의 근처 방향으로의 광선은 출사면(18)에서 굴절하지 않기 때문에 그들의 광로(CLD1, CLD2, CLD3)는 반사면(16)의 위치에서 출사면(18)을 거쳐 렌즈체(10) 외부까지 직선으로 표시된다.

이에 대해, 본 실시예의 렌즈체(10)에 있어서는 색 분산을 고려하여 반사면(16)의 형상이 설정되어 있다. 즉, 입사면(12)에 수직으로 입사하고 렌즈체(10)의 입사면(12) 및 출사면(18)에서 굴절이 발생하지 않는 백색 광선(X1)에 대해서는 목표의 조사 방향이 상기처럼 변경되지 않고 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 설정된다. 도 1과 같이, 반사면(16)의 위치(T1)로 입사한 백색 광선(X1)이 광로(CLD1)에 따른 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 반사하도록 위치(T1)에서의 반사면(16)의 형상(위치 및 기울기)이 기본적인 모양과 일치하는 것으로 형성되어 있다. 또한, 입사면(12)에서 굴절이 발생하지 않는 백색 광선(X1)이 반사하는 반사면(16)의 위치(T1)는 반사면(16)의 상하 방향의 범위 중 대략 중앙이 되도록 입사면(12)의 각도가 설정되어 있다. 이렇게 하면, 반사면(16)에서 반사하는 모든 광선의 입사면(12)에 있어서의 입사각(굴절각)의 크기가 최대한 작아지도록 고려되어 있으며, 색 분산의 발생을 줄일 수 있다. 즉, 위치(T1)는 입사면(12)에서 굴절이 발생하지 않는 비굴절 광로(non-refraction optical path)의 반사부(reflecting portion)이며, 위에서 언급한 기본적인 모양과 일치한다.

한편, 백색광선(X1)보다 차량 전방측 또는 차량 후방 측으로 입사면(12)에 입사하고, 입사면(12)에서 굴절이 생기는 백색광선(백색광선(X2, X3))에 대해서는, 그 굴절에 의해 생기는 색 분산(색 분리)의 크기에 따라 목표의 조사 방향이, 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 설정된다. 도 1과 같이 백색광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 상정(想定)한 경우에 있어서, 반사면(16)의 위치(T1)보다 상측과 하측의 위치(T2, T3)로 입사한 백색광선(X2, X3)(즉, 녹색 광선)이 명암 경계선(CL)의 각도 방향(광로(CLD2, CLD3))보다 하향의 각도 방향으로 조사(반사)되도록 반사면(16)의 형상이 설계되어 있다.

또한, 기본적인 형상의 반사면에 대해 보정을 추가하여 본 실시예의 반사면(16)을 설계하는 방법으로서, 예를 들면, 기본적인 형상의 반사면에 대해 보정을 가하지 않은 위치(T1)를 기준점으로 하여, 기준점보다 상측에 차례로 반사면 상의 점을 보정점(correction point)으로서 설정하고 있다. 그리고 어떤 보정점에 있어서, 반사면(16)의 기울기가 그 보정점에 입사한 백색 광선을 보정 후의 목표의 조사 방향으로 반사시키는 경사가 되도록 보정하고, 또한 그 기울기(inclination)의 보정 만큼의 회전을 보정점보다 상측의 반사면 전체에 전체 추가해서 보정점보다 상측의 반사면 전체의 각 점의 위치 및 기울기를 그 전체 형상를 변경하지 않고 보정한다. 이 후 새로운 보정점을 보정한 반사면 상에 설정하여 동일한 작업을 반복한다. 또한, 위치(T1)보다 하측의 반사면에 비슷한 작업을 반복하는, 이와 같은 방법을 생각할 수 있다. 단, 본 실시예의 반사면(16)을 설계하는 방법에 대해서는 이에 한정되지 않는다.

여기서, 본 실시예의 렌즈체(10)와 같이 색 분산을 고려하여 반사면(16)의 형상을 설계할 경우에, LED 광원(30)의 광방출점(30B)으로부터 방출된 백색 광선(X1, X2, X3)이 렌즈체(10)를 거쳐 실제로 어떻게 조사되는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 입사면(12)에 수직으로 입사하는 백색 광선(X1)은 입사면(12)에서 굴절하지 않기 때문에 그대로 색 분산(색 분리)을 일으키지 않고, 렌즈체(10) 내부를 진행하여, 반사면(16)의 위치(T1)에 입사한다. 그리고, 그 반사면(16)에 입사한 백색 광선(X1)은 광로(CLD1)에 따른 방향으로 반사되어, 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사(출사면(18)으로부터 출사)된다. 도 1의 백색 광선(X1, X2, X3)의 광로는 백색 광선의 파장 전역에서 일정한 기준 굴절률로 상정한 경우의 광로이며, 기준 굴절률은 녹색 광선 굴절률이다. 따라서, 백색 광선(X1)에 포함된 녹색 광선(G1)은 굴절의 유무에 관계없이, 도 1에 도시된 백색 광선(X1)과 동일한 광로를 통과하여 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사된다. 또한, 백색 광선(X1)에 포함된 녹색 파장 이외의 적색이나 청색과 같은 광선도 입사면(12)(및 출사면(18))의 굴절이 생기지 않기 때문에, 색 분해되지 않고 백색 광선(X1)과 동일한 광로를 통과하여 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사된다. 따라서, 광방출점(30B)으로부터 출사되어 입사면(12)에 수직으로 입사하는 백색 광선(X1)은 백색 그대로 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사되어 백색 명암 경계선(CL)을 형성한다.

한편, 입사면(12)에 대하여 차량 전방 측으로부터 비스듬히 입사하는 백색 광선(X2)은 입사면(12)에 입사하면 굴절을 일으켜 색 분산에 의해 렌즈체(10) 내부에서 색 분해를 일으킨다. 이 때, 렌즈체(10) 내부에서 백색 광선(X2)에 포함된 녹색 광선(G2)은 일정한 기준 굴절률을 상정한 경우의 백색 광선(X2)와 동일한 광로를 진행하여 반사면(16)의 위치(T2)에 입사한다. 그리고, 반사면(16)에 의해 광로(CLD2)보다 하향의 각도 방향으로 반영하고 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향으로 조사한다.

이에 대해 백색 광선(X2)에 포함된 적색 광선(R2)(점선)은 기준 굴절률(녹색 파장의 굴절률)보다 굴절률이 작기 때문에, 입사면(12)에서 녹색 광선(G2)보다 작은 굴절 각으로 굴절하고 백색 광선(X2)의 광로(녹색 광선(G2)의 광로)보다 차량 전방 측이 된 각도 방향 방향의 광로를 진행하고, 반사면(16)의 위치(T2)의 근처(상측)에 입사한다. 그리고, 그 적색 광선(R2)은 반사면(16)으로의 입사각이 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))보다 크기 때무네, 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))보다 상향의 각도 방향으로 반사된다. 이 때 적색 광선(R2)이 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))에 대해 어느 정도 상향의 각도 방향으로 반사되는가 고려되고, 적색 광선(R2)가 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향의 각도 방향으로 조사되지 않도록 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))의 목표의 조사 방향이 설정되고, 반사면(16)의 형상이 설정되어 있기 때문에 적색 광선(R2)은 광로(CLD2)에 따른 대략적인 각도 방향, 또는, 광로(CLD2)보다 하향의 각도 방향으로 반사면(16)에서 반사된다. 그러면, 적색 광선(R2)이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 출사면(18)으로부터 출사된다.

또한, 백색 광선(X2)에 포함된 도시하지 않은 청색 광선에 대해서도 입사면(12)에서 분리되어 도 1에 도시한 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))과 다른 광로를 통과한다. 그러나, 적색 광선(R2)은 반대로 백색 광선(X2)(녹색 광선(G2))보다 하향의 각도 방향으로 출사면(18)으로부터 출사되기 때문에, 적색 광선(R2)이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 조사됨으로써, 청색 광선도 필연적으로 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 조사된다.

또한, 입사면(12)에 대하여 차량 후방 측면으로부터 비스듬히 입사하는 백색 광선(X3)은 입사면(12)에 입사하면 굴절을 일으켜 색 분산에 의해 렌즈체(10) 내부에서 색 분해를 일으킨다. 이 때, 렌즈체(10) 내부에서 백색 광선(X3)에 포함된 녹색 광선(G3)은 일정한 기준 굴절률을 상정한 경우의 백색 광선(X3)과 동일한 광로를 진행하여 반사면(16)의 위치(T3)에 입사한다. 그리고, 반사면(16)에 의해 광로(CLD3)보다 하향의 각도 방향으로 반사되고 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향으로 조사한다.

이에 대해, 백색 광선(X3)에 포함된 청색 광선(B3)(점선)은 기준 굴절률(녹색 파장의 굴절률)보다 굴절률이 크기 때문에 입사면(12)에서 녹색 광선(G3)보다 큰 굴절각으로 굴절하고, 백색 광선(X3)의 광로(녹색 광선(G3)의 광로)보다 차량 전방 측이 된 각도 방향의 광로를 진행하여, 반사면(16) 위치(T3)의 근처(상측)로 입사한다. 그리고, 그 청색 광선(B3)은 반사면(16)으로의 입사각이 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))보다 크기 때문에, 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))보다 상향의 각도 방향으로 반사된다. 이 때, 청색 광선(B3)이 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))에 대해 어느 정도 상향의 각도 방향으로 반사되는가 고려되고, 파란색 광선(B3)이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향의 각도 방향으로 조사되지 않도록 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))의 목표의 조사 방향이 설정되고, 반사면(16)의 형상이 설정된다. 따라서, 청색 광선(B3)은 광로(CLD3)에 따라 대략 각도 방향, 또는, 광로(CLD3)보다 하향의 각도 방향으로 반사면(16)에서 반사된다. 이로써, 청색 광선(B3)이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 출사면(18)으로부터 출사된다.

또한, 백색 광선(X3)에 포함된 도시하지 않은 적색 광선은 입사면(12)에서 분리되어, 도 1 에 도시한 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))과 다른 광로를 통과한다. 그리고, 이 적색 광선은 청색 광선(B3)과는 반대로 백색 광선(X3)(녹색 광선(G3))보다 하향의 각도 방향으로 출사면(18)으로부터 출사된다. 따라서, 청색 광선(B3)이 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 조사되므로, 적색 광선도 필연적으로 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 상향되지 않는 각도 방향으로 조사된다.

이상과 같이 본 실시예의 차량용 조명기구(1)에 따르면, LED 광원(30)의 광방출점(30B)에서 각 방향으로 방출된 백색 광선 중 렌즈체(10)에서 굴절이 생기지 않고, 색 분산(색 분리)이 생기지 않는 광로를 통과하는 백색 광선(X1)과 같은 광선에 대해서는 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사되어 백색광에 의해 명료한 명암 경계선(CL)이 형성된다. 또한, 이 백색 광선(X1)에 의한 명암 경계선(CL)의 형성에 의해서 명암 경계선(CL)의 색도(formation)가 백색 범위로 유지된다.

한편, 굴절이 생겨 색 분산이 생기는 광로를 통과하는 백색 광선(X2, X3)은 백색 광선의 파장 전역에 있어서 일정한 기준 굴절률을 상정한 경우, 목표의 조사 방향(녹색 광선의 조사 방향)이 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 설정된다. 이로써, 색 분산에 따른 녹색 광선보다 상향의 각도 방향으로 조사되는 적색이나 청색 광선이 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 조사된다. 즉, 색상 분리된 파장의 광은 명암 경계선(CL)의 하측의 배광 패턴을 조사한다. 배광 패턴 내에 있어서 광방출점(30B) 이외의 개소로부터의 조사광 등과 혼색된다. 따라서, 명암 경계선(CL)의 상측으로 색 분산에 의한 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 발생하는 문제가 방지된다.

또한 광원으로서 파장 변환 재료를 이용한 LED 광원을 이용하여 명암 경계를 형성하는 경우, LED 칩으로부터 조사되는 광속을 차광하지 않고 최대한 유효하게 이용하여 명암 경계를 형성하는 것이 에너지 효율성 측면에서도 적합하다. 따라서, LED 광원의 단부(end portion)를 명암 경계, 특히 엇갈림 배광용 헤드 램프의 H 라인 근방의 명암 경계선(CL)로서 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, LED 광원은 도 6A 및 6B에 도시된 바와 같이 LED 단부에까지 파장 변환 재료층을 마련하고 있기 때문에, LED 광원 단부에 있어서는 중앙부에 비해 얼룩이 생기기 쉽다. 이것은 LED 광원을 렌즈 체로 확대 투영하는 경우에 있어, 명암 경계선(CL)에 LED 광원의 색 얼룩을 그대로 투영하는 잠재적인 문제점을 가지게 된다. 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 명암 경계선(CL)에 색 분산을 고려한 렌즈체로 하므로, LED 광원의 단부에 있어서의 얼룩이 발생하는 경우에도 얼룩을 저감하는 것이 가능하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 2 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다. 도 1의 제 1 실시예의 차량용 조명기구(1)와 동일 또는 유사한 요소에 동일한 부호 또는 프라임 기호를 붙인다. 도 4의 차량용 조명기구(50)는 도 1의 차량용 조명기구(1)과 비교하여 입사면(12')의 형상이 상이하다. 도 4의 차량용 조명기구(50)의 입사면(12')은 평면이 아니라 오목면으로 형성되어 있다. 도 4의 차량용 조명기구(50)의 기타 구성 요소에 대해서는 제 1 실시예의 차량용 조명기구(1)와 마찬가지로 구성되며, 도 2의 배광 패턴을 형성하도록 렌즈체(10)의 반사면(16') 형상이 형성되어 있다.

입사면(12')은 예를 들어, 도 4의 수직 단면도 상에 있어서 입사면(12')에 대하여 LED 광원(30)의 광방출점(30B)보다 떨어진 위치를 중심(52)으로 하는 원호 모양(LED 광원(30)의 광방출점(30B)을 중심으로 하는 원호보다 곡률 반경이 큰 원호)에 형성된다. 또한, 입사면(12')의 원호의 중심(52)이 광방출점(30B)과 반사면(16)'의 중간부근의 위치(T1')를 지나는 직선 상에 위치하는 원호의 오목면에서 형성되어 있다. 따라서 광방출점(30B)에서 각 방향으로 방출된 백색 광선이 입사면(12')에 입사힐 때의 입사각이 제 1 실시예의 차량용 조명기구(1)보다 전체적으로 작고, 입사면(12')의 굴절에 의한 색 분산이 작아지게 된다.

반사면(16')의 형상은 렌즈체(10)에서 생기는 색 분산을 고려하여 설계되어 있다. 광방출점(30B)에서 각 방향으로 방출된 백색 광선 중 입사면(12')에 수직으로 입사하고 렌즈체(10)의 입사면(12') 및 출사면(18)에서 굴절이 발생하지 않는 백색 광선(X1')에 대해서는 목표의 조사 방향이 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 설정되어 있다. 도 4와 같이, 반사면(16')의 위치(T1')에 입사한 백색 광선(X1')(녹색 광선 G1')이 광로(CLD1')에 따른 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 반사하도록 위치(T1')에서 반사면(16')의 형상(위치 및 기울기)이 형성되어 있다.

한편, 백색 광선(X1')보다 차량 전방측 또는 차량 후방측의 위치에서 입사면(12')에 입사하고, 입사면(12')에서 굴절이 생기는 백색 광선(백색 광선(X2', X3')에 대해서는, 그 굴절에 의해 생기는 색 분산(색 분리)의 크기에 대응하여 목표의 조사 방향이, 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 설정된다. 백색 광선의 파장 전역에 대하여 일정한 기준 굴절률을 상정(想定)한 경우에 반사면(16')의 위치(T1')보다 상측과 하측의 위치(T2', T3')로 입사한 백색 광선(X2', X3')(녹색 광선(G2', G3')을 명암 경계선(CL)의 각도 방향(광로(CLD2', CLD3')보다 하향의 각도 방향으로 조사(반사)하도록 반사면(16')의 형상이 설계되어 있다.

이에 따르면, 입사면(12')에서 광분산을 더 줄일 수 있기 때문에, 명암 경계선(CL)의 상측에 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 조명 영역(Q)의 발생을 거의 완벽하게 방지하기 위해 백색 광선(녹색 광선)의 조사 방향을 아래 방향으로 하는 정도(하향의 각도의 크기)도 비교적 작게 할 수 있으므로, 반사면(16')의 형상에 추가하는 변경을 줄일 수 있는 동시에, 명암 경계선(CL) 이외의 다른 조명 영역의 배광에 미치는 영향도 줄일 수 있다.

또한, 상기 입사면(12')은, 수직 방향 단면이 원호(arc) 형태가 아니어도 타원호(elliptic arc)여도 좋고, 광방출점(30B)에서 본 오목 곡면(concave curved face)이면 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 입사면(12')의 형상을 광방출점(30B)을 중심점으로 하는 구면(spherical face)으로 하면, 광방출점(30B)으로부터의 입사각은 0 도가 되어 굴절이 생기지 않는다. 이 때문에, 입사각에 기인하는 색 분리도 생기지 않게 할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 구면으로 한 입사면으로부터 입사된 광에 대응하고 반사면도 구면에 대응하여 구면을 덮도록 크게 설치하지 않으면 빛의 이용 효율이 저하하게 된다. 즉, 렌즈체가 대형화하게 된다. 따라서 광방출면(30A)으로부터 방사되는 빛의 추출량과 반사면(16)의 크기의 균형(balance)을 고려하여, 색 분산이 작아 지도록 오목 곡면을 설계하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 도 4와 같이 반사면 가까이의 입사면의 곡률을 광방출점(30B)를 중심점으로 하는 구면에 가까운 것으로 하면 좋다.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 조명기구의 제 3의 실시예의 구성을 도시한 수직 단면도이다. 도 1의 제 1 실시예의 차량용 조명기구(1)와 동일 또는 유사한 요소에 동일한 부호 또는 이중 프라임 기호를 붙인다. 도 5의 차량용 조명기구(100)는 도 1의 차량용 조명기구(1)과 비교하여 LED 광원(30)으로부터 방출된 광을 도 1의 반사면(16)에 해당하는 반사면(16")까지 이끌 때까지의 구성이 상이하며, 입사면(12")이 렌즈체(10) 배면측(차량 후방측)에 형성되고, LED 광원(30)이 광방출면(30A)을 차량 전방을 향하도록 렌즈체(10) 배면측에 배치되어 있다.

또한, 입사면(12")으로부터 렌즈체(10) 내부에 입사한 LED 광원(30)으로부터의 광을 반사면(16")에 직접 입사시키는 것이 아니라, 반사면(16")과는 다른 반사면(102)으로 1회 반사시키고 나서 반사면(16")에 입사시키는 구성으로 되어 있다. 즉, 입사면(12")에서 렌즈체(10) 내부로 입사한 LED 광원(30)으로부터 광이 렌즈체(10) 내부에서 2 회 반사 후, 출사면(18)으로부터 출사하도록 되어 있다. 또한, 렌즈체(10)의 반사면(102)이 형성되는 외면 부분(outer face portion)에 알루미늄이 증착(vapor deposition)된 렌즈체(10) 내부에서 광을 반사하는 반사면(102)이 형성되어 있다.

이러한 구성 차량용 조명기구(100)에 있어서도 제 1 실시예와 마찬가지로 명암 경계선(CL) 상측에 색 분산에 기인하는 조명 영역(Q)이 발생하는 문제가 방지된다.

즉, 반사면(16")의 형상은 렌즈체(10)에서 생기는 색 분산을 고려하여 설계된다. 광방출점(30B)으로부터 각 방향으로 방출된 백색 광선 중 입사면(12")에 수직으로 입사하고, 렌즈체(10)의 입사면(12") 및 출사면(18)에서 굴절이 발생하지 않는 백색 광선(X1')에 대해서는 목표의 조사 방향이 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 설정된다. 도 5와 같이 반사면(16")의 위치(T1")로 입사한 백색 광선(X1")(녹색 광선)G1"))이 광로(CLD1")에 따른 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 반사되도록 위치(T1")에서 반사면(16")의 형상(위치 및 기울기)이 형성되어 있다.

한편, 백색 광선(X1")보다 차량 상방측 또는 차량 하방측의 위치로부터 입사면(12")으로 입사하고, 입사면(12")에서 굴절이 생기는 백색 광선(백색 광선(X2", X3"))에 대해서는, 그 굴절에 의해 생기는 색 분산(색 분리)의 크기에 따라 목표의 조사 방향이, 설계 목표의 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 설정된다. 백색 광선의 파장 전역에 대해서 일정한 기준 굴절률을 상정한 경우에 반사면(16")의 위치(T1")보다 상측과 하측의 위치(T2", T3")로 입사한 백색 광선(X2", X3")(녹색 광선(G2", G3")이 명암 경계선(CL)의 각도 방향(광로(CLD2", CLD3"))보다 하향의 각도 방향으로 조사(반사)되도록 반사면(16")의 형상이 설계되어 있다.

상기 제 3의 실시예에 따르면, 렌즈체(10) 내부로 빛을 반사하는 반사면(16", 102)을 복수 마련함으로써 LED 광원(30)의 배치장소의 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 즉, 입사면(12")과 반사면(102)의 위치를 변경함으로써 LED 광원(30)의 배치장소를 도 5와 다른 위치로 변경하는 것이 가능하다. 그리고, 반사면을 복수 마련한 태양(樣態)여도, 굴절이 생기는 광로를 통과하는 녹색 광선(일정한 기준 굴절률을 상정한 경우 백색 광선)의 조사 방향이 명암 경계선(CL)의 각도 방향 보다 하향의 각도 방향이 되도록 반사면(16")의 형상을 설정(기본적인 모양으로부터 보정)하면 명암 경계선(CL)의 상측에 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 3의 실시예에서는, 렌즈체(10) 내부로 입사한 광을 렌즈체(10) 내부에서 2회 반사시켜 출사면(18)으로부터 출사하는 구성의 렌즈체(10)를 보였지만, 렌즈체(10) 내부로 입사한 광을 렌즈체(10) 내부에서 3회 이상 반사시켜 출사면(18)으로부터 출사하는 구성의 렌즈체를 이용한 차량용 조명기구여도 상기 실시예와 마찬가지로 명암 경계선(CL)의 상측에 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상, 상기 제 1 내지 제 3의 실시예에 도시된 차량용 조명기구는 렌즈체(10)가 폴리카보네이트 재질로 형성된 것이지만, 렌즈체(10)가 폴리카보네이트 재료 이외의 재료(예를 들면, 유리, 아크릴 등 투명 재료)로 형성되는 경우에도 색 분산이 생기는 재료이면, 상기 실시예와 마찬가지로 본 발명이 적용된다. 이것은 렌즈체(10)의 재질에 따라 발생할 수 있는 색 분산 정도에 관계없이, 명암 경계선 상측의 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 조명기구는 렌즈체(10)에 있어서의 색 분산에 의해 명암 경계선 상측의 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 렌즈체(10)의 재료가 폴리카보네이트 소재와 같이 복굴절 성질을 가지는 경우에, 해당 복굴절에 의해서 생기는 명암 경계선에 의한 희미함(blur)을 저감할 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트 재료는 성형시 잔류응력(residual stress)이 크고, 재료 특유의 광탄성율의 높이에 의해 복굴절 특성을 가지고, 그 복굴절의 영향으로 LED 광원(30)의 광방출점(30B)으로부터 방출된 광선 중 입사면(12)(12 '12 ")으로 비스듬히 입사하는 광선(입사면(12)에서 굴절 광선)이 복수의 방향으로 복잡하게 분리된다. 만약, 이러한 광선에 대하여 복굴절을 고려하지 않고 일정한 기준 굴절률을 상정한 경우의 백색 광선(녹색 광선)이 명암 경계선(CL)의 각도 방향으로 조사하도록 설계하면 복굴절에 의해 그 분리된 광선이 명암 경계선(CL)의 희미함을 발생시킨다.

한편, 상기 실시예와 같이 입사면(12)(12', 12")으로 굴절하는 광선이 명암 경계선(CL)보다 하향의 각도 방향으로 조사하도록 설계함으로써, 그 광선이 명암 경계선(CL)에 미치는 영향이 저감된다. 이로써, 색 분산에 의한 의도하지 않은 조명 영역(Q)의 발생이 방지되고, 또한 복굴절의 명암 경계선(CL)의 희미함의 발생도 방지된다.

또한, 상기 실시예에서는, 렌즈체(10)에 있어서 굴절이 발생 광로를 통과하는 녹색 광선(일정한 기준 굴절률을 가정하면 백색 광선)의 조사 방향이 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향이 되도록 반사면(16)(16')의 형상만을 기본적인 모양으로부터 보정하도록 했지만, 입사면(12)(12'), 반사면(16)(16') 및 출사면(18)(18') 중 적어도 하나의 면(하나 이상의 면)의 형상을 기본적인 형상에 대해 보정함으로써 굴절이 생기는 광로를 통과하는 녹색 광선이 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향이 되도록 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 렌즈체(10)의 출사면(18)을 평면으로 하고 설계 목표의 명암 경계선(CL)의 근방의 각도 방향으로 반사면(16)으로부터 조사되는 광선은 출사면(18)에서 굴절하지 않는 것을 조건으로 했지만, 본 발명은 출사면(18)이 평면 아니라 (예, 오목면과 볼록면), 출사면(18)에서 굴절이 생기는 경우에도 적용할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 LED 광원(30)의 광방출점(30B)으로부터 방출되는 광선 중 입사면(12)(12', 12") 및 출사면(18) 모두에 있어서 수직으로 입사하여 굴절이 발생하지 않는 광선의 광로(비굴절 광로)를 적어도 한 개 마련하는 것을 조건으로 하고 그 광로를 통과하는 녹색 광선(백색 광선)의 조사 방향(출사면(18)으로부터의 출사 방향)을 명암 경계선(CL)의 방향으로 LED 광원(30)의 광방출점(30B)으로부터 방출되는 광선 중 입사면(12)(12') 또는 출사면(18)에서 굴절하는 광선의 광로(굴절 광로)에 대해서는 녹색 광선(일정한 기준 굴절률 상정한 경우의 백색 광선)의 조사 방향을 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향이 되도록 하면 명암 경계선(CL)의 상측에 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 기준 굴절률의 파장보다 장파장 측 및 단파장 측의 광 모두가 명암 경계선(CL)의 각도 방향과 일치하는 방향 또는 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향 방향이 되도록 녹색 광선(일정한 기준 굴절률을 상정하면 백색 광선)의 조사 방향을 결정하면, 명암 경계선(CL)보다 상향의 각도 방향으로 조사되는 광을 완전히 없앨 수 있으며, 의도하지 않은 조명 영역(Q)의 발생도 완전히 방지할 수 있다.

또한, 비굴절 광로를 통과하는 광선이 반사면(16)(16', 16")에 있어서 반사하는 비굴절 광로 반사부(non-refraction optical path reflecting portion)의 위치(T1) (T1', T1")는 반사면(16)의 상하 방향의 대략 중앙으로 하는 것이 바람직하지만 반드시 중앙 아니어도 좋다.

또한, 반사면(16)에 있어서 비굴절 광로 반사부보다 상측과 하측에 굴절 광로를 통과한 광선을 반사하는 상측 굴절 광로 반사부와 하단 굴절 광로 반사부를 가지는 경우에 의도하지 않은 조명 영역(Q)이 발생하는 요인으로서는, 상측 굴절 광로 반사부를 반사한 굴절 광로의 광선에 의한 영향이 크다. 이 때문에, 상측 굴절 광로 반사부에서 반사하는 녹색 광선(일정한 기준 굴절률을 상정한 경우의 백색 광선)의 조사 방향만이 명암 경계선(CL)의 각도 방향보다 하향의 각도 방향이 되도록 상측 굴절 광로 반사부의 형상을 기본적인 형상에 대하여 보정하게 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서, 차량용 조명기구가 엇갈림 광의 배광 패턴의 조명광을 조사하는 헤드 램프에 적용되는 경우에 대해서 도시되지만, 본 발명은 차량용 조명기구는 헤드 램프에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배광 패턴 끝 가장자리(end edge)에 명암 경계를 가지는 배광 패턴을 형성하는 차량용 조명기구 또는 그 배광 패턴의 일부이며 명암 경계의 방향으로 조명광을 조사하는 차량용 조명기구이라면, 엇갈림 배광용의 헤드 램프뿐만 아니라 주행 빔(high beam)용의 헤드 램프나 안개등(fog lamp) 등 다른 종류의 차량용 조명기구에 적용할 수 있다.

1,50,100 ... 자동차 램프, 10 ... 렌즈체, 12, 12', 12"... 입사면, 16, 16', 16", 102 ... 반사면, 18 ... 출사면, 30 ... LED 광원, 30A ... 광방출면, 30B... 광방출점

Claims

복수파장의 가시광을 발하는 광원과, 입사면, 반사면 및 출사면을 갖는 렌즈체이며, 상기 입사면에서 상기 렌즈체 내부로 입사한 상기 광원으로부터의 광을 상기 반사면에서 소정 방향으로 반사하여 상기 출사면으로부터 상기 렌즈체 외부로 출사하는 렌즈체를 구비한 차량용 조명기구에 있어서,
상기 광원은 광 방출면을 갖춘 적색성분, 녹색성분 및 청색성분을 포함하는 백색광을 방사하는 광원이며,
상기 광 방출면의 소정점으로부터 상기 입사면으로 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 녹색파장의 광선이 상기 반사면에서 반사하여 상기 출사면으로부터 출사하는 상기 광선의 광로(光路)로서, 상기 출사면의 위쪽으로부터 순서대로 위쪽굴절 광로, 비굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로를 갖고 있고,
상기 비굴절 광로는 상기 입사면에서 굴절이 생기는 일 없이 상기 반사면에 도달하고, 상기 반사면에서 반사되어 소정 배광(配光) 패턴의 명암경계의 방향으로 상기 출사면으로부터 출사 되도록 구성된 광로이며,
상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로는 상기 입사면을 통해서 상기 반사면에 도달해 상기 출사면을 향하는 광로가 경계면에 있어서 굴절을 생기게 하도록 구성된 광로이고,
상기 반사면상에 있어서의 반사점 중 중앙 반사점(T1), 상기 중앙 반사 점(T1)보다 위쪽의 반사점을 위쪽 반사점(T2) 및 상기 중앙 반사점(T1)보다 아래쪽의 반사점을 아래쪽 반사점(T3)로 했을 때 상기 비굴절 광로를 통하는 광선이 상기 중앙 반사점(T1)으로 반사하고, 상기 위쪽 굴절 광로를 통하는 광선이 상기 위쪽 반사점(T2)으로 반사하고, 상기 아래쪽 굴절 광로를 통하는 광선이 상기 아래쪽 반사점(T3)으로 반사하도록 상기 반사면을 형성하며,
상기 렌즈체는 상기 광방출면의 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 청색파장의 광선, 녹색파장의 광선 및 적색파장 광선 각각은 상기 중앙 반사점(T1)으로 반사한 후에 상기 출사면으로부터 소정 배광(配光) 패턴의 명암 경계의 방향을 향하는 상기 비굴절 광로를 형성하고, 백색광에 의한 명암 경계선을 형성하는 형상을 갖는 상기 입사면, 상기 반사면 및 상기 출사면을 갖추고 있고,
상기 위쪽 굴절 광로를 통하는 광선은 상기 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광선 영역의 광선에 포함되는 녹색파장의 광선으로 상기 위쪽 반사 점(T2)으로 반사한 광이 상기 출사면으로부터 출사하고, 상기 비굴절 광로보다도 하향의 각도방향에 조사되며,
상기 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사한 가시광 영역의 광선에 포함되는 광선으로 상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로에 의해 색 분산된 녹색파장 이외의 광선이 상기 명암 경계의 방향보다도 상향 방향이 되지 않도록 하기 위해 상기 렌즈체의 입사면, 반사면 및 출사면 중 적어도 하나의 면이 상기 위쪽 굴절 광로 및 아래쪽 굴절 광로를 통과하는 녹색파장의 광선을 상기 명암 경계의 방향보다도 하향의 방향으로 상기 출사면으로부터 출사하도록 보정된 형상을 갖고 있고,
상기 소정 점은 상기 광방출면 단부의 방출 점이며,
상기 광원은 상기 광 방출면의 상기 단부와 반대측의 단부에서의 방출 광이 상기 렌즈체의 상기 입사면에 입사한 후 상기 반사면 및 상기 출사면을 통해서 출사하는 광선이 상기 명암 경계에서 아래쪽을 향해서 출사하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
제 1항에 있어서, 상기 입사면은 상기 광원의 단부보다도 떨어진 위치를 중심으로 하는 원호 또는 타원호의 단면 형상을 갖는 오목 곡면인 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 렌즈체는 폴리카보네이트재에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
복수파장의 가시광을 발하는 광원과, 입사면, 반사면 및 출사면을 갖는 렌즈체이며, 상기 입사면에서 상기 렌즈체 내부로 입사한 상기 광원으로부터의 광을 상기 반사면에서 소정 방향으로 반사하여 상기 출사면으로부터 상기 렌즈체 외부로 출사하는 렌즈체를 갖추어 상기 렌즈체를 통해서 조사되는 배광(配光) 패턴이 명암경계를 형성하는 차량용 조명기구에 있어서,
상기 입사면은 상기 광원의 소정 점으로부터 상기 입사면에 입사하는 광선이 입사면에 있어서의 굴절이 생기지 않는 비굴절 광로와, 입사면에 있어서의 굴절을 생기게 하는 굴절 광로를 형성하는 평면 또는 오목 곡면으로 되고,
상기 반사면은 상기 렌즈체 내부에 입사한 광을 상기 출사면을 향하여 직접 반사하는 반사면이며, 상기 비굴절 광로를 통하는 광선이 반사하는 비굴절 광로 반사부와, 상기 굴절 광로를 통하는 광선이 반사하는 굴절 광로 반사부를 갖추고, 또한 렌즈체의 상하방향 단면에 있어서 비굴절 광로 반사부보다도 차량 위쪽의 해당반사면에 위쪽 굴절 광로 반사부가 위치하며,
상기 위쪽 굴절 광로 반사부는 상기 광원으로부터 방사되는 광이 녹색인 경우에 있어서, 상기 비굴절 광로를 통하는 광선이 렌즈체 외부에 출사하는 광선에 대하여 하향되고, 상기 광원으로부터 방사되는 광이 렌즈체에 있어서의 상기 녹색광의 굴절율에 비해서 작은 굴절율이 되는 파장의 가시광색인 경우에 있어서 상기 비굴절 광로를 통해서 렌즈체 외부에 출사하는 광선이 배광(配光) 패턴의 명암경계상 혹은 배광(配光) 패턴 내로 향해서 출사하도록 형성되어 있고,
상기 광원은 광방출면을 갖춘 적색성분, 녹색성분 및 청색성분을 포함하는 백색광을 방사하는 광원이며,
상기 소정점은 상기 광 방출면 단부의 방출점이고,
상기 광원은 상기 광 방출면의 상기 단부와 반대측 단부에서의 방출 광이 상기 렌즈체의 상기 입사면에 입사한 후 상기 반사면 및 상기 출사면을 경유하여 출사하는 광선이 상기 명암경계보다 아래쪽을 향해서 출사하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
제 4항에 있어서, 상기 반사면은 렌즈체의 상하방향 단면에 있어서, 비굴절 광로 반사부보다도 차량 아래쪽의 해당 반사면에 아래쪽 굴절 광로 반사부가 위치하고 있고,
상기 아래쪽 굴절 광로 반사부는 상기 광원에서 방사되는 광이 녹색인 경우에 있어서, 상기 비굴절 광로를 통하는 광선이 렌즈체 외부에 출사하는 광선에 대하여 하향되고, 상기 광원으로부터 방사되는 광이 렌즈체에 있어서의 상기 녹색광의 굴절율에 비해 큰 굴절율이 되는 파장의 가시광색인 경우에 있어서 상기 비굴절 광로를 통해서 렌즈체 외부에 출사하는 광선이 배광(配光) 패턴의 명암 경계상 혹은 배광(配光) 패턴 내로 향하여 출사하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
제 2항 또는 제4항에 있어서, 상기 렌즈체는 상기 반사면과 다른 제 2 반사면을 구비하고,
상기 제 2 반사면은 입사면으로부터 입사한 광이 렌즈체 내를 진행하여 상기 반사면에 도달하는 광로 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이 발광 다이오드 소자와 파장 변환 재료를 포함한 LED 광원인 것을 특징으로 하는 차량용 조명기구.
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