KR101815606B1 - 차량용 등구 - Google Patents

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타츠야 세키구치
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스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

본 발명은 최대 광도를 유지하면서, 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시킬 수 있는 차량용 등구를 제공한다.
본 발명에 따르면, 차량 앞 부분에 설치되며, 적어도 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역으로 구분된 차량 앞 부분의 먼 곳에서 차량 앞 부분의 가까운 곳에 걸친 노면에 노면 배광 패턴을 형성하는 차량용 등구에 있어서, 상기 노면 배광 패턴은 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영된 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 짧은 변이 0.6~0.8mm의 직사각형의 발광면을 구비하는 LED 광원과, 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영함으로써, 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각의 노면 조도를 최적화하도록 구성된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 등구{Vehicle light}
본 발명은 차량용 등구에 관한 것으로, 특히, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서, 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시키는 것이 가능한 차량용 등구에 관한 것이다.
종래의 LED 광원을 이용한 차량용 헤드램프 분야에 있어서는, 먼 곳의 시인성을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 이러한 요구에 응답하고자, 복수 개의 LED 광원을 이용한 차량용 등구가 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개2009-245637호 참조). 이러한 차량용 등구는, LED 광원상을 투영하여, 포토존이라고 불리는 최대 광도 영역(고광도 영역)을 포함하는 교차빔용 배광 패턴(도 1 참조)을 가상 연직 스크린 상에 형성한다.
하지만, 일본특허공개2009-245637호에 기재된 차량용 등구에 있어서는, 필요한 최대 광도는 얻을 수 있지만, 먼 곳(예를 들어, 차량 앞 부분의 전방 100m 정도)보다 가까운 곳의 노면 조도를 제어하는 것이 고려되어 있지 않다. 그 때문에, 최대 광도를 얻기 위해 제어된 빛을 발함으로써, 먼 곳보다 가까운 곳의 노면 조도에 대해 큰 영향을 끼치게 된다. 이에 의해, 먼 곳에 대한 밝기감이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서, 먼 곳에 대한 밝기감도 유지·향상시킬 수 있는 차량용 등구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 어느 국면에 따른 본 발명은, 차량 앞 부분에 설치되며, 적어도 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역으로 구분된 차량 앞 부분의 먼 곳에서 차량 앞 부분의 가까운 곳에 걸친 노면에 노면 배광 패턴을 형성하는 차량용 등구에 있어서, 상기 노면 배광 패턴은 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 따르면, 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역의 각각에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상의 개수·사이즈 등을 영역마다 조정함으로써, 각 영역의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 먼 영역을 밝게 하고 그 앞쪽의 중간 영역을 어둡게 함으로써, 최대 광도를 유지하면서 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 각 영역의 노면 조도를 개별적으로 제어함으로써, 각 영역의 노면 조도를 최적화할 수 있게 된다.
상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 상기 먼 영역은 차량 앞 부분의 전방 100m 이상의 영역이고, 상기 가까운 영역은 차량 앞 부분의 전방 10m 이하의 영역이며, 상기 중간영역은 상기 먼 영역과 상기 가까운 영역 사이의 영역인 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 상기 먼 영역의 노면 조도는 5lux 이상이고, 상기 가까운 영역의 노면 조도는 180lux 이하이며, 상기 중간 영역의 노면 조도는 세로축이 노면 조도, 가로축이 차량 앞 부분으로부터의 거리인 좌표계에 표시한 차량 앞 부분의 전방 100m 근방의 노면 조도와 차량 앞 부분의 전방 10m 근방의 노면 조도를 연결하는 직선 이하의 조도값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 차량 앞 부분의 소정의 거리에 위치하는 가상 연직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴에서의 조도 피크는 수평선보다 0.5°아래 근방에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 짧은 변이 0.6~0.8mm의 직사각형의 발광면을 포함하는 LED 광원과, 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영함으로써, 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각의 노면조도를 최적화하도록 구성된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 광학계의 작용에 의해, 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역의 각각에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상의 개수·사이즈 등을 영역마다 조정한다. 이에 따라, 각 영역의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 먼 영역을 밝게 하고 그 앞쪽의 중간 영역을 어둡게 함으로써, 최대 광도를 유지하면서 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다. 광원과 광학계의 작용에 의해, 각 영역의 노면 조도를 개별적으로 제어함으로써, 각 영역의 노면 조도를 최적화할 수 있게 된다.
또한, 상기 구성의 차량용 등구에 의해 가상 연직 스크린 상의 조도 피크를 수평선 커트 오프 라인 근방(수평선보다 0.5° 아래 근방)에 가깝게 할 수 있게 된다. 이에 따라, 커트 오프 라인 근방의 광도를 증가시킬 수 있게 되므로, 먼 곳의 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 상기 광학계는 투영 렌즈와, 반사면과, 상기 투영 렌즈와 반사면 사이에 배치된 셰이드(Shade)를 포함하는 프로젝터 광학계이고, 상기 반사면은 제 1 초점이 상기 LED 광원의 발광면 근방에 설정되며, 제 2 초점이 상기 셰이드의 상단 가장자리 근방에 설정된 회전 타원계의 반사면이고, 상기 투영 렌즈는 초점이 상기 셰이드의 상단 가장자리 근방에 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 이른바 프로젝터형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
여기에서, 상기 투영 렌즈의 초점 거리는 20~45mm, 상기 반사면의 초점거리는 7~15mm, 상기 투영 렌즈의 초점과 상기 반사면의 제 1 초점 사이의 거리는 30~45mm로 설정되어 있고, 상기 반사면은 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 규정된 수치 사이즈의 이른바 프로젝터형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
더욱이, 상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 상기 광학계는 초점이 상기 발광면 근방에 설정된 회전 포물면계의 반사면을 포함하는 리플렉터(reflector) 광학계인 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 이른바 리플렉터형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
여기에서, 상기 반사면의 초점거리는 16~24mm로 설정되어 있고, 상기 반사면은 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 규정된 수치 사이즈의 이른바 리플렉터형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
더욱이, 상기 구성의 차량용 등구에 있어서, 상기 광학계는 상기 발광면의 전방에 배치되면서, 초점이 상기 발광면 근방에 설정된 투영 렌즈를 포함하는 다이렉트 광학계인 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 이른바 다이렉트 프로젝션형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
여기에서, 상기 투영 렌즈의 후방 초점거리는 20~45mm로 설정되어 있고, 상기 투영 렌즈는 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 차량용 등구에 따르면, 규정된 수치 사이즈의 이른바 다이렉트 프로젝션형 차량용 등구에 있어서, 최대 광도를 유지하면서 먼 영역의 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 차량용 등구에 따르면, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시킬 수 있는 차량용 등구를 제공할 수 있게 된다.
도 1은, LED 광원을 이용한 차량용 헤드램프에 의해 가상 연직 스크린에 형성되는 교차빔용 배광 패턴의 예이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예인 차량용 등구(100)의 개략 종단면도이다.
도 3의 (a)는, LED 광원(10)(발광면(10A))의 예를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 3의 (b)는, LED 광원(10)(발광면(10A))의 변형예를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 4는, 도 2에 도시한 차량용 등구(100)에 의해 가상 연직 스크린(S)에 투영되는 광원상으로부터 이루어지는 스크린 배광 패턴의 예이다,
도 5는, 짧은 변(H)>0.8mm(예를 들어, H=1mm)의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 문제점을 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 6은, 종래의 차량용 등구에서의 짧은 변(H)>0.8mm(예를 들어, H=1mm)의 직사각형의 발광면을 도시하는 개략 정면도이다.
도 7은, 짧은 변(H)>0.8mm(예를 들어, H=1mm)의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 투영되는 광원상(Ih1)의 높이(h1)를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 8의 (a)는, 짧은 변(H)=1mm의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 경우의 노면 등 조도곡선, 및 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우의 노면 등 조도곡선을 도시하는 도면이다.
도 8의 (b)는, 도 8의 (a)의 조도곡선을 단면으로 한 조도분포곡선이다.
도 9의 (a)는, 짧은 변(H)=1mm의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 투영되는 수평방향의 광원상(Ih1)을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (b)는, 도 9의 (a)의 V-V선을 포함하는 연직 단면 상의 조도분포곡선이다.
도 9의 (c)는, 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 투영되는 수평방향의 광원상(Ih2)을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (d)는, 도 9의 (c)의 V-V선을 포함하는 연직 단면 상의 조도분포곡선이다.
도 10의 (a)는, 짧은 변(H)=1mm의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 형성되는 배광 패턴의 예를 도시하는 도면이다.
도 10의 (b)는, 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 형성되는 배광 패턴의 예를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 9의 (b), 도 9의 (d)에 해당되는 상세 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에, 가상 연직 스크린(S) 상에 투영되는 광원상(Ih2)의 높이(h2)를 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 13은, 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에, 수평방향으로 연장되는 높이(h2)의 광원상(Ih2)은, 노면에 있어서 각 영역(A~C)에 개별적으로 투영되는 것을 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 14는, 차량용 등구 전방으로 펼쳐지는 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역 및 각 영역의 조도의 최적화예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예인 차량용 등구(100)(변형예 1)의 일부분을 도시하는 개략 종단면도이다.
도 16은, 본 발명의 일 실시예인 차량용 등구(100)(변형예 2)의 일부분을 도시하는 개략 종단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예인 차량용 등구에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
한편, 본 명세서에서 특별히 명기하지 않는 이상, 상하 방향, 전후 방향, 좌우 방향은, 본 발명의 차량용 등구를 차량에 탑재한 상태를 기준으로 해서 설명한다.
도 2에 본 실시예의 차량용 등구(100)의 개략 종단면도를 도시한다. 본 실시예의 차량용 등구(100)는, 자동차 등의 차량의 헤드램프에 적용할 수 있다. 예를 들어, 도시한 차량용 등구(100)는, 차량 앞 부분의 좌우 양측에 각각 설치할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 차량용 등구(100)는 LED 광원(10), 반사면(20), 투영 렌즈(30), 셰이드(40) 등을 구비하고 있다. 한편, 도 2 등에 있어서 일부의 구성 요소는 점이나 선만으로 개략적으로 표시하고 있다.
다음으로, 본 발명에 있어서의 LED 광원(10)에 대해서 설명한다. 도 3의 (a)는 LED 광원(10)의 예를 개략적으로 도시하는 정면도이고, 도 3의 (b)는 LED 광원(10)의 변형예를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 특히, 이 도면들은 발광면(10A)을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 LED 광원(10)은 정면에서 볼 때, 짧은 변(H)=0.6~0.8mm의 직사각형의 발광면(10A)를 포함하여 구성되어 있다. 예를 들어, 짧은 변(H)=0.7mm의 정사각형의 LED 칩(10a)×7개를 일렬로 배치함으로써, 짧은 변(H)=0.7mm의 직사각형의 발광면(10A)을 구성할 수 있다(도 3의 (a) 참조).
한편, 필요한 광속·휘도를 확보할 수 있는 이상, LED 칩의 개수는 7개로 한정되지 않고, 7개 이외여도 된다. 또한, LED 칩(10a)의 형상은 정사각형으로 한정되지 않고, 정사각형 이외의 직사각형의 LED 칩이어도 된다. 그 경우에는, 각각의 칩 사이즈(또는 발광면 사이즈 및 그 발광 광도)에 따라 그 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시된 발광 영역(발광면(10A))과 거의 같은 발광 영역(발광면(10A))이 되도록, 직사각형의 발광면을 구비한 LED 칩(10a) 3개를 길이 방향으로 줄지어 놓고 광원으로 하여도 된다(도 3의 (b) 참조).
상기 구성의 LED 광원(10)은, 예를 들어, 도 2의 개략도에 있어서 참조부호 10으로 나타내어지는 것으로, 그 발광면(10A)을 상향(반사면(20)을 향하는 것)으로 하면서, 직사각형의 긴 변을 좌우 방향(지면(紙面) 수직 방향)이 되도록 배치하고 있다.
반사면(20)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, LED 광원(10)(발광면(10A))으로부터 방사되는 빛이 입사하도록, LED 광원(10)(발광면(10A))의 위쪽에 대향하여 배치되어 있다. 반사면(20)은 제 1 초점이 발광면(10A) 근방에 설정되고, 제 2 초점이 셰이드(40)의 상단 가장자리 근방에 설정된 회전 타원계의 반사면이다. 여기에서, 그 F값은 예를 들어 7mm~15mm로 할 수 있다.
투영 렌즈(30)는, 그 후방 초점이 셰이드(40)의 상단 가장자리 근방이 되도록 배치되어 있다. 여기에서, 그 BF값(후방 F값)은 20mm~45mm로 할 수 있다.
셰이드(40)는, 광원(10)(반사면(20))과 투영 렌즈(30) 사이에 배치되어 있다. 또한, 반사면(20)의 제 1 초점과 투영 렌즈(30)의 초점 사이의 거리는 30~45mm로 설정되어 있다(도 2 참조).
다음으로, 차량용 등구에 의해 조사되는 노면 투영 영역과 그에 따르는 문제에 대해서, 도 5를 참조하여 간단하게 설명한다(나중에 상술함). 도 5는, 종래의 차량용 등구(100)와, 등구로부터 소정거리 떨어진 위치에 있다고 가정되는 가상 연직 스크린(S)과, 실제 조사 노면 영역(광원상이 투영되는 영역)(A~C)의 위치관계를 나타내고, 또한 종래의 등구로부터의 광원상(Ih1)을 나타낸다. 여기에서, 노면 투영 영역은 먼 영역(A)(차량 전방 약 100m 이상의 영역), 중간 영역(A와 C 사이를 연결하는 영역으로, 차량 전방 약 10m~100m의 영역), 가까운 영역(C)(차량 전방 약 10m 이하의 영역)으로 해서 설명한다(영역 구분에 대해서는 도 8의 (b) 참조). 종래의 광원상(Ih1)은, 먼 영역(A)에 있어서 원하는 고광도를 달성하도록 제어되고 있는 경우에는, 노면에 있어서 먼 영역(A)과 중간 영역(B)에 걸쳐서 투영돼 버린다. 즉, 이러한 경우에는, 각 영역(A~C)에 대해서 개별적으로 노면 조도를 제어할 수 없게 된다. 이 때문에, 먼 영역(A)의 밝기에 따라 중간 영역(B)도 밝아져 버린다. 이러한 경우에 실제로 운전자가 이러한 조도 노면을 보면, 먼 영역(A)에 대한 밝기감이 느껴져 버려서, 시인성이 떨어지는 일이 있다. 본 발명은 이것을 해소하는 것을 목적으로 하고 있다.
그래서, 본 발명의 차량용 등구(100)에 있어서, 반사면(20)은 LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 광원상(IH)을 인접하는 영역에 걸치지 않고 복수 개의 영역(A~C)의 각각에 투영하는 반사 영역을 포함하여 구성되고 있다. 한편, 여기에서 반사면(20)은 LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 광원상(IH)을 인접하는 영역에 대한 영향을 최소한으로 억제한 형태로(서로 겹치는 것을 최소한으로 억제한 형태로) 인접하는 영역에 걸쳐서 복수 개의 영역(A~C)에 투영하는 반사 영역, LED 광원(10)(발광면(10A))의 비스듬한 방향으로 연장되는 발광상(IO)을 투영하는 반사 영역 등을 더욱 포함하여도 좋다.
상기 구성의 차량용 등구(100)에 있어서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, LED 광원(10)(발광면(10A))은, 반사면(20)에 의해 반사되고, 비스듬한 방향으로 연장되는 광원상(IO)이나 수평방향으로 연장되는 광원상(IH)이 투영 렌즈(30)를 통해서 투영된다. 이것들은 전방의 소정 거리에 배치된 가상 연직 스크린(S) 상에 중첩된 상태에서 생각하는 스크린 배광 패턴(P1)을 형성한다.
여기에서, 실제의 노면 상에 투영되는 광원상에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다. LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 광원상(IH)은, 먼 영역(A), 중간 영역(B), 가까운 영역(C)을 포함하는 노면 투영 영역에 투영된다. 한편, 일부의 광원상(IH)은, 인접하는 영역에 대한 영향을 최소한으로 억제한 형태로, 인접하는 영역에 걸쳐서 각 영역(A~C)에 투영되고 있어도 된다. 이렇게 해서, 차량용 등구(100)에 의해, 노면 배광 패턴(P2)을 형성한다.
가령, 도 6에 도시하는 바와 같이, 짧은 변(H)>0.8mm(예를 들어, H=1mm)의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구에 대해서 생각한다. 이러한 경우에는, 투영 렌즈(30)의 BF값, 반사면(20)의 F값 등의 관계에서, 그 발광면은 수평방향으로 연장되는 높이(h1)의 광원상(Ih1)으로서 가상 연직 스크린에 투영된다(도 7 참조).
이러한 수평방향으로 연장되는 높이(h1)의 광원상(Ih1)이 실제의 노면 투영 영역 상에 투영된 경우를 도 5에 도시한다. 즉, 노면에 있어서 먼 영역(A)과 중간 영역(B)의 양쪽에 걸쳐서 투영되어 버린다. 따라서, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 없는 상태가 된다. 예를 들어, 먼 영역(A)을 밝게 하는 최대 광도를 얻도록 제어하면, 그 빛에서는 그 앞쪽의 중간 영역(B)이 너무 밝아져 버린다(도 8의 (b) 중, 그래프 G2 참조). 이에 의해, 먼 영역(A)에 대한 밝기감이 저하되어 버린다.
또한, 도 4에 도시하는 짧은 변(H)>0.8mm(예를 들어, H=1mm)의 직사각형의 발광면을 이용한 종래의 차량용 등구의 경우에는, 스크린 배광 패턴(P1)(도 4 참조)의 조도 피크가 목표 위치(예를 들어, 수평선 H-H보다 0.5° 아래)보다 아래(예를 들어, 수평선 H-H보다 아래(d1))에 나타나 버린다(도 9의 (b) 참조). 더욱이, 고광도의 영역이 수평선 H-H로부터 아래(H1)에 걸치는 넓은 영역에 형성되어 버린다(도 10의 (a), 도 11 참조).
한편, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A)을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에는, 반사면(20)에 복수 개의 영역(A~C)에 각각을 투영할 수 있는 반사면을 형성하고 있다. 이 때문에, LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(IH)은, 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 각 영역(A~C)에 투영된다.
따라서, 이러한 반사면(20)의 작용에 의해, 그 발광면(10A)은 수평방향으로 연장되는 높이(h2)의 광원상(Ih2)으로서 가상 연직 스크린(S)에 투영된다(도 12 참조).
이러한 수평방향으로 연장되는 높이(h2)의 광원상(Ih2)이 실제의 노면 투영 영역 상에 투영된 경우를 도 13에 도시한다. 즉, 노면에 있어서 먼 영역(A), 중간 영역(B) 및 가까운 영역(C)의 각각에 개별적으로 투영된다. 즉, 예를 들어, 반사면(20)을 조정하고, 각 영역(A~C)에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)의 개수·사이즈 등을 영역(A~C)마다 조정한다. 이에 따라, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 먼 영역(A)에 대해서는 적절한 최대 광도를 얻도록 조사광을 제어해서 밝게 할 수 있다. 이때에는, 그 앞쪽의 중간 영역(B)과는 분리된 조사광이기 때문에, 중간 영역(B)에까지는 미치지 않아, 이 영역(B)을 알맞게 어둡게 할 수 있다. 이에 따라, 최대 광도를 유지하면서 먼 곳에 대한 밝기감을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 각 영역(A~C)의 노면조도를 개별적으로 제어할 수 있고, 이에 의해 각 영역(A~C)의 노면조도를 최적화할 수 있게 된다. 구체적으로는, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 알맞게 어둡게 함으로써, LED 광원(10)을 이용한 차량용 등구이면서, HID 램프의 조도 분포(도 8의 (b) 중, 그래프 G3 참조)에 가깝게 할 수도 있게 된다.
또한, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A)을 이용한 본 발명의 차량용 등구의 경우에는, 수평방향으로 연장되는 광원상(Ih2)의 높이(h2)는 종래의 차량용 등구의 광원상(Ih1)의 높이(h1)와 비교하여 낮아진다(h2<h1, 도 7, 도 12 참조). 따라서, 본 발명의 차량용 등구의 경우에는, 그 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)을 커트 오프 라인 근방에 밀접하게 배광할 수 있게 된다. 즉, 도 9의 (b)에 도시하는 종래의 차량용 등구에서의 넓은 피크(d1)에 비교하여, 본 발명의 차량용 등구에 있어서는 스크린 배광 패턴의 조도 피크를 목표 위치(예를 들어, 수평선 H-H보다 아래(d2=0.5°)) 근방에 가깝게 하여서, 샤프한 피크(d2)로 할 수 있게 된다(d2<d1, 도 9의 (d) 참조). 더욱이, 도 10의 (a)에 도시하는 종래의 차량용 등구에서의 고광도 영역(H1)에 대해서, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 고광도의 샤프한 영역(H2)을 수평선(H-H)에 가깝게 할 수 있게 된다. 이에 의해, 커트 오프 라인 근방의 광도를 증가시킬 수 있게 되므로, 먼 곳의 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상으로부터, 본 실시예에서는, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A)에 의해서도 본 발명의 목적을 달성하고 있다.
한편, 발광면(10A)의 짧은 변(H)이 너무 짧으면, 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)의 중복량이 적어져서 배광 얼룩을 발생시키거나, 필요한 광도를 얻는 것이 어려워진다. 이러한 관점에서 검토한 결과, 발광면(10A)의 짧은 변(H)의 하한은 0.6mm 정도가 바람직하다.
다음으로, 도 14를 참조하여 노면 투영 영역에 있어서의 조도에 대해서 설명한다. 도 14는 차량용 등구 전방에 펼쳐지는 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역 및 각 영역의 최적 조도를 실선으로 나타낸다. 본 발명의 차량용 등구에 있어서는 먼 곳의 시인성을 향상시키는 관점에서 볼 때, 먼 영역(A)의 노면 조도는 5[lux] 이상, 가까운 영역(C)의 노면 조도는 180[lux] 이하인 것이 바람직하다. 또한, 중간 영역(B)의 노면 조도는 세로축이 노면 조도, 가로축이 차량 앞 부분으로부터의 거리인 좌표계에 표시한 차량 앞 부분의 전방 100m 근방의 노면 조도와 차량 앞 부분의 전방 10m 근방의 노면 조도를 연결하는 직선 이하인 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 차량용 등구(100)에 따르면, LED 광원(10), 반사면(20) 등의 작용에 의해, 차량 전방의 노면 투영 영역인 먼 영역(A), 중간 영역(B), 가까운 영역(C)의 각각에 대해서, 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)의 개수·사이즈 등을 영역마다 조정하고 있다. 이러한 구성에 의해, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 먼 영역(A)과 중간 영역(B)을 중복되지 않는 각각의 광원상의 조합으로 조사할 수 있고, 이에 의해, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 할 수 있다. 따라서, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서, 먼 곳에 대한 밝기감을 유지·향상시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 차량용 등구(100)에 따르면, 소정의 LED 광원(10), 반사면(20) 등의 작용에 의해, 각 영역(A~C)의 노면조도를 개별적으로 제어함으로써, 각 영역(A~C)의 노면조도를 최적화할 수 있게 된다.
상기 실시예에서는, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A), 반사면(20), 투영 렌즈(30), 셰이드(40)를 포함하는 이른바 프로젝터 광학계(도 2 참조)를 이용하여, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 최적화한 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A)을 가지는 LED 광원(10)과, 초점이 LED 광원(10)(발광면(10A)) 근방에 설정된 회전 포물면계의 반사면(50)(F값:16~24mm)을 포함하는 이른바 리플렉터 광학계를 이용하여, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 최적화하여도 된다. 도 15는, 이들의 위치관계를 도시하는 개략 종단면도이다.
본 변형예에 따르면, LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)이 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 각 영역(A~C)에 투영되도록 반사되도록 반사면(50)을 구성하고 있다. 따라서, 상기 실시예와 마찬가지로, 반사면(50)을 조정하고, 각 영역(A~C)에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)의 개수·사이즈 등을 영역(A~C)마다 조정하고 있다. 이러한 구성에 의해, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 본 변형예에 의해서도 먼 영역(A)과 중간 영역(B)을 중복되지 않는 각각의 광원상의 조합으로 조사할 수 있고, 이에 의해 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 할 수 있다. 따라서, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서 먼 곳에 대한 밝기감을 유지·향상시킬 수 있게 된다. 즉, 각 영역(A~C)의 노면조도를 개별적으로 제어함으로써, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 최적화할 수 있게 된다. 또한, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 하는 것, HID 램프의 조도분포에 가깝게 하는 것도 가능하게 된다(도 8의 (b) 중, 그래프 G3 참조).
다음으로, 변형예 2에 대해서 설명한다. 변형예 2에 있어서는, 짧은 변(H)=0.7mm(H=0.6~0.8mm도 마찬가지)의 직사각형의 발광면(10A)을 가지는 LED 광원(10)과, LED 광원(10)(발광면(10A))의 전방에 배치되면서, 초점이 LED 광원(10)(발광면(10A)) 근방에 설정된 투영 렌즈(60)(BF값:20~45mm)를 포함하는 이른바 다이렉트 광학계를 이용해서, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 최적화하여도 된다. 도 16은 이들의 위치관계를 도시하는 개략 종단면도이다.
본 변형예에 따르면, LED 광원(10)(발광면(10A))의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)이 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 각 영역(A~C)에 투영되도록 투영 렌즈(60)를 구성하고 있다. 따라서, 상기 실시예와 마찬가지로, 투영 렌즈(60)를 조정하고, 각 영역(A~C)에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상(Ih2)의 개수·사이즈 등을 영역(A~C)마다 조정하고 있다. 이러한 구성에 의해, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 본 변형예에 의해서도 먼 영역(A)과 중간 영역(B)을 중복되지 않는 각각의 광원상의 조합으로 조사할 수 있고, 이에 의해, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 할 수 있다. 따라서, 배광 패턴 중의 최대 광도를 유지하면서, 먼 곳에 대한 밝기감을 유지·향상시킬 수 있게 된다. 즉, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 개별적으로 제어함으로써, 각 영역(A~C)의 노면 조도를 최적화할 수 있게 된다. 또한, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 함으로써, HID 램프의 조도분포에 가깝게 하는 것도 가능하게 된다(도 8의 (b) 중, 그래프 G3 참조).
상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 불과하다. 이러한 기재에 의해 본 발명이 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 본 발명은 그러한 정신 또는 주요한 특징으로부터 벗어나지 않게 다른 다양한 형태로 실시할 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량 앞 부분에 설치되며, 적어도 먼 영역, 중간 영역, 가까운 영역으로 구분된 차량 앞 부분의 먼 곳에서 차량 앞 부분의 가까운 곳에 걸친 노면에 노면 배광 패턴을 형성하는 차량용 등구에 있어서,
    상기 노면 배광 패턴은, 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고, 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영되는 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 포함하여, 각 영역의 노면 조도를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 먼 영역은 차량 앞 부분의 전방 100m 이상의 영역이고,
    상기 가까운 영역은 차량 앞 부분의 전방 10m 이하의 영역이며,
    상기 중간 영역은 상기 먼 영역과 상기 가까운 영역 사이의 영역인 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 먼 영역의 노면 조도는 5lux 이상이고,
    상기 가까운 영역의 노면 조도는 180lux 이하이며,
    상기 중간 영역의 노면 조도는 세로축이 노면 조도, 가로축이 차량 앞 부분으로부터의 거리인 좌표계에 표시한 차량 앞 부분의 전방 100m 근방의 노면 조도와 차량 앞 부분의 전방 10m 근방의 노면 조도를 연결하는 직선 이하의 조도값인 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    차량 전방의 소정의 거리에 위치하는 가상 연직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴에서의 조도 피크는 수평선보다 0.5°아래 근방에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    짧은 변이 0.6~0.8mm의 직사각형의 발광면을 포함하는 LED 광원과,
    상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영함으로써, 먼 영역(A)을 밝게 하고, 그 앞쪽의 중간 영역(B)을 어둡게 하도록 구성된 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광학계는 투영 렌즈와, 반사면과, 상기 투영 렌즈와 반사면 사이에 배치된 셰이드를 포함하는 프로젝터 광학계이고,
    상기 반사면은 제 1 초점이 상기 LED 광원의 발광면 근방에 설정되며, 제 2 초점이 상기 셰이드의 상단 가장자리 근방에 설정된 회전 타원계의 반사면이고,
    상기 투영 렌즈는 초점이 상기 셰이드의 상단 가장자리 근방에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투영 렌즈의 초점거리는 20~45mm, 상기 반사면의 초점거리는 7~15mm, 상기 투영 렌즈의 초점과 상기 반사면의 제 1 초점 사이의 거리는 30~45mm로 설정되어 있고,
    상기 반사면은 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학계는, 초점이 상기 발광면 근방에 설정된 회전 포물면계의 반사면을 포함하는 리플렉터 광학계인 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사면의 초점거리는 16~24mm로 설정되어 있고,
    상기 반사면은 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학계는 상기 발광면의 전방에 배치되며, 초점이 상기 발광면 근방에 설정된 투영 렌즈를 포함하는 다이렉트 광학계인 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 투영 렌즈의 후방 초점거리는 20~45mm로 설정되어 있고,
    상기 투영 렌즈는 상기 발광면의 수평방향으로 연장되는 복수 개의 광원상을 적어도 인접하는 영역에 걸치지 않고 상기 먼 영역, 상기 중간 영역, 상기 가까운 영역의 각각에 투영하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.

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