KR101826759B1 - 전조등 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전조등에는, 램프; 상기 램프의 출사광을 반사시키는 반사경; 상기 반사경의 반사광을 소정의 방향으로 출사시키는 투사렌즈; 및 상기 투사렌즈와 상기 반사경의 사이 경로에서, 상기 반사경에서 반사되는 광 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고, 상기 선택적 차광장치에는, 패널 및 상기 패널에 지지되는 선택적 차광부가 포함되고, 상기 패널 및 상기 선택적 차광부는 위치가 고정되고, 상기 선택적 차광부는, 외부로부터의 인가전원에 의해서 빛의 투과상태가 달라진다. 이에 따르면, 소음/공간/에너지의 문제가 개선된다.

Description

전조등{A head light}

본 발명은 전조등에 관한 것으로서, 차량에 적용될 수 있는 전조등에 관한 것이다.

전조등은 크게 리플렉터(Reflector) 타입, 및 프로젝션(Projection) 타입으로 나눌 수 있다. 근래에는 발광 거리, 크기, 및 디자인 등의 장점으로 인해 프로젝션 타입이 주종으로 사용된다.

한편, 차량에는 운전자기 원거리도 볼 수 있도록 하기 위하여 상향광이 요구된다. 상기 상향광은 반대편 주행차의 시야에 장애를 일으키므로 필요한 때에만 적용하도록 하고, 일반 운전시에는 하향광만을 사용하도록 한다. 이와 같이 하향광과 상향광을 구현하기 위하여 별도의 전조등을 차량의 전면부에 구현할 수도 있지만, 이러한 방법은 차량전면의 협소한 용적문제, 디자인의 구속문제, 및 제조비용의 상승으로 이어지는 문제점이 있다. 따라서, 단일의 전조등을 하향광과 상향광을 함께 구현할 수 있는 방법이 필요하다.

상기 배경하에서 단일의 프로젝션 타입 전조등으로 하향등을 구현하기 위하여, 컷 오프 라인 쉴드(Cut-off line shield)가 필요하고, 이 문제를 해결하기 위해 바이펑션(Bi-function) 타입의 전조등이 등장하였다. 상기 바이펑션 타입의 전조등은 상기 컷 오프 라인 쉴드를 물리적으로 조작하여 상향등과 하향등이 함께 구현가능하도록 하였다. 상기되는 방식은 근래에 소비자의 많은 관심을 끌고 있는 고광량의 HID(high density discharge) 램프가 적용되는 전조등의 경우에 바람직하게 적용될 수 있다. 상기 바이펑션 타입으로 프로젝션 타입의 전조등을 구현한 예는 대한민국 공개특허 10-2013-0009131호, 헤드램프의 쉴드구동장치에 제시된 바가 있다. 상기 인용문헌에는 컷 오프 라인을 한도로 하여 빛을 차광하는 쉴드(도 1의 20 및 도 30의 100참조)가 개시되어 있다. 상기 쉴드는 컷 오프 라인을 한계로 하여 상향광을 차광할 때에는 세워지고, 상향광을 투과시킬 때에는 뉘어져서 상향광이 조사될 수 있도록 한다.

그러나 상기 인용문헌에 따른 기술에서는 쉴드를 기계적으로 동작시키기 때문에 소음 문제가 발생하고, 부족한 전조등의 내부 공간을 불필요하게 잠식하는 문제점이 있다. 특히, 상기 소음의 문제는 정숙성이 요구되는 실내로 차량 본체의 기계 진동의 형태로 실내로 전파됨으로써, 사용자의 감성운전에 대한 만족감을 떨어뜨리는 문제점으로 작용하였다.

대한민국 공개특허 10-2013-0009131호, 헤드램프의 쉴드구동장치: 도 1의 20 및 도 30의 100으로 제시되는 쉴드, 및 그와 관련되는 설명

본 발명은 상기되는 배경하에서 제안되는 것으로서, 소음문제와 공간부족문제를 해소하고, 운전자의 감성만족을 증진시킬 수 있고, 차량의 완성도를 높이고 제품의 고급화에 기여할 수 있는 전조등을 제안한다.

본 발명에 따른 전조등에는, 램프; 상기 램프의 출사광을 반사시키는 반사경; 상기 반사경의 반사광을 소정의 방향으로 출사시키는 투사렌즈; 및 상기 투사렌즈와 상기 반사경의 사이 경로에서, 상기 반사경에서 반사되는 광 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고, 상기 선택적 차광장치에는, 패널 및 상기 패널에 지지되는 선택적 차광부가 포함되고, 상기 패널 및 상기 선택적 차광부는 위치가 고정되고, 상기 선택적 차광부는, 외부로부터의 인가전원에 의해서 빛의 투과상태가 달라지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 소음문제, 공간문제가 없이 전조등을 설치할 수 있다.

상기 전조등에서, 상기 선택적 차광부는 적어도 두 개의 패널의 사이 간격부에 지지되거나, 하나의 패널의 일면에 지지될 수 있다. 또한, 상기 선택적 차광부는, 상기 인가전원에 따라서 투명상태가 달라질 수 있고, 이 경우에 상기 선택적 차광부는, 고분자 분산 액정형 방식, 분극입자방식, 및 전기변색방식 중의 적어도 어느 하나의 방식에 의해서 제공될 수 있다.

또한, 상기 전조등을 냉각시키기 위하여, 냉각기구가 포함될 수 있다.

또한, 상기 선택적 차광장치에는, 어느 하나의 모드로서 재귀반사가 구현되는 선택적 재귀반사장치가 포함될 수 있고, 상기 선택적 재귀반사장치에는, 입사광을 반사시킬 수 있는 적어도 하나의 반사구조물을 가지는 입사패널; 상기 입사광의 광로를 기준으로 상기 입사패널의 하류에 제공되고, 서로 다른 유체가 선택적으로 수용될 수 있도록 하여, 상기 반사구조물과 상기 유체와의 계면상태가 조정가능하도록 하는 유체포켓; 및 상기 유체포켓으로 상기 유체를 공급하고 배출하는 구조가 포함될 수 있다. 이에 따르면, 소실되는 광이 하향광으로 사용될 수 있기 때문에, 에너지 사용효율을 높일 수 있다. 이 경우에, 상기 반사구조물은, 상기 유체포켓 측으로 돌출되는 꼭지점을 가질 수 있다.

또 다른 측면의 발명에 따른 전조등에는, 램프; 상기 램프에서 방사되는 빛 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고, 상기 선택적 차광장치에는, 외부로부터의 전원에 대하여 투명상태가 달라지는 선택적 차광부가 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 소음/공간문제가 없어진다.

더 다른 측면의 발명에 따른 전조등에는, 램프; 상기 램프에서 방사되는 빛 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고, 상기 선택적 차광장치는 선택적 재귀반사장치고, 상기 선택적 재귀반사장치의 동작모드에는, 상기 상향광을 투과시키는 모드와, 상기 상향광을 하향광으로 재귀반사시키는 모드가 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 소음/공간문제가 없어지는 것과 함께 에너지 사용효율을 높일 수 있다.

상기되는 발명에 따르면, 전조등의 상향등 조작시에 소음이 발생하지 않고, 전조등이 차지하는 공간을 줄일 수 있고, 전조등의 조작시에 소음이 발생하지 않아 소비자의 만족감이 증진되고, 차량의 고급화 이미지를 증진시킬 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 광 에너지의 사용효율을 높일 수 있다.

도 1은 제 1 실시예에 따른 전조등을 설명하는 도면.
도 2는 선택적 차광장치의 구성을 더 상세하게 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 적용되는 선택적 차광장치를 나타내는 도면.
도 4는 제 3 실시예에 따른 전조등을 설명하는 도면.
도 5는 선택적 재귀반사장치를 설명하는 도면.
도 6은 물질의 계면에서 전반사가 일어나는 것을 설명하는 도면.
도 7은 도 5의 "A"를 확대한 도면.
도 8과 9는 투과상태와 불투과상태를 각각 설명하는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 이하의 구체적인 실시예에 제한되지는 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 같은 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및/또는 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상에 포함된다고 할 것이다.

<제 1 실시예>

도 1은 제 1 실시예에 따른 전조등을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 전조등(100)에는, 빛을 조사하는 램프(101)와, 상기 램프(101)에서 여러 방향으로 방사하는 광을 반사시켜서 일방향으로 출사하는 반사경(102)과, 빛의 굴절율을 조절하여 직진성을 높이는 투사렌즈(104)가 제공된다. 상기 반사경(102)의 출사측에서 상향광(120)의 광 경로 상의 어느 위치에는 선택적 차광장치(130)가 위치한다. 여기서, 상기 전조등(100)은 바람직하게 차량에 적용될 수 있다. 상기 선택적 차광장치(130)는 반사경(102)에서 반사되어 상향광으로 진행하는 빛을 선택적으로 차단하는 장치로서, 상향광(120)이 필요할 때에는 빛을 통과시키고, 상향광(120)이 필요하지 않을 때에는 빛을 투과시키지 않도록 한다.

한편, 상기 선택적 차광장치(130)는 스스로의 기계적인 동작이 없으므로 각 구성요소의 위치가 고정되어 있다. 예를 들면 소정의 회전축을 중심으로 하는 회동동작이나, 일방향으로 움직이는 병진동작이 없다. 따라서, 상기 선택적 차광장치(130)의 동작 중에는 기계소음이 발생하지 않으므로, 차광장치가 설치되는 장비의 소음이 없어 소비자의 감성만족을 증진시킬 수 있다. 또한, 상기 선택적 차광장치(130)동작을 위하여 별도로 비어있어야 하는 공간이 필요없으므로, 전조등의 전체 장비가 차지하는 공간이 작아지는 장점이 있고, 따라서 전조등이 설치되는 차량 등의 전체 장비가 작아지는 장점을 기대할 수 있다.

상기 전조등의 동작을 설명한다. 상기 선택적 차광장치(130)는, 전조등(100)이 상향등의 역할도 수행하여야 하는 경우에는 투과상태로 조작되고, 상기 반사경(102)에서 반사된 광을 투과시켜서 상향광(120)으로 투사되도록 한다. 상기 선택적 차광장치(130)는 상기 전조등(100)이 하향등의 역할만을 수행하여야 하는 경우에는 불투과상태로 조작될 수 있다. 상기 전조등(100)이 하향등의 역할만을 수행하여야 하는 경우에는, 상기 선택적 차광장치(130)가 상기 반사경(102)에서 반사된 광을 투과시키지 않도록 하여 상향광(120)은 투사되지 않고 하향광(110)만이 투사되도록 한다.

상기 선택적 차광장치(130)에서 빛을 차광함에 따라서 차광장치에서 발생하는 열을 냉각시키기 위하여 상기 선택적 차광장치(130)의 인근 위치에는 냉각기구(140)가 더 마련될 수 있다.

도 2는 상기 선택적 차광장치의 구성을 더 상세하게 설명하는 도면이다. 상기 도면에는 각 구성요소가 서로 분리되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 각 구성요소는 서로 붙어 있거나, 미소한 거리만큼 서로 이격되어 있을 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 선택적 차광장치(130)에는 전면패널(132)과 후면패널(131)이 제공되어 그 형상을 유지하고, 상기 전면패널(132)과 상기 후면패널(131)의 사이 간격부에는 선택적 차광부(133)가 제공된다. 상기 선택적 차광부(133)와 상기 전면패널(132)과 상기 후면패널(131)은 어떤 기계적인 동작이 없이 위치가 고정되어 있다. 상기 패널(132)(131)은 투명한 재질로서 유리 또는 PMMA 등이 사용될 수 있다. 상기 선택적 차광부(133)는 외부에서 인가되는 전원에 의해서 광의 투과상태가 선택적으로 달라질 수 있다. 상기 선택적 차광장치(130)의 주변에는 냉각기구(140)가 제공되어 상기 선택적 차광부(133)에 의해서 빛이 차광될 때 발생하는 열을 식히도록 할 수 있다.

상기 선택적 차광부(133)의 구성예를 제시한다.

먼저, 상기 선택적 차광부(133)로는, PDLC(고분자 분산형 액정 방식: polymer dsipersed liquid crystal)이 사용될 수 있다. 상기 PDLC 방식은 고분자 중에 액정 분자립이 다수 분산되어 있는 구조로 제공된다. 상기 액정 분자는 전압이 없으면 그 방향이 불규칙해지고, 매체와의 굴절률이 다른 계면(界面)에서 산란을 일으켜서 빛이 불투과상태가 된다. 반대로 전압을 가하면 액정 분자의 방향이 가지런하게 되고, 매체와의 굴절률이 일치하여 빛이 투과 상태가 된다. 즉, 상기 선택적 차광부(133)의 투명상태가 달라지는데, 이러한 성질을 이용하여 외부의 전원인가상태만을 달리함으로써 상기 선택적 차광부(133)의 빛의 투과상태를 달리할 수 있다.

다른 예로서, 상기 선택적 차광부(133)로는, SPD(분극입자방식: suspended particle display)가 사용될 수 있다. 상기 SPD 방식은 전압이 없는 상태에서 미세액적(micro droplet)내에 존재하는 광편광 입자에 의해 입사되는 광이 산란 또는 흡수되어 착색된 상태를 나타내어 빛이 불투과상태가 된다. 반대로 전압을 가하는 상태에서는 광편광 입자가 일정한 방향으로 배열되면서 입사되는 광이 그대로 통과되기 때문에 빛이 투과 상태가 된다. 즉, 상기 선택적 차광부(133)의 투명상태가 달라지는데, 이러한 성질을 이용하여 외부의 전원인가상태만을 달리함으로써 상기 선택적 차광부(133)의 빛의 투과상태를 달리할 수 있다.

더 다른 예로서, 상기 선택적 차광부(133)로는, EC(전기변색방식: Electrochromic)이 사용될 수 있다. 상기 EC 방식은, 전기 변색 물질이 외부에 인가되는 전압에 의해서 차지하는 2차원 상의 면적을 달리함으로써 절대적으로 빛의 투과량을 결정하는 방식이다. 즉, 상기 선택적 차광부(133)의 투명상태가 달라지는 것을 이용하여 빛의 투과상태를 달리할 수 있다.

상기되는 방식에 따르면, 외부 전원의 인가여부에 따라서 상기 선택적 차광부(133)가 빛을 투과시키는 지의 여부가 결정된다. 따라서, 상기 상향광(120)이 필요한 경우에는 빛을 투과시키고, 상기 상향광(120)이 필요없는 경우에는 빛을 투과시키지 않도록 조작할 수 있다. 물론, 상기 선택적 차광부(133)가 불투명상태인 경우라도 완전히 빛이 투과하지 못하는 것은 아니지만, 불투명상태로서 빛의 산란에 의해서 직진성이 약하므로 상향광으로 사용되지 못한다.

이상으로 본 바와 같이 선택적 차광장치(130)가 적용됨으로써, 기계적인 동작이 없이 전원인가여부만을 달리함으로써 선택적 차광부(133)에 의한 빛 투과상태를 달리하여 상향광(120)의 조사여부를 선택적으로 조작할 수 있다.

<제 2 실시예>

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 적용되는 선택적 차광장치(130)를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 상기 선택적 차광장치(130)에서 패널(131)(132) 중에서 어느 하나의 패널은 적용되지 않는 형식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 고분자 분산 액정형 방식의 경우에 단일 패널(134)의 어느 일면에 선택적 차광부(135)를 붙이는 것에 의해서 그 작용을 수행할 수도 있다.

제 2 실시예의 경우에는 제 1 실시예의 장점을 그대로 유지하면서, 선택적 차광장치(130)의 두께를 더욱 줄일 수 있고, 열이 발생하는 선택적 차광부(135)가 외부로 노출되어 있기 때문에, 차량의 운행 중에 외부에서 들어오는 자연풍에 의한 냉각으로 충분해서 별도의 냉각장치(도 1의 140참조)가 별도로 요구되지 않을 수 있다. 이 경우에는 소음문제가 전혀 발생하지 않고, 전조등의 크기를 더욱 축소시킬 수 있다.

<제 3 실시예>

본 발명의 제 3 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 동일하고, 상기 선택적 차광장치(130)의 구성이 특징적으로 달라진다. 따라서 구체적인 설명이 없는 부분은 위의 실시예의 설명이 그대로 적용되는 것으로 하고 그 설명을 생략하고, 본 발명의 특징적인 부분에 대해서만 설명한다. 다만, 구체적인 제시가 없더라도 본 실시예의 특징적인 설명에 적용되는 부분은 미미한 변경을 거쳐서 본 실시예에 적용될 수도 있다.

제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는 상기 선택적 차광장치(130)에서 차광된 빛이 열로 소실되는 문제점이 있다. 이러한 점은 에너지 사용효율에 있어서 바람직하지 못하다. 뿐만 아니라, 하향광(110) 만으로 충분한 일반적인 하향등으로서의 충분한 조도를 얻기 위하여, 램프(101)를 선택할 때 고휘도의 램프를 선택해야만 하는 문제점이 있다. 이는 가격상승으로 작용하는 문제점이 있다. 제 3 실시예에서는, 이러한 문제점을 감안하여, 상기 선택적 차광장치(130)에서 반사된 빛이 재귀반사(retro-reflection)하여, 하향광(110)과 함께 재귀반사광(도 4의 121참조)도 하향등으로 사용될 수 있으므로 하향등의 조도가 한층 더 향상되는 것을 일 특징으로 한다. 따라서, 램프(101)의 선정시에 고휘도의 램프를 선정하지 않아도 되는 장점을 기대할 수 있고, 저렴한 가격으로 전조등을 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 제 3 실시예에 따른 전조등을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 전조등(100)에는, 빛을 조사하는 램프(101)와, 상기 램프(101)에서 사방으로 방사하는 광을 모으는 반사경(102)과, 빛의 직진성을 높이는 투사렌즈(104)가 제공된다. 아울러, 상기 선택적 차광장치(130)의 한 종류로서 빛의 차광시에 차광된 빛이 재귀반사하도록 하는 선택적 재귀반사장치(103)가, 상향광(120)의 출사경로 상의 일 부분에 위치된다.

상기 전조등(100)의 동작을 설명한다. 상기 선택적 재귀반사장치(103)는 전조등이 상향광의 역할도 수행하여야 하는 경우에는 투과상태로 조작되어, 상향광(120)이 사용될 수 있다. 상기 선택적 재귀반사장치(103)는, 상기 전조등(100)이 하향등의 역할만을 수행하여야 하는 경우에는 불투과상태로 조작될 수 있다. 상기 전조등(100)이 하향등의 역할만을 수행하여야 하는 경우에는, 상기 선택적 재귀반사장치(103)에서 반사된 빛이 하향광(110)과 함께 재귀반사광(121)이 하향등으로 사용되도록 할 수 있다. 따라서, 하향등의 조도가 한층 더 향상되는 이점을 기대할 수 있다. 값비싼 고휘도의 램프를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

도 5는 제 3 실시예에 적용되는 선택적 재귀반사장치를 설명하는 도면이다.

도 5을 참조하면, 상기 선택적 재귀반사장치(1)에는, 빛이 입사하는 쪽에 제공되는 입사패널(2)과, 빛이 출사하는 쪽에 제공되는 출사패널(5)과, 상기 입사패널(2)와 출사패널(5)의 사이 간격부에 제공되는 유체포켓(4)이 포함된다. 상기 유체포켓(4)은 입사패널(2)과 출사패널(5)과 하우징(3)의 내부로 정의되는 공간을 적어도 포함하여 제공되는 부분으로서, 그 내부에는 다양한 종류의 유체가 선택하여 채워질 수 있다. 상기 유체포켓(4)에 수용되는 유체는 물, 에탄올 등의 액체와, 공기와 같은 일반 기체가 예시될 수 있다. 상기 유체포켓(4)의 내부에 수용되는 유체에 따라서, 상기 선택적 재귀반사장치(1)의 작용에 따른, 입사광의 투과상태가 조작될 수 있다. 상기 투과상태에는 적어도 재귀반사상태가 포함될 수 있다.

상기 유체포켓(5)의 어느 일측에는 유체흡입구(6)와 상기 유체흡입구(6)를 통과하는 유체의 흐름을 제어하는 흡입밸브(8)가 마련되고, 상기 유체포켓(4)의 다른 일측에는 유체배출구(7)와 상기 유체배출구(7)를 통과하는 유체의 흐름을 제어하는 배출밸브(9)가 마련될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 유체의 유동을 제어하는 펌프가 더 마련될 수 있다. 상기 유체흡입구(6), 상기 흡입밸브(8), 상기 유체배출구(7), 및 상기 배출밸브(9)는, 상기 유체포켓(4)의 내부에 공급되는 유체의 유입과 배출을 조작할 수 있으면 족하다. 상기 구성 외의 다른 유입/배출구조도 충분히 적용할 수 있다.

상기 선택적 재귀반사장치(1)의 작용을 예시적으로 간단히 설명한다. 굴절율이 1인 공기가 상기 유체포켓(4)에 있을 때에는, 상기 입사패널(2)로 입사한 빛은 스넬의 법칙에 따라서 유체포켓(4)과 입사패널(2)의 계면에서 전반사하여 재귀반사(retroreflection)할 수 있도록 한다. 굴절율이 1.3인 물이 상기 유체포켓(4)에 있을 때에는, 상기 입사패널(2)로 입사한 빛은 스넬의 법칙에 따라서 유체포켓(4)과 입사패널(2)의 계면을 통과하여 유체포켓(4)으로 진입하고, 유체포켓(4)을 통과하여 다시금 유체포켓(4)과 출사패널(5)의 계면을 통과하여 출사할 수 있다. 상기 작용은, 유체포켓(4)의 내부를 채우는 유체의 굴절율과, 입사패널(2) 및 출사패널(5)의 굴절율과 외부에 놓이는 기체(대부분의 경우에는 굴절율이 1인 공기)의 굴절율에 차이가 있고, 그 굴절율의 차이에 의해서, 입사광이 임계각을 넘어서는 입사각을 가지는 경우에는 계면에서 전반사가 일어나는 것을 이용한다.

도 6은 물질의 계면에서 전반사가 일어나는 것을 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 입사패널(2)의 굴절율을 n1이라고 하고, 유체포켓을 채우는 유체의 굴절율을 n2라고 하는 경우에 대하여 예시적으로 설명한다. 입사광A의 입사각이 θ1이고, 입사패널(2)과 유체포켓(4)의 계면을 통과하는 굴절광A의 출사각이 θ2일 때, 입사각과 출사각은 수학식 1을 만족시킨다.

상기 n1, n2가 주어질 때 θ2가 90도가 되는 입사각이 존재하고 이 경우의 입사각 θ1을 임계각이라고 한다. 상기 입사광의 입사각이 상기 임계각을 넘어설 때 입사광은 전반사되고 계면을 통과하는 광은 없어진다.

상기 수학식 1에 따를 때, 입사패널이 PMMA(폴리메타크릴산메틸(poly(methylmethacrylate))로서 굴절율이 1.5이고, 유체포켓(4)에는 굴절율이 1인 공기가 채워져 있는 경우에, 상기 수학식 1은 1.5sinθ1=sin90°가 된다. 따라서 입사광의 입사각이 대략 40도의 임계각에 이르면 전반사가 일어난다. 또한, 입사패널이 PMMA(폴리메타크릴산메틸(poly(methylmethacrylate))로서 굴절율이 1.5이고, 유체포켓(4)에 굴절율이 1.3인 물이 채워져 있는 경우에, 1.5sinθ1=1.3sin90°가 된다. 따라서 입사광의 입사각이 대략 60도의 임계각에 이르면 전반사가 일어난다. 상기 임계각은 정확한 수치를 계산하거나, 표면의 조도를 반영하는 등에 따라서 약간량이 달라질 수 있으나, 상기 유체포켓(4)에 수용되는 유체에 따라서 상기 임계각이 달라지게 되고, 이에 따라서 입사광의 전반사에 대한 조건이 달라지는 것은 명확히 이해할 수 있다. 본 발명의 일 사상으로는 상기 입사패널(2), 유체포켓(4), 출사패널(5)의 전반사 조건을 최적으로 맞출 수 있는 계면의 구조, 및 액체상태 등에 대해서도 관심을 가지고 있다.

상기되는 전반사의 작용을 선택적 재귀반사장치의 동작과 연계시켜 설명한다.

상기 입사패널(2)과 상기 유체포켓(4)의 계면에서, 상기 입사패널(2) 측에 소정의 반사구조물(5)을 형성하고 상기 유체포켓(4)의 내부에 선택적으로 물을 채운다. 상기 유체포켓(4)에 물을 채우지 않는 경우에는 공기가 채워져 있다고 할 수 있다. 그러면, 유체포켓(4)에 수용되는 유체에 따라서 임계각이 달라지게 되므로, 수평하게 입사하는 입사광에 대한 반사구조물(10)의 반사각을, 물에 대한 임계각과 공기에 대한 임계각의 사이 각으로 설정하면, 입사광의 전반사상태를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 유체포켓(4)에 선택적으로 공기가 채워지는 경우에는 임계각이 대략 40도로서 입사광이 계면(입사패널과 유체포켓의 계면)에서 전반사하고, 상기 유체포켓(4)에 선택적으로 물이 채워지는 경우에는 임계각이 대략 60도로서 입사광이 상기 계면을 소정의 굴절각으로 투과하도록 할 수 있는 것이다. 아울러, 두 번의 전반사를 통하여 빛이 재귀반사할 수 있으므로, 1차 반사 후에 2차 반사도 고려할 때, 입사광에 대한 반사구조물(10)의 반사각은 40도 ~ 50도의 사이로 설정할 수 있을 것이다.

상기되는 설명을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 입사패널(2), 유체포켓(4), 및 출사패널(5)의 계면상태를, 상기 유체포켓(4)에 수용되는 유체를 통하여 조작함으로써 선택적인 재귀반사효과를 얻을 수 있다.

도 7은 도 5의 "A"를 확대한 도면이다.

도 7을 참조하면, 비록 입사패널(2), 출사패널(5)이 투명의 물질로서 도면의 이해가 어려울 수는 있으나, 상기 반사구조물(10)은, 하나의 꼭지점(16)이 입사패널(2)에서 유체포켓(4) 측으로 돌출된 구조물로서, 피라미드형상으로서 네 개의 반사면(11)(12)(13)(14)을 가지는 것을 볼 수 있다. 상기 반사구조물(10)은 수평수직방향으로 연속하여 형성되는 것을 볼 수 있다. 상기 네 개의 반사면(11)(12)(13)(14)은 꼭지점(피라미드형상의 꼭지점)(16)을 서로 공유하는 형상으로 제공된다.

전반사가 수행될 때에는, 상기되는 반사구조물(10)의 어느 일 반사면(예를 들어 제 1 반사면(11))에 입사광이 입사하면 전반사하여 다른 반사면(12)(13)(14)에 이르게 되고, 다시금 상기 다른 반사면(12)(13)(14)에서 전반사하여 반사될 수 있다. 다시 말하면, 어느 하나의 반사구조물(10)에서는 두 번의 반사과정을 통하여 재귀반사할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1 반사면(11)에 입사한 입사광이 전반사하면 제 2 반사면(12)으로 입사할 가능성이 높다. 그러나, 모든 입사광의 입사각이 입사패널(2)에 대하여 수직한 것은 아니므로 다른 반사면(13)(14)으로 입사할 가능성도 있다. 이 경우에 대응하여 재귀반사성능을 높일 수 있도록 도 3과 같이 반사구조물(10)은 다수개의 반사면을 가지는 피라미드 형상으로 제작할 수 있다.

비교예로서 상기 반사구조물(10)을 삼각기둥의 형상을 일방향으로 연속하여 제공하고(즉, 반사면이 두개인 경우), 실험예로서 도 3의 경우를 제공하고(즉, 반사면이 네 개인 경우), 반사면의 각은 모두 45도로 하고, 입사광의 입사각을 90도±5도의 범위로 하여 전반사되는 광량을 시뮬레이션한 결과, 비교예의 경우에는 실험예의 절반 수준의 재귀반사성능을 얻을 수 있었다. 따라서, 반사구조물(5)에서 반사면의 개수가 많을 수록 높은 재귀반사성능을 얻는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 삼각기둥의 형상이 본 발명에서 배제되는 것은 아니며, 재귀반사성능이 떨어지는 것만을 제외하고 발명의 다른 실시형태로 사용될 수도 있을 것이다.

상기 반사구조물(10)은 피라미드 형상으로 예시되는 사각뿔 형상만이 아니라 오각뿔, 육각뿔, 다양한 뿔의 병합과 같은 다양한 형상으로 제안될 수도 있다. 그러나, 제작의 편의성의 측면에서 수평가공 및 수직가공 두번의 가공으로 제공될 수 있는 피라미드 형상이 가공의 편의성을 볼 때 더 바람직하다.

한편, 상기 반사면이 제공되는 각은 45도로 제공되는 것이 바람직한데, 이는 대부분의 재귀반사광이 두 개의 반사면에서 시계열적으로 반사되어서 출광하기 때문에 두번째 전반사도 효과적으로 수행하여 재귀반사광의 광량을 높일 수 있도록 하는 위한 것이다. 또한, 재귀반사광의 직진성을 담보하기 위해서는 반사광이 전반사때마다 90도씩 합계 180도로 반사되는 것이 바람직하기 때문이다.

도 8과 9는 투과상태와 불투과상태를 각각 설명하는 도면이다.

먼저, 도 8을 참조하면, 선택적 재귀반사장치(1)가 불투과상태인 경우에는 유체포켓(4)에 공기가 수용되고, 입사패널(2)과 유체포켓(4)의 계면에서는 전반사가 일어나므로, 화살표에서 볼 수 있는 바와 같이 전반사가 수행된다. 아울러, 빛의 확산성에 의해서 입사각이 다른 일부광이 입사패널(2)과 유체포켓(4)의 계면을 통과하는 경우에는 출사패널(5)과 유체포켓(4)의 계면에서 전반사가 일어남으로써 다시금 입사패널측으로 재귀반사할 수 있다. 이 경우에 재귀반사광(121)은 하향광(110)과 함께 하향등으로 사용될 수 있다. 따라서, 하향등은 높은 광효율을 얻을 수 있다.

도 9를 참조하면, 선택적 재귀반사장치(1)가 투과상태인 경우에는 유체포켓(4)에 물 또는 다른 액체가 수용되고, 입사패널(2)과 유체포켓(4)의 계면에서는 전반사 현상이 없이 소정의 굴절율에 따라서 투과와 함께 굴절되고, 굴절된 광은 유체포켓(4)과 출사패널(5)의 계면에서 다시금 굴절되어 입사광의 원래 입사각으로 복구될 수 있다. 이 경우에 상기 선택적 재귀반사장치(1)를 투과한 광은 상향광(120)으로서 상향등의 역할을 수행할 수 있다.

한편, 상기 입사패널(2)로 입사한 입사광의 입사각이 출사패널(5)의 출사각으로 그대로 유지되도록 하기 위하여, 입사패널(2)의 반사구조물(10)과 출사패널(5)의 반사구조물(15)이 서로 동일한 형상으로 수평수직방향으로 서로 동일한 배치상태로 배치되는 것이 바람직하다.

제 3 실시예에 따르면, 광휘도, 광에너지효율문제, 제조비문제, 발열문제, 공간문제, 및 소음문제를 한꺼번에 개선할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 전조등은 소음문제 및 공간문제를 개선하여, 소비자의 감성만족감을 높이고 차량의 디자인 제한요인을 개선할 수 있다. 또한 실시예에 따라서는, 발열문제, 광휘도문제, 에너지효율문제, 및 제조비문제도 함께 개선할 수 있다. 본 발명의 기술은 전조등을 한층 더 업그레이드시킴으로서 그 사용 및 보급이 널리 기대된다.

100: 전조등
130: 선택적 차광장치

Claims (10)

1. 램프;
   상기 램프의 출사광을 반사시키는 반사경;
   상기 반사경의 반사광을 소정의 방향으로 출사시키는 투사렌즈; 및
   상기 투사렌즈와 상기 반사경의 사이 경로에서, 상기 반사경에서 반사되는 광 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고,
   상기 선택적 차광장치에는,
   패널 및 상기 패널에 지지되는 선택적 차광부가 포함되고,
   상기 패널 및 상기 선택적 차광부는 위치가 고정되고,
   상기 선택적 차광부는, 외부로부터의 인가전원에 의해서 빛의 투과상태가 달라지고,
   상기 선택적 차광장치에는 일 모드로 재귀반사가 구현되는
   전조등.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택적 차광부는 적어도 두 개의 패널의 사이 간격부에 지지되거나, 하나의 패널의 일면에 지지되는 전조등.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 내지 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 선택적 차광장치에 냉각작용을 제공하는 냉각기구가 포함되는 전조등.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택적 차광장치에는,
   입사광을 반사시킬 수 있는 적어도 하나의 반사구조물을 가지는 입사패널;
   상기 입사광의 광로를 기준으로 상기 입사패널의 하류에 제공되고, 서로 다른 유체가 선택적으로 수용될 수 있도록 하여, 상기 반사구조물과 상기 유체와의 계면상태가 조정가능하도록 하는 유체포켓; 및
   상기 유체포켓으로 상기 유체를 공급하고 배출하는 구조가 포함되는 전조등.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 반사구조물은, 상기 유체포켓 측으로 돌출되는 꼭지점을 가지는 전조등.
9. 삭제
10. 램프;
    상기 램프에서 방사되는 빛 중에서 상향광의 진로 상에 제공되는 선택적 차광장치가 포함되고,
    상기 선택적 차광장치는 선택적 재귀반사장치이고,
    상기 선택적 재귀반사장치의 동작모드에는, 상기 상향광을 투과시키는 모드와, 상기 상향광을 하향광으로 재귀반사시키는 모드가 포함되는 전조등.

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