KR101836572B1 - 차량용 램프 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 특정 이미지에 따른 빛을 조사하도록 마련된 광원; 상기 광원의 양측에 대칭되도록 배치되고, 광원에서 조사된 빛을 반사시키는 반사체; 및 상기 광원의 전방에 배치되어 상기 광원에서 조사되는 빛과 반사체에 의해 반사되는 빛이 입사되고, 둘 이상의 렌즈로 구성되어 빛을 집광시키며, 상기 광원에서 조사되는 빛에 의해 형성되는 이미지가 다수개의 이미지로 형성되도록 광원에 대해 절곡된 형상을 갖는 집광 렌즈;를 포함하는 차량용 램프 장치가 소개된다.

Description

차량용 램프 장치 {LAMP APPARATUS FOR A VEHICLE}
본 발명은 하나의 광원으로 다수개의 입체 이미지를 구현할 수 있는 차량용 램프 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 램프는 백 램프, 브레이크 페달을 밟을 때 켜지는 브레이크 램프, 방향지시 램프 등으로 구성되어 있다.
최근에는 수명이 길고 광효율이 높은 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 사용하는 램프의 사용이 점차 증가하고 있는 추세로, 종래 램프의 광원모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 LED 광원(11), 상기 LED 광원(11)으로의 전류공급을 제어하는 PCB기판(12), 상기 LED 광원(11)에서 나온 빛을 아우터 렌즈(21) 쪽으로 반사시키기 위한 반사판(13), 상기 반사판(13)의 전방에 설치되어서 LED 광원(11)의 빛을 확산시키는 광확산 렌즈(14)를 포함한 구성으로 되어 있다.
이러한 종래의 램프는 단순히 LED 광원(11)의 빛을 아우터 렌즈(21) 및 광확산 렌즈(14)를 통해 조사하는 것으로, 빛의 이미지가 단순한 불빛으로 조사된다. 하지만, 최근에는 차량의 품질 향상을 위해 램프를 통한 빛에 입체 이미지를 형성함이 개발되고 있다. 하지만, 램프에서 조사되는 빛에 따른 입체 이미지를 형성할 경우 소정 각도 내에서만 입체 이미지를 관찰할 수 있을 뿐, 해당 관찰각도를 벗어나는 경우 입체 이미지가 왜곡되거나 잘림 현상이 발생되는 문제가 있다.
이처럼, 최근의 램프는 빛의 시인성을 개선할 뿐만 아니라, 디자인도 향상되도록 구성되는데, 상술한 바와 같은 종래의 광원모듈은 램프에서 발광되는 빛의 디자인이 단조롭고, 입체 이미지를 구현하더라도, 특정 관찰각도 내에서만 입체 이미지를 확인할 수 있는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국등록특허공보 10-0803310호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 하나의 광원으로 다수개의 입체 이미지를 구현하고, 이를 위한 구조를 단순화하여 패키지를 축소시킨 차량용 램프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 램프 장치는 특정 이미지에 따른 빛을 조사하도록 마련된 광원; 상기 광원의 양측에 대칭되도록 배치되고, 광원에서 조사된 빛을 반사시키는 반사체; 및 상기 광원의 전방에 배치되어 상기 광원에서 조사되는 빛과 반사체에 의해 반사되는 빛이 입사되고, 둘 이상의 렌즈로 구성되어 빛을 집광시키며, 상기 광원에서 조사되는 빛에 의해 형성되는 이미지가 다수개의 이미지로 형성되도록 광원에 대해 절곡된 형상을 갖는 집광 렌즈;를 포함한다.
상기 반사체는 광원의 양측면에 서로 대칭적으로 배치된 좌측반사판과 우측반사판으로 구성되고, 좌측 반사판과 우측 반사판 사이에 집광 렌즈가 결합되어 고정된 것을 특징으로 한다.
상기 집광 렌즈는 전후방향에 대해 서로 대칭되도록 배치된 두 개의 프레넬 렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 집광 렌즈는 센터 렌즈와 센터 렌즈의 양측단에서 소정 각도 절곡된 후 연장된 좌측 렌즈와 우측 렌즈로 구성되고, 좌측 렌즈와 우측 렌즈는 센터 렌즈를 통과하여 형성된 이미지의 관찰가능각도와 동일한 각도로 절곡되어 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 실제 광원으로서, 센터 렌즈의 중앙 수직선상에 위치되고, 상기 좌측 렌즈의 중앙 수직선상과 우측 렌즈의 중앙 수직선상에는 각각 좌측 허상 광원과 우측 허상 광원이 위치가 위치된 것을 특징으로 한다.
상기 반사체는 좌측반사판과 우측반사판으로 구성되고, 좌측반사판과 우측반사판은 좌측 허상 광원과 우측 허상 광원이 각각 좌측 렌즈와 우측 렌즈의 중앙 수직선상에 위치되도록 소정 각도 틸팅된 것을 특징으로 한다.
상기 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 통과한 이미지의 관찰가능각도가 센터 렌즈의 관찰가능각도와 다른 경우, 좌측 렌즈와 우측 렌즈의 절곡되는 각도를 센터 렌즈의 관찰가능각도보다 작게 설정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 램프 장치에 따르면, 하나의 광원으로 다수개의 입체 이미지를 구현하고, 이를 위한 구조를 단순화하여 패키지가 축소되어, 디자인의 자유도가 확보된다.
도 1은 종래의 램프 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 장치를 나타낸 도면.
도 3은 차량용 램프 장치를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 램프 장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 차량용 램프 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차량용 램프 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 이미지에 따른 빛을 조사하도록 마련된 광원(100); 상기 광원(100)의 양측에 대칭되도록 배치되고, 광원(100)에서 조사된 빛을 반사시키는 반사체(200); 및 상기 광원(100)의 전방에 배치되어 상기 광원(100)에서 조사되는 빛과 반사체(200)에 의해 반사되는 빛이 입사되고, 둘 이상의 렌즈로 구성되어 빛을 집광시키며, 상기 광원(100)에서 조사되는 빛에 의해 형성되는 이미지가 다수개의 이미지로 형성되도록 광원(100)에 대해 절곡된 형상을 갖는 집광 렌즈(300);를 포함한다.
상기의 광원(100)은 해당 이미지에 따라 단일 광원 또는 면발광을 적용하여 특정 형태의 점등 이미지를 형성할 수 있도록 구성된다.
이러한 광원(100)에서 조사되는 빛을 반사시키는 반사체(200)는 거울로 구성되어 광원(100)에서 조사된 빛을 집광 렌즈(300) 측으로 반사시킨다.
본 발명에서는 광원(100)에서 조사되는 빛과 반사체(200)에 의해 반사된 빛이 입사되도록 마련된 집광 렌즈(300)가 마련된다. 이러한 집광 렌즈(300)는 광원(100)의 전방에 배치되고, 전후방향에 대해 서로 대칭되도록 배치된 두 개의 프레넬 렌즈로 구성될 수 있다.
프레넬 렌즈의 경우 광원(100)의 빛을 평행광으로 만들어 집광하는 역할을 수행하는데, 프레넬 렌즈를 통해 나오는 빛을 하나의 초점에서 다시 집광하여 입체 이미지를 구현할 수 있다. 이러한 두 개의 프레넬 렌즈는 동일 사양으로 적용하여 왜곡 현상을 최소화함이 바람직하다.
특히, 집광 렌즈(300)는 광원(100)에 대해 전방으로 절곡된 형상으로 형성됨에 따라 광원(100)에서 조사된 빛과 반사체(200)를 통해 반사된 빛에 의해 형성되는 이미지가 다수개의 이미지로 형성되도록 함으로써 하나의 광원(100)에서 조사된 빛으로 넓은 각도에서 이미지를 관찰할 수 있도록 한다.
본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 반사체(200)는 광원(100)의 양측면에 서로 대칭적으로 배치된 좌측반사판(220)과 우측반사판(240)으로 구성되고, 좌측 반사판(220)과 우측 반사판(240) 사이에 집광 렌즈(300)가 결합되어 고정될 수 있다.
이렇게, 반사체(200)는 광원(100)을 중심으로 양측에 대칭되도록 배치됨으로써 광원(100)에서 조사된 빛이 좌측 반사판(220)과 우측 반사판(240)에 반사되되 동일한 방향과 동일한 광량으로 집광 렌즈(300) 측으로 빛이 이동되도록 할 수 있다. 또한, 좌측 반사판(220)과 우측 반사판(240)은 집광 렌즈(300)가 결합되어 고정되도록 하여, 집광 렌즈(300)가 좌측 반사판(220)과 우측 반사판(240)을 통해 반사되어 입사되는 빛이 동일하게 입사되도록 할 수 있다.
한편, 상기 집광 렌즈(300)는 센터 렌즈(320)와 센터 렌즈(320)의 양측단에서 소정 각도 절곡된 후 연장된 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)로 구성되고, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)는 센터 렌즈(320)를 통과하여 형성된 이미지의 관찰가능각도(a)와 동일한 각도로 절곡되어 연장될 수 있다.
여기서, 센터 렌즈(320)를 통과하여 형성되는 이미지는 광원(100)에서 직접적으로 조사된 빛에 의해 형성되는 이미지이다. 즉, 이미지의 관찰가능각도(a)는 광원(100)에서 조사된 빛이 센터 렌즈(320)를 통과한 후 맺힌 이미지를 관찰할 수 있는 범위로서, 실험을 통해 결정될 수 있다.
이렇게, 센터 렌즈(320)를 통해 형성되는 이미지의 관찰가능각도(a)가 결정되면, 센터 렌즈(320)의 양측단에 연장되는 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 절곡되는 각도를 관찰가능각도(a)와 동일하게 절곡시킴으로써 센터 렌즈(320)를 통과한 이미지의 관찰 범위와 더불어 좌측 렌즈(340) 및 우측 렌즈(360)를 통과한 이미지가 부가되어, 다양한 위치에서도 해당 이미지를 볼 수 있도록 한다.
한편, 광원(100)의 위치에 다수개의 이미지를 구현하기 위한 구조에 대해서 설명하면, 상기 광원(100)은 실제 광원으로서, 센터 렌즈(320)의 중앙 수직선상(15)에 위치되고, 상기 좌측 렌즈(340)의 중앙 수직선상(25)과 우측 렌즈(360)의 중앙 수직선상(35)에는 각각 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)이 위치되도록 할 수 있다. 또한, 실제 광원과 허상의 광원은 반사판을 두고, 동일 길이로 이격될 수 있다.
먼저, 실제 광원(100)의 위치는 하기의 식을 통해 결정될 수 있다.
Figure 112015083742127-pat00001
상기의 수식에서 F는 두 개의 프레넬 렌즈의 복합 초점 거리이고, d₁은 실제 광원(100)과 첫번째 프레넬 렌즈(300a)와의 거리이며, d₂는 두번째 프레넬 렌즈(300b)와 돌출된 입체 이미지와의 거리이다.
여기서, 상기 두 개의 프레넬 렌즈의 복합 초점 거리는 하기의 식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112015083742127-pat00002
상기의 F는 두 개의 프레넬 렌즈의 복합 초점 거리이고, f₁은 첫번째 프레넬 렌즈(300a)의 초점 거리이며, f₂는 두번째 프레넬 렌즈(300b)의 초점 거리이고, l은 첫번째 프레넬 렌즈(300a)와 두번째 프레넬 렌즈(300b) 사이의 간격이다.
여기서, 첫번째 프레넬 렌즈(300a)의 초점 거리와 두번째 프레넬 렌즈(300b)의 초점 거리는 렌즈 사양에 따라 미리 결정되며, 두 개의 렌즈를 동일 사양으로 구성하여 상호 초점 거리가 동일하도록 구성한다.
이렇게, 첫번째 프레넬 렌즈(300a)와 두번째 프레넬 렌즈(300b)의 복합 초점 거리가 결정되면, 위의 식을 이용하여 실제 광원(100)이 위치되는 위치를 결정할 수 있다. 상기의 두번째 프레넬 렌즈(300b)와 돌출된 입체 이미지와의 거리(d₂)는 설계에 따라 미리 결정되는바, 위의 식에 각각의 값을 대입하여 실제 광원(100)의 위치를 산출할 수 있다.
이처럼, 실제 광원(100)은 센터 렌즈(320)의 중앙 수직선상(15)에 위치되되 상기의 수식을 통해 위치가 결정되고, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)가 절곡되는 각도가 결정되면, 좌측 렌즈(340)의 중앙 수직선상(15)과 우측 렌즈(360)의 중앙 수직선상(35)에 각각 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)이 위치되도록 할 수 있다.
여기서, 반사체(200)는 좌측반사판(220)과 우측반사판(240)으로 구성되며, 좌측반사판(220)과 우측반사판(240)은 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)이 각각 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 중앙 수직선상(25,35)에 위치되지 않을 경우, 좌측 반사판(220)과 우측반사판을 소정 각도 틸팅하여 조절함으로써 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)이 각각 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 중앙 수직선상(25,35)에 위치되도록 할 수 있다.
이러한 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)의 위치는 각각의 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 복합 초점에 따라 상기 수식을 이용하여 허상 광원의 위치를 결정할 수 있다.
이로 인해, 실제 광원(100)에서 조사된 빛이 센터 렌즈(320)를 통과하여 입체 이미지가 맺히고, 실제 광원(100)에서 조사된 빛이 좌측 반사판(220)과 우측 반사판(240)을 통해 반사된 후 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)를 통과하여 다른 각도에서의 입체 이미지가 맺히게 된다. 이처럼, 입체 이미지는 실제 광원(100)에서 조사된 빛에 의해 생성되는 이미지의 시인각과 좌측 허상 광원(100a)과 우측 허상 광원(100b)에 의해 생성되는 이미지의 시인각 범위에서 관찰 가능하다.
한편, 상기 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)를 통과한 이미지의 관찰가능각도(b,c)가 센터 렌즈(320)의 관찰가능각도(10)와 다른 경우, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 절곡되는 각도를 센터 렌즈(320)의 관찰가능각도(10)보다 작게 설정할 수 있다.
즉, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)를 통과하는 빛에 의한 입체 이미지의 관찰가능각도(b,c)가 센터 렌즈(320)를 통과하여 맺힌 입체 이미지의 관찰가능각도(a)와 상이할 경우, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 절곡되는 각도를 센터 렌즈(320)의 관찰가능각도(b,c)보다 작게 설정해줌으로써 센터 렌즈(320)를 통과하여 맺힌 입체 이미지를 기준으로 더 넓은 범위에서 입체 이미지의 관찰이 가능하도록 한다.
이는, 센터 렌즈(320)와 좌측 렌즈(340) 및 우측 렌즈(360)의 렌즈 특성이 서로 상이함에 따라 발생될 수 있는 것으로, 좌측 렌즈(340)와 우측 렌즈(360)의 절곡되는 각도를 조절함으로써 입체 이미지의 상이 정확히 맺히도록 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 램프 장치에 따르면, 하나의 광원으로 다수개의 입체 이미지를 구현하고, 이를 위한 구조를 단순화하여 패키지가 축소되어, 디자인의 자유도가 확보된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:광원 100a:좌측 허상 광원
100b:우측 허상 광원 200:반사체
220:좌측 반사판 240:우측 반사판
300:집광 렌즈 320:센터 렌즈
340:좌측 렌즈 360:우측 렌즈

Claims (7)

  1. 빛을 조사하도록 마련된 광원;
    상기 광원의 양측에 대칭되도록 배치되고, 광원에서 조사된 빛을 반사시키는 반사체; 및
    상기 광원의 전방에 배치되어 상기 광원에서 조사되는 빛과 반사체에 의해 반사되는 빛이 입사되고, 둘 이상의 렌즈로 구성되어 빛을 집광시키며, 상기 광원에서 조사되는 빛에 의해 형성되는 이미지가 다수개의 이미지로 형성되도록 광원에 대해 절곡된 형상을 갖는 집광 렌즈;를 포함하고,
    상기 집광 렌즈는 센터 렌즈와 센터 렌즈의 양측단에서 소정 각도 절곡된 후 연장된 좌측 렌즈와 우측 렌즈로 구성되며,
    상기 좌측 렌즈와 우측 렌즈는 센터 렌즈를 통과하여 형성된 이미지의 관찰가능각도와 동일한 각도로 절곡되어 연장됨으로써 광원에서 조사되는 빛이 센터 렌즈를 통과한 이미지의 관찰 범위와 더불어 좌측 렌즈 및 우측 렌즈를 통과한 이미지의 관찰 범위에서 해당 이미지를 식별할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사체는 광원의 양측면에 서로 대칭적으로 배치된 좌측반사판과 우측반사판으로 구성되고, 좌측 반사판과 우측 반사판 사이에 집광 렌즈가 결합되어 고정된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 집광 렌즈는 전후방향에 대해 서로 대칭되도록 배치된 두 개의 프레넬 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원은 실제 광원으로서, 센터 렌즈의 중앙 수직선상에 위치되고,
    상기 좌측 렌즈의 중앙 수직선상과 우측 렌즈의 중앙 수직선상에는 각각 좌측 허상 광원과 우측 허상 광원이 위치가 위치된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 반사체는 좌측반사판과 우측반사판으로 구성되고, 좌측반사판과 우측반사판은 좌측 허상 광원과 우측 허상 광원이 각각 좌측 렌즈와 우측 렌즈의 중앙 수직선상에 위치되도록 소정 각도 틸팅된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 통과한 이미지의 관찰가능각도가 센터 렌즈의 관찰가능각도와 다른 경우, 좌측 렌즈와 우측 렌즈의 절곡되는 각도를 센터 렌즈의 관찰가능각도보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
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