KR101962298B1 - 차량 조명장치 - Google Patents

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타츠야 세키구치
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Abstract

차량 조명치는 렌즈를 차량 앞의 관점(수평선 위의 소정 관점)에서 볼 때 수직으로 배열된 렌즈를 통해 관찰된 광의 광도가 일치(또는 거의 일치)하도록 구성될 수 있다. 차량 조명장치는 차량의 전후방향으로 뻗어 있는 상부 제 1 광축에 배치된 제 1 렌즈; 제 1 광축 아래에 있는 하부 제 2 광축에 배치되고 차량의 전후방향으로 뻗어 있고 제 2 렌즈; 상기 제 1 렌즈의 차량 후방측 초점에 또는 부근에 배치되고 기본 광축에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 제 1 렌즈에 입사하도록 상기 제 1 렌즈로 지향되는 발광면을 갖는 제 1 반도체 발광디바이스; 기본 광축에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 대각선으로 후방 및 하방으로 입사 및 반사되도록 상기 제 1 반도체 발광디바이스에 대해 대각선으로 전방 및 하방으로 배치된 제 1 반사면; 및 제 1 반사면으로부터 대각선으로 후방 및 하방으로 반사된 광이 입사되도록 제 1 반사면에 대해 대각선으로 후방 및 하방으로 배치된 제 2 반사면을 포함하도록 구성될 수 있고, 좁은 각 방향으로 방출되고 제 1 렌즈로 입사한 광은 넓은 각 방향으로 방출되고 제 1 반사면에 입사한 광보다 광도가 더 크다. 차량 조명장치에서, 제 2 반사면은 한 영역에 대각선으로 전방 및 하방으로 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점 또는 그 초점 부근으로부터 뻗어 있고 제 2 광축 아래에 배치되도록 구성된다.

Description

차량 조명장치{VEHICLE LIGHTING UNIT}
본 발명은 차량 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수직배열렌즈를 포함한 차량 조명장치에 관한 것이다.
수직배열렌즈를 포함한 차량램프들이 제안되었다(가령, 일본특허 No. 4666160 또는 일본특허에 대응하는 미국특허 No. 7,325,954 참조).
도 1에 도시된 바와 같이, 일본특허 No. 4666160에 기술된 차량램프(200)는 수직배열렌즈(210A 및 201B), HID 전구(220), 상부 반사면(230A), 하부 반사면(230B) 등을 포함한다. 상술한 바와 같이 구성된 차량램프(200)에서, HID 전구(220)로부터 방출된 상향광은 상부 반사면(230A)에 의해 반사되고, 상부 렌즈(210A)를 지난 후 앞쪽으로 투사될 수 있다. HID 전구(220)로부터 방출된 하향광은 하부 반사면(230B) 등에 의해 반사되고, 하부 렌즈(210B)를 지난 후 앞쪽으로 투사될 수 있다.
최근, LED와 같은 반도체 발광디바이스들이 전력절감 등의 관점에서 주목을 받고 있다. 차량램프 분야에서, 이는 또한 HID 전구 등을 대신해 반도체 발광디바이스를 이용하는 것이 또한 고려된다.
일반적으로, LED와 같은 반도체 발광디바이스를 방향 특성을 갖는 광원이라 한다. 보다 상세하게, 광원의 광도는 광축에서 최대가 되고 광축에 대한 기울기가 증가함에 따라 감소된다(도 6 참조). 따라서, HID 전구(220)는 LED와 같은 반도체 발광디바이스로 단순히 교체될 경우, 상부 렌즈를 통과하는 광도와 하부 렌즈를 통과하는 광도 간의 차(휘도차)는 렌즈를 차량 앞의 관점(수평선 위의 관점, 가령, 차량 앞에 있는 보행자 또는 접근하는 차량의 운전자의 관점)에서 볼 때 현저해질 수 있다. 이는 렌즈를 통해 관찰된 밝기가 서로 다르다는데 문제를 야기한다.
본 발명은 이들 및 다른 문제들과 특징 면에서 그리고 종래 기술과 관련하여 고안되었다.
본 발명의 태양에 따르면, 차량 조명장치는 렌즈를 차량 앞(수평선 위의 소정 관점)에서 볼 때 수직배열렌즈를 통해 관찰된 광의 광도가 일치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 차량 조명장치는 차량의 전후방향으로 뻗어 있는 상부 제 1 광축과 차량의 전후방향으로 뻗어 있고 상기 제 1 광축 아래에 위치된 하부 제 2 광축을 가질 수 있고, 제 1 광축에 배치되고 초점이 차량 후방측에 있는 제 1 렌즈; 제 2 광축에 배치되고 초점이 차량 후방측에 있는 제 2 렌즈; 상기 제 1 렌즈의 차량 후방측 초점에 또는 부근에 배치되고 기본 광축에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 제 1 렌즈에 입사하도록 상기 제 1 렌즈로 지향되는 발광면과 기본 광축을 갖는 제 1 반도체 발광디바이스; 기본 광축에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 대각선으로 후방 및 하방으로 입사 및 반사되도록 상기 제 1 반도체 발광디바이스에 대해 대각선으로 전방 및 하방으로 배치된 제 1 반사면; 및 제 1 반사면으로부터 대각선으로 후방 및 하방으로 반사된 광이 입사되도록 제 1 반사면에 대해 대각선으로 후방 및 하방으로 배치된 제 2 반사면을 포함하도록 구성될 수 있고, 좁은 각 방향으로 방출되고 제 1 렌즈로 입사한 광은 넓은 각 방향으로 방출되고 제 1 반사면에 입사한 광보다 광도가 더 크다. 이 구성에서, 제 2 반사면은 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점 또는 그 초점 부근으로부터 대각선으로 전방 및 하방 영역까지 뻗어 있을 수 있고 제 2 광축 아래에 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 차량 조명장치에서, 제 2 렌즈를 통과한 광이 상대적으로 저광도의 광이지만, 상기 광은 제 1 반사면 및 제 2 반사면의 작동에 의해 수평면에 대해 상부 방향으로만 투사될 수 있다. 이는 렌즈를 차량 앞의 관점에서 볼 때 제 1 렌즈를 통한 광의 광도 및 제 2 렌즈를 통한 광의 광도가 일치(또는 거의 일치)하게 할 수 있다. 즉, 이는 차량 앞에서의 관점에서 렌즈를 볼 때 제 1 및 제 2 렌즈를 통해 관찰된 광도가 일치(또는 거의 일치)하게 할 수 있다.
상기 구성을 갖는 차량 조명장치는 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점의 후면에 배치되고 광을 실질적으로 위로 방출하도록 구성되며, 기본 광축을 갖는 제 2 반도체 발광디바이스; 상기 제 2 반도체 발광디바이스의 기본 광축에 대해 좁은 각 방향으로 상기 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 제 3 반사면에 입사되도록 상기 제 2 반도체 발광디바이스 위에 배치된 제 3 반사면; 및 제 2 렌즈와 제 2 반도체 발광디바이스 사이에 배치되고, 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출되고 제 3 반사면에 의해 반사된 광의 일부를 차단하도록 구성된 차양을 더 구비하고, 좁은 각 방향으로 방출되고 제 3 반사면에 입사한 광은 넓은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광보다 광도가 더 크며, 제 3 반사면은 제 2 반도체 발광디바이스에 또는 부근에 제 1 초점과 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점에 또는 부근에 제 2 초점을 갖는 회전 타원체 반사면일 수 있다.
상기 구성으로, 예컨대, 제 1 반도체 발광 디바이스가 온되고 제 2 반도체 발광 디바이스가 오프되면, 차량 조명장치는 주간주행램프(DRL)로서 이용될 수 있다. 다른 한편으로, 제 1 반도체 발광 디바이스가 광도가 줄어든 광을 방출하도록 낮은 전력으로 온되고 제 2 반도체 발광 디바이스가 온되면, 차량 조명장치는 로우빔 배광패턴을 형성하도록 구성된 차량 헤드램프로서 이용될 뿐만 아니라 포지셔닝 램프(positioning lamp)로서 이용될 수 있다.
이는 상기 구성을 갖는 차량 조명장치가 로우빔 배광패턴을 형성하는(또한 포지셔닝 램프로서 이용되는) DRL 타입 램프와 차량 헤드램프의 결합된 기능을 갖는 다기능 결합 차량 조명장치로서 이용될 수 있음을 의미한다.
차량 조명장치의 상기 구성으로, 수직방향으로 하부 가장자리에 제 1 렌즈와 상부 가장자리에 제 2 렌즈 간의 거리는 15㎜ 이하일 수 있다. 상기와 같이 구성된 차량 조명장치에서, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈는 단일 발광영역으로 시각적으로 인식될 수 있다.
차량 조명장치의 상기 구성에서, 좁은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±60°이내의 범위일 수 있고, 넓은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±60°밖의 범위일 수 있다.
대안으로, 차량 조명장치의 상기 구성에서, 좁은 각 방향 범위는 기본 광축에 대해 ±25°이내의 범위 일 수 있고, 넓은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±25°밖의 범위일 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량 조명장치를 차량 앞의 관점(수평선 위의 소정 관점)에서 볼 때 수직으로 배열된 렌즈를 통해 관찰된 광도가 일치(또는 거의 일치)하게 하는 차량 조명장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 이들 및 다른 특성, 특징, 및 이점은 첨부도면을 참조로 하기의 설명으로부터 명백해진다:
도 1은 광축을 포함한 수직면을 따라 취해진 종래 차량램프(200)의 수직 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 예시된 실시예의 차량 조명장치의 사시도이다.
도 3은 차량 조명장치(10)의 정면도이다.
도 4는 차량 조명장치(10)의 제 1 광축(AX11A) 및 제 2 광축(AX11B)을 포함한 수직면을 따라 취해진 차량 조명장치(10)의 수직 횡단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 제 1 및 제 2 반도체 발광디바이스(12A 및 12B)의 사시도이다.
도 6은 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에서 LED 칩(12a)의 방향 특징의 일예를 도시한 것이다.
도 7a는 제 1 반도체 발광디바이스(12A)가 켜질 때, 제 1 렌즈(11A)를 통해 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 광에 의해 형성된 제 1 배광패턴(P1)의 일예를 도시한 것이고, 도 7b는 제 2 렌즈(11B)를 통해 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 광에 의해 형성된 제 2 배광패턴(P2)의 일예를 도시한 것이다.
도 8은 렌즈(11A 및 11B)를 통해 관찰된 광도가 일치하게(또는 거의 일치하게) 하는 예를 나타낸 다이어그램이다.
도 9는 제 2 반도체 발광디바이스(12B)가 온될 때 제 2 렌즈(11B)를 통해 방출된 광에 의해 형성된 로우빔 배광패턴(P3) 및 오버헤드 신호 배광패턴(P4)의 일예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따라 제조된 제 2 예시적인 실시예에서 차량 조명장치(110)의 제 1 광축(AX111A) 및 제 2 광축(AX111B)을 포함한 수직면을 따라 취해진 차량 조명장치(110)의 수직 횡단면도이다.
도 11a는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)가 켜질 때, 제 1 렌즈(111A)를 통해 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 광에 의해 형성된 제 1 배광패턴(P5)의 일예를 도시한 것이고, 도 11b는 제 2 렌즈(111B)를 통해 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 광에 의해 형성된 제 2 배광패턴(P6)의 일예를 도시한 것이다.
[제 1 예시적인 실시예]
예시적인 실시예에 따른 첨부도면을 참조로 본 발명의 차량 조명장치에 대한 설명이 하기에 이루어져 있다.
본 명세서에서, 상부(상방), 하부(하방), 좌, 우, 앞(전방), 및 뒤(후방) 방향은 달리 특정하지 않는 한 차량 조명장치가 설치되는 자동차 차량 바디의 일반적인 위치를 기초로 하는 것에 유의해야 한다.
도 2는 본 발명의 원리에 따라 제조된 본원의 예시적인 실시예의 차량 조명장치(10)의 사시도이다. 차량 조명장치(10)는 DRL 타입 램프와 (포지셔닝 램프로서 이용되는) 차량 헤드램프의 결합된 기능을 갖는 다기능 결합 차량 조명장치로서 이용될 수 있다. 본 예시적인 실시예의 적어도 하나의 차량 조명장치(10)는 자동차와 같은 차량의 전방 좌우측 각각에 배치될 수 있다.
도 3은 차량 조명장치(10)의 정면도이고, 도 4는 차량 조명장치(10)의 제 1 광축(AX11A) 및 제 2 광축(AX11B)을 포함한 수직면을 따라 취해진 차량 조명장치(10)의 수직 횡단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 조명장치(10)는 차량 후방측에 초점(F11A)을 갖는 제 1 렌즈(11A); 제 1 렌즈(11A) 아래에 배치되고 차량 후방측에 초점(F11B)을 갖는 제 2 렌즈(11B); 제 1 렌즈(11A)의 차량 후방측 초점(F11A)에 또는 부근에 배치된 제 1 반도체 발광디바이스(12A); 제 2 렌즈(11B)의 차량 후방측 초점(F11B)의 후방측에 배치되고 제 2 광축(AX11B) 부근에 위치된 제 2 반도체 발광디바이스(12B); 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 대해 대각선으로 위아래로 배치된 제 1 반사면(13); 제 1 반사면(13)에 대해 대각선으로 후방 및 하방으로 배치된 제 2 반사면(14); 제 2 반도체 발광디바이스(12B) 위에 배치된 제 3 반사면(15); 제 2 렌즈(11B)와 제 2 반도체 발광디바이스(12B) 사이에 배치되고 상기 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 방출되고 제 3 반사면에 의해 반사된 광의 일부를 차단하도록 구성된 차양(shade)(16); 제 2 렌즈(11B)와 제 3 반사면(15) 사이에 배치된 제 4 반사면(17); 제 4 반사면(17)에 대해 비스듬하게 전방 및 하방으로 배치된 제 5 반사면(18); 방열판(19); 상부 반사면(20); 렌즈 홀더(21); 장식부재(22) 등을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 렌즈(11A)는 방열판(19)(또는 상부 반사면(20) 등)에 고정된 렌즈 홀더(21)에 의해 유지될 수 있고, 차량의 전후 방향으로 뻗어 있는 상부의 제 1 광축(AX11A)에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 렌즈(11B)는 렌즈 홀더(21)에 의해 보유될 수 있고, 차량의 전후 방향으로 뻗어 있는 하부의 제 2 광축(AX11B)에 배치될 수 있으며, 제 1 렌즈(11A) 아래 위치에 이로부터의 이격거리(h)로 놓여질 수 있다. 거리(h)는 바람직하게는 15㎜ 이하(예컨대, 10㎜)이다. 이 구성으로, 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)는 단일 발광영역으로 시각적으로 인식될 수 있다.
각각의 광축(AX11A 및 AX11B)은 단일 수직면에 포함되며 실질적으로 수평방향으로 뻗어 있다. 따라서, 각각의 렌즈(11A 및 11B)는 수직 방향으로 배열되고 동일 방향으로 지향되어 있게 시각적으로 인식될 수 있다. 제 2 광축(AX11B)은 상기 제 2 광축(AX11B)이 후방측에서보다 차량의 전방측에 더 높게(또는 더 낮게) 수평면에 대해 약간 기울어질 수 있다. 이 경우, 각각의 렌즈(11A 및 11B)는 수직으로 배열되고 다른 방향들로 지향되어 있게 시각적으로 인식될 수 있다. 각각의 광축(AX11A 및 AX11B)은 단일 수직면에 포함될 수 없고 다른 수직면에 포함될 수 있다. 이 경우, 각각의 렌즈(11A 및 11B)는 수직으로 대각선 방향으로 배열되어 있게 시각적으로 인식될 수 있다.
렌즈(11A 및 11B) 각각은 예컨대 그 전면에 볼록면과 후면에 평편면을 갖는 평볼록 비구면 투사렌즈일 수 있다. 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)는 동일 형태, 동일 크기, 및 동일 초점길이를 갖는 투사렌즈로 이루어질 수 있다. 그러나, 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)는 다른 형태, 다른 크기, 및 다른 초점길이를 갖는 투사렌즈로 이루어질 수 있다.
본원의 예시적인 실시예에서, 각각의 렌즈(11A 및 11B)는 정면에서 볼 때 육각형으로 절단된 외주를 가질 수 있다(도 3 참조). 각각의 렌즈(11A 및 11B)는 원형, 타원체형, 또는 n(n은 3 이상의 정수)면 다각형 또는 다른 형태를 갖는 투사렌즈일 수 있다.
제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)는 (아크릴 수지 또는 폴리카보네이트와 같은) 투명 수지를 몰드에 주입하고 단단히 하도록 상기 수지를 냉각시켜 몰딩될 수 있다. 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)는 일체로 몰딩될 수 있어, 단일부재로 구성될 수 있음에 유의하라. 이는 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)가 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 각 렌즈(11A 및 11B) 부착단계를 간소하게 하며, 각 렌즈(11A 및 11B)의 부착 에러 등을 줄이게 한다.
제 1 렌즈(11A)의 하단과 제 2 렌즈(11B)의 상단 사이에 수평으로 (도 4의 도면에 수직방향으로) 뻗어 있는 공간(h)이 형성될 수 있다. 수평으로 뻗어 있는 장식부재(22)가 상기 공간(h)에 배치될 수 있다(도 3 참조). 장식부재(22)의 표면은 알루미늄 기상증착과 같은 미러마감처리될 수 있다. 장식부재(22)는 본딩 또는 피팅과 같은 잘 알려진 부착수단에 의해 공간(h)에 고정될 수 있다. 장식부재(22)의 높이는 바람직하게는 거리(h)(예컨대, 10㎜) 이하일 수 있다.
하기에 DRL 전용 배광패턴을 형성하기 위한 광학시스템의 설명이 제시된다.
광학시스템은 제 1 렌즈(11A), 제 2 렌즈(11B), 제 1 반도체 발광디바이스(12A), 제 1 반사면(13), 및 제 2 반사면(14)를 포함할 수 있다.
도 5a는 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 사시도이다.
제 1 반도체 발광디바이스(12A)는, 예컨대, 복수의 LED 칩들(12a)(예컨대, 4개의 1㎜ 정사각형 청색 LED 칩들)이 패키지된 단일 광원일 수 있다. LED 칩들(12a) 각각은 형광체(예컨대, YAG 형광(황색 형광))로 덮여질 수 있다. LED 칩들(12a)은 4개로 제한되지 않으며 1에서 3 또는 5 이상일 수 있다.
LED 칩들(12a)은 발광표면(12a1)이 차량 바디의 앞으로 보내지도록 상부 반사면(20)에 고정된 제 1 기판(KA)에 장착될 수 있다. 더욱이, LED 칩들(12a)은 제 1 렌즈(11A)의 차량 후방측 초점(F11A)에 또는 부근에 배치될 수 있다. LED 칩들(12a) 각각은 제 1 광축(AX11A)과 실질적으로 동일 방향으로 뻗어 있는 광축(AX12a)을 가질 수 있다. 상부 반사면(20)은 개구(20a)를 가질 수 있어 이를 통해 각각의 LED 칩들(12a)이 노출된다. 각각의 LED 칩들(12a)은 제 1 광축(AX11A)에 대해 대칭이게 제 1 광축(AX11A)에 수직인 수평선을 따라 이들 가장자리와 기설정된 간격으로 행으로(도 4의 도면에 수직 방향으로) 배열될 수 있다(도 5a 참조).
제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 일정한 전류를 제공할 수 있는 미도시된 조명회로와 제 1 반도체 발광디바이스(12A) 사이에 전력케이블이 전기연결될 수 있어, 이로써 턴온/턴오프 컨트롤을 수행한다.
도 6은 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 있는 LED 칩들(12a) 중 하나의 방향 특성의 일예를 도시한 것이다. 이는 제 2 반도체 발광디바이스(12B)에 있는 LED 칩들(12b) 중 하나의 방향 특성이 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 방향 특성과 같은 것에 유의해야 한다.
방향 특성은 반도체 발광디바이스에서 LED 칩(12a)의 기본 광축(AX12a)에 대해 소정 각도로 경사진 방향에서의 광도의 비를 의미하며, LED 칩(12a)의 기본 광축(AX12a)에 대한 광도는 100%로 설정된다. 방향 특성은 반도체 발광디바이스(12)에서 LED 칩(12a)으로부터 방출된 광의 확산을 나타낸다. 광도의 비율이 50%인 각도는 반치각이다. 도 6에서, 반치각은 ±60°이다.
제 1 반도체 발광디바이스(12A)는 실질적으로 점발광칩으로 사용된 면발광칩을 포함한 광원 디바이스인 한 LED 칩(12a)을 포함하게 국한되지 않는다. 예컨대, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)는 LED 칩과는 다른 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°이내 광) 및 기본 광축(AX12a)에 대해 넓은 각 방향으로 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 다음의 광경로를 따라 이동될 수 있다. 좁은 각 방향으로 방출된 광은 넓은 각 방향으로 방출된 광보다 광도가 더 클 수 있음에 유의해야 한다.
제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°이내 광)은 제 1 렌즈(11A)를 지나 수평면에 대해 상방 및 하방 모두로 투사될 수 있다. 이는 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 이미지가 확대되고 역전되도록 제 1 렌즈(11A)의 작동에 의해 야기될 수 있다.
수평선(H-H) 위아래로 및 수평방향으로 뻗어 있는 DRL 전용 제 1 배광패턴(P1)은 도 7a에서와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 렌즈(11A)는 DRL 전용 제 1 배광패턴(P1)이 각각 10도씩 수평선(H-H) 위아래로 그리고 수평방향으로 뻗어 있도록 적절하게 설계될 수 있다.
이런 구성으로, 제 1 렌즈(11A)를 통과한 광의 광도는 제 1 렌즈(11A)를 차량 앞에 있는 관점 E(0도에서 10도에 이르는 수평선(H-H) 위의 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 접근하는 차량의 운전자의 관점)에서 볼 때 제 1 렌즈(11A)로부터 수평면 위쪽(0도에서 10도에 이르는 수평선(H-H) 위쪽) 방향으로 투사된 광의 영향으로 인해 예컨대 300[cd]일 수 있다.
다른 한편으로, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)은 제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)에 의해 반사될 수 있고 그런 후 제 2 렌즈(11B)를 통해 앞으로 투사될 수 있다.
제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)는 제 2 렌즈(11B)를 통과하는 상대적으로 저광도의 광을 투사하도록 수평면 위쪽 방향으로만 투사하도록 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 반사면(13)은 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 제 1 반사면(13)에 입사될 수 있도록 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 대해 대각선으로 전방 및 하방으로 배치될 수 있다.
제 1 반사면(13)은 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 또는 부근에 초점(F13)을 갖는 (예컨대, 회전 포물면 또는 이에 유사한 자유곡면) 포물 반사면일 수 있다. 제 1 반사면(13)의 광축(AX13)은 제 1 반도체 발광디바이스(12A)를 지날 수 있고 축(AX13)이 전면보다 차량의 후면에 더 낮도록 수평면에 대해 약간 경사질 수 있다.
제 1 반사면(13)의 길이는 상기 제 1 반사면(13)이 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출되고 제 1 렌즈(11A)로 들어가는 광을 차단하지 않는 상단(13a)과 제 3 반사면(15)으로부터 반사되고 제 2 렌즈(11B)로 들어가는 광을 차단하지 않는 하단(13b)을 갖도록 설계될 수 있다.
제 1 반사면(13)과 상부 반사면(20)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 반사면 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 1 반사면(13)과 상부 반사면(20)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 1 반사면(13) 및 상부 반사면(20)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 1 반사면(13)과 상부 반사면(20) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 1 반사면(13)과 상부 반사면(20)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출되고 상기 구성과 함께 제 1 반사면(13)에 입사하는 상대적으로 저광도의 광은 비스듬하게 후방 및 하방으로 광축(AX13)을 따라 제 1 반사면(13)에 의해 반사될 수 있다.
제 2 반사면(14)은 제 1 반사면(13)에 대해 비스듬하게 후방 및 하방으로 배치될 수 있어 비스듬하게 후방 및 하방으로 제 1 반사면(13)에 의해 반사된 상대적으로 저광도의 광이 제 2 반사면(14)에 입사될 수 있다.
제 2 반사면(14)은 제 2 렌즈(11B)의 차량 후방측 초점(F11B)으로부터 비스듬하게 전방 및 하방 위치로 뻗어 있고 제 2 광축(AX11B) 아래에 배치된 평면미러일 수 있다.
제 2 반사면(14)은 45도 이하 및 제 2 반사면(14)이 제 3 반사면(15)으로부터 반사되어 제 2 렌즈(11B)로 입사되는 광을 차단하지 않는 각도의 범위로 수평면에 대해 경사각(α)으로 기울어질 수 있다.
제 1 반사면(13)으로부터 반사되고 상기 구성을 갖는 제 2 반사면에 입사되는 저광도의 광은 비스듬하게 전방 및 하방으로 제 2 반사면(14)에 의해 반사되고, 제 2 렌즈(11B)를 지나며, 수평면에 대해 상방으로 투사될 수 있다. 이는 제 2 반사면(14)의 이미지가 확대되고 역전되도록 제 2 렌즈(11B)의 작동에 의해 야기될 수 있다.
수평선(H-H) 위로 및 수평방향으로 뻗어 있는 제 2 배광패턴(P2)은 도 7b에 도시된 바와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린에 도시된 바와 같이 이로써 형성될 수 있다.
제 2 배광패턴(P2)의 상부 가장자리(L1)는 제 2 반사면(14)의 전면 가장자리(14a)에 해당할 수 있고, 하부 가장자리(L2)는 그 후면 가장자리(14b)에 해당할 수 있다. 따라서, 제 2 반사면(14)의 길이 조절은 제 2 배광패턴(P2)의 수직 폭을 조절할 수 있다. 예컨대, 제 2 반사면(14)의 길이가 적절히 조절될 수 있어, 제 2 배광패턴(P2)의 상부 가장자리(L1)가 수평선(H-H) 위로 10도의 위치에 위치될 수 있는 한편 하부 가장자리(L2)는 수평선(H-H)에 위치될 수 있다.
이 경우, 차량 앞에서 소정의 관점(E)에서 볼 때 제 2 렌즈(11B)로부터 광의 광도는 수평면에 대해 상방으로 제 2 렌즈(11B)로부터 투사된 광의 영향으로 인해 300cd일 수 있어, 이로써 제 2 렌즈(11B)가 빛나는 것이 인식될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 렌즈(11B)를 통과한 광이 상대적으로 저광도의 광이지만, 제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)의 작동은 제 2 렌즈(11B)를 지나는 상대적으로 저광도의 광을 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도에 이르는) 수평면에 대해 상부 방향으로 지향시킬 수 있다.
제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)로부터 광의 광도는 차량 앞에 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위로 0도에서 10도에 이르는 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자 관점, 도 8 참조)에서 볼 때 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. (예컨대, 광도는 300cd이다). 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(11A 및 11B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용된다.
실제 관점이 놓여지는 관점(E)이 앞뒤로 이동되면, 관점(E)과 이동된 관점 간의 거리가 더 커지게 되고, 이동된 관점에서 볼 때 한 렌즈(예컨대, 제 1 렌즈(11A)) 및 다른 렌즈(예컨대, 제 2 렌즈(11B))로부터 광의 광도들 간의 차(광도차)가 더 커지게 되는 것에 유의하라. 그러나, 이 경우, 각각의 렌즈(11A 및 11B)의 광도가 현저히 변하지 않는 것으로 생각된다.
다음, 차량 바디 앞에 소정 관점(E)에서 볼 때 제 2 렌즈(11B)의 광도를 조절하는 방법에 대해 설명한다.
예컨대, 제 2 렌즈(11B)를 대하는 오목 또는 중공 반사면(또는 이와 유사한 자유곡면 등)이 제 2 렌즈(11B)를 지나는 광을 수직 및/또는 수평으로 확산시키기 위해 제 2 반사면(14)으로 사용될 수 있다. 이런 식으로, 렌즈를 차량 앞에 있는 관점(수평선(H-H) 위의 관점)에서 볼 때 제 2 렌즈(11B)를 통과한 광의 광도(휘도)가 조절될 수 있다. 대안으로, 제 1 반사면(13)의 수직 길이 및/또는 표면 형태가 조절되면, 렌즈를 차량 앞에 있는 관점(수평선(H-H) 위의 관점)에서 볼 때 제 2 렌즈(11B)를 지나는 광의 광도(휘도)도 또한 조절될 수 있다.
이는, 차량 앞에 있는 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위로 0도에서 10도에 이르는 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자의 관점, 도 8 참조)에서 볼 때, 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)로부터의 광의 광도가 서로 더 가까이 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. (예컨대, 광도는 300cd이다). 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(11A 및 11B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 서로 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용된다.
다음, 로우빔 배광을 형성하도록 구성된 광학시스템에 대해 설명한다.
광학시스템은 제 2 렌즈(11B), 제 2 반도체 발광디바이스(12B), 차양(16) 등을 포함할 수 있다.
도 5b는 제 2 반도체 발광디바이스(12B)의 사시도이다.
제 2 반도체 발광디바이스(12B)는, 예컨대, 복수의 LED 칩들(12b)(예컨대, 4개의 1㎜ 정사각형 청색 LED 칩들)이 패키지된 단일 광원일 수 있다. LED 칩들(12b) 각각은 형광체(예컨대, YAG 형광(황색 형광))로 덮여질 수 있다. LED 칩들(12b)의 개수는 4개로 제한되지 않으며 1에서 3 또는 5 이상일 수 있다. LED 칩들(12b) 각각은 DRL 전용 배광패턴보다 더 밝게 요구되는 로우빔 배광패턴을 형성하기 위해 각각의 LED 칩들(12a)보다 더 큰 광도를 제공할 수 있다.
각각의 LED 칩들(12b)은 광이 실질적으로 위로 방출되도록 방열판(19)의 상부면(19a)에 고정된 기판(KB)에 장착될 수 있다(도시된 예에서, 광은 도 4에 도시된 대각선으로 후방 및 상방으로 방출된다). LED 칩들(12a)은 제 2 렌즈(11B)의 차량 후방측 초점(F11B)에 배치되고, 제 2 광축(AX11B)에 또는 부근에 놓여질 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, LED 칩(12b)은 제 2 광축(AX11B)에 대해 대칭이게 상기 제 2 광축(AX11B)에 수직인 수평선을 따라 가장자리와 기설정된 간격으로 행으로(도 4의 면에 수직 방향으로) 배열될 수 있다.
기판(KB)은 수평면에 대해 경사지게 배치될 수 있고, 상기 기판(KB)의 차량 전단측(KBa)은 차량 후단측(KBb)보다 더 높다(도 4 참조). 따라서, LED 칩(12b)의 기본 광축(AX12b)은 대각선으로 후방 및 상방일 수 있다. 이는 차량 전단측(KBa) 및 차량 후단측(KBb)이 동일 수평면에 있도록 기판(KB)이 수평으로 배치될 수 있음을 이해해야 한다.
제 2 반도체 발광디바이스(12B)에 일정한 전류를 제공할 수 있는 미도시된 조명회로와 제 2 반도체 발광디바이스(12B) 사이에 전력케이블이 전기연결될 수 있어, 이로써 턴온/턴오프 컨트롤을 수행한다. 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 발생한 열은 방열판(19)의 작동에 의해 소산될 수 있다.
제 2 반도체 발광디바이스(12B)는 실질적으로 점발광칩으로 사용된 면발광칩을 포함한 광원 디바이스라면 LED 칩(12b)을 포함하게 국한되지 않는다. 예컨대, 제 2 반도체 발광디바이스(12B)는 LED 칩과는 다른 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 반사면(15)은 제 2 반도체 발광디바이스(12B)에 또는 부근에서 제 1 초점(F115)과 제 2 렌즈(11B)의 차량 후면 초점(F11B)에 또는 부근에서 제 2 초점(F215)을 갖는 회전 타원체 반사면(예컨대, 회전 타원체면 또는 이와 유사한 자유곡면)일 수 있다.
제 3 반사면(15)은 (도 4의 차량 후측에) 제 2 반도체 발광 디바이스(12B)의 일측에서 제 2 렌즈(11B)로 뻗을 수 있고, 위에서 제 2 반도체 발광 디바이스(12B)를 커버할 수 있다. 제 3 반사면(15)은 제 2 반도체 발광 디바이스(12B)의 기본 광축(AX12b)에 대해 좁은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 실질적으로 상방으로 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 약 반치각 이내의 광, 즉, 도 6에서 ±60°이내 광)이 제 3 반사면(15)에 입사하도록 설계될 수 있다.
차양(16)은 제 2 렌즈(11B) 차량 후측 초점(F11B)으로부터 제 2 반도체 발광 디바이스(12B)로 뻗어 있는 미러면(16a)을 포함할 수 있다. 차양(16)의 앞쪽 가장자리는 구배질 수 있고 제 2 렌즈(11B)의 차량 후방측 초점을 포함하는 면을 따라 오목해질 수 있다. 미러면(16a)에 입사해 위로 반사된 광은 제 2 렌즈(11B)에 의해 회절되어 노면을 향해 지향될 수 있다. 보다 상세하게, 미러면(16a)에 입사한 광은 컷오프라인 아래 방향으로 지향되도록 그 이동방향을 바꿀 수 있고 컷오프라인 아래 배광패턴 위에 겹쳐진다. 이런 식으로, 컷오프라인(CL)을 포함한 로우빔 배광패턴(P3)이 도 9에서 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
제 2 반사면(14) 및 차양(16)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 반사면 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 2 반사면(14)과 차양(16)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 2 반사면(14)과 차양(16)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 2 반사면(14)과 차양(16) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 2 반사면(14)과 차양(16)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
다음, 오버헤드 신호 배광패턴을 형성하도록 구성된 광학시스템을 설명한다.
광학시스템은 제 2 렌즈(11B), 제 2 반도체 발광디바이스(12B), 제 4 반사면(17), 및 제 5 반사면(18) 등을 포함할 수 있다.
제 4 반사면(17)은 제 2 렌즈(11B)와 제 3 반사면(15) 사이에 배치될 수 있다. 제 4 반사면(17)은 제 2 반도체 발광 디바이스(12B)의 기본 광축(AX12b)에 대해 넓은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 실질적으로 상방으로 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 약 반치각 부근 또는 밖의 광, 즉, 도 6에서 ±60°밖의 광)이 제 3 반사면(15)에 입사하도록 설계될 수 있다. 좁은 각 방향으로 방출되고 제 1 반사면에 입사하는 광은 넓은 각 방향으로 방출되고 제 2 반사면에 입사하는 광보다 더 큰 광도를 가질 수 있음에 유의해야 한다.
제 4 반사면(17)은 수평면에 대해 경사지게 배치된 평면미러일 수 있고, 제 4 반사면(17)의 차량 전단측(17a)은 차량 후단측(17b) 보다 더 낮다.
제 3 반사면(15) 및 제 4 반사면(17)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 3 반사면(15)과 제 4 반사면(17)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 3 반사면(15)과 제 4 반사면(17)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 3 반사면(15)과 제 4 반사면(17) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 3 반사면(15)과 제 4 반사면(17)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
제 5 반사면(18)은 제 4 반사면(17)에 대해 비스듬하게 전방 및 하방으로 배치될 수 있어, 비스듬하게 전방 및 하방으로 제 4 반사면(17)에 의해 반사된 광이 제 5 반사면(18)에 입사될 수 있다. 본원의 예시적인 실시예로, 제 5 반사면(18)은 제 2 렌즈(11B)의 초점(F11B)에 또는 부근에서 제 2 반사면(14)의 일부일 수 있다.
제 5 반사면(18)은 제 4 반사면(17)으로부터 광을 반사하여 반사광이 제 2 렌즈(11B)를 지나게 하고 기설정된 각도로 수평면에 대해 위쪽 방향으로(예컨대, 수평선 위로 2°내지 4°범위로) 투사되도록 경사질 수 있어, 이로써 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린상의 오버헤드 표지영역(A)을 비출 수 있다. 오버헤드 표지영역(A)은 차량 전단 앞에 약 25m에 배치된 가상 스크린상에 있고, 수평선 위에 위치해 있으며, 2°내지 4°에 대응하고, 도로 가이드, 도로 표지 등이 있는 영역을 의미한다(도 9 참조).
다음, 상기 구성을 갖는 차량 조명장치(10)의 동작예에 대해 설명한다.
미도시된 조명회로에 연결된 스위치(미도시)가 DRL 구성을 선택하도록 야기될 경우, 조명회로는 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 일정 전류(I1)를 제공할 수 있어, 이로써 제 1 반도체 발광디바이스(12A)를 온시킬 수 있다(한편 제 2 반도체 발광디바이스(12B)는 여전히 오프되어 있다).
이 경우, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 광은 다음의 광경로를 지날 수 있다.
우선, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25° 이내의 광)이 제 1 렌즈(11A)를 지나게 하여 수평면에 대해 상하 방향으로 (예컨대, 수평선(H-H)에 대해 10도 상방에서 10도 하방의 각 범위로) 투사될 수 있다.
이런 식으로, 도 7a에 도시된 바와 같이, DRL 전용 배광패턴에 적합하고 수평으로 넓게 그리고 수직으로 제한되게 (예컨대, 수평선(H-H)에 대해 10도 상방에서 10도 하방의 각 범위로) 뻗어 있는 제 1 배광패턴(P1)이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린상에 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)의 기본 광축(AX12a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)에 의해 반사되고 제 2 렌즈(11B)를 지나게 하여 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도의 각 범위로) 투사될 수 있다.
이런 식으로, 도 7a에 도시된 바와 같이, 수평으로 넓게 그리고 수직으로 제한되게 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도의 각 범위로) 뻗어 있는 제 2 배광패턴(P2)이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린상에 형성될 수 있다.
이런 식으로, 제 1 배광패턴(P1) 및 제 2 배광패턴(P2)이 DRL 전용 배광패턴에 적합한 합성된 배광패턴을 형성하도록 서로 겹쳐질 수 있다.
상기 구성에서, 제 2 렌즈(11B)를 지나게 허용되는 광은 주로 상대적으로 저광도의 광일 수 있고, 제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)의 작동은 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도의 각 범위로) 제 2 렌즈(11B)만 지나는 광을 투사할 수 있다.
이는 차량 앞에 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위로 0도에서 10도에 이르는 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자 관점, 도 8 참조)에서 볼 때 제 1 렌즈(11A)로부터 광의 광도와 제 2 렌즈(11B)로부터 광의 광도가 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(11A 및 11B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용될 수 있다.
미도시된 조명회로에 연결된 미도시된 스위치가 로우빔 광 투사를 선택하도록 야기될 경우, 조명회로는 제 1 반도체 발광디바이스(12A)에 (DRL 전용 전류(I1)보다 더 낮은) 또 다른 일정 전류(I2)를 제공하고, 제 2 반도체 발광디바이스(12B)에 일정 전류(I3)를 제공할 수 있어, 이로써 제 1 반도체 발광디바이스(12A)와 제 2 반도체 발광디바이스(12B)를 온시킬 수 있다. 이 경우 제 1 반도체 발광디바이스(12A)는 DRL 구성에 비해 발광이 낮게 온되는 것에 유의해야 한다.
이 경우, 제 1 반도체 발광디바이스(12A)로부터 방출된 광은 DRL 구성에서와 동일한 광경로를 지날 수 있다. 이는 포지셔닝 배광패턴에 적합하고 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 수직 스크린상에 수평으로 넓게 수직으로 제한되는 배광패턴을 형성할 수 있다.
다른 한편으로, 제 2 반도체 발광디바이스(12B)가 다음 광경로를 지날 수 있다.
특히, 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 방출되고 제 3 반사면(15)에 입사되는 광은 상기 제 3 반사면(15)에 의해 반사되어 제 2 렌즈(11B)의 차량 후방측 초점(F11B)에 또는 부근에 집속되고 그런 후 전방으로 투사되도록 제 2 렌즈(11B)를 지날 수 있다. 이런 식으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 컷오프라인(CL)을 포함한 로우빔 배광패턴(P3)이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 수직 스크린상에 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 제 2 반도체 발광디바이스(12B)로부터 방출되고 제 4 반사면(17)에 입사되는 광은 상기 제 4 반사면(17) 및 제 5 반사면(18)에 의해 반사되어 제 2 렌즈(11B)를 지나게 하고 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선 위로 2도에서 4도 각도 범위로) 투사되어 질 수 있다. 이런 식으로, 오버헤드 배광패턴(P4)이 도 9에 도시된 바와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 수직 스크린상에 오버헤드 표지영역(A)에 형성될 수 있다.
차량 조명장치(10)의 광축은 각각의 배광패턴(P1 내지 P4)이 가상 수직 스크린상의 적절한 영역 위로 투사되도록 잘 알려진 조준 메카니즘(미도시)을 이용해 조절된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예의 차량 조명장치(10)에 따르면, 제 2 렌즈(11B)를 통과하게 허용된 광은 주로 상대적으로 저광도의 광일 수 있고, 제 1 반사면(13) 및 제 2 반사면(14)의 작동은 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도의 각 범위로) 제 2 렌즈(11B)만 지나는 상대적으로 저광도의 광을 투사할 수 있다.
이는 차량 앞에 있는 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위로 0도에서 10도에 이르는 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자의 관점, 도 8 참조)에서 볼 때, 제 1 렌즈(11A) 및 제 2 렌즈(11B)로부터의 광의 광도가 서로 더 가까이 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(11A 및 11B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 서로 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용될 수 있다.
또한, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(10)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 제 1 반도체 발광디바이스(12A)를 온시키고 제 2 반도체 발광디바이스(12B)를 오프시킬 수 있고, 이로써 주간주행등(DRL)으로서 이용될 수 있다. 반대로, 차량 조명장치(10)는 발광이 저하된 제 1 반도체 발광디바이스(12A)와 제 2 반도체 발광디바이스(12B)를 온시킬 수 있으며, 이로써 도 9에 도시된 바와 같이 로우빔 배광패턴(P3)을 형성하기 위한 차량 헤드램프 및 또한 포지셔닝 램프로서 이용될 수 있다.
상기 구성으로, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(10)는 로우빔 배광패턴을 형성하기 위해(또한 포지셔닝 램프로서 이용하기 위해) DRL 타입 램프와 차량 헤드램프의 결합된 기능을 갖는 다기능 결합 차량 조명장치(10)로서 이용될 수 있다.
또한, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(10)에서, 수직 방향으로 하부 가장자리에서 제 1 렌즈(11A)와 상부 가장자리에서 제 2 렌즈(11B) 간의 거리는 15㎜ 이하일 수 있다. 상기와 같이 구성된 차량 조명장치에서, 제 1 렌즈(11A)와 제 2 렌즈(11B)는 하나의 발광영역으로 시각적으로 인식될 수 있다.
[제 2 예시적인 실시예]
첨부도면을 참조로 제 2 예시적인 실시예의 차량 조명장치를 아래에서 설명한다.
본 발명의 원리에 따라 제조된 본 발명의 예시적인 실시예의 차량 조명장치(110)는 하이빔 배광패턴과 로우빔 배광패턴을 형성할 수 있다. 본 예시적인 실시예의 적어도 하나의 차량 조명장치(110)는 자동차와 같은 차량 바디의 전방 좌우측 각각에 배치될 수 있다.
도 10은 차량 조명장치(110)의 제 1 광축(AX111A) 및 제 2 광축(AX111B)을 포함한 수직면을 따라 취해진 차량 조명장치(110)의 수직 횡단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 차량 조명장치(110)는 차량 후방측에 초점(F111A)을 갖는 제 1 렌즈(111A); 제 1 렌즈(111A) 아래에 배치되고 차량 후방측에 초점(F111B)을 갖는 제 2 렌즈(111B); 제 1 렌즈(111A)의 차량 후방측 초점(F111A)에 또는 부근에 배치된 제 1 반도체 발광디바이스(112A); 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점(F111B)의 후방측에 배치되고 제 2 광축(AX111B) 부근에 위치된 제 2 반도체 발광디바이스(112B); 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 대해 대각선으로 위아래로 배치된 제 1 반사면(113); 제 1 반사면(113)에 대해 대각선으로 후방 및 하방으로 배치된 제 2 반사면(114); 제 2 반도체 발광디바이스(112B) 위에 배치된 제 3 반사면(115); 제 2 렌즈(111B)와 제 2 반도체 발광디바이스(112B) 사이에 배치되고 상기 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 방출되고 제 3 반사면(115)에 의해 반사된 광의 일부를 차단하도록 구성된 차양(116); 제 2 렌즈(111B)와 제 3 반사면(115) 사이에 배치된 제 4 반사면(117); 제 4 반사면(117)에 대해 비스듬하게 전방 및 하방으로 배치된 제 5 반사면(118); 방열판(119); 상부 반사면(120); 렌즈 홀더(121); 장식부재(122) 등을 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 렌즈(111A)는 방열판(119)(또는 상부 반사면(120) 등)에 고정된 렌즈 홀더(121)에 의해 유지될 수 있고, 차량의 전후 방향으로 뻗어 있는 상부의 제 1 광축(AX111A)에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 렌즈(111B)는 렌즈 홀더(121)에 의해 보유될 수 있고, 차량의 전후 방향으로 뻗어 있는 하부의 제 2 광축(AX111B)에 배치될 수 있으며, 제 1 렌즈(111A) 아래 위치에 이로부터의 이격거리(h)로 놓여질 수 있다. 거리(h)는 바람직하게는 15㎜ 이하(예컨대, 10㎜)이다. 이 구성으로, 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)는 단일 발광영역으로 시각적으로 인식될 수 있다.
각각의 광축(AX111A 및 AX111B)은 단일 수직면에 포함되고 실질적으로 수평방향으로 뻗어 있다. 그러므로, 각각의 렌즈(111A 및 111B)는 수직방향으로 배열되고 동일 방향으로 지향되게 시각적으로 인식될 수 있다. 제 2 광축(AX111B)은 상기 제 2 광축(AX111B)이 후방측보다 차량의 전방측에 더 높게(또는 더 낮게) 수평면에 대해 약간 경사질 수 있다. 이 경우, 각각의 렌즈(111A 및 111B)는 수직으로 배열되고 다른 방향으로 지향되게 시각적으로 인식될 수 있다. 각각의 광축(AX111A 및 AX111B)은 단일 수직면이 아니라 다른 수직면에 포함될 수 있다. 이 경우, 각각의 렌즈(111A 및 111B)는 수직 대각선 방향으로 배열되게 시각적으로 인식될 수 있다.
각각의 렌즈(111A 및 111B)는 예컨대 전방측에 볼록면과 후방측에 평편면을 갖는 평볼록 비구면 투사렌즈일 수 있다. 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)는 동일 형태, 동일 크기, 및 동일 초점길이를 갖는 투사렌즈로 형성될 수 있다. 그러나, 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)는 다른 형태, 다른 크기, 및 다른 초점길이를 갖는 투사렌즈로 형성될 수 있다.
본 예시적인 실시예에서, 각각의 렌즈(111A 및 111B)는 정면에서 볼 때 육각형으로 절단된 외주를 가질 수 있다(도 3 참조). 각각의 렌즈(111A 및 111B)는 원형, 타원체형, 또는 n(n은 3 이상의 정수)면 다각형 형태 또는 기타 형태를 갖는 투사렌즈일 수 있다.
제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)는 (아크릴 수지 또는 폴리카보네이트와 같은) 투명 수지를 몰드에 주입하고 상기 수지를 단단히 하기 위해 냉각시킴으로써 몰딩될 수 있다. 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)는 일체로 몰딩될 수 있어, 단일부재로 구성될 수 있다. 이는 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)가 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 각각의 렌즈(111A 및 111B)를 부착하는 단계를 간소화하며, 각각의 렌즈(111A 및 111B) 부착시 에러등을 줄이게 한다.
제 1 렌즈(111A)의 하단과 제 2 렌즈(111B)의 상단 사이에 수평으로 (도 10의 도면에 수직방향으로) 뻗어 있는 공간(h)이 형성될 수 있다. 수평으로 뻗어 있는 장식부재(122)가 상기 공간(h)에 배치될 수 있다(도 3 참조). 장식부재(122)의 표면은 알루미늄 기상증착과 같은 미러마감처리될 수 있다. 장식부재(122)는 본딩 또는 피팅과 같은 잘 알려진 부착수단에 의해 공간(h)에 고정될 수 있다. 장식부재(122)의 높이는 바람직하게는 거리(h)(예컨대, 10㎜) 이하일 수 있다.
하이빔 배광패턴을 형성하기 위한 광학시스템을 설명한다.
광학시스템은 제 1 렌즈(111A), 제 2 렌즈(111B), 제 1 반도체 발광디바이스(112A), 제 1 반사면(113), 및 제 2 반사면(114)을 포함할 수 있다.
도 5a는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 사시도이다.
제 1 반도체 발광디바이스(112A)는 예컨대 복수의 LED 칩들(112a)(가령, 4개의 1㎜ 정사각형 청색 LED 칩들)이 패키지된 단일 광원일 수 있다. LED 칩들(112a) 각각은 형광체(예컨대, YAG 형광(황색 형광))로 덮여질 수 있다. LED 칩들(112a)은 4개로 제한되지 않으며 1에서 3 또는 5 이상일 수 있다. 각각의 LED 칩들(112a)은 더 밝은 패턴에 요구되는 하이빔 배광패턴을 형성하기 위해 고 광도가 제공될 수 있다.
LED 칩들(112a)은 발광면(112a1)이 차량 바디 앞으로 지향되도록 상부 반사면(120)에 고정된 제 1 기판(KA)에 장착될 수 있다. 더욱이, LED 칩들(112a)은 제 1 렌즈(111A)의 차량 후방측 초점(F111A)에 또는 부근에 배치될 수 있다. 각각의 LED 칩(112a)은 제 1 광축(AX111A)과 거의 동일방향으로 뻗어 있는 광축(AX112a)을 가질 수 있다. 상부 반사면(120)은 각각의 LED 칩들(112a)이 노출되는 개구(120a)를 가질 수 있다. 각각의 LED 칩들(112a)은 제 1 광축(AX111A)에 대해 대칭이도록 제 1 광축(AX111A)에 수직인 수평선을 따라 가장자리와 기설정된 간격으로 행으로(도 10의 도면에 수직방향으로) 배열될 수 있다(도 5a 참조).
제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 일정한 전류를 제공할 수 있는 미도시된 조명회로와 제 1 반도체 발광디바이스(112A) 사이에 전력케이블이 전기연결될 수 있어, 이로써 턴온/턴오프 컨트롤을 수행한다.
도 6은 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 있는 LED 칩들(112a) 중 하나의 방향 특성의 일예를 도시한 것이다. 이는 제 2 반도체 발광디바이스(112B)에 있는 LED 칩들(112b) 중 하나의 방향 특성이 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 방향특성과 같은 것에 유의해야 한다.
방향 특성은 반도체 발광디바이스에서 LED 칩(112a)의 기본 광축(AX112a)에 대해 소정 각도로 경사진 방향에서의 광도의 비를 의미하며, LED 칩(112a)의 기본 광축(AX112a)에 대한 광도는 100%로 설정된다. 방향 특성은 반도체 발광디바이스(112)에서 LED 칩(112a)으로부터 방출된 광의 확산을 나타낸다. 광도의 비율이 50%인 각도는 반치각이다. 도 6에서, 반치각은 ±60°이다.
제 1 반도체 발광디바이스(112A)는 실질적으로 점발광칩으로 사용된 면발광칩을 포함한 광원 디바이스인 한 LED 칩(112a)을 포함하게 국한되지 않는다. 예컨대, 제 1 반도체 발광디바이스(112A)는 LED 칩과는 다른 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°이내 광) 및 기본 광축(AX112a)에 대해 넓은 각 방향으로 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 다음의 광경로를 따라 이동될 수 있다. 좁은 각 방향으로 방출된 광은 넓은 각 방향으로 방출된 광보다 광도가 더 클 수 있음에 유의해야 한다.
제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°이내 광)은 제 1 렌즈(111A)를 지나 수평면에 대해 상방 및 하방 모두로 투사될 수 있다. 이는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 이미지가 확대되고 역전되도록 제 1 렌즈(111A)의 작동에 의해 야기될 수 있다.
하이빔 배광패턴에 적합하고 수평선(H-H) 및 수직선(V-V)의 교차를 포함한 영역에 투사된 스팟 광인 배광패턴(P5)은 이로써 도 11a에서와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 렌즈(111A)는 수평선(H-H) 및 수직선(V-V)의 교차를 포함한 영역에 투사된 스팟 광인 하이빔 배광패턴(P5)이 형성될 수 있게 적절히 설계될 수 있다.
이런 구성으로, 제 1 렌즈(111A)를 통과한 광의 광도는 제 1 렌즈(111A)를 차량 앞에 있는 관점 E(수평선(H-H) 위의 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 접근하는 차량의 운전자의 관점)에서 볼 때 제 1 렌즈(111A)로부터 수평면 위쪽 방향으로 투사된 광의 영향으로 인해 예컨대 300cd일 수 있다.
다른 한편으로, 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)은 제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)에 의해 반사될 수 있고 그런 후 제 2 렌즈(111B)를 통해 앞으로 투사될 수 있다.
제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)은 제 2 렌즈(111B)를 지난 상대적으로 저광도의 광을 수평면 위쪽 방향으로만 투사하도록 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 반사면(113)은 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 제 1 반사면(113)에 입사될 수 있도록 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 대해 대각선으로 전방 및 하방으로 배치될 수 있다.
제 1 반사면(113)은 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 또는 부근에 초점(F113)을 갖는 (예컨대, 회전 포물면 또는 이에 유사한 자유곡면) 포물 반사면일 수 있다. 제 1 반사면(113)의 광축(AX113)은 제 1 반도체 발광디바이스(112A)를 지날 수 있고 축(AX113)이 전면보다 차량의 후면에 더 낮도록 수평면에 대해 약간 경사질 수 있다.
제 1 반사면(113)의 길이는 상기 제 1 반사면(113)이 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출되고 제 1 렌즈(111A)로 들어가는 광을 차단하지 않는 상단(113a)과 제 3 반사면(115)으로부터 반사되고 제 2 렌즈(111B)로 들어가는 광을 차단하지 않는 하단(113b)을 갖도록 설계될 수 있다.
제 1 반사면(113)과 상부 반사면(120)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 반사면 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 1 반사면(113)과 상부 반사면(120)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 1 반사면(113) 및 상부 반사면(120)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 1 반사면(113)과 상부 반사면(120) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 1 반사면(113)과 상부 반사면(120)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출되고 상기 구성과 함께 제 1 반사면(113)에 입사하는 상대적으로 저광도의 광은 비스듬하게 후방 및 하방으로 광축(AX113)을 따라 제 1 반사면(113)에 의해 반사될 수 있다.
제 2 반사면(114)은 제 1 반사면(113)에 대해 비스듬하게 후방 및 하방으로 배치될 수 있어 비스듬하게 후방 및 하방으로 제 1 반사면(113)에 의해 반사된 상대적으로 저광도의 광이 제 2 반사면(114)에 입사될 수 있다.
제 2 반사면(114)은 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점(F111B)으로부터 비스듬하게 전방 및 하방 위치로 뻗어 있고 제 2 광축(AX111B) 아래에 배치된 평면미러일 수 있다.
제 2 반사면(114)은 45도 이하 및 제 2 반사면(114)이 제 3 반사면(115)으로부터 반사되어 제 2 렌즈(111B)로 입사되는 광을 차단하지 않는 각도의 범위로 수평면에 대해 경사각(α)으로 기울어질 수 있다.
제 1 반사면(113)으로부터 반사되고 상기 구성을 갖는 제 2 반사면에 입사되는 저광도의 광은 비스듬하게 전방 및 하방으로 제 2 반사면(114)에 의해 반사되고, 제 2 렌즈(111B)를 지나며, 수평면에 대해 상방으로 투사될 수 있다. 이는 제 2 반사면(114)의 이미지가 확대되고 역전되도록 제 2 렌즈(111B)의 작동에 의해 야기될 수 있다.
수평선(H-H) 및 수직선(V-V)의 교차를 포함하고 수평선(H-H) 위 영역에 투사된 스팟 광인 배광패턴(P6)은 이로써 도 11b에 도시된 바와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린에 도시된 바와 같이 이로써 형성될 수 있다.
배광패턴(P6)의 상부 가장자리(L1)는 제 2 반사면(114)의 전면 가장자리(114a)에 해당할 수 있고, 하부 가장자리(L2)는 그 후면 가장자리(114b)에 해당할 수 있다. 따라서, 제 2 반사면(114)의 길이 조절은 배광패턴(P6)의 수직 폭을 조절할 수 있다. 예컨대, 제 2 반사면(114)의 길이가 적절히 조절될 수 있어, 배광패턴(P6)의 상부 가장자리(L1)가 수평면(H-H) 위로 기설정된 각 위치에 위치될 수 있는 한편 하부 가장자리(L2)는 수평선(H-H)에 위치될 수 있다.
이 경우, 차량 앞에서 소정의 관점(E)에서 볼 때 제 2 렌즈(111B)로부터 광의 광도는 수평면에 대해 상방으로 제 2 렌즈(111B)로부터 투사된 광의 영향으로 인해 300cd일 수 있어, 이로써 제 2 렌즈(111B)가 빛나는 것이 인식될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 렌즈(111B)를 통과한 광이 상대적으로 저광도의 광이지만, 제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)의 동작은 제 2 렌즈(111B)를 지나는 상대적으로 저광도의 광을 수평면에 대해 상부 방향으로 지향시킬 수 있다.
이는 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)로부터 광의 광도가 차량 앞에 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위의 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자 관점, 도 8 참조)에서 볼 때 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. (예컨대, 광도는 300cd이다). 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(111A 및 111B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용된다.
실제 관점이 놓여지는 관점(E)이 앞뒤로 이동되면, 관점(E)과 이동된 관점 간의 거리가 더 커지게 되고, 이동된 관점에서 볼 때 한 렌즈(예컨대, 제 1 렌즈(111A)) 및 다른 렌즈(예컨대, 제 2 렌즈(111B))로부터 광의 광도들 간의 차(광도차)가 더 커지게 되는 것에 유의하라. 그러나, 이 경우, 각각의 렌즈(111A 및 111B)의 광도가 현저히 변하지 않는 것으로 생각된다.
다음, 차량 바디 앞에 소정 관점(E)에서 볼 때 제 2 렌즈(111B)의 광도를 조절하는 방법에 대해 설명한다.
예컨대, 제 2 렌즈(111B)를 대하는 오목 또는 중공 반사면(또는 이와 유사한 자유곡면 등)이 제 2 렌즈(111B)를 지나는 광을 수직 및/또는 수평으로 확산시키기 위해 제 2 반사면(114)으로 사용될 수 있다. 이런 식으로, 렌즈를 차량 앞에 있는 관점(수평선(H-H) 위의 관점)에서 볼 때 제 2 렌즈(111B)를 통과한 광의 광도(휘도)가 조절될 수 있다. 대안으로, 제 1 반사면(113)의 수직 길이 및/또는 표면 형태가 조절되면, 렌즈를 차량 앞에 있는 관점(수평선(H-H) 위의 관점)에서 볼 때 제 2 렌즈(111B)를 지나는 광의 광도(휘도)도 또한 조절될 수 있다.
이는, 차량 앞에 있는 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위의 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자의 관점, 도 8 참조)에서 볼 때, 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)로부터의 광의 광도가 서로 더 가까이 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. (예컨대, 광도는 300cd이다). 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(111A 및 111B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 서로 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용된다.
다음, 로우빔 배광을 형성하도록 구성된 광학시스템에 대해 설명한다.
광학시스템은 제 2 렌즈(111B), 제 2 반도체 발광디바이스(112B), 차양(116) 등을 포함할 수 있다.
도 5b는 제 2 반도체 발광디바이스(112B)의 사시도이다.
제 2 반도체 발광디바이스(112B)는, 예컨대, 복수의 LED 칩들(112b)(예컨대, 4개의 1㎜ 정사각형 청색 LED 칩들)이 패키지된 단일 광원일 수 있다. LED 칩들(112b) 각각은 형광체(예컨대, YAG 형광(황색 형광))로 덮여질 수 있다. LED 칩들(112b)은 4개로 제한되지 않으며 1에서 3 또는 5 이상일 수 있다. LED 칩들(112b) 각각은 밝아지게 요구되는 로우빔 배광패턴을 형성하기 위해 큰 광도를 제공할 수 있다.
각각의 LED 칩들(112b)은 광이 실질적으로 위로 방출되도록 방열판(119)의 상부면(119a)에 고정된 기판(KB)에 장착될 수 있다(도시된 예에서, 광은 도 10에 도시된 대각선으로 후방 및 상방으로 방출된다). LED 칩들(112b)은 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점(F111B)에 배치되고, 제 2 광축(AX111B)에 또는 부근에 놓여질 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, LED 칩(112b)은 제 2 광축(AX111B)에 대해 대칭이게 상기 제 2 광축(AX111B)에 수직인 수평선을 따라 가장자리와 기설정된 간격으로 행으로(도 10의 면에 수직 방향으로) 배열될 수 있다.
기판(KB)은 수평면에 대해 경사지게 배치될 수 있고, 상기 기판(KB)의 차량 전단측(KBa)은 차량 후단측(KBb)보다 더 높다(도 10 참조). 따라서, LED 칩(112b)의 기본 광축(AX112b)은 대각선으로 후방 및 상방일 수 있다. 이는 차량 전단측(KBa) 및 차량 후단측(KBb)이 동일 수평면에 있도록 기판(KB)이 수평으로 배치될 수 있음을 이해해야 한다.
제 2 반도체 발광디바이스(112B)에 일정한 전류를 제공할 수 있는 미도시된 조명회로와 제 2 반도체 발광디바이스(112B) 사이에 전력케이블이 전기연결될 수 있어, 이로써 턴온/턴오프 컨트롤을 수행한다. 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 발생한 열은 방열판(119)의 작동에 의해 소산될 수 있다.
제 2 반도체 발광디바이스(112B)는 실질적으로 점발광칩으로 사용된 면발광칩을 포함한 광원 디바이스라면 LED 칩(112b)을 포함하게 국한되지 않는다. 예컨대, 제 2 반도체 발광디바이스(112B)는 LED 칩과는 다른 발광다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 3 반사면(115)은 제 2 반도체 발광디바이스(112B)에 또는 부근에서 제 1 초점(F1115)과 제 2 렌즈(111B)의 차량 후면 초점(F1111B)에 또는 부근에서 제 2 초점(F2115)을 갖는 회전 타원체 반사면(예컨대, 회전 타원체면 또는 이와 유사한 자유곡면)일 수 있다.
제 3 반사면(115)은 (도 10에서 차량 후방측으로부터) 제 2 반도체 발광 디바이스(112B)의 일측에서 제 2 렌즈(111B)로 뻗을 수 있고, 위에서 제 2 반도체 발광 디바이스(112B)를 커버할 수 있다. 제 3 반사면(115)은 제 2 반도체 발광 디바이스(112B)의 기본 광축(AX112b)에 대해 좁은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 실질적으로 상방으로 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 약 반치각 이내의 광, 즉, 도 6에서 ±60°이내 광)이 제 3 반사면(115)에 입사하도록 설계될 수 있다.
차양(116)은 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점(F111B)으로부터 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로 뻗어 있는 미러면(116a)을 포함할 수 있다. 차양(116)의 앞쪽 가장자리는 구배질 수 있고 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점을 포함하는 면을 따라 오목해질 수 있다. 미러면(116a)에 입사해 위로 반사된 광은 제 2 렌즈(111B)에 의해 회절되어 노면을 향해 지향될 수 있다. 보다 상세하게, 미러면(116a)에 입사한 광은 컷오프라인 아래 방향으로 지향되도록 그 이동방향을 바꿀 수 있고 컷오프라인 아래 배광패턴 위에 겹쳐진다. 이런 식으로, 컷오프라인(CL)을 포함한 로우빔 배광패턴(P3)이 도 9에서 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
제 2 반사면(114) 및 차양(116)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 반사면 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 2 반사면(114)과 차양(116)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 2 반사면(114)과 차양(116)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 2 반사면(114)과 차양(116) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 2 반사면(114)과 차양(116)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
다음, 오버헤드 신호 배광패턴을 형성하도록 구성된 광학시스템을 설명한다.
광학시스템은 제 2 렌즈(111B), 제 2 반도체 발광디바이스(112B), 제 4 반사면(117), 및 제 5 반사면(118) 등을 포함할 수 있다.
제 4 반사면(117)은 제 2 렌즈(111B)와 제 3 반사면(115) 사이에 배치될 수 있다. 제 4 반사면(117)은 제 2 반도체 발광 디바이스(112B)의 기본 광축(AX112b)에 대해 넓은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 실질적으로 상방으로 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 약 반치각 부근 또는 밖의 광, 즉, 도 6에서 ±60°밖의 광)이 제 3 반사면(115)에 입사하도록 설계될 수 있다. 앞서 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 또한 제 2 예시적인 실시예에서, 좁은 각 방향으로 방출되고 제 1 반사면에 입사되는 광은 넓은 각 방향으로 방출되고 제 2 반사면에 입사하는 광보다 더 큰 광도를 가질 수 있음에 유의해야 한다.
제 4 반사면(117)은 수평면에 대해 경사지게 배치된 평면미러일 수 있고, 제 4 반사면(117)의 차량 전단측(117a)은 차량 후단측(117b) 보다 더 낮다.
제 3 반사면(115) 및 제 4 반사면(117)은 단일부재로 구성될 수 있고 알루미늄 증기증착과 같은 미러마감처리를 위해 몰드를 이용해 기저 재료가 일체로 몰딩되게 함으로써 형성될 수 있다. 이는 제 3 반사면(115)과 제 4 반사면(117)이 별개의 구성부품으로 구성되는 경우에 비해 구성부품들의 개수를 줄이고, 제 3 반사면(115)과 제 4 반사면(117)을 부착하는 단계를 간소화하며, 제 3 반사면(115)과 제 4 반사면(117) 등의 부착 에러를 줄이게 한다. 제 3 반사면(115)과 제 4 반사면(117)은 일체로 몰딩되지 않고 의도된 응용에 따라 별개의 구성부품들로 구성될 수 있다.
제 5 반사면(118)은 제 4 반사면(117)에 대해 비스듬하게 전방 및 하방으로 배치될 수 있어, 비스듬하게 전방 및 하방으로 제 4 반사면(117)에 의해 반사된 광이 제 5 반사면(118)에 입사될 수 있다. 제 2 예시적인 실시예로, 제 5 반사면(118)은 제 2 렌즈(111B)의 초점(F111B)에 또는 부근에서 제 2 반사면(114)의 일부일 수 있다.
제 5 반사면(118)은 제 4 반사면(117)으로부터 광을 반사하여 반사광이 제 2 렌즈(111B)를 지나게 하고 기설정된 각도로 수평면에 대해 위쪽 방향으로(예컨대, 수평선 위로 2°내지 4°범위로) 투사되도록 경사질 수 있어, 이로써 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린상의 오버헤드 표지영역(A)을 비출 수 있다. 오버헤드 표지영역(A)은 차량 전단 앞에 약 25m에 배치된 가상 스크린상에 있고, 수평선 위에 위치해 있으며, 2°내지 4°에 대응하고, 도로 가이드, 도로 표지 등이 있는 영역을 의미한다(도 9 참조).
다음, 상기 구성을 갖는 차량 조명장치(110)의 동작예에 대해 설명한다.
미도시된 조명회로에 연결된 스위치(미도시)가 하이빔 투사를 선택하도록 야기될 경우, 조명회로는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 일정 전류(I4)를 제공할 수 있어, 이로써 제 1 반도체 발광디바이스(112A)를 온시킬 수 있다(한편 제 2 반도체 발광디바이스(112B)는 여전히 오프되어 있다).
이 경우, 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 광은 다음의 광경로를 지날 수 있다.
우선, 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 고광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25° 이내의 광)이 제 1 렌즈(111A)를 지나게 하여 수평면에 대해 상하 방향으로 투사될 수 있다.
이런 식으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 하이빔 배광패턴에 적합하고 수평선(H-H) 및 수직선(V-V)의 교차를 포함한 영역에 투사된 스팟 광인 배광패턴(P5)이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린상에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 제 1 반도체 발광디바이스(112A)의 기본 광축(AX112a)에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스(112A)로부터 방출된 상대적으로 저광도의 광(예컨대, 도 6에서 ±25°밖의 광)이 제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)에 의해 반사되고 제 2 렌즈(111B)를 지나게 하여 전방으로 투사될 수 있다.
이런 식으로, 도 11b에 도시된 바와 같이, 수평선(H-H) 및 수직선(V-V)의 교차를 포함하고 수평선(H-H) 위 영역에 투사된 스팟 광인 배광패턴(P6)은 이로써 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 가상 수직 스크린에 도시된 바와 같이 이로써 형성될 수 있다.
이런 식으로, 배광패턴(P5) 및 제 2 배광패턴(P6)은 하이빔 배광패턴에 적합한 동기화된 배광패턴을 형성하도록 서로 중첩될 수 있다.
상기 구성에서, 제 2 렌즈(111B)를 지나게 허용되는 광은 주로 상대적으로 저광도의 광일 수 있고, 제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)의 작동은 수평면에 대해 상방으로 제 2 렌즈(111B)만 지나는 광을 투사할 수 있다.
이는 차량 앞에 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위의 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자 관점, 도 8 참조)에서 볼 때 제 1 및 제 2 렌즈(111A 및 111B)로부터 나온 광의 광도가 일치되게(또는 거의 일치하게) 한다. 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(111A 및 111B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용될 수 있다.
미도시된 조명회로에 연결된 미도시된 스위치가 로우빔 광 투사를 선택하도록 야기될 경우, 조명회로는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)에 일정 전류(I4)를 제공하는 것을 중단하고, 제 2 반도체 발광디바이스(112B)에 일정 전류(I3)를 제공할 수 있어, 이로써 제 1 반도체 발광디바이스(112A)가 온되지 않은 동안 제 2 반도체 발광디바이스(112B)를 온시킨다.
이 경우, 제 2 반도체 발광디바이스(112B)가 다음 광경로를 지날 수 있다.
특히, 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 방출되고 제 3 반사면(115)에 입사되는 광은 상기 제 3 반사면(115)에 의해 반사되어 제 2 렌즈(111B)의 차량 후방측 초점(F111B)에 또는 부근에 집속되고 그런 후 전방으로 투사되도록 제 2 렌즈(111B)를 지날 수 있다. 이런 식으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 컷오프라인(CL)을 포함한 로우빔 배광패턴(P3)이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 수직 스크린상에 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 제 2 반도체 발광디바이스(112B)로부터 방출되고 제 4 반사면(117)에 입사되는 광은 상기 제 4 반사면(117) 및 제 5 반사면(118)에 의해 반사되어 제 2 렌즈(111B)를 지나게 하고 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선 위로 2도에서 4도 각도 범위로) 투사되어 질 수 있다. 이런 식으로, 오버헤드 표지 배광패턴(P4)이 도 9에 도시된 바와 같이 (예컨대, 차량의 전단 앞에 약 25m에 배치된) 수직 스크린상에 오버헤드 표지영역(A)에 형성될 수 있다.
차량 조명장치(110)의 광축은 각각의 배광패턴(P3 내지 P6)이 가상 수직 스크린상의 적절한 영역 위로 투사되도록 잘 알려진 조준 메카니즘(미도시)을 이용해 조절된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예의 차량 조명장치(110)에 따르면, 제 2 렌즈(111B)를 통과하게 허용된 광은 주로 상대적으로 저광도의 광일 수 있고, 제 1 반사면(113) 및 제 2 반사면(114)의 작동은 수평면에 대해 상방으로 (예컨대, 수평선(H-H) 위로 0도에서 10도의 각 범위로) 제 2 렌즈(111B)만 지나는 상대적으로 저광도의 광을 투사할 수 있다.
이는 차량 앞에 있는 소정 관점(E)(수평선(H-H) 위의 소정 관점, 예컨대, 차량 앞에 있는 보행자 또는 진입하는 차량의 운전자의 관점, 도 8 참조)에서 볼 때, 제 1 렌즈(111A) 및 제 2 렌즈(111B)로부터의 광의 광도가 서로 더 가까이 일치하게(또는 거의 일치하게) 한다. 이런 식으로, 제 1 및 제 2 렌즈(111A 및 111B)를 통해 관찰된 광도는 차량 앞에 있는 소정의 관점(E)에서 볼 때 서로 일치되게(또는 거의 일치하게) 허용될 수 있다.
또한, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(110)는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)를 온시키고 제 2 반도체 발광디바이스(112B)를 오프시킬 수 있고, 이로써 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 하이빔 배광패턴(P5 및 P6)을 형성하기 위한 차량 헤드램프로 이용될 수 있다. 반대로, 차량 조명장치(110)는 제 1 반도체 발광디바이스(112A)와 제 2 반도체 발광디바이스(112B)를 온시킬 수 있으며, 이로써 도 9에 도시된 바와 같이 로우빔 배광패턴(P3)을 형성하기 위한 차량 헤드램프로서 이용될 수 있다.
상기 구성으로, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(110)는 하이빔 배광패턴 및/또는 로우빔 배광패턴을 형성할 수 있는 차량 조명장치로서 이용될 수 있다.
또한, 본 예시적인 실시예의 차량 조명장치(110)에서, 수직 방향으로 하부 가장자리에서 제 1 렌즈(111A)와 상부 가장자리에서 제 2 렌즈(111B) 간의 거리는 15㎜ 이하일 수 있다. 상기와 같이 구성된 차량 조명장치(110)에서, 제 1 렌즈(111A)와 제 2 렌즈(111B)는 단일 발광영역으로 시각적으로 인식될 수 있다.
본 발명의 기술사상 또는 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경들이 본 발명에서 이루어질 수 있음이 당업자에 인식된다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물내에 있다면 본 발명의 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도되어 있다. 상술한 모든 관련 기술의 참조문헌들은 전체적으로 참조로 본 명세서에 포함되어 있다.

Claims (6)

  1. 차량의 전후방향으로 뻗어 있는 상부 제 1 광축과 차량의 전후방향으로 뻗어 있고 상기 제 1 광축 아래에 위치된 하부 제 2 광축을 갖도록 구성된 차량 조명장치로서,
    제 1 광축에 배치되고 초점이 차량 후방측에 있는 제 1 렌즈와,
    제 2 광축에 배치되고 초점이 차량 후방측에 있는 제 2 렌즈와,
    상기 제 1 렌즈의 차량 후방측 초점에 또는 부근에 배치되고 기본 광축에 대해 좁은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 제 1 렌즈에 입사하도록 상기 제 1 렌즈로 지향되는 발광면과 기본 광축을 갖는 제 1 반도체 발광디바이스와,
    기본 광축에 대해 넓은 각 방향으로 제 1 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 대각선으로 후방 및 하방으로 입사 및 반사되도록 상기 제 1 반도체 발광디바이스에 대해 대각선으로 전방 및 하방으로 배치된 제 1 반사면과,
    제 1 반사면으로부터 대각선으로 후방 및 하방으로 반사된 광이 입사되도록 제 1 반사면에 대해 대각선으로 후방 및 하방으로 배치된 제 2 반사면을 구비하고,
    좁은 각 방향으로 방출되고 제 1 렌즈로 입사한 광은 넓은 각 방향으로 방출되고 제 1 반사면에 입사한 광보다 광도가 더 크며,
    제 2 반사면은 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점 또는 그 초점 부근으로부터 대각선으로 전방 및 하방 영역까지 뻗어 있고 제 2 광축 아래에 배치되도록 구성되는 차량 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 렌즈의 차량 후방측 초점의 후면에 배치되고 광을 실질적으로 위로 방출하도록 구성되며, 기본 광축을 갖는 제 2 반도체 발광디바이스와,
    상기 제 2 반도체 발광디바이스의 기본 광축에 대해 좁은 각 방향으로 상기 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광이 제 3 반사면에 입사되도록 상기 제 2 반도체 발광디바이스 위에 배치된 제 3 반사면과,
    제 2 렌즈와 제 2 반도체 발광디바이스 사이에 배치되고, 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출되고 제 3 반사면에 의해 반사된 광의 일부를 차단하도록 구성된 차양을 더 구비하고,
    좁은 각 방향으로 방출되고 제 3 반사면에 입사한 광은 넓은 각 방향으로 제 2 반도체 발광디바이스로부터 방출된 광보다 광도가 더 크며,
    제 3 반사면은 제 2 반도체 발광디바이스에 또는 부근에 제 1 초점과 제 2 렌즈의 차량 후방측 초점에 또는 부근에 제 2 초점을 갖는 회전 타원체형 반사면인 차량 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    수직방향으로 제 1 렌즈의 하부 가장자리와 제 2 렌즈의 상부 가장자리 사이의 거리는 15㎜ 이하인 차량 조명장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    좁은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±60°이내 범위이고, 넓은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±60°밖의 범위인 차량 조명장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    좁은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±25°이내 범위이고, 넓은 각 방향은 기본 광축에 대해 ±25°밖의 범위인 차량 조명장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 적어도 하나의 외주는 n면 다각형(n은 3 이상의 정수)의 형상인 차량 조명장치.
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