KR102089571B1 - 차량용 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색광을 생성하는 복수의 광원이 마련되는 광원 조립체; 및 빛을 투과시키는 투명 재질로 광원의 상부를 덮도록 마련되며 일측면에 형광막이 형성되는 상부 기판을 포함하는 차량용 램프를 제공하여, 복수의 광원이 장착된 램프에 있어서 광원 사이의 거리에 의하여 발생되는 빔 패턴 상의 암부를 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 램프{Lamp for Vehicle}
본 발명은 차량용 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 광원이 나란히 배치된 차량용 램프에 있어서 광원 사이의 거리에 의하여 발생하는 암부를 제거할 수 있는 차량용 램프에 관한 것이다.
일반적으로 램프는 배터리 등으로부터 전원을 공급받아 빛을 발생시키는 장치로서, 자동차에 설치되는 차량용 램프는 전방으로 빛을 조사함으로써, 운전자의 시야를 확보하도록 한다.
차량용 램프의 광원으로는 보통 할로겐 램프나 가스방적식 램프가 주로 사용되었다. 그러나, 최근에는 전력소모가 적으면서 밝기가 뛰어난 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 많이 사용하고 있다.
최근에는 눈부심 방지 하이빔(Glare Free High Beam)을 구현하는 방안으로 멀티 어레이(Multi Array) LED와 비구면 렌즈를 적용한 광학계가 개발되었다.
도 1은 종래의 멀티 어레이 LED 광학계를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 하부 기판을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 멀티 어레이 LED 광학계는, 복수의 LED가 장착된 하부 기판과, LED로부터 조사되는 빛을 전방으로 투과시키는 비구면 렌즈를 포함한다.
이러한 멀티 어레이 LED 광학계 시스템에서는 하부 기판에 복수의 LED를 마련함에 있어, 복수의 LED 칩(Chip)을 전기적으로 절연해야 하므로, 도 2에서와 같이 LED 칩 사이의 갭(g)이 반드시 필요하다.
이러한 LED 칩 사이의 갭(g)이 형성됨에 따라, LED 칩 사이의 갭(g)은 실제 램프의 노면 이미지에 암부로 나타나게 된다. 이에 따라 램프의 상품성이 떨어지며, 운전자의 눈도 피로감을 느낄 수 있는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 광원이 장착된 램프에 있어서 광원 사이의 거리에 의하여 발생되는 빔 패턴 상의 암부를 제거할 수 있는 차량용 램프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 광원이 마련되는 광원 조립체; 및 빛을 투과시키는 투명 재질로 상기 광원의 상부를 덮도록 마련되며 일측면에 형광막이 형성되는 상부 기판을 포함하는 차량용 램프를 제공한다.
상기 광원은 LED 칩으로 마련될 수 있다.
상기 광원은 청색광을 생성하고, 상기 형광막은 황색 형광체로 형성될 수 있다.
상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리는, 상기 광원에서 나오는 빛의 강도의 0.47~0.54배로 확산되는 빛이 상기 광원 사이의 중간 지점에서 상기 형광막에 도달하는 위치로 선정될 수 있다.
상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리는 다음 수식의 범위에 속할 수 있다.
Figure 112013067400735-pat00001
여기서, a는 상기 복수의 광원 사이의 거리, b는 상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리.
상기 차량용 램프는, 상기 광원 조립체의 전방에 마련되어 상기 광원으로부터 조사되는 빛을 전방으로 투과시키는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈는 비구면 렌즈일 수 있다.
본 발명의 차량용 램프에 따르면, 복수의 광원이 장착된 램프에 있어서 광원 사이의 거리에 의하여 발생되는 빔 패턴 상의 암부를 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 멀티 어레이 LED 광학계를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 하부 기판을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프의 광원 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면 사시도이다.
도 5는 도 4의 주요부 확대 사시도이다.
도 6은 도 3의 광원 조립체에서 빛이 조사되는 경로를 나타낸 모식도이다.
도 7은 도 3의 광원에서 빛이 확산되는 강도를 나타낸 도면이다.
도 8은 암부를 최소화하기 위한 광원과 형광막 사이의 거리를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프의 광원 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'에 따른 단면 사시도이며, 도 5는 도 4의 주요부 확대 사시도이고, 도 6은 도 3의 광원 조립체에서 빛이 조사되는 경로를 나타낸 모식도이며, 도 7은 도 3의 광원에서 빛이 확산되는 강도를 나타낸 도면이고, 도 8은 암부를 최소화하기 위한 광원과 형광막 사이의 거리를 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이러한 도 3 내지 도 8은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
이들 도면을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프는, 청색광(Blue Beam)을 생성하는 복수의 광원이 마련되는 광원 조립체(100)와, 빛을 투과시키는 투명 재질로 광원의 상부를 덮도록 마련되며 일측면에 형광막(121)이 형성되는 상부 기판(120)을 포함한다.
광원 조립체(100)는, 하부 기판(130)과, 하부 기판(130) 상에 일정 간격으로 설치되는 복수의 광원을 포함한다. 복수의 광원에서 이웃한 광원은 서로 이격된다.
본 실시예에서 광원은 LED 칩(110)으로 마련된다.
복수의 LED 칩(110)은 하부 기판(130)의 일 영역에 일정 간격으로 설치되는데, 이때 각 LED 칩(110)의 절연을 위하여 각 LED 칩(110) 사이에 필연적으로 일정 간격이 형성된다. 이러한 LED 칩(110) 사이의 갭(gap)에 의하여 빔 패턴의 노면 이미지 상에 암부가 형성된다. 본 발명에서는 이러한 암부를 제거하기 위하여 LED 칩(110)과 별도의 형광막(121)을 분리 배치하여 LED 칩(110) 사이의 간격은 유지하면서 LED 칩(110)에서 발광된 빛이 형광막(121)에서 형광되어 방출됨으로써 암부가 발생되는 것을 방지한다.
광원은 청색광(Blue Beam)을 생성하는 청색 LED 칩(110)을 사용하며, 형광막(121)은 황색 형광체를 사용하여 형성함으로써 LED 칩(110)으로부터 발산된 청색광이 형광막(121)에서 생성된 황색광과 섞여 도 6에서와 같이 백색광을 구현할 수 있다.
상부 기판(120)은, 복수의 LED 칩(110) 상부의 전면을 덮도록 마련되며 일측면에 형광막(121)이 형성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상부 기판(120)은 투명한 유리 또는 플라스틱 재질로 마련되며 LED 칩(110)과 인접하는 일측면에 황색 형광체를 칠하여 황색 형광막(121)이 형성된다.
형광체는 LED 칩(110)으로부터 조사되는 빛을 흡수하여 형광을 발하게 되므로 형광막(121)을 통하여 빛은 암부 없이 전방으로 발산된다. 도 6은 이러한 원리를 도식화하여 나타낸 것이다.
이러한 구성에 의하여 복수의 LED 칩(110)이 배치된 광학계에서 LED 칩(110) 사이의 암부 발생 문제를 해결할 수 있다. 하부 기판(130)에 실장하는 복수의 LED 칩(110)의 간격을 좁히는 기술력이 부족한 경우에도 본 발명의 구성을 적용하면 차량용 램프의 노면 성능을 우수하게 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 이하에서는 암부를 효과적으로 제거하기 위한 LED 칩(110)과 형광막(121) 사이의 거리를 산정하는 과정을 설명한다.
도 7을 참조하면 광원 즉, LED 칩(110)에서 발생되는 빛은 램버시안(Lambertian) 분포를 가지고 확산된다.
도 7에서와 같이 발생되는 빛의 정방향으로부터 α각도 만큼 이격된 방향으로 확산되는 빛의 강도(Intensity)는
Figure 112013067400735-pat00002
으로 나타낼 수 있다. 즉, 정방향에서 α 각도로 확산되는 빛의 강도는 정방향 빛의 강도(I0)에 cos(α) 값을 곱한 값이 된다.
이러한 확산 분포를 가지는 LED 칩(110)을 배열하여 LED 칩(110) 사이의 암부를 최소화하기 위해서는, LED 칩(110)에서 발생되는 정방향 빛의 강도의 0.47~0.54배로 확산되는 빛이 두 LED 칩(110) 사이의 갭 중간 지점에서 형광막(121)에 도달하는 위치(c)에 형광막(121)을 배치하는 것이 가장 효과적이라는 것을 실험을 통해 확인하였다.
도 8에서, c 위치에 도달하는 빛의 강도는
Figure 112013067400735-pat00003
이므로
Figure 112013067400735-pat00004
값이 0.47~0.54의 범위에 있어야 암부를 최소화하기 위한 조건을 만족시킨다.
도 8을 참조하면, LED 칩(110) 사이의 간격을 a, LED 칩(110)과 형광막(121) 사이의 거리를 b라고 할 때,
Figure 112013067400735-pat00005
이므로,
Figure 112013067400735-pat00006
의 수식을 만족할 때 암부의 발생을 최소화시킬 수 있다.
상기 부등식을 정리하면 아래의 수학식 1과 같이 된다.
Figure 112013067400735-pat00007
수학식 1에서, a는 LED 칩(110) 사이의 간격, b는 LED 칩(110)과 형광막(121) 사이의 거리이다.
수학식 1에 의해서, LED 칩(110) 사이의 간격이 정해지면 효과적으로 암부를 제거할 수 있는 LED 칩(110)과 형광막(121) 사이의 거리를 산출할 수 있다.
일반적으로 백색 LED 칩을 만들기 위해, 청색 LED 칩의 상단에 황색 형광막을 형성한다. 형광막을 형성하는 과정에서 불량이 많이 발생되며, 불량이 발생된 LED 칩은 전체를 모두 폐기하여야 한다. 현재 공정에서 LED 칩의 불량은 거의 발생되지 않으며, 대부분의 불량은 형광막을 형성하는 과정에서 발생한다.
본 발명에서는 LED 칩(110)과 형광막(121)을 분리하여 형성함으로써, 형광막(121) 형성 과정에서 불량이 발생하더라도, 형광막(121)만을 폐기하고 재제작하면 되는 구조를 가지므로, 제작 공정상 불량률을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편 본 실시예의 차량용 램프는, 광원 조립체(100)의 전방에 마련되어 광원으로부터 조사되는 빛을 전방으로 투과시키는 렌즈(미도시)를 더 포함한다. 본 실시예에서 렌즈는 비구면 렌즈로 마련된다.
이와 같이, 본 발명의 차량용 램프에 의하면, 복수의 광원이 장착된 램프에 있어서 광원 사이의 거리에 의하여 발생되는 빔 패턴 상의 암부를 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, LED 칩의 제조 공정에서 발생하는 불량률을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 광원 조립체
110 : LED 칩
120 : 상부 기판
121 : 형광막
130 : 하부 기판

Claims (7)

  1. 복수의 광원이 마련되는 광원 조립체; 및
    빛을 투과시키는 투명 재질로 상기 광원의 상부를 덮도록 마련되며 일측면에 형광막이 형성되는 상부 기판을 포함하고,
    상기 광원은 LED 칩으로 마련되고,
    상기 광원은 청색광을 생성하고, 상기 형광막은 황색 형광체로 형성되고,
    상기 상부 기판은 투명한 유리 또는 플라스틱 재질로 마련되고,
    상기 형광막은 상기 상부 기판의 상기 광원에 대향되는 일측면에 황색 형광체가 칠해져 형성되고,
    상기 광원 조립체는 복수의 상기 광원이 설치되는 하부 기판을 포함하고,
    복수의 상기 광원에서 이웃한 상기 광원은 서로 이격되고,
    상기 광원에서 발생되는 빛은 램버시안(Lambertian) 분포를 가지고 확산되고,
    상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리는 다음 수식의 범위에 속하고,
    Figure 112020009749454-pat00017

    (여기서, a는 복수의 상기 광원 사이의 거리, b는 상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리)
    상기 광원과 상기 형광막 사이의 거리는,
    상기 광원에서 나오는 빛의 강도의 0.47~0.54배로 확산되는 빛이 상기 광원 사이의 중간 지점에서 상기 형광막에 도달하는 위치로 선정되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원 조립체의 전방에 마련되어 상기 광원으로부터 조사되는 빛을 전방으로 투과시키는 렌즈를 더 포함하는 차량용 램프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 차량용 램프.
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