KR102140878B1 - 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프 - Google Patents

헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프를 개시한다. 본 발명은 렌즈 어레이의 조립, 정렬이 쉽고, 선명한 빔 패턴을 형성하여 상대방 운전자의 글래어 현상을 감소시킬 수 있

Description

헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프{OPTICS DEVICE OF HEAD LAMP AND HEAD LAMP FOR VEHICLE USING THE SAME}
본 발명은 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 렌즈 어레이의 조립, 정렬이 쉽고, 렌즈 어레이의 광학 정렬 오차를 개선한 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 전방조명시스템의 광원으로는 할로겐램프나 가스방전식 램프를 주로 사용하여 왔다.
할로겐램프의 경우 색온도가 3200K 정도로 약간 붉은 색 계열을 띠고, 수명도 최고 1000시간 이내이기 때문에 지속적인 필드 문제가 되고 있다.
이와 비교할 때 가스방전식 램프의 경우 색온도가 약 4300K정도로 백색에 가깝고, 수명이 오래가기 때문에 고가임에도 불구하고, 고급차량에 많이 사용되고 있는 실정이다.
한편, 백색 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)의 경우 색온도가 약 5500K로 태양광에 가까워 사람의 눈에 피로를 가장 적게 해주므로 최근 차량의 전방조명시스템의 광원으로 주목받고 있다.
또한, LED의 경우 사이즈를 최소화함으로서 램프의 디자인 자유도를 높여줄 뿐만 아니라 반영구적인 수명으로 인해 경제성도 갖추고 있다.
상기한 바와 같은 헤드램프에는 광원으로부터 조사되는 빛의 진행 방향을 일부분 제한하여 차량 전방으로 조사되는 빛의 패턴을 가변시키는 쉴드가 설치되고, 이 쉴드의 형상에 의해 상향등, 및 하향등과 같은 다양한 빛의 패턴을 구현할 수 있게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 헤드램프는 별도의 체결부재에 의해 구성요소들이 결합되기 때문에 조립작업을 행하면서 발생되는 오차, 즉 조립 공차에 의해 정확한 모양의 빛의 패턴을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제10-1015839호(발명의 명칭: 헤드램프)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 렌즈 어레이의 조립, 정렬이 쉽고, 렌즈 어레이의 광학 정렬 오차를 개선한 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 LED 광원 어레이로부터 출력된 빛이 입사되는 1차 렌즈; 상기 1차 렌즈로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 복수의 렌즈를 구비한 2차 렌즈부; 및 상기 2차 렌즈부로부터 일정 거리 이격되어 설치된 프로젝션 렌즈를 포함하고, 상기 1차 렌즈는 입사면이 오목 형상이고, 출사면이 볼록 형상의 자유곡면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드램프 광학장치는 상기 2차 렌즈부와 프로젝션 렌즈 사이에 설치된 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드램프 광학장치는 1차 렌즈, 2차 렌즈부, 프로젝션 렌즈부 및 조리개를 동심축 상에 위치시켜 고정되도록 하는 렌즈 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드램프 광학장치는 상기 1차 렌즈, 2차 렌즈부, 프로젝션 렌즈부 및 조리개가 일정 간격을 유지하도록 지지하는 복수의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 1차 렌즈는 오목 형상의 1차 렌즈 입사면; 및 볼록 형상의 1차 렌즈 출사면을 포함하고, 상기 1차 렌즈 입사면의 직경은 빛을 출력하는 LED 광원의 크기(직경)와 동일하거나 또는 상기 LED 광원 크기의 2배 이하의 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 1차 렌즈는 1차 렌즈의 외부 둘레를 따라 일정 크기를 갖는 1차 렌즈 외경부가 추가 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 2차 렌즈부는 입사면이 상기 1차 렌즈 방향으로 볼록 형상이고, 출사면이 프로젝션 렌즈 방향으로 오목 형상인 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 대향하여 배치되고, 입사면이 상기 제1 렌즈 방향으로 오목 형상이고, 출사면이 상기 프로젝션 렌즈 방향으로 볼록 형상인 제2 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2 렌즈는 둘레를 따라 일정 크기를 갖는 렌즈 외경부가 추가 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 2차 렌즈부는 스페이서를 통해 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이의 초점거리가 가변되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 프로젝션 렌즈는 입사면과 출사면이 모두 볼록 형상이거나, 입사면이 1차 렌즈 방향으로 오목 형상이고 출사면이 볼록 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 프로젝션 렌즈는 프로젝션 렌즈 입사면에 프레넬 렌즈를 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 프로젝션 렌즈 입사면은 복수의 마이크로 프레넬 렌즈를 일정 패턴으로 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 1차 렌즈, 2차 렌즈부 및 프로젝션 렌즈의 유효경은 서로 다른 크기(직경)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 1차 렌즈, 2차 렌즈부 및 프로젝션 렌즈부의 최외각 직경은 동일한 크기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 LED 광원 어레이는 백색광인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드램프 광학장치는 -5°~ +5°의 배광 범위를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 헤드램프로서, LED 광원 어레이로부터 출력된 빛이 입사되는 입사면은 오목 형상이고, 출사면은 볼록 형상의 자유곡면으로 이루어진 1차 렌즈와, 상기 1차 렌즈로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 복수의 렌즈를 구비한 2차 렌즈부와, 상기 1차 렌즈와 2차 렌즈부를 통과하는 빛의 광량을 조절하는 조리개와, 상기 2차 렌즈부로부터 일정 거리 이격되어 프로젝션 렌즈가 순차적으로 설치된 광학장치; 및 상기 광학장치로 빛을 출력하는 광원부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 헤드램프는 상기 광학장치로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 상기 광학장치에 의해 형성되는 배광 패턴과 구분되는 스프레드(spread) 배광 패턴을 형성하는 스프레드 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스프레드 램프는 스프레드 램프 하우징; 상기 스프레드 램프 하우징의 하부에 설치되어 LED 광원의 빛을 반사하는 리플렉터; 상기 리플렉터의 내측에 설치되어 빛을 출력하는 LED 광원; 및 상기 스프레드 램프 하우징에 설치되어 상기 리플렉터에서 반사된 빛이 스프레드 형상의 배광 분포를 형성하며 출력되도록 하는 프로젝션 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 렌즈 어레이의 조립, 정렬이 쉽고, 렌즈 어레이의 조립을 통해 렌즈 어레이의 광학 정렬 오차를 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 선명한 빔 패턴을 형성하여 상대방 운전자의 글래어 현상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 헤드램프 광학장치를 통해 -5°~ +5°의 배광 범위를 형성함으로써, 높은 광도 향상 효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치를 나타내 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 렌즈 어레이를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 렌즈 어레이의 레이아웃을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 광 분포를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 헤드램프에서 스프레드 빔을 형성하기 위한 스프레드 램프의 구조를 나타낸 단면도.
도 8은 도 7의 스프레드 램프에 의해 형성되는 차량용 헤드램의 스프레드 빔 패턴을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치 및 이를 이용한 차량용 헤드램프의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치를 나타내 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 렌즈 어레이를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 렌즈 어레이의 레이아웃을 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치의 광 분포를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드램프 광학장치(100)는 렌즈 하우징(101)과, 1차 렌즈(110)와, 2차 렌즈부(120)와, 프로젝션 렌즈(130)와, 조리개(140)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈 하우징(101)은 내부에 일정 크기(직경)의 중공을 형성한 원통형상의 부재로서, 상기 1차 렌즈(110)와, 2차 렌즈부(120)와, 프로젝션 렌즈(130)와, 조리개(140)가 동심축상에서 설치될 수 있도록 지지한다.
또한, 상기 렌즈 하우징(101)은 상부에 덮개부(102)를 구비하여 상기 1차 렌즈(110)와, 2차 렌즈부(120)와, 프로젝션 렌즈(130)와, 조리개(140)가 렌즈 하우징(101)의 내측에 고정되도록 한다.
또한, 상기 렌즈 하우징(101)은 하부에 하우징 지그(103)를 구비하여 광학장치(100)가 광원부(200)에 고정될 수 있도록 한다.
상기 1차 렌즈(110)는 LED 광원 어레이(210)로부터 출력된 빛이 입사되는 구성으로서, 상기 1차 렌즈(110)는 오목 형상의 1차 렌즈 입사면(111)과, 볼록 형상의 1차 렌즈 출사면(112)과, 1차 렌즈 외경부(113)를 포함하여 구성된다.
상기 1차 렌즈 입사면(111)과, 1차 렌즈 출사면(112)은 자유곡면으로 이루어지고, 상기 1차 렌즈 입사면(111)의 직경은 적어도 빛을 출력하는 LED 광원 어레이(210)의 크기(또는 직경)와 동일한 크기이거나 또는 상기 LED 광원 어레이(210) 크기의 2배 이하의 크기로 이루어지도록 구성된다.
상기 1차 렌즈 입사면(111)의 직경이 LED 광원 어레이(210)의 크기보다 작으면, LED 광원 어레이(210)로부터 출력되는 빛의 일부만 입사되어 효율이 낮아지고, 2배 이상의 크기로 이루어지면 부피의 증가와 함께 배광 효율이 감소하여 차량용 램프의 적용 사양에 대한 적용이 어려워지는 문제가 있다.
상기 LED 광원 어레이(210)는 단위모듈 크기가 0.125㎜ 내지 0.5㎜ 범위 중 어느 하나의 크기를 갖는 2n개의 LED 칩이 M×N 크기로 배열된 LED 모듈로 구성되고, 바람직하게는 백색광을 출력한다.
상기 1차 렌즈 외경부(113)는 1차 렌즈(110)의 둘레를 따라 일정 크기를 갖도록 설치한 링 형상의 부재로서, 렌즈 하우징(101)의 내경보다 작은 크기의 유효경을 갖는 1차 렌즈(110)가 상기 렌즈 하우징(101)의 내경과 동일한 외경을 갖도록 구성된 더미부재이다.
상기 2차 렌즈부(120)는 1차 렌즈(110)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 제1 렌즈(120a)와 제2 렌즈(120b)가 서로 대향하여 구성된다.
상기 제1 렌즈(120a)는 제1 렌즈 입사면(121a)이 1차 렌즈(110) 방향으로 볼록 형상인 자유곡면으로 이루어지고, 제1 렌즈 출사면(122a)은 프로젝션 렌즈(130) 방향으로 오목 형상인 자유곡면으로 구성된다.
상기 제2 렌즈(120a)는 제1 렌즈(120a)와 대향하여 배치되고, 제2 렌즈 입사면(121b)은 제1 렌즈(120a) 방향으로 오목 형상인 자유곡면으로 이루어지고, 제2 렌즈 출사면(122b)은 프로젝션 렌즈(130) 방향으로 볼록 형상인 자유곡면으로 구성된다.
또한, 상기 제1 및 제2 렌즈(120a, 120b)는 양면에 구배를 형성함으로써, 광원의 색을 보상하여 색 보정이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 및 제2 렌즈(120a, 120b)는 렌즈의 외부 둘레를 따라 일정 크기를 갖는 제1 렌즈 외경부(123a)와, 제2 렌즈 외경부(123b)가 추가 구성된다.
상기 제1 렌즈 외경부(123a)와 제2 렌즈 외경부(123b)는 제1 및 제2 렌즈(120a, 120b)의 외부 둘레에 일정 크기를 갖도록 설치한 링 형상의 부재로서, 렌즈 하우징(101)의 내경보다 작은 크기의 유효경을 갖는 제1 및 제2 렌즈(120a, 120b)가 상기 렌즈 하우징(101)의 내경과 동일한 외경을 갖도록 구성된 더미부재이다.
또한, 상기 2차 렌즈부(120)는 후술되는 제1 스페이서(151)의 길이가 다른 길이를 갖는 스페이서를 설치함으로써, 제1 렌즈(120a)와 제2 렌즈(120b) 사이의 초점거리가 가변되도록 구성될 수 있다.
상기 프로젝션 렌즈(130)는 2차 렌즈부(120)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 1차 렌즈(110) 및 2차 렌즈부(120)를 통과한 빛이 -5°~ +5°의 배광 범위를 갖는 일정 배광패턴으로 출력되도록 하고, 출력되는 빛의 균제도가 조절되도록 한다.
또한, 상기 프로젝션 렌즈(130)는 프로젝션 렌즈 입사면(131)과 프로젝션 렌즈 출사면(132)이 모두 볼록 형상인 자유곡면으로 구성되거나, 프로젝션 렌즈 입사면(131)은 1차 렌즈(110) 방향으로 오목 형상인 자유곡면으로 구성하고, 프로젝션 렌즈 출사면(132)이 볼록 형상인 자유곡면으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 렌즈 입사면(131)에는 프레넬 렌즈를 형성하거나 또는 복수의 마이크로 프레넬 렌즈를 일정 패턴으로 형성함으로써, 색분리를 보상하여 균제도가 조절될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 렌즈(130)는 외부 둘레에 일정 크기를 갖도록 설치한 링 형상의 프로젝션 렌즈 외경부(133)를 포함하여 구성된다.
상기 프로젝션 렌즈 외경부(133)는 렌즈 하우징(101)의 내경보다 작은 크기의 유효경을 갖는 프로젝션 렌즈(130)가 상기 렌즈 하우징(101)의 내경과 동일한 외경을 갖도록 구성된 더미부재이다.
즉, 상기 1차 렌즈 외경부(113), 제1 렌즈 외경부(123a), 제2 렌즈 외경부(123b) 및 프로젝션 렌즈 외경부(133)를 이용하여 상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120) 및 프로젝션 렌즈(130)의 유효경은 서로 다른 크기(직경)로 구성되지만, 외경부 구성을 통해 동일한 외경을 갖도록 하여 렌즈 하우징(101)에 쉽게 조립할 수 있고, 각 렌즈의 광축이 렌즈 하우징(101) 내부에서 동심축이 되도록 한다.
또한, 상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120) 및 프로젝션 렌즈부(130)의 최외각 직경, 즉 1차 렌즈 외경부(113), 제1 렌즈 외경부(123a), 제2 렌즈 외경부(123b) 및 프로젝션 렌즈 외경부(133)는 동일한 크기로 이루어진다.
상기 조리개(140)는 2차 렌즈부(120)와 프로젝션 렌즈(130) 사이에 설치되어 밝기와 선명도를 조절하는 구성으로서, 조리개를 닫아 광에너지의 전달을 작게 하거나 또는 조리개를 열어 광에너지의 전달이 많아지게 한다.
상기 광에너지의 전달이 작으면 선명한 이미지의 배광패턴이 형성되어 상대방 운전자의 글래어 현상이 감소될 수 있고, 광에너지의 전달이 많으면 불투명한 이미지의 배광패턴이 형성되어 근거리 지역을 광범위하게 밝게 조사할 수 있다.
한편, 헤드램프 광학장치(100)는 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120), 프로젝션 렌즈부(130) 및 조리개(140)가 일정 간격을 유지하도록 지지하는 복수의 스페이서(150 내지 154)가 구성될 수 있다.
즉 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120), 프로젝션 렌즈부(130) 및 조리개(140)가 서로 밀착되지 않고, 서로 일정 간격을 유지하며, 상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120), 프로젝션 렌즈부(130) 및 조리개(140)가 렌즈 하우징(101)의 내부에서 이동하지 않고 고정될 수 있도록 제1 스페이서(150), 제2 스페이서(151), 제3 스페이서(152), 제4 스페이서(153), 제5 스페이서(154)가 설치될 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 차량용 헤드램프(100')를 설명한다.
본 발명에 따른 헤드램프(100')는 LED 광원 어레이(210)로부터 출력된 빛이 입사되는 입사면은 오목 형상이고, 출사면은 볼록 형상의 자유곡면으로 이루어진 1차 렌즈(110)와, 상기 1차 렌즈(110)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 복수의 렌즈를 구비한 2차 렌즈부(120)와, 상기 1차 렌즈(110)와 2차 렌즈부(120)를 통과하는 빛의 광량을 조절하는 조리개(140)와, 상기 2차 렌즈부(120)로부터 일정 거리 이격되어 프로젝션 렌즈(130)가 순차적으로 설치된 광학장치(100)와, 상기 광학장치(100)로 빛을 출력하는 광원부(200)와, 스프레드 램프(300)를 포함하여 구성된다.
상기 광원부(200)는 LED 광원 어레이(210)와 구동드라이버(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 스프레드 램프(300)는 광학장치(100)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 광원부(200)에서 출력된 빛이 상기 광학장치(100)를 통해 형성하는 로우 빔패턴의 배광 만족을 위해 상기 광학장치(100)에 의해 형성되는 배광 패턴과 구분되는 스프레드(spread) 배광 패턴을 형성한다.
상기 스프레드 램프(300)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 내부에 중공을 형성한 스프레드 램프 하우징(310)과, 상기 스프레드 램프 하우징(310)의 하부에 설치되어 LED 광원(330)의 빛을 반사하는 리플렉터(320)와, 상기 리플렉터(320)의 내측에 설치되어 빛을 출력하는 LED 광원(330)과, 상기 스프레드 램프 하우징(310)에 설치되어 상기 리플렉터(320)에서 반사된 빛이 스프레드 형상의 배광 분포를 형성하며 출력되도록 하는 프로젝션 렌즈(340)를 포함하여 구성된다.
상기 프로젝션 렌즈(340)는 입사면과 출사면이 모두 볼록 형상인 자유곡면으로 구성되어 도 9와 같이, 상기 LED 광원(330)에서 출력된 빛이 근거리 지역을 광범위하게 조사하는 스프레드 형태의 배광 분포가 형성되도록 한다.
따라서, 렌즈 어레이의 조립, 정렬이 쉽고, 렌즈 어레이의 조립을 통해 렌즈 어레이의 광학 정렬 오차를 개선할 수 있고, 선명한 빔 패턴을 형성하여 상대방 운전자의 글래어 현상을 감소시킬 수 있으며, 로우 빔 패턴의 배광 패턴을 충족시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 광학장치 100' : 헤드램프
101 : 렌즈 하우징 102 : 덮개부
103 : 하우징 지그 110 : 1차 렌즈
111 : 1차 렌즈 입사면 112 : 1차 렌즈 출사면
113 : 1차 렌즈 외경부 120 : 2차 렌즈부
120a : 제1 렌즈 121a : 제1 렌즈 입사면
122a : 제1 렌즈 출사면 123a : 제1 렌즈 외경부
120b : 제2 렌즈 121b : 제2 렌즈 입사면
122b : 제2 렌즈 출사면 123b : 제2 렌즈 외경부
130 : 프로젝션 렌즈 131 : 프로젝션 렌즈 입사면
132 : 프로젝션 렌즈 출사면 133 : 프로젝션 렌즈 외경부
140 : 조리개 150 : 제1 스페이서
151 : 제2 스페이서 152 : 제3 스페이서
153 : 제4 스페이서 154 : 제5 스페이서
200 : 광원부 210 : LED 광원 어레이
300 : 스프레드 램프 310 : 스프레드 램프 하우징
320 : 리플렉터 330 : LED 칩 모듈
340 : 프로젝션 렌즈

Claims (19)

  1. LED 광원 어레이(210)로부터 출력된 빛이 입사되는 1차 렌즈(110);
    상기 1차 렌즈(110)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 복수의 렌즈를 구비한 2차 렌즈부(120);
    상기 2차 렌즈부(120)로부터 일정 거리 이격되어 설치된 프로젝션 렌즈(130); 및
    상기 2차 렌즈부(120)와 프로젝션 렌즈(130) 사이에 설치된 조리개(140);를 포함하고,
    상기 조리개(140)는 조리개의 개폐를 통해 광에너지의 전달량을 조절하여 선명한 이미지의 배광패턴 또는 불투명한 이미지의 배광패턴이 형성되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드램프 광학장치는 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120), 프로젝션 렌즈부(130) 및 조리개(140)를 동심축 상에 위치시켜 고정되도록 하는 렌즈 하우징(101)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 헤드램프 광학장치는 상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120), 프로젝션 렌즈부(130) 및 조리개(140)가 일정 간격을 유지하도록 지지하는 복수의 스페이서(150, 151, 152, 153, 154)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 렌즈(110)는 오목 형상의 1차 렌즈 입사면(111); 및
    볼록 형상의 1차 렌즈 출사면(112)을 포함하고,
    상기 1차 렌즈 입사면(111)의 직경은 빛을 출력하는 LED 광원(210)의 크기(직경)와 동일하거나 또는 2배 이하의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 1차 렌즈(110)는 1차 렌즈(110)의 외부 둘레를 따라 일정 크기를 갖는 1차 렌즈 외경부(113)가 추가 구성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 2차 렌즈부(120)는 입사면이 상기 1차 렌즈(110) 방향으로 볼록 형상이고, 출사면이 프로젝션 렌즈(130) 방향으로 오목 형상인 제1 렌즈(120a); 및
    상기 제1 렌즈(120a)와 대향하여 배치되고, 입사면이 상기 제1 렌즈(120a) 방향으로 오목 형상이고, 출사면이 상기 프로젝션 렌즈(130) 방향으로 볼록 형상인 제2 렌즈(120b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 렌즈(120a, 120b)는 둘레를 따라 일정 크기를 갖는 렌즈 외경부(123a, 123b)가 추가 구성된 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 2차 렌즈부(120)는 스페이서를 통해 제1 렌즈(120a)와 제2 렌즈(120b) 사이의 초점거리가 가변되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈(130)는 입사면과 출사면이 모두 볼록 형상이거나, 입사면이 1차 렌즈(110) 방향으로 오목 형상이고 출사면이 볼록 형상인 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈(130)는 프로젝션 렌즈 입사면(131)에 프레넬 렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈 입사면(131)은 복수의 마이크로 프레넬 렌즈를 일정 패턴으로 형성한 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120) 및 프로젝션 렌즈(130)의 유효경은 서로 다른 크기(직경)로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  14. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 렌즈(110), 2차 렌즈부(120) 및 프로젝션 렌즈부(130)의 최외각 직경은 동일한 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 광원 어레이(210)는 백색광인 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드램프 광학장치는 -5°~ +5°의 배광 범위를 형성하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치.
  17. LED 광원 어레이(210)로부터 출력된 빛이 입사되는 입사면은 오목 형상이고, 출사면은 볼록 형상의 자유곡면으로 이루어진 1차 렌즈(110)와, 상기 1차 렌즈(110)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 복수의 렌즈를 구비한 2차 렌즈부(120)와, 상기 2차 렌즈부(120)로부터 일정 거리 이격되어 설치된 프로젝션 렌즈(130)와, 상기 2차 렌즈부(120)와 프로젝션 렌즈(130) 사이에 설치되어 상기 1차 렌즈(110)와 2차 렌즈부(120)를 통과하는 빛의 광량을 조절하여 선명한 이미지의 배광패턴 또는 불투명한 이미지의 배광패턴이 형성되도록 동작하는 조리개(140)를 구비한 광학장치(100); 및
    상기 광학장치(100)로 빛을 출력하는 광원부(200)를 포함하는 헤드램프 광학장치를 이용한 차량용 헤드램프.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 차량용 헤드램프는 상기 광학장치(100)로부터 일정 거리 이격되어 설치되고, 상기 광학장치(100)에 의해 형성되는 배광 패턴과 구분되는 스프레드(spread) 배광 패턴을 형성하는 스프레드 램프(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치를 이용한 차량용 헤드램프.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스프레드 램프(300)는 스프레드 램프 하우징(310);
    상기 스프레드 램프 하우징(310)의 하부에 설치되어 LED 광원(330)의 빛을 반사하는 리플렉터(320);
    상기 리플렉터(320)의 내측에 설치되어 빛을 출력하는 LED 광원(330); 및
    상기 스프레드 램프 하우징(310)에 설치되어 상기 리플렉터(320)에서 반사된 빛이 스프레드 형상의 배광 분포를 형성하며 출력되도록 하는 프로젝션 렌즈(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 광학장치를 이용한 차량용 헤드램프.
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