KR102256523B1

KR102256523B1 - 다중반사면을 구비한 광학계 구조

Info

Publication number: KR102256523B1
Application number: KR1020140070461A
Authority: KR
Inventors: 허운봉
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2021-05-26
Also published as: KR20150142170A

Abstract

본 발명은 다중반사면을 구비한 광학계 구조에 관한 것이다. 본 발명은 상향 일측으로 전개되는 상향 반포물선 형태의 제1 반사체와, 수직단면이 제1 반사체의 수직단면과 마주보고 수평단면은 제1 반사체의 최고점에 접하거나 또는 위쪽에 위치하도록 설치되는 것으로서, 상향 일측으로 전개되는 상향 반포물선 행태의 제2 반사체와, 제1 반사체의 수직단면 선상 또는 제1 반사체의 수평단면 선상에 설치되는 광원을 포함한다. 본 발명은 제1, 2 반사체를 활용하여 광원 방향을 조절할 수 있다.

Description

다중반사면을 구비한 광학계 구조{OPTICAL SYSTEM STRUCTURE HAVING MUTIPLE REFLECTION SURFACE}

본 발명은 다중반사면을 구비한 광학계에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 제 1, 2 반사체를 활용하여 광원 방향을 조절할 수 있도록 한 다중반사면을 구비한 광학계 구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 기존의 2개의 라이트 가이드(110)에 빛을 보내기 위해서는 2개의 파라볼라 반사면(120)과 이에 대응하는 2개의 LED 광원(130)이 구성된다. LED 광원(130)에서 조사된 빛은 파라볼라 반사면(120)에 반사되어 라이트 가이드(110) 입사부로 공급된다. 이와 같이 기존의 2개의 라이트 가이드에 빛을 보내기 위해서는 라이트 가이드의 개수만큼 소자의 수와 LED 광원의 수량을 늘려야 하는 단점이 있었다.

일반적인 차량용 램프의 일례로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0039859호는 "확산각을 증가시킨 차량용 램프"를 개시한다.

또한, 대한민국 특허등록 제1369472호는 "보행자 시인성을 높이도록 보조 반사부를 포함하는 차량용 램프 및 이를 포함하는 차량"을 개시한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제 1, 2 반사체를 활용하여 광원 방향을 조절할 수 있도록 한 다중반사면을 구비한 광학계 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 이루기 위해, 본 발명은 수직단면이 안쪽에 위치하도록 수평단면 끝단에서 시작하여 상향 일측으로 전개되어 최고점이 상부에 위치하는 상향 반포물선 형태의 제1 반사체; 수직단면이 제1 반사체의 수직단면과 마주보고 수평단면은 제1 반사체의 최고점에 접하거나 또는 상부에 위치하도록 설치되는 것으로서, 수평단면의 끝단에서 시작하여 상향 일측으로 전개되어 최고점이 상부에 위치하는 상향 반포물선 행태의 제2 반사체; 제1 반사체의 수직단면 선상 또는 제1 반사체의 수평단면 선상에 설치되는 광원; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조를 제공한다.

또한, 상기 광원은 제1 반사체의 수직단면과 제1 반사체의 수평단면의 교차점인 초점에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 반사체 수평단면 끝단부의 높이는 제1 반사체의 최고점 높이 이상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 반사체의 최고점은 제1 반사체의 수직단면과 제1 반사체의 수직단면을 기준으로 제2 반사체를 향하는 광원 빛의 반치폭 각도 이내에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원 빛의 반치폭 각도는 60도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 반사체의 수직단면과 제2 반사체의 수평단면이 이루는 각도는 90도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 반사체의 수직단면과 제2 반사체의 수평단면이 이루는 각도는 예각인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원은 벌브 또는 LED인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광원은 백 커버에 설치되는 FPCB에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조에 의하면, 제 1, 2 반사체를 활용하여 광원 방향을 조절할 수 있다.

또한, 라이트 가이드의 개수만큼 소자의 수, 광원의 수량을 늘릴 필요가 없어 원가를 대폭 절감할 수 있다.

또한, 파라볼라를 활용한 광 집광 및 광축 다중 변화가 가능하다.

또한, 다수의 라이트 가이드를 소량의 광원으로 점등 가능하다.

또한, 1개의 광원을 이용하여 다수의 방향으로 빛을 조절할 수 있다.

또한, LED 광원의 발광방향을 조절할 수 있다.

도 1은 종래 광학계 구조의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1, 2 반사체에 반사된 반사광의 진행방향을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 시뮬레이션 도면이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조의 구성을 설명한다.

본 발명은 LED 1개를 이용하여 복수의 방향으로 빛을 집광 혹은 확산하여 빛을 공급할 수 있는 다중반사면을 구비한 광학계 구조를 제공한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조의 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조는 광원(30)의 빛을 반사하여 라이트 가이드(60) 입사부에 빛을 공급하는 제1, 2 반사체(10, 20)와, 제1, 2 반사체(10, 20)에 빛을 방출하는 광원(30)을 포함한다.

구체적으로 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)는 파라볼라(PARABOLA)의 포물선 형태이다. 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)가 파라볼라 형태이고 광원(30) 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 초점에 위치하기 때문에 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)에 반사된 반사광은 축과 평행한 방향으로 직진한다.

제1 반사체(10)는 수직단면(11)이 우측방향인 안쪽에 위치하도록 좌측의 수평단면(12) 끝단에서 시작하여 상향 일측으로 전개되는 반포물선 형태이다. 제1 반사체(10)는 최고점이 상부에 위치하는 상향 반포물선 형태이다. 제1 반사체(10)는 가로방향의 수평성분 세로방향의 수직성분 중 어느 한쪽이 더 긴 형태일 수 있다.

제2 반사체(20)는 좌측의 수직단면(21)이 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 마주보도록 설치된다. 제2 반사체(20)의 수평단면(22)은 제1 반사체(10)의 최고점에 접하거나 또는 상부에 위치하도록 설치된다. 제2 반사체(20)는 우측의 수평단면(22)의 끝단에서 시작하여 상향 일측으로 전개되어 최고점이 상부에 위치하는 상향 반포물선 행태이다. 제2 반사체(20)는 가로방향의 수평성분 세로방향의 수직성분 중 어느 한쪽이 더 긴 형태일 수 있다.

광원(30)은 벌브(Bulb) 또는 LED일 수 있다. 이러한 광원(30)은 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 수평단면(12)의 교차점인 초점에 설치된다.

광원(30)으로서 벌브는 사용 수명이 짧고 내충격성이 떨어진다. 이러한 벌브의 단점 때문에 근래에 들어 사용 수명이 길면서도 내충격성이 뛰어난 고휘도의 LED를 광원으로 사용하는 추세이다. 엘이디(LED, Light Emitting Diode)는 발광다이오드의 영어명을 줄인 말로 모노리식 LED 디스플레이와 하이브리드형 LED디스플레이로 분류된다. 반도체라는 특성으로 인해 처리속도, 전력소모, 수명 등의 제반사항에서 큰 장점을 보인다. 각종 전자제품의 전자표시 부품으로 각광받고 있으며 기존 전구램프처럼 눈이 부시거나 엘러먼트가 단락되는 경우가 없다. 소형으로 제작되어 각종 표시소자로 폭넓게 사용되고 있고 반영구적인 수명(약 1백만 시간)으로 활용도가 높다. 빛을 발하는 반도체소자를 말하며 각종 전자 제품류와 자동차 계기판 등의 전자표시판에 활용되는데 LED 발광 색상은 현재 빨강, 녹색, 노랑, 오렌지색 등이 개발되어 있다. 첨가하는 불순물의 함량에 따라 재질의 파장이 달라 파장은 인간의 가시광선 영역인 4백 나노미터에서 7백 나노미터 사이이며 적색은 7백 나노미터 대, 녹색은 5백65 나노미터, 노랑은 5백85 나노미터, 오렌지색은 6백35 나노미터의 파장을 형성한다.

한편, 본 발명에서 광원(30)의 효율을 극대화하기 위해 아래와 같은 제약조건을 만족해야 한다.

첫째, 광원(30)의 효율을 극대화하기 위하여, 제2 반사체(20) 수평단면(22) 끝단부의 높이는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 반사체(10)의 최고점 높이와 동일하거나 제1 반사체(10)의 최고점 높이보다 높이 설치한다. 이는 제1 반사체(10)로부터 반사된 반사광이 제2 반사체(20)에 간섭되는 것을 피하기 위한 것이다.

둘째, 광원(30)의 효율을 극대화하기 위하여, 제2 반사체(20)의 최고점(23)은 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 제1 반사체(10)의 수직단면(11)을 기준으로 제2 반사체(20)를 향하는 광원(30) 빛의 반치폭 각도(θ) 이내에 위치한다. 이는 빛을 최대한 활용 가능한 반치폭(FWHM, FULL WIDTH AT HALF MAXIMUM)의 값으로 제2 반사체(20)의 시작 위치를 제한하기 위한 것이다. 빛을 최대한 활용 가능한 반치폭은 통상 120도의 반값으로 60도 이다.

셋째, 광원(30)의 효율을 극대화하기 위하여, 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 제2 반사체(20)의 수평단면(22)이 이루는 각도(θ')는 최대 90도일 수 있다. 또는 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 제2 반사체(20)의 수평단면(22)이 이루는 각도(θ')는 90도보다 작은 예각일 수 있다. 도 2에 굵은 색으로 표시된 화살표는 빼기방향(draft direction)을 나타내는 것이다.

위와 같이 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)를 구성한다면 광원(30)의 전체 각도를 사용하게 되므로 광원(30)의 효율을 극대화할 수 있다.

광원(30)은 FPCB(50)에 설치된 백 커버(40, BACK COVER)를 이용하여 고정한다. FPCB의 두께는 0.2mm, 백 커버의 두께는 2mm일 수 있다.

참고로 FPCB(FLEXIBLE PCB)는, 유연성 있는 절연기판을 사용한 배선판으로서 PCB와는 달리 휘어질 수 있다. 전자제품이 소형화 및 경량화가 되면서 개발된 전자부품으로 작업성이 뛰어나고, 내약품성이 강하며, 열에 강하므로 모든 전자제품의 핵심부품으로 카메라, 컴퓨터 및 주변기기 휴대폰, VIDEO & AUDIO 기기, 캠코더, 프린터, DVD, TFT LCD, 위성장비, 군사장비, 의료장비 등에서 널리 사용되고 있다. PCB보다 더 정교하고 세밀한 작업이 필요하다. 일반적 PCB와 똑같이 멀티, 양면, 단면 등의 FPCB가 있다.

다음으로 본 발명에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조의 작용에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1, 2 반사체에 반사된 반사광의 진행방향을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 시뮬레이션 도면이다. 도시된 바와 같이 FPCB(50)의 백 커버(40)에 고정 설치되는 LED 광원(30)에서 방출되는 광은 파라볼라 형태의 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)의 반사면에 의해 반사되어 라이트 가이드(60)의 입사부로 공급된다.

이때, 파라볼라 형태의 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)에서 반사된 반사광은 직광으로 라이트 가이드(60)의 입사부로 공급된다. 이와 같이 일반적인 반사면이 빛을 확산시키는 반면, 본 발명의 파라볼라 제1 반사체(10)와 제2 반사체(20)는 구조적인 특성상 빛을 직광으로 반사하여 아주 먼 곳까지 비출 수 있다.

살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 다중반사면을 구비한 광학계 구조는, 제 1 반사체와 제2 반사체를 활용하여 광원 방향을 조절할 수 있다. 또한, 라이트 가이드의 개수만큼 소자의 수, 광원의 수량을 늘릴 필요가 없어 원가를 대폭 절감할 수 있다. 또한, 파라볼라를 활용한 광 집광 및 광축 다중 변화가 가능하다. 또한, 다수의 라이트 가이드를 소량의 광원으로 점등 가능하다. 또한, 1개의 광원을 이용하여 다수의 방향으로 빛을 조절할 수 있다. 또한, 광원의 발광방향을 조절할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 할 것이다.

10:제1 반사체 11:수직단면 12:수평단면
20:제2 반사체 21:수직단면 22:수평단면
23:최고점 30:광원 40:백 커버
50:FPCB 60:라이트 가이드
θ:반치폭 각도 θ':각도

Claims

수직단면(11)이 수평단면(12)의 우측에 위치되고, 수평단면(12)의 타단부에서 상향 우측으로 연장되며 최고점이 상부에 위치되는 상향 반포물선 형태의 제1 반사체(10);
수직단면(21)이 상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 마주하고, 수평단면(22)은 상기 제1 반사체(10)의 최고점에 접하거나 또는 상부에 위치되며, 수평단면(22)의 우측단부에서 시작하여 상향 좌측으로 연장되며 최고점(23)이 상부에 위치되는 상향 반포물선 형태의 제2 반사체(20); 및
상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11) 선상 또는 상기 제1 반사체(10)의 수평단면(12) 선상에 설치되는 광원(30);을 포함하고,
상기 광원(30)은 상기 제1 반사체(10)에서 반사된 반사광이 상기 제1 반사체(10)의 축과 평행한 방향으로 직진하고, 상기 제2 반사체(20)에 반사된 반사광이 상기 제2 반사체(20)의 축과 평행한 방향으로 직진하게 상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과 수평단면(12)간의 교차점인 초점에 설치되고,
상기 제2 반사체(20)의 수평단면(22)은 상기 제1 반사체(10)로부터 반사된 반사광이 상기 제2 반사체(20)에 간섭되지 않게 상기 제1 반사체(10)의 최고점 높이 이상에 위치되며,
상기 제1 반사체(10)에서 반사된 반사광은 직광의 형태로 우향 진행되며 광학요소에 입사되고, 상기 제2 반사체(20)에서 반사된 반사광은 직광의 형태로 하향 진행되며 다른 광학요소에 입사되는 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 반사체(20)의 최고점(23)은 상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과, 상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)을 기준으로 상기 제2 반사체(20)를 향하는 상기 광원(30)의 조사각의 반치폭 각도(θ) 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
제4항에 있어서,
상기 광원(30)의 조사각의 반치폭 각도(θ)는 60도인 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
제1항에 있어서,
상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과, 상기 제2 반사체(20)의 수평단면(22)이 이루는 각도(θ')는 90도인 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
제1항에 있어서,
상기 제1 반사체(10)의 수직단면(11)과, 상기 제2 반사체(20)의 수평단면(22)이 이루는 각도(θ')는 예각인 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
제1항에 있어서,
상기 광원(30)은 벌브 또는 LED인 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.
제1항에 있어서,
상기 광원(30)은 백 커버(40)에 설치되는 FPCB(50)에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 다중반사면을 구비한 광학계 구조.