KR102384217B1 - 차량용 조명유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 차량조명유닛에 관한 것으로, 다수의 광원을 포함하는 광원모듈과, 상기 광원모듈에서 출사하는 광의 경로에 배치되며, 입사광을 회절시켜 광형상을 구현하는 광형상제어모듈, 상기 광형상제어모듈을 경유한 변형광을 확산하여 광이미지를 구현하는 광학렌즈모듈 및 상기 광원모듈의 다수의 광원의 밝기 또는 구동시기를 제어하는 제어모듈을 포함하는 차량용 조명유닛을 제공할 수 있도록 한다.

Description

차량용 조명유닛{Lamp unit for vechile}

본 발명의 실시예는 다양한 광이미지를 구현할 수 있는 차량조명유닛에 관한 것이다.

전자기기에 사용되는 다양한 광원을 활용한 조명유닛은 각 전자기기의 특성에 따라 적합한 광원을 활용하여 광효율을 높이는 방식으로 구현되고 있다.

최근 이러한 전자기기에 사용되는 조명유닛은 평판디스플레이에 적용되는 백라이트 유닛이나, 실내환경에 사용하는 실내등, 또는 자동차 외부에 설치되는 전조등, 안개등, 후퇴등, 차폭등, 번호등, 후미등, 제동등, 방향지시등, 비상점멸표시등이나, 자동차 내부에 설치되는 실내조명등에 다양하게 적용될 수 있다.

특히, 차량용 후미등이나 제동등의 경우, 외부 렌즈를 통해 구현되는 광은 초기 광이미나 광색이 정해져 있는 형태로 장착되는바, 적색 광을 제동시 밝혀 경각심을 불러일으키나, 백색광을 그대로 출사하는 등 단색으로 구현되는 일반적인 이미지만을 구현하는바, 디자인의 자유도가 떨어지며, 밝기 조절로 신호를 줄 수 밖에 없어 신호 구현의 한계를 가지게 되는 단점이 있다.

또한, 램프의 구동이 없는 경우에는 렌즈 내부로 램프의 내부가 육안으로 보여 심미감이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해소하기 위한 것으로, 특히, 광원에서 출사되는 광의 형상을 다양하게 변형할 수 있는 회절소자나 홀로그래픽 소자를 구비하는 광형상제어모듈을 구비하여 다양한 이미지 광을 구현할 수 있으며, 광원의 구동을 제어하여 필요한 이미지를 자유롭게 구현할 수 있게 하는 차량용 램프 유닛을 제공할 수 있도록 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 다수의 광원을 포함하는 광원모듈과, 상기 광원모듈에서 출사하는 광의 경로에 배치되며, 입사광을 회절시켜 광형상을 구현하는 광형상제어모듈, 상기 광형상제어모듈을 경유한 변형광을 확산하여 광이미지를 구현하는 광학렌즈모듈 및 상기 광원모듈의 다수의 광원의 밝기 또는 구동시기를 제어하는 제어모듈을 포함하는 차량용 조명유닛을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광원에서 출사되는 광의 형상을 다양하게 변형할 수 있는 회절소자나 홀로그래픽 소자를 구비하는 광형상제어모듈을 구비하여 다양한 이미지 광을 렌즈표면에 구현할 수 있으며, 광원의 구동을 제어하여 필요한 이미지를 자유롭게 구현할 수 있어 디자인의 자유도가 확보될 수 있는 효과가 있다.

또한, 미점등시 광형상제어모듈의 배치로 렌즈의 내부가 보이는 대신, 다양한 무늬가 보이게 되는바, 심미감을 높일 수 있으며, 사용자의 광원 구동 입력신호에 따라 보다 다채로운 이미지를 순차 또는 동시에 구현할 수 있도록 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명유닛의 구조를 도시한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실싱예에 따른 다양한 광이미지 구현예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 조명유닛의 구조를 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실싱예에 따른 다양한 광이미지 응용예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명유닛의 구조를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 조명유닛은, 다수의 광원(100a, 100b, 100c)을 포함하는 광원모듈(110)과, 상기 광원모듈(110)에서 출사하는 광의 경로에 배치되며, 입사광을 회절시켜 광형상을 구현하는 광형상제어모듈(120), 상기 광형상제어모듈(120)을 경유한 변형광을 확산하여 광이미지를 구현하는 광학렌즈모듈(130) 및 상기 광원모듈의 다수의 광원의 밝기 또는 구동시기를 제어하는 제어모듈(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광원모듈(110)은 광원인 광소자를 실장하는 인쇄회로기판의 부수적인 부품을 포괄하는 것으로, 특히 광을 출사하는 광원(100a, 100b, 100c)은 하나로 구현할 수 있으나, 본 발명의 일예에서는 다수의 개수로 구현되는 것을 실시예로 설명하기로 한다. 상기 광원(100a, 100b, 100c)은 인쇄회로기판 상에 하나 이상의 광원이 배열되어 광을 출사하는 부분으로서, 다양한 광원을 포괄하는 개념이며, 일예로 고체발광소자가 적용될 수 있다. 상기 고체발광소자는 LED, OLED, LD(laser diode), Laser, VCSEL 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다.

본 발명이 실시형태에서는 상기 광소자를 LED 또는 레이저 다이오드(LD)를 적용하는 것을 예로 하여 설명하기로 한다. 이러한 LED는 적색광을 발생하는 레드 LED 칩, 청색광을 발생하는 블루 LED 칩, 녹색광을 발생하는 그린LED 칩과 같은 유색의 LED 칩으로 구현되거나, UV LED 칩으로 구현될 수 있다.아울러, PCB 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩들이 탑재될 수 있으며, LED 칩의 종류 및 탑재 개수에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 소자를 보호하기 위한 보호 소자(예: 제너 다이오드)가 탑재될 수 있다.

나아가, 상기 광원을 실장하는 인쇄회로기판은 기판 상에 회로패턴이 형성된 기판, 즉 PCB를 의미하며, 불투명한 기판 뿐만아니라, 투명 재질의 인쇄회로기판, 플렉시블(flexible)한 기판을 포함하여 적용될 수 있다. 예를 들면, FR4 인쇄회로기판을 이용하여 견고한 지지력을 확보할 수 있으며, 이와는 달리, 연성을 가지는 PET 인쇄회로기판을 이용함으로써 보다 효율적인 절곡면의 배치를 가능하게 할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예로서는 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 형성 가능하다. 즉, 본 발명의 실시예에서의 상기 인쇄회로기판은, 메탈 코어(metal core) PCB(Printed Circuit Board), FR-4 PCB, 및 일반 PCB 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 광원에서 출사하는 광의 형상을 변형하는 광형상제어모듈(120)은 상기 광원모듈의 광출사면과 이격되어 배치되며, 상기 다수의 광원의 대응 위치에 매칭되는 광형상제어패턴이 마련된다. 상기 광형상제어패턴은 투명기판이나 투명필름, 투명시트 상에 다양한 광이미지를 구현하는 이미지를 패터닝하거나, 랜덤한 패턴을 구현하는 것으로, 일예로 DOE(Diffractive optical elements) 또는 HOE(Holographic optical elements)가 구현되는 것을 적용할 수 있다.

특히, 도 1의 실시예에서 상기 광원(100a, 100b, 100c)은 하나의 종류, 이를테면 동일한 광색을 출사하는 광소자를 적용하는 경우를 예로 들었으며, 적용 광소자는 LD인 경유로 하여 설명하면 다음과 같다. 상기 광원(100a, 100b, 100c)은 다수 개가 독립적으로 제어모듈에 의해 발광시간과 광강도를 조절할 수 있게 되며, 일예로, LD를 1개만 구동하거나, 2개만 구동, 또는 3개를 동시에 또는 순차로 구동하는 방식으로 구현할 수 있다. 이와 같은 구동방식을 통해 각 광원의 광출사 방향의 대응되는 영역에 매칭되는 광형상제어패턴을 경유한 광에 의해 광이미지가 구현될 수 있도록 한다. 이러한 구동 방식을 통해, 후술하는 도 5와 같은 광이미지의 순차 구현이나 도 4와 같은 서로 다른 이미지의 조합구조, 도 7과 같은 하나의 이미지를 분할 구현하는 형태로 응용이 가능할 수 있도록 할 수 있다.

도 2는 도 1의 구조에서 광형상제어모듈(120)의 위치를 조절하여 이미지를 변경하는 방식으로 제어가 가능한 실시예를 예시한 것이다. 즉, 도 1이 도시된 배치 구조에서 상기 광원모듈(110)과 상기 광형상제어모듈(120) 사이에 배치되는 이너렌즈모듈(115)을 더 포함시켜, 광의 확산을 구현하거나 집광을 구현하여 원하는 광강도를 구현하거나, 또는 원하는 광형상제어패턴의 영역으로 집광을 구현하는 방식으로 적용하여 다양한 광이미지 구현을 가능하게 할 수 있다.

도 3은 도 1의 실시예와는 달리, 다수의 광원이 단색광을 출사하는 것이 아니라 서로 다른 색의 광을 출사하는 실시예를 도시한 것이다. 일예로 LED(110A, 110B, 110C)를 다수개 마련하고, 각 LED의 출사광의 색을 순차로 다르게 형성하거나, 아니면 동일한 광색 사이에 어느 하나를 다르게 하는 등의 배치로 다양한 출사광의 색깔을 조절할 있도록 한다. 이를 통해, 최종 광형상의 구현시 다채로운 이미지를 구현할 수 있게 된다.

도 4는 단색 또는 다색을 가지는 광원(110a, 110b, 110c)를 적용하여 다양한 광형상제어패턴(121, 122, 123)을 각 광원에 매칭되도록 배치하여 도시된 것과 같이 광학렌즈모듈(130)의 표면에 구현되는 광이미지(A, B, C)를 예시한 것이다. 물론, 인접하는 광원에 의해 매칭되지 않는 영역의 광형상제어패턴에 일정한 간섭이 있을 수 있으나, 이는 다채로운 광이미지의 구현에 저해가 되지 않으며, 필요에 따라 직진성이 강한 광원, 이를테면 LD를 사용하거나, 이너렌즈를 적용하여 집광을 구현하여 제어할 수 있다.

도 4는 각 광원에 따라 서로 다른 이미지를 구현하는 것을 예시하였으나, 도 5와 같이, 서로 동일한 패턴을 구현하면서, 각 광원을 개별구동 제어하여 일정한 신호전달을 하는 용도로 적용하는 것도 가능하다. 일예로 도 5에 도시된 것과 같이, 빔패턴(A, B, C)를 형성하고 급정거를 하는 경우에는 3개의 이미지가 동시에 강한 광으로 형성하여 경고 신호를 발생할 수 있으며, 서서히 정지하는 경우에는 빔패턴이 1~3개가 순차로 켜지도록 해 점진적인 경고신호를 형성할 수도 있다.

도 6은 본 발명이 다른 실시예에 따른 차량용 조명유닛의 구조를 예시한 것이다.

도 6을 참조하면, 본 다른 실시예에서는, 광형상제어모듈(120)과 상기 광학렌즈모듈(130) 사이에 출사광의 경로를 변경하는 반사모듈(140)을 더 포함하는 구조로 구현할 수 있다. 상기 반사모듈(140)을 배치하여 상기 광형상제어모듈(120)의 배치 위치를 다양하게 변경할 수 있게 하여 설계의 자유도를 증진할 수 있게 된다. 특히 차량의 후미등과 같이 제한된 공간에서 구현하는 경우, 이러한 광 경로를 변경하여 배치설계의 자유도를 확보하는 것은 차량 조명 구현에 매우 중요한 요소가 된다. 상기 반사모듈(140)은 내표면에 반사특성을 가지는 재질로 형성을 하거나, 일반 합성수지 또는 금속부재의 재질의 표면에 반사물질이 코팅되는 구조로 구현할 수 있다. 일예로 Al, PC, PP, ABS, PBT 중 어느 하나 포함하는 재질로 형성하여 그 자체로 반사특성을 가지도록 구현하거나, 합성수지나 금속재질로 이루어지는 반사모듈(140)의 내표면에 Al 증착이나 Al 시트를 부착하는 방식으로 구현할 수 있다.

반사모듈의 다른 구현예로는, 반사부재를 포함하는 수지재 또는 표면에 반사물질이 코팅된 구조물을 사용하여 반사율을 높일 수 있도록 하며, 재질은 빛을 반사시키는 반사 부재, 예컨대, 수지 재질, 금속 재질, 비금속 재질일 수 있다. 이 경우 상기 반사부재 또는 상기 반사물질은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 티타늄 산화물, 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 마그네슘 불화물, 탄탈륨 산화물 및 아연 산화물 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 적용할 수 있다. 이러한 반사층의 구현재료는 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 시트나 필름 형태가 아니라 증착형 박막형태나 반사패턴 형태도 가능하며, 빛의 반사특성 및 빛의 분산을 촉진하는 특성을 구현하여 위하여 백색안료를 분산 함유하는 합성 수지가 적용될 수도 있다. 이는 백색안료로서는 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연, 탄산연, 황산바륨, 탄산칼슘 등이 이용될 수 있으며, 합성 수지로서는 폴리에틸엔 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 아크릴수지, 콜리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로소스 아세테이트, 내후성 염화비닐이 적용될 수도 있다. 또는, 반사모듈의 내표면에 TiO₂, CaCo₃, BaSo₄, Al₂O₃, Silicon, PS 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 패터닝하거나, 상술한 시트나 코팅 등의 반사층 표면에 패터닝함으로써, 반사효율을 더욱 높이는 구조도 가능하다.

또한, 도 6의 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에서의 상기 반사모듈(140)에는 반사표면에 관통구조의 광차단홀(141)을 구현하여 예기치 않은 고장이나 작동이상시 외부로 누출되는 광을 제어하여 차단할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 광차단홀의 구성은 레이저다이오드와 같은 강한 광원을 사용하는 경우, 외부의 사용자의 시각을 보호하는 데 유용한 작용을 하게 된다. 또한, 레이저 다이오드와 같은 광소자를 사용하는 경우에는, 광학렌즈모듈(130)을 확산판으로 구현하고, 여기에 편광시트나 편광패턴을 구현하여 편광기능부가함으로써, 미점등시에 내부 광원을 보이지 않도록 하며, 점등시에는 패턴구현을 가능하도록 할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광형상제어모듈과 광원모듈을 제어하는 제어모듈을 통해 광원을 순차 구동하여 구현할 수 있는 응용예를 도시한 것이다.

즉, 도 7에 도시된 것과 같이, (a) 광원 1개를 구동하여 광형상제어패턴에 매칭시키고 중심부의 일정영역의 이미지를 구현하고, (b)를 2개를 구동하여 (a)에서 구현한 이미지의 외각의 이미지를 확장하여 구현하며, 광출사 영역을 인접 광원과 중첩시키면서 매칭되는 다른 광형상제어패턴에 출사하여 구현되는 이미지의 외각부분을 구현하고, c)와 같이 3개를 구동하여 최종적으로 구현하는 광이미지의 외각 전체 이미지를 구현할 수 있도록 응용할 수 있다. 즉, 광원의 순차구동과 광형상제어패턴의 매칭으로 하나의 이미지를 분할하여 점차 확장된 이미지를 완성하는 형태로 구현하거나, 또는 이와는 달리, 도 5와 같이 연속되는 이미지를 순차적으로 구현하여 신호 전달의미를 구현하는 등의 다양한 이미지를 구현할 수 있게 된다.

상술한 본 발명에 따른 차량용 조명유닛은 후미등(Tail) & 정지등(Stop) 및 방향지시등(turn signal)에 적용될 수 있다. 즉, 조명이 필요로 하는 다양한 램프장치, 이를테면 차량용 램프, 가정용 조명장치, 산업용 조명장치에 적용이 가능하다. 예컨대 차량용 램프에 적용되는 경우, 헤드라이트, 차량실내조명, 도어스카프, 후방라이트 등에도 적용이 가능하다. 추가적으로 본 발명의 조명장치는 액정표시장치에 적용되는 백라이트 유닛 분야에도 적용 가능하며, 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 조명관련 분야에 적용 가능하다고 할 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 광원모듈
120: 광형상제어모듈
130: 광학렌즈모듈
140: 반사모듈

Claims (10)

1. 다수의 광원을 포함하는 광원모듈;
   상기 광원모듈에서 출사하는 광의 경로에 배치되며, 입사광을 회절시켜 광형상을 구현하는 광형상제어모듈;
   상기 광형상제어모듈을 경유한 변형광을 확산하여 광이미지를 구현하는 광학렌즈모듈; 및
   상기 광원모듈의 다수의 광원의 밝기 또는 구동시기를 제어하는 제어모듈을 포함하고,
   상기 광형상제어모듈은 상기 광원모듈의 광출사면과 이격되어, 상기 다수의 광원의 위치에 대응되어 형성되는 광형상제어패턴을 포함하며,
   상기 제어모듈은 상기 광형상제어패턴에 매칭되도록 하나의 이미지를 분할하여 점차 확장된 이미지를 완성하도록 상기 광원을 순차구동하는 조명유닛.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광형상제어패턴은 DOE(Diffractive optical elements) 또는 HOE(Holographic optical elements)를 포함하는 조명유닛.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원모듈에 구비되는 다수의 광원은 LED, OLED, LD(laser diode), Laser, VCSEL 중 선택되는 어느 하나 이상을 배치하는 조명유닛.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 광원모듈에 구비되는 다수의 광원은 서로 다른 색의 광을 출사하는 광원을 적어도 2개 이상 배치하는 구조의 조명유닛.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 광원모듈과 상기 광형상제어모듈 사이에 배치되는 이너렌즈모듈을 더 포함하는 조명유닛.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광형상제어모듈과 상기 광학렌즈모듈 사이에 출사광의 경로를 변경하는 반사모듈을 더 포함하는 조명유닛.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 반사모듈의 반사면에 광차단홀이 마련되는 조명유닛.
   
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10. 삭제

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