KR102464206B1 - 자동차 헤드램프용 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 헤드램프(100)를 위한 조명 장치(1)에 관한 것이며, 상기 조명 장치는 적어도 하나의 광원(3) 및 적어도 하나의 보조 광학 요소(4)를 구비한 조명 유닛(2)을 포함하며, 적어도 하나의 보조 광학 요소(4)는 복수의 광 전도 요소(6)와 하나의 광 출사면(5)을 포함하며, 각각의 광 전도 요소(6)는 적어도 하나의 광원(3)의 광을 입력하기 위한 광 입력 결합면(61)을 포함하며, 그리고 광 전도 요소(6)들의 광 출력 결합면(62)들은 보조 광학 요소(4)의 공통 광 출사면(5)으로 이어진다. 광 출사면(5)은 적어도 일부 섹션에 볼록한 만곡부(56); 및 광 출력 결합 광학 요소(50)의 테두리부들 상의 출력 결합 그루브(55)들을 구비한 광 출력 결합 광학 요소(50)를 포함하고, 각각 복수의 광 전도 요소(6)는, 자체의 광 출력 결합면(62)들로, 하나의 광 출력 결합 광학 요소(50)에 할당되어 있다. 또한, 본 발명의 범위에서, 적어도 하나의 조명 장치(1)를 포함하는 광 모듈 및 차량 헤드램프(100)도 명시된다.

Description

자동차 헤드램프용 조명 장치
본 발명은 자동차 헤드램프를 위한 조명 장치에 관한 것이며, 상기 조명 장치는, 적어도 하나의 광원; 적어도 하나의 보조 광학 요소; 및 광 출사 방향에서 보조 광학 요소의 하류에 배치되는 투영 광학계를 구비하는 조명 유닛을 포함하고, 적어도 하나의 보조 광학 요소는 복수의 광 전도 요소 및 하나의 광 출사면을 포함하며, 각각의 광 전도 요소는 적어도 하나의 광원의 광을 입력하기 위한 광 입력 결합면을 포함하며, 그리고 광 전도 요소들의 광 출력 결합면들은 보조 광학 요소의 공통 광 출사면으로 이어진다.
상기 유형의 조명 장치는 예컨대 문헌 WO 2013/166535 A2호로부터 공지되어 있다. 현실적인 광 패턴을 위한 핵심은, 자동차 헤드램프를 위한 상기 조명 장치의 경우, 내부에서 광이 경계 벽부들 상에서의 전반사를 통해 안내되는 것인 상응하는 광 전도 요소들을 포함하는 보조 광학 요소를 형성하는 것에 있다.
또한, 문헌 DE 10 2015 224 745 A1호로부터는 자동차 헤드램프를 위한 조명 장치가 공지되었으며, 이런 조명 장치의 경우 광 출사면은 적어도 일부 섹션에 볼록한 만곡부(convex curvature); 및 광 출력 결합 광학 요소(light output-coupling optical element)의 테두리부들 상의 출력 결합 그루브(output-coupling groove)들;을 구비한 광 출력 결합 광학 요소를 포함하고, 각각 복수의 광 전도 요소는, 자체의 광 출력 결합면들로, 하나의 광 출력 결합 광학 요소에 할당된다.
문헌 EP 2 306 074 A2호로부터는, 반도체 광원들의 매트릭스형 어레이; 일차 광학 요소; 및 이차 광학 요소;를 구비한 광 모듈을 포함하는 자동차 헤드램프가 공지되어 있다. 여기서, 이차 광학 요소는, 선택적으로 상이한 굴절률을 갖는 적어도 2개의 렌즈를 포함하거나, 또는 하나의 집속 렌즈 및 하나의 회절 광학 요소로 이루어진 복합체를 포함하는 수색성 작용 어레이(achromatically acting array)를 포함한다.
종래 기술로부터 지금까지 공지된 상기 유형의 조명 장치들에서 단점은, 대부분, 특히 일차 광학 요소를 매트릭스 시스템으로서 형성하는 경우, 개별 매트릭스 세그먼트들의 둘레에 의도되지 않는 산란광이 형성된다는 점이다. 이런 산란광 형성을 통해, 개별 매트릭스 세그먼트들의 매핑 품질은 바람직하지 못한 방식으로 감소된다. 또한, 산란광 형성을 통해 -각각의 법적 규정에 따라서- 준수해야 할 표준들 및 한계 값들을 기반으로 자동차 헤드램프들의 균질화(homologization) 동안 문제들이 발생할 수 있다.
본 발명의 과제들 중 하나는, 대상에 관한 유형의 조명 장치에서, 특히 생성되는 광 패턴의 훨씬 더 우수한 균질도(homogeneity) 및 최대 휘도와 관련하여, 보조 광학 요소의 윤곽 형성(contouring)을 최적화하는 것에 있다. 그 외에도, 다른 과제는, 종래 기술로부터 공지된 단점들을 극복하는 해당 유형의 조명 장치를 명시하는 것에 있다.
상기 과제들은, 도입부에 언급한 유형의 조명 장치에 있어서, 보조 광학 요소의 광 출사면은 적어도 일부 섹션에 볼록한 만곡부를 구비하여 행들에 배치되는 적어도 2개의 광 출력 결합 광학 요소를 포함하며, 광 출력 결합 광학 요소들의 개별 행들 사이에는 광 출력 결합 광학 요소들의 테두리부들의 범위 한정을 위한 출력 결합 그루브들이 광 출력 결합 광학 요소들의 종방향으로 제공되고, 각각 복수의 광 전도 요소는, 자체의 광 출력 결합면들로, 하나의 광 출력 결합 광학 요소에 할당되어 있는, 상기 조명 장치에 의해 해결된다.
본 발명에 의해, 본 발명에 따라 형성되는 각각의 조명 장치의 경우, 보다 더 적은 간섭 영역들; 보다 더 적은 산란광 비율; 그리고 보조 광학 요소의 광 출사면 상에서, 또는 생성된 광 패턴 내에서 보다 더 높은 최대 광도;를 포함하는 광 분포가 달성된다. 광 출사 방향에서 보조 광학 요소의 광 출사면 상에 배치되는 하나 이상의 광 출력 결합 광학 요소의 사용을 통해, 광 전도 요소들에 의해 생성된 광 패턴은 개선될 수 있고, 개별 광원들 내지 개별 광 전도 요소들의 매핑 품질은 증가될 수 있으며, 의도되지 않는 산란광의 형성은 감소될 수 있다. 이를 위해, 광 출사면은 적어도 일부 섹션에, 또는 자체의 전체 표면에 걸쳐 분포되는 방식으로 하나 이상의 광 출력 결합 광학 요소를 포함하고, 각각의 광 출력 결합 광학 요소는 볼록한 만곡부를 포함할 뿐만 아니라, 자신의 테두리들 상에는 출력 결합 그루브들도 포함한다. 이 경우, 각각 복수의 광 전도 요소는, 자신들의 광 출력 결합면들로, 하나의 광 출력 결합 광학 요소에 할당된다. 그 외에도, 이런 조명 장치의 본 발명에 따른 실시례에 의해, 또 다른 장점들이 달성된다. 이렇게, 신규 개발된 자동차 헤드램프들의 인가(homologation)는 상대적으로 더 간단해질 수 있는데, 그 이유는 이로써 통상의 기술자가 의도되지 않는 산란광 형성을 감소시키거나 방지하기 위해 적합한 수단을 확보할 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명에 따른 조명 장치에 의해, 바람직한 조명 효과도 달성될 수 있다. 이렇게, 적합한 광 출력 결합 광학 요소들의 사용을 통해, 예컨대 벤딩광은 보다 멀리 바깥쪽으로 당겨질 수 있다.
이 경우, 바람직하게 복수의 광 전도 요소는 자신들의 전방 영역에서, 다시 말해 광 출사 방향에서 광 전도 요소들의 광 출력 결합면들을 포함하는 영역에서 상호 간에 일체형으로 연결될 수 있는데, 그 이유는 이런 점이 제조를 용이하게 하며, 그리고 조밀하면서도 안정된 보조 광학 요소를 달성하기 때문이다. 이 경우, 유용하게는, 광 전도 요소들의 광 출력 결합면들은 보조 광학 요소의 광 출사면과 일치할 수 있다.
목적에 적합하게는, 본 발명에 따른 조명 장치의 경우, 복수의 광 전도 요소는 매트릭스 어레이로 적어도 하나의 매트릭스 행에, 그리고 복수의 매트릭스 열에 배치될 수 있다. 예컨대 광 전도 요소들은 매트릭스 어레이로 2개 또는 3개의 행에, 그리고 복수의 매트릭스 열에 서로 나란하게 배치될 수 있다. 하기에서는, 보다 더 용이한 설명을 위해, 매트릭스 어레이는 방향 지시 사항에 따라서도 기술된다. 그에 따라, 매트릭스 행들은 실질적으로 수평 방향으로 배치되는 반면, 매트릭스 열들은 실질적으로 수직 방향으로 연장된다. 예컨대 "수평으로", "수직으로", "수평 방향으로", "수직 방향으로", "상부에", "하부에", "전방에", "그 아래에", "그 위에" 등과 같은 위치 또는 배향과 관련한 용어들의 할당은 본원 명세서에서 오직 간소화를 위해서만 선택된 것이며, 그리고 도면들에서의 설명에 관련될 수 있지만, 그러나 필연적으로 조명 장치 또는 자동차 헤드램프의 사용 위치 또는 장착 위치에는 관련되지 않는다.
매트릭스 어레이란 용어는 대상에 관한 출원의 범위에서 매트릭스가 단일 행인 극단적인 경우에도 적용되며, 그에 따라 단지 광 전도 요소들의 하나의 열만이 제공되며, 이는 자동차 조명 공학에서 절대적으로 타당한 사항이다.
본 발명에 따라서, 매트릭스 유형의 어레이를 포함하는 자동차 헤드램프 내지 광 모듈을 위한 조명 장치의 구성은, 광 전도 요소들이 서로 겹쳐서 배치되어 함께 하이빔 광 분포를 형성하는 정확히 3개의 매트릭스 행 내지 열에 배치될 때 특히 효율적이다. 이런 배치의 경우, 상부 매트릭스 행은 근거리 열로서, 중앙 매트릭스 행은 비대칭 열로서, 그리고 하부 매트릭스 행은 하이빔 열로서 형성될 수 있으며, 하이빔 열은 상응하는 수축부들을 포함하는 하이빔 광 전도 요소들로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 광 전도 요소에는 하나의 광원, 특히 하나의 LED 또는 복수의 LED가 할당된다. 그러나 본 발명의 범위에서 복수의 광원이 하나의 광 전도 요소에 할당될 수 있거나, 또는 그와 반대로 각각의 실시례에 따라서 단일의 광원이 복수의 광 전도 요소에 할당될 수도 있다. 동일하게, 다른 광원들 역시도 LED들로서 적용될 수 있다. 광 전도 요소들은 예컨대 복잡한 기하구조들의 제조를 위해 그 적합성이 우수한 고투명성이고 광 전도성인 가소성 플라스틱들로 제조될 수 있다. 이 경우, 특히 선호되는 경우는 실리콘 재료들이다. 그러나 유리의 이용 역시도 가능하다. 상호 간에 일체형으로 연결되는 광 전도 요소들, 또는 일체형 조명 유닛의 경우, 조명 유닛 및/또는 광 전도 요소들의 제조를 위해 플라스틱들의 이용이 선호된다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 조명 장치의 경우, 행별로 하나의 매트릭스 행에 서로 나란하게 배치되는 복수의 광 전도 요소가 하나의 광 출력 결합 광학 요소에 할당될 수 있다. 목적에 적합하게는, 본 실시례에서, 복수의 광 전도 요소는 행별로 하나의 공통 광 출력 결합 광학 요소에 할당된다. 따라서, 행별로 복수의 광 전도 요소의 매핑 품질은 매우 효율적으로 개선될 수 있다. 선택에 따라, 하나의 매트릭스 행에 서로 나란히 배치되는 모든 광 전도 요소는 단일의 광 출력 결합 광학 요소에 할당될 수 있다.
다른 사례들의 경우, 권장할 만한 점에 따라서, 본 발명에 따른 조명 장치의 경우, 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 매트릭스 행에 배치되는 광 전도 요소들은 행별로 각각 마찬가지로 서로 이격된 광 출력 결합 광학 요소들의 상이한 행들에 할당될 수 있다. 따라서, 매트릭스 유형으로 배치되는 광 전도 요소들의 매핑 품질은, 각 행마다, 행별로 할당된 광 출력 결합 광학 요소들의 사용을 통해 개선될 수 있다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 조명 장치의 경우, 행별로, 서로 직접 인접하는 2개의 매트릭스 행에 배치되는 광 전도 요소들은 각각 행별로 배치되는 광 출력 결합 광학 요소들에 할당될 수 있으며, 광 출력 결합 광학 요소들의 서로 직접 인접하는 행들은 그들 사이에 위치하는 출력 결합 그루브를 포함한다. 하나 이상의 출력 결합 그루브는 보조 광학 요소의 광 출사면 상에서 광 출력 결합 광학 요소의 종방향으로, 또는 행 방향으로 복수의 광 전도 요소를 따라서 연장될 수 있다. 동일하게, 하나 이상의 출력 결합 그루브는 종 방향으로, 또는 행 방향으로, 광 출사면의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 조명 장치의 경우, 광 전도 요소들의 각각의 매트릭스 행에는 각각 광 출력 결합 광학 요소의 하나의 행이 할당될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시례에 따라서, 조명 장치의 경우, 광 출력 결합 광학 요소의 볼록한 만곡부의 윤곽 형상은, 원형 세그먼트, 타원형 세그먼트, 자유 형상 세그먼트를 포함하는 군에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 본 실시형태에서, 상이하게 윤곽 형성된 광 출력 결합 광학 요소들이 사용될 수 있다. 예컨대, 광 출사면 상에 행별로 각각 상이하게 형성된 광 출력 결합 광학 요소들을 구비한 보조 광학 요소를 포함하는 광 전도 요소들의 3행 매트릭스 어레이가 자신의 광 패턴과 관련하여 개선되는 것인 조명 장치가 사용될 수 있다. 예컨대 광 전도 요소들의 3개의 매트릭스 행 중 상부 매트릭스 행에는 10㎜ 반경을 갖는 원형 세그먼트의 윤곽을 보유한 볼록한 만곡부를 포함하는 제1 광 출력 결합 광학 요소가 할당될 수 있다. 예컨대 광 전도 요소들의 3개의 매트릭스 행 중 중앙 매트릭스 행에는, 5㎜ 반경을 갖는 원형 세그먼트의 윤곽을 보유한 볼록한 만곡부를 포함하는 제2 광 출력 결합 광학 요소가 할당될 수 있다. 예컨대 광 전도 요소들의 3개의 매트릭스 행 중 하부 매트릭스 행에는, 자유 형상면의 윤곽을 보유한 볼록한 만곡부를 포함하는 제3 광 출력 결합 광학 요소가 할당될 수 있다.
동일하게, 보조 광학 요소의 광 출사면은, 윤곽 형성된 볼록한 만곡부를 보유하는 광 출력 결합 광학 요소의 한 섹션 또는 한 행에 인접하는 방식으로 광 출사면의 평면 섹션 또는 평면 행이 제공되는 방식으로 구조화될 수 있다. 광 출사면의 상기 유형의 평면 섹션들은 2개의 보조 광학 요소 사이에도 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예에서, 조명 장치의 경우, 광 출력 결합 광학 요소들의 복수의 행의 만곡부의 윤곽 형상은 각각 동일하게 형성될 수 있다. 이처럼 비용 효과적으로 제조될 수 있는 적합한 실시형태에서, 보조 광학 요소의 광 출사면은 광 출력 결합 광학 요소들의 각각 동일하게 윤곽 형성된 행들로 덮인다. 이 경우, 목적에 적합하게는, 보다 더 바람직한 변형예에서, 광 전도 요소들의 매트릭스 행들과 동일한 다수의 행의 광 출력 결합 광학 요소들이 제공된다.
본 발명의 대안의 개선예에서, 조명 장치의 경우, 광 출력 결합 광학 요소들의 적어도 2개의 행의 만곡부의 윤곽 형상들은 서로 상이할 수 있다. 본 실시 변형예에서, 개별 광원들 내지 개별 광 전도 요소들의 매핑 품질은 특히 유연하게 증가된다.
특히 바람직하게는, 조명 장치의 경우, 광 출력 결합 광학 요소들의 각각의 행은 각각 행 방향으로 일정한 폭, 및 만곡부의 균일한 윤곽 형상을 보유할 수 있다. 본 실시례에서, 광 출력 결합 광학 요소들은 행별로, 또는 행 방향으로 각각 균질하게 마련되며, 이는 비용 효과적인 제조를 위해 바람직하다.
본 발명의 대안의 실시례에서, 조명 장치의 경우, 광 출력 결합 광학 요소들의 적어도 하나의 행은 행 방향으로 적어도 일부 섹션에 상이한 폭들 및/또는 상이한 높이들 및/또는 만곡부의 상이한 윤곽 형상들을 보유할 수 있다. 본 실시 변형예에서, 단일 또는 복수의 광 출력 결합 광학 요소는 종방향으로, 또는 행 방향으로 보조 광학 요소의 광 출사면의 길이를 따라서 일부 섹션에서 상이한 치수들을 보유할 수 있다. 예컨대 목적에 적합하게는, 행별로 배치되는 광 출력 결합 광학 요소는, 각각 보조 광학 요소의 협폭 측들 쪽으로 갈수록, 자신의 측면 테두리 섹션에서보다, 자신의 중앙 섹션에서 더 큰 폭, 및/또는 더 큰 높이, 그리고 더 큰 곡률 반경을 갖는 볼록한 만곡부-그리고 그에 따라 더 큰 재료 높이-를 보유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시례에서, 조명 장치의 경우, 적어도 하나의 광 출력 결합 광학 요소는 거친 처리된 표면의 마이크로 구조들을 구비한 표면 섹션을 포함할 수 있다. 광 출력 결합 광학 요소의 영역 내 상기 마이크로 구조들은 예컨대 조명 장치에 의해 매우 균질한 광 패턴이 생성된다는 장점을 제공할 수 있다. 예컨대 상기 유형의 마이크로 구조들은 광 출력 결합 광학 요소의 표면 상에 은면(grain)형 거칠기로서 형성될 수 있으며, 상기 마이크로 구조들의 특유의 길이는 예컨대 5㎛(마이크로미터)의 크기를 가질 수 있다. 바람직한 방식으로, 상기 은면부(grain)는 근거리 열에 할당되는 광 출력 결합 광학 요소 상에서 적어도 일부 섹션에 적층될 수 있다.
바람직하게는, 조명 장치의 경우, 보조 광학 요소의 광 출사면은 종방향으로, 또는 행 방향으로 킹크(kink) 없이 만곡된 표면, 바람직하게는 킹크 없이 만곡된 펫츠발 표면(Petzval surface)일 수 있다. 따라서, 바람직하게 광 출사면은, 특히 광 전도 요소들의 매트릭스 어레이의 경우, 매트릭스 열들의 방향으로, 다시 말해 실질적으로 수직 방향으로 킹크 에지(kink edge)를 포함하지 않는다. 따라서, 광 출력 결합 광학 요소들 역시도 행 방향으로, 또는 종방향으로 간섭하는 킹크부들 또는 단속부(interrupt)들을 포함하지 않는다. 광 출력 결합 광학 요소들은, 유일하게, 매트릭스 행들의 방향으로, 다시 말해 실질적으로 수평 방향으로 연장되는 출력 결합 그루브들을 통해서만 범위 한정된다. 공통 광 출사면은, 전형적으로, 통상 매핑 광학 요소-예컨대 매핑 렌즈-의 펫츠발 표면에 따르는 만곡된 표면이다. 그러나 특정한 적용 분야의 경우, 테두리 영역에서 광 균질화(light homogenization)를 위해 매핑 오류를 사용하기 위해, 곡률에서 의도적인 편차 역시도 사용될 수 있다.
본 발명의 범위에서, 동일하게, 적어도 하나의 본 발명에 따른 조명 장치를 포함하는 광 모듈도 명시될 수 있다. 본 발명과 관련하여 "헤드램프(헤드라이트)"란 용어가 이용된다면, 상기 용어는, 조합되어 상위의 헤드램프(헤드라이트) 내에 포함될 수 있는 개별 광 모듈들 또는 투영 모듈들 역시도 포함하는 것이다.
그러나 본 발명의 범위에서, 적어도 하나의 조명 장치; 및/또는 적어도 하나의 본 발명에 따른 조명 장치를 구비한 적어도 하나의 광 모듈;을 포함하는 차량 헤드램프도 사용할 수 있다. 예컨대 상기 차량 헤드램프는 그 밖에도 광 출사 방향에서 조명 유닛의 하류에 배치되는 투영 광학계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 상세 내용들, 특징들 및 장점들은 도면들에 개략적으로 도시되어 있는 실시례들의 하기 설명에서 분명하게 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 헤드램프의 컴포넌트들, 요컨대 앞에 놓이는 투영 렌즈와 함께 조명 유닛을 개략적으로 도시한 윤곽도(diagrammatic view)이다.
도 2는 보조 광학 요소를 포함한 본 발명에 따른 조명 유닛을, 후면에서부터 광 전도 요소들의 광 입력 결합면들의 방향으로 비스듬하게 보고 도시한 윤곽도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보조 광학 요소의 제1 실시례를 측면에서부터 보고 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 보조 광학 요소의 제2 실시례를 상부에서부터 보고 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 광학 요소의 도 4에 도시된 제2 실시례를 정면에서부터 비스듬하게 보고 도시한 등각 투상도이다.
도 6은 본 발명에 따른 보조 광학 요소의 제3 실시례를 상부에서부터 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 보조 광학 요소의 도 6에 도시된 제3 실시례를 정면에서부터 비스듬하게 보고 도시한 등각 투상도이다.
도 8은 본 발명에 따른 헤드램프의 예시의 광 분포를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 중심선을 따라서 광도의 특성곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10은 종래 기술에 따른 헤드램프의 예시의 광 분포를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 중심선을 따라서 광도의 특성곡선을 나타낸 그래프이다.
도 1에 따른 도면에서는, 본 발명의 설명을 위해 중요한 구성부품들을 포함하는 본 발명에 따른 자동차 헤드램프(100)를 위한 조명 장치(1)를 개략도로 확인할 수 있고, 자동차 헤드램프가 설정 장치들, 조정 장치들, 전기 공급 수단들, 조리개들, 하우징 부품들 및 기타 다수처럼 여기서는 도시되지 않은 다수의 추가 구성부품을 보유한다는 점은 통상의 기술자에게 분명할 것이다. 본 발명과 관련하여, "헤드램프"란 용어가 이용된다면, 상기 용어는, 조합되어 상위의 헤드램프 내에 포함될 수 있는 개별 광 모듈들 내지 투영 모듈들 역시도 포함하는 것이어야 한다.
본 도면 및 하기 도면들에서, 동일하거나 유사한 요소들을 위해 보다 더 간단한 설명 및 도해를 목적으로 동일한 도면부호들이 이용된다. 청구범위에서 이용되는 도면부호들은 청구범위의 가독성 및 본 발명의 이해만을 수월하게 하는 것이어야 할 뿐이며, 어떠한 경우에도 본 발명의 보호 범위를 침해하는 특성을 갖지 않는다.
도 1에는, 복수의 광원(3)을 구비한 조명 유닛(2)을 포함하는 조명 장치(1)가 도시되어 있다. 광원(3)들은 여기서 예컨대 LED들로서 형성된다. 보조 광학 요소(4), 내지 이 보조 광학 요소(4)의 광 출사면(5)을 포함한 일차 광학 요소는 여기서는 매트릭스 어레이(7)로 배치되는 복수의 광 전도 요소(6)를 포함한다. 광원(3)들에서부터 광 전도 요소(6)들 및 보조 광학 요소(4)를 통과하는 광 출사 방향(8)은 화살표(8)를 통해 상징적으로 도시되어 있다. 또한, 광 출사 방향(8)에서 보조 광학 요소(4)의 하류에 배치되는 방식으로, 예컨대 투영 렌즈를 포함하는 투영 광학계(10)가 제공된다.
광 출사면(5)은 행별로 배치되는 광 출력 결합 광학 요소(50)들을 포함하여 형성되며, 이들 광 출력 결합 광학 요소는 여기서는 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 실질적으로 수평인 3개의 행(51)에 배치된다. 광 출력 결합 광학 요소(50)들은 각각 볼록한 만곡부(56)들을 포함한다.
도 2에는, 보조 광학 요소(4)를 포함한 조명 유닛(2)이 후면에서부터 광 전도 요소(6)들의 광 입력 결합면(61)들의 방향으로 비스듬하게 보이는 도면으로 도시되어 있다. 광 전도 요소(6)들의 각각의 광 입력 결합면(61)에는, 여기서는, 광원(3)으로서의 LED가 할당되어 있다. 광 전도 요소(6)들은 자신들의 광 출력 결합면(62)들로 각각 보조 광학 요소(4)의 공통 광 출사면(5)으로 이어진다. 여기서 광 전도 요소(6)들은 매트릭스 어레이(7)로 3개의 매트릭스 행(71)에, 그리고 복수의 매트릭스 열(72)에 배치된다. 매트릭스 행(71)들은 도 2에 따라서 실질적으로 수평 방향으로 배향되는 반면, 매트릭스 열(72)들은 실질적으로 수직 방향으로 정렬된다.
도 3에는, 본 발명에 따른 보조 광학 요소(4)의 제1 실시례가 측면에서부터 보이는 도면으로 도시되어 있다. 여기서도, 광 전도 요소(6)들은 매트릭스 어레이(7)로 3개의 매트릭스 행(71)에 배치된다. 여기서 측면도에서 확인되는 것처럼, 보조 광학 요소(4)는 만곡 곡률 없이 자신의 종방향으로, 그리고 그에 따라 평면으로 형성된다. 보조 광학 요소(4)의 광 출사면(5) 상에서는 여기서는 행별로 3개의 광 출력 결합 광학 요소(50)가 배치되며, 광 전도 요소(6)들의 각각의 매트릭스 행(71)은 하나의 광 출력 결합 광학 요소(50)에 할당된다.
광 출력 결합 광학 요소(50)의 하부 행(51)은 여기서는 예컨대 원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(57)을 갖는 볼록한 만곡부(56)를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 중앙 행(51)은 여기서는 예컨대 타원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(58)을 갖는 볼록한 만곡부(56')를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 상부 행(51)은 여기서는 예컨대 자유 형상 세그먼트로서 형성되는 만곡부의 윤곽 형상(59)을 갖는 볼록한 만곡부(56")를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 개별 행(51)들 사이에서, 광 출력 결합 광학 요소들의 테두리부들 상에는 그 종방향으로 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 범위 한정을 위한 출력 결합 그루브(55)들이 제공된다.
광 전도 요소(6)들에 할당되어 이 광 전도 요소들의 광 입력 결합면(61)들 상에 배치되는 상응하는 광원(3)들은 여기서, 그리고 하기 도면들에서 단순화를 위해 도시되어 있지 않다.
도 4에는, 본 발명에 따른 보조 광학 요소(4)의 제2 실시례가 상부에서부터 보이는 도면으로 도시되어 있다. 여기서 보조 광학 요소(4)는 킹크 없이 만곡된 펫츠발 표면(41)으로서 형성된다. 본 실시례에 따라서는, 보조 광학 요소(4)의 광 출사면 상에, 광 출력 결합 광학 요소(50)의 종방향(52) 또는 행 방향으로 균일한 높이(54)를 보유하는 광 출력 결합 광학 요소(50)들이 배치되어 있는 점이 확인된다.
도 5에는, 본 발명에 따른 보조 광학 요소(4)의 도 4에 도시된 제2 실시례가 정면에서부터 비스듬하게 바라본 등각 투상도로 도시되어 있다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 하부 행(51)은 여기서는 예컨대 원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(57)을 갖는 볼록한 만곡부(56)를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 중앙 행(51)은 여기서는 예컨대 타원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(58)을 갖는 볼록한 만곡부(56')를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 상부 행(51)은 여기서는 예컨대 자유 형상 세그먼트로서 형성된 만곡부의 윤곽 형상(59)을 갖는 볼록한 만곡부(56")를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 개별 행(51)들 사이에서, 광 출력 결합 광학 요소들의 테두리부들 상에는, 그 종방향으로 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 범위 한정을 위한 출력 결합 그루브(55)들이 제공된다. 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 종방향(52)으로, 또는 그의 행 방향으로, 상기 광 출력 결합 광학 요소들은 각각 일정한 폭(53)들 및 일정한 높이(54)들을 보유한다. 그러므로 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 볼록한 만곡부(56, 56', 56")들 내지 각각의 윤곽 형상(57, 58, 59)들은 종방향(52)으로, 또는 행 방향으로 각각 균일하게 형성된다.
도 6에는, 본 발명에 따른 보조 광학 요소(4)의 제3 실시례가 상부에서부터 보이는 도면으로 도시되어 있다. 여기서 보조 광학 요소(4)는 킹크 없이 만곡된 펫츠발 표면(41)으로서 형성된다. 도 4에 따른 실시례와 달리, 도 6에 도시된 실시례의 경우, 보조 광학 요소(4)의 광 출사면(5) 상에, 광 출력 결합 광학 요소(50)의 종방향(52) 내지 행 방향으로 상이한 높이(54, 54')들을 보유하는 광 출력 결합 광학 요소(50)가 배치되어 있는 점이 확인된다. 여기서 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)는, 자신의 종방향(52)의 대략 중앙에, 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)의 두 측면 테두리 섹션 상에서의 높이(54)를 갖는 재료 두께보다 더 큰 높이(54')를 보유한다.
도 7에는, 본 발명에 따른 보조 광학 요소(4)의 도 6에 도시된 제3 실시례가 정면에서부터 비스듬하게 보이는 등각 투상도로 도시되어 있다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 하부 행(51)은 여기서는 예컨대 원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(57)을 갖는 볼록한 만곡부(56)를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 중앙 행(51)은 여기서는 예컨대 타원형 세그먼트에 상응하는 만곡부의 윤곽 형상(58)을 갖는 볼록한 만곡부(56')를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)의 상부 행(51)은 여기서는 예컨대 자유 형상 세그먼트로서 형성되는 만곡부의 윤곽 형상(59)을 갖는 볼록한 만곡부(56")를 포함한다. 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 개별 행(51)들 사이에서, 광 출력 결합 광학 요소들의 테두리부들 상에 다시금 그 종방향으로 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 범위 한정을 위한 출력 결합 그루브(55)들이 제공된다. 하부의 두 광 출력 결합 광학 요소(50)는 이 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 종방향(52)으로, 또는 그의 행 방향으로 각각 일정한 폭(53)들 및 일정한 높이(54)들을 보유한다. 여기서 예시로서 자유 형상 세그먼트로서 형성된 만곡부의 윤곽 형상(59)을 포함하는 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)는 이 광 출력 결합 광학 요소(50)의 종방향(52)으로, 또는 그의 행 방향으로 상이한 폭(53, 53')들 및 상이한 높이(54, 54')들을 보유한다. 여기서 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)는, 자신의 종방향(52)의 대략 중앙에, 각각 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)의 두 측면 테두리 섹션 상에서의 자신의 폭(53)보다 더 작은 폭(53')을 보유한다. 또한, 상부 광 출력 결합 광학 요소(50)는, 여기서 대략 5㎛(마이크로미터)의 크기로 특유의 길이들을 갖는 마이크로 구조(90)들을 포함하는 거친 처리된 표면(9)을 구비한다.
이제 도 8 ~ 11의 대조를 위한 하기의 설명은 본 발명의 장점들을 보다 더 분명하게 해준다.
도 8에는, 본 발명에 따라 보조 광학 요소의 광 출사면 상에 광 출력 결합 광학 요소를 포함하여 형성되는 조명 유닛의 단일의 광 전도 요소의 예시의 광 분포가 도시되어 있고, 표시된 선들은 동일한 광도를 갖는다.
도 9에는, 도 8의 표시된 중심선(z)을 따르는 광도(Iv)의 특성곡선이 그래프로 도시되어 있고, 그래프의 왼쪽 측은 도 8의 하부 영역에 상응한다.
도 10은 도 8의 도면에 상응하지만, 그러나 여기서는 광 출력 결합 광학 요소가 없는 보조 광학 요소의 평면 광 출사면을 포함하는 종래 기술에 따른 조명 유닛의 광 전도 요소가 측정되었다. 여기서는, 의도되는 광 패턴의 양측에, 대조되는 도 8에 도시된 것과 같은 본 발명에 따른 광 전도 요소에서는 보다 더 약하게 확인되는 의도되지 않는 산란광 영역들이 확인된다. 또한, 본 발명에 따른 출력 결합 광학 요소들을 포함하는 광 전도 요소에 비해, 광도 특성곡선의 하부 영역 및 상부 영역에서 보다 더 약한 경사도로 하강하는 세기 특성곡선도 확인할 수 있는데, 이는 수직 방향으로 보다 더 멀리 이격되어 있는 동일한 광도의 라인들을 통해 도시되어 있다.
도 9의 그래프에 상응하지만, 그러나 보조 광학 요소의 광 출사면 상에 광 출력 결합 광학 요소가 없는 종래 기술에 따른 광 전도 요소에 대해 측정된 도 11에서는, 광도 특성곡선(Iv)이, 대조되는 도 9와의 비교에서 확인되는 것처럼, 본 발명에 따른 광 전도 요소의 광도 특성곡선보다 더 낮은 최대 광도를 보유한다는 점을 확인할 수 있다. 또한, 광도 특성곡선의 좌측 영역 및 우측 영역에서 바람직하지 못하게 보다 더 약한 경사도의 하강도 확인할 수 있다.
도시된 유형의 자동차 헤드램프에 의해, 예컨대 로우빔 또는 하이빔이 생성될 수 있으며, 이를 위해 예컨대 좌측 헤드램프 및 우측 헤드램프는, 그에 상응하게 장착한 자동차의 광 분포의 좌측 부분 및 우측 부분을 각각 생성하는데 이용되는 본 발명에 따른 헤드램프로서 형성된다. 다른 한편으로, 본 발명에 따른 헤드램프들을 장착한 자동차의 좌측 헤드램프와 우측 헤드램프는 도로 상의 근거리에서 겹쳐지는 각각 동일한 광 패턴들 역시도 생성할 수 있다.
1: 조명 장치
2: 조명 유닛
3: 광원, 예컨대 LED
4: 보조 광학 요소, 일차 광학 요소
5: 보조 광학 요소의 광 출사면
6: 광 전도 요소
7: 광 전도 요소들의 매트릭스 어레이
8: 광 출사 방향(화살표)
9: 거친 처리된 표면
10: 투영 광학계
41: 펫츠발 표면
50: 광 출력 결합 광학 요소
51: 광 출력 결합 광학 요소의 행
52: 광 출력 결합 광학 요소의 종방향 또는 행 방향(화살표)
53: 광 출력 결합 광학 요소의 폭(또는 53')
54: 광 출력 결합 광학 요소의 높이(또는 54')
55: 출력 결합 그루브
56: 광 출력 결합 광학 요소의 만곡부(또는 56', 56")
57: 예컨대 원형 세그먼트로서의 만곡부의 윤곽 형상
58: 예컨대 타원형 세그먼트로서의 만곡부의 윤곽 형상
59: 예컨대 자유 형상 세그먼트로서의 만곡부의 윤곽 형상
61: 광 전도 요소의 광 입력 결합면
62: 광 전도 요소의 광 출력 결합면
71: 광 전도 요소들의 매트릭스 행
72: 광 전도 요소들의 매트릭스 열
90: 마이크로 구조
100: 자동차 헤드램프

Claims (16)

  1. 자동차 헤드램프(100)를 위한 조명 장치(1)로서, 상기 조명 장치는 적어도 하나의 광원(3); 적어도 하나의 보조 광학 요소(4); 및 광 출사 방향(8)에서 보조 광학 요소(4)의 하류에 배치되는 투영 광학계(10)를 구비하는 조명 유닛(2)을 포함하고, 적어도 하나의 보조 광학 요소(4)는 복수의 광 전도 요소(6) 및 하나의 광 출사면(5)을 포함하며, 각각의 광 전도 요소(6)는 적어도 하나의 광원(3)의 광을 입력하기 위한 광 입력 결합면(61)을 포함하며, 그리고 광 전도 요소(6)들의 광 출력 결합면(62)들은 보조 광학 요소(4)의 공통 광 출사면(5)으로 이어지는, 상기 자동차 헤드램프용 조명 장치에 있어서,
    상기 광 출사면(5)은 적어도 일부 섹션에 볼록한 만곡부(56)를 구비하여 행(51)들에 배치되는 적어도 2개의 광 출력 결합 광학 요소(50)를 포함하며, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 개별 행(51)들 사이에는 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 테두리부들의 범위 한정을 위한 출력 결합 그루브(55)들이 상기 광 출력 결합 광학 요소들의 종방향으로 제공되고, 각각 복수의 광 전도 요소(6)는, 자체의 광 출력 결합면(62)들로, 하나의 광 출력 결합 광학 요소(50)에 할당되고,
    상기 광 전도 요소(6)들의 각각의 매트릭스 행(71)에는 각각 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)의 하나의 행(51)이 할당되고, 하나의 행의 모든 광 전도 요소는 하나의 광 출력 결합 광학 요소에서 끝단을 이루는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 매트릭스 행(71)에 배치되는 상기 광 전도 요소(6)들은 행별로 각각 마찬가지로 서로 이격된 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 상이한 행(51)들에 할당되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  5. 제1항에 있어서, 행별로, 서로 직접 인접하는 2개의 매트릭스 행(71)에 배치되는 광 전도 요소(6)들은 각각 행별로 배치되는 광 출력 결합 광학 요소(50)들에 할당되고, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 서로 직접 인접하는 행(51)들은 그들 사이에 위치하는 출력 결합 그루브(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 광 출력 결합 광학 요소(50)의 볼록한 만곡부(56)의 윤곽 형상(57, 58, 59)은, 원형 세그먼트, 타원형 세그먼트, 자유 형상 세그먼트를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  8. 제7항에 있어서, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 복수의 행(51)의 만곡부(56)의 윤곽 형상은 각각 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  9. 제7항에 있어서, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 적어도 2개의 행(51)의 만곡부(56)의 윤곽 형상들은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  10. 제1항에 있어서, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 각각의 행(51)은 각각 행 방향(52)으로 일정한 폭(53), 및 상기 만곡부(56)의 균일한 윤곽 형상을 보유하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  11. 제1항에 있어서, 상기 광 출력 결합 광학 요소(50)들의 적어도 하나의 행(51)은 행 방향(52)으로 적어도 일부 섹션에 상이한 폭(53, 53')들 또는 상이한 높이(54, 54')들 또는 상기 만곡부(56, 56', 56")의 상이한 윤곽 형상들을 보유하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  12. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 광 출력 결합 광학 요소(50)는 거친 처리된 표면(9)의 마이크로 구조(90)들을 구비한 표면 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 조명 장치(1).
  13. 삭제
  14. 제1항에 따른 조명 장치(1)를 적어도 하나 포함하는 광 모듈.
  15. 제1항에 따른 조명 장치(1)를 적어도 하나 포함하는 차량 헤드램프(100).
  16. 제14항에 따른 광 모듈을 적어도 하나 포함하는 차량 헤드램프(100).
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