KR20020032325A - 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법 - Google Patents

발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020032325A
KR20020032325A KR1020010065350A KR20010065350A KR20020032325A KR 20020032325 A KR20020032325 A KR 20020032325A KR 1020010065350 A KR1020010065350 A KR 1020010065350A KR 20010065350 A KR20010065350 A KR 20010065350A KR 20020032325 A KR20020032325 A KR 20020032325A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
collector
light source
spectrometer
emitting system
Prior art date
Application number
KR1020010065350A
Other languages
English (en)
Inventor
티스레르-비티히헬무트
Original Assignee
롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스, 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스
Publication of KR20020032325A publication Critical patent/KR20020032325A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/17—Discharge light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/27—Thick lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/17—Discharge light sources
    • F21S41/172—High-intensity discharge light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/28—Cover glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • F21V9/45—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity by adjustment of photoluminescent elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

차량용 발광 시스템에서, HID 또는 MPXL 램프로부터의 광은 광원을 적어도 부분적으로 둘러싸는 집광기(a collector)에 의해서 집광되며, 또한 광 도파관 물질(optical waveguide material)의 분광기(a separator)로 보내어지는데, 이 분광기는 가능한 한 높은 광 출력을 획득하기 위하여 특별한 형상을 가지는 광 출구 표면을 경유하여 원하는 광 빔(a desired light beam)을 형성한다.

Description

발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법{LIGHTING SYSTEM, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES, AND METHOD OF GENERATING A LIGHT BEAM OF DESIRED SHAPE}
본 발명은 발광 시스템, 특히 차량용 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔을 생성하는 방법에 관한 것이다.
발광 시스템 및 광 빔을 생성하는 관련 방법은 오랫동안 매우 다양한 형상으로 공지되어 있다. 광원에 의해 광이 생성되고 나서 다양한 발광 수단에 의해 빔으로 구현되어 원하는 형상의 광 빔을 얻는 것은 모든 관련 발광 시스템 및 방법에 공통적인 것이다. 특히, 차량 분야에서 널리 사용되는 광원은 할로겐 백열 램프이고, 최근 몇 년 동안에는 점차 가스 방전 램프, 더 상세하게는, 예를 들어 이른바 MPX 램프(Micro Power Xenon light)와 같은 저 전압 가스 방전 램프이다. 방전 램프는 그들의 유효 수명 및 전력 낭비에 관하여 백열 램프보다 실제로 우수한 주된 이점을 갖지만, 방전 램프에 의해 생성된 광 아크(light arc)는 백열 램프의 코일에 비해 분명한 경계(demarcation)를 갖지 못하여 선택적으로, 그리고 측광학적(photometrically)으로 제어하는 것이 더욱 어렵다.
광원에 의해 생성되는 광으로부터 원하는 광 빔을 형성하기 위해서는 무엇보다도 광원을 조사되는 표면상에, 즉 차량의 경우에서는 거리의 표면상에 직접적으로 투사하는 포물선형 반사기가 공지되어 있다. 최종의 빔 구조(beam composition)는 보통 프리즘 및 원기둥 렌즈 배열의 조합이며 전방에서 발광 시스템을 클로즈 오프(close off)하는 발산 렌즈(divergent lens)에 의해 달성된다. 게다가, 타원형 반사기가 램프 전방에서 몇 센티미터 떨어진 광원을 이미징(imaging)하는 방사 시스템이 공지되어 있다. 금속 플레이트는 이 통행 빔(passing beam)에 필요한 명암 에지(light-dark edge)를 생성하도록 하는 특정 형상의 기계적 컷오프 조리개(mechanical cut-off diaphragm)로서 차량의 조명 장치 내의 이러한 평판에 인접하여 존재한다. 투사 렌즈는 이러한 컷오프 및 광원을 도로 표면상에 이미징한다. 충분히 높은 대비를 가지는 명암 에지는 이러한 빔 생성 원리에 의해 생성될 수 있지만, 명료한 컬러 에지 효과(color edge effect)는 나타내지 못한다.
빔 특성의 개선은 소위 복합형 또는 프로파일형 반사기들(complex-shape or profiled reflectors)을 사용함으로써 달성된다. 반사기의 구조는 조명 장치 빔에 대한 그들의 효과를 기대하여 작은 세그먼트(segment)로 만들어져 있다. 그로 인해 고전적인 회전(타원 또는 포물선) 표면과 상이한 반사기 구조가 생성된다. 할로겐 백열 램프를 포함하는 조명 장치 내의 복합 형상 반사기를 이용하여 스크린 캡(a screen cap)없이 명암 에지의 충분히 높은 대비를 달성하는 것이 가능하다. 이러한 반사기의 경우에는 개선된 반사기 구조덕분에 빔에 영향을 미치는 분산 프론트 렌즈가 없어도 된다. 이 경우에서는 투명 커버 디스크(a clear cover disk)로 충분하다.
광원으로부터의 광을 수집하여 조명 장치 빔을 생성하는 공지된 넓은 개구(wide-aperture)를 갖는 발광 시스템내의 반사기에서는 광원의 위치 조정(positioning)에 대한 높은 요구가 부과된다. 이는 광 아크(light arc)가 백열 램프의 코일에 비해 선명한 경계를 가지지 못하기 때문에 특히 가스 방전 램프를 광원으로 사용하는 데 있어서 명백한 것이다.
점점 더 엄격한 요구가 빔 품질에 부과되는데, 반사기내의 광원의 위치 조정에 대한 더 엄격한 요구가 부과된다는 의미이기도 하다. 이러한 광원은 대체로 변경이 가능하도록 지원되어야하기 때문에 정확한 위치조정이 문제가 된다. 한편, 램프는 단순하고 빠른 방법으로 변경이 가능해야 하지만, 다른 한편으로는 안전하고 정확하게 고정되어야 하며, 적절한 비용으로 사용중인 고정 장치를 제조하는 것이 가능해야 한다. 이는 사용되는 고정 장치의 제조 허용 오차가 전체 시스템의 효율 및 광 전력을 제한하는 결과를 갖는다.
전술한 관점에서, 본 발명의 목적은 다른 광학 구성 요소에 비해 광원의 정확한 위치 조정이 전체 시스템의 광 출력 및 효율과 원하는 빔의 생성에 최소한의 영향만 끼치도록 하는, 특히 차량용 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔을 생성하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 적어도 하나의 광원, 바람직하게는 고전력 방전 램프(HighIntensity Discharge lamp : HID), 특히 저 전압 크세논 램프(MPXL : Micro Power Xenon Light)의 형태의 광원을 포함하는 발광 시스템, 광원에 의해 생성된 광을 적어도 하나의 분광기 및 적어도 하나의 광 도파관 물질의 분광기로 모으고 전하는, 부분적으로 광원을 둘러싸는 집광기에 의해 달성되는데, 각각의 분광기는 분광기로 유도되었던 광을 규정된 형상의 광 빔으로 방사하기 위한 적어도 하나의 특별한 형상을 가지는 광 출구 표면을 포함한다.
본 발명에 따른 구성은 상당히 많은 장점을 갖는다. 따라서, 예를 들어 흡수되지 않고 집광기의 적절한 구성을 통해 차량의 필드 내의 통과 빔에 요구되는 명료히 규정되는 명암 에지를 생성하고 하나 이상의 바람직한 분광기에 의해 이 에지를 이미징하는 것이 가능하다. 지금까지, 대비에 의해서(by contrast) 생성되는 광의 일부를 차단하고 그에 따라 관련 발광 시스템의 효율을 불필요하게 줄이는 컷오프 조리개에 의해 에지가 생성된다. 그러나, 본 발명에 따른 발광 시스템에서는 광원에 의해 생성된 광의 전체 양이 조명을 위해 사용될 수 있어서 실제로 매우 높은 효율이 달성된다.
본 발명에 따른 구성의 또 다른 주된 이점은 통상의 시스템과 비교했을 때 구조상 크기가 매우 감소되는 아주 작은 발광 시스템을 구현할 수 있다는 것이다.
또 아주 바람직한 실시예에서는 광원, 집광기 및 분광기는 소위 역어진 방사 경로가 얻어지도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 분광기 및 집광기는 집광기에 의해 생성된 광원의 이미지의 일부가 각각의 분광기의 입사 동공의 범위 내에 위치하도록 상호 관련하여 구성된다. (광원의 이미지의)발광 빔 경로 및 (투사되는 사물, 즉 이 경우에서는 집광기의 이미지의)이미지 빔 경로의 분리가 이러한 방식으로 유리하게 달성되어 광 출구 표면이 선명한 명암 에지를 생성할 수 있게 된다.
명암 에지가 광 빔 경로의 동공 근처 또는 그 내에 존재하는 경우에는 광 소스의 부정확한 정렬이 명암 에지의 대비에 영향을 미치지 않거나 실질적으로 미치지 않을 것이다. 본 발명에 따라 출구 표면 내에 있는 사물로 여겨지는 선명한 에지를 갖는 집광기는 공지된 컨덴서 렌즈(condenser lenses) 또는 광학 발광 시스템의 기능을 취한다.
특히, 이러한 구성 내에서 광원의 크기는 장치 빔 내의 구경에 아무런 영향도 미치지 못하고 단지 분광기의 지름에만 영향을 미친다. 대조에 의해서, 광원은 차량의 조명 내에서 도로 표면상에 직접적으로 투사되는데, 즉, 반사기의 각각의 세그먼트는 백열광의 선명한 이미지를 또는 도로 표면상의 광 아크를 생성한다.
분광기의 지름이 가상의 광원 이미지의 보다 더 크거나 적어도 같을 경우에는 방사 빔이 컷오프되지 않아서 발광 시스템의 효율은 매우 높을 것이다.
백열 코일의 크기 및 정렬로부터 방사된 광의 형상의 분리는 통상의 측광기의 문제없이 작은 광원으로부터 유래하는 광 빔의 개구를 유지하는 것을 가능하게 하는데, 집광기가 매우 높은 효율을 갖는 경우 작은 개구는 집광기의 구조적 치수가 이 개구에 직접적으로 의존하기 때문에 대체로 요구된다. 60°보다 작은, 바람직하게는 20° 내지 40°사이 및 심지어는 더 작은 개구를 갖는 광원이 사용될 수도 있다.
더욱이, 이러한 방전 램프의 동작동안에 형성되는 소위 소금 저장기(saltreservoir)내에서 분산되는 광도 사용될 수도 있기 때문에 엮어진 빔 경로는 통상의 방전 램프의 사용에 따른 효율의 증가도 가져온다. 상호 엮어진 빔 경로는 아크가 조명 장치 빔 내로 더 이상 선명하게 영사(picture)될 필요가 없어서 더 강한 광의 산란만이 빔에 최소한의 영향을 갖는다는 것을 의미한다.
램프 진공관을 갖는 방전 램프가 광원으로서 사용되는 경우에는 원통형 또는 기울여진 진공 형상을 갖는 방전 램프가 특히 적절하다는 것이 밝혀졌다.
바람직하게 집광기는 고체 구성 요소로 구성되고 투명, 열 저항성 재료인, 바람직하게는 유리에 의해 구성된다. 어느 광원이 사용되는지에 따라, 집광기는 유리와 비교되는 무게에 대해 이점을 가질 수 있다. 그러나, 통상의 가스 방전 램프의 사용에 따른 상당한 열의 발생은 단지 몇몇 합성 수지만이 집광기 재료로서 적합하다는 것을 의미한다.
바람직하게 집광기는 환상의(annular) 광 출구 표면을 가져서 바람직하게 많은 응용이 상이한 분광기의 사용을 통해 하나 및 동일한 "표준화된" 집광기 형상으로 구현될 수 있다.
원하는 광 빔의 형상 및 그 응용에 따라, 단지 하나의 분광기만 집광기 뒤에 정렬하는 것만으로 충분할 수 있다. 그러나, 특히, 차량의 분야에서 통과 빔을 위해 요구되는 광 빔을 생성하기 위해서는 집광기로부터 몇몇의, 바람직하게는 6 내지 10 개의 분광기 위로 분산시키고, 그런 다음 원하는 형상의 광 빔을 형성하도록 분광기에 의해 방출된 광 빔을 포개는 것이 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다.
분광기로부터 발산된 광의 산란이 필요한 경우에는 분광기의 광 출구 표면이이를 위해 분산 렌즈의 구조와 유사한 구조를 가질 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 이는 개별의 분산 렌즈와 그에 따른 항상 광 손실이 따르는 광의 또 다른 물질-공기-물질 전이가 생략될 수 있다.
본 발명의 다른 특별한 점들과 장점들은 도면을 참조하여 한정적이 아닌 예시적으로 기술되는 다음의 실시예로부터 자명해질 것이다.
도 1은 하우징 내에 구성된 광원, 집광기(collector), 분광기(separators)를 구비한 발광 시스템의 원리를 도시한 도면,
도 2는 라인 A-B에서 취해진 도 1의 집광기의 단면도,
도 3은 도 2의 라인 C-D에서 취해진 집광기의 단면도,
도 4는 광원, 집광기, 분광기를 구비한 본 발명에 따른 발광 시스템을 통해 상호 엮어진(interwoven) 방사 경로의 측면에서 올려보았을 때의 도면,
도 5는 도 4와 비교하여 주 방사 방향 주위로 90°회전되어 올려보았을 때의 도 4의 발광 시스템을 통한 방사 경로,
도 6 내지 10은 본 발명에 따라 구성된 다양한 각으로 올려다 본 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 발광 시스템12 : 방전 램프
14 : 집광기16 : 분광기
18 : 공통 하우징20 : 광 전송 프론트
24 : 광 입구 표면26, 36 : 광 출구 표면
28, 38 : 반사기화된 외측
도 1은 일체 참조 부호(10)를 가지는 발광 시스템이며, 이 시스템의 필수 구성 요소는 방전 램프(12)의 형태로 된 광원과 집광기(14) 및 결합하여 집합적인 분광기를 형성하는 다수의 분광기(16)이며, 이들 요소들은 광 전송 프론트(a light-transmitting front)(20)를 갖는 공통 하우징(a commnon housing)(18) 내에 존재한다. 구성 요소 및 방전 램프(12)를 동작시키기 위해 필요한 밸러스트(a ballast)(20)는 공지된 각각의 보유 수단(retention means)(24)에 의해 적당한, 가능하게는 조정이 가능한 방식으로 하우징(18) 내에 보유된다.
집광기(14) 및 분광기(16)는 고체 구성 요소이며, 이는 광의 인도(guiding) 및 광 빔의 형성이 통상적인 시스템에 비해 투명한 물질 내부에서 일어날 수 있으며, 광이 광 시스템의 광원으로부터 출구(exit)로 실질적으로 공기가 아닌 고체 매체 내에서 이동한다는 것을 의미한다.
집광기(14)는 도 2 및 도 3에서 두 개의 각에서 올려다본 도면으로 도시된다. 본 발명의 특징은 분명하게 관찰될 수 있는 데, 그것은 본 발명에 따른 발광시스템의 고효율에 기여하는데 그 특징은 집광기가 방전 램프(12), 또는 보다 정확히 말하면 방전 램프의 전극이 위치한 지역 및 광 아크가 램프의 동작 동안 형성되는 지역을 "포함한다(embrace)"라는 것이다. 그러므로, 집광기는 실질적으로 모든 생성된 광을 포획한다. 이러한 목적을 위해, 집광기의 광 입구 표면(24)은 그것이 방전 램프(12)를 둘러싸며 그의 세로축 경계는 방전 램프(12) 구(bulb)에 의해 차지되는 영역 외부에 놓이도록 구성된다.
도시된 실시예에서, 방전 램프(12)는 램프의 전극이 실질적으로 바람직한 광 빔의 방사 방향과 평행하게 연장된 직선 상에 놓이도록 집광기(14)에 대해 위치한다. 따라서, 이는 버너(burner)에 의해 생성된 광의 일부가 바람직한 광 빔의 방향으로 직접 방사되는, 이른바 "가로축 버너 위치(transverse burner position)"에 반대되는 "세로축 버너 위치(axial burner position)를 의미한다.
가로축 버너 위치에서는, 광의 일부는 바람직한 방향으로 인도되도록 반사 표면을 통해 전해진다. 하지만, 직접 방사된 그리고 반사된 광의 결과적인 혼합으로부터 광 빔의 형성은 구현하기 어려우며, 반사기 또는 집광기에 대해 버너의 매우 정확한 정렬을 요구하므로 정렬하기가 매우 어렵다. 따라서, 여기에서 도시된 세로축 버너 위치는 일반적으로 바람직하다.
세로축 버너 위치에서, 어떠한 광도 발광 시스템에 의해 생성된 바람직한 광 빔의 방향으로 방사되지 않아, 모든 광은 빔 방향으로 인도되기 위해 집광기의 영향을 받게 된다. 이는 집광기의 바람직한 출력 광 분배를 얻게 한다.
이 실시예에서 집광기(14)는 대략 15°내지 25°의 방사상 개구(radialaperture)를 가지며, 광원과 대면하고 있는 원뿔형 광 입구 표면(24)과 환형 광 출구 표면(26)을 포함한다. 집광기(14)의 회전 대칭 구조는 유리하게는 하나 및 동일한 집광기를 갖는 상이한 광 빔, 가령 차량의 헤드라이트에서 사용될 때에는 오른편 트래픽(right-hand traffic) 및 왼편 트래픽(left-hand traffic)을 위한 빔을 생성하게 할 수 있다. 이는 동일한 집광기를 기초로 하는 다양한 헤드라이트 모델의 특별하게 경제적인 제조가 가능하게 한다. 오직 다음에 분광기만 교환되면 된다.
램프(12)에 의해 광 입구 표면을 통해 집광기(14)로 방사된 광이 광 출구 표면(26)으로 실질적으로 완벽하게 인도되는 것을 보장하기 위해, 방사된 집광기의 모양에 따라서 집광기(14)의 외부를 적어도 부분적으로라도 반사기화(reflectorize)하는 것이 유용할 수 있다. 집광기(14)의 반사기화된 외측(28)은 회전 타원면의 모양을 갖는다.
원칙적으로, 집광기의 모양이 이와 달리, 바람직한 반사가 또한 전반사(total reflection)를 통해 외부에서도 성취되지만 외부의 반사기화가 집광기가 특별하게 조밀한 구조가 되게 하여 전체 시스템 구조 크기를 짧게 하도록, 형성될 수 있다.
집광기의 광 출구 표면(26)의 모양은 광 출구 표면(26)으로부터 방출되는 광 빔이 발광 시스템의 정상적인 동작 동안 급격한 명(light)에서 암(dark)으로의 천이를 갖도록 형성된다. 이는 분광기에 의해 이루어지며, 바람직한 모양의 광 빔이 중첩(superimposition)을 통해 이루어진다.
집광기의 내부(30)의 모양은 집광기가 광원에 대해 정확하게 실장될 때 전반사를 할 수 있도록 형성된다. 방사 경로는 도 4 및 도 5에서 도시된다.
도 4 및 도 5는 발광 시스템의 정상적인 동작에서의 광선의 경로(a,b,c,d,e)를 예시적으로 도시한다. 전반사는 위치(32) 및 위치(34)에서 발생한다. 즉 집광기(14)의 경계 표면에서와 분광기(16)의 경계 표면에서이다.
분광기(16)는 이상적으로는 도시된 실시예에서는 집광기(14)의 개구 분산(aperture distribution)을 사용한다. 분광기의 광 입구 표면(36) 및 광 출구 표면(38)의 만곡 부분들은 각각 자오선 초점 평면(meridional focal plane) 내에 놓인다. 이 방향에서의 집광기는 대략 15°의 개구를 갖는다. 거기에 수직으로, 개구는 오직 몇 도만 기울어져 있어서, 분광기의 어떤 이미징 효과(imaging effect)도 이 방향에서는 필요하지 않다. 이러한 방식으로 고 대비 에지(high-contrast edge)의 이미징을 간섭하는 것 없이 분광기의 경도 표면(longitudinal surface)에서 전반사를 사용할 수 있다.
고 전력 광원은 일반적 사용될 때 가시 영역에서뿐만 아니라 UV 영역에서도 광을 생성하기 때문에, 방사 보호를 위해서 뿐만 아니라 특히 UV 방사에 의해 통상적으로 저하되며 유리하게는 가령 폴리메틸 메타크리레이트(polymethyl methacrylate)와 같은 합성 수지로부터 제조될 수 있는 분광기의 서비스 수명의 연장을 위해 방사 경로에 UV 흡수 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
그러한 수단은 각각의 애플리케이션에 알맞도록 선택사양적으로 다양한 방식으로 제공된다. 가령, 광원(12) 및 집광기(14) 간에 또는 집광기(14) 및분광기(16) 간에 하나 또는 여러 개의 UV 필터를 제공할 수 있다. 이와 달리, 가령 유리와 같은 UV 흡수 물질로 집광기를 제조하는 것도 가능하다. 광원(12), 집광기의 광 입구 및/또는 광 출구 표면 및/또는 분광기의 광 입구 표면에 UV 흡수 층이 제공될 수 있다. 광원 상의 코팅은 동작 동안 발생하는 고온으로 인해 벗겨지기 쉬우므로, 집광기의 광 출구 표면 또는 분광기의 광 입구 표면 상의 코팅이 바람직하다.
분광기(16)는 만곡형 광 입구 표면(36) 및 만곡형 광 출구 표면(38)을 갖는다. 각 분광기(16)는 고체 성분(a solid component)인데 바람직하게는 가령 폴리메틸 메타크리레이트와 같은 양호한 도파관 성질을 갖는 합성 수지로 만들어진다. 유리에 비해 합성 수지가 열에 대한 저항성이 보다 낮지만, 본 발명에 따른 구조물은 광원 및 분광기가 열적으로 분리될 수 있어서 분광기가 오직 적당한 열 생성에만 노출된다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 발광 시스템은 다음과 같이 동작한다(도 4 및 5를 참조하라). 광이 광원(12)에 의해 생성된다. 광은 집광기(14)에 의해 수집되며 상호 엮어진 방사 경로의 형성 하에서 분광기(16)로 맞추어진다. 여기서 집광기는 광의 인도의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 광원(12)에 의해 방사된 광의 개구를 줄이며 그의 출구 표면에서의 소정의 광 분배를 생성한다. 광 빔은 흡수되는 것 없이 바람직한 급격한 명에서 암으로의 천이를 하면서 가령 차량에서 통행 빔을 생성하기 위해 광 출구 표면의 에지에서 발생된다.
광 빔은 분광기(16)로 인도되며 전반사에 의해 각각의 특별한 형상을 갖는광 출구 표면으로 향하며, 이 표면에서 그들은 분광기를 떠나 바람직한 형상의 광 빔을 생성하기 위해 중첩된다.
가령 분광기의 형상 및 수와 관련된 것과 같은 수많은 수정 및 추가적인 발전이 본 발명의 기본 사상의 범주 내에서 가능하다. 통합 유닛이 집광기 및 적어도 하나의 분광기로 형성되는 것을 생각할 수 있다. 광원이 집광기의 통합 부분으로 형성되면 즉 램프 유리의 모양이 집광기를 형성하도록 형성된다면 효율성이 보다 증가될 것이다. 이는 아크로부터 보다 많은 광을 포획하기 위해 집광 요소가 버너를 완전히 둘러쌀 수 있도록 할 것이다. 집광기로 구성되는 램프는 통상적인 램프보다 비싸지만, 가스 방전 램프의 후속되는 발전은 상당히 연장된 동작 수명을 목표로 하며, 이로써 램프의 교환이 자주 일어나지 않도록 하기 때문에, 보다 복잡한 구조의 이러한 램프의 사용은 상업적인 매력을 가지고 있다.
본 발명의 발광 시스템은 다른 광학 구성 요소에 비해 광원의 정확한 위치 조정이 전체 시스템의 광 출력, 효율 및 원하는 빔의 생성에 최소한의 영향만 끼치며, 또한 원하는 형상의 광 빔을 생성하는 방법을 제공한다.

Claims (11)

  1. 바람직하게 고전력 방전 램프(HID 램프 : 고밀도 방전 램프(HID lamp : High Intensity Discharge lamp)), 특히 저전압 크세논 램프(MPML : 마이크로 전력 크세논 광(MPXL: Micro Power Xenon Light))의 형태인 적어도 하나의 광원(12)과,
    상기 광원(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 광원에 의해서 생성되는 광을 적어도 하나의 분광기(separator)(16)로 통과시키는 집광기(a collector)(14)와,
    적어도 하나의 광 도파관 물질의 분광기(separator)(16)- 상기 각각의 분광기(16)는 상기 분광기(16)로 들어오는 광을 방사하는 적어도 하나의 특별한 형상을 가지는 광 출구 표면(26)을 포함함 -
    를 포함하는 발광 시스템(a lighting system)-특히, 차량용 발광 시스템-.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원(12), 상기 집광기(14), 및 상기 분광기(16)는 상호 엮어진 방사 경로(an interwoven radiation path)가 얻어지도록 배열되는 발광 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 집광기(14) 및 상기 분광기(16)는 상기 집광기(14)에 의해서 생성되는 상기 광원(12)의 상(image)의 적어도 일부가 상기 분광기(16)의 입사 동공(entrance pupil)의 영역 내에 놓이도록 배열되는 발광 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(12)은 60°보다 작은, 바람직하게는 20°와 40°사이의 개구(an aperture)를 가지는 광원인 발광 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 한에 있어서,
    상기 집광기(14)의 상기 광 출구 표면은 상기 발광 시스템의 정규 동작 동안에 상기 집광기(14)의 상기 광 출력 표면(26)으로부터 방출되는 광 빔들(light beams)이 예리한 명-암 천이들(sharp light-dark transitions)을 가지는 에지를 가지도록 형상을 가지는 발광 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광기(14)는 상기 집광기에 의해 집광되는 광이 상기 집광기(14)의 내벽들(28,30)에서의 반사를 통해 적어도 하나의 분광기(16)의 적어도 하나의 광 입구 표면(36)으로 보내지도록 형상을 가지는 발광 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(12)은 상기 집광기(14)의 일부를 형성하는 발광 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    몇몇 분광기- 바람직하게는 6개 내지 10개의 분광기 -가 제공되어 상기 발광 시스템의 정규 동작에서 상기 분광기들(16)에 의해서 방사되는 광 빔들의 중첩(superimposition)을 통하여 원하는 형상의 광 빔이 얻어지도록 구성되는 발광 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 분광기(16)는 동작상의 마운팅 위치(operational munting position)에서 상기 집광기(14)를 경유하여 상기 분광기(16)내로 보내어 지는 광의 적어도 일부가 전반사(32,34)에 의해서 광 출력 표면(38)으로 보내지도록 구성되는 발광 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작상의 마운팅 위치에서, 상기 분광기(들)(16)에 의해서 방사되는 광의 주 방사 방향에서 측정되는 상기 분광기(16) 또는 분광기들(16) 및 상기 집광기(14)의 길이는 80㎜와 200㎜ 사이에 놓이며, 자동차에서 이용되는 발광 시스템의 경우에는 80㎜와 120㎜ 사이에 놓이는 발광 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 있어서,
    상기 동작상의 마운팅 위치에서, 상기 분광기(들)(16)에 의해서 방사되는 광의 주 방사 방향에 가로로(transversely) 측정되는 상기 분광기 또는 모든 분광기들(16)의 지름이 60㎜와 200㎜ 사이에 놓이며, 자동차에서 이용되는 광 시스템에서는 바람직하게 60㎜와 100㎜ 사이에 놓이는 발광 시스템.
KR1020010065350A 2000-10-26 2001-10-23 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법 KR20020032325A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10053098A DE10053098A1 (de) 2000-10-26 2000-10-26 Beleuchtungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge und Verfahren zur Erzeugung eines Lichtbündels gewünschter Form
DE10053098.2 2000-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020032325A true KR20020032325A (ko) 2002-05-03

Family

ID=7661132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010065350A KR20020032325A (ko) 2000-10-26 2001-10-23 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6558031B2 (ko)
EP (1) EP1201985A2 (ko)
JP (1) JP2002150814A (ko)
KR (1) KR20020032325A (ko)
CN (1) CN1354340A (ko)
DE (1) DE10053098A1 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20030583A1 (it) * 2003-07-25 2005-01-26 Automotive Lighting Italia Spa Dispositivo di illuminazione per veicoli con riflettore
US6945681B2 (en) * 2003-09-24 2005-09-20 General Motors Corporation Headlamp assemblies and optical bodies for use therewith
US7044623B2 (en) * 2003-11-21 2006-05-16 Deepsea Power & Light Thru-hull light
US7677760B2 (en) * 2004-01-14 2010-03-16 Simon Jerome H Efficient and uniformly distributed illumination from multiple source luminaires
US7597453B2 (en) * 2004-01-14 2009-10-06 Simon Jerome H Luminaires using multiple quasi-point sources for unified radially distributed illumination
US20070137544A1 (en) * 2005-09-09 2007-06-21 Macdonald Ian M Two piece view port and light housing
US7513665B2 (en) * 2006-05-16 2009-04-07 Visteon Global Technologies, Inc. Headlamp module and headlamp assembly with internally reflecting translucent member
US7604383B2 (en) * 2006-06-29 2009-10-20 Magna International Reconfigurable headlamp and a control system for reconfiguring a vehicle lighting system
US20080130304A1 (en) * 2006-09-15 2008-06-05 Randal Rash Underwater light with diffuser
DE102009013812A1 (de) * 2009-03-18 2010-09-23 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Reflektor, Lichtquellenanordnung sowie Projektorgerät
DE102011055988A1 (de) * 2011-12-02 2013-06-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Optikelement für eine Beleuchtungsvorrichtung
KR102491854B1 (ko) 2017-09-29 2023-01-26 삼성전자주식회사 분광기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07104562B2 (ja) * 1989-06-02 1995-11-13 富士ゼロックス株式会社 カラー画像記録装置の照明用光源
US5897201A (en) * 1993-01-21 1999-04-27 Simon; Jerome H. Architectural lighting distributed from contained radially collimated light

Also Published As

Publication number Publication date
US20020085384A1 (en) 2002-07-04
US6558031B2 (en) 2003-05-06
JP2002150814A (ja) 2002-05-24
DE10053098A1 (de) 2002-05-08
CN1354340A (zh) 2002-06-19
EP1201985A2 (de) 2002-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8376599B2 (en) Light module for an illumination device
JP4335785B2 (ja) 車両用灯具
EP3343092B1 (en) A lighting device, corresponding lamp and method
JPH052901A (ja) 自動車のための前照灯
KR20020032325A (ko) 발광 시스템 및 원하는 형상의 광 빔 생성 방법
CN107859968B (zh) 车灯照明系统、车灯总成及汽车
JP2009277482A (ja) 車両用灯具
EP3343093B1 (en) A lighting device, corresponding lamp and method
KR101243358B1 (ko) 차량용 전조등
JPH06223601A (ja) 投光ヘッドランプ装置
KR100385606B1 (ko) 차량용 조명기구
CN210568143U (zh) 前照灯照明模组及车辆
RU2033569C1 (ru) Ламповая арматура
JP2006024395A (ja) 車両用灯具
WO2020052398A1 (zh) 一种车灯
JP2009187960A (ja) 車両用灯具
JPH0853028A (ja) 光源とその組立て方法
JP2002117710A (ja) ヘッドランプ
JP7433421B2 (ja) 車両ランプ用光学素子ユニット、車両照明装置、車両ランプ及び車両
JP2001188174A (ja) 集光照明装置
JP2003265465A (ja) Ｘ線照準器の照明システム
CN115707902A (zh) Adb远近光一体车灯照明模组及车灯
JP2006092887A (ja) 灯具
RU2130151C1 (ru) Фара для транспортных средств
RU2052707C1 (ru) Автомобильная фара

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid