KR20080051966A - 자동차 조명용 광학모듈 - Google Patents

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KR20080051966A
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Abstract

본 발명은 자동차 조명용 광학모듈에 관한 것으로, 특히 부피와 발광 다이오드의 개수를 감소시키면서 요구된 배광 성능을 만족시킬 수 있는 자동차 조명용 광학모듈에 관한 것이다. 본 발명은 발광 다이오드와 렌즈가 일정 거리를 갖도록 기판을 굴곡지게 형성하여 배광 설계 유연성을 높이고 조도 균일도를 개선시켜 부피가 감소되고 경량화된 고효율의 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 적은 수량의 발광 다이오드를 사용하면서 배광 성능은 향상되므로 발광 다이오드의 수량을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 소비전력이 감소되고 원가가 절감된 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 자동차의 종류에 따라 별도의 금형이 필요하지 않으므로 원가가 절감되며, 제조공정 또한 간편한 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다.
탑뷰형 발광 다이오드, 사이드뷰형 발광 다이오드, 기판, 굴곡, 수직, 자동차, 조명, 반사판

Description

자동차 조명용 광학모듈{OPTICAL MODULE FOR LIGHTING OF VEHICLE}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 평면도.
도 3은 도 2의 선 A-A에서 취한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 개략 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 평면도.
도 6은 도 5의 선 B-B에서 취한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지 101, 103: 기판
102: 사이드뷰형 발광 다이오드 104: 탑뷰형 발광 다이오드
105: 반사판 110: 탑뷰형 발광 다이오드 패키지
200: 베이스판 300: 렌즈
본 발명은 자동차 조명용 광학모듈에 관한 것으로, 특히 부피와 발광 다이오드의 개수를 감소시키면서 요구된 배광 성능을 만족시킬 수 있는 자동차 조명용 광학모듈에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전방 및 후방에는 운전자의 시야확보 및 신호전달을 위해 조명이 구비되며 이러한 조명으로는 후방조명의 제동램프(Stop Lamp), 테일램프(Tail Lamp) 및 방향지시등(Turn Signal) 그리고 전방조명의 방향지시등이 있다. 상기와 같은 조명에 사용되는 광원으로는 램프와 LED 광학모듈이 있으며, 상기 광원 중 종래 기술에 따른 LED 광학모듈은 계단식으로 형성된 기판의 각 단에 다수의 탑뷰형 발광 다이오드를 장착하여 자동차 법규 요구광도를 충족하고 있다.
하지만 이러한 종래 기술에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 하우징 내에 다수의 탑뷰형 발광 다이오드를 장착하기 위해 알루미늄과 같은 베이스판을 평평하게 제작한 후, 다시 상기 베이스판을 계단식 구조로 접거나 구부려 각 단 상에 탑뷰형 발광 다이오드를 클린칭(Clinching) 또는 SMT(Surface Mounting Technology) 공정으로 고정하고 상기 탑뷰형 발광 다이오드 상에 굴곡된 형상의 렌즈를 구비한다.
따라서, 이러한 구조를 갖는 종래 기술에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 하우징의 크기와 형상에 따라 베이스판의 계단식 구조와 탑뷰형 발광 다이오드의 배치도 상이하므로 자동차의 종류에 따라 별도의 금형이 필요하므로 고가의 금형비용이 발생되며 부피가 크고 복잡한 작업 과정이 필요하다.
또한, 종래 기술에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 계단식 구조인 베이스판 상에 다수의 탑뷰형 발광 다이오드를 장착하므로, 상기 탑뷰형 발광 다이오드의 출광면은 상기 렌즈의 굴곡에 따라 배치되지 않고 항상 전면을 바라보게 되므로 규정된 배광 범위 내에서 요구되는 휘도를 충족시키기 위해 다수의 탑뷰형 발광 다이오드를 필요로 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부피와 발광 다이오드의 개수를 감소시키면서 요구된 배광 성능을 만족시킬 수 있는 자동차 조명용 광학모듈을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 베이스판과, 상기 베이스판에 대하여 소정 각도로 장착된 기판 및 상기 기판 상에 장착된 발광 다이오드를 구비한 발광 다이오드 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈을 제공한다.
이때, 본 발명에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 상기 발광 다이오드의 출광면 상에 구비된 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는 사이드뷰형 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 다이오드는 탑뷰형 발광 다이오드를 포함하고, 상기 탑뷰형 발광 다이오드의 출광면 상에 구비된 반사판을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 기판은 상기 베이스판에 수직으로 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 다이오드는 다수개가 소정 간격을 갖고 상기 기판 상에 장착되며 상기 기판과 상기 렌즈는 일정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 발광 다이오드 패키지는 다수개가 서로 이격되어 상기 베이스판에 장착될 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는 다수개가 소정 간격을 갖고 상기 기판 상에 장착되며 상기 기판은 상기 렌즈와 일정 간격 이격되어 배치되도록 소정 곡률을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발광 다이오드는 기판의 곡률에 따라 굴곡지게 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 평면도이고, 도 3은 도 2의 선 A-A에서 취한 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)와, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)를 장착하기 위한 베이스판(200)과, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)의 출광면에 배치된 렌즈(300)를 포함한다.
상기 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 광원으로서, 광을 생성하기 위한 사이드뷰형 발광 다이오드(102)와, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)를 장착하기 위한 기판(101)을 포함한다.
상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)는 발광칩(미도시)과 상기 발광칩에 외부 전원을 공급하기 위한 리드(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)는 형광물질(미도시)을 포함할 수 있으며, 이러한 발광칩과 형광물질은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)는 하나의 청색 발광칩과, 황색 발광 형광물질을 포함할 수 있다. 즉, 발광칩에서 발광되는 청색광과, 청색광의 일부가 형광 물질에 의해 파장 변환되어 발광되는 황색광의 혼합으로 백색을 구현할 수 있다. 물론, 제동램프(Stop Lamp) 또는 방향지시등(Turn Signal)의 경우 별도의 컬러 렌즈를 사용하지 않도록 상기 발광칩이 적색 또는 황색을 발광하도록 구현할 수도 있다.
한편, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)는 출광면이 기판의 실장면에 대하여 측면을 향하도록 리드가 위치하게 되며, 이러한 구조에 의해 상기 리드가 상기 기판(101)에 장착되면 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)의 출광면의 중심에서 방출된 광은 상기 기판(101)에 수평하게 출력되며, 베이스판(200)과 렌즈(300)에는 수직하게 출력된다.
상기 기판(101)은 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)가 장착되며 외부에서 인가된 전원을 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에 인가하기 위한 것으로서, 이 를 위해 상기 기판(101)의 소정위치에 커넥터(미도시)가 형성될 수 있다. 이러한 기판(101)으로는 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에서 발생되는 열의 방출과 외부전원 인가를 위해 회로 패턴(미도시)이 인쇄된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB) 및 금속심 인쇄 회로 기판(Metal Core Printed Circuit Board; MCPCB) 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 인쇄 회로 기판의 회로 패턴은 상기 커넥터와 연결될 수 있으며, 상기 회로 패턴에 의해 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)와 상기 커넥터는 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 기판(101)은 차량의 외형에 따라 소정의 굴곡을 갖기 위해 상기 기판(101)의 일 측면은 상기 베이스판(200)의 일 측면과 동일하게 굴곡진 형상으로 제작되어 기판(101)의 일 측면과 베이스판(200)의 일 측면은 서로 대응된다. 또한, 상기 기판(101)의 일 측면에 대향하는 타 측면은 상기 렌즈(300)의 일 측면과 동일하게 굴곡진 형상으로 제작되어 기판(101)의 타 측면과 렌즈(300)의 일 측면은 소정 거리 이격된다.
이때, 상기 기판(101) 상에 장착된 사이드뷰형 발광 다이오드(102)는 상기 기판(101)의 타 측상에 장착되어 기판(101)의 타 측면의 굴곡에 따라 굴곡지게 배열되며, 이에 따라 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)의 출광면 역시 상기 렌즈(300)와 일정 거리 이격된다. 이때, 상기 기판(101)은 상기 베이스판(200)에 대하여 소정 각도를 갖도록 하여 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)의 출광면의 중심에서 방출된 광과 상기 렌즈(300)가 수직하도록 하는 것이 바람직하며, 이와 같이 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에서 방출되는 광을 상기 렌즈(300)에 수직으로 입사시켜 균일하게 퍼져나가도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 다수의 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)는 각각 적어도 하나 이상의 사이드뷰형 발광 다이오드(102)가 구비되며, 본 발명에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 이러한 발광 다이오드 패키지(102)를 적어도 하나 이상 구비하여 요구 광도를 만족시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 렌즈(300)와 소정 거리 이격되도록 사이드뷰형 발광 다이오드(102)가 배치된 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)를 베이스판(200)에 필요한 만큼 구성할 수 있고, 결과적으로 렌즈(300)에서의 조도 균일도를 효율적으로 할 수 있는 사이드뷰형 발광 다이오드(102) 배치 구조를 갖출 수 있다.
상기 베이스판(200)은 상기 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)를 장착하고 자동차의 해당 위치에 고정하기 위한 것으로서, 소정 곡률을 갖는 금속 또는 인쇄 회로 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 상기 베이스판(200) 상에 다수개의 사이드뷰형 발광 다이오드 패키지(100)를 소정 간격을 두고 장착할 수 있다.
상기 렌즈(300)는 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에서 방출된 점 광원을 최대한 면 광원으로 조절하기 위한 것으로서, 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에서 방출된 광을 외부로 출사시키기 위해 소정의 투명도를 갖는다. 이때, 상기 렌즈(300)가 소정의 색을 갖도록 하여 상기 사이드뷰형 발광 다이오드(102)에서 방출된 광을 소정의 색으로 여기 시키는 역할도 할 수 있다.
상기와 같이 본 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 발광 다이오드와 렌즈가 일정 거리를 갖도록 기판을 굴곡지게 형성하여 배광 설계 유연성을 높이고 조도 균일도를 개선시켜 고효율의 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다.
또한, 상기와 같이 기판의 굴곡을 따라 사이드뷰형 발광 다이오드(102)가 굴곡지게 배열되면서 렌즈(300)에 수직으로 광이 입사되어 균일하게 퍼져나가도록 하여 종래보다 적은 수량의 발광 다이오드를 사용하면서 배광 성능이 향상되므로 발광 다이오드의 수량을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 소비전력이 감소되고 원가를 절감시킬 수 있다. 또한, 자동차의 종류에 따라 별도의 금형이 필요하지 않으므로 원가를 절감시킬 수 있으며, 제조공정 또한 간편하다.
또한, 본 발명에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 종래와 같이 부피가 크고 무거운 계단식 기판 대신 굴곡진 기판을 여러 개 사용하므로 경량화될 수 있다.
다음은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈에 대해 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 후술할 내용 중 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 개략 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 평면도이고, 도 6은 도 5의 선 B-B에서 취한 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)와, 상기 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)를 장착하기 위한 베이스판(200)과, 상기 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)의 출광면에 배치된 렌즈(300)를 포함한다.
상기 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈의 광원으로서, 광을 생성하기 위한 탑뷰형 발광 다이오드(104)와, 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)를 장착하기 위한 기판(103)과, 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)의 출광면에 배치된 반사판(105)을 포함한다.
상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)의 광원으로서, 발광칩(미도시)과 상기 발광칩에 외부 전원을 공급하기 위한 리드(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)는 출광면이 기판의 실장면에 대하여 상향하도록 리드가 위치하게 되며, 이러한 구조에 의해 상기 리드가 상기 기판(103)에 장착되면 상기 발광 다이오드(104)의 출광면은 상기 기판(103)에 실장된 면의 대향면에 위치된다.
이때, 본 실시예에 따른 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)는 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)에서 방출된 광이 렌즈(300)에 입사되도록 하기 위해 반사판(105)이 형성된다.
상기 반사판(105)은 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)에서 방출된 광을 렌즈(300) 방향으로 반사시키기 위한 것으로서, 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)의 출광면에 배치될 수 있다. 즉, 상기 반사판(105)은 상기 탑뷰형 발광 다이오드 패키지(110)의 출광면 즉, 렌즈(300) 방향을 제외한 탑뷰형 발광 다이오드(104)의 주변 영역을 덮도록 형성될 수 있으며, 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)의 출광면에 위치된 영역은 소정 각도를 갖도록 하여 탑뷰형 발광 다이오드(104)에서 방출된 광이 상기 렌즈(300)에 입사되도록 할 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 반사판(105) 으로 모재의 반사면에 은(Ag)과 같이 반사율이 우수한 물질이 형성된 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)에서 방출된 광을 상기 렌즈(300) 방향으로 반사시킬 수 있는 물질이라면 어떠한 물질이라도 가능하다.
상기 기판(103)은 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)를 장착하고 외부에서 인가된 전원을 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)에 인가하기 위한 것으로서, 이를 위해 상기 기판(103)의 소정위치에 커넥터(미도시)가 형성될 수 있다. 이러한 기판(103)으로는 상기 탑뷰형 발광 다이오드(104)에서 발생되는 열의 방출과 외부전원 인가를 위해 회로 패턴이 인쇄된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB) 및 금속심 인쇄 회로 기판(Metal Core Printed Circuit Board; MCPCB) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판(103)은 차량의 외형에 따라 소정의 굴곡을 갖기 위해 상기 기판(103)의 일 측면과 상기 베이스판(200)의 일 측면 및 상기 기판(103)의 타 측면과 상기 렌즈(300)의 일 측면은 각각 동일하게 굴곡진 형상으로 제작되어, 상기 기판(103)의 일 측면과 베이스판(200)의 일 측면은 동일한 거리를 갖게 되고 상기 기판(103)의 타 측면과 상기 렌즈(300)의 일 측면 역시 동일한 거리를 갖게 된다.
상기와 같이 본 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 탑뷰형 발광 다이오드와 반사판을 사용하여 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 조명용 광학모듈과 동일한 효과를 기대할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙 련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 도시된 실시예에서는 자동차의 리어램프를 예로 하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 자동차 조명용 광학모듈은 자동차의 전방, 측면, 후방의 방향 지시등에 적용될 수 있으며, 광고간판, 일반조명 등 여러 분야에 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 발광 다이오드와 렌즈가 일정 거리를 갖도록 기판을 굴곡지게 형성하여 배광 설계 유연성을 높이고 조도 균일도를 개선시켜 부피가 감소되고 경량화된 고효율의 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 적은 수량의 발광 다이오드를 사용하면서 배광 성능을 향상시키므로 발광 다이오드의 수량을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 소비전력이 감소되고 원가가 절감된 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자동차의 종류에 따라 별도의 금형이 필요하지 않으므로 원가가 절감되며, 제조공정 또한 간편한 자동차 조명용 광학모듈을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 베이스판과,
    상기 베이스판에 대하여 소정 각도로 장착된 기판 및 상기 기판 상에 장착된 발광 다이오드를 구비한 발광 다이오드 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 출광면 상에 구비된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 사이드뷰형 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 탑뷰형 발광 다이오드를 포함하고,
    상기 탑뷰형 발광 다이오드의 출광면 상에 구비된 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 상기 베이스판에 수직으로 장착된 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 다수개가 소정 간격을 갖고 상기 기판 상에 장착되며,
    상기 기판은 상기 렌즈와 일정 간격 이격되어 배치되도록 소정 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 기판의 곡률에 따라 굴곡지게 배치된 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 다수개가 서로 이격되어 상기 베이스판에 장착된 것을 특징으로 하는 자동차 조명용 광학모듈.
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