KR20090126189A - 자동차 후방 콤비네이션 램프의 후방 적재된 ｌｅｄ 모듈 - Google Patents

자동차 후방 콤비네이션 램프의 후방 적재된 ｌｅｄ 모듈 Download PDF

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KR20090126189A
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Abstract

본원은 후방 콤비네이션 램프의 후방-적재 LED 모듈에 관한 것이다. 1개 이상의 LED가 인쇄회로판에 장착되고, 상기 인쇄회로판은 파셋된 포물선 모양의 반사체의 초점에서 상기 LED를 기구학적으로 유지 보유한다. 상기 LED에서 나오는 광은 횡단방향과 수평방향으로 확산되어 반사체에 의해 평행하게 되고, 그리고 반사된 평행한 광은 일반적으로 관찰자를 향하는 방향으로 후방 콤비네이션 램프 밖으로 종방향으로 향해 간다. 상기 LED 모듈 자체는 대체로 종방향으로 향해지고, 그리고 반사체의 정점(vertex)에 있는 홀에서 반사체의 실내 쪽으로 길이방향으로 삽입되는 것이다. 인쇄회로판, 상기 인쇄회로판에 인접하여 있는 선택형 서멀 패드, 및 상기 선택형 서멀 패드에 인접하여 있는 열전도 층이 모두 대략 평면 층으로 있고, 모두 대체로 서로가 평행하게 있고, 그리고 선택적으로 모두 동일한 푸트프린트를 갖는 것이다. 인쇄회로판, 서멀 패드 및 열전도 층이 모두 함께 일반적 평면의 렛지(generally planar ledge)를 형성한다.
렛지, 서멀 패드, 오목 반사체, 파셋, LED 모듈, 하우징, 열전도 층.

Description

자동차 후방 콤비네이션 램프의 후방 적재된 ＬＥＤ 모듈{REAR-LOADED LIGHT EMITTING DIODE MODULE FOR AUTOMOTIVE REAR COMBINATION LAMPS}
본 발명은 차량 라이트 시스템에서 후방 콤비네이션 램프에 관한 것이다.
오랜 세월 동안, 자동차에는 다양한 기능으로 작용하는 전기 조명이 이용되어져 왔다. 예를 들면, 광(light)은 약간의 적용물 만을 거론하여 말한다면 전방 조명(전조등, 보조등), 시인성(전방 주차등, 후방 미등), 신호성(회전방향 신호, 위험, 브레이크 등, 후진 등), 및 편의성(돔 라이트, 대시보드 조명)을 주었다. 역사적으로, 백열전구가 다양한 크기, 형태, 전력, 및 소켓 팩키지의 이용성으로 자동차의 일부 또는 모든 조명에 사용되었다.
근래, LED(light emitting diodes)가 자동차의 일부 조명 용도로 사용되기 시작하였다. 백열전구와 비교하여, LED의 사용은 전력을 덜 소비하고, 수명이 더 길고, 그리고 열을 덜 방출하여, 자동차 용도로 사용하기에 매우 적합한 것으로 이해 되고 있다.
상대적으로 짧은 기간에 LED가 조명원으로 도입되어져 있음으로서, 현재 자동차 제작자들은 조심스러운 자세로 LED를 대하고 있다. 이들은 상술한 모든 이점 때문에 LED의 채택을 상당히 열망하면서도, 이들은 소켓과 수반하는 전통적 스타일의 광학(optics)을 갖춘 잘 알려져 있는 친근한 전구/램프 를 완전히 포기하는 것을 주저하고 있다. 그 결과로, 근래, 종래 백열광-스타일의 전구와 고정체가 갖는 기구학적인 느낌을 주면서 실질적으로 광원으로서는 LED를 사용하는 수개의 조명 서브시스템이 등장하여 있다.
도1은 전방등(3), 안개등(4), 측부 리피터(6), 중앙 상부장착 정지등(7), 차량 번호판 등(8), 및 소위 "후방 콤비네이션 램프"(9)(RCLs; rear combination lamps)로 칭해지는 것을 포함하는 전방 방향 지시기(2)가 있는 전형적인 외부 라이트를 가진 일반적인 자동차(1)를 나타낸 것이다. 이들의 일부 또는 전부가 예를 들어 전조등 클리닝 시스템(5)과 같은 악세사리를 갖출 수 있다. 본원은 주로 후방 콤비네이션 램프(9)에 관심을 기울인 것이다.
각각의 후방 콤비네이션 램프(9)는 후미등(표시 등으로도 알려져 있음), 정지등(또한 브레이크 등으로도 알려져 있음), 방향전환 신호등, 및 후퇴등을 포함하는 것으로 정의 한다. 후방 콤비네이션 램프에 있는 각각의 등은 자신의 광원과, 자신의 반사 및/또는 포커싱 및/또는 시준 및/또는 확산 광학과, 자신의 기구 하우징 및, 자신의 전기회로 같은 것을 갖추고 있는 것이다. 이러한 면에서, 어느 한 개의 특정 광의 형태 또는 특징부가 상기 후방 콤비네이션 램프(9)에 있는 일부 또는 전부의 조명용으로 사용 될 수 있는 것이다. 선택적으로, 1개 이상의 기능을, 두개 이상의 광원을 제어하는 회로 또는 두개 이상의 광원을 유지하는 기구 하우징과 같이, 광 사이에서 나눌 수 있다. 예를 들면, 후미등과 정지등의 기능부가 이 중 필라멘트로 이루어진 단일 램프(전구)에 결합되어 있을 수 있는데, 일반적으로는 각각의 조명 서브-시스템이 자신의 독립된 램프를 갖는다.
근래, LED가 외부 자동차의 조명 시스템에 설치되어지기 시작하였으며, LED를 고정장치에 근접시키어 통합 설치하는 방식이 추세(trend)이다. 예를 들면, 지금은 중앙 상부장착 정지등(7) 또는 CHSMLs가, LED 모듈의 적용 및 채택을 상당히 용이하게 하는 방식으로 대부분 행해 진다. LED의 수명이 길기 때문에, 이러한 사실은 시간이 지남에 따라 바람직한 연구 대상이 된다.
다시 말해서, 길게 보면, 하우징, 반사체, 렌즈 커버 및 임의적인 중간개재 광학 요소를 포함하는 조명구 고정장치는, 사실상 LED 주위를 최적하게 설계한 구조를 채택 할 것이다. 아마도, 전기 접속부, 열 발산판, 시준 및/또는 반사 및/또는 확산 광학은, 본질적으로 종래 백열 전구 또는 램프 보다 LED에 더 적합한 설계로 이루어진다면, LED광원을 갖는 것으로 변경 될 것이다.
그런데, 짧게 보면, 많은 자동차 제작자들은 백열전구용으로 개발되어져서 오랜 세월 동안 사용되어져 온 공지된 반사체와 전구 형상으로 이루어진 것을 포함하는 친근하고 알려진 기술을 선호하고 있다. 그 결과로, 여러 조명 제작자들이 조명의 광원으로서 LED를 사용하면서, 종래 광 세트 소켓 개구와 전통적인 스타일의 광학을 사용하는 후방 콤비네이션 램프 시스템을 개발하였다. 상기 램프는 뒤로부터, 예를 들면, 오래된 백열등 시스템이 갖는 종래 방식으로 관찰자와 반대편 측으로부터 접근 할 수 있는 것이다. 상기 램프 시스템은, 램프 시스템의 기구학적인 면이 백열전구를 사용하는 종래의 확립된 시스템과 일치하는 것이기 때문에 단기간에서 보면 자동차 제작자들의 관심을 끄는 것이다. 이러한 램프 시스템의 예에는 미국 매사츄세츠 댄버스에 기반을 둔 오스램 실바니아 회사에서 상용 판매하는 JOULE 제품이 있다.
현재 LED원을 사용하면서도 종래 백열등 시스템에서 느끼는 기구에 대한 감정을 제공하는 램프 시스템을 이루는 다양한 설계가 있다. 그런데, 이러한 설계들은 각각, 조립공정이 곤란하거나 손실을 발생하는 낮은 광학효율과 같이 임의적인 결함이 있는 것이다.
코샤인 외 다수인에게 2006년 1월 31일자로 허여되고 그리고 미국 매사츄세츠 댄버스에 기반을 둔 오스램 실바니아 회사에게 양도된 미국특허 6,991,355호에는 상기 공지된 설계의 예가 기재되어 있다. 상기 설계에서는 각종 LED(22)가 인쇄회로판(20)의 일측에 부착되어 있고, 그리고 열 발산판(25)이 상기 인쇄회로판(20)의 타측에 부착되어 있다. 상기 LED(22), 회로판(20) 및 열 발산판(25)은 모두 반사체의 기부(정점) 근방에 오목 반사체(50) 외측에 위치 한다. 각 LED(22)에서 나온 광은 반사체(50)의 정점(vertex)에 있는 홀(hole)을 통해 LED(22)에서 신장된 각각의 광 가이드(30)에 의해 반사체(50)의 내부로 향해진다. 각각의 광 가이드(30)의 유출면이 반사체(50)의 초점에 위치하여, LED(22)에서 방출된 광이 광 가이드(30)로 들어가서, 반사체(50)의 초점에서 광 가이드(30)를 나와, 반사체(50)에서 반사되어서, 평행한 빔(collimated beam)으로 램프에서 나타난다. 상기 설계 중의 하나는 곡선 광 가이드(30a)를 사용하여서, 상기 광 가이드의 유출 면이 적정한 방향으로 광을 향하게 하고 그리고 광 가이드에서 나온 광은 적절한 방향으로 이동하여 적절한 장소에 있는 반사체(50)와 부딪치게 한 것이다. 상기 설계 중의 다른 하나는 중간개재 반사체(26)를 가진 직선 광 가이드(30)를 사용하여, 광 가이드 출력 광이 상기 반사체(50)에 적정하게 향하게 한 것이다.
상기 특허 '355호의 설계에서는 광 가이드(30)가 손실원 이다. 전형적인 광 가이드는, 모든 표면이 매끈한 또는 성형성분용으로 가능한 정도의 매끈한(smooth) 평탄면을 가진 플라스틱 또는 유리제의 대형 원통형 로드이다. 따라서, 상기 부품 상에는 추가 폴리싱 공정이 실시되는데, 그러한 폴리싱 공정은 바람직하지 않은 광 가이드의 제조가를 상승시키고, 그에 따라서 전체 램프 유닛의 값도 상승시킨다.
광 가이드의 종방향 면은 유입 및 유출 면인데, 이러한 양쪽 면은 손실을 발생 할 수 있는 것이다. 예를 들어, 만일 상기 면이 코팅되지 않았다면, 상기 로드와 공기 사이에서 굴절률의 차이로 인해서 표면 당 약 4%의 반사 손실이 발생할 것이다. 이러한 반사 손실은 비-반사 코팅물을 종방향 면에 적용하여 줄일 수 있지만, 이러한 사실은 바람직하지 않은 광 가이드의 제조비를 상승시키고, 따라서 전체 램프 유닛의 가격을 상승시킨다. 또한, 여기에는 광 분산에 의해 발생하는 종방향 면에서의 손실이 더해진다. 이러한 광 분산에 의한 손실은 어느 정도는 상관 종방향 면을 매끈하게 하여 감소시킬 수 있는 것이지만, 사실상 이러한 광 분산 손실을 없애기는 곤란한 것이다.
전형적으로, 광 가이드의 횡단 면은 코팅되지 않는 상태로 있어서, 광 가이드의 내부를 따라 전파된 광이 각각 외부 면에 부딪치어 반사되는 전체 내부 반사를 한다. 여기에도, 횡단 면을 따라서 있는 거친 표면, 오염물, 또는 그외 다른 결함으로 발생하는 광 분산 손실(scattering losses)이 있다. 상기 종방향 면에서 발생하는 광 분산 손실이 있는 상황에서, 상기 횡단 면에서 발생하는 광 분산 손실을 없애기는 곤란한 것이다.
따라서, 후방 콤비네이션 램프를, 광원으로 LED를 사용하고, 램프 뒤에서 삽입하고, 그리고 광학 손실이 없이 광 가이드를 저렴하게 제조하여 제공하는 것이 바람직 하다.
본원이 자동차 조명 시스템에 관한 것이기 때문에, 먼저 일부 기술을 살펴보는 것이 유익 할 것이다.
차량 모서리에 조명 시스템을 구성하고 있는 부품은 "라이트 세트(light sets)"로 알려져 있다. 건축물에서, "라이트 세트"의 상당물은 고정물(fixtures) 이다. 라이트 세트는 일반적으로 플라스틱 구성체 또는 하우징, 1개 이상의 반사체, 일부 경우에서는 렌즈 광학 시스템, 및 차량의 외부 형태에 맞추어 끼워지고 흔히 황색 및 적색과 같은 색상 구간을 가진 렌즈 커버로 이루어진다. 상기 라이트 세트의 하우징은 일반적으로 후방향으로 램프(보통 미국에서는 "전구"로 언급)를 갖는 소켓을 수용하여 보유하는 소켓 개구와, 통기 수단, 및 임의적인 경우에는 전방 조명용의 조정 수단을 구비한다.
일반적으로, LED-기본 조명 모듈에는 4개 핵심 요소가 있다. (1)활성 LED 칩 또는 다이, (2)상기 LED 칩에 의해 발생한 열을 소산시키는 열 발산판 또는 열 관리기, (3)LED 칩을 활성화 하는 구동 회로, 및 (4)LED 칩이 방출한 빛을 수용하여 관찰자 쪽으로 향하게 하는 광학. 상기 4개 요소는 각각의 특정 모듈을 위한 스크레치로부터 재설계 될 필요가 없는 것이다. 대신에, 특정 조명 모듈이 이미 알려져 있는 1개 이상의 요소를 사용하는 것이다. 이하, 본원에 기재된 LED-기본 조명 모듈이 사용되는 다수개의 공지된 요소를 기술한다.
매드하니 외 다수인에게 허여되고 그리고 미국 매사츄세츠 댄버스에 소재하는 오스램 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "LED 차량 램프의 구동 회로"인 미국특허 7,042,165호에는 LED-기본 조명 모듈용으로 공지된 구동 회로가 기재되어 있으며, 본원에 전반적인 기술내용이 참고로서 기재되었다. 상기 특허 '165호에는 LED 어레이용의 제1차량 램프 구동 회로가 개시되어 있으며, 상기 LED 어레이는 직렬의 4개 LED로 이루어진 제1스트링과 직렬의 4개 LED로 이루어진 제2스트링을 갖는 것이다. 제1LED 구동부는 제1LED 스트링을 구동하고 그리고 제2LED 구동부는 제2LED 스트링(string)을 구동한다. 정지 모드의 운영에서는, 양측 LED 스트링으로 흐르는 전류를 LED 스트링과 직렬인 LED 구동부로 제어 한다. 후미 모드의 운영에서는 전류가 직렬 접속 다이오드와 레지스터에 의해 단 1개의 LED 스트링에만 제공된다. 입력 전압이 감소되면, LED 스트링의 구동이 각각의 LED 스트링에 있는 1개 LED를 단락하는 절환 회로에 의해 주어진다. 제2차량 램프 구동 회로는 컨트롤 스위치와 직렬로 있는 제1LED 스트링과 제2LED 스트링을 포함하여 스위칭 노이즈를 감소시키고, 상기 컨트롤 스위치는 정전류 전압변동범위(constant current regulation)를 유지하는 피드백 회로를 갖고 각 LED 스트링에 있는 전류의 합을 조절한다. 특허 '165호에 기재된 구동 회로는 본원의 조명 모듈용 LED 칩에 직접 사용되거나 또는 상기 칩을 운전하게 용이하게 변경 될 수 있는 것이다.
코샤인 외 다수인에게 허여되고 그리고 미국 매사츄세츠 댄버스에 소재하는 오스램 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "LED 전구"인 미국특허 7,110,656호에는 LED-기본 조명 모듈용 상보성 소켓 및 전기 커넥터 기구 구성체가 기재되어 있으며, 본원에 전반적인 기술내용이 참고로서 기재된 것이다. 상기 특허 '656호에는 LED 광원이 기부를 가진 하우징을 구비한다. 중공 코어가 상기 기부에서 돌출되어, 종축선을 중심으로 배열되어 있다. 인쇄회로판은 상기 중공 코어의 일 단부에서 상기 기부에 위치하여 있고 그리고 그 중앙을 중심으로 동작할 수 있게 고정된 복수개의 LED를 갖고 있다. 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 중공 코어가 관형이고 그리고 인쇄회로판은 원형이다. 바람직한 실시예에서, 도2 및 도4a에 도시된 바와 같이 컵-형태의 몸체를 가진 광 가이드는, 벽 두께(T)를 갖는다. 상기 광 가이드는 중공 코어에 위치하고 그리고 복수개의 LED를 운영하는 관계로 있는 제1단부와 중공 코어 넘어로 돌출한 제2단부를 갖고 있다. 상기 두께(T)는 적어도 이용되는 LED의 방출 영역을 포함하기에 충분하게 큰 것이다. 상기 특허 '656호에 개시된 상보 소켓 및 전기적 커넥터 기구 구성체는 본원의 조명 모듈에 직접 사용되거나 또는 용이하게 개조 할 수 있는 것이다.
코샤인 외 다수인에게 허여되고 그리고 미국 매사츄세츠 댄버스에 소재하는 오스램 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "텐션 리시버를 포함하는 LED 전구 커넥터"인 미국특허 7,075,224호에는 LED-기본 조명 모듈용으로 다른 상보형 소켓과 전기 커넥터 기구 구성체가 기재되어 있으며, 본원에 전반적인 기술내용이 참고로서 기재된 것이다. 상기 특허 '224호에서, LED 광원(10)은 돌출 형성된 중공 코어(16)를 가진 기부(14)가 있는 하우징(12)을 포함한다. 상기 코어(16)는 대략 원추형으로 이루어진다. 중앙 열 컨덕터(17)는 중공 코어(16) 내부에서 중앙에 위치하고 그리고 고체 구리(solid copper)로 형성된다. 제1인쇄회로판(18)은 중앙 열 컨덕터의 일 단부에 연결되고 그리고 제2인쇄회로판(20)은 중앙 열 컨덕터(17)의 제2대향 단부에 설치 된다. 제2인쇄회로판(20)은 그곳에 고정되어 운영되는 적어도 1개의 LED(24)를 갖는다. 복수개의 전기 컨덕터(26)는, 제2인쇄회로판(20)에 형성된 전기적 트레이스와 접촉하는 기부근방(proximal) 단부(28)와 제1인쇄회로판(18)에 형성된 전기적 트레이스와 접촉하는 말단부(30)를 구비 한다. 각각의 전기 컨덕터(26)는 조립 과정에서 축선방향으로 가압되어 형성된 텐숀 릴리버(reliever)(27)를 갖는다. 제2인쇄회로판(20) 위에는 캡(32)이 끼워지고; 그리고 열 발산판(34)이 기부에 부착되어 제1인쇄회로판과 열 접촉 상태에 있게 된다. 상기 특허 '656호와 함께, 특허 '224호에 개재된 상보성 소켓과 전기 커넥터 기구 구성체는 본원에 기재된 조명 모듈용으로 바로 사용되거나 또는 용이하게 변경 될 수 있는 것이다.
코샤인에게 허여되고 그리고 미국 매사츄세츠 댄버스에 소재하는 오스램 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "교체식 렌즈 광학을 가진 대체형 LED 전구"인 미국특허 6,637,921호에는 회로 보드에 대해 수직방향으로 방출된 LED에서 나오는 광을 받을 수 있고 그리고 회로 보드에 대해 모두 대략적으로 평행한 다수개의 방향으로 상기 광을 반사하는, 반사 광학(reflective optic)을 기재하였다. 상기 특허 '921호에 개재된 광학은 LED 칩과 대면하는 원추점을 가진 역 원추형태 로 이루어진다. 상기 원추부는 연속성 이거나 또는 선택적으로 원추형태에 가까운 이산 면을 가질 수 있다. 반사 광학에는 상기 원추점 둘레에 배치된 단일 LED 칩 또는 복합 LED 칩이 사용 된다. 상기 특허 '921호에 개재된 반사 광학은 본원에 기재된 LED-기본 조명 모듈에 사용 할 수 있고, 그리고 관찰자 쪽으로 LED 광이 향하게 하는 반사체와 LED 칩 사이에 있는 광학로에 배치된 것이다.
본원의 실시예는, 자동차 후방 콤비네이션 램프(10)가: 종축선을 가진 하우징(21)과; 상기 하우징(21)과 열접촉 상태에 있는 열전도 층(43, 143)과 상기 열전도 층(43, 143)에 대해 대체로 평행하게 있는 인쇄회로판(41)을 구비한, 하우징(21)에 종방향으로 인접하여 있고 그리고 하우징(21)의 종축선에 대해 대체로 평행하게 있는 대체로 평면의 렛지(31, 131)와; 인쇄회로판(41)에 의해 전력을 전달 받고, 열전도 층(43, 143)에 의해 소산되는 열을 발생하고, 그리고 인쇄회로판(41)에서 원격지게 전파되는 광을 생성하는, 상기 인쇄회로판(41)에 배치된 복수개의 LED(44, 144); 및 그 정점에서 하우징(21), 렛지(31, 131) 및 LED(44, 144)를 수용하기 위한 구멍을 갖고, 초점이 있는 오목 반사체(13)를 포함하는 것이다. 상기 하우징(21), 상기 렛지(31, 131) 및 상기 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전하게 삽입되었을 때에, 상기 LED(44, 144)가 오목 반사체(13)의 초점에 위치한다. 상기 하우징(21), 상기 렛지(31, 131) 및 상기 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전하게 삽입되었을 때에, 상기 복수개의 LED(44, 144)에서 방출된 광(12)이 인쇄회로판(41)에서 원격지게 확산되고, 평행한 빔(14)을 형성하게 상기 오목 반사체(13)에서 반사되고, 그리고 하우징(21)의 종축선에 대해 대다수 광이 평행하게 램프(10)를 나가는 것이다.
다른 실시예는, 자동차 후방 콤비네이션 램프(10)가: 복수개의 LED(44, 144)에서 나오는 확산 광(12)을 수용하고 그리고 빔 유출방향으로 평행한 빔(14)을 반 사하는 오목 반사체(13)와; 인쇄회로판(41)과 상기 인쇄회로판(41)에 대해 평행하게 인접하여 있는 열전도 층(43, 143)을 구비한, LED(44, 144)를 기구학적으로 지지하고, LED(44, 144)에 전력을 전하고, 그리고 LED(44, 144)가 내는 열을 제거하는 대형 평면의 구성체(31, 131)를 포함하는 것이다. 상기 대형 평면의 구성체(31, 131)는 교체 모듈로서 오목 반사체(13)에 있는 구멍을 통해 빔 유출방향으로 삽입 가능한 것이다. 상기 대형 평면의 구성체(31, 131)가 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전 삽입되면, 복수개의 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)의 초점에 위치한다. 상기 대형 평면의 구성체(31, 131)는 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전 삽입되면, 하우징(21)이 상기 오목 반사체(13)의 외부 대부분에 있는 것이다.
본원에 기재된 LED(light emitting diode) 모듈은 외부 차량 조명용으로 사용되는 것이다. 상기 LED 모듈은 종래 백열전구에 사용된 방식과 유사한 방식으로 뒤에서 라이트 세트 소켓에 설치되고 교체 할 수 있는 것이다. LED 모듈은 또한 교체 모듈이 반드시 필요한 것이 아닌 경우엔 반사체 하우징에 설치되어 밀봉될 수 있는 것이다. 상기 LED 모듈은, LED 칩(들)에서 나온 광을 수용하여 반사 광을 관찰자 쪽으로 향하게 하는 반사체에 광을 분포하기에 적절한 광학 소자를 구비한다. 상기 구성에 대한 설명을 이하에 상세하게 기재하였다.
램프의 광원으로 LED를 사용하는 일반적으로 알려진 후방 콤비네이션 램프용으로, 출력 광이 적정한 방향으로 장치를 나가게 보장하는 많은 방식이 있다. 예 를 들면, JOULE 이름으로 상용되는 제1발전 시스템이 특정 각도로 장착된 LED를 사용하였다. 이러한 제1발전 시스템의 조립 공정은 바람직하지 않게 복잡하고, 그리고 LED와 제어 회로판 사이에 어려운 접속이 있는 것이다. 제2발전 JOULE 시스템용으로, LED 장착 계획안이, 후방 콤비네이션 램프 반사체의 초점에 LED 방출점을 이미지 하는 소형 반사체와 광 가이드로 대체 되었다. 상기 광 가이드는, 전형적으로 광 가이드를 따라 전해진 빔이 총 내부반사(total internal reflection)가 각각의 반사 면을 경험하게 보장하는 매끈한 면(smooth sides)을 가진, 유리 또는 플라스틱제의 투명한 관 이다. 상기 광 가이드는 제1발전 제품을 능가하는 향상된 것이지만, 시스템에 추가된 성분으로 시스템 가격이 올라가고 그리고 광 가이드의 유입 및 유출 접촉면에서 광의 일부를 상실하는 여전히 손실이 많은 것이다. 광 파이프와 상관 광학(light pipe and associated optics)으로 발생된 손실을 보충하기 위해 추가 LED가 필요하였다. 측부-방출 LED를 사용하는 시스템도 시도되었지만, 이것은 조립이 곤란하거나 낮은 광학 효율을 갖는 것이다.
일반적으로, 이전에 후방 콤비네이션 램프는 모두, 조립이 곤란하거나, 낮은 광학 효율이거나, 또는 후방 콤비네이션 램프용의 현재 하우징과 양립할 수 없는, 결함을 나타내었다.
본 발명은 상기 결함을 극복하고 그리고 1개 이상의 다음과 같은 이점을 제공하는 것이다.
첫째, LED 모듈을 완전하게 통합하여서, 성분 수를 감소하고 모듈의 조립을 간소화 하였다. 더우기, LED와 전자제품이 동일 보드에 있기 때문에, 이들 간에 추가적인 상호접속이 필요하지 않은 것이다.
둘째, LED 모듈은 후퇴-양립식(backwards-compatible)이고, 그리고 현재 후방 콤비네이션 램프 하우징의 특성과 어울리거나 용이하게 채택할 수 있는 광학적 및 기구학적 특성을 가졌다. 이러한 경우에, 상기 소켓은 열발산판으로 사용된다. 추가 방열동작이 필요한 경우에는, 서멀 핀 또는 휜을 인쇄회로판의 후면에 추가 설치할 수 있다.
세째, LED 모듈의 손실을 낮추어서, 모듈의 휘도를 높이고 그리고/또는 상기 모듈을 운영하는데 소요되는 전력 량을 감소 시키었다. 광 파이프 또는 임의적인 추가 광학(optics)이 필요하지 않다.
이하, 본원의 후방 콤비네이션 램프에서의 광학로(optical path)에 대한 설명과, 후방 콤비네이션 램프의 기구학적인 면에 관한 설명을 요약하여 기술한다.
후방 콤비네이션 램프용 후방-적재형 LED 모듈을 설명한다. 1개 이상의 LED가 인쇄회로판에 장착된다. 상기 인쇄회로판은 파셋된(faceted) 포물선 모양의 반사체의 초점에서 LED를 기구학적으로 보유 유지하고 있다. LED에서 방출된 광은 반사체에 의해 평행하게 되고, 그리고 반사된 평행한 광은 관찰자 쪽으로 후방 콤비네이션 램프에서 일반적으로 종방향으로 향해 나간다.
LED 모듈 자신은 일반적으로 종방향으로 향해지며, 반사체의 정점에 있는 홀에서 반사체의 실내 안으로 길이방향을 삽입된다. 인쇄회로판, 상기 인쇄회로판에 인접하여 있는 광학성 서멀 패드, 및 상기 서멀 패드에 인접하여 있는 열전도 층이 모두 대략 평면의 층에 있고, 모두 상호 대체로 평행하게 있고, 그리고 선택적으로 모두 동일한 푸트프린트를 갖는 것이다. 인쇄회로판, 서멀 패드 및 열전도 층이 함께 대략 평면 렛지(planar ledge)를 형성한다.
임의 적용에서, 상기 평면 렛지는 대략 수직적으로 종방향으로 향해진다. 인쇄회로판에 장착된 LED는 상기 렛지에 대해 대체로 수직하는 방향으로 광을 방출한다. 상기 LED에서 나온 확산 광은 램프의 최우측 및/또는 최좌측 엣지 쪽으로 측면방향으로 전파 된다. 반사체는 비축상(off-axis)에서 작동하고 그리고 대략 90도의 각도로 광학 축선을 구브리어서, 반사 광을 램프의 전방 엣지쪽으로, 길이방향으로 전파한다.
다른 적용에서, 평면 렛지는 대체로 수평하게 종방향으로 향해 있다. 인쇄회로판에 장착된 LED는 대체로 렛지에 대해 수직하게 광을 방출한다. LED에서 나온 확산 광은 램프의 상부 및/또는 하부 엣지 쪽으로 수직하게 전파된다. 상기 적용에서, 램프는 LED에서 수직 전파 광을 전환하는 1개 이상의 중간개재 반사체를 포함한다. 1개 이상의 중간개재 반사체에서 반사된 광은 광을 평행하게 하는 반사체 쪽으로, 대체로 수평하게 전파한다. 상기 광을 평행하게 하는 반사체는 비축상에서 작동하고 그리고 대략 90도로 광학 축선을 구브리어서, 반사 광을 램프의 전방 엣지쪽으로, 길이방향으로 전파한다.
상기 회로판은 1개 이상의 커넥터 핀을 구비한다. 상기 핀은 회로판에 대해 평행하게 회로판의 단부 밖으로 신장되고, 그리고 회로판으로 및/또는 회로판에서 전력 및/또는 모니터 동작을 제공한다. 커넥터 핀은 핀에 부착된 플라스틱 커넥터를 포함한다.
LED가 내는 광은 LED 자신에 의해 특징적으로 되는 특정 각도의 형태로 확산된다. 각각의 LED는 지면에 대해 대체로 평행하게 차량의 중앙에서 나와 이동하는 빔을 방출한다. 고정부는 LED가 내는 광을 평행하게 하여, 지면에 대해 대체로 평행하게 차량의 후방에서 평행하게 된 광을 반사하는 곡선의 반사체를 포함한다.
반사체의 형태는 포물면의 초점에 또는 그 근방에 위치한 LED를 가진, 반-포물면의 형태이다. 만일 2개 이상의 LED가 있다면, 각 LED에서 나온 광은 상기 고정부에 있는 반사체에 의해 평행하게 되고 반사하게 되지만, 2개 LED에서 나온 광은 포물선 모양의 반사체의 초점 길이로 분할된 LED의 측면 분리에 의해 일어나는 약간의 각도 차로 나타날 것이다. 일반적으로, 고정부에서 나오는 방출 형태는 2차원에서의 발생 광의 각도 프로필을 규정한 특정 법규에 부합하여야 한다.
상기 고정부에 있는 반사체는 파셋되어 있어서, 고정부에서 나타나는 광이 특정하게 사전 결정된 각도 요건을 만족하게 한다. 상기 반사체의 그러한 파셋 작용(faceting)은 공지된 것으로서, 이하에서 보다 상세하게 설명된다.
시뮬레이션을 실시하고, 원형(prototypes)을 형성하고, 그리고 전력(또는 루멘에서의 플럭스) 측정을 하여 상기 시뮬레이션과 일치하는 것을 찾아낸다.
임의 실시예에서, 모듈 및/또는 소켓 부품은 열발산판으로 작용한다. 어느 한쪽 또는 양쪽이 알루미늄 또는 다른 적절한 열전도성 재료로 제조되어 고정부에서 열을 방출하게 동작한다.
다음, 후방 콤비네이션 램프의 광학로에 대한 설명을, 광학 성분의 기구학적인 실행에 대한 설명과 함께 요약하여 기술한다.
도2는 후방 콤비네이션 램프(10)에서의 광학로(optical path)를 단순하게 나타내어 개략 도시한 횡단면도 이다. LED 모듈(11A)는 후방 콤비네이션 램프(10)의 측부 쪽으로 옆면방향으로 확산 빔(12)을 방출한다. 상기 확산 빔은, 여기서는 광학 축선(17)으로 나타낸 특정 방향을 따라 최대 휘도(peak brightness)를 갖는다.
상기 확산 빔(12)은 특정한 각도 분포 또는 각도 폭으로 특징되며, 이러한 사실은 얼마나 신속하게 각도의 함수로서 빔의 휘도가 감소하는지를 나타낸다. 예를 들어, 확산 빔은 빔의 세기 또는 휘도의 특정(characteristic) 반높이 전너비(FWHM: full-width-at-half-maximum) 또는 1/e^2 세기 반너비(half-width-at-1e^2-in-intensity)를 갖거나, 또는 임의적인 다른 적절한 각도 폭을 갖는다. 확산 빔의 특정 각도 폭은 x- 및 y-방향을 따라 동일할 수도 있고 다를 수도 있으며, 여기서 광학 축선은 z-방향 인 것으로 생각 한다. 확산 빔의 크기는 LED 모듈(11A)로부터의 거리에 대체로 비례하여 광학 축선(17)을 따라 전파되면서 성장한다.
도2에 간략하게 도시한 광학로에서는 오직 1개의 LED 만이 LED 모듈(11A)에 있는데, 실질적으로 모듈에는 1개보다 많은 LED가 있다. 상기 경우에는 도2에 도시한 시스템을 간략하게 나타내어 설명 할 목적으로 그렇게 나타낸 것이다.
상기 확산 빔(12)은 오목 반사체(13A)에 부딪친다. 상기 반사체는 상기 빔을 평행하게 하여(collimate), 후방 콤비네이션 램프(10)의 전방 쪽으로 종방향으로 평행한 빔(14)을 반사한다.
반사체(13A)는 정점(vertex)을 가진 횡단면이 포물선인 포물면 형태로 이루 어진다. 포물선 모양의 반사체는 포물면의 초점에 위치한 광원에서 나온 실질적으로 무-수차의 평행한 빔(virtually aberration-free collimated beam)을 형성한다. 초점에서 원격지는 광원의 종방향 이동(shift)은, 디포커스 또는 시준점에서 멀어지는 일탈 또는 평행관계에서 멀어지는 광속의 등가 일탈을 일으킨다. 초점에서 원격지는 광원의 측방향 이동은 반사된 평행한 빔의 이식 에러를 일으킨다. 다르게 표현하면, 측방향 이동 광원을 위해서, 반사 빔은 여전히 평행하게 되지만, 상기 반사 빔은 이동하지 않은 경우에는 각도 일탈이 일어난다. 일반적으로, 라디안(radians)에 있어서의 그러한 각도 이동 값은 포물선 모양의 반사체의 초점길이로 나누어진 광원의 측방향 이동 값과 같다. 상기 초점에서 원격지는 충분한 크기의 측방향 이동을 위해, 상기 반사 빔은 코마(coma)와 같은 단색 파면 수차도 나타 낸다.
백열전구가 사용된 종래 형태의 반사체용으로는, 전구가 일반적으로 반사체의 뒤에서 접근하여, 대칭적인, 포물선 모양의 반사체의 초점에 배치된다. 통상적으로 반사체는 고정부의 전방을 향하는 방향으로 개구를 갖고, 전구를 둘러싸고 있다. 백열전구는 모든 방향으로(소켓을 향하는 방향은 제외) 광을 내기 때문에, 가능한 방출 광 만큼의 많은 광이 포물선 모양의 반사체에 나오는 평행한 빔으로 향하도록, 유용한 방위각으로 전구를 둘러싼다.
대조적으로, 광원으로서 LED를 사용하는 포물선 모양의 반사체용으로는, 광원에서 내는 광을 모두 포획하도록 전체 360도 방위각의 완전 포물면을 사용할 필요가 없다. LED가 상당히 작은 고체의 앵글 콘(angle cone)으로 광을 내기 때문 에, 반사체에서 전체 공간 범위의 빔을 포획하는데 일 부분의 포물면 만을 사용하여도 충분한 것이다. 그 결과로, 반사체(13A)는 예를 들어, 반(half)-포물면 또는 다른 적절한 포물면 부분과 같은 부분 포물면(a fraction of a paraboloid)이 될 수 있는 것이다. 반-포물면은 그 정점과 초점을 통해 신장된 평면으로 완전 포물면을 양분하여 시각적으로 나타낸 것임에 유념한다. 광학적으로, 그러한 상기 부분 포물면은 충분하게 광원에서 나온 확산 광을 포획하는 일을 하고, 그리고 완전 포물면보다 덜 체적을 사용하고 그리고 덜 재료를 사용한다.
도2에서, 반사체에서 광학 축선이 굽어진다고 보면, 광학 축선(18)이 대부분 후방 콤비네이션 램프(10)의 전방을 향하는 종방향으로 향해져, 평행한 빔이 된다. 임의 적용에서, 상기 광학 축선(17, 18)은 반사체에서 90도로 굽어 진다. 다른 적용에서는 90도 보다 약간 더 크거나 작은 각도로 굽어 진다. 이러한 모든 경우에 맞게, 본원은 확산 빔(12)이 "대부분" 측방향을 향하는 것을 기준으로 하고 그리고 평행한 빔(14)이 "대부분" 종방향을 향하는 것을 기준으로 한 것이다.
상기 평행한 빔(14)은 일반적으로 문헌에선 "평행 광속(parallel light flux)"으로 참고된 것이다. 이러한 용어들은 다른 표현으로 나타낼 수 있는 것이며, 본원에 사용된 바와 같은 상당어구가 고려 될 수 있다.
투명한 "클리어 커버" 또는 "렌즈 커버"(15)를 통과한 후에, 평행한 빔(14)은 일직선 상태(16)로 있으며, 관찰자 쪽으로 자동차의 후방에 있는 후방 콤비네이션 램프(10)를 나간다. 상기 클리어 커버(15)는 투과된 광에서 1개 이상의 파장 또는 파장 밴드를 필터링 하는 것과 같은 선택적 분광 작용을 하지만, 일반적으로 디퓨져가 하는 것과 같이 상기 빔을 분산시키지는 않는다.
LED 모듈(11A), 반사체(13A), 및 클리어 커버(15)는 모두 하우징(20)에 기구학적으로 유지되어 있다. 상기 하우징(20)은 바람직하게 저렴한 비용으로 제조되고, 반사체(13)의 표면 외곽을 갖게 몰드 또는 스탬프 된 것이다.
후방 콤비네이션 램프(10)의 기구학적인 면에 대해서 광학로의 설명과 함께 이하에 그 설명을 기술 한다.
도2의 간략하게 나타낸 후방 콤비네이션 램프(10)는 후방 콤비네이션 램프의 법적 요건에 맞추기 전에 부분적인 수정이 필요한 것이다. 즉, 상기 법적 요건에서 백열 전구용으로 정의된 부분과, 새로운 LED-기본 램프가 종래 요건을 충족하도록 백열전구 스타일의 고정장치에서 출력하는 것과 "유사한" 출력을 하도록 설계하는 부분을 철회 한다.
예를 들어, 상기 후방 콤비네이션 램프는 단일 LED에서 가능하거나 편리한 것보다 더 많은 광 출력 전력을 필요로 한다. 그러한 복수-LED를 도3에 간략한 형태로 개략적으로 나타내었다.
도2의 후방 콤비네이션 램프(10)와 대비하여, 다른 성분은 3개 LED를 구비한 복수-LED 모듈(11B)인 것이다. 이러한 간략하게 도시한 도면에서, LED는 모두, 전형적인 제조, 조립 및/또는 정렬 배치 공차 내에서 대체로 동일한 방향으로 광을 방출 한다. 다른 적용에서는, 1개 이상의 LED가 다른 방향으로 향한다.
복수-LED 모듈(11B)에 있는 3개 LED원의 각각에서 나오는 광은 후방 콤비네이션 램프(10)를 통해서 나아가고, 본원에서는 3개 세트의 점선으로 빔을 나타내었 다. 상기 시스템에서 복수개의 간격을 갖고 분리되어 있는 광원의 효과는 광학 축선(18)에서 원격지는 빔(16)의 일부 선(ray)의 각도 일탈이 소 각도로 있는 것이다. 전형적으로, 그러한 각도 일탈은 수 도(a few degrees) 정도로 작은 각도이어서, 출력 빔(16)은 여전히 평행한 것으로 판단한다.
광학적인 면에서는, 가능한 함께 근접하여 있는 LED를 가지는 것이 바람직 하다. 그런데, 열적인 면에서는, 각 LED가 발생하는 열이 효과적으로 소산되게 가능한 멀리 이격되어 있는 LED를 가지는 것이 바람직 하다. 실질적으로는, 상기 LED가 수 밀리미터 또는 그 보다 멀리까지 인쇄회로판에서 이격 분리되어 있다. 후방 콤비네이션 램프(10)의 열적인 면에 대해서는 광학로에 대한 설명과 함께 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
도3의 간략하게 나타낸 후방 콤비네이션 램프(10)는 충분한 출력 광학 전력을 갖지만, 출력 빔(16)에서 적절한 각도의 광 분포가 이루어지지 않은 것이다. 다른 표현으로 한다면, 상기 출력 빔(16)이 너무 강력한 지향성이어서, 관찰자의 시선이 상당한 협폭의 출력빔(16) 외부에 있는 경우에, 상기 램프는 밝기가 충분하게 나타나지 않을 것이다.
이러한 사실은 램프 출력 각도 규정과 백열 전구의 출력으로 인한 광 방출을 시험하여 보면 보다 분명하게 이해 할 수 있을 것이다. 종래 스타일의 반사체 고정장치에서 나오는 광은 포개진 2개 부분, 즉, (1)전구에서 클리어 커버 밖으로 바로 이동하는 광, 그리고 (2)포물선 모양의 반사체에서 반사되는 전구에서 나온 광을 갖는다. (1)부분은 확산하고, 반면에 (2)부분은 대체로 평행하게 된다. 자동 차에서 원격져 있는 공간에서의 상기 2개 부분의 조합은, 관찰자의 시선이 (2)부분으로부터 평행한 빔 내에 있을 때에 더 큰 세기를 갖고, 각도 의존성(angular dependence)이 있는 것이다. 그런데, 상기 각도 의존성은 (1)부분의 상대적으로 약한 각도 의존성에 의해 완화 된다. 법적 규정에 따르면, 각도 산출을 위한 전형적인 절단 값은 수직방향으로 약 ±10도 및 측면으로 약 ±20도 이게 하여서, 상기 램프에서 나오는 광이 관찰자의 시선이 각진 절단부 "내에(within)" 있으면 충분히 볼 수 있게 되지만, 만일 관찰자의 시선이 각진 절단부 외부에 있으면 반드시 보여지게 할 필요는 없는 것이다.
그 결과, 상기 각도 범위는 기껏해야 ±수 각도(a few degrees)일 뿐이기 때문에, 도3의 간략하게 나타낸 후방 콤비네이션 램프(10)에서 나온 출력 빔(16)은 너무나 폭이 좁아서 수직적으로 약 ±10도 이고 측면으로 약 ±20도인 각도 규정을 충족시킬 수가 없다. 빔의 평행도를 심하게 변경하지 않고 빔을 각도 확장하기 위해 개발된 공지된 요소를 도4에 도시하였다. 상기 요소는 "파셋" 반사체로 언급 된다.
간략하게 나타낸 도2의 후방 콤비네이션 램프(10)와 대비하여 도4의 다른 부분은 파셋된 포물선 모양의 반사체(13B)로 포물선 모양의 반사체(13A)를 대체한 것이다. 일반적으로, 파셋 반사체는 산업분야에서 공지된 것이며, 지난 1972년 또는 그보다 빨리 특허문헌에 개재되어진 것이다. 3개의 공지된 파셋 반사체를 이하에 요약하여 기술 한다. 이하에 요약 설명되는 3개 예에 더하여, 임의적인 적절한 파셋 반사체 디자인을 사용할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도4에 도시한 예에 서, 각각의 파셋 부분(19A, 19B, 19C, 19D, 19E)은, 일반적으로 각각의 파셋 부분과 동일한 각도 범위로 이루어진 전체 램프 출력으로, 광이 동일한 사전 결정된 각도로 향하게 된다. 다른 실시예에서는 각각의 파셋 부분이, 모든 파셋 부분에서의 각도 분담(angular contributions)이 이루어진 전체 램프 출력으로, 파셋 부분 자신의 각각의 사전 결정된 각도 범위로 광을 향하게 한다.
초기 파셋 반사체 설계 중의 하나가, 도노휴 외 다수인에게 1972년 10월 24일자 허여된 발명의 명칭이 "조명 유닛용 파셋 반사체"인 미국 특허 3,700,883호에 개재된 것이 있으며, 그 전반적인 기술내용은 본원에 참고 문헌으로서 기재 하였다. 도노휴의 특허는 왜곡되지 않고 반사되는 광원 이미지를 생성하게 각 파셋의 수, 크기, 곡률 및 위치를 설정하는 것으로, 적산 효과(cumulative effective)가 기술된 임계치 내에서 필요한 조명 분포를 생성하는, 반사체를 제조하는 방식을 기재한 것이다. 정확한 포물선 모양의 원통형 표면을 1972년에는 제조가 곤란하였기 때문에, 도노휴는 수학적 근사값을 주어서 원통형 표면 대신에 원형을 사용할 수 있게 하였다.
다른 파셋 반사체 설계에는, 코스마트카에게 1987년 11월 3일자 허여된 발명의 명칭이 "헤드램프용 파셋 반사체"인 미국 특허 4,704,661호에 개재된 것이 있으며, 본원에 전반적인 기술내용을 참고로서 기재 하였다. 수직 원통형 표면을 사용한 초기 도노휴의 특허와 대비하여, 상기 코스마트카의 특허는 수직한 포물선 모양의 원통형 표면과 단순 회전식 포물선 모양의 표면을 사용한 것이다.
세번째 공지된 파셋 반사체 설계에는, 사이토에게 1995년 4월 11일자 허여된 발명의 명칭이 "차량 헤드램프용 반사체"인 미국 특허 5,406,464호에 개재된 것이 있으며, 본원에 전반적인 기술내용을 참고로서 기재 하였다. 사이토의 특허는 각각의 반사구역이 다수개의 구간으로 이루어진, 다수 반사구역을 가진 반사체를 개재한 것이다. 각 구간은 기본 곡선면(쌍곡선 포물면, 타원형 포물면, 또는 선회 포물면)을 갖고, 그리고 국부적으로 다른 초점거리를 가진 선회 기준면이 있는 포물면(paraboloid-of-revolution reference surface)에 배치 된다.
도4의 후방 콤비네이션 램프(10)에 사용된 바와 같이, 파셋 반사체(13B)는 LED 모듈(11A)에서 나온 확산 빔(12)을 받아서, 상기 빔을 평행하게 하여 각도 전환하고, 그리고 평행한 각도진 전환 빔(14)을 광이 통해서 램프(10)를 나가는 클리어 커버(15)로 향하게 한다.
상기 램프용의 기구학적으로 구성되는 팩키지를 설명하기에 앞서, 도4의 램프(10)에 있는 광학로에 대한 설명을 요약하여 한다. LED 모듈(11B)은 파셋된 포물선 모양의 반사체(13B)의 초점에 또는 초점 근방에 배치된다. 상기 LED 모듈(11B)은 출력 확산 광이 대부분 측면을 향하게 방향진다. LED 모듈(11B)에서 나온 확산 빔(12)은 파셋된 포물선 모양의 반사체(13B)와 부딪치며, 광학 축선(17)이 약 45도의 입사각을 갖고 그리고 반사 광학 축선(18)은 약 45도의 방출각으로 반사체를 떠난다. 입사 광학 축선(17)은 대부분 수평한 측면으로 있고, 그리고 반사 광학 축선(18)은 대부분 종방향으로 있다. 포물선 모양의 반사체(13B)는 상기 빔을 평행하게 하고 그리고 평행하게 된 빔을 반사한다. 그리고, 상기 파셋은 반사된 평행한 빔(14)에 대한 특정 각도의 분포를 생성한다. 상기 반사된 평행한 빔(14)은 클리어 커버(15)를 통과하여, 관찰자 쪽으로 전파되는 방출 빔(16)으로 된다.
상술한 광학로의 기술내용을 갖고, 후방 콤비네이션 램프(10)의 기구학적으로 이루어진 팩키지가 광학 성분을 제위치에 유지하고, 전력을 LED로 전하고, 그리고 LED에 의해 생성된 열을 발산시키는 작용에 대한 설명을 한다.
도5 및 도6은 예를 들어 기구학적으로 배치된 후방 콤비네이션 램프의 조립 및 분해된 상태를 나타낸 도면이다.
LED 모듈(11C)은 종래 백열전구의 삽입 방법과 유사한 방법으로 종방향으로 램프의 후방에서 삽입된다. LED에서 내는 광은 인쇄회로판의 렛지 면에 대해 수평한 수직으로, LED 모듈(11C)에서 측면으로 방출 된다. 하우징(20)의 내부 면(13)은, 광을 평행하게 하고 그리고 램프 밖으로 클리어 커버(도5 및 도6에는 도시 않음)를 통해 종방향으로 광이 다시 향하게 하는 파셋된 오목 반사체이다. 반사체 상의 파셋 부분(19)은 평행한 반사 광의 각도를 전환시키어서, 램프에서 방출하는 광에 대한 사전 결정된 각도 요건을 만족시킨다.
하우징(20)은 추가 성분을 장착하고 상호작용하기 위한 인접 평탄면에 더하여, 반사체(13)의 곡선진 파셋 면도 갖는 단일 부품이다. 상기 파셋 면은 선택적으로 반사성 코팅물로 면을 추가 코팅 할 수 있는 것이다. 하우징(20)은 열발산판(21)의 원통축 또는 종축에 대해 수직하여 있는 평탄면을 구비한다. 상기 열발산판은 조립 시에 LED 모듈(11)과 어댑터(53)를 기구학적으로 지지하는 구조로 이루어진다. 또한, 어댑터 특징부(53)는 하우징(20)에 빌트-인 되는 특징부인 것임 에 유념한다. 하우징(20)은 금속, 플라스틱, 또는 그외 다른 적절한 재료 또는 그 재료의 조합물 같이 임의적인 적절한 재료로 제조된다.
또한, 램프(10)는 도면에는 도시 않은, 그 전방 면에서 클리어 커버도 구비한다. 상기 클리어 커버는 선택적으로 1개 이상의 밀봉 특징부를 구비하여 요소들로부터 나머지 성분들을 보호한다.
LED 모듈(11C)은 열발산판(21A)과, 상기 열발산판(21A)에서 종방향으로 돌출한 대략 평면의 렛지(31)를 구비한다. 상기 열발산판(21A)은 알루미늄과 같은 열전달 물질로 전체가 또는 부분이 만들어진다. 상기 열발산판(21A)은 선택적으로 휜(24)과 같은 열을 소산시키는 특징부를 가진 것이다.
상기 렛지(31)는 1개 이상의 층을 구비하며, 상기 층은 일반적으로 평행하게 있고 그리고 선택적으로 상기 렛지(31)에서 동일한 푸트프린트(또는 측면 신장부)를 갖는다. 상기 렛지(31)의 구성을 첨부 도면을 참고로 이하에 상세하게 기술한다. 도5 및 도6에 도시한 렛지(31)의 일 층은 인쇄회로판(41)이다. 임의 적용에서, 상기 인쇄회로판(41)은 금속 코어 타입 인쇄회로판 또는 절연층의 상부를 가진 알루미늄판의 상부에 있는 인쇄회로 층과 같은 열전도성 이다.
인쇄회로판(41)은 1개 이상의 LED용의 기구학적인 구조의 마운트로서 역활을 한다. 도5 및 도6의 예에서는 인쇄회로판의 표면에 3개 LED(44A, 44B, 44C)가 장착되어 있는데, 일반적으로 상기 갯수는 3개 LED보다 적거나 많은 갯수가 사용될 수 있는 것임을 이해 할 수 있을 것이다. 각각의 LED는 인쇄회로판(41)의 평면에 대해 수직하여서, 결국에는 렛지(31)에 대해 수직한 확산 광을 방출한다. 다른 적 용에서, 상기 LED가 인쇄회로판의 1개 이상의 엣지를 따라 장착되어, 인쇄회로판과 렛지에 대해 대체로 평행하게 인쇄회로판의 엣지 밖으로 확산 광을 방출한다. 이러한 적용을 도면에 도시하였으며, 이하에 상세하게 후술한다.
또한, 인쇄회로판(41)은 LED(44A, 44B, 44C)에 전력을 보낸다. 전력은 자동차의 전기 시스템에서 커넥터(도시 않음)에 의해 열발산판에 있는 홀(23)을 통해서 인쇄회로판(41)으로 전해진다. 선택적으로, 상기 인쇄회로판(41)은 LED 전류, 온도, 임피던스, 또는 그외 다른 적절한 양을 모니터링 할 수 있다.
열발산판(21A)과 렛지(31)를 포함하는 LED 모듈(11C)은 하우징(20)에 길이방향으로 삽입된다. 하우징(20)은 실내 면(13) 중의 어느 하나를 따라서 있는 오목 반사체를 갖는다. 상기 반사체는 LED 모듈(11C)이 삽입되는 정점에 있는 홀을 갖는다. 또한, 상기 반사체는 초점을 갖고, LED 모듈(11C)이 하우징(20)에 완전하게 삽입되면, LED(44A, 44B, 44C)를 초점에 위치시킨다. 상기 초점에서 LED를 위치 변경하는 일은 램프를 나가는 광을 평행하지 않게 하여서, 일반적으로 반사체의 초점에 적절하게 가능한 근접하여 LED가 위치하도록 하는 것이 좋다.
상기 램프는 1개 이상의 유지 링, 가스켓, 또는 밀봉 링(51, 52)을 갖고 있다. 상기 램프는 또한 ¼회전 어댑터(53)도 갖고 있다. 상기 링은 요소들로부터 회로와 LED를 기밀하게 보호하고, 그리고 선택적으로 LED 모듈(11C)이 완전히 삽입되었을 때에 LED가 적정하게 위치되어 있게 도와주는 위치설정/공간설정 특징부를 제공한다. 임의 적용에서, LED 모듈(11C)은 오직 부분적으로만 삽입되고, 다음 하우징에 고정된다.
LED 모듈(11C)이 하우징에 완전히 삽입되면, 렛지(31)가 오목 반사체의 내부에서 하우징(20) 내측에 대부분 있고, 그리고 열발산판(21A)은 하우징(20) 외측에 대부분 있다. 렛지(31)의 일 부분은 접속, 열 또는 기구학적인 안정을 목적으로 하우징(20) 외부로 신장된다. 유사하게, 상기 열발산판(21A)의 일 부분은 유사한 이유로 하우징(20) 내부로 신장된다.
또한, 이러한 특정 LED 모듈(11C)도 하우징(20)에 부착되어 인쇄회로판(41)이 전형적인 제작, 조립, 및 정렬배치 공차 내에서 대부분 수직한 방향으로 향해짐에 유념한다. 소켓과 반사체 상의 회전 특징부는 반사체에 대한 LED의 정렬배치를 확실하게 이루어지게 할 수 있다. 이러한 방향으로, LED(44A, 44B, 44C)는 수평하게 방출되고 그리고 중간개재 광학 성분을 갖지 않고 포물선 모양의 반사체로 직접 전파 한다.
LED(44A, 44B, 44C)는 인쇄회로판(41)의 일측에 장착되어서, 모든 LED가 일반적으로 인쇄회로판의 평면에 대해 수직한, 동일 방향으로 광을 방출한다. 일반적으로, LED는 방출이 사실상 평행하게 이루어지게 시도되고 장착하려 하지만, 실질적으로는 구성요소, 제작공정 및 조립 공차로 인하여 LED 이식 각도에서의 어느 정도 작은 변화는 있는 것이다. 일반적으로, 작은 LED 이식 에러는 램프에 문제를 일으키지 않는다.
인쇄회로판(41)은 LED(44A, 44B, 44C)를 구동하는 전기적 회로를 갖고 있다. 상기 회로는 인쇄회로판에 일반적으로 적용되는 기술을 사용하여, 공지된 방법으로 형성된다. LED 구동 회로의 설계는 공지된 설계이며, 그 예를 든다면, 본원에 전 반적인 기술내용이 참고로서 기재된, 매드하니 외 다수인에게 허여되고 미국 매샤추세츠 댄버스에 소재한 오스람 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "LED 차량 램프용 구동 회로"인 미국 특허 7,042,165호에 기재된 설계가 있다. 선택적으로, 임의적으로 적절한 LED 구동 회로를 사용할 수 있다.
3개 LED가 도5에 도시되었지만, 임의적인 적절한 갯수의 LED가, 예를 들면, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 8개, 또는 임의 수의 다른 적절한 수를 포함하고, 사용 될 수 있다. 일반적으로, 회로판에 LED를 배치하는 일은, 가능한 LED를 근접시킨 그룹으로 이루어야 좋은 광학 성능과, 가능한 원거리로 이격된 그룹으로 이루어야 좋은 열소산 성능과의 사이에서 적절하게 처리된다.
인쇄회로판(41)의 형태 또는 "푸트프린트"는 임의적으로 선택 된다. 도5 및 도6의 설계 예에서는 상기 푸트프린트가 직사각형이다. 임의 적용에서, 원형 인쇄회로판이 일반적인 원통형 대칭을 이루는 다른 성분에 장착하는데 편리할 수 있다. 선택적으로, 인쇄회로판을 외형상이 정사각형 또는 직사각형이게 할 수 있는데, 이러한 경우, 직사각형 푸트프린트는 제조공정 중에 임의적으로 버려지는 인쇄회로판 재료의 양을 줄이는데 유익하다. 일반적으로, 인쇄회로판(41)용으로는 임의적으로 적절한 형태를 사용한다.
인쇄회로판과의 전기적 접속은 1개 이상의 전기 커넥터를 통해 이루어진다. 이와 같은 커넥터는 회로판에 신속히 접속 또는 접속해제 하는데 유리한 것이다. 상기 커넥터는 다음과 같이 2개 참고문헌에 개재된 것과 같이 공지된 커넥터 이다. 다음: 코샤인 외 다수인에게 허여되어 미국 매샤추세츠 댄버스에 소재한 오스람 실 바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "LED 전구"인 미국 특허 7,110,656호에 개재된 LED-기본 조명 모듈의 상보형 소켓과 전기 커넥터의 기구적 구성체로, 본원에 참고 문헌으로 개재된 것과; 코샤인 외 다수인에게 허여되어 미국 매샤추세츠 댄버스에 소재한 오스람 실바니아 회사에게 양도된 발명의 명칭이 "텐션 수신기를 가진 LED 전구 커넥터"인 미국 특허 7,075,224호에 개재된 LED-기본 조명 모듈의 다른 상보형 소켓과 전기 커넥터의 기구적 구성체로, 본원에 참고 문헌으로 개재된 것. 선택적으로, 임의적인 적절한 커넥터를 사용한다.
도7 및 도8은 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈(11D)의 다른 예를 든 기구학적으로 배치되어 개략적으로 조립 및 분해하여 나타낸 도면이다. 후술되는 부차적인 LED 모듈들과 마찬가지로 상기 LED 모듈(11D)은 적절한 하우징과 오목 반사체에 사용되는 것이다.
도5와 도6에 도시한 LED 모듈(11C)과 대비하여, 상기 LED 모듈(11D)의 가장 뚜렷한 차이는 각각의 LED(44A, 44B)에 인접하여 인쇄회로판(41)에 장착된 2개 중간개재 반사체(45A, 45B)가 있다는 것이다.
상기 중간개재 반사체(45A, 45B)는 각각의 LED(44A, 44B)에서 방출한 광을 수용하고, 대략 90도로 상기 광을 구브리고, 그리고 포물선 모양의 반사체 쪽으로 광을 다시 향하게 하며, 상기 포물선 모양의 반사체는 광을 수집하여 램프 밖으로 길이방향으로 광을 향하게 한다. LED에서 방출된 광은 대부분 수직성이고, 대부분 수평성이고, 그리고 중간개재 반사체에서 반사 후에 좌측/우측으로 측면으로 향한다. 임의 경우에서는, 반 포물선 모양 반사체 대신에 완전 포물선 모양 반사체를 사용하여 광을 평행하게 한다. 즉, 광이 평행하게 된 후에, 상기 광은 대부분 평행하게 하는 포물선 모양 반사체에서 반사하여 종방향으로 향하고 있다.
중간개재 반사체(45A, 45B)의 일부 또는 전부는 평탄하게 또는 1차원 또는 2차원적으로 굽어져 형성된다. 예를 들어, 도7과 도8에 도시한 예를 든 반사체(45A, 45B)의 중앙 부분용으로는 횡단면의 만곡이 자동차의 뒤와 평행하지만, 종방향으로 있는 횡단면의 만곡은 없는 것이다.
평탄한 중간개재 반사체용으로, 상기 광학로는, 포물선 모양 반사체의 광학 초점이 공간에서 동일한 물리적 장소에 남아 있기 보다는 굽어진 길을 따르도록 굽어진다. 따라서, 이러한 광학적-굽힘 초점에 위치한 LED는 반사체의 "초점에" 위치된 것으로 이해 할 수 있다.
곡선진 중간개재 반사체용으로, 중간개재 반사체의 만곡은 포물선 모양 반사체의 형태로 설계 할 때를 고려하여 선택적으로 취할 수 있다. 따라서, 포물선 모양 반사체의 진정한 형태는 포물선 모양으로부터 약간 일탈한 형태이다. 이러한 사실은 광학 설계에서는 알려진 특징으로, 멀티-미러 망원경 설계와 같은 분야에서는 오랜 세월동안 사용되어져 왔다. 싱글-미러 망원경용으로, 포물선 모양 대물 미러가 충분할 만큼의 일을 한다. 비-대물 미러가 약간의 만곡을 가진 멀티-미러 망원경용으로는, 상기 대물 미러의 만곡 또는 표면 프로필이 비-대물 미러의 만곡을 수용하도록 설계 단계에서 조정 된다. 따라서, 후방 콤비네이션 램프의 반사체는, 진정한 형태가 중간개재 반사체의 임의적인 만곡을 수용하게 설계 단계에서 변경되더라도, 포물선 모양의 횡단면을 가진 또는 포물면으로 이루어진 "포물선 모 양"으로 참고 된다.
도8은 대체로 평면인 렛지(31)의 층으로 이루어진 구조를 나타낸 도면이다. 인쇄회로판(41)은 2개 LED(44A, 44B)와, 각 LED(44A, 44B)용 중각개재 반사체(45A, 45B)를 구비한다. 인쇄회로판에 인접하여 평행하게 선택적인 서멀 패드(42)가 있다. 서멀 패드는 LED(44A, 44B)와 열전도 층(43)과의 사이에 양호한 열적 접촉을 보장하게 하고, 상기 열전도 층은 서멀 패드(42)에 인접하여 평행하게 있다. 선택적으로, 서멀 패드(42)를 생략 할 수 있으며, 상기 열전도 층(43)은 인쇄회로판(41)과 직접 접촉한다. 부가적인 선택사항으로, 인쇄회로판(41)과 열전도 층(43)과의 사이에 서멀 퍼티(putty) 또는 다른 적절한 열전도체를 배치할 수 있다. 부가적인 다른 선택으로, 인쇄회로판(41) 자체가, 트레이스와 알루미늄 판 과의 사이에 매우 얇은 전기적 절연층으로 알루미늄 플레이트/열발산판에 인쇄된 회로 트레이스 또는 금속 코어 인쇄회로판과 같은 열전도 물질로 제조 될 수 있다.
또한, 인쇄회로판(41)은 인쇄회로판(41)의 엣지에서 종방향으로 신장된 커넥터(46)를 갖는다. 상기 커넥터(46)는 1개 이상의 핀을 구비한다. 상기 핀은 인쇄회로판에서 열발산판 또는 하우징(21B)까지, 선택적으로 열발산판 또는 하우징(21B)에 있는 홀을 통해, 자동차의 전기적 시스템에 부착된 대응 커넥터(도시 않음)까지 신장 된다. 따라서, 커넥터의 핀은, 이들이 관찰자를 향하는 방향 이외에, 관찰자에서 멀어지는 종방향으로 신장됨으로, 램프의 종방향에 대해 "평행하지 않게(anti-parallel)" 있다고 말할 수 있다.
상기 렛지(31)로 구성된 3개 층은, 스넵 끼움, 접착제, 나사, 또는 그외 다 른 적절한 방법을 포함하는 여러 방법으로 상호 부착된다.
임의 적용에서, 열전도 층(43)은 열발산판(21B)과 분리하여 제작되어, 후에 상기 열발산판에 부착된다. 이러한 적용 용도로, 열전도 층(43)과 열발산판은 알루미늄과 같은 동일한 열전달 물질로 제조되거나, 또는 선택적으로 다른 열전달 물질로 제조될 수 있다. 이러한 2개 성분을 분리하여 제작하는데 따른 이점은, 렛지 층을 보다 용이하게 접근하게 되어, 렛지(31)를 조립하는 과정이 간단하게 된다.
다른 적용에서는, 상기 열전도 층(43)이 열발산판(21B)과 일체형 부품이고, 그리고 2개가 단일 부품으로 제조된다. 상기 2개 성분을 함께 제작하는데 따른 이점은 분리 제조되는 2개 성분에 비해 보다 많이 거칠고(rugged) 그리고 내구성이 있다는 것이다.
열발산판 또는 하우징(21B)은 도5 및 도6에 도시한 열발산판(21A)에서 볼 수 있는 휜(24)을 생략한 것이다. 임의 적용에서, 전체 하우징은 열전달 물질로 제조된다. 다른 적용에서는 하우징 부분이 플라스틱과 같은 상당히 빈약한 열전도체 이다. 플라스틱 부분은, 사용자가 파지하여야 하는 부분이나 또는 열에 의해 손상되는 요소와 접촉하는 부분과 같이 고온 부분을 갖는 것이 바람직하지 않은 임의 적용 시에 바람직한 것이다.
열발산판 또는 하우징(21B)은 전기적 커넥터 또는 기구학적인 구조의 마운트에 적합한 구성으로 이루어진다. 예를 들어, 렛지(31)에서 떠난 열발산판(21B)의 단부에 있는 직사각형 어댑터(25B)를 사용하여, 전기적 커넥터의 일측 또는 양측 단부를 지지한다. 또한, 직사각형 어댑터(25B)는 커넥터(46)로 열발산판을 통해 전기적 접속을 통과시키기 위한, 열발산판을 통과하는 종방향 홀도 구비한다.
또한, LED 모듈(11D)이 하우징에 설치될 때에 상기 요소에 대한 밀봉을 하는 밀봉 가스켓(54)도 설치 된다.
도5 및 도6에 도시한 설계용으로, LED(44)는 전형적으로 인쇄회로판(41)의 둘레에서 원격져 인쇄회로판(41)에 장착되어, 인쇄회로판(41)에 대해 대체로 수직하게 광을 방출한다. 여기서는 인쇄회로판(41)에 대해 평행하게 방출 광을 전파하는 것이 바람직한 경우가 있다. 한 방법으로 도7과 도8에 도시한 바와 같이 각 LED(44) 근방에 반사체(45)를 설치하여 방출 광을 다시 방향지게 하는 식이 있다. 도9는 다른 한 방법을 도시한 것이다.
도9는 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈(11E)의 기구학적인 배치 구성의 예를 조립하여 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 LED 모듈(11E)에서는 4개 LED(144A, 144B, 144C, 144D)가 인쇄회로판의 둘레에 또는 둘레 근방에서 방출 측이 있어서 그리고/또는 엣지가 장착되어서, LED의 출력 확산 광이 회로판과 렛지(31)에 대해 대체로 평행하게 렛지(31)에서 떠나 전파된다. 도9의 기하형상에 맞게, 상기 출력 광은 자동차의 좌측 및/또는 우측 쪽으로 횡단 수평방향으로 전파된다. 이러한 LED 모듈(11E)은 반-포물선 모양 반사체 보다는 완전 포물선 모양 반사체에 사용된다.
렛지(31)의 층으로 이루어진 구성은 엣지-장착된 LED(144)를 수용하도록 개조 할 수 있는 것이다. 이러한 개조된 기하형상은 쟁반 모양부의 리세스 실내에 있는 인쇄회로판과, 상기 쟁반 모양부의 상승 립(raised lip)을 따라서 있는 LED를 갖고, 열전도 층 밖에 쟁반 모양부를 형성하는 것과 유사하다. 이러한 목적에 맞게, 상기 개조된 "쟁반 모양부" 구성은 본원에 기재된 층 구조로 적절하게 설명되는 것으로 본다. 유사하게, "쟁반 모양부" 구성에서 각 층의 푸트프린트는 동일한 것이라고 말할 수 있다.
열발산판(21C)과 직사각형 어댑터(25C)는 상술한 열발산판과 어댑터에 대한 설계와 작용이 유사한 것이다.
도5 내지 도9에 도시한 설계용으로, 인쇄회로판(41)은 일반적으로 빈약한 열전도체이다. LED(44)에 의해 발생된 열을 소산시키기 위해, 렛지(31)가 열전도 층을 사용한다. 상기 열전도 층은 인쇄회로판(41)과 열접촉 상태로 평행하게 있다. 도10은 상기 열을 소산시키기 위한 다른 방식을 나타낸 도면이다.
도10은 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈(11F)의 기구학적 배치의 예를 개략적으로 조립하여 나타낸 도면이다. 상기 특정 LED 모듈(11F)은 금속-코어 인쇄회로판(141)을 사용한다. 상기 금속-코어 인쇄회로판(141)은 자신이 열전도 작용을하며, 그 사용이 추가적인 열전도 층 또는 서멀 패드의 사용 필요성을 없앤 것이다. 기구학적으로, 이러한 설계는 렛지에서 구성요소의 수를 감소하기 때문에 바람직한 설계인 것이다. 그러나, 금속-코어 인쇄회로판은 비싼 것이고, 임의 적용에서 발생하는 높은 열을 효율적으로 처리할 수 없고, 그리고 비금속-코어 인쇄회로판, 서멀 패드 및 열전도 층을 합한 비용보다 더 높은 비용일 수 있는 것이다.
3개 LED(44A, 44B, 44C), 커넥터(46), 열발산판(21D), 및 어댑터(25D)는 상술한 아날로그 요소와 기능 면에서 유사한 것이다.
도5 내지 도10에 도시한 도면에서, 렛지(31)는 렛지(31)의 평면 밖으로 현저하게 신장된 선택 반사체(45)와 LED(44) 만을 가진 대체로 평면인 것이다. 도11 및 도12는 렛지(131)의 다른 설계를 나타낸 것이다.
특정적으로, LED 모듈(11G)의 렛지(131)는, 인쇄회로판과 반대측에, 휜과 같은 자체 열방사 특징부(147)를 가진 열전도 층(143)을 구비한다. 이러한 기술내용의 목적으로, 열전도 층(143)상의 열방사 특징부(147)는 평면으로 이루어지고, 그리고 렛지(131)의 대략 평면 층 구조의 일부로 생각한다.
또한, 열전도 층(143)은 인쇄회로판(41)과 서멀 패드(42)의 둘레 주위로 신장된 선택형 립(optional lip)을 구비한다. 이러한 립은 쟁반 모양 구성부를 형성하여, 서멀 패드(42)와 인쇄회로판이 열전도 층(143)의 쟁반 모양부 내측에 위치하게 한다. 이러한 기술내용의 목적을 위해, 상기 열전도 층(143)의 립은, 다른 층에 대해 평행하게 근접하여 있고 그리고 다른 층과 동일한 푸트프린트를 가지는 열전도 층(143)을 기술할 때에는 무시 된다.
열발산판(21E), 어댑터(25E), 인쇄회로판(41), 서멀 패드(42), LED(44A, 44B, 44C, 44D), 커넥터(46) 및 밀봉 가스켓(54)은 상술한 아날로그 요소에 대한 기능과 유사한 것이다.
상기 렛지(31, 131)는 주로 직사각형이거나 또는 직사각형 푸트프린트를 가진 것으로 기술되었음에 유념한다. 직사각형의 기하형상이 렛지 성분을 형성할 때에 버려지는 재료의 양을 바람직스럽게 감소시키기는 하지만, 다른 기하형상도 마찬가지로 적절할 수 있음에 주의하여야 한다. 예를 들면, 상기 푸트프린트는 둥글 거나 타원형 일 수 있고, 또는 노치, 재그 형태(jagged shapes) 및 특징부, 또는 그외 다른 불규칙한 형상을 갖고 이루어질 수 있는 것이다. 더우기, 어느 한 층의 푸트프린트는 다른 층의 푸트프린트와 완전하게 대응할 필요가 없을 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로판이 그 안에 노치 또는 홀을 갖고 있는 반면에, 서멀 패드는 이러한 노치 또는 홀이 없을 수 있다.
상술한 본 발명과 적용 실시예의 기술은 설명을 목적으로 기재한 것으로, 본 발명을 한정하는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 기술된 실시예는 당 기술분야의 기술인이 변경 및 개조 할 수 있는 것으로서, 실질적으로 본원의 발명과 등가를 이루는 본원 발명의 변경 및 개조 실시예는 모두 본원 발명에 포함되는 것이라고 할 수 있다. 또한, 본원은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 변경 및 개조 실시예도 포함하는 것이다.
도1은 자동차에 설치된 외부 조명의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도2는 단일 LED와 비-파셋 반사체(un-faceted reflector)로 이루어진 후방 콤비네이션 램프에 있는 광학로를 간략하게 하여 횡단면으로 나타낸 도면이다.
도3은 복수 LED와 비-파셋 반사체로 이루어진 후방 콤비네이션 램프에 있는 광학로를 간략하게 하여 횡단면으로 나타낸 도면이다.
도4는 단일 LED와 파셋 반사체(faceted reflector)로 이루어진 후방 콤비네이션 램프에 있는 광학로를 간략하게 하여 횡단면으로 나타낸 도면이다.
도5는 후방 콤비네이션 램프의 기구학적인 구조의 배치 예를 조립된 상태로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도6은 도5의 후방 콤비네이션 램프의 예를 분해하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도7은 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈의 기구학적인 구조의 배치 예를 조립된 상태로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도8은 도7의 LED 모듈을 분해하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도9는 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈의 기구학적인 구조의 배치 예를 조립된 상태로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도10은 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈의 기구학적인 구조의 배치 예를 조립된 상태로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도11은 후방 콤비네이션 램프의 LED 모듈의 기구학적인 구조의 배치 예를 조 립된 상태로 개략적으로 나타낸 도면이다.
도12는 도10의 예를 든 LED 모듈을 분해하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 자동차 후방 콤비네이션 램프 11: LED 모듈
12: 확산 빔 13: 오목 반사체
14: 평행 빔 21: 하우징
31, 131: 평면 구성체 41: 인쇄회로판
42: 서멀 패드 43, 143: 열전도 층
44, 144: LED(light emitting diode) 46: 커넥터

Claims (17)

  1. 자동차 후방 콤비네이션 램프(10)는:
    종축선을 가진 하우징(21)과;
    상기 하우징(21)과 열접촉 상태에 있는 열전도 층(43, 143)과 상기 열전도 층(43, 143)에 대해 대체로 평행하게 있는 인쇄회로판(41)을 구비한, 하우징(21)에 종방향으로 인접하여 있고 그리고 하우징(21)의 종축선에 대해 대체로 평행하게 있는 대체로 평면의 렛지(31, 131)와;
    인쇄회로판(41)에 의해 전력을 전달 받고, 열전도 층(43, 143)에 의해 소산되는 열을 발생하고, 그리고 인쇄회로판(41)에서 원격지게 전파되는 광을 생성하는, 상기 인쇄회로판(41)에 배치된 복수개의 LED(44, 144); 및
    그 정점에서 하우징(21), 렛지(31, 131) 및 LED(44, 144)를 수용하기 위한 구멍을 갖고, 초점이 있는 오목 반사체(13)를 포함하고;
    상기 하우징(21), 상기 렛지(31, 131) 및 상기 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전하게 삽입되었을 때에, 상기 LED(44, 144)가 오목 반사체(13)의 초점에 위치하고; 그리고
    상기 하우징(21), 상기 렛지(31, 131) 및 상기 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전하게 삽입되었을 때에, 상기 복수개의 LED(44, 144)에서 방출된 광(12)이 인쇄회로판(41)에서 원격지게 확산되고, 평행한 빔(14)을 형성하게 상기 오목 반사체(13)에서 반사되고, 그리고 하우징(21)의 종축선에 대해 대다수 광이 평행하게 램프(10)를 나가는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  2. 제1항에 있어서, 복수개의 층은 부가로, 열전도 층(43, 143)과 인쇄회로판(41)과의 사이에 열적 접촉을 보장하기 위해, 열전도 층(43, 143)과 인쇄회로판(41) 사이에 배치된 서멀 패드(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로판(41)에서 원격져 전파되는 광은, 인쇄회로판(41)의 평면에 대해 기본적으로 수직하게 전파되는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로판(41)에서 원격져 전파되는 광은, 인쇄회로판(41)의 평면에 대해 기본적으로 평행하게 전파되는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오목 반사체(13)는 불완전한 포물면 부분인 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 평행한 빔(14)을 투과시키기 위해, 램프(10)의 유출면 에 클리어 커버(15)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  7. 자동차 후방 콤비네이션 램프(10)는:
    복수개의 LED(44, 144)에서 나오는 확산 광(12)을 수용하고 그리고 빔 유출방향으로 평행한 빔(14)을 반사하는 오목 반사체(13)와;
    인쇄회로판(41)과 상기 인쇄회로판(41)에 대해 평행하게 인접하여 있는 열전도 층(43, 143)을 구비한, LED(44, 144)를 기구학적으로 지지하고, LED(44, 144)에 전력을 전하고, 그리고 LED(44, 144)가 내는 열을 제거하는 대형 평면의 구성체(31, 131)를 포함하며;
    상기 대형 평면의 구성체(31, 131)는 오목 반사체(13)에 있는 구멍을 통해 빔 유출방향으로 삽입 가능하고;
    상기 대형 평면의 구성체(31, 131)가 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전 삽입되면, 복수개의 LED(44, 144)가 상기 오목 반사체(13)의 초점에 위치하고; 그리고
    상기 대형 평면의 구성체(31, 131)는 오목 반사체(13)에 있는 구멍 안으로 완전 삽입되면, 하우징(21)이 상기 오목 반사체(13)의 외부 대부분에 있는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 오목 반사체(13)는 복수개의 LED(44, 144)에서 나오는 확산 광을 직접 수용하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  9. 제7항에 있어서, 상기 오목 반사체(13)는 복수개의 LED(44, 144)와 오목 반사체(13) 사이에 중간 반사부에서 나온 확산 광(12)을 수용하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  10. 제9항에 있어서, 상기 중간 반사부는 인쇄회로판(41)에 부착된 적어도 1개 중간개재 반사체(45)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  11. 제7항에 있어서, 상기 열전도 층(43, 143)은 하우징(21)과 일체적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  12. 제7항에 있어서, 상기 열전도 층(43, 143)은 하우징(21)에 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  13. 제7항에 있어서, 상기 대형 평면 구성체(31, 131)는 부가로, 인쇄회로판(41)과 열전도 층(43, 143) 사이에 열적 접촉성 향상을 위해, 인쇄회로판(41)과 열전도 층(43, 143) 사이에 개재된 서멀 패드(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  14. 제7항에 있어서, 상기 오목 반사체(13)는 불완전한 포물면 부분인 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  15. 제7항에 있어서, 상기 오목 반사체(13)는 평행한 빔(14)을 각도 전환하는 복수개의 파셋 부분(19)을 구비하고; 그리고
    상기 모든 파셋 부분(19)의 총 각도 전환은 빔 유출방향에 대한 사전 결정된 2차원적 각도 분포를 수집적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  16. 제7항에 있어서, 상기 인쇄회로판(41)에 배치된 전기 커넥터(46)를 부가로 포함하고;
    상기 전기 커넥터(46)는 하우징(21)에 있는 구멍을 통해 빔 유출 방향에 대해 대체로 평행하지 않게 신장된 복수개의 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
  17. 제7항에 있어서, 상기 열전도 층(43, 143)과 상기 인쇄회로판(41)은 기본적으로 동일한 직사각형 푸트프린트를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 후방 콤비네이션 램프.
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