KR20100006232A - 비구면다층렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 설치공간에 다수개의 발광다이오드를 설치할 수 있을 뿐만 아니라 상기 발광다이오드들이 다수개의 초점을 형성하면서 서로 다른 밝기의 경계면을 만들지 않토록 한 것이다.

일반적으로 차량에는 어두운 밤에 주변 시야를 확보하기 위한 전조등이 설치되느데, 특히 이러한 램프중에서 보다 밝은 시야를 확보하기 위하여 다수개의 램프를 설치하여 주변시야를 확보하는 장치가 있으나, 이러한 램프들은 대부분 차량 후면에 설치되는 미등이나 방향등일 뿐이며, 특히 별도의 등실을 형성한 다음 발광다이오드를 설치하여야 하기 때문에 많은 스페이스를 요구하게 되었다.

또한 렌즈 안쪽으로 다수개의 발광다이오드를 설치할 경우에는 각 발광다이오드의 빛들이 서로 다른 각도로 렌즈의 굴절면을 통과하면서 먼거리의 지면에 다수개의 초점을 형성되었고, 이 초점들에 의해 서로 다른 밝기의 경계면을 형성하게 되면서 운전자의 시야를 혼란시키는 경우가 생기게 되었다.

따라서 본 발명은 하나의 설치공간에 다수개의 발광다이오드를 설치하여 스페이스를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 다수개의 발광다이오드와 렌즈에 의해 생성된 초점들에 의해 서로 다른 밝기의 경계면이 생기지 않토록 하고자 하는 것이다.

비구면 다층 렌즈, 발광다이오드, 전조등, 초점, 경계면

Description

비구면다층렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등{A headlight}

본 발명은 이동차량에 설치되는 전조등에 관한 것으로서, 특히 비구면 다층렌즈를 사용하여 하나의 설치공간에 다수개의 발광다이오드를 설치할 수 있을 뿐만아니라 상기 발광다이오드들에 의해 생성된 초점들이 서로 다른 밝기의 경계면을 만들지 않토록 한 것이다.

일반적으로 차량에는 어두운 밤에 주변 시야를 확보하기 위한 전조등이 설치되는데, 특히 이러한 전조등 중에서 보다 밝은 시야를 확보하기 위하여 차량 전면에 별도의 설치공간을 형성한 다음 이 설치공간에 새로운 램프를 설치하여 야간주행시 주변시야를 확보하는 장치가 있으나, 이러한 램프는 보다 밝은 시야를 확보하기 위하여 다수개의 램프를 차량 전면에 설치하게 되면서 별도의 설치공간을 요구하게 되었고, 더불어 이 설치공간에 또 다른 램프와 렌즈를 설치하여 하기 때문에 많은 비용이 소요되게 되었다.

따라서 렌즈 안쪽으로 광도가 좋은 다수개의 발광다이오드를 설치하였으나, 이러한 경우에는 상기 발광다이오드들이 직진성이 강하다는 문제점과, 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이 각 발광다이오드의 빛들이 서로 다른 각도로 렌즈의 굴절면 을 통과하게 되면서 먼거리에 서로 다른 위치의 초점들이 생성되게 되었다.

따라서 렌즈를 통과하여 생성된 초점과 이웃한 또 다른 초점 사이에는, 서로 다른 밝기의 경계면을 형성하게 되어 야간에 운전하는 운전자의 시야를 혼란시키게 되었고, 이러한 램프들은 대부분 차량 후면에 설치되어 미등이나 방향등으로만 사용되었다.

따라서 본 발명은 하나의 설치공간에 다수개의 발광다이오드를 설치하여 스페이스를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 다수개의 발광다이오드와 렌즈에 의해 생성된 초점들에 의해 서로 다른 밝기의 경계면이 생성되지 않토록 하고자 하는 것이다.

따라서 이를 위해 본 발명은 발광다이오드가 조사한 빛을 전방으로 투사시켜 주는 평평한 입사면과 상기 입사면을 통과한 빛을 좌우로 굴절시켜 주는 볼록한 굴절면을 좌우로 길게 만곡시켜 형성하고, 동시에 이 굴절면 하부에 상기 굴절면과 동일한 형상의 제2굴절면을 일체로 형성한 비구면다층렌즈를 한 쌍의 렌즈고정구 사이에 끼워 결합시킨 상태에서, 상기 렌즈고정구를 비구면다층렌즈의 굴절면과 제2굴절면에 대응하는 개수만큼의 발광다이오드가 설치되어 있는 발광부에 고정시키도록 한 것이다.

본 발명은 하나의 설치공간에 다수개의 발광다이오드를 설치하면서 별도의 설치공간을 형성할 필요가 없어, 설치공간과 재료비를 절감할 수 있고, 특히 직진성이 강한 발광다이오드의 빛을 넓게 조사하여 줄 수 있을 뿐만 아니라 최대한 이웃하게 형성된 초점들에 의해 서로 다른 밝기의 경계면이 형성되지 않아 밝기가 밝을 뿐만 아니라 운전자의 시야를 혼란시키지 않는다는 특징을 가지게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따라 비구면 다층렌즈를 적용한 전조등에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전조등을 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 차량 전면에 형성되어 있는 등실 내부에 장착되는 전조등으로서, 비구면다층렌즈(이하, 렌즈라고 함)가 한 쌍의 렌즈고정구(20)가 결합되면서 그 사이에 위치한 비구면다층렌즈(10)가 고정되고, 동시에 상기 렌즈고정구(20)는 측면에 형성되어 있는 결합대(29)가 발광부(30)의 체결부(32)에 끼워져 나사결합되게 되어 있다.

여기서 상기 비구면다층렌즈(10)는 직진성이 강한 발광다이오드(33)의 빛을 최대한 좌우로 퍼지도록 하기 위한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이. 그 단면의 형상이 가운데를 중심으로 평평한 입사면(11)과 볼록한 굴절면(12)이 일체로 이루어져 있고, 상기 입사면(11)과 굴절면(12)이 동일한 거리를 유지하면서 좌우로 길게 만곡되어져 있다.

또한 상기 비구면다층렌즈(10)는 렌즈를 통과하면서 생성되는 초점들이 최대한 중첩된 상태에 놓이도록 하기 위하여, 굴절면(12) 하부에 또다른 제2굴절면(13)을 인접한 상태로 형성하여, 굴절면(12)을 통과한 초점과 제2굴절면(13)을 통과한 초점을 최대한 중첩되게 하여 서로 다른 각도로 벌어지지 않토록 되어 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 발광부에 설치되어 있는 제1발광다이오드의 빛 이 평평한 입사면에 수직으로 입사되게 되면 볼록한 굴절면을 수직으로 통과하게 되고, 이 빛이 통과한 특정 위치에 제1초점이 생성되게 된다. 그리고 마찬가지로 제2발광다이오드의 빛이 평평한 입사면에 수직으로 입사되게 되면 볼록한 제2굴절면을 수직으로 통과하게 되고 이 빛이 통과한 특정 위치에 제2초점이 생성되게 된다. 그리고 이때 생성된 제1초점과 제2초점 사이의 거리는, 발광다이오드의 빛이 렌즈를 통과하여 좌우로 넓게 조사되더라도 각각 굴절면과 제2굴절면을 통과하여 초점이 형성되었기 때문에 제1초점과 제2초점 사이의 거리는 항상 근거리에서 일정하게 유지된다. 따라서 원거리의 지면에 빛을 조사하여 주게 되면, 하나의 중첩된 배광패턴을 이루게 되는 것이다

또한, 상기 비구면다층렌즈(10)의 테두리에는 결합을 위해 한 쌍의 결합부(14)가 돌출되게 형성되어 있고, 측면에는 굴절면(12)과 입사면(11)을 동시에 절개하면서 90도 이상으로 벌어진 받침면(15)이 형성되어 있다.

따라서 이러한 비구면다층렌즈(10)는 후방렌즈고정구(25)에 의해 받침면(15)이 받쳐진 상태에서 전방렌즈고정구(21)의 개구된 공간(22)에 끼워지게 됨에 따라, 렌즈의 굴절면(12)과 제2굴절면(13)이 개구된 공간(22) 밖으로 노출된 상태에서 후방렌즈고정구(25)과 전방렌즈고정구(21)에 의해 고정되도록 되어 있다.

즉, 후방렌즈고정구(25)와 전방렌즈고정구(21) 사이에 위치한 비구면다층렌즈(10)를 살펴보면, 상기 비구면다층렌즈(10)의 결합부(14)가 전방렌즈고정구(21)에 형성되어 있는 결합홈부(23)에 끼워져 고정되게 되고, 동시에 렌즈의 받침면(15)와 밀착된 상태의 후방렌즈고정구(25)가 전방렌즈고정구(21)와 나사결합되면 서 가운데 위치한 비구면다층렌즈(10)를 고정시켜 주도록 되어 있다.

그리고 이때 상기 전방렌즈고정구(21)는 렌즈를 통과한 빛을 최대한 전방으로 조사하여 주기 위하여 반사체로 이루어져 있고, 렌즈와 인접한 개구된 공간(22)의 테두리에는 렌즈의 굴절면(12)과 수직한 방향과 수평한 방향에 각각 한 쌍의 만곡돌출면(24)이 형성되어 있어, 상하로 혹은 좌우로 퍼지는 빛을 최대한 전방으로 모아주도록 되어 있다.

그리고 이러한 전방렌즈고정구(21)와 결합되어 지는 후방렌즈고정구(25)는 도5에 도시된 바와 같이, 전방렌즈고정구(21)의 개구된 공간(22)과 연장되어 발광다이오드(33)의 빛이 통과하는 내입공간(26)이 형성되어 있으며, 이 내입공간(26)의 측면 테두리에는 전방렌즈고정구(21)의 결합홈부(23)에 끼워진 렌즈의 받침면(15)과 밀착되는 받침날개(27)와 가압테(28)가 형성되어 있다.

따라서 전방렌즈고정구(21)의 결합홈부(23)에 끼워진 렌즈는 후방렌즈고정구(25)의 받침날개(27)와 가압테(28)에 의해 밀착되어 이동이 금지된 상태가 되고, 이후 상기 후방렌즈고정구(25)와 전방렌즈고정구(21)가 나사결합되면서 그 사이에 위치한 렌즈를 고정시켜 주게 되는 것이다.

또한, 이러한 후방렌즈고정구(25)의 측면에는 한 쌍의 결합대(29)가 형성되어 있고, 이 결합대(29)가 발광부(30)의 고정프레임(31)의 측면에 형성되어 있는 체결부(32)에 끼워져 나사결합되도록 되어 있다.

그리고 이때 결합대(29)는 체결부(32)에 끼워지는 길이보다 길이가 길게 형성되어 있어, 렌즈고정구(20)와 발광부(30) 사이에서 이격된 공간을 형성한 다음 체결부(32)에 결합되도록 되어 있다. 여기서 이격된 공간은 렌즈고정구(20)와 발광부(30) 사이에 공기층을 형성하도록 한 것이다.

그리고 이러한 발광부(30)에는 기판에 안착되어 있는 발광다이오드(33)를 중심으로 테두리를 감싸면서 전방으로 경사지게 돌출되어 있는 반사부(34)가 고정프레임(31)과 일체로 형성되어 있고, 이 고정프레임(31) 후방으로는 통기구(35)와 방열판(36)을 통해 발광다이오드(33)의 발열을 냉각시켜 주는 냉각부(37), 즉 냉각팬이 설치되어 있다.

이때, 발광부(30)에는 실시 예에 따라 발광다이오드(33) 설치되어 있는 기판을 전후진 이동시켜 주는 구동모듈(미도시)이 설치되어 지고, 이 구동모듈에 의해 발광다이오드(33)가 통기구(35)를 따라 이동하면서 초점과 이웃한 초점간의 거리를 최대한 좁히거나 벌릴 수 있어 초점과 초점 사이의 거리를 조절할 수도 있도록 되어 있다. 이때, 통기구(35)의 내면은 서로 평행을 유지할 수도 있으나 경사지게 형성되어질 수도 있다.

따라서 상기 구동모듈에 의해 상부에 설치되어 있는 발광다이오드(33)를 후방으로 이동시키게 되면 조사각도가 좁혀지게 되면서 집광되게 되고, 더불어 굴절면(12)을 통과한 초점과 제2굴절면(13)을 통과한 초점 사이의 거리가 벌어지게 된다.

따라서 도 10에 도시된 바와 같이. 제2굴절면(13)을 통과하면서 생성된 배광패턴 전방에 굴절면(12)을 통과한 밝은 배광패턴이 생성되어 전방으로 긴 배광패턴이 생성되게 됨에 따라 보다 넓은 시야확보가 가능하게 되고, 특히 집광된 빛이 먼 거리에 조사되기 때문에 먼거리와 지근거리의 조도차가 유사하게 되어 균일한 시야 확보가 가능하게 되는 것이다.

그리고 이때, 기존의 전조등은, 직접 지면으로 조사되는 빛을 통해 원거리까지 시야를 확보할 수 없기 때문에, 하방향으로 직접 조사되는 빛을 차단하는 세이드를 설치하고 더불어 이의 빛을 등실 상부로 반사하여 반사체에 의해 지면으로 굴절시켜 조사토록 되어 있다. 따라서 종래의 전조등은 굴절된 빛에 의해 차량전면으로 원거리까지 넓은 시야를 확보토록 되어 있으나, 조사된 빛이 세이드에 의해 일부분 가려져 손실됨에 따라 밝은 시야를 확보할 수 없게 되어 고가의 고전얍의 램프를 사용하여만 되었다.

그러나 본 발명에서는 굴절면과 제2굴절면을 가지고 있는 렌즈와 조사각도가 작은 다수개의 발광다이오드를 이용하여 직접 하방으로 조사토록 함으로써, 제2굴절면(13)을 통과하면서 근거리에 형성된 배광패턴 전방에 렌즈의 굴절면(12)을 통과한 또 다른 배광패턴이 형성되어 전방으로 긴 배광패턴을 형성할 수 있도록 되어 있다.

따라서 등실 내부에 세이드를 설치할 필요가 없게 되어, 재료비용 및 설치비용을 절감할 수 있으며, 특히 세이드로 인한 빛 손실이 없어 밝고 넓은 시야확보가 가능하다는 특징을 가지게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 외관사시도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 배관사시도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 분해사시도.

도 4는 도3의 비구면다층렌즈의 확대사시도.

도 5는 도3의 후방렌즈고정구의 확대사시도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 종단면도.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 횡단면도.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 사용상태도.

도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전조등의 사용상태도.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 전조등의 사용상태도.

도 11은 종래의 전조등의 사용상태도.

도 12는 종래의 전조등의 사용상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:비구면다층렌즈 11:입사면

12:굴절면 13:제2굴절면

14:결합부 15:받침면

20: 렌즈고정구 21:전방렌즈고정구

22:개구된 공간 23:결합홈부

24:만곡돌출면 25:후방렌즈고정구

26:내입공간 27:받침날개

28:가압테 29:결합대

30:발광부 31:고정프레임

32:체결부 33:발광다이오드

34:반사부 35:통기구

36:방열판 37:냉각부

Claims (7)

1. 등실 내부에 반사체가 설치되어 전방으로 빛을 주사하여 주는 발광다이오드가 설치되어 있는 차량용 전조등에 있어서,

   상기 전조등은 발광다이오드가 조사한 빛을 전방으로 투사시켜 주는 평평한 입사면(11)과 상기 입사면(11)을 통과한 빛을 좌우로 굴절시켜 주는 볼록한 굴절면을 일체로 형성한 다음 이를 좌우로 길게 만곡시켜 형성하고, 동시에 상기 굴절면(12) 하부에 동일한 형상의 제2굴절면(13)을 일체로 형성한 비구면 다층렌즈(10)를 한 쌍의 렌즈고정구(20) 사이에 끼워 결합시킨 상태에서, 상기 렌즈고정구(20)를 비구면다층렌즈(10)의 굴절면과 제2굴절면(13)에 대응하는 개수만큼의 발광다이오드가 설치되어 있는 발광부(30)에 고정설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등.
2. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈고정구(20)는 개방된 공간을 형성하고 있는 전방렌즈고정구(21)와 이에 대응하여 개방된 공간과 연장되어 통공되어 있는 후방렌즈고정구(25)가 결합되면서, 그 사이에 위치한 비구면다층렌즈(10)의 결합부(14)가 상기 전방렌즈고정구(21)의 결합홈부(23)에 끼워지게 되고 동시에 상기 비구면다층렌즈(10)의 받침면(15)이 후방렌즈고정구(25)의 받침날개(27)에 의해 밀착되어 개방된 공간 밖으로 비구면다층렌즈(10)의 굴절면과 제2굴절면(13)을 노출시킨 상태로 고정설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등.
3. 제2항에 있어서,

   상기 비구면다층렌즈(10)를 고정시켜 주기 위한 전방렌즈고정구(21)가 상기 비구면다층렌즈(10)를 통과한 빛을 최대한 전방으로 조사토록 하기 위한 반사체인 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등
4. 제3항에 있어서,

   상기 전방렌즈고정구(21)에는 개구된 공간(22) 밖으로 노출되어 있는 굴절면과 수직한 방향과 수평한 방향에 각각 한 쌍의 만곡돌출면(24)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등
5. 제1항에 있어서,

   상기 발광부(30)에는 기판에 안착되어 있는 각각의 발광다이오드를 중심으로 테두리를 감싸면서 전방으로 경사지게 돌출되어 있는 반사부(34)가 고정프레임(31)과 일체로 형성되어 있고, 이 고정프레임(31) 후방으로 통기구(35)과 방열판(36)를 통해 발광다이오드의 발열을 냉각시켜 주는 냉각부(37)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등
6. 제5항에 있어서,

   상기 발광부(30)에는 통기구(35)를 따라 각각의 발광다이오드를 전후진 이동시켜 줄 수 있는 구동모듈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등
7. 제1항에 있어서

   상기 전조등은 차량 후면에 설치되는 미등이나 방향등인 것을 특징으로 하는 비구면 다층 렌즈와 발광다이오드를 이용한 전조등.

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