KR20120126422A - 자동차용 헤드램프 렌즈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 헤드램프 렌즈에 관한 것으로, 자동차용 헤드램프 렌즈에 있어서, 광원으로부터 입사된 광선을 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 1볼록부를 구비하며, 상기 제 1볼록부 가장자리 일측으로 제 1결합부가 구비된 제 1렌즈와 상기 제 1렌즈를 수용하기 위한 수용부가 구비되며, 상기 제 1렌즈에서 출사되는 광선을 입사받아 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 2볼록부를 구비하여, 상기 제 1결합부와 대응되게 결합되는 제 2결합부가 구비된 제 2렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 제 1렌즈와 제 2렌즈를 개별적으로 제조하고 조립하여 자동차 헤드램프 렌즈에 적용함으로써 렌즈의 두께를 줄임으로써 생산 시간을 약 1/3 정도 줄일 수 있을 뿐 아니라, 제조 공정상에 발생될 수 있는 응고수축율이나 후변형을 최소화할 수 있고, 합성수지로 형성함에 따라 경량화를 실현할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 자동차용 헤드램프 렌즈에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 제조가 용이하고 경량화를 도모할 수 있는 자동차용 헤드램프 렌즈에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 헤드램프는 차량의 전면 좌ㆍ우 양측에 각각 설치되어 야간과 같이 주위가 어두운 곳을 주행할 때 전방을 조명함으로써 운전자가 안전하게 주행할 수 있는 전조등을 일컫는다.
한편, 헤드램프는 두 개의 필라멘트가 있으며, 하나는 먼 곳을 비추는 하이빔(High beam) 역할을 하는 상향등과, 다른 하나는 대향차의 운전자가 눈부시지 않도록 광도를 약하게 하고 동시에 빔을 낮추는 로우빔(Low beam) 역할을 하는 하향 등으로 구분된다.
따라서 운전자가 주변상황에 따라 상/하향등을 적절하게 조절하여 전방 시야를 확보하여야 하나 차량 통행이 없는 한적한 장소가 아니고서는 대향차 운전자의 시야를 방해하기 때문에 하향 등을 주로 사용한다.
종래에 사용되는 헤드 램프용 렌즈는 램프에 설치되어 있는 광원의 빔을 반사판을 통해 전면으로 투과시키도록 작용한다.
최근에는 도 1에서 도시한 것처럼 헤드램프(1)에 비구면 렌즈(10)를 많이 사용하고 있는데, 구조는 일면은 수평이고, 타면은 반구형으로 볼록형상을 가지며, 가장자리 부분은 걸림턱(60)이 형성되어 돌출된 볼록부(20)는 비구면을 형성한다. 따라서, 헤드램프(1)의 하우징은 통상적으로 전면과 후면커버(7, 8)로 구분하고, 후면 커버(8)에는 빔을 발산하는 광원(5)과, 광원(5)에서 발생하는 빔(6)을 폭넓게 확산시키는 반사판(4)이 위치하며, 상기 후면 커버(8)에는 반사판(4)에서 반사되어 조사되는 빔(6)의 조사범위가 한정되도록 간섭하는 차광판(2)과, 상기 차광판(2)에서 조사되는 빔(6)의 일부는 차단하고, 반사판(4)을 통해 반사되는 빔(6)의 일부는 전방으로 조사시키는 비구면 렌즈(10)가 위치한다.
하지만, 이와 같은 종래의 자동차 헤드램프 렌즈의 재질은 글래스로 구성되어 경량성이 떨어지는 문제점이 있고, 하나의 렌즈로 제작함에 따라 비교적 부피가 큼으로써 성형 시 수축이나 후변형으로 인한 제조상에 많은 문제점이 따른다.
일반적으로 종래에 적용되던 자동차 헤드램프 렌즈는 그 단면에 포함되는 선은 직선과 곡선으로 이루어져서 광원으로부터 출사되는 광선이 렌즈에서 굴절되어 광축과 평행하게 나간다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자동차 헤드램프 렌즈는 상기 렌즈의 상기 직선으로 정의되는 면이 평면이기 때문에 굴절능(refractive power)이 거의 없어 광선이 평행으로 나가게 굴절시키기 위해서는 상기 곡선으로 정의되는 면의 굴절능을 크게 할 수 밖에 없었다.
따라서, 이러한 방법은 종래 자동차 헤드램프 렌즈의 부피를 크게 할 수 밖에 없었고, 이로 인하여 렌즈가 무거운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 자동차 헤드램프 렌즈를 제조함에 있어, 종래기술에 따른 공정상의 문제점을 최소화시켜 제조의 용이성을 제고하고, 경량화를 실현할 수 있는 자동차 헤드램프 렌즈를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 렌즈의 두께를 최소화시키고, 제조(사출)시간을 줄여 생산성을 높일 수 있는 렌즈를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차용 헤드램프 렌즈에 있어서, 광원으로부터 입사된 광선을 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 1볼록부를 구비하며, 상기 제 1볼록부 가장자리 일측으로 제 1결합부가 구비된 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈를 수용하기 위한 수용부가 구비되며, 상기 제 1렌즈에서 출사되는 광선을 입사받아 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 2볼록부를 구비하여, 상기 제 1결합부와 대응되게 결합되는 제 2결합부가 구비된 제 2렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈는, 렌즈의 재질이 플라스틱인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2렌즈는, 가장자리를 따라 외부고정부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2렌즈는, 후면에 오목 형성된 제 2오목부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1렌즈는, 후면에 오목 형성된 제 1오목부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1볼록부와 제 2볼록부는, 비구면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 헤드램프 렌즈를 제작할 때 2매의 렌즈를 각각 제작하여 조립함으로써 광학적 요소는 저해하지 않으면서 제조에 따른 사출 성형 시 응고수출율이나 후변형율을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 글래스(glass) 재질이 아닌 플라스틱 계열로 제조함에 따라 경량화를 실현할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 일예로 헤드램프 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 자동차용 헤드램프 렌즈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해상태와 결합 상태를 상세히 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 결합 상태를 나타낸 평면도, 저면도, 배면도를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 자동차용 헤드램프 렌즈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해상태와 결합 상태를 상세히 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 결합 상태를 나타낸 평면도, 저면도, 배면도를 나타낸 도면,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈는, 자동차용 헤드램프 렌즈에 있어서, 광원으로부터 입사된 광선을 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 1볼록부를 구비하며, 상기 제 1볼록부 가장자리 일측으로 제 1결합부가 구비된 제 1렌즈와, 상기 제 1렌즈를 수용하기 위한 수용부가 구비되며, 상기 제 1렌즈에서 출사되는 광선을 입사받아 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 2볼록부를 구비하여, 상기 제 1결합부와 대응되게 결합되는 제 2결합부가 구비된 제 2렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용어의 선택에 있어서, 양의 굴절능을 가진 면을 볼록, 음의 굴절능을 가진 면을 오목으로 지칭하며, 광원과 가까운 렌즈의 면을 후면, 광원과 먼 면을 전면으로 지칭한다.
본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈는, 제 1렌즈(100)와 제 2렌즈(200)로 각각 구비되고, 상기 제 1렌즈가 제 2렌즈에 결합됨으로써 헤드램프 렌즈를 구성함에 따라 각 렌즈의 두께를 최소화하여 렌즈 제조(사출성형) 시 사출시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라 응고수축율이나 후변형을 줄이고, 렌즈의 특성을 그대로 유지할 수 있는 것을 본 발명의 주요 기술적 요지로 본다.
도 2는 본 발명에 자동차용 헤드램프 렌즈의 개략적인 구성을 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해상태와 결합 상태를 상세히 나타낸 단면도이다.
자동차 헤드램프 렌즈는 제 1볼록부(110)가 구비된 제 1렌즈(100)와, 제 2볼록부(210)가 구비된 제 2렌즈(200)가 분할 구성된다. 제 1렌즈(100)는 광원(P)에서 출사되는 광선을 우선적으로 집광 굴절하여 제 2렌즈(200)에 제공한다.상기 제 1렌즈는 후면으로는 광선을 1차 집광 굴절시키기 위한 소정의 곡률을 가지며 사출시 수축을 줄이기 위한 제 1오목부(120)가 구비되어 있고 전면으로는 광선을 2차 집광 굴절시키기 위한 제 1볼록부(110)가 형성되어 있다. 여기서 사출에 있어 렌즈가 같은 방향으로 휘어지면 사출시 수축이 덜 일어난다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 따라서, 상기 제 1렌즈는 광원(자동차 헤드램프)에서 출사되는 광선을 상기 제 1오목부와 제 1볼록부를 순차적으로 통과하여 1차적으로 집광 굴절한 후 후술한 제 2렌즈로 제공하는 것이다.
한편, 상기 제 1볼록부 가장자리 일측으로는 선형 가공된 제 1결합부(130)가 형성되어 있어 상기 제 2렌즈에 결합될 때 제 1결합부에 의해 제 1렌즈를 고정하기 위하여 구비된다.
제 2렌즈(200)는 본 발명의 자동차용 헤드램프 렌즈 앞쪽에 위치하는 것으로, 제 2렌즈의 후면으로는 상기 제 1볼록부(110)로 출사되는 광선을 3차 집광 굴절시키기 위하여 소정의 곡률을 가지는 제 2오목부(220)가 형성되어 있으며, 상기 제 2오목부는 제 1렌즈의 제 1볼록부와 마주하는 것으로, 제 1볼록부에서 출사되는 광선을 입사받게 된다. 또한, 전면으로는 비구면으로 형성되는 제 2볼록부(210)가 광선이 거의 평행하게 나가도록 집광 굴절되게 형성된다. 따라서, 광원에서 출력되는 광선은 제 1렌즈와 제 2렌즈의 제 1오목부, 제 1볼록부, 제 2오목부, 제 2볼록부를 순차적으로 통과하며 집광 굴절되어 최종적으로 광선을 거의 평행으로 집광출력하게 된다.
또한, 상기 제 2렌즈의 후면으로는 제 1렌즈가 결합될 때 수용될 수 있는 소정크기의 수용부(240)가 마련되어 있다. 상기 수용부(240)는 상기 제 1렌즈가 삽입되어 결합되기 위한 공간부로써 제 1렌즈의 크기에 대응하는 수용 공간을 가지며, 제 1렌즈와 결합 시 상기 제 1결합부와 마주하여 구조적으로 결합될 수 있는 제 2결합부(230)가 원형의 수용부 가장자리에서 일부 원주면이 선형(liner)한 형상으로 형성된다. 따라서, 선형의 제 1결합부와 제 2결합부가 마주하여 결합됨에 따라 상기 제 1렌즈(100)가 수용부에 결합된 상태에서 유동하는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 상기 제 2오목부는 수용부 내측면에 형성되는 것이다.
한편, 제 2렌즈의 가장자리 일측과 제 2볼록부의 가장자리 일측으로는 각각 외부고정부(250)가 형성되어 있다. 상기 외부고정부(250)는 자동차 헤드램프 구조물에 본 발명에 따른 렌즈를 고정하기 위한 수단으로써, 원주 가장자리에 일측으로 선형적 형상을 가지는 것이 바람직하다.
도면에서는 렌즈의 대칭적 고정력을 가지도록 한쪽은 제 2렌즈 가장자리에 마련하고, 이 반대측으로 상기 제 2볼록부(210)의 가장자리에 외부고정부(250)가 각각 형성되어 있으나, 이는 필요에 따라 렌즈 가장자리에 각각 형성하거나 제 2볼록부의 가장자리에 각각 형성될 수 있으며, 외부 구조물에 대응하도록 다양하게 형성될 수 있으며, 외부고정부의 위치에 결코 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 가장 바람직한 예로 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈는 플라스틱 계열의 합성수지를 이용하여 사출 성형함으로써, 구조적 경량화와 더불어 재료적 경량화도 동시에 달성하고자 하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 헤드램프 렌즈의 결합 상태를 나타낸 평면도, 저면도, 배면도를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 유사한 구조를 가지는 제 1렌즈와 제 2렌즈가 각각 구비되며, 제 2렌즈에 형성된 수용부에 제 1렌즈가 삽입 결합되는 구조를 가진다. 두개의 렌즈가 결합될 때에는 제 1결합부와 제 2결합부가 대응하도록 결합되며, 제 1렌즈의 외주연은 수용부의 가장자리에 긴밀히 결합되는 구조를 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 제 1렌즈와 제 2렌즈로 분할 형성되는 자동차용 헤드램프 렌즈는 자동차 헤드램프 광원에서 출사되는 광선을 제 1렌즈의 제 1오목부, 제 1렌즈의 제 1볼록부 및 제 2렌즈의 제 2오목부에 의해 연속 집광 굴절된 후 제 2볼록부를 통해 최종 평행하게 집광 굴절하여 출사되는 것이다.
아래 <표 1> 은 광원으로부터 나온 광선을 순차적으로 집광 굴절 시켜 최종적으로 거의 평행하게 출사시키는 제 1렌즈의 제 1오목부 및 제 1볼록부, 제 2렌즈의 제 2오목부 및 제 2볼록부 곡면의 일 실시예 데이터값이다. 여기서 y 는 렌즈의 중심축(광축)으로 부터의 높이를 나타내고 z 는 곡면이 중심축과 만나는 점에 대한 상대적 값(sag 데이터)이다. 단위는 mm이다.
| 제1렌즈 |
제2렌즈 |
||||||
| 제 1오목부 |
제 1볼록부 |
제 2오목부 |
제 2볼록부 |
||||
| y | z | y | z | y | z | y | z |
| 0 | 0.0000 | 0 | 0.0000 | 0 | 0.0000 | 0 | 0.0000 |
| 1.5 | -0.0033 | 1.6 | -0.0244 | 1.85 | -0.0158 | 1.85 | -0.0402 |
| 3 | -0.0133 | 3.2 | -0.0976 | 3.7 | -0.0632 | 3.7 | -0.1608 |
| 4.5 | -0.0303 | 4.8 | -0.2199 | 5.55 | -0.1422 | 5.55 | -0.3624 |
| 6 | -0.0546 | 6.4 | -0.3916 | 7.4 | -0.2530 | 7.4 | -0.6455 |
| 7.5 | -0.0867 | 8 | -0.6132 | 9.25 | -0.3956 | 9.25 | -1.0112 |
| 9 | -0.1273 | 9.6 | -0.8854 | 11.1 | -0.5701 | 11.1 | -1.4609 |
| 10.5 | -0.1772 | 11.2 | -1.2090 | 12.95 | -0.7767 | 12.95 | -1.9960 |
| 12 | -0.2371 | 12.8 | -1.5850 | 14.8 | -1.0157 | 14.8 | -2.6188 |
| 13.5 | -0.3079 | 14.4 | -2.0147 | 16.65 | -1.2871 | 16.65 | -3.3315 |
| 15 | -0.3906 | 16 | -2.4995 | 18.5 | -1.5913 | 18.5 | -4.1371 |
| 16.5 | -0.4862 | 17.6 | -3.0411 | 20.35 | -1.9285 | 20.35 | -5.0391 |
| 18 | -0.5957 | 19.2 | -3.6414 | 22.2 | -2.2992 | 22.2 | -6.0413 |
| 19.5 | -0.7199 | 20.8 | -4.3027 | 24.05 | -2.7035 | 24.05 | -7.1487 |
| 21 | -0.8600 | 22.4 | -5.0277 | 25.9 | -3.1420 | 25.9 | -8.3667 |
| 22.5 | -1.0168 | 24 | -5.8194 | 27.75 | -3.6151 | 27.75 | -9.7021 |
| 24 | -1.1914 | 25.6 | -6.6816 | 29.6 | -4.1232 | 29.6 | -11.1627 |
| 25.5 | -1.3845 | 27.2 | -7.6184 | 31.45 | -4.6669 | 31.45 | -12.7580 |
| 27 | -1.5971 | 28.8 | -8.6349 | 33.3 | -5.2467 | 33.3 | -14.4995 |
| 28.5 | -1.8302 | 30.4 | -9.7370 | 35.15 | -5.8633 | 35.15 | -16.4012 |
| 30 | -2.0844 | 32 | -10.9320 | 37 | -6.5174 | 37 | -18.4808 |
상기 표 1에 따른 본 발명의 자동차 헤드램프 렌즈의 주요 파라미터 값은 아래와 같다.
광원 P 와 제 1렌즈 후면까지 거리: 41.6 mm
제 1렌즈의 두께: 10.36 mm ; 재질: polycarbonate
제 2렌즈의 두께: 16.71 mm; 재질: polycarbonate
제 1렌즈와 제 2렌즈 사이 거리(수용부) :1.52 mm
제 1오목부의 반지름: -340.27 mm ; 제 1 볼록부의 반지름: -26.62 mm
제 2오목부의 반지름: -108.35 mm ; 제 1 볼록부의 반지름: -42.61 mm
이와 같이 구성되는 본 발명은 서로 결합되는 2매의 렌즈로 헤드램프 렌즈를 구성함에 따라 광원으로부터 나온 광선을 상기 2매의 렌즈를 통과하며 집광 굴절되어 최종적으로 거의 평행하게 나가도록 함으로써, 헤드램프의 광학적 효과는 그대로 유지하면서 종래 두께가 약 33mm 이었던 단일 렌즈를 본 실시예에서 처럼 약 10.36 mm 와 16.71mm 두 개의 렌즈로 구성함으로써 사출시간 단축은 물론 제조 공정상 성형에 따른 응고수축율을 최소화시킬 수 있고, 플라스틱 계열의 합성수지 제조함에 따라 경량화를 달성할 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 제 1렌즈 110 : 제 1볼록부
120 : 제 1오목부 130 : 제 1결합부
200 : 제 2렌즈 210 : 제 2볼록부
220 : 제 2오목부 230 : 제 2결합부
240 : 수용부 250 : 외부고정부
120 : 제 1오목부 130 : 제 1결합부
200 : 제 2렌즈 210 : 제 2볼록부
220 : 제 2오목부 230 : 제 2결합부
240 : 수용부 250 : 외부고정부
Claims (6)
- 자동차용 헤드램프 렌즈에 있어서,
광원으로부터 입사된 광선을 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 1볼록부를 구비하며, 상기 제 1볼록부 가장자리 일측으로 제 1결합부가 구비된 제 1렌즈;와
상기 제 1렌즈를 수용하기 위한 수용부가 구비되며, 상기 제 1렌즈에서 출사되는 광선을 입사받아 출사시키며 광선 진행방향으로 볼록 형성된 제 2볼록부를 구비하여, 상기 제 1결합부와 대응되게 결합되는 제 2결합부가 구비된 제 2렌즈;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈와 제 2렌즈는,
렌즈의 재질이 플라스틱인 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈는,
가장자리를 따라 외부고정부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2렌즈는,
후면에 오목 형성된 제 2오목부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1렌즈는,
후면에 오목 형성된 제 1오목부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1볼록부와 제 2볼록부는,
비구면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 헤드램프 렌즈.
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2011
- 2011-05-11 KR KR1020110044186A patent/KR20120126422A/ko not_active Application Discontinuation
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