KR20140028769A - 자동차의 조명장치 - Google Patents

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Abstract

광효율이 향상되는 자동차의 조명장치가 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 조명장치는, 적어도 하나의 광원이 장착되는 인쇄회로기판과, 상기 적어도 하나의 광원이 내부에 배치되도록 상기 인쇄회로기판에 결합되어, 상기 적어도 하나의 광원이 생성한 빛을 외부로 배광하는 커버부재를 포함한다.

Description

자동차의 조명장치{A LAMP APPARATUS FOR AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차의 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원이 커버부재의 내부에 배치되는 자동차의 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 전방 및 후방에 각종 조명장치가 장착되어 자동차 안전 및 운전의 편의를 제공하고 있는데, 이러한 조명장치로는 전조등, 후미등, 방향 지시등 등이 있다.
상기 조명장치들은 각각 빛을 생성하기 위해 적어도 하나의 광원을 포함하게 되는데, 최근에 상기 광원은 광효율이 좋은 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)가 인기를 누리고 있으며, 이에 따라 LED를 광원으로 하는 조명장치의 개발도 활발해지고 있다.
상기 LED를 광원으로 하는 조명장치는, 상기 LED가 장착되는 PCB(Printed CirCuit Board)와, 상기 LED의 열을 방열하기 위해 상기 PCB에 장착되는 히트싱크와, 상기 LED가 생성한 빛을 외부로 배광하는 렌즈를 기본 구성으로 하고 있으며, 여기에 상기 LED가 생성하는 빛을 반사하는 리플렉터와, 상기 LED가 생성하는 빛의 일부를 차단하거나 상기 리플렉터가 반사하는 빛의 일부를 차단하는 쉴드와, 상기 LED가 생성하는 빛을 전반사하는 라이트가이드 중 적어도 하나를 부가적으로 설치하기도 한다.
그런데, 상기 LED는 상기 라이트가이드의 외부에 배치되어, 생성된 빛을 상기 라이트가이드 내부로 입사하는 방식이기 때문에, 상기 LED가 생성한 빛이 공기층을 지나 상기 라이트가이드의 내부로 입사되는 도중에 광손실이 발생되어서, 광효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 최근 자동차에는 주간에도 항시 점등되는 DRL(Daytime Running Lighting)이 장착되고 있으며, 자동차의 디자인 중시 경향에 따라 자동차는 다양한 굴곡면을 가지고 있다.
그런데, 상기 PCB는 휘어지지 않는 단단한 구조물이고, 상기 PCB가 장착되는 자동차의 구조물 또는 조명장치의 구조물 또한 평탄면이 거의 없기 때문에, 상기 PCB를 이용한 조명장치는 자동차의 모든 조명장치에 적용되기 힘들다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 광효율이 향상되는 자동차의 조명장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 조명장치는, 적어도 하나의 광원이 장착되는 인쇄회로기판과, 상기 적어도 하나의 광원이 내부에 배치되도록 상기 인쇄회로기판에 결합되어, 상기 적어도 하나의 광원이 생성한 빛을 외부로 배광하는 커버부재를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 자동차의 조명장치는, 광원이 커버부재의 외부에 배치되지 않고, 상기 커버부재의 내부에 매립되어 배치되기 때문에, 상기 광원에서 생성된 빛이 상기 커버부재로 입사되는 사이에 공기층이 존재하지 않아, 빛의 진행매질이 줄어들므로 광효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차의 조명장치는, 유연성을 가지고 있기 때문에 자동차의 장착면 형상에 구애받지 않고 설치할 수 있으며, 자동차의 디자인면에 매칭될 수 있도록 휘어서 설치할 수 있는 효과도 있다.
또한, 무게가 가벼운 유연한 재질의 인쇄회로기판(FPCB;Flexible Printed CirCuit Board)을 사용하기 때문에, 자동차의 중량이 감소되는 효과도 있다.
또한, 광원이 커버부재의 내부에 배치되기 때문에, 커버부재의 외부에 배치되는 기존의 조명장치에 비해 광효율이 향상되어, 제동등(Stop Lamp) 및 방향지시등(Turn Signal Lamp) 등에 사용할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 나타내는 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 제조하는 기구를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 제조하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100)는, 유연한 재질의 인쇄회로기판(FPCB;Flexible Printed Circuit Board, 10)과, 유연한 재질로 형성되어 인쇄회로기판(10)의 위에 배치되는 커버부재(20)를 포함한다.
인쇄회로기판(10)의 상면에는 적어도 하나의 광원(12)이 장착된다. 광원(12)은 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)로 형성되며, 발광면(11)이 측면에 배치된다.
본 실시예에서 인쇄회로기판(10)의 상면에는 두 개의 광원(12a,12b), 즉 제1 광원(12a) 및 제2 광원(12b)이 하나의 세트를 이루어서 발광면(11)이 서로 마주보도록 배치된다. 본 실시예에서 인쇄회로기판(10)의 상면에는, 발광면이 서로 마주보도록 배치되는 제1 광원(12a) 및 제2 광원(12b)이 총 3세트가 장착되어, 광원(12)은 총 6개가 장착된다. 이하, 적어도 하나의 광원(12)은 설명의 이해를 위해 광원(12)으로 설명하기로 한다.
인쇄회로기판(10)의 상면에는 광원(12)이 생성한 빛을 상측으로 반사하는 반사부(15)가 구비된다. 반사부(15)는 상면에 광원(12)의 빛을 반사할 수 있는 패턴이 인쇄될 수 있으며, 얇은 필름으로 형성되어 인쇄회로기판(10)의 상면에 부착될 수 있다. 인쇄회로기판(10)은 반사부(15)의 후면에 배치되기 때문에, 반사부(15)의 후면을 통해 빛이 통과되지 않도록 차단하는 별도의 쉴드부재를 구비할 필요가 없게 된다.
광원(12)은, 연결단자(미도시)가 반사부(15)를 관통하여 인쇄회로기판(10)의 회로에 연결되어서, 반사부(15)의 상측에 돌출 배치된다.
광원(20)은 커버부재(20)에 매립되어 커버부재(20)의 내부에 배치된다. 즉, 커버부재(20)는 반사부(15)의 상면에 접해 인쇄회로기판(10)의 위에 배치되어서, 반사부(15)가 반사하는 빛을 상면을 통해 외부로 배광한다. 커버부재(20)는 반사부(15)가 반사하는 빛을 외부로 배광할 수 있도록 투명하게 형성되는 것이 바람직하다.
커버부재(20)는 플라스틱 재질로 형성되며, 그 플라스틱이 용융상태일 때 인쇄회로기판(10)의 반사부(15) 위에 투여한 후 경화시킴으로써, 커버부재(20)의 내부에 광원(12)이 매립됨과 아울러 커버부재(20)가 인쇄회로기판(10)과 결합될 수 있다.
광원(12)이 커버부재(20)의 외부에 배치되지 않고, 커버부재(20)의 내부에 배치되게 되면, 광원(12)에서 생성된 빛이 공기 중으로 나오는 과정에서 전반사되어 소멸되는 현상을 방지할 수 있어서, 광효율이 향상된다. 또한, 광원(12) 및 커버부재(20) 사이에 공기층이 없기 때문에, 빛의 진행 매질이 줄어들어 커버부재(20)로 입사되는 빛의 투과율이 향상된다.
커버부재(20)는 UV(Ultraviolet) 경화수지가 사용된다. UV 경화수지는 공기에 비해 굴절률이 높고, 열전도율 또한 높다. 본 실시예에서는 공기를 기준매질(굴절률=1)로 하였을 때, 광원(12)의 굴절률은 약 3인 LED가 사용되고, UV 경화수지의 굴절률은 약 1.5이다.
공기의 굴절률은 1이기 때문에, 광원(12)이 커버부재(20)의 내부에 배치되고 않고 커버부재(20)의 외부에 배치되는 기존의 경우에는, 광원(12) 및 공기의 굴절률의 차이는, 광원(12)의 굴절률 3에서 공기의 굴절률 1을 차감한 값인 2이다. 이러한 경우, 광원(12)으로부터 공기 중으로 나오는 전반사 임계각은 약 33.9도이다.
반면, 본 실시예의 광원(12) 및 UV 경화수지의 굴절률의 차이는, 광원(12)의 굴절률 3에서 UV 경화수지의 굴절률 1.5를 차감한 값인 1.5로, 기존에 비해 굴절률의 차이가 적으며, 전반사 임계각 또한 약 52.4도로 기존에 비해 크기 때문에, 광효율이 향상된다.
또한, 기존에는 광원(12)에 생성된 빛에 의한 열을 냉각하기 위한 방열장치가 필요하였으나, 본 실시예에서는 커버부재(20)가 공기에 비해 열전도율이 월등히 높은 UV 경화수지로 형성되기 때문에, 방열장치가 필요하지 않게 된다.
또한, UV 경화수지는 용융 온도가 낮기 때문에, 광원(12)을 내부에 매립하는 것이 가능해진다. 즉, 커버부재(20)와 유사한 기능을 하는 기존의 라이트가이드는 고온에서 사출 성형되는 재질로 형성되었기에, 커버부재(20)가 기존의 라이트가이드와 동일한 재질로 형성된다면, 용융 상태의 커버부재(20)의 온도가 높아서 광원(12)을 커버부재(20)의 내부에 매립하는 과정에서, 광원(12)이 파손되기 때문에 광원(12)을 커버부재(20)의 내부에 매립할 수 없게 되나, 본 실시예에서는, 용융 온도가 낮은 UV 경화수지를 커버부재(20)로 사용하여 광원(12)을 내부에 매립할 수 있게 되는 것이다.
상기 UV 경화수지는 광투과성이 우수한 아크릴 계열을 사용하여 광효율이 향상될 수 있도록 하는 바람직하다. 즉, 본 실시예에서 커버부재(20)는 광투과성이 우수한 아크릴 계열의 UV 경화수지로 형성되게 되는데, 커버부재(20)의 조성비는, 커버부재(20)의 총 중량에 대하여, (a) Urethane acrylate 20~60 중량%, (b) lobornyl acrylate 20~60 중량%, (c) 2-Hydroxyproyl acrylate 10~40 중량%, (d) 2-Hydroxyethyl methacrylate 9~20 중량%, (e) 첨가제 1~3 중량%를 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치는, 인쇄회로기판(10) 및 커버부재(20)가 모두 유연한 재질로 형성되기 때문에, 자동차에 장착시에 자동차의 굴곡면의 형상에 매칭되도록 휘어서 설치할 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100)는, 자동차에 설치되기 위해 휜 상태를 나타내는 것으로서, 실질적으로 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 조명장치(200)처럼 평평한 상태로 있다가, 자동차에 장착될 때 도 1과 같이 자동차의 굴곡면과 매칭될 수 있도록 휘어서 설치하게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 나타내는 도면이다. 여기서는, 전술한 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 그에 대한 자세한 설명은 생략하고, 다른 점만을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 자동차의 조명장치(200)는, 전술한 제1 실시예와 다른 점을 알 수 있다.
즉, 전술한 제1 실시예에서는 광원(12)이 발광면(11)이 서로 마주보도록 배치되는 제1 광원(12a) 및 제2 광원(12b)를 포함하여 구성되었으나, 본 제2 실시예에서는 광원(14)은, 서로 이격되어 발광면(13)이 동일한 방향으로 배치되는 제1 광원(14a) 및 제2 광원(14b)과, 발광면(13)이 제1 광원(14a) 및 제2 광원(14b)의 이격된 사이를 향해 배치되는 제3 광원(14c)을 포함한다.
상기와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 자동차의 조명장치(200)는, 각각의 광원(14a,14b,14c)의 발광면(13)을 서로 엇갈리게 배치함으로써, 제1 실시예에 비해 인쇄회로기판(10)에 적은 개수의 광원(14)이 장착된다. 다만, 제1 실시예와 대등한 광효율을 낼 수 있도록, 각각의 광원(14a,14b,14c)은 발광면(13)이 제1 실시예보다는 면적이 넓게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같이 본 발명의 실시예들에 의한 자동차의 조명장치(100,200)는, 인쇄회로기판(10)이 유연한 재질로 형성되고 두께가 얇기 때문에, 인쇄회로기판(10) 위에 커버부재(20)를 결합하기 위한 특별한 제조방법이 요구된다.
아래에서는, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100,200)를 제조하는 방법에 대해 살펴보기로 한다. 다만, 두 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100,200)를 제조하는 방법은 동일하기 때문에, 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100)만을 예로들어 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 제조하는 기구를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치를 제조하는 순서도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100)를 제조하기 위한 생산라인 상에는, 유연한 인쇄회로기판(10)를 고정하는 석션테이블(30)이 배치된다.
석션테이블(30)에는 복수의 석션홀(35)이 형성되어 있는데, 이 석션홀(35)을 유동하는 공기의 흡입력을 이용하여 유연하고 얇은 인쇄회로기판(10)을 고정할 수 있다. 복수의 석션홀(35)들 간의 간격은 20mm 이하로 형성되게 되면 낮은 흡입력으로 인쇄회로기판(10)을 파손없이 고정할 수 있다.
제1 단계(S10)에서는, 광원(12)이 상면에 장착되고, 상기 상면에 광원(12)이 생성한 빛을 상측으로 반사하는 반사부(15)가 구비된, 유연한 재질의 인쇄회로기판(10)을 소정의 크기로 커팅한다.
제2 단계(S20)에서는, 상기 커팅된 인쇄회로기판(10)을 석션홀(35)이 형성된 석션테이블(30) 위에 놓고, 석션홀(35)을 유동하는 공기의 흡입력을 이용하여, 석션테이블(10)에 상기 커팅된 인쇄회로기판(10)을 고정한다.
제3 단계(S30)에서는, 인쇄회로기판(10)의 둘레를 감싸는 형상틀(40)을 석션테이블(30) 위에 거치한다.
제4 단계(S40)에서는, 수지공급기(50)를 통해 형상틀(40) 내에 용융 수지를 투여하여, 광원(12)을 수지 내에 매립시킨다. 여기서, 융융 수지는 경화되면 커버부재(20)가 되는 것으로서, UV(Ultra Violet)수지가 사용된다.
이후, 인쇄회로기판(10) 위에 투여된 용융수지가 커버부재(20)의 높이를 가지며 상측면이 평탄해질 수 있도록 레벨링을 해야 하나, 용융 수지는 점성력을 가지고 있기 때문에 용융 수지의 자중에 의한 레벨링은 시간이 많이 소요된다.
따라서, 제4 단계(S40) 후에, 수지의 레벨링을 위해 석션테이블(30)에 진동을 가하는 단계(S50)를 더 포함함으로써, 수지의 레벨링 시간을 단축시킬 수 있다.
제5 단계(S60)에서는 석션테이블(30)이 경화기(미도시)를 통과하면서 상기 수지를 경화시킨다. 본 실시예에서는 상기 수지는 UV수지로 형성되는 바, 상기 경화기는 UV경화기가 사용된다.
이후, 석션테이블(30)로부터 형상틀(40)을 탈거한 후, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차의 조명장치(100)가 완성된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 조명장치(100,200)는, 광원(12,14)이 커버부재(20)의 외부에 배치되지 않고, 커버부재(12,14)의 내부에 매립되어 배치되기 때문에, 광원(12,14)에서 생성된 빛이 커버부재(20)로 입사되는 사이에 공기층이 존재하지 않아, 빛의 진행매질이 줄어들므로 광효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 자동차의 조명장치(100,200)는, 유연성을 가지고 있기 때문에 자동차의 장착면 형상에 구애받지 않고 설치할 수 있으며, 자동차의 디자인면에 매칭될 수 있도록 휘어서 설치할 수 있다.
또한, 무게가 가벼운 유연한 재질의 인쇄회로기판(10)을 사용하기 때문에, 자동차의 중량이 감소된다.
또한, 광원(12,14)이 커버부재(20)의 내부에 배치되기 때문에, 커버부재(20)의 외부에 배치되는 기존의 조명장치에 비해 광효율이 향상되어, 제동등(Stop Lamp) 및 방향지시등(Turn Signal Lamp) 등에 사용할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 유연한 인쇄회로기판 11,13: 발광면
12,14: 광원 12a,14a: 제1 광원
12b,14b: 제2 광원 14c: 제3 광원
15: 반사부 20: 커버부재
30: 석션테이블 35: 석션홀
40: 형상틀 50: 수지공급기

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 광원이 장착되는 인쇄회로기판; 및
    상기 적어도 하나의 광원이 내부에 배치되도록 상기 인쇄회로기판에 결합되어, 상기 적어도 하나의 광원이 생성한 빛을 외부로 배광하는 커버부재;를 포함하는 자동차의 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버부재는 UV(Ultra Violet) 수지로 형성되는 자동차의 조명장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버부재는, 상기 커버부재의 총 중량에 대하여, (a) Urethane acrylate 20~60 중량%, (b) lobornyl acrylate 20~60 중량%, (c) 2-Hydroxyproyl acrylate 10~40 중량%, (d) 2-Hydroxyethyl methacrylate 9~20 중량%, (e) 첨가제 1~3 중량%를 포함하는 자동차의 조명장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 및 커버부재는 유연한 재질로 형성되는 자동차의 조명장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 및 커버부재 사이에 배치되어, 상기 적어도 하나의 광원이 생성한 빛을 상기 커버부재로 반사하는 반사부;를 더 포함하는 자동차의 조명장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원과, 상기 반사부는 상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되고,
    상기 커버부재는 상기 반사부가 반사하는 빛을 상면으로 배광하는 자동차의 조명장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원은, 발광면이 측면에 배치되는 자동차의 조명장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원은, 발광면이 서로 마주보고 배치되는 제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 자동차의 조명장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원은, 서로 이격되어 발광면이 동일한 방향으로 배치되는 제1 광원 및 제2 광원과, 발광면이 상기 제1 광원 및 제2 광원의 이격된 사이를 향해 배치되는 제3 광원을 포함하는 자동차의 조명장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원은 발광다이오드(Light Emitting Diode)로 형성되는 자동차의 조명장치.
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