KR20160012470A - 차량용 헤드 램프 - Google Patents

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KR20160012470A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 램프는, 로우빔 광원, 상기 로우빔 광원으로부터 제공된 빛을 반사하여 제1 초점으로 집광시키는 로우빔 리플렉터, 상기 제1 초점으로 집광되는 빛의 일부를 차단하여 빔 패턴을 형성하도록 상기 제1 초점과 인접하게 형성되는 컷-오프 에지 및 상기 컷-오프 에지의 후방에 관통 형성되는 광 투과창을 포함하는 쉴드, 상기 광 투과창을 향해 레이저 광을 조사하는 하이빔 광원, 상기 광 투과창에 인접하거나 상기 광 투과창 내에 구비되어 상기 레이저 광을 백색광으로 변환하는 형광체 및 상기 컷-오프 에지에 의해 빔 패턴을 형성한 빛을 로우빔으로 조사하고, 상기 백색광 중 적어도 일부를 상기 로우빔의 컷-오프 라인의 상부로 조사하는 렌즈를 포함한다.

Description

차량용 헤드 램프{A head lamp for vehicles}
본 발명은 차량용 헤드 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 전방으로 로우빔 및 하이빔을 조사하는 차량용 헤드 램프에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 야간 주행 시에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인하기 위한 조명 기능 및 다른 차량이나 도로 이용자들에게 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 다양한 종류의 차량용 램프를 구비하고 있다.
예를 들어, 헤드 램프 및 포그 램프 등은 주로 조명 기능을 목적으로 하고, 턴 시그널 램프, 테일 램프, 브레이크 램프, 사이드 마커(Side Marker) 등은 주로 신호 기능을 목적으로 한다. 또한, 이러한 차량용 램프는 각 기능을 충분히 발휘하도록 그 설치 기준과 규격에 대해서 법규로 규정되어 있다.
이러한 차량용 램프 중 야간 주행 시 운전자의 전방 시야가 확보되도록 로우빔 패턴이나 하이 빔 패턴을 형성하는 헤드 램프는 안전 운행을 하는데 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다.
헤드 램프의 광원은 할로겐 램프에서 LED(light emitting diode)로 교체되어 가고 있다. 할로겐 램프에 비해 LED는 우수한 전력 효율과, 반영구적인 수명을 갖는 장점으로 고급 차종을 중심으로 헤드 램프의 광원으로 사용되고 있다.
그러나, LED에서 출사되는 빛의 광량은 로우빔 또는 하이빔으로 사용하기에는 다소 부족한 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 현재는 복수 개의 LED를 이용해 로우빔 또는 하이빔의 광량을 확보하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 레이저를 하이빔의 광원으로 사용하는 차량용 헤드 램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드 램프는, 로우빔 광원, 상기 로우빔 광원으로부터 제공된 빛을 반사하여 제1 초점으로 집광시키는 로우빔 리플렉터, 상기 제1 초점으로 집광되는 빛의 일부를 차단하여 빔 패턴을 형성하도록 상기 제1 초점과 인접하게 형성되는 컷-오프 에지 및 상기 컷-오프 에지의 후방에 관통 형성되는 광 투과창을 포함하는 쉴드, 상기 광 투과창을 향해 레이저 광을 조사하는 하이빔 광원, 상기 광 투과창에 인접하거나 상기 광 투과창 내에 구비되어 상기 레이저 광을 백색광으로 변환하는 형광체 및 상기 컷-오프 에지에 의해 빔 패턴을 형성한 빛을 로우빔으로 조사하고, 상기 백색광 중 적어도 일부를 상기 로우빔의 컷-오프 라인의 상부로 조사하는 렌즈를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고, 상기 형광체는 상기 광 투과창의 하부에 위치하여 상기 광 투과창을 통과한 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 상기 렌즈로 반사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고, 상기 형광체는 상기 광 투과창 내에 구비되어 상기 광 투과창을 통과하는 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 투과시키고, 상기 형광체의 하부에 구비되어 상기 백색광을 상기 렌즈를 향해 반사하는 하이빔 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고, 상기 형광체는 상기 광 투과창의 하부에 위치하여 상기 광 투과창을 통과한 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 투과시키고, 상기 형광체의 하부에 구비되어 상기 백색광을 상기 렌즈를 향해 반사하는 하이빔 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 로우빔 광원은 적어도 하나의 엘이디(LED, light emitting diode)를 포함하고, 상기 하이빔 광원은 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
LED에 비해 높은 광량의 빛을 출사하는 레이저 다이오드를 하이빔의 광원으로 사용하므로 야간에 차량 전방에 대한 시인성이 향상된다.
또한, LED에 비해 우수한 광 직진성을 갖는 레이저 다이오드를 하이빔의 광원으로 사용하므로 하이빔 조사 거리가 향상된다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 쉴드를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프에 의한 로우빔 패턴 및 하이빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 헤드 램프를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 쉴드를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프(1)는, 로우빔 광원(10), 로우빔 리플렉터(20), 쉴드(30), 하이빔 광원(40), 형광체(50) 및 렌즈(70)를 포함한다.
로우빔 광원(10)으로는 LED가 사용될 수 있으며, 도 1에는 1개의 로우빔 광원(10)만을 도시하였으나, 복수 개의 LED를 이용해 로우빔 광원(10)을 구성할 수도 있다.
로우빔 리플렉터(20)는 로우빔 광원(10)의 광 출사방향에 위치한다.
로우빔 리플렉터(20)는 타원형 리플렉터로서 2개의 초점을 갖는다. 하나의 초점은 로우빔 광원(10)의 설치 위치와 대응하고, 다른 하나의 초점은 후술하는 쉴드(30)의 컷-오프 에지(31)에 인접하여 위치한다. 이하에서는 쉴드(30)의 컷-오프 에지(31)에 인접하여 위치하는 초점을 제1 초점(F1)이라 한다.
타원형 리플렉터의 광학 특성 상, 로우빔 리플렉터(20)는 로우빔 광원(10)으로부터 출사된 빛을 제1 초점(F1)으로 집광시킨다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 쉴드(30)는 대략 플레이트 형상의 부재로서, 전단에는 후방측으로 함몰 형성되는 컷-오프 에지(31)가 형성되고, 컷-오프 에지(31)의 후방에는 쉴드(30)를 상하로 관통하는 광 투과창(32)이 형성된다.
컷-오프 에지(31)는 로우빔 패턴의 컷-오프 라인(C; 도 3 참고)의 형상과 대응하여 형성된다.
로우빔 광원(10)에서 출사된 빛은 로우빔 리플렉터(20)에 의해 반사되어 제1 초점(F1)으로 집중된다. 제1 초점(F1)으로 집중된 빛 중 일부는 컷-오프 에지(31)에 의해 차단되고 다른 일부는 제1 초점(F1)을 통과하여 렌즈(70)로 입사된다
제1 초점(F1)을 통과하여 렌즈(70)로 입사된 빛(L1)은 컷-오프 에지(31)에 의해 컷- 오프 라인이 형성된 빔 패턴을 갖는다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 하이빔 광원(40)은 광 투과창(32)에 위치한다.
하이빔 광원(40)은 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드(laser diode, LD)이다. 하이빔 광원(40)에서 출사된 레이저 광은 광 투과창(32)을 통해 쉴드(30)를 통과하여 쉴드(30)의 하부에 위치하는 형광체(50)로 입사된다.
도 1에는 1개의 하이빔 광원(40)만을 도시하였으나, 복수 개의 레이저 다이오드를 이용해 하이빔 광원(40)을 구성할 수도 있다. 레이저 다이오드는 LED에 비해 우수한 광량 특성을 가지므로, LED를 하이빔 광원으로 채택하는 헤드 램프에 비해 적은 수의 레이저 다이오드를 사용하여 유사한 광량을 확보할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 광 투과창(32)의 하부에는 형광체(50)가 위치한다.
형광체(50)는 하이빔 광원(40)으로부터 출사된 레이저 광을 백색광으로 변환하여 렌즈(70)를 향해 반사한다.
현재 생산되고 있는 LED 칩에는 형광체가 포함되어 백색광이 발현되지만, 레이저 다이오드에는 형광체가 포함되어 있지 않아 별도의 형광체가 필요하다.
형광체는 입사된 빛을 투과시키며 백색광으로 변환시키는 투과형 형광체와 입사된 빛은 반사시키며 백색광으로 변환시키는 반사형 형광체가 있다.
본 실시예의 형광체(50)로는 반사형 형광체가 사용된다.
그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 쉴드(30)의 전방에는 렌즈(70)가 위치한다.
렌즈(70)는 제1 초점(F1)이 렌즈의 후방 초점과 대응하도록 위치한다.
제1 초점(F1)을 지나며 렌즈(70)로 입사된 빛(L1)은 렌즈(70)를 통과하며 대략 렌즈(70)의 광축에 평행하게 진행한다. 제1 초점(F1)을 지나며 렌즈(70)로 입사된 빛(L1)은 로우빔 광원(10)으로부터 출사된 빛으로서, 컷-오프 에지(31)에 의해 컷-오프 라인이 형성된 빔 패턴을 가지며 차량의 전방으로 조사되는 로우빔 패턴을 형성하게 된다.
형광체(50)에 의해 반사된 백색광(L2)은 쉴드(30)의 하부로 진행하게 되므로 제1 초점(F1)보다 아래로 렌즈(70)로 입사하게 된다. 따라서, 렌즈(70)로 입사된 백색광(L2)은 렌즈(70)를 통과하며 상방으로 굴절된다, 백색광(L2)은 하이빔 광원(40)으로부터 출사된 빛으로서, 차량의 전방으로 조사되는 하이빔 패턴의 적어도 일부를 형성하게 된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프에 의한 로우빔 패턴 및 하이빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로우빔 광원(10)으로부터 출사되어 렌즈(70)로 입사된 빛(L1)은 차량의 전방에 컷-오프 라인(C)이 형성된 로우빔 패턴(A1)을 형성한다.
그리고, 하이빔 광원(40)으로부터 출사되어 렌즈(70)로 입사된 백색광(L2)은 차량의 전방에 컷-오프 라인(C)의 상하로 형성되는 빔 패턴(A2)를 형성한다.
따라서, 차량의 로우빔이 ON된 상태에서는 로우빔 광원(10)이 점등되어 차량의 전방으로 로우빔 패턴(A1)이 조사되고, 차량의 하이빔이 ON된 상태에서는 하이빔 광원(40)이 점등되어 차량의 전방에 조사되고 있는 로우빔 패턴(A1)에 빔 패턴(A2)이 오버랩되어 하이빔 패턴(A1, A2)을 형성한다.
레이저 다이오드는 LED에 비해 우수한 광량 및 광 직진성을 가지고 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 레이저 다이오드를 하이빔 광원으로 사용하여 차량 전방에 대한 하이빔 패턴의 광량을 향상시키고 원거리까지 하이빔 패턴이 도달하도록 하여 운전자의 차량 전방에 대한 시인성을 향상할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 헤드 램프에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 제1 실시예와 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하고, 제1 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 헤드 램프(2)는 로우빔 광원(10), 로우빔 리플렉터(20), 쉴드(30), 하이빔 광원(40), 형광체(50), 하이빔 리플렉터(60) 및 렌즈(70)를 포함한다.
전술한 제1 실시예에 따른 차량용 헤드 램프(1)와 비교하여, 제2 실시예에 따른 헤드 램프(2)는, 하이빔 리플렉터(60)가 추가로 구비되는 점과, 형광체(50)가 쉴드(30) 내에 구비되는 점에서 구별된다. 제2 실시예에 따른 헤드 램프(2)에 대한 설명에서는 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예의 형광체(50)는 광 투과창(32) 내에 구비되는 투과형 형광체이다. 따라서, 본 실시예의 형광체(50)는 하이빔 광원(40)으로부터 출사되어 광 투과창(32)을 통과하는 레이저 광을 백색광으로 변환하여 투과시킨다.
그리고, 광 투과창(32)의 하부에는 하이빔 리플렉터(60)가 구비된다.
하이빔 리플렉터(60)는 형광체(50)를 투과한 백색광을 렌즈(70)를 향해 반사한다.
하이빔 리플렉터(60)에 의해 반사되어 렌즈(70)로 입사된 백색광(L2)은 제1 초점(F1)보다 아래로 렌즈(70)로 입사하게 되므로 렌즈(70)를 통과하며 상방으로 굴절된다. 그리고, 로우빔 패턴(A1; 도 3 참고)의 컷-오프 라인(C)의 상하로 형성되는 빔 패턴(A2)를 형성한다.
한편, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 헤드 램프를 개략적으로 도시한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 제2 실시예와 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하고, 제2 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 헤드 램프(3)는 로우빔 광원(10), 로우빔 리플렉터(20), 쉴드(30), 하이빔 광원(40), 형광체(50), 하이빔 리플렉터(60) 및 렌즈(70)를 포함한다.
전술한 제2 실시예에 따른 차량용 헤드 램프(2)와 비교하여, 제3 실시예에 따른 헤드 램프(3)는, 형광체(50)가 광 투과창(32)의 하부에 위치하도록 쉴드(30)의 저면에 설치된다는 점에서 구별된다.
본 실시예의 형광체(50)는 투과형 형광체이며, 하이빔 광원(40)으로부터 출사되어 광 투과창(32)을 통과한 레이저 광을 백색광으로 변환하여 투과시킨다.
형광체(50)를 투과한 백색광은 형광체(50)의 하부에 위치하는 하이빔 리플렉터(60)에 의해 반사되어 렌즈(70)로 입사된다.
하이빔 리플렉터(60)에 의해 반사되어 렌즈(70)로 입사된 백색광(L2)은 제1 초점(F1)보다 아래로 렌즈(70)로 입사하게 되므로 렌즈(70)를 통과하며 상방으로 굴절된다. 그리고, 로우빔 패턴(A1; 도 3 참고)의 컷-오프 라인(C)의 상하로 형성되는 빔 패턴(A2)를 형성한다.
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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 2, 3: 차량용 헤드 램프 10: 로우빔 광원
20: 로우빔 리플렉터 30: 쉴드
31: 컷-오프 에지 32: 광 투과창
40: 하이빔 광원 50: 형광체
60: 하이빔 리플렉터 70: 렌즈
C: 컷-오프 라인 F1: 제1 초점

Claims (5)

  1. 로우빔 광원;
    상기 로우빔 광원으로부터 제공된 빛을 반사하여 제1 초점으로 집광시키는 로우빔 리플렉터;
    상기 제1 초점으로 집광되는 빛의 일부를 차단하여 빔 패턴을 형성하도록 상기 제1 초점과 인접하게 형성되는 컷-오프 에지 및 상기 컷-오프 에지의 후방에 관통 형성되는 광 투과창을 포함하는 쉴드;
    상기 광 투과창을 향해 레이저 광을 조사하는 하이빔 광원;
    상기 광 투과창에 인접하거나 상기 광 투과창 내에 구비되어 상기 레이저 광을 백색광으로 변환하는 형광체 및
    상기 컷-오프 에지에 의해 빔 패턴을 형성한 빛을 로우빔으로 조사하고, 상기 백색광 중 적어도 일부를 상기 로우빔의 컷-오프 라인의 상부로 조사하는 렌즈를 포함하는 차량용 헤드 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고,
    상기 형광체는 상기 광 투과창의 하부에 위치하여 상기 광 투과창을 통과한 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 상기 렌즈로 반사하는, 차량용 헤드 램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고,
    상기 형광체는 상기 광 투과창 내에 구비되어 상기 광 투과창을 통과하는 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 투과시키고,
    상기 형광체의 하부에 구비되어 상기 백색광을 상기 렌즈를 향해 반사하는 하이빔 리플렉터를 더 포함하는, 차량용 헤드 램프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하이빔 광원은 상기 광 투과창의 상부에 위치하고,
    상기 형광체는 상기 광 투과창의 하부에 위치하여 상기 광 투과창을 통과한 상기 레이저 광을 상기 백색광으로 변환하여 투과시키고,
    상기 형광체의 하부에 구비되어 상기 백색광을 상기 렌즈를 향해 반사하는 하이빔 리플렉터를 더 포함하는, 차량용 헤드 램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로우빔 광원은 적어도 하나의 엘이디(LED, light emitting diode)를 포함하고, 상기 하이빔 광원은 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함하는, 차량용 헤드 램프.
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