KR20160019809A - 레이져 광학계와 이를 구비한 차량용 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 레이져 광학계는 레이져 다이오드, 상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛의 색을 변경시키는 형광체, 상기 레이져 다이오드와 상기 형광체 사이에 위치하여 상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛을 형광체로 직진시키는 렌즈 및 상기 형광체에 연결되는 구동부를 포함한다.

Description

레이져 광학계와 이를 구비한 차량용 램프{Laser Optical System and Lamp for Vehicle having the same}
본 발명은 레이져 광학계에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 구동 가능한 형광체를 구비한 레이져 광학계에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 야간 주행시에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인하기 위한 조명 기능 및 다른 차량이나 도로 이용자들에게 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 차량용 램프를 구비한다.
이러한 램프에서 사용되는 광원은 벌브에서 LED로, LED에서 레이져 다이오드(Laser Diode)로 점점 발전하고 있다.
상기 램프에 사용되는 기존의 LED 광학계의 경우 Blue chip 바로 위에 형광체를 도포하여 백색광을 구현하였다. 그리고 이를 이용하여 자동차 광학계에 사용하게 된다.
그러나, 레이져 광학계의 경우 휘도가 높아 형광체를 파괴할 수 있기 때문에 LED와 같은 방법을 사용하기 어렵다. 따라서, 형광체와 레이져 다이오드를 떨어뜨리는 시스템을 사용하게 된다.
이러한 시스템을 사용하는 자동차용 레이져 모듈의 경우 형광체의 성능이 한계 성능을 결정짓는 주요 요소가 된다. 내열적으로 강한 형광체의 경우 가격이 비싸고, 가격이 싼 형광체의 경우 Laser 모듈의 성능을 충분히 끌어올리지 못하는 문제가 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0425918호.
본 발명의 실시예는 형광체의 내열성능을 만족하기 위해 구동부를 이용하여 형광체를 진동시켜 레이져 모듈의 고휘도 성능을 확보할 수 있는 레이져 광학계와 이를 이용한 차량용 램프를 제공하고자 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예인 레이져 광학계는, 레이져 다이오드; 상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛의 색을 변경시키는 형광체; 상기 레이져 다이오드와 상기 형광체 사이에 위치하여 상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛을 상기 형광체로 직진시키는 렌즈; 및 상기 형광체에 연결되는 구동부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 형광체는 상기 렌즈를 투과하는 빛의 면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 구동부는 모터로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 구동부는 상기 형광체를 수용하는 프레임과 상기 프레임과 상기 형광체를 연결하는 탄성체로 구비될 수 있다.
바람직하게는 상기 탄성체는 복수로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄성체는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 레이져 다이오드와 연결되는 방열판을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이져 광학계를 포함하는 차량용 램프를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이져 광학계에 의하면, LED 램프에 비해 두배의 원거리 성능을 구현하여 고속 주행시 운전자의 편의성 및 주행 안정성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레이져 헤드램프에서 형광체가 파괴되어 발생할 수 있는 안전성 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이져 광학계의 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에 나타난 구동부의 일실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레이져 광학계와 이를 구비한 차량용 램프를 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이져 광학계의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이져 광학계의 구조를 설명한다.
도 1을 참조하면, 레이져 광학계는 레이져 다이오드(10), 렌즈(20), 형광체(30) 및 구동부(40)를 포함할 수 있다.
레이져 다이오드(10)는 LED에 비해서도 높은 휘도가 가능하다는 장점을 가진다. 레이져 다이오드(10)는 LED에 비해 좋은 직진성을 가지고 있어, LED 대비하여 5배이상 높은 휘도의 구현이 가능하다. 일실시예로, 레이져 다이오드(10)는 블루 레이져 다이오드가 사용될 수 있다.
렌즈(20)는 레이져 다이오드(10)에서 조사되는 빛을 전방으로 직진시키는 역할을 수행한다. 일실시예로, 렌즈(20)는 레이져 다이오드(10)에서 나온 빛을 다시 집광시켜 형광체(30)로 보내주게 된다. 렌즈(20)는 빛을 집광하기 위해 입사면은 평판의 형태를 가지며, 출사면은 볼록한 단면의 형상을 가질 수 있다. 또한 렌즈(20)는 압축플라스틱, 유리 등의 다양한 재질이 사용될 수 있다.
형광체(30)는 렌즈(20)에서 집광된 빛이 도달하며, 레이져 다이오드(10)에서 나온 빛이 백색광으로 변환되어 형광체(30)를 통하여 나오게 된다. 렌즈(20)에서 집광을 더 시켜줄수록 형광체(30)에는 더 높은 휘도의 구현이 가능하다. 하이 빔에 사용되는 레이져 모듈의 경우는 LED 대비 5배 이상의 높은 휘도를 이용하여 LED 대비 2배 이상의 원거리까지 빛을 보낼 수 있다. 그러나, 레이져 다이오드(10)에서 조사되는 빛이 집광 될수록 형광체(30)에서는 열화반응이 발생하게 되며, 이를 해결하기 위해 형광체(30)를 구동부(40)와 연결한다. 이에 대해서는 아래에서 설명하도록 한다.
구동부(40)는 형광체(30)와 연결될 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 레이져를 집광시킬때 형광체(30)에서는 내열문제가 발생한다. 이는 형광체(30)의 열전도도가 낮기 때문에 주위로 열을 쉽게 분산시켜주지 못하고, 국부적으로 온도가 올라가 발생하는 문제이다. 하이빔용 레이져 모듈의 경우 레이져를 지름100㎛ 이하까지 집광시켜 형광체(30)에 조사하게 된다. 이러한 집광으로 인해 형광체(30)가 파괴되는 것을 방지하기 위해, 구동부(40)는 형광체(30)를 진동시켜 집광된 레이져가 형광체(30)의 한부분만을 집광해 형광체(30)가 파괴되지 않도록 할 수 있다. 이는 레이져의 집광크기가 매우 작기 때문에 작은 양의 변위에도 형광체(30)의 내열 한도를 크게 올릴 수 있다.
구동부(40)는 기계적으로 동작하는 것과 차량의 움직임에 의해서 자체적으로 동작할 수 있는 것으로 구분된다.
기계적으로 동작가능한 것의 일실시예로, 구동부(40)는 모터로 구성될 수 있다. 구동부(40)가 모터로 구성되는 경우 형광체(30)를 지지하기 위한 별도의 지지부(미도시)가 추가될 수 있다.
레이져 다이오드(10) 일측에는 방열판이 연결될 수 있다. 레이져 다이오드(10)에서 빛이 조사되는 경우 높은 열이 발생하기 때문에 고열의 발열온도로 인하여 레이져 다이오드(10)를 적용하기 어려운 점이 있으며, 적절한 방열이 이루어지지 않으면 램프의 효율과 내구성이 떨어지는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위해 방열판을 설치한다. 일실시예로 방열판은 히트싱크, 슬러그, 또는 수냉식 등 다양한 종류의 방열판이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예인 레이져 광학계의 구성요소인 구동부(40)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량의 움직임에 의해 자체적으로 동작하는 구동부(40)는 프레임(42), 탄성체(44)를 포함할 수 있다.
프레임(42)은 탄성체(44)를 수용할 수 있는 공간을 가지며, 램프 하우징(미도시)의 내부 일영역에 고정될 수 있다. 일실시예로, 프레임(42)은 사각의 틀로 형성될 수 있으며, 형광체(30)의 형상에 따라 다양하게 변형실시가 가능하다.
탄성체(44)는 프레임(42)과 형광체(30)를 연결할 수 있다. 일실시예로 탄성체(44)의 일단은 프레임(42)에 연결되며, 타단은 형광체(30)와 연결될 수 있다. 탄성체(44)의 상하좌우에 각각 연결되어 프레임(42)에 고정될 수 있으며, 각각이 복수로 구비될 수 있다.
탄성체(44)로 연결된 형광체(30)는 차량의 움직임에 의해서 자동적으로 흔들림이 발생하게 되어 레이져가 형광체(30)의 한부분에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
형광체(30)의 크기는 차량의 움직임에 의해서 레이져 다이오드(10)에서 조사되는 빛이 형광체(30)의 범위를 이탈하지 않도록 실험을 통하여 결정될 수 있다. 일실시예로, 탄성체(44)는 스프링으로 구비될 수 있으며, 형광체(30)의 유동을 지지하기 위한 다양한 변형실시가 가능하다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이져 광학계에 의하면, LED 램프에 비해 두배의 원거리 성능을 구현하여 고속 주행시 운전자의 편의성 및 주행 안정성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레이져 헤드램프에서 형광체가 파괴되어 발생할 수 있는 안전성 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 레이져 다이오드
20 : 렌즈
30 : 형광체
40 : 구동부
42 : 프레임
44 : 탄성체

Claims (8)

  1. 레이져 다이오드;
    상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛의 색을 변경시키는 형광체;
    상기 레이져 다이오드와 상기 형광체 사이에 위치하여 상기 레이져 다이오드에서 방출되는 빛을 상기 형광체로 직진시키는 렌즈; 및
    상기 형광체에 연결되는 구동부
    를 포함하는 레이져 광학계.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 렌즈를 투과하는 빛의 면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이져 광학계.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 모터로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이져 광학계.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 형광체를 수용하는 프레임과 상기 프레임과 상기 형광체를 연결하는 탄성체로 구비되는 것을 특징으로 하는 레이져 광학계.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 탄성체는 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 레이져 광학계.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이져 광학계.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 레이져 다이오드와 연결되는 방열판
    을 더 포함하는 레이져 광학계.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항의 레이져 광학계를 포함하는 차량용 램프.
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