KR20180104577A - 자동차용 라이트 장치, 특히 라이팅 및/또는 신호 장치 - Google Patents

자동차용 라이트 장치, 특히 라이팅 및/또는 신호 장치 Download PDF

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KR20180104577A
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피에르 알보
빈센트 고드빌론
장-클로드 푸엔테
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발레오 비젼
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Abstract

라이트 장치(1)는 광선의 방출을 생성하도록 구동되는 광원(2)과, 방출된 광선을 편향시키도록 광원에 대면하게 배치된 편향 요소(4)와, 광 비임을 장치를 벗어나게 방출하는 광선 형성 광학요소(6)를 포함한다. 광원은, 적어도 하나의 기판(10)과, 기판의 제 1 면(16)으로부터 연장되는 서브밀리미터 치수의 복수의 발광 소자(8)를 포함하는 반도체 소스이다. 편향 요소는 타원형 또는 의사-타원형 편향기의 형태를 취하며, 그 내부 면은 광원의 기판의 제 1 면을 향해 회전된 방출된 광선을 위한 반사면을 형성한다. 또한, 광선 형성 광학요소는 발산 렌즈이다.

Description

차량용의 조명 장치, 특히 조명 및/또는 신호전달 장치{LIGHT DEVICE, IN PARTICULAR A LIGHTING AND/OR SIGNALLING DEVICE, FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 특히 차량용의 조명 및/또는 신호전달의 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 규정에 따라 광 비임의 형성을 위해 서로에 관련되어 방출되고, 편향되고, 배치되어 있는 광선을 형성하기 위한 광원, 반사기 및 광학요소를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
차량에 적용과 관련하여, 형성 광학요소를 형성하기 위해 발산 렌즈를 광원과 연관시키는 것은 공지되어 있다. 따라서, 광원에 대향된 이러한 렌즈의 물체 초점을 배열하면 소형 조명 장치를 제공하는 것이 가능하며, 그에 따라 조명 및/또는 신호전달 장치의 설계에서 보다 큰 자유도를 제공한다.
따라서, 발산 렌즈의 사용은 광 모듈과 관련이 있으며, 다른 곳에서 공통적으로 사용되는 요소, 즉 컷오프를 갖는 비임을 생성할 수 있는 차폐물 또는 폴더는 광 모듈에 분산되어 있으며, 비임의 에지는 상기 차폐물의 에지의 형태에 대응한다. 렌즈가 필라멘트, 크세논 또는 LED 유형의 기존 광원과 관련되어 있는 경우, 형태 및 크기는 전체적으로 정사각형이거나 직사각형인 광원에 의해 영향을 받으며, 그 결과 편평한 컷오프를 갖는 비임만이 얻어질 수 있다.
컷오프를 갖는 비임을 생성하기 위해서, 다음에 컷오프의 경사진 부분의 형성을 위해 특정 광 모듈의 추가가 필요하다. 이러한 컷오프는 투사된 비임에서 광원의 이미지의 상부 에지의 정렬에 의해 얻어진다. 광원의 크기와 관련된 이러한 정렬은 운전자를 눈부시게 하는 위험이 있는 차량의 전면에 집중된 광을 갖는 두꺼운 광선을 유도된다.
본 발명은 이러한 맥락내에서 특히 콤팩트하고 컷오프를 갖는 비임을 생성할 수 있는 조명 장치용의 조사와 관련이 있다. 본 발명은 장치 내측의 부품의 개수를 제한하여 단순한 디자인의 조명 장치를 제안하는데 목적이 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 특히 차량의 조명 및/또는 신호전달 장치인 조명 장치를 제안하며, 광선의 방출을 생성하도록 구동되는 광원과, 방출된 광선을 편향시키도록 광원에 대면하게 배치된 수집 광학요소와, 장치로부터 광 비임을 방출하기 위한 광선 형성 광학요소를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이들 다양한 부품들은 하기와 같이 구성되어 있다:
- 광원은, 적어도 하나의 기판과, 기판의 제 1 면으로부터 연장되는 서브밀리미터 치수의 복수의 발광 소자를 포함하는 반도체 광원이며, 발광 소자들은 특히 로드의 형태를 취할 수 있으며,
- 광선 형성 광학요소는 발산 렌즈이다.
또한, 수집 광학요소는 특히 반사기 또는 렌즈일 수 있는 것을 이해해야 하며, 반사기는 축방향 부피를 감소시킬 수 있는 장점을 제공한다.
특히, 수집 광학요소는 타원형 또는 유사-타원형 형태의 반사기로 구성되며, 그 내부 면은 광원의 기판의 제 1 면을 향하여 방향전환되는 방출된 광선을 위한 반사 면을 형성한다.
단독으로 또는 조합하여 취한 본 발명의 상이한 특징부에 따르면, 하기의 특징을 제공할 수 있다:
- 광원, 수집 광학요소 및 형성 광학요소를 형성하는 발산 렌즈인, 장치의 구성요소들은 장치의 광축을 형성하는 공통 축에 대해서 배치되며, 광원은 이러한 축 상에 적어도 부분적으로 또는 이러한 축 근방에 배치되며, 수집 광학요소는 이러한 축 상에 위치된 초점을 나타내며, 발산 렌즈는 이러한 축 상에 또는 이러한 축 근방에 중심설정되어 있다;
- 발광 소자는 수집 광학요소쪽으로 장치의 광축에 대해서 직각으로 또는 실질적으로 직각으로 연장되며; 이하에서 실질적으로 직각 또는 평행한 것은 수직 또는 평행에 관련하여 약간 오프셋, 예를 들면 1° 내지 5°의 정도를 나타내는 배향을 의미하는 것으로 이해해야 한다;
- 발광 소자들은 각각의 발광 소자에 대해서 베이스의 등가 높이, 예를 들면 이들 소자들의 중간 높이에서 광축 상에 정렬될 수 있다;
- 광원은 타원형 또는 유사-타원형 반사기의 제 1 초점의 근방, 특히 제 1 초점에서 배치되어 있다;
- 광원은 광축의 방향에 따라서 가변 휘도를 나타낸다;
- 강한 휘도의 존은 형성 광학요소를 형성하는 발산 렌즈에 대향되는 광원의 에지 상에 배치되며; 강한 휘도의 존은 그 휘도가 인접하는 존의 휘도보다 강한 존을 의미하는 것으로 이해해야 한다;
- 강한 휘도의 존을 나타내는 에지는 수집 광학요소의 제 1 초점 상에 배치된다;
- 가변 휘도는 발광 소자의 밀도 및/또는 높이에 의해 얻어진다;
- 가변 휘도는 발광 소자의 전력 공급원의 변화에 의해 상기와 선택적으로 또는 누적적으로 얻어질 수 있다;
- 형성 광학요소를 형성하는 발산 렌즈는 장치의 광축 상에 배치되며, 그 결과 발산 렌즈의 물체 초점은 수집 광학요소를 형성하는 타원형 또는 유사-타원형 반사기의 제 2 초점과 일치하거나 또는 제 2 초점의 근방에 있다;
- 수집 광학요소는 이러한 발산 렌즈의 물체 초점의 근방에서 발산 렌즈에 대향된 광원의 강한 휘도의 일부분의 이미지를 투사하도록 구성되며, 대응 광선은 발산 렌즈의 출력에서 방출된 비임의 컷오프를 형성함으로써 광축에 평행하게 다시 나타난다;
- 광원은 메인 치수를 가지며, 이러한 광원은 이러한 메인 치수가 장치의 광축에 횡방향으로 연장되도록 배치되어 있다;
- 광원은 작은 변이 광축에 평행한 직사각형 형태를 가지며; 직사각형 광원은, 발광 소자의 배열에 의해 형성된 방출 표면이 결정된 길이 및 결정된 폭을 갖는 실질적으로 장방형 형태를 갖는 것으로 이해해야 하며, 이러한 폭은 이 경우에 광축과 평행하며; 광원의 발광 소자는 하이 비임 또는 로우 비임을 형성하도록 활성화되거나 또는 활성화되지 않는다;
- 광원은 비임의 컷오프에 요구되는 형태를 반사하는 특정 형태를 가질 수 있으며; 이러한 방법에서, 적절한 형태를 갖는 광원 및 타원형 반사기가 연관되어 있는 기본 실시예를 구현할 수 있다;
- 광원은 광축 상에 중심설정되어 있다;
컷오프를 갖는 비임의 형태를 취하도록 비임에 의한 차량의 조명용으로 특히 구현될 수 있는 상술된 조명 장치에 있어서, 수집 광학요소 및 발산 렌즈는 광원에 의해 방출된 그리고 수집 광학요소에 의해 편향된 광선의 렌즈에 의한 굴절후에 컷오프를 갖거나 컷오프를 갖지 않는 비임을 형성하도록 구성되어 있다. 따라서, 조명 장치는 로우 비임, 안개 비임 및/또는 전방 굽힘 광과 같은 조명 및/또는 신호전달 비임을 투사할 수 있다.
특히 후자의 경우에, 컷오프를 갖는 비임의 컷오프 에지는 발광 소자를 갖는 광원의 에지로부터 방출된 광선에 의해 발생되며; 컷오프를 갖는 비임의 이러한 컷오프 에지는 강한 휘도의 광선을 방출하도록 구성된 발광 소자를 갖는 광원의 에지로부터 방출된 광선에 의해 발생된다. 상술한 바와 같이, 강한 휘도는 그 휘도가 인접하는 존의 광선의 휘도보다 강한 광선을 의미하는 것으로 이해해야 한다.
상술된 그리고 기타의 본 발명의 특징은 첨부 도면을 참조하는 비제한적인 예로서 제공되는 하기의 상세한 설명을 읽으면 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈의 개략도이며, 여기에서 발산 렌즈를 향해 방출된 광선을 복귀시키도록 구성된 반사기를 향해 방출하도록 반도체 광원이 지지체에 지지되어 있으며, 광선의 2개 라인은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 예의 방식으로 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 광 모듈을 위에서 본 개략도이며, 여기에서 발산 렌즈는 발산 렌즈가 제거되어, 광원의 평면에 투사된 비임이 발산 렌즈가 없을 때 취한 형태를 도시하고 있으며, 본 발명에 따르면, 이것은 발산 렌즈가 존재할 때 도로 상으로 투사된 이미지이다.
도 3은 기판으로부터 돌출식으로 연장된 로드의 형태의 복수의 발광 소자를 포함하는 반도체 광원의 일부분의 개략적인 사시도이며, 여기에서 로드 형태의 이들 발광 소자의 열은 단면으로 도시되어 있다.
특히 차량의 조명 및/또는 신호전달을 위한 조명 장치(1)는, 특히 외부 렌즈에 의해 폐쇄된 하우징에 수용되는 광원(2)을 포함하며, 이러한 광원에 대해서 도 1에 개략적으로 도시된 내부 수용 용적부(3)를 형성한다. 조명 장치는 광원(2) 및 형성 광학요소(6)에 의해 방출된 광선에 대한 편향 요소를 형성하는 수집 광학요소(4)를 더 포함한다. 조명 장치는, 형성 광학요소(6)가 이러한 광원에 의해 방출된 광선의 적어도 일부분의 편향에 의해 광원을 무한하게 결상하도록 이뤄지도록 구성되어 있다. 특히 로우 비임, 즉 컷오프를 갖는 비임의 생성을 위한 이러한 장치의 장점은 이하에서 설명될 것이다.
도 1에서, 광원(2)은 광원에 의해 방출된 열을 위한 교환 수단을 형성하는 프레임(7) 상에 배치되어 있다. 여기에서, 타원형 반사기의 형태를 취하는 수집 광학요소(4)는 또한 광원을 커버하는 프레임(7) 상에 배치되어 있다. 또한, 프레임(7)은 광원의 발광 소자를 공급 및 활성하기 위한 광원(여기에는 도시되어 있지 않음)을 위한 전력 공급 수단을 지지한다.
형성 광학요소(6)는 본 발명에 따른 조명 장치의 광축(60) 상에 중심설정되며, 광원은 또한 광축 상에 배치되어 있다. 도시된 예에 있어서, 광원(2)은 광축(60)상에 횡방향으로 중심설정되며(도 2에 도시된 바와 같이), 광축이 이러한 광원을 구성하는 방출 부재와 수평을 이루도록 광원(2)은 수직방향으로 배치되어 있다. 변형 실시예에 있어서, 광원은 이러한 광축의 한쪽에만 전체적으로 배치될 수 있음을 이해해야 한다.
광원(2)은 그것이 방출하는 광선이 주로 광선 편향 요소(4)를 향해 주로 지향되도록 배향되며, 여기서는 도시되지 않은 차폐물이 우선 편향 요소와 접촉됨이 없이 형성 광학요소를 향해 가는 광선을 차단하기 위해 광원의 근방에 배치될 수 있다. 이러한 차폐부는 사실상 실질적으로 수직이고 그리고 광원과 형성 광학요소 사이의 광원에 근접하여 배치된다.
광원(2)은 본 발명에 따라 서브미터 치수의 복수의 발광 소자(8)를 포함하며, 상기 발광 소자(8)는 기판(10)으로부터 돌출하여 배열되어, 여기에서 육각형 단면의 로드를 형성한다. 발광 소자는 기판에 대해 직각으로 그리고 장치의 광축에 직각으로 광선 편향 요소(4)를 향해 연장된다. 이러한 맥락에서, 특히 광축이 이 광원(2)을 구비하는 발광 소자의 평균 높이의 중간 높이에 위치될 수 있도록 마련될 수 있다.
변형예로서, 발광 소자의 자유 단부의 근방에 형성된 상부 방출 표면의 근방에서, 필요에 따라서 파장 변환 재료의 상부 표면의 근방에서 작동하는 축 아래에 광원을 위치시키는 것도 가능하다.
이들 발광 소자(8)는, 특히 복수의 존에서 각각의 세트에 특정한 전기 접속부에 의해 함께 그룹화될 수 있다. 도 2에 도시된 경우에, 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 적어도 제 1 세트(81), 제 2 세트(82) 및 제 3 세트(83)를 포함하는 3개 세트의 로드가 형성되도록 로드의 전기 접속부를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프레임(7)은 광원(2)의 지지 요소 및 광원과 관련된 냉각 장치의 지지 요소로서 작용하며, 여기에서 발광 소자가 이러한 냉각 장치에 접착되어 있다. 변형예로서, 광원은 양호하게는 양호한 열의 도체인 접착제에 의해 히트 싱크를 형성하는 프레임과 함께 조립된 인쇄 회로 기판 상에 납땜될 수 있다.
도시된 예에서, 광선 편향 요소(4)는 타원형 반사기의 형태를 취하거나, 타원형으로, 즉 2개의 광학 초점을 갖는 적어도 하나의 형태를 취하며, 반사기에 의해 그들의 편향 이전에 제 1 초점을 통과하는 광선은 그들의 편향 후에 제 2 초점을 통해 통과된다. 필요하다면, 제 1 초점(F1)은 복수의 제 1 초점 그리고 최적화된 해결책에서는 광원의 에지에 대응하는 제 1 초점의 열을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 필요하다면 제 2 초점(F2)은 도 2에 도시된 바와 같이 곡선형 편평 라인을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 광원(2)은 반사기의 제 1 초점(F1) 상에 배치되는 반면, 형성 광학요소(6)는 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 반사기의 제 2 초점(F2)의 위치의 함수로서 배치된다. 반사기의 내부 면은 발광 로드가 돌출식으로 배치되어 있는 광원의 기판의 제 1 면을 향해서 방향전환되는 발광 광선에 대한 반사 면을 형성하는 것으로 이해된다.
형성 광학요소(6)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 발산 렌즈의 형태를 취한다. 발산 렌즈는, 그 물체 초점(F)이 반사기의 제 2 초점(F2)과 공통이 되도록 조명 장치의 광축(60) 상에 배치되어 있다. 이러한 설비의 이점은 특히 도 1 및 도 2에 도시된 광선의 경로를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 일반적으로, 광원이 이 축 상에 적어도 부분적으로 배치되도록, 반사기가 이 축 상에 위치된 초점을 나타내도록 그리고 발산 렌즈가 이 축 상에 중심설정되도록, 광원, 반사기 및 발산 렌즈인 조명 장치의 구성요소는 조명 장치의 이러한 광축(60)에 대해서 배치되어 있다.
우선, 로드의 형태의 서브미터 치수의 발광 소자를 포함하는 반도체 광원(2)의 구조를 특히 도 3을 참조하여 설명한다.
광원(1)은 기판(10)의 제 1 면으로부터 유래하는 복수의 발광 로드(8)를 포함한다. 여기에서 갈륨 니트라이드(GaN)의 사용에 의해 형성된 각각의 발광 로드는 여기서 실리콘을 기초로 생성된 기판으로부터 직각으로 또는 실질적으로 직각으로 돌출하여 연장되며, 탄화 규소와 같은 다른 재료는 본 발명의 내용을 벗어남이 없이 사용될 수 있다. 일 예로서, 발광 로드는 알루미늄 니트라이드와 갈륨 니트라이드(AlGaN)의 합금 또는 알루미늄, 인듐 및 갈륨의 인산염(AlInGaP)의 합금으로부터 제조될 수 있다.
기판(10)은 제 1 전극(14)이 그 위에 부가된 바닥 면(12)과, 이전에 설명한 기판의 제 1 면으로서 작용하는 발광 로드(8)가 그로부터 돌출 연장되며 제 2 전극(18)이 그 위에 부가된 상부 면(16)을 구비한다. 재료의 상이한 층이 상부 표면 (16) 상에, 특히 여기에서 오름차순 접근에 의해 얻어지는 기판으로부터의 발광 로드의 성장 후에 중첩된다. 이들 다양한 층 중에서, 로드의 전력 공급을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 전기 전도성 재료 층이 있을 수 있다. 이러한 층은 특정 로드가 서로 연결되게 하는 방식으로 에칭되며, 이들 발광 로드의 스위치 온은 여기에 도시하지 않은 제어 모듈에 의해 동시에 제어될 수 있다. 스위치 온을 제어하는 시스템을 통해 개별적으로 스위치 온되도록 배열되는 적어도 2개의 발광 로드 또는 적어도 2개의 발광 로드 그룹을 제공하는 것이 가능하다.
이전에 설명한 바와 같이, 발광 로드를 서로에 대해 선택적으로 접근 가능하고 각각의 로드가 동시에 구동되도록 로드의 세트로 연결하도록 구성되며, 여기에서 이들 세트는 스트립의 형태를 취하고, 이들 중 3개가 도 2에 예로서 도시되어 있다.
발광 로드는 기판으로부터 신장되며, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 발광 로드 각각은 갈륨 니트라이드의 코어(19)를 포함하며, 이 코어의 둘레에, 여기에서 갈륨 니트라이드 및 갈륨-인듐 니트라이드인 상이한 재료의 층의 방사상 중첩에 의해 형성된 양자 우물(20)(quantum well)과, 또한 갈륨 니트라이드로 생성된 양자 우물을 둘러싸는 쉘(21)이 배치되어 있다.
각각의 발광 로드는 그 높이를 규정하는 연신 축(22)에 따라 연장되며, 로드의 베이스는 기판(10)의 상부 면(16)의 평면(24)에 배치되어 있다.
바람직하게, 동일 광원의 발광 로드(8)는 동일한 형태를 취하고 있다. 발광 로드 각각은 말단 면(26)에 의해, 그리고 로드의 연신 축을 따라 연장되는 원주 벽(28)에 의해 한정되어 있다. 발광 로드가 도핑되어 편광의 대상이 될 때, 반도체 광원의 출력에서 생성된 광은 필수적으로 원주 벽(28)으로부터 방출되지만, 광선이 또한 말단 면(26)으로부터 빠져나갈 수 있는 것으로 이해된다. 그 결과, 각각의 발광 로드는 단일 발광 다이오드로서 작용하고, 이러한 광원의 휘도는 한편으로는 발광 존재하는 발광 로드(8)의 밀도에 의해 향상되고, 다른 한편으로는 원주 벽에 의해 한정되고 따라서 로드의 모든 둘레 및 모든 높이에 걸쳐 연장되는 조명 표면의 사이즈에 의해 향상된다.
갈륨 니트라이드의 쉘에 대응하는 발광 로드(8)의 원주 벽(28)은 기판에 의해 형성된 캐소드를 보완하는 각 로드의 애노드를 형성하는 투명한 전도성 산화물(transparent conductive oxide : TCO)(29)의 측에 의해 커버되어 있다. 이러한 원주 벽(28)은 기판(10)으로부터 말단 면(26)까지 연신 축(22)을 따라 말단 면(26)으로부터 기판의 상부 면(16)까지의 거리로 연장되어, 각 로드의 높이를 형성하며, 발광 로드(8)는 기판의 상부 면(16)으로부터 시작된다. 일 예로서, 발광 로드(8)의 높이가 1 마이크로미터와 10 마이크로미터 사이에 있는 반면, 중심설정된 로드의 연신 축(22)에 직각으로 말단 면의 가장 큰 횡방향 치수는 2 마이크로미터 미만으로 되어 있다. 또한, 이러한 연신 축(22)에 직각인 단면 평면에서, 결정된 값의 범위 내, 특히 1.96 ㎛2 내지 4 ㎛2 사이에서 로드의 표면을 규정하는 것이 가능할 것이다.
발광 로드(8)의 형성에 있어서, 광원의 하나의 존으로부터 다른 존까지 높이가 변경되어, 구성되는 로드의 평균 높이가 증가되는 경우 대응하는 존의 휘도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 발광 로드의 하나의 그룹은 발광 로드의 다른 그룹으로부터 상이한 높이 또는 높이들을 가질 수 있으며, 이들 2개의 그룹은 서브미터 치수의 발광 로드를 포함하는 동일한 반도체 광원의 구성요소이다.
특히, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 열의 발광 로드(8)는 다른 로드의 평균 높이보다 큰 평균 높이를 구비하고 있다. 여기에서 2개 열인 이들 로드가 반사기의 제 1 초점(F1)에 배치된 광원의 에지의 부근에 유리하게 배치된 제 1 세트를 어떻게 형성하는지를 이하에서 설명할 것이다.
발광 로드(8)의 형태는 또한 하나의 장치로부터 다른 장치까지 다양할 수 있으며, 특히 로드의 섹션 및 말단 면(26)의 형태에 따라 다양할 수 있다. 로드는 일반적으로 원통 형태를 가지며, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 로드는 다각형의 형태, 보다 상세하게 육각형 섹션을 갖는다. 원주 벽이 다각형 또는 원형인지 여부에 관계없이 광이 원주 벽을 통해 방출될 수 있는 것이 중요하다.
또한, 말단 면(26)은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(10)의 상부 면(16)에 실질적으로 평행하게 연장되도록 실질적으로 편평하게 그리고 원주 벽에 직각인 형태를 가질 수 있으며, 그 이외에 말단 면은 이러한 말단 면으로부터 나오는 광의 방출 방향을 증가시키기 위해서 그 중심이 돔 모양 또는 뾰족한 형태를 가질 수 있다.
도시되지 않은 변형예에서, 반도체 광원(2)은 발광 로드가 적어도 부분적으로 매립되어 있는 중합체 재료의 층을 더 포함할 수 있다. 특히 실리콘을 기반으로 할 수 있는 중합체 재료는 광선의 확산을 방해하지 않으면서 발광 로드를 보호할 수 있는 보호층을 생성한다. 또한, 이러한 중합체 재료의 층에, 상기 로드중 하나에 의해 방출된 광선의 적어도 일부를 흡수할 수 있고, 그리고 상기 흡수된 여기 광의 적어도 일부분을 여기 광의 파장과 상이한 파장을 갖는 출사 광으로 변환할 수 있는 파장 변환 수단 그리고 예를 들어 발광단(luminophore)을 합체할 수 있다. 파장 변환 수단을 중합체 재료의 매스에 매립하거나, 또는 중합체 변환 수단을 이러한 중합체 재료의 층의 표면상에 배치되도록 제공하는 것도 동등하게 가능하다.
광원은 발광 로드(8)의 말단 면(26)을 향하여 기판쪽으로 초기에 배향된 광선을 편향시키도록 광을 반사하는 재료의 코팅을 더 포함할 수 있으며, 이 코팅은 발광 로드(8) 사이에 배치되어 있다. 즉, 기판(10)의 상부 면(16)은 광원의 출력 면을 향하여 상부 면(16)쪽으로 초기에 배향된 광선을 복귀시키는 반사 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 달리 손실되지 않는 광선은 회수된다. 이러한 코팅은 투명한 전도성 산화물(29)의 층 상의 발광 로드(8) 사이에 배치되어 있다.
발광 로드(8)는 2차원 매트릭스로 배치되어 있다. 이러한 배치는 로드들이 엇갈려 배치되도록 할 수 있다. 일반적으로, 로드들은 기판(10) 상에 규칙적인 간격으로 배치되며, 매트릭스의 각각의 치수에서, 2개의 바로 인접한 발광 로드를 분리시키는 거리는 각 로드(8)의 원주 벽(28)에 의해 발광된 광이 발광 로드의 매트릭스로부터 빠져나올 수 있도록 적어도 2 마이크로미터와 동일해야 한다. 또한, 인접한 로드의 2개의 연신 축(22) 사이에서 측정된 이들 분리 거리는 100 마이크로미터보다 크지 않도록 제공된다.
서브밀리미터 치수의 발광 로드는, 기판에 실질적으로 평행한 평면 내에서, 결정된 길이 및 폭을 갖는 실질적으로 직사각형 형태를 갖는 결정된 방출 표면을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 길이 및 폭이라는 용어는 기판에 평행한 평면 내에서 로드에 의해 형성된 방출 표면의 메인 치수를 정의하는데 사용된다. 또한, 이러한 도 2에서 주목할만한 점은, 광원이 한편으로 직사각형 방출 표면의 폭 또는 작은 변이 광축에 평행하게 되도록 배치되며, 다른 한편으로 길이 또는 큰 변이 이러한 광축에 중심설정되도록 배치되어 있다는 것이며, 이것은 편심 배열을 갖는 것이 가능할 것으로 이해된다. 환언하면, 기판의 평면에서 광축에 직각인 횡 방향에서, 광원, 또는 발광 소자에 의해 형성된 적어도 방출 표면은 광축 상에 대칭적으로 배치되어 있다. 종방향, 즉 광축을 따르는 광원의 배치는 이하에서 설명될 것이다. 상기에서 이해되는 바와 같이 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 광원의 메인 치수, 또는 발광 소자에 의해 형성된 적어도 방출 표면은 횡방향으로, 즉 광축에 직각으로 연장된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 예시된 실시예에 있어서, 광원(2)은 각각 스트립의 형태를 취하고 있는 3개의 선택적으로 활성화 가능한 세트로 배치된 발광 로드를 구비하며, 이들 스트립은 광축(60)을 따라 적층되어 있다. 제 1 세트(81), 제 2 세트(82) 및 제 3 세트(83)를 각기 형성하는 이들 스트립은 특히 도 2에 도시된 바와 같이 경계 라인에 의해 그 중간 인접부로부터 분리되어 있다. 여기에서, 2개의 연속하는 세트 사이의 경계 라인은 직선 라인의 일부분의 형태를 따르고, 기판으로부터 돌출 연장되는 굴곡부의 물리적 생성에 의해 동일하게 획득될 수 있거나, 또는 로드의 세트의 개별 전기 접속부에 의해 단독으로 생성될 수 있음을 이해해야 한다.
각각의 경우에, 경계 라인의 양 측면상의 2개 세트 중 하나 또는 다른 세트와 각각 연관된 로드는 전기적으로 접속되어 세트가 선택적으로 활성화될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
제 1 세트(81)는, 평균 높이가 제 2 세트(82)의 로드의 평균 높이보다 크고 그리고 제 3 세트(83)의 로드의 평균 높이보다 큰 로드를 구비한다. 전술한 바와 같이, 광원(1)은 제 1 세트(81)가 광선 편향 요소(4)의 제 1 초점 상에 배치되도록 배열되어 있다. 이러한 제 1 초점으로부터 멀리 배치된 로드의 세트는 서로 실질적으로 동일한 평균 로드 높이를 갖지만, 다른 로드 세트보다 큰 휘도를 생성하는 제 1 세트(81)의 보다 작은 평균 로드 높이를 갖고 있다. 그 결과 광축의 방향을 따라 다양한 휘도를 나타내는 광원이 얻어진다.
이러한 맥락에서, 로드가 제 1 세트(81)가 다른 로드 세트의 평균 휘도의 3배 내지 4배의 휘도를 나타내도록 발광 소자의 각각을 구성하도록 제공될 수 있다.
상기로부터 광원(2)과 관련된 구동 소자는 제 2 세트(82) 및/또는 제 3 세트(83)의 활성화와는 별개로 제 1 세트(81)의 활성화를 구동시키도록 구성된다는 것을 이해할 수 있다.
이제, 광원(2), 광학 편향 요소(4)를 형성하는 타원형 반사기 및 형성 광학요소(6)를 형성하는 발산 렌즈의 서로에 대한 위치와, 광선의 경로상에 미치는 충격에 대한 보다 상세한 설명이 이어진다.
타원형 반사기는 광원 상에 배치되는 제 1 초점, 특히 로드의 제 1 세트에 대응하는 종방향 단부 에지와, 발산 렌즈의 물체 초점과 일치하는 제 2 초점을 구비한다. 반사기의 제 2 초점과 발산 렌즈의 초점의 매칭 포인트는 광원 및 반사기에 대한 발산 렌즈의 다른쪽에 위치되어 있다. 환언하면, 발산 렌즈는 반사기의 제 1 초점과 제 2 초점 사이에 위치되어 있다.
제 1 광선(도 1에서 단일 화살표를 갖는 라인으로 표시되어 있음)은 로드(8)의 제 1 세트(81)로부터, 즉 반사기의 제 1 초점 상에 실질적으로 위치된 광원의 존으로부터 방출된다. 그 결과는 반사기의 제 2 초점을 향하는 방출된 광선의 편향을 얻게 되며, 이러한 편향은 타원형이거나, 적어도 이중 초점을 갖는 이러한 타원형 반사의 원리를 관측하도록 구성되어 있다. 이들 광선은 반사기의 제 2 초점에 도달하기 전에 발산 렌즈에 도달한다. 이들 광선의 입사각은 이론적으로 렌즈의 물체 초점을 통과하도록 되어 있는데, 이는 반사기의 제 2 초점과 일치하기 때문에, 다음에 광선은 발산 렌즈의 출력에서 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 광축(60)으로 투사된다.
제 2 광선(도 1에서 이중 화살표에 의해 표시되어 있음)은 반사기의 제 1 초점의 하류에 위치된, 즉 반사기의 제 1 초점과 반사기의 제 2 초점 사이에 위치된 광원의 존에 대응하는 로드(8)의 제 2 또는 제 3 세트로부터 방출된다. 이것은 또한 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈가 없을 때 반사기의 제 2 초점의 상류에서 광축과 교차하게 되는 편향된 광선을 야기시킨다. 이들 광선은 이러한 이론적 초점에 도달하기 전에 발산 렌즈에 도달한다. 이들 광선의 입사각은 이론적으로 렌즈의 물체 초점의 상류를 통과하도록 되어 있는데, 이는 반사기의 제 2 초점과 일치하기 때문에, 다음에 광선은 광축(60)에 관련하여 경사를 갖는 발산 렌즈의 출력에서 이러한 광축(60)에 의해 한정된 수평선 아래로 투사된다.
환언하면, 반사기는 이러한 발산 렌즈의 물체 초점의 근방에서 발산 렌즈와 대향하는 광원의 매우 밝은 부분의 이미지를 투사하도록 구성되어 있으며, 그 결과 대응하는 광선은 발산 렌즈의 출력에서 방출된 비임의 컷오프를 형성함으로써 광축에 평행하게 출사된다.
따라서, 타원형 반사기의 제 1 초점 상에 배치된 광원의 에지에 의해 한정되는 매우 예리한 비임 컷오프를 갖는 저 비임 타입의 비임을 생성하는 것이 가능하다.
결과적으로, 다른 세트의 로드보다 높은 휘도를 갖도록 구성된 컷오프 에지에 대응하는 광원의 이러한 에지와 접촉하도록 배치된 로드의 제 1 세트(81)를 갖는 이점을 주목할 필요가 있다. 따라서, 강한 광 강도의 존은 컷오프 에지 바로 아래에 투사된 비임에서 생성된다.
도시된 예에서, 보다 더 강한 휘도는 이러한 제 1 세트(81)의 로드(8)의 보다 더 높은 평균 높이에 의해 얻어지지만, 이러한 강한 휘도는 예를 들어 보다 더 큰 로드의 밀도에 의해 상이하게 얻어질 수 있음을 이해할 것이다. 이들 경우의 각각에서, 강한 휘도의 존은 광원(2)의 후방 종방향 단부 에지(80), 즉 발산 렌즈에 대향하는 광원의 에지에 배치된다. 이전에 설명되어 있는 바와 같이, 강한 휘도의 존을 나타내는 이러한 에지는 타원형 또는 유사-타원형 반사기의 제 1 초점 상에 배치되어 있다. 이것은 특히 로드의 3개 세트의 각각에 대응하는 광선의 이론적인 투사의 존, 즉 이러한 목적을 위해서 도 2에서 점선으로 도시되어 있는 발산 렌즈가 없는 투사의 존이 개략적으로 도시되어 있는 도 2에서 볼 수 있다. 반사기(4)의 제 1 초점(F1) 상에 위치된 로드(8)를 갖는 광원의 후방 종방향 단부 에지(80)는 투사 비임의 컷오프 에지(100)에 의해 이미지화된다. 타원형 반사기(4)를 통해 직사각형 광원의 이미징에 의해 투사된 비임은 발산 렌즈가 없는 경우에 반사기의 제 2 초점의 부근에서 내측굽힘 형태를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 강한 휘도를 가지며 후방 종방향 단부 에지(80)의 바로 근방에 배치된 로드들의 제 1 세트(81)는 투사된 비임의 제 1 부분(101)을 생성하고, 그 휘도가 로드의 제 1 세트(81)로부터 먼 거리에서 점점 그리고 연속적으로 감소하는 로드의 각 세트는 점점 더 작은 강도의 비임의 일부를 생성하고, 이론적인 제 2 초점(F2)의 상류에서 광축과 교차하며, 그 결과 이들은 수평선 아래에서 투사되도록 만들어지고, 형성 광학요소(6), 특히 발산 렌즈에 의해 보정될 때 차량에 증가적으로 보다 근접하게 된다.
기본 작동 모드에서, 광원과 관련된 구동 요소들은 로드 세트의 각각에 존재하는 발광 로드의 선택적 활성화를 제어한다. 이들 세트의 구동은, 로드 세트의 각각의 전력 공급 강도가 광원(2)의 종방향 단부 에지(80)로부터의 그들의 거리에 따라 변화되도록 선택될 수 있다. 여기서는 컷오프 에지를 갖는 로우 비임 타입의 비임이 생성되고, 특히 반사기의 제 1 초점에 관련하여 광원의 위치를 변경함으로써 다른 타입의 비임이 생성될 수 있음을 이해할 수 있다. 하나의 존으로부터 다른 존으로의 휘도를 변경하기 위해, 존의 개별 전원 공급 장치에 그리고 기판으로부터 돌출하는 발광 소자의 높이 및/또는 밀도에 동등하게 작용시키는 것이 가능하고, 전술한 이들 실시예 중 하나 및/또는 다른 하나를 구현하는 것이 가능하다는 것을 이해해야 한다.
본 발명은 특히 차량의 전조등에 특히 적용되며, 특히 차량의 전면에 합체된다.
전술한 실시예는 상술한 바와 같이 동일 기판으로부터 돌출하고 연장되는 전계발광 로드를 갖는 광원에 적용되지만, 동일한 기판 상에 중첩된 전계발광 층을 절단하여 얻어진 전계발광 블럭을 갖는 광원에도 적용되며, 블록들은 로드를 대체한다.
자명하게, 발광 소자와, 예를 들면 타원형 또는 유사-타원형 반사기 및 발산 렌즈와 같은 수집 광학요소를 갖는 적어도 하나의 반도체 광원을 이용하도록 제공된 비제한적인 실시예에 의해 상술된 조명 장치의 구조체에 대해서 당 업자에 의해서 다양한 변경이 이뤄질 수 있다. 임의의 경우에, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 기술된 실시예로 한정되지 않으며, 특히 임의의 등가 수단 및 이들 수단의 임의의 기술적으로 작동 가능한 조합으로 확장된다.
1: 조명 장치
2: 광원
4: 수집 광학요소
6: 광선 형성 광학요소
8: 발광 소자
10: 기판
60: 광축
100: 에지

Claims (15)

  1. 특히 차량의 조명 및/또는 신호전달 장치인 조명 장치(1)로서, 광선의 방출을 생성하도록 구동되는 광원(2)과, 방출된 광선을 편향시키도록 상기 광원에 대면하게 배치된 수집 광학요소(4)와, 장치로부터 광 비임을 방출하기 위한 광선 형성 광학요소(6)를 포함하는, 조명 장치(1)에 있어서,
    상기 광원은, 적어도 하나의 기판(10)과, 기판의 제 1 면(16)으로부터 연장되는 서브밀리미터 치수의 복수의 발광 소자(8)를 포함하는 반도체 광원이며,
    광선 형성 광학요소는 발산 렌즈인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수집 광학요소(4)는 타원형 또는 유사-타원형 형태의 반사기이며, 그 내부 면은 광원의 기판의 제 1 면을 향하여 방향전환되는 방출된 광선을 위한 반사 면을 형성하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    광원(2), 수집 광학요소(4) 및 형성 광학요소(6)를 형성하는 발산 렌즈인, 장치의 구성요소들은 장치의 광축(60)을 형성하는 공통 축에 대해서 배치되며, 광원은 이러한 축 상에 적어도 부분적으로 또는 이러한 축 근방에 배치되며, 수집 광학요소는 이러한 축 상에 위치된 초점(F1, F2)을 나타내며, 발산 렌즈는 이러한 축 상에 또는 이러한 축 근방에 중심설정되어 있는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 소자(8)는 상기 수집 광학요소(4)쪽으로 장치의 광축(60)에 대해서 직각으로 또는 실질적으로 직각으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  5. 제 2 항과 조합하여 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(2)은 수집 광학요소를 형성하는 타원형 또는 유사-타원형 반사기(4)의 제 1 초점에 배치되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  6. 제 3 항과 조합하여 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(2)은 광축(60)의 방향에 따라서 가변 휘도를 나타내는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    강한 휘도의 존은 형성 광학요소를 형성하는 발산 렌즈(6)에 대향되는 광원(2)의 에지(80) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    강한 휘도의 존을 나타내는 상기 에지(80)는 수집 광학요소(4)의 제 1 초점(F1) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(2)의 가변 휘도는 발광 소자(8)의 밀도 및/또는 높이에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  10. 제 2 항 및 제 3 항과 조합하여 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    형성 광학요소를 형성하는 발산 렌즈(6)는 장치의 광축(60) 상에 배치되며, 그 결과 발산 렌즈의 물체 초점(F)은 수집 광학요소를 형성하는 타원형 또는 유사-타원형 반사기(4)의 제 2 초점(F2)과 일치하거나 또는 제 2 초점(F2)의 근방에 있는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  11. 제 3 항과 조합하여 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(2)은 메인 치수를 가지며, 이러한 광원은 이러한 메인 치수가 장치의 광축(60)에 횡방향으로 연장되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  12. 제 2 항과 조합하여 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원(2)은 장치의 광축(60) 상에 중심설정되어 있는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  13. 컷오프를 갖는 비임에 의한 차량의 조명용의 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 조명 장치(1)에 있어서,
    수집 광학요소 및 발산 렌즈는 광원에 의해 방출된 그리고 수집 광학요소에 의해 편향된 광선의 렌즈에 의한 굴절후에 컷오프를 갖는 비임을 형성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    컷오프를 갖는 비임의 컷오프 에지(100)는 발광 소자를 갖는 광원(2)의 에지(80)로부터 방출된 광선에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    컷오프를 갖는 비임의 컷오프 에지(100)는 강한 휘도의 광선을 방출하도록 구성된 발광 소자를 갖는 광원(2)의 에지(80)로부터 방출된 광선에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
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