KR20180128204A - 헤드램프 장치 - Google Patents

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KR20180128204A
KR20180128204A KR1020170063420A KR20170063420A KR20180128204A KR 20180128204 A KR20180128204 A KR 20180128204A KR 1020170063420 A KR1020170063420 A KR 1020170063420A KR 20170063420 A KR20170063420 A KR 20170063420A KR 20180128204 A KR20180128204 A KR 20180128204A
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Abstract

헤드램프 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 헤드램프 장치는, 광을 방출하는 광원부와, 광원부와 이격되게 구비되는 렌즈부와, 복수 개의 패싯을 포함하는 반사면과, 반사면이 장착되는 리플렉터바디를 구비하여, 광원부에서 방출되는 광을 렌즈부 측으로 반사하는 리플렉터부를 포함하고, 복수 개의 패싯은, 리플렉터바디의 폭 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드램프 장치{HEADLAMP APPARATUS}
본 발명은 헤드램프 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 전방을 조명하는 헤드램프 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 장착되는 헤드램프 장치는 복수 또는 단수의 광원에서 발생된 광으로 차량의 전방을 조명한다.
단수의 LED 광원이 적용된 경우, 바이-펑션(Bi-function) 등을 구현하기 위해서는 조명 효율의 극대화가 필요하다.
그러나 종래의 헤드램프에 장착되는 리플렉터부의 경우 광원에서 램버시안(Lambertian) 형태로 방출되는 플럭스(flux)의 입체각을 모두 사용하기 어려운바, 광의 상당 부분이 손실되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 단일의 광원과 리플렉터부를 이용하여, 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있는 헤드램프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 헤드램프 장치는: 광을 방출하는 광원부; 상기 광원부와 이격되게 구비되는 렌즈부; 및 복수 개의 패싯을 포함하는 반사면과, 상기 반사면이 장착되는 리플렉터바디를 구비하여, 상기 광원부에서 방출되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 리플렉터부;를 포함하고, 복수 개의 상기 패싯은, 상기 리플렉터바디의 폭 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 패싯은, 상기 패싯이 상기 리플렉터바디의 폭 방향 중심으로부터 멀리 위치할수록, 상기 패싯에 반사되는 광의 확산각이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 예에 따른 헤드램프 장치는, 광을 방출하는 광원부; 상기 광원부와 이격되게 구비되는 렌즈부; 및 복수 개의 패싯을 포함하는 반사면과, 상기 반사면이 장착되는 리플렉터바디를 구비하여, 상기 광원부에서 방출되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 리플렉터부;를 포함하고, 복수 개의 상기 패싯은, 상기 리플렉터바디의 상하 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 패싯은, 상기 패싯이 상기 광원부로부터 멀리 위치할수록, 상기 패싯에 반사되는 광의 확산각이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 리플렉터부는, 상기 렌즈부의 초점을 제1초점으로 하는 타원체에 대응되는 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 리플렉터부는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 리플렉터부는, 상기 광원부의 일측에 위치하고, 상기 렌즈부의 초점을 제2초점으로 하는 타원체에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 광원부에서 발생되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제1리플렉터부; 및 상기 제1리플렉터부의 폭 방향 중심에 결합되고, 상기 광원부에서 발생되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제2리플렉터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 복수 개의 상기 리플렉터부는, 상기 제1리플렉터부와 상기 렌즈부 사이에 위치하며, 상기 광원부에서 발생되는 광을 반사하는 제3리플렉터부; 및 상기 광원부의 타측에 위치하고, 상기 제3리플렉터부에서 반사되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제4리플렉터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 헤드램프 장치는, 단일의 광원과 리플렉터부를 적용한 간단한 구성으로 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있고, 광 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 리플렉터부에 복수의 패싯을 적용하여 프로젝션(projection) 광학계를 구성할 수 있으며, 패싯 형상을 개별적으로 조정하여 노면 균일도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 리플렉터부를 적용하여, 2차 반사 등을 통해 하이빔 원거리를 강화할 수 있고, 1차 반사에 대한 보조 리플렉터부를 추가하여 로우빔 원거리 역시 강화할 수 있다.
또한, 본 발명은 패싯의 형상 조정 등을 통하여 반사면의 핵심 영역 이외의 부분을 삭제함으로써, 리플렉터부의 소형화 및 중량 절감이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 복수의 패싯에 따른 확산각의 차이를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 광원에서 발생된 광의 경로를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 광원에서 발생된 광의 경로를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 패싯이 상하 방향으로 배열된 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 복수 개의 리플렉터부가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치와 일반적인 헤드램프 장치의 빔 패턴을 비교하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 헤드램프 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 광원부(100), 렌즈부(200) 및 리플렉터부(300)를 포함하고 차량에 장착되어, 차량의 전방을 조명한다.
광원부(100)는 LED로 예시되는 광원(110)과, 광원(110)이 장착되는 기판부(130)를 포함하여 광을 발생시킨다. 광원(110)으로는 LED 이외에도 광을 발생시키는 기술 사상 안에서 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
렌즈부(200)는 광원부(100)와 이격되게 위치하여 리플렉터부(300)에 의하여 반사되는 광을 차량의 전방으로 방출한다. 본 실시예에서 렌즈부(200)는 차체, 특히 차체의 선단부 측에 장착되어 렌즈부(200)에서 방출되는 광이 차체의 전방을 조명할 수 있게 한다.
본 실시예에서 렌즈부(200)는 비구면 렌즈로 예시되어, 리플렉터부(300)에서 반사되는 광을 설정 방향으로 방출하여 원하는 빔 패턴이 형성되도록 한다.
리플렉터부(300)에는 복수 개, 예를 들어 3개 이상의 패싯(331)을 포함하는 반사면(330)이 형성되어, 광원부(100)에서 방출되는 광을 렌즈부(200) 측으로 반사한다.
3개 이상의 패싯(331)이 적용되는 경우, 빔 패턴 핫 존의 조도를 증대하거나 핫 존의 영역을 넓히는 등, 핫 존을 중심으로 한 패싯(331)의 조정이 용이한 효과가 있다. 본 실시예에서 리플렉터부(300)는 리플렉터바디(310)를 포함한다.
리플렉터바디(310)는 렌즈부(200) 측이 개방되는 타원체 형상으로 형성되며, 내주면에 반사면(330)이 설치된다. 반사면(330)은 리플렉터바디(310)의 내측면에 금속판, 플라스틱 판 등의 재료를 포함하는 판을 장착하거나, 리플렉터바디(310)의 내측면을 코팅하여 설정 반사율 이상, 예를 들어 80% 이상의 반사율을 가지도록 구성될 수 있다.
리플렉터바디(310)의 내측면은 렌즈부(200)의 초점을 제1초점(F1)으로 하고, 광원(110)의 위치를 제2초점(F2)으로 하는 타원체(E)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
리플렉터바디(310) 또는 반사면(330)의 형상은 타원체 기반으로 MFR 설계법을 적용하여 설계될 수 있으며, 반사면(330)을 형성하는 복수의 패싯(331)의 좌우, 상하 확산각을 각각 조절하여 빔 패턴을 조정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 복수의 패싯에 따른 확산각의 차이를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 광원에서 발생된 광의 경로를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 광원에서 발생된 광의 경로를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 복수 개의 패싯(331)은 원하는 빔 패턴에 따라, 각각의 곡률이 조정되거나, 그 배열을 다르게 하여 설치될 수 있다.
예를 들어 복수 개의 패싯(331)은 리플렉터바디(310)의 폭 방향으로 배열될 수 있다. 이 때, 복수 개의 패싯(331) 중, 리플렉터바디(310)의 폭 방향 중심(W0)으로부터 멀리 위치하는 패싯(331)일수록 해당 패싯(331)에 의해 반사되는 광의 확산각을 크게 하여 빔 패턴의 중앙부 조도를 증대할 수 있다.
즉 리플렉터바디(310)의 폭 방향 중심(W0)에 가깝게 위치하는 패싯(331)의 경우 확산각을 작게 하여, 핫 존(hot zone)의 조도를 향상시킬 수 있다.
또한, 핫 존에 도달하는 광량을 크게 하거나 핫 존의 영역을 확대하기 위하여 리플렉터바디(310)의 폭 방향 중심(W0)에 가깝게 위치할수록 패싯(331)의 폭을 넓게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 패싯이 상하 방향으로 배열된 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 복수 개의 패싯(331)은 리플렉터바디(310)의 상하 방향으로 배열될 수 있다. 이 때, 광원부(100)와 렌즈부(200)의 초점이 위치하는 수평 평면으로부터 멀어질수록 해당 패싯(331)에 의하여 반사되는 광의 확산각이 커지도록 구성할 수 있다.
또한, 핫 존에 도달하는 광량을 크게 하기 위하여 해당 수평 평면에 가까울수록 패싯(331)의 폭을 넓게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치에서 복수 개의 리플렉터부가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서 리플렉터부(300)는 복수 개가 구비되어 광원부(100)에서 발생되는 광을 렌즈부(200) 측으로 직접 반사하거나, 이웃하는 리플렉터부(300)로 1차 반사한 후 이웃하는 리플렉터부(300)가 해당 광을 렌즈부(200) 측으로 2차 반사하도록 함으로써, 다양한 빔 패턴을 구현할 수 있다.
예를 들어 복수 개의 리플렉터부(300)는 광원부(100)의 상측을 덮는 형상으로 형성되어 광원부(100)에서 발생된 광을 렌즈부(200)로 전달하는 제1리플렉터부(301)와, 제1리플렉터부(301)의 후방에 위치하고, 광원부(100)에서 발생되는 광을 렌즈부(200)로 전달하여 제1리플렉터부(301)에 의한 반사광을 보조하는 제2리플렉터부(302)를 포함할 수 있다.
또한, 제1리플렉터부(301)의 전방에 위치하는 제3리플렉터부(303)와, 제3리플렉터부(303)에서 반사되는 광을 렌즈부(200)로 2차 반사하는 제4리플렉터부(304)가 구비되어 제1, 2리플렉터부(300)의 반사광을 보조할 수 있다.
복수 개의 리플렉터부(300)의 형상과, 그 초점, 패싯(331)의 형상 및 개수는 빔 형태에 따라 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어 제1리플렉터부(301)의 경우 적어도 3개의 패싯(331)을 포함하며, 광원부(100)를 하나의 초점으로 설정할 수 잇다. 제2리플렉터부(302)의 경우 광원부(100)와, 렌즈부(200)의 초점에 근접한 위치를 초점으로 하는 회전 타원면 또는 그에 유사한 특성을 가지는 타원계 자유 곡면 형상의 일부로 형성될 수 있다.
또한, 제3리플렉터부(303)의 경우 광원부(100), 그리고 광원부(100)와 렌즈부(200)의 사이에 초점이 위치하는 회전 타원면 또는 그에 유사한 특성을 가지는 타원계 자유 곡면의 일부 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제4리플렉터부(304)의 경우 제3리플렉터부(303)의 초점 중 어느 하나와, 렌즈부(200)의 초점에 근접한 위치를 각각 초점으로 하는 회전 타원면 또는 타원계 자유 곡면의 일부 형상으로 형성될 수 있다.
리플렉터부(300)에 의하여 반사되는 광은 렌즈부(200)로 전달되는데, 렌즈부(200)로 전달되는 광은 쉴드(400)의 작동에 따라 선택될 수 있다. 쉴드(400)의 이동을 이용하여 광을 선택적으로 차단함으로써 하이빔, 로우빔을 구현하는 내용은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
광원부(100)에서 발생되는 광은 리플렉터부(300)에 의하여 렌즈부(200) 측으로 반사된 후 렌즈부(200)를 통하여 외부로 방출되어 설정된 빔 패턴을 형성하게 된다.
구체적으로, 광원(110)에서 발생되는 광은 리플렉터부(300)에 형성된 복수의 패싯(331)에 의하여 설정 확산각과 반사각에 따라 반사되어 렌즈부(200) 측으로 향하게 된다.
복수 개의 패싯(331) 중, 리플렉터부(300)의 폭 방향 중심(W0) 또는 하측에 위치하는 패싯(331)에 전달되는 광은, 확산 정도가 다른 패싯(331)에 전달되는 광에 비하여 작은 상태로 렌즈부(200)에 전달된다.
복수 개의 패싯(331) 중 리플렉터부(300)의 폭 방향 중심(W0) 또는 상측에 위치하는 패싯(331)에 전달되는 광은, 상대적으로 큰 확산각으로 렌즈부(200) 측에 전달된다.
본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 단일의 광원(110)과 리플렉터부(300)를 적용한 간단한 구성으로 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있고, 광 효율을 증대시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드램프 장치와 일반적인 헤드램프 장치의 빔 패턴을 비교하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 리플렉터부(300)에 복수의 패싯(331)을 적용하여 프로젝션(projection) 광학계를 구성할 수 있으며, 복수의 패싯(331) 형상을 개별적으로 조정할 수 있어서 다양한 빔 패턴을 구현할 수 있다. 나아가 패싯(331)의 형상을 조정하여 노면 균일도 등을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 복수 개의 리플렉터부(300)를 적용하여, 2차 반사 등을 통해 하이빔 원거리를 강화할 수 있고, 1차 반사에 대한 보조 리플렉터부(300)를 추가하여 로우빔 원거리 역시 강화할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)에서 패싯(331)의 형상 조정 등을 통하여 반사면(330)의 핵심 영역 이외의 부분을 삭제함으로써, 리플렉터부(300)의 소형화 및 중량 절감이 가능하다.
요컨대, 본 발명은 목표로 하는 노면 패턴의 각 부분별로 패싯(331)이 분담하여 조사하거나, 중첩되도록 조정할 수 있으므로, 패턴의 튜닝이 용이하고 노면 균일도가 우수하다.
렌즈부(200)에 전달된 광은 렌즈부(200)를 통하여 차량의 전방으로 방출되어, 설정된 빔 패턴을 형성하게 된다.
이로써, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는, 단일의 광원(110)과 리플렉터부(300)를 적용한 간단한 구성으로 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있고, 광 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 리플렉터부(300)에 복수의 패싯을 적용하여 프로젝션(projection) 광학계를 구성할 수 있으며, 패싯(331) 형상을 개별적으로 조정하여 노면 균일도를 개선할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 복수 개의 리플렉터부(300)를 적용하여, 2차 반사 등을 통해 하이빔 원거리를 강화할 수 있고, 1차 반사에 대한 보조 리플렉터부(300)를 추가하여 로우빔 원거리 역시 강화할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 헤드램프 장치(1)는 패싯(331)의 형상 조정 등을 통하여 반사면의 핵심 영역 이외의 부분을 삭제함으로써, 리플렉터부(300)의 소형화 및 중량 절감이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 헤드램프 장치 100: 광원부
110: 광원 130: 기판부
200: 렌즈부 300: 리플렉터부
310: 리플렉터바디 330: 반사면
331: 패싯 301: 제1리플렉터부
302: 제2리플렉터부 303: 제3리플렉터부
304: 제4리플렉터부 400: 쉴드
W0: 폭 방향 중심 E: 타원체
F1: 제1초점 F2: 제2초점

Claims (8)

  1. 광을 방출하는 광원부;
    상기 광원부와 이격되게 구비되는 렌즈부; 및
    복수 개의 패싯(facet)을 포함하는 반사면과, 상기 반사면이 장착되는 리플렉터바디를 구비하여, 상기 광원부에서 방출되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 리플렉터부;를 포함하고,
    복수 개의 상기 패싯은, 상기 리플렉터바디의 폭 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 복수 개의 상기 패싯은,
    상기 패싯이 상기 리플렉터바디의 폭 방향 중심으로부터 멀리 위치할수록, 상기 패싯에 반사되는 광의 확산각이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  3. 광을 방출하는 광원부;
    상기 광원부와 이격되게 구비되는 렌즈부; 및
    복수 개의 패싯을 포함하는 반사면과, 상기 반사면이 장착되는 리플렉터바디를 구비하여, 상기 광원부에서 방출되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 리플렉터부;를 포함하고,
    복수 개의 상기 패싯은, 상기 리플렉터바디의 상하 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 복수 개의 상기 패싯은,
    상기 패싯이 상기 광원부로부터 멀리 위치할수록, 상기 패싯에 반사되는 광의 확산각이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리플렉터부는, 상기 렌즈부의 초점을 제1초점으로 하는 타원체에 대응되는 형상인 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 리플렉터부는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 복수 개의 상기 리플렉터부는,
    상기 광원부의 일측에 위치하고, 상기 렌즈부의 초점을 제2초점으로 하는 타원체에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 광원부에서 발생되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제1리플렉터부; 및
    상기 제1리플렉터부의 폭 방향 중심에 결합되고, 상기 광원부에서 발생되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제2리플렉터부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 복수 개의 상기 리플렉터부는,
    상기 제1리플렉터부와 상기 렌즈부 사이에 위치하며, 상기 광원부에서 발생되는 광을 반사하는 제3리플렉터부; 및
    상기 광원부의 타측에 위치하고, 상기 제3리플렉터부에서 반사되는 광을 상기 렌즈부 측으로 반사하는 제4리플렉터부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드램프 장치.
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