KR20230029346A - 차량용 램프 및 그 램프를 포함하는 차량 - Google Patents

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KR20230029346A
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 광을 조사하는 광원부; 및 상기 광원부의 전방에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체를 포함하고, 상기 렌즈 구조체는, 몸체부; 상기 몸체부의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부로부터 조사되는 광을 상기 몸체부로 입사시키도록 구비되는 입사부; 및 상기 몸체부의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부을 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부를 포함하고, 상기 만입부는, 상기 광원부에서 출사되어 상기 만입부에 도달한 광을 차단하도록 구비되며; 상기 입사부는, 상기 출사부의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역 및 하부영역을 포함하며; 상기 상부영역 및 상기 하부영역의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량용 램프가 개시된다.

Description

차량용 램프 및 그 램프를 포함하는 차량 {LAMP FOR VEHICLE AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 차량용 램프 및 그 램프를 포함하는 차량에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광 손실을 최소화하여 광학 효율을 향상시키기 위한 차량용 램프 및 그 램프를 포함하는 차량에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 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 램프가 구비된다. 예를 들어, 차량의 전방에는 로우빔 램프, 하이빔 램프, DRL(Daytime Running Light) 램프 등이 탑재된다. 이 중, 로우빔 램프는 상부에 컷오프 라인(cut off line) 형상을 갖는 배광 패턴을 형성한다.
한편, 로우빔 램프는 상기와 같은 컷오프 라인을 형성하기 위해, 출사부 렌즈의 초점이 형성되는 위치에 쉴드를 배치하여 컷오프 라인을 형성한다. 이때, 출사부 렌즈의 초점이 형성되는 위치에서 광이 확산 된다.
도 1에는 종래 광학계를 이용하여 로우빔 패턴을 구현하는 종래 차량용 램프가 도시된다.
도 1을 참조하면 종래 차량용 램프(1)는, 광원(11) 및 광원(11)에서 조사된 광을 수평광으로 형성하는 콜리메이터(12)를 포함하는 광원부(10)와; 광원부(10)로부터 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체(20)를 포함하며; 상기 렌즈 구조체(20)는 몸체부(21), 몸체부(21)의 광이 입사되는 면에 형성되고 광원부(10)로부터 조사되는 광을 몸체부(21)로 입사시키도록 구비되는 입사부(22), 및 몸체부(21)의 광이 출사되는 면에 형성되고 몸체부(21)로부터 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부(23)를 포함하고, 상기 몸체부(21)는, 몸체부(21)의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부(24)를 포함한다. 여기서 만입부(24)는, 광원부(10)로부터 출사되어 만입부(24)에 도달한 광을 차단하여 컷오프라인을 형성하는 쉴드 역할을 하도록 구비된다.
그런데, 종래 광학계를 이용한 차량용 램프(1)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 입사부(22)의 하부를 통하여 입사되는 광이 만입부(24)에 도달하여 전반사됨으로써 광경로가 변경되어 비배광영역을 출사되어 광 손실이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량용 램프에서 입사부의 하부영역의 수직방향 곡률을 상부영역의 수직방향 곡률보다 크게 형성함으로써 광 손실을 최소화하여 광 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 램프를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 램프는, 광을 조사하는 광원부; 및 상기 광원부의 전방에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체를 포함하고, 상기 렌즈 구조체는, 몸체부; 상기 몸체부의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부로부터 조사되는 광을 상기 몸체부로 입사시키도록 구비되는 입사부; 및 상기 몸체부의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부을 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부를 포함하고, 상기 만입부는, 상기 광원부에서 출사되어 상기 만입부에 도달한 광을 차단하도록 구비되며; 상기 입사부는, 상기 출사부의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역 및 하부영역을 포함하며; 상기 상부영역 및 상기 하부영역의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량용 램프를 제공한다.
상기 하부영역의 곡률은, 상기 상부영역의 곡률보다 크게 형성될 수 있다.
상기 하부영역의 수직방향 곡률은, 상기 상부영역의 수직방향 곡률보다 크게 형성될 수 있다.
상기 하부영역은, 상기 광원부로부터 입사된 광을 상기 출사부에 의해 형성되는 초점 부근에 집광시키도록 구비될 수 있다.
상기 입사부 및 상기 출사부는, 아나몰픽 렌즈(Anamorphic lens)로 구비될 수 있다.
상기 하부영역의 수직방향 초점은, 상기 출사부의 수직방향 초점에 대응될 수 있다.
상기 출사부의 초점거리는, 상기 하부영역의 초점거리보다 짧게 형성될 수 있다.
상기 출사부의 초점거리는, 상기 하부영역의 초점거리와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 광원부는, 광을 생성하는 광원; 및 상기 광원의 상기 렌즈 구조체를 향하는 방향에 구비되고, 상기 광원에서 방사된 광을 상기 렌즈 구조체의 광축에 평행한 평행광으로 변환하여 상기 렌즈 구조체로 입사시키기 위한 콜리메이터를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 콜리메이터 및 상기 렌즈 구조체는, 상기 렌즈 구조체의 광축 방향으로 배열될 수 있다.
상기 몸체부, 상기 입사부 및 상기 출사부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 만입부는 상기 몸체부의 하면으로부터 상기 가운데 영역을 향하여 만입된 형상을 가질 수 있다.
상기 만입부는, 상기 몸체부로 입사되는 광의 일부는 차단하도록 마련되는 차단층; 및 상기 차단층의 상단부에 형성되고 로우빔 패턴의 컷오프 라인을 형성하도록 구비되는 컷오프에지를 포함할 수 있다.
상기 컷오프에지는 상기 출사부의 수직방향 초점과 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
상기 입사부의 상하 방향 크기는 상기 출사부의 상하 방향 크기보다 크거나 상기 출사부의 상하 방향의 크기와 동일하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량용 램프를 포함하는 차량으로서 상기 차량용 램프는, 광을 조사하는 광원부; 및 상기 광원부의 전방에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체를 포함하고, 상기 렌즈 구조체는, 몸체부; 상기 몸체부의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부로부터 조사되는 광을 상기 몸체부로 입사시키도록 구비되는 입사부; 및 상기 몸체부의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부을 포함하고, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부를 포함하고, 상기 만입부는, 상기 광원부에서 출사되어 상기 만입부에 도달한 광을 차단하도록 구비되며; 상기 입사부는, 상기 출사부의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역 및 하부영역을 포함하며; 상기 상부영역 및 상기 하부영역의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프는 입사부를 서로 곡률이 다른 상부영역 및 하부영역으로 구성하되, 하부영역의 수직방향 곡률을 상부영역의 수직방향 곡률보다 크게 형성하여 하부영역으로 입사된 광의 손실을 최소화하여 광 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프는 출사부의 초점거리를 입사부 하부영역의 초점거리와 동일하거나 입사부 하부영역의 초점거리보다 짧게 형성함으로써 입사광이 렌즈 구조체 내부에 트랩되거나 비배광영역으로 광경로를 변경함을 방지할 수 있어 광 손실을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 차량용 램프를 측면에서 바라본 도면으로서, 광원에서 발생된 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프의 측면도로서, 광원에서 발생된 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명에 따른 차량용 램프의 측면도로서, 출사부 및 입사부의 하부영역의 초점거리에 따른 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 램프의 사시도로서, 만입부의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 내부에서 수평비축광이 투과되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구조체의 만입부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 종래의 차량용 램프와 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프에 의해 형성되는 배광 패턴의 총 광량 및 최대광도를 비교하여 보여주는 표이다.
도 8은 종래의 차량용 램프와 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프에 의해 형성되는 로우빔 배광 패턴의 형상을 비교하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 차량용 램프의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1은 종래 차량용 램프를 측면에서 바라본 도면으로서, 광원에서 발생된 광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프의 측면도로서, 광원에서 발생된 광의 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 램프의 측면도로서, 출사부 및 입사부의 하부영역의 초점거리에 따른 광의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 램프의 사시도로서, 만입부의 형상을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체의 내부에서 수평비축광이 투과되는 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구조체의 만입부를 확대하여 도시한 도면이다. 그리고 도 7은 종래의 차량용 램프와 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프에 의해 형성되는 배광 패턴의 총 광량 및 최대광도를 비교하여 보여주는 표이며, 도 8은 종래의 차량용 램프와 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프에 의해 형성되는 로우빔 배광 패턴의 형상을 비교하여 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프(2)는, 광원부(100)와 렌즈 구조체(200)를 포함한다.
여기서 광원부(100)는, 광을 생성하여 조사하도록 구비된다. 이때, 광원부(100)는 발광 가능한 다양한 소자나 장치가 사용될 수 있다. 광원부(100)는 광을 생성하는 광원(110)을 포함할 수 있고, 광원(110)은 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)일 수 있다. 다만 광원(110)은 LED에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 광원부(100)는 렌즈 구조체(200)를 향하는 전방으로 평행한 광을 조사하도록 구비될 수 있다. 구체적으로 광원부(100)는 콜리메이터(Colimator, 120)를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터(120)는 광원(110)의 렌즈 구조체(200)를 향하는 방향에 구비되고, 광원(110)에서 방사된 광을 렌즈 구조체(200)의 광축(AX)에 평행한 평행광으로 변환시켜 렌즈 구조체(200)로 입사시키도록 구비될 수 있다. 그리고 광원(110), 콜리메이터(120) 및 렌즈 구조체(200)는 렌즈 구조체(200)의 광축(AX) 방향, 구체적으로 출사부(230)의 광축(AX)방향으로 배열될 수 있다.
한편, 렌즈 구조체(200)는 광원부(100)의 전방에 배치되고, 광원부(100)에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비된다. 이하에서는 설명의 편의상 광이 조사되는 방향으로서 광원(110)에서 렌즈 구조체(200)를 향하는 방향을 전방이라 하고, 전방의 반대 방향을 후방이라 한다.
보다 상세하게, 렌즈 구조체(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체부(210), 입사부(220) 및 출사부(230)를 포함한다.
여기서 몸체부(210)는 렌즈 구조체(200)의 몸체를 이루는 것으로, 입사된 광이 투과되는 재질로 이루어질 수 있다.
구체적으로 몸체부(210)는, 입사부(220) 및 출사부(230)를 연결하는 상면(211)과, 상면(211)과 마주보게 배치된 하면(212)과, 상면(211) 및 하면(212) 사이에 배치된 측면(213)을 포함할 수 있다.
여기서 몸체부(210)의 상면(211), 하면(212) 및 측면(213)은 후술하는 입사부(220) 및 출사부(230)의 크기 등에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 상면(211)은 전방으로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 그리고 하면(212)은, 수평하게 형성되거나, 전방으로 하향 경사지게 형성되되 상면(211)보다 덜 경사지게 형성되거나, 전방으로 상향 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 몸체부(210)는 몸체부(210)의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 만입부(240)는, 광원부(100)에서 출사되어 만입부(240)에 도달한 광을 차단하도록 구비된다.
구체적으로 만입부(240)는 몸체부(210)의 하면(212)으로부터 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이때 만입부(240)는 몸체부(210)로 입사된 광이 진행하는 경로 상에 배치되도록 형성될 수 있다. 또한 만입부(240)는 광의 일부를 차단하도록 구비될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프(2)에 따르면 출사부(230)의 초점이 렌즈 구조체(200)의 몸체부(210) 내에 위치할 수 있고, 몸체부(210)의 가운데 영역에 만입부(240)를 형성할 수 있으며 출사부(230)의 초점에 대응되는 위치에서 광의 일부를 차단할 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명은 만입부(240)에 의해 광의 일부가 차단되도록 함으로써, 출사부(230)에서 출사된 광이 로우 빔(Low Beam) 패턴의 컷오프 라인을 형성하도록 할 수 있다. 즉 본 발명은 로우빔 패턴의 컷오프 라인을 형성하기 위해, 몸체부(210)의 형상을 변형하여 만입부(240)를 형성함으로써, 별도의 쉴드부재를 구비하지 않고도 컷오프라인을 형성할 수 있다. 여기서 만입부(240)의 형상에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
한편, 입사부(220)는 몸체부(210)의 광이 입사되는 면에 형성되고, 광원부(100)로부터 조사되는 광을 몸체부(210)로 입사시키도록 구비된다. 즉, 입사부(220)는 몸체부(210)의 후방을 향하는 면에 형성될 수 있으며, 광원부(100)에서 조사된 광을 몸체부(210)의 내부로 집광시키도록 구비될 수 있다.
그리고 입사부(220)는 다양한 렌즈로 형성될 수 있으며, 예를 들어 입사부(220)는, 광원부(100)를 향하여 만곡된 볼록 렌즈, 비구면(Aspherical Surface) 렌즈 또는 아나몰픽(Anamorphic lens) 렌즈로 형성될 수 있다.
또한, 입사부(220)는 다양한 크기를 가질 수 있다. 구체적으로 후술하는 출사부(230)는 외부에 노출되는 부분이기 때문에 램프의 디자인 설계나 법규 등에 의해 크기가 제한되나, 입사부(220)는 차체의 내측으로 배치되고 외부에 노출되지 않으므로 상대적으로 크기의 제한이 작다. 따라서 입사부(220)의 크기는 출사부(230)와 동일하거나, 출사부(230)보다 상대적으로 크게 형성할 수 있다. 예를 들어, 입사부(220)의 상하 방향 크기는 출사부(230)의 상하 방향 크기보다 크거나, 출사부(230)의 상하 방향의 크기와 동일하도록 구비될 수 있다. 이에 의하여 광원부(100)에서 조사되는 광을 입사부(220)에서 최대한 집광하여 광 손실을 최소화시킬 수 있다.
한편, 종래의 차량용 램프에 의하면, 입사부(22)로부터 입사되는 광의 일부는 상술한 바와 같이 만입부(24)에 의하여 차단될 수 있다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 입사부(22)에 입사되는 광 중, 출사부(23)의 광축(AX) 기준 입사부(22)의 하부영역에 입사되는 광은 만입부(24)에 의하여 전반사되어, 광경로가 변경됨으로써 빔 패턴의 형성에 기여하지 않게 된다. 이로 인하여 광 손실이 발생하여 차량용 램프의 광 성능이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하고자, 입사부(220)를, 출사부(230)의 광축(AX)을 기준으로 상부영역(221) 및 하부영역(222)으로 나누어 구성하며, 하부영역(222)을 통해 입사된 광을 출사영역의 초점 부근에 집광시킴으로써 광 손실을 최소화하는 차량용 램프를 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 입사부(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 출사부(230)의 광축(AX)을 기준으로 상부에 구비되는 상부영역(221)과, 출사부(230)의 광축(AX)을 기준으로 하부에 구비되는 하부영역(222)을 포함할 수 있다.
여기서 상부영역(221)은, 출사부(230)의 광축(AX)을 기준으로 입사부(220)의 상부에 구비되는 영역으로서, 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 상부영역(221)은, 차량용 램프의 종류 및 기능에 따라 상부영역(221)을 통하여 입사된 광을 출사부(230)의 초점 부근에 집광시키거나, 출사부(230)의 초점 부근에서 광을 확산시킬 수 있다. 이를 위하여, 상부영역(221)은 집광 또는 확산의 목적에 따라 곡률이 조정될 수 있다.
예를 들어, 상부영역(221)이 출사부(230)의 초점 부근에 광을 집광시키기 위하여 구비되는 경우, 상부영역(221)의 초점은 출사부(230)의 초점에 대응될 수 있다. 이때 상부영역(221) 및 출사부(230)가 아나몰픽 렌즈인 경우, 상부영역(221)의 수직방향 초점과 출사부(230)의 수직방향 초점이 서로 대응될 수 있다. 그리고, 상부영역(221)이 출사부(230)의 초점 부근에서 광을 확산시키기 위하여 구비되는 경우, 상부영역(221)의 초점은 출사부(230)의 초점에 대응되지 않을 수 있다. 한편, 본 명세서에서 '두 초점이 서로 대응된다'라는 것은, 두 초점이 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 두 초점이 서로 동일한 경우와 비교하여 실질적으로 동일한 성능을 발휘할 정도로 두 초점 간의 간격이 가깝게 형성된 경우도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
한편, 하부영역(222)은, 입사부(220)에 있어서, 출사부(230)의 광축(AX)을 기준으로 하부에 구비되는 영역으로서, 다양한 구성이 가능하다.
구체적으로 하부영역(222)은, 하부영역(222)을 통하여 입사된 광을 출사부(230)의 초점 부근에 집광 시킬 수 있다. 보다 상세하게, 하부영역(222)을 통해 입사된 광이 만입부(240)에 의해 전반사되어, 빔 패턴에 기여하지 않는 비율이 최소화될 수 있도록 광원부(100)로부터 입사된 광을 출사부(230)에 의해 형성되는 초점 부근에 집광시킬 수 있다. 이를 위하여 하부영역(222)의 초점은 출사부(230)의 초점에 대응될 수 있다. 이때 하부영역(222) 및 출사부(230)가 아나몰픽 렌즈인 경우, 하부영역(222)의 수직방향 초점과 출사부(230)의 수직방향 초점이 서로 대응될 수 있다.
한편, 하부영역(222)은, 하부영역(222)에 수평방향으로 평행하게 입사된 광이 만입부(240)에 의하여 차단되지 않도록 하부영역(222)의 곡률을 크게 하여 하부영역(222)으로 입사되는 광의 굴절률을 크게 할 수 있다. 이로 인하여, 하부영역(222)과 상부영역(221)은 서로 다른 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 구체적으로 하부영역(222)의 곡률은 상부영역(221)의 곡률보다 크게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 하부영역(222)의 수직방향 곡률은, 상부영역(221)의 수직방향 곡률보다 크게 형성될 수 있다.
다만, 상부영역(221) 및 하부영역(222) 모두 출사부(230)의 초점부근에 광을 집광시키기 위하여 출사부(230)의 초점과 대응되는 초점을 가지도록 구비되는 경우, 상부영역(221) 및 하부영역(222)의 곡률은 서로 동일하게 형성될 수도 있음은 물론이다.
한편, 출사부(230)는, 몸체부(210)의 광이 출사되는 면에 형성되고, 몸체부(210)로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비된다. 구체적으로 출사부(230)는 몸체부(210)의 전방을 향하는 면에 형성될 수 있다.
구체적으로 출사부(230)는 다양한 렌즈로 형성될 수 있다. 예를 들어 출사부(230)는 전방을 향하여 만곡된 형태로 형성될 수 있으며, 비구면(Aspherical Surface) 렌즈, 아나몰픽(Anamorphic lens) 렌즈 또는 디자인 자유도를 위해 두께를 감소시킬 수 있는 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 마련될 수 있다.
또한 출사부(230)는, 몸체부(210) 및 입사부(220)와 함께 일체로 형성될 수 있다. 여기서 출사부(230)의 초점은 렌즈 구조체(200)의 몸체부(210) 내에 위치될 수 있다. 구체적으로 출사부(230)의 초점은, 후술하는 만입부(240)의 컷오프에지(242)에 대응되는 위치에 위치될 수 있다.
그리고 본 발명에서 출사부(230)의 초점거리는(L2), 입사부(220)의 하부영역(222)의 초점거리(L1)보다 짧게 형성되거나 하부영역(222)의 초점거리(L1)와 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 출사부(230)의 초점거리(L2)는 입사부(220) 하부영역(222)의 초점거리(L1)보다 짧게 형성됨으로써 하부영역(222)으로부터 입사하여 출사부(230) 초점 부근에 집광된 광이 출사부(230)에 도달하게 할 수 있으며, 이로써 하부영역(222)으로부터 입사한 광을 배광영역을 향하여 출사되도록 하여 광 손실을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 상술한 특징을 갖는 차량용 램프(2)에서 로우 빔 램프의 쉴드 역할을 하는 만입부(240)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 만입부(240)는, 상기 몸체부(210)로 입사되는 광의 일부는 차단하도록 마련되는 차단층(241') 및 상기 차단층(241')의 상단부에 형성되고 로우빔 패턴의 컷오프 라인을 형성하도록 구비되는 컷오프에지(242)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 차단층(241')은, 입사부(220)에 인접하게 형성되는 제1 면(241)에 형성될 수 있다. 또한, 차단층(241')은 컷오프에지(242)로부터 하부로 갈수록 광원부(100)를 향하는 방향으로 하향 경사지게 연장되고, 컷오프에지(242)의 하단부로 입사되는 광을 차단하도록 구비될 수 있다. 한편, 도면에는 도면부호 241과 241'이 동일한 위치를 가리키는 것으로 도시되어 있으나, 차단층(241')은 제1 면(241)의 표면에 추가로 형성되는 구성이므로 제1 면(241)과 차단층(241')은 구별되는 개념임에 유의한다.
예를 들어, 차단층(241')은 제1 면(241)에 증착에 의해 형성될 수 있고, 차단층(241')은 광을 차단시킬 수 있는 다양한 재질로 마련될 수 있다. 일례로 차단층(241')은 제1 면(241)에 광을 반사시킬 수 있도록 알루미늄 재질이 증착되어 형성될 수 있다. 다만, 차단층(241')의 재질과 형성방법은 상기한 바에 한정되는 것은 아니며, 광을 차단할 수 있는 다양한 재질과 방식이 적용될 수 있다.
컷오프에지(242)는, 차단층(241')의 상단부에서 형성되고 로우 빔 패턴의 컷오프라인을 형성하도록 구비된다.
구체적으로 컷오프에지(242)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 면(241)과 제1 연결부(244)에서 연결될 수 있다. 여기서 제1 연결부(244)란, 제1 면(241)과 컷오프에지(242)를 연결하는 선을 의미할 수 있다.
그리고 컷오프에지(242)는 출사부(230)의 초점과 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 일례로, 컷오프에지(242)는 출사부(230)의 초점과 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 더욱 구체적으로 컷오프에지(242)는 제1 면(241)과 제2 면(243)을 서로 연결하도록 구비될 수 있다. 즉, 컷오프에지(242)의 전방 끝부는 제2 면(243)과 연결될 수 있고, 컷오프에지(242)의 후방 끝부는 제1 면(241)과 연결될 수 있다. 여기서 컷오프에지(242)의 형상에는 제한이 없으며, 로우 빔 패턴을 형성하기 위한 설계 사양에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 컷오프에지(242)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 입사부(220)에서 출사부(230)를 향하는 방향을 기준으로 좌우 방향 일 측에 형성되는 하부 컷오프에지(242b)와, 좌우 방향 타 측에 형성되며 하부 컷오프에지(242b)보다 상부에 형성되는 상부 컷오프에지(242a) 및 하부 컷오프에지(242b)와 상부 컷오프에지(242a)를 연결하는 단차 컷오프에지(242c)를 포함할 수 있다. 여기서 일 측이란 입사부(220)에서 출사부(230)를 향하는 방향으로 바라보았을 때 좌측일 수 있으며, 타 측이란 입사부(220)에서 출사부(230)를 향하는 방향으로 바라보았을 때 우측일 수 있다. 그러나, 전술한 일 측과 타 측은 서로 반대일 수도 있음은 물론이다.
또한 상부 컷오프에지(242a)와 하부 컷오프에지(242b)는 출사부(230)의 광축(AX)과 평행하되, 단차 컷오프에지(242c)가 경사지게 형성되어 상부 컷오프에지(242a)와 하부 컷오프에지(242b) 사이에 단차가 형성되도록 연결할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 만입부(240)는, 컷오프에지(242)로부터 제2 연결부(245)에서 연결되어 연장형성되는 제2 면(243)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 면(243)은 컷오프에지(242)와 렌즈 구조체(200)에 구비되는 하면(212) 중 출사부(230)에 인접한 하면(212)을 연결하기 위한 부분이며, 제2 연결부(245)란 컷오프에지(242)와 제2 면(243)을 연결하는 선을 의미할 수 있다.
한편, 상기 렌즈 구조체(200)에 수평 방향으로 각도를 가지는 평행광(이하 '수평비축광'이라 한다)이 입사되는 경우, 광의 색상 별로 초점의 위치가 상이하게 형성되고, 하나의 평면상에 존재하는 선 형태의 컷오프에지(242)와 일치하지 않게 될 수 있으며, 결국 수차(aberration)에 의한 빛 번짐이 발생할 수 있다. 이러한 빛 번짐은 전방 차량의 운전자 및 보행자에게 눈부심을 발생시켜 시야를 방해할 수 있으며, 이는 교통사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 제2 연결부(245)는 곡선 연결부(245a) 및 곡선 연결부(245a)의 양측으로 형성되는 직선 연결부(245b)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 연결부(245)는 렌즈 구조체(200)를 위에서 바라보았을 때, 좌우 방향의 중심부에 곡선 연결부(245a)가 형성되고, 곡선 연결부(245a)의 양측에 직선 연결부(245b)가 형성되되, 렌즈 구조체(200)의 중심부를 기준으로 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 이하 곡선 연결부(245a)에 대해 상세히 설명한다.
예를 들어, 먼저 도 5를 참조하여 렌즈 구조체(200)에 입사될 수 있는 수평비축광에 대해 자세히 살펴본다. 예를 들어 수평비축광 중 적색광(R)은 광축과 수평할 수 있고, 녹색광(G)은 광축과 5도의 각도를 이룰 수 있으며, 청색광(B)은 광축과 10도의 각도를 이룰 수 있고, 흑색광(K)은 광축과 20도의 각도를 이룰 수 있다. 이처럼 수평 비축광은 광의 색상에 따라 수평 방향으로 다양한 각도를 가지며, 이에 각 색상 별 초점(Rf, Gf, Bf, Kf)의 위치 역시 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 수평비축광은 하나의 평면 또는 직선에서 초점이 형성되는 것이 아니라, 곡면 또는 곡선을 따라 초점이 형성되게 된다.
이에 본 발명의 제2 연결부(245)는 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 곡률을 갖는 곡선 연결부(245a)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 빛 번짐이 일어날 수 있는 빛의 각도를 변경하여 로우빔 패턴을 형성하고, 광효율을 높임과 동시에 전방 차량의 눈부심 현상을 방지할 수 있다. 여기서 소정의 곡률이란, 도 5에서 도시된 바와 같이 수평비축광의 색상(R, G, B, K) 별로 형성되는 복수의 초점(Rf, Gf, Bf, Kf)들을 연결한 가상의 선에 대응되는 형상의 곡률을 의미할 수 있다. 곡선 연결부(245a)는 바람직하게는 상기 복수의 초점(Rf, Gf, Bf, Kf)들의 위치를 따라 형성될 수 있다.
또한, 곡선 연결부(245a)는 출사부(230)에서 입사부(220) 방향으로 만입된 형상을 가질 수 있다. 여기서 만입된 형상이란 원 또는 타원의 형상 중 일부를 의미할 수 있다.
한편, 제2 면(243)은, 수직면(243a), 수평면(243b) 및 경사면(243c)을 포함할 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 먼저 수직면(243a)은 상술한 제2 연결부(245)에서 컷오프에지(242)와 연결되되, 제2 연결부(245)로부터 하방으로 수직하게 연장되어, 제2 연결부(245)의 형태와 대응되는 수직방향 단면을 가질 수 있다. 이때, 제2 연결부(245)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선 연결부(245a)와 직선 연결부(245b)를 포함하고, 곡선 연결부(245a)가 출사부(230)에서 입사부(220) 방향으로 만입된 형상을 가진 경우, 제2 면(243)의 수직면(243a) 또한 곡선 연결부(245a)의 만입된 형상과 대응되도록 후방으로 만입된 면이 형성될 수 있다.
또한 수평면(243b)은 상기 수직면(243a)과 연결되고 입사부(220)에서 출사부(230) 방향으로 수평하게 연장되는 면일 수 있으며, 경사면(243c)은 수직면(243a) 및 수평면(243b)과 연결되고, 입사부(220)에서 출사부(230) 방향으로 갈수록 하방으로 경사지게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 단차 형상을 갖는 컷오프에지(242)가 구비되는 경우, 제1 면(241)과 컷오프에지(242)를 연결하는 제1 연결부(244) 및 컷오프에지(242) 및 제2 면(243)을 연결하는 제2 연결부(245) 또한 단차 형상을 가질 수 있다. 이하에서는 제2 연결부(245)의 단차 형상에 대해서 상세히 살펴본다.
전술한 바와 같이, 제2 연결부(245)는 곡선 연결부(245a)와 직선 연결부(245b)를 포함하고 있다. 따라서 제2 연결부(245)의 좌우 방향의 중심부에 형성되는 곡선 연결부(245a)에 단차 형상이 형성될 수 있다. 곡선 연결부(245a)는 만입부(240)의 상부 컷오프에지(242a)와 제2 면(243)이 만나는 구간에서 형성되는 상부 곡선 연결부(245aa) 및 하부 컷오프에지(242b)와 제2 면(243)이 만나는 구간에서 형성되는 하부 곡선 연결부(245ab)를 포함할 수 있다. 또한, 곡선 연결부(245a)는 만입부(240)의 단차 컷오프에지(242c)와 제2 면(243)이 만나는 구간에서 형성되는 단차 곡선 연결부(245ac)를 더 포함할 수 있다.
이외에도, 직선 연결부(245b)는 만입부(240)의 상부 컷오프에지(242a)와 제2 면(243)이 만나는 구간에 형성되는 상부 직선 연결부(245ba) 및 하부 컷오프에지(242b)와 제2 면(243)이 만나는 구간에 형성되는 하부 직선 연결부(245bb)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 램프의 광효율 향상 효과를 살펴본다. 도 7에는 종래의 차량용 램프(1, 이하 '비교예'라 한다)에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴과 총 광량(lm) 및 최대광도(cd)와 본 발명에 따른 차량용 램프(2, 이하 '실시예'라 한다)에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴의 총 광량(lm) 및 최대광도(cd)가 개시되어 있다.
먼저, 비교예에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴의 총 광량(lm) 및 최대광도(cd)를 살펴보면, 각각 119 lm 및 2870 cd임을 알 수 있다. 반면에 실시예에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴의 총 광량(lm) 및 최대광도(cd)를 살펴보면, 각각 129 lm 및 3150 cd로 확인된다. 즉 실시예의 경우 비교예에 비하여 총 광량(lm)은 약 8% 증가하였으며, 최대광도(cd)는 약 9% 증가함이 확인되었다. 이처럼 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프는 총 광량(lm) 및 최대광도(cd)가 증가하여 광효율이 향상될 수 있음이 확인되었다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 곡선 연결부(245a)의 존부에 따른 차량용 램프의 배광 패턴을 살펴본다. 도 8의 (a)에는 곡선 연결부(245a)가 포함되지 않은 차량용 램프(이하 '비교예'라 한다)에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴이 도시되어 있으며, 도 8의 (b)에는 곡선 연결부(245a)가 포함된 본 발명에 따른 차량용 램프(이하 '본 발명의 실시예'라 한다.)에 의해 형성된 로우빔 배광 패턴이 도시되어 있다.
먼저, 도 8(a)의 비교예에 의해 형성된 배광 패턴을 살펴보면 컷오프 라인(CL)의 좌우측 상부에 배광 패턴이 형성되어 있음을 알 수 있다. 컷오프 라인(CL)의 상부에 형성되는 배광 패턴은 전방 차량의 운전자 또는 보행자에게 눈부심 현상을 일으켜 시야를 방해할 수 있다. 반면에, 도 8(b)의 본 발명의 실시예에 의해 형성된 배광 패턴은, 컷오프 라인(CL)의 좌우측 상부에 배광 패턴이 형성되지 않는 것을 확인할 수 있으며, 특히 컷오프 라인(CL)의 우측 상부인 B 영역에서는 배광 패턴이 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 배광 패턴은 전방 차량의 운전자 또는 보행자의 시야를 방해하지 않고, 전방의 시야를 충분히 확보할 수 있어 사고 발생 위험을 현저히 낮출 수 있다.
한편 본 발명은 차량용 램프를 포함하는 차량으로서 상기 차량용 램프는, 광을 조사하는 광원부(100); 및 상기 광원부(100)의 전방에 배치되고, 상기 광원부(100)에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체(200)를 포함하고, 상기 렌즈 구조체(200)는, 몸체부(210); 상기 몸체부(210)의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부(100)로부터 조사되는 광을 상기 몸체부(210)로 입사시키도록 구비되는 입사부(220); 및 상기 몸체부(210)의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부(210)로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부(230)를 포함하고, 상기 몸체부(210)는, 상기 몸체부(210)의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부(240)를 포함하고, 상기 만입부(240)는, 상기 광원부(100)에서 출사되어 상기 만입부(240)에 도달한 광을 차단하도록 구비되며; 상기 입사부(220)는, 상기 출사부(230)의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역(221) 및 하부영역(222)을 포함하며; 상기 상부영역(221) 및 상기 하부영역(222)의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 램프에 대해 전술한 내용은 본 발명에 따른 차량에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
100 : 광원부
110 : 광원
120 : 콜리메이터
200 : 렌즈구조체
210 : 몸체부
211 : 상면
212 : 하면
213 : 측면
220 : 입사부
221 : 상부영역
222 : 하부영역
230 : 출사부
240 : 만입부
241 : 제1 면
241' : 차단층
242 : 컷오프에지
242a : 상부 컷오프에지
242b : 하부 컷오프에지
242c : 단차 컷오프에지
243 : 제2 면
243a : 수직면
243b : 수평면
243c : 경사면
244 : 제1 연결부
245 : 제2 연결부
245a : 곡선 연결부
245aa : 상부 곡선 연결부
245ab : 하부 곡선 연결부
245ac : 단차 곡선 연결부
245b : 직선 연결부
245ba : 상부 직선 연결부
245bb : 하부 직선 연결부
L1 : 입사부의 하부영역의 초점거리
L2 : 출사부 초점거리

Claims (16)

  1. 광을 조사하는 광원부; 및
    상기 광원부의 전방에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체를 포함하고,
    상기 렌즈 구조체는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부로부터 조사되는 광을 상기 몸체부로 입사시키도록 구비되는 입사부; 및
    상기 몸체부의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부을 포함하고,
    상기 몸체부는, 상기 몸체부의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부를 포함하고,
    상기 만입부는, 상기 광원부에서 출사되어 상기 만입부에 도달한 광을 차단하도록 구비되며;
    상기 입사부는, 상기 출사부의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역 및 하부영역을 포함하며;
    상기 상부영역 및 상기 하부영역의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량용 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부영역의 곡률은, 상기 상부영역의 곡률보다 크게 형성되는 차량용 램프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부영역의 수직방향 곡률은, 상기 상부영역의 수직방향 곡률보다 크게 형성되는 차량용 램프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부영역은, 상기 광원부로부터 입사된 광을 상기 출사부에 의해 형성되는 초점 부근에 집광시키도록 구비되는 차량용 램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입사부 및 상기 출사부는, 아나몰픽 렌즈(Anamorphic lens)로 구비되는 차량용 램프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부영역의 수직방향 초점은, 상기 출사부의 수직방향 초점에 대응되는 차량용 램프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출사부의 초점거리는, 상기 하부영역의 초점거리보다 짧게 형성되는 차량용 램프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 출사부의 초점거리는, 상기 하부영역의 초점거리와 동일하게 형성되는 차량용 램프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    광을 생성하는 광원; 및
    상기 광원의 상기 렌즈 구조체를 향하는 방향에 구비되고, 상기 광원에서 방사된 광을 상기 렌즈 구조체의 광축에 평행한 평행광으로 변환하여 상기 렌즈 구조체로 입사시키기 위한 콜리메이터를 포함하는 차량용 램프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광원과 상기 콜리메이터 및 상기 렌즈 구조체는, 상기 렌즈 구조체의 광축 방향으로 배열되는 차량용 램프.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부, 상기 입사부 및 상기 출사부는 일체로 형성되는 차량용 램프.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 만입부는 상기 몸체부의 하면으로부터 상기 가운데 영역을 향하여 만입된 형상을 갖는 차량용 램프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 만입부는,
    상기 몸체부로 입사되는 광의 일부는 차단하도록 마련되는 차단층; 및
    상기 차단층의 상단부에 형성되고 로우빔 패턴의 컷오프 라인을 형성하도록 구비되는 컷오프에지를 포함하는 차량용 램프.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컷오프에지는 상기 출사부의 수직방향 초점과 대응되는 위치에 구비되는 차량용 램프.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 입사부의 상하 방향 크기는 상기 출사부의 상하 방향 크기보다 크거나 상기 출사부의 상하 방향의 크기와 동일하도록 구비되는 차량용 램프.
  16. 차량용 램프를 포함하는 차량으로서
    상기 차량용 램프는,
    광을 조사하는 광원부; 및
    상기 광원부의 전방에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사하여 소정의 빔 패턴을 형성하도록 구비되는 렌즈 구조체를 포함하고,
    상기 렌즈 구조체는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 상기 광이 입사되는 면에 형성되고 상기 광원부로부터 조사되는 광을 상기 몸체부로 입사시키도록 구비되는 입사부; 및
    상기 몸체부의 상기 광이 출사되는 면에 형성되고 상기 몸체부로 입사된 광을 전방으로 출사하도록 구비되는 출사부을 포함하고,
    상기 몸체부는, 상기 몸체부의 상하 방향의 가운데 영역을 향해 만입된 형상을 갖는 만입부를 포함하고,
    상기 만입부는, 상기 광원부에서 출사되어 상기 만입부에 도달한 광을 차단하도록 구비되며;
    상기 입사부는, 상기 출사부의 광축을 기준으로 상부 및 하부에 구비되는 상부영역 및 하부영역을 포함하며;
    상기 상부영역 및 상기 하부영역의 곡률은 서로 다르게 형성되는 차량.
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