KR20230106685A - 기생 광선 차단기를 갖는, 컬렉터의 조명 표면을 이미지화하는 발광 모듈 - Google Patents

기생 광선 차단기를 갖는, 컬렉터의 조명 표면을 이미지화하는 발광 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광선을 방출할 수 있는 광원(104); 반사 표면(102.6)을 갖는 컬렉터(106); 광원(104) 뒤에 위치한 반사 표면(102.6)의 일부를 이미지화하는 것에 의해 광빔을 투사하도록 구성된 광학 시스템(110); 광원(104) 전방에 위치한 스크린(112)을 포함하는 발광 모듈(102)에 관한 것으로, 상기 스크린의 후면(112.1)은, 광원(104)에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면(102.6)에 의해 반사되지 않은 광선(114)을 모으도록 배열되며; 상기 스크린(112)은 후면(112.1)에 인접해서 반사 광선(116)을 향하는 단부면(112.2)을 포함하고, 상기 단부면은 반사 광선을 피하거나 흡수하도록 구성된다.

Description

기생 광선 차단기를 갖는, 컬렉터의 조명 표면을 이미지화하는 발광 모듈
본 발명은 조명 및 신호의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 자동차 분야에 응용하기 위한 것이다.
폴더를 갖는 하나 이상의 발광 모듈을 사용하여 컷오프 조명 빔을 생성하는 것은 널리 알려진 실무이다. 이러한 발광 모듈은 종래 수평면으로 구분된 절반 공간에 캡 형태의 타원형 프로파일의 회전 반사 표면을 갖는 컬렉터를 포함한다. 발광 다이오드 유형의 본질적으로 점 광원은 반사 표면의 제1 초점에 위치하며 해당 표면 방향으로 절반 공간을 비춘다. 따라서 광선은 반사 표면의 제2 초점을 향해 수렴 방식으로 반사된다. 제2 초점에 컷오프 에지를 갖는 또 다른 대체로 편평한 반사 표면은 제2 초점을 정확하게 통과하지 못하는 광선의 상향 반사를 보장하며, 이 광선은 두꺼운 렌즈에 의해 조명 빔의 바닥으로 굴절된다. 이 반사 표면은 조명 빔의 상측 부분을 형성하는 광선을 투사 렌즈의 최상부 쪽으로 "접는" 역할을 하기 때문에 흔히 "폴더"라고 한다. 이러한 발광 모듈은 폴더와 컷오프 에지를 고도로 정밀하게 배치해야 한다는 단점이 있다. 또한 투사 렌즈는 초점 거리가 짧기 때문에 두꺼운 렌즈여야 하며, 특히 싱크 마크와 관련하여 무게가 증가하고 제작이 복잡해진다. 또한 컬렉터는 특정 높이를 가지므로 특정 높이 방향 부피를 갖는다.
공개된 특허 문서 WO 2020/025171 A1은, 폴더를 갖는 발광 모듈과 유사하게, 광원에서 방출되는 광선을 수집해서 광빔으로 반사하는 반사 표면을 갖는 컬렉터를 포함하는, 특히 자동차용의, 자동차 발광 모듈을 개시한다. 발광 모듈은 또한 컬렉터의 반사 표면의 이미지를 형성하는 것에 의해 당해 광빔을 투사하도록 특별히 구성된 렌즈와 같은 투사 광학 시스템을 포함한다. 이를 위해 투사 광학 시스템은 반사 표면(예: 후자의 후방 에지)에 초점을 배치하여 해당 에지를 정확하게 이미지화하고 투사 광빔에 깔끔한 컷을 형성한다. 그러나 광원에서 방출되고 컬렉터의 반사 표면에서 반사되지 않는 특정 광선은 투사 광학 시스템에 도달하여 투사 광빔을 저하시킬 수 있다. 이를 위해 광원 앞에 배치된 스크린이 제공된다. 그러나, 상기 스크린은 특히 반사 표면에 의해 반사되어 상기 스크린과 만나는 광선의 입사와 관련하여 특정 어려움이 있으며, 원하는 빔의 측광(photometry)을 저하시키고 특히 빔에 기생 광선을 생성할 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점 중 적어도 하나를 극복하는 것이다.
본 발명의 주제는, 광선을 방출할 수 있는 광원과; 반사 광선이라 불리는 광선의 부분을 수집해서 발광 모듈의 광축을 따른 반사 광빔으로 반사하도록 구성된 반사 표면을 갖는 컬렉터와; 광축을 따른 반사 광빔의 일반적인 전파 방향으로 상기 광원 뒤에 위치한 반사 표면의 일부를 이미지화하는 것에 의해, 반사 광빔의 적어도 대부분을 투사 광빔으로 투사하도록 구성된 광학 시스템과; 광축을 따른 광빔의 일반적인 전파 방향으로 광원의 전방에 위치한 스크린을 포함하는 발광 모듈에 관한 것으로, 상기 스크린의 후면은 광원에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면에 의해 반사되지 않은 직사 광선을 모으도록 배열되며, 주목할만하게는, 상기 스크린은, 상기 반사 광선을 향하는 단부면을 상기 스크린의 자유 단부에 포함하고, 상기 단부면은 상기 반사 광선으로부터 멀어지고/멀어지거나 상기 반사 광선의 일부를 흡수하도록 배치된다.
따라서, 본 발명은, 광원에 의해 직접 방출되는 광선, 즉 컬렉터의 반사 표면에 의해 반사되지 않고 투사 광학 시스템에 도달하여 특히 컷오프 광빔의 경우 컷오프에서 투사 광빔을 저하시킬 가능성이 있는 광선을 차단하는 스크린 기능을 최적화할 수 있게 한다. 실제로 특히 흡수 또는 적절한 편향에 의한 이러한 직사 광선의 차단은 투사 광빔이 해로운 방식으로 간섭 받지 않도록 하면서 수행된다.
유리하게도, 단부면이 후면에 인접한다.
바람직하게는, 투사 광빔은 컷오프 라인을 가질 수 있으며, 이 컷오프 라인은 수평인 것이 바람직하다. 본 발명은 눈부신 기생 광선이 감소되거나 심지어 제거되어 이러한 빔에 특히 유리하다.
컬렉터는 광학 시스템에 의해 투영된 프로파일이 상기 컷오프 라인을 형성하는 후방 에지를 가질 수 있다. 이렇게 하면 마스크, 특히 컷오프 라인을 생성하기 위한 폴더가 필요하지 않다.
유리하게도, 광학 시스템은 특히 광원 뒤에서 컬렉터의 반사 표면 상에 위치한 초점 영역을 가질 수 있다. 이렇게 하면 광원 뒤에 위치한 반사 표면의 부분을 이미지화할 수 있다.
보다 유리하게는, 초점 영역은 상기 반사 표면의 후방 에지에 위치할 수 있다.
일반적으로 이 초점 영역은 초점이라고도 하는 초점 포인트일 수도 있고 초점선이라고도 하는 초점선일 수도 있다.
광학 시스템은 렌즈 또는 하나 이상의 거울로 구성될 수 있으며, 그 초점 영역은 광학 시스템의 초점 영역이다.
본 발명의 유리하지만 제한되지 않는 실시예들이 아래에 설명되며, 이러한 실시예들 중 하나 이상은 서로 조합될 수 있다.
컬렉터는 오목한 반사기일 수도 있다.
이러한 반사 광선 중 적어도 일부는 상기 광축에 대한 경사각이 10° 이하이다. 이를 통해 소위 가우스 조건에 도달하여 점대점 결상을 허용할 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린의 단부면은 광축을 따른 광빔의 일반적인 전파 방향으로 1mm 이하의 길이를 가져서, 반사 광선을 피하게 할 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린의 단부면은 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 가장 가까운 반사 광선에 대해 경사를 가질 수 있다. 이는 반사 광선에 대한 간섭을 최소화하면서 스크린을 제작하는 간단한 방식이다.
유리하게, 반사 광선은 광축에 대한 경사를 가질 수 있고, 광축에 대한 스크린의 단부면의 경사는 상기 단부면에 가장 가깝거나 심지어 이 단부면에 바로 인접한 반사 광선의 경사보다 커서, 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 할 수 있다.
단부면은 광학 시스템을 향해 배향된 경사진 면일 수 있다. 특히, 예각으로 상기 후면과 만나서 예리한 모서리(arris)를 형성할 수 있다. 이렇게 하면 반사 빔과의 간섭 위험을 더욱 줄일 수 있다.
특히, 이 모서리에서 반사 빔의 최하부 광선이 이 모서리를 스치듯 통과하고 다른 반사 광선은 그 위를 통과하도록 배열할 수 있다. 따라서 반사 광빔과 가급적 적게, 심지어는 전혀 간섭하지 않게 하는 것에 의해 차단 역할을 최적화한다. 투사 빔이 최적화된다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 광학 시스템은 광원 뒤의 컬렉터의 반사 표면에 위치한 초점 영역을 갖는다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린의 단부면은 가시광 스펙트럼에서의 반사율이 0.3 미만일 수 있다. 이 특성은 특히 단부면이 경사지지 않은 경우의 단부면에 적용될 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린은 반사 표면을 향한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린은 광원을 지지하는 플레이트로부터 광축에 대해 횡단하여 연장된다. 예를 들어, 스크린은 플레이트와 별도의 부품일 수 있다. 대안적으로, 스크린이 플레이트의 일체형 부분일 수도 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린은 광원을 냉각하기 위한 라디에이터로부터의 연장물이며, 상기 라디에이터는 광원의 반대편에 있는 플레이트의 면에 위치한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 스크린은 광원과 동일한 광축의 쪽에 위치한 제1 스크린이며, 상기 발광 모듈은 광축의 반대편 및 반사 표면의 전방에 위치한 제2 스크린을 포함하며, 상기 제2 스크린의 후면은 광원에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면에 의해 반사되지 않으며 제1 스크린의 단부면 옆을 지나 상기 단부면과 반사 표면 사이를 통과하는 직사 광선을 모으도록 구성된다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 상기 제2 스크린은 반사 광선을 향하는 단부면을 상기 제2 스크린의 자유 단부에 포함하며, 상기 단부면은 반사 광선으로부터 멀어지도록 그리고 상기 반사 광선을 흡수하고/하거나 반사 광빔의 하반부를 향해 반사하도록 배열된다. 바람직하게는, 제2 스크린의 단부면은 상기 제2 스크린의 후면에 인접한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제2 스크린의 단부면은 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 가장 가까운 반사 광선에 대한 경사를 갖는다.
유리하게, 반사 광선은 광축에 대한 경사를 가지며, 광축에 대한 제2 스크린의 단부면의 경사는 상기 단부면에 바로 인접한 반사 광선의 경사보다 커서, 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제2 스크린의 단부면은 가시광 스펙트럼에서 0.3 미만의 반사율을 갖는다. 이 특성은 특히 제2 스크린의 단부면이 기울어지지 않은 경우에 그 단부면에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 스크린의 단부면은 가시광 스펙트럼에서 실질적으로 0.9와 동일한 반사율을 갖는다. 여기서 '실질적으로 동일'하다는 것은 +/- 10% 이내로 동일하다는 의미이다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제2 스크린의 단부면은 반사 광선을 광빔의 하반부를 향해 반사할 수 있는 볼록한 곡률을 갖는다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제2 스크린은 컬렉터의 반사 표면 전방에 위치한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에 따르면, 제2 스크린은 컬렉터에 의해 지지된다. 예를 들어, 제2 스크린은 컬렉터와 일체로 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 발광 모듈을 포함하는 자동차 전조등에 관한 것이다.
본 발명의 조치는 투사 광빔이 기생 광선에 의해 방해를 받지 않게 하며, 그것이 효과적이고 간단한 방식으로 수행될 수 있다는 점에서 유리하다. 특히, 반사 표면에 의해 반사된 광선이 투사 광빔으로 기생적으로 되돌아오는 것을 방지하기 위해 특수한 크기 및/또는 구성의 단부면을 갖는 스크린을 제공한다.
또한 발광 모듈의 광축을 기준으로 제1 스크린과 반대편에 제2 스크린을 제공함으로써, 광원에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면에 반사되지 않은 광선 부분을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 2는 도 1의 발광 모듈의 컬렉터의 사시도이다;
도 3은 도 1의 발광 모듈의 컬렉터의 내부 표면을 광축을 따라 외부에서 바라본 모습이다;
도 4는 도 1의 발광 모듈에 의해 생성된 조명 빔의 광 이미지를 그래픽으로 표현한 것이다;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예의 발광 모듈의 변형예를 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 도 7에 대응하는 것으로, 스크린의 단부면의 경사를 도시한다;
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다;
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 모듈을 본 발명의 다른 실시예 각각에 적용하여 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 12는 경사진 단부면을 갖고 냉각 라디에이터와 일체로 형성된 스크린의 일 실시예를 사시도로 표현한 것이다;
도 13은 단부면이 더 경사져 있고 냉각 라디에이터와 일체로 형성된 스크린의 일 실시예를 사시도로 표현한 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 발광 모듈의 제1 실시예를 도시한다.
도 1은 발광 모듈과 그 작동 원리를 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다. 발광 모듈(2)은 기본적으로 광원(4), 발광 모듈의 광축(8)을 따라 광빔을 형성하기 위해, 광원(4)으로부터 방출된 광선을 반사할 수 있는 컬렉터(6), 및 상기 광빔을 투사하기 위한 렌즈(10)를 포함한다. 발광 모듈의 광축(8)은 투사 렌즈(10)의 광축과 일치한다. 특히 하나 이상의 거울과 같이 투사 렌즈 이외의 투사 광학 시스템을 구상할 수 있다.
여기서, 일반적으로 본 발명에 따르면, 광원(4)은 특히 발광 다이오드와 같은 반도체 타입이 유리하다. 특히, 광원(4)은 상기 광원의 주 평면에 의해 구분된 절반 공간에서, 상기 주 평면 및 광축(8)에 수직인 주 방향으로 광선을 방출한다.
컬렉터(6)는, 쉘 또는 캡 형태의 본체(6.1)와 본체(6.1)의 안쪽 면에 반사 표면(6.2)을 포함한다. 반사 표면(6.2)은 타원형 또는 포물선형의 프로파일을 갖는 것이 유리하다. 광축에 평행한 축을 중심으로 한 회전 표면이 유리하다. 대안적으로 그것은 자유 형태의 표면일 수도 있다. 또한 복수의 섹터(sector)를 포함할 수도 있다. 쉘 또는 캡 형태의 컬렉터(6)는 내열성이 우수한 재료[예를 들어 유리, 또는 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리에테르 이미드(PEI)와 같은 합성 폴리머]로 만들어지는 것이 유리하다.
"포물선 유형"이라는 표현은 일반적으로 표면이 단일 초점(즉 광선의 수렴 영역이 하나임)을 갖는 반사기에 적용되어, 이 수렴 영역에 배치된 광원에서 방출된 광선이 표면에서 반사된 후 먼 거리까지 투사될 수 있다. 먼 거리까지 투사된다는 것은, 이러한 광선이 반사기 크기의 적어도 10배에 해당하는 영역으로 수렴하지 않는다는 것을 의미한다. 다시 말해서, 반사 광선이 수렴 영역으로 수렴하지 않거나, 수렴하더라도 이 수렴 영역은 반사기 치수의 10배 이상의 거리에 위치한다. 따라서 포물선 유형의 표면에는 포물선 부분이 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 이러한 표면을 갖는 반사기는 특히 광빔을 생성하기 위해 단독으로 사용된다.
광원(4)은 반사 표면(6.2)의 초점에 배치되며, 그 광선은 수집되어 광축을 따라 반사 광빔으로 반사된다. 이러한 반사 광선 중 적어도 일부는 상기 광축에 대한 경사각(α)이 10° 이하인 소위 가우스 조건(Gaussian condition)에 해당하여 점대점 결상(stigmatism), 즉 투사된 이미지의 샤프니스(sharpness)를 얻을 수 있다. 광선은 반사 표면(6.2)의 후방 부분에 의해 유리하게 반사된다.
투사 렌즈(10)는 평면 볼록 렌즈, 즉 평면 입구면(10.1)과 볼록 출구면(10.2)을 갖는 것이 유리하다. 렌즈(10)는 편향될 광선의 경사가 낮기 때문에 예를 들어 6mm 미만으로 얇은 것을 말한다. 렌즈(10)는 광축(8)을 따라 광원(4)에 또는 상기 광원 뒤에 위치한 초점(10.3)을 갖는다. 이 경우 초점(10.3)은 컬렉터 (6)의 반사 표면 (6.2) 상에, 더 정확하게는 그 후방 에지에, 여기서는 하측 에지에 위치한다.
반사 표면이 타원 유형인 경우 렌즈(10)의 전방에서 광축(8)으로부터 멀리 떨어진 곳에 제2 초점(6.3)이 위치한다. 이 초점이 렌즈 뒤 및/또는 광축 상에 위치할 수도 있으며, 렌즈 입구면의 빔 폭을 줄이기 위해 렌즈에 가깝게 위치하는 것이 바람직하다는 점에 유의해야 한다.
발광 모듈(2)은, 광원(4)의 전방에 배치되고 컬렉터(6)의 반사 표면(6.2)을 향하는 스크린(12)을 포함하며, 스크린(12)의 후면(12.1)은 당해 광원(4)에 의해 직접 전방으로 방출되는, 즉 반사 표면(6.2)과 만나지 않은 직사 광선(14)을 수집할 수 있다. 이러한 조치는 엄밀히 말해 이미지화되지 않고 광빔 형성에 참여할 가능성이 있는 기생 광선의 존재를 회피하는 데 유용하다. 이러한 직사 광선(14), 특히 광축(8)에 평행하거나 준평행한 직사 광선은 광빔의 상부 부분을 잠재적으로 조명할 수 있으며, 이는 컷오프 조명 빔의 경우 소망되지 않는다.
스크린(12)의 후면(12.1)은 광원(4)에 의해 직접 전방으로 방출되는 직사 광선(14)을 흡수하기 위해 유리하게 불투명하며, 상기 면은 이러한 광선을 흡수 영역으로 반사하기 위해 반사성인 것도 상정 가능하다는 것을 이해한다.
스크린(12)은 광축(8)에 유리하게 수직인 횡단 주 방향으로 연장된다. 스크린은 반사 표면(6.2)에 의해 반사된 광선(16)을 향하는 단부면(12.2)을 갖는다. 단부면(12.2)은 후면(12.1)에 인접한다. 도 1에서, 반사 표면(6.2)에 의해 반사된 광선(16) 중에서, 단부면(12.2)에 바로 인접한 가장 가까운 광선은 광축(8)의 방향을 따라 폭이 작기 때문에 상기 표면에 의해 아주 약간만 방해받는 것을 볼 수 있다. 이 단부면(12.2)에 입사되는 반사광(16)은 상기 단부면의 광학적 반사율 특성에 따라 흡수되거나, 반사되거나 또는 이 둘의 조합이 일어난다. 이러한 광선과 관련된 광속이 감소하여 이러한 반사 광선의 부분은 무시할 수 있다. 이를 위해, 단부면(12.2)의 폭은 유리하게도 1mm 이하이다.
실제로, 블레이드 형태의 이러한 얇은 스크린(12)은 판금 부분으로 만들어질 수 있으며, 그 두께가 스크린(12)의 폭을 형성한다.
도 2는 도 1의 발광 모듈(2)의 컬렉터(6)의 배면 사시도이다. 본체(6.1)의 쉘 또는 캡 형상과, 반사 표면(보이지 않음)이 전방 에지(6.2.1) 및 후방 에지(6.2.2)를 갖는다는 것을 볼 수 있다. 본체(6.1)와 결과적으로 반사 표면(6.2)이 쉘을 형성하며, 특히 전반적으로 회전 대칭을 이룬다는 점을 염두에 두어야 한다. 이 쉘은 평면에 의해 구분되며, 당해 평면은 후방 에지(6.2.2)의 일부를 포함한다. 후자는 회전축의 양쪽에서 측방향으로 연장된다. 반사 표면(6.2)이 광원에 의해 비춰질 때, 그 표면의 전체가 조명되고, 상기 표면은 전방 에지(6.2.1) 및 후방 에지(6.2.2)에 의해 구분된다.
도 3은 광축을 따라 외부에서 본 반사 표면(6.2)의 빛 강도를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 상기 표면의 조도(illuminance), 즉 해당 표면의 방향에 수직으로 입사하는 전자기 복사의 단위 면적당 전력은, W/m2 로 표현된다. 표면의 대부분을 포괄하는 영역(6.2.3)은 낮은 조도에 해당하고 중앙 영역(6.2.4)은 높은 조도에 해당한다. 영역(6.2.3)은 에지(6.2.1 및 6.2.2)로 명확하게 구분됨을 알 수 있다. 즉, 비춰진 표면(6.2)은 이 표면을 이미지화하는 투사된 조명 빔에 컷오프를 형성할 수 있는 선명한 에지를 자연스럽게 갖는다.
도 4는 도 1의 발광 모듈에 의해 투사된 이미지, 특히 발광 모듈에서 25미터 떨어진 수직 스크린에 투사된 이미지를 그래픽으로 표현한 것이다. 가로축과 세로축은 발광 모듈의 광축에서 교차한다. 곡선은 등조도 곡선, 즉 럭스로 표현된 조도가 동일한 광빔의 영역에 해당한다. 중앙의 곡선은 주변보다 높은 조도 레벨에 해당한다. 생성된 광빔은 본질적으로 수평 축에서 약간 아래, 특히 1도 정도 수평으로 컷오프되는 것을 볼 수 있다. 컷오프는 거의 직선이다. 어쨌든, 수평 컷오프는 컬렉터(6)의 반사 표면(6.2)의 후방 에지(도 2)인 에지(6.2.2)(도 3)에 의해 생성된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다. 발광 모듈의 제1 실시예(도 1 내지 4)의 참조 번호가 동일한 요소 또는 대응하는 요소를 지정하는 데 사용되지만, 이 번호는 100씩 증가된다. 이러한 요소에 대한 설명은 도 1~4와 관련하여 추가로 참조할 수 있다.
제2 실시예는 제1 실시예와 유사하며, 스크린(112)이 중실형(solid)이라는 점, 즉 도 1의 스크린(12)과 같은 얇은 블레이드를 형성하지 않는다는 점에서 본질적으로 다르다. 스크린(112)의 중실성을 감안할 때, 단부면(112.2)은 상기 단부면(112.2)으로부터의 반사 광선(116)의 반사에 의해, 반사 광빔, 따라서 투사 광빔을 방해하기에 충분한 광축(108)의 방향을 따른 길이를 갖는다. 이러한 이유로, 단부면(112.2)은 당해 광선을 피하기 위해 바로 인접한 반사된 광선(116)보다 광축(108)에 대해 광학 시스템 쪽으로 더 경사진다. 이러한 방식으로, 스크린(112)의 후면(112.1)만이 광원(104)에 의해 전방으로 직접 방출되는 직사 광선(114)을 모은다.
볼 수 있는 바와 같이, 광원(104)은 스크린(112)을 지지할 수 있는 플레이트(118) 상에 배치된다. 이 조치는 다른 실시예, 특히 제1 실시예에 적용될 수 있다.
도 5에서도 볼 수 있듯이, 투사 렌즈(110)는 양면 볼록형으로, 즉 입력면(110.1) 및 출력면(110.2)의 각각이 볼록하다. 제1 실시예의 평면 볼록 렌즈는 이 제2 실시예에 적용될 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 이해된다.
도 6은 도 5의 제2 실시예의 변형예를 도시한다. 이 변형예에 따르면, 스크린(112')은 광원(104)을 냉각하기 위한 라디에이터(120)와 일체로 형성된다. 후자는 플레이트(118') 아래에, 즉 플레이트(118')의 두 주면 중 하나의 면에 배치되며, 이 하나의 면은 광원(104)을 지지하는 상기 두 면 중 다른 면과 반대된다. 이 경우, 플레이트(118')는 스크린(112')이 관통하여 연장되는 오리피스를 가지지만, 스크린(112')이 플레이트(118') 전방으로 연장되는 것도 가능하다는 것이 이해될 것이다.
일반적으로 본 발명에 따르면, 여기서와 같이, 플레이트(118')는 광원을 지지하는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 광원을 라디에이터에 직접 장착하고 트랙, 특히 와이어 본딩을 통해 인쇄 회로 기판에 연결할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다. 발광 모듈의 제2 실시예(도 5)의 참조 번호는 동일한 요소 또는 대응하는 요소를 지정하는 데 사용되지만, 이 번호는 100만큼 증가된다. 제2 실시예의 맥락 내에서 이러한 요소에 대한 설명이 추가로 참조된다.
이 제3 실시예에 따른 발광 모듈(202)은, 제1 스크린(212)과 분리되고, 제1 스크린(212)이 위치한 곳과 반대되는 광축(208)의 쪽에 위치하는 제2 스크린(222)을 포함한다. 제2 스크린(222)은, 광원에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면에 의해 반사되지 않고 제1 스크린(212)을 넘어 통과하는 광선(214.2)을 차단하도록 구성된다. 이를 위해, 제2 스크린(222)은 이들 광선(214.2)을 모으는 후면(222.1)을 포함한다. 제1 스크린(212)과 유사하게, 제2 스크린(222)은 광축(208)에 유리하게 수직인 횡단 주 방향으로 연장된다. 이는 컬렉터(206)의 반사 표면(206.2)에 의해 반사된 광선(216)을 향하는 단부면(222.2)을 포함한다. 이 단부면(222.2)은 후면(222.1)에 바로 인접한다. 이는 가장 가까운 반사 광선(216), 즉 당해 면에 바로 인접한 광선보다 더 광축(208)에 대해 경사져서, 당해 광선을 피할 수 있다. 즉, 이들 광선은 상기 단부면(222.2)을 만나지 않고 후면(222.1)과 단부면(222.2)의 교점에 의해 형성된 예리한 모서리(arris)를 통과한다. 따라서 이러한 광선은 편향되지 않는다. 광원에서 직접 전방으로 방출되어 제2 스크린의 후면(222.1)과 만나는 직사 광선(214.2)만이 흡수, 반사 또는 이 둘의 조합에 의해 차단된다.
도 8은 도 7에 본질적으로 대응하는 것으로서, 즉 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타내며, 제1 및 제2 스크린(212 및 222)의 단부면의 경사를 도시한다.
컬렉터(306)의 반사 표면(206.2)에 의해 반사된 광선(216)은 광축(208)에 대해 경사각 α1 및 α2 를 가지며, 각도 α1 은 광축(208) 아래를 통과하는 광선에 관련되고, 각도 α2 는 광축(208) 위를 통과하는 광선에 관련되는 것을 알 수 있다. 광축(208) 아래에 위치한 제1 스크린(212)의 단부면(212.2)은 각도(β1 > α1)로 경사진다. 마찬가지로, 광축(208) 위에 위치한 제2 스크린(222)의 단부면(222.2)은 각도(β2 > α2)로 기울어져 있다. 두 개의 단부면(212.2 및 222.2)의 경우, 경사는 후면(212.1 또는 222.1)과 단부면(212.2 또는 222.2)의 교점에 대응하는 모서리와 관련하여 고려된다. 즉, 각 단부면(212.1 및 222.1)의 경사(β1 및 β2)는, 상기 면의 각각이 후면(212.1 또는 222.1)과 단부면(212.2 또는 222.2)의 교점에 의해 형성된 모서리를 직접 통과하는 반사 광선(216)으로부터 점차적으로 멀어지도록 하여, 반사 광선(216)의 전파 방향으로 상기 모서리로부터 멀어지도록 한다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다. 발광 모듈의 제3 실시예(도 7)의 참조 번호가 동일한 요소 또는 대응하는 요소를 지정하는 데 사용되지만, 이 번호는 100씩 증가된다. 제3 실시예의 맥락 내에서 이러한 요소에 대한 설명이 추가로 참조된다.
제4 실시예에 따른 발광 모듈(302)은, 제1 및 제2 스크린(312 및 322)의 단부면(312.2 및 322.2)이 각각 상기 면들에 근접하여 통과하는 반사 광선(316)보다 더 경사지지 않지만, 가시광에 대한 반사율이 30% 이하이고, 바람직하게는 20% 이하, 훨씬 더 바람직하게는 10% 이하인 것으로 표현되는 흡광 특성을 갖는다는 점에서, 제3 실시예와 본질적으로 상이하다. 이는 단부면(312.2 및 322.2)과 만나는 렌즈(310)를 향한 광빔의 끝으로부터의 반사 광선(316)이 적어도 대부분 흡수된다는 것을 의미한다. 반사가 있더라도 사소하고 무시할 수 있는 수준이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 모듈을 측면도로 개략적으로 나타낸 것이다. 발광 모듈의 제4 실시예(도 9)의 참조 번호가 동일한 요소 또는 대응하는 요소를 지정하는 데 사용되지만, 이 번호는 100만큼 증가된다. 제 4 실시예의 맥락 내에서 이러한 요소에 대한 설명이 추가로 참조된다.
제5 실시예에 따른 발광 모듈(402)은 제2 스크린(422)의 단부면(422.2)이 둥글고 반사적이라는 점에서 제4 실시예와 본질적으로 다르다.
도 10에서 볼 수 있듯이, 단부면(422.2)과 만나는 직사광선(414.2)은 투사 렌즈(410)의 하측 부분(이 경우 하반부)을 향해 반사된다. 반사 광선의 기울기는 이들 광선이 광빔의 낮은 부분을 향해 투사되도록 한다. 도 1 뿐만 아니라 도 5 내지 도 10과 같은 발광 모듈에 의해 생성된 조명 빔의 광 이미지를 도시하는 도 4를 참조하면, 제2 스크린의 단부면(422.2)에 의해 반사된 광선은 일단 투사 렌즈(410)에 의해 투사되면, 수평 컷오프 에지로부터 원격으로 광 이미지 형성에 참여하게 된다. 따라서 이러한 광선은 생성된 광 이미지를 크게 방해하지 않는다. 이 조치를 통해, 손실될 수 있는 빛을 복구하여 광 출력을 최적화할 수 있다. 스크린을 알루미늄과 같은 자연 반사 소재로 만들면 단부면의 반사 특성도 쉽게 얻을 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 모듈을 본 발명의 각각의 상이한 실시예에 적용하여 평면도로 개략적으로 나타낸 것이다.
제1 스크린(412)은 광축(408)에 수직인 방향으로 폭을 가지며, 이 폭은 광원(404)에 의해 직접 전방으로 방출되고 렌즈(410)와 만날 가능성이 있는 광선(414)에 의해 형성되는 광빔에 의해 제한되고 결정되는 것을 알 수 있다. 또한, 제2 스크린(422)은 광축(408)에 수직인 방향으로 제1 스크린(412)보다 큰 폭을 가지며, 이 폭은 컬렉터(406)의 반사 표면(406.2)에 의해 반사되어 렌즈(410)와 만날 가능성이 있는 광선(416)에 의해 형성되는 광빔에 의해 결정되는 것을 알 수 있다. 이를 위해, 제2 스크린(422)은 도 11에서 보는 평면에서 만곡 프로파일을 가질 수 있다. 이 경우 제2 스크린의 후면(422.1)은 오목한 만곡 프로파일을 갖는다.
도 12는 도 5 및 도 6의 제2 실시예에서와 같이 경사진 단부면을 가지며 냉각 라디에이터와 일체로 형성된 스크린의 일 실시예의 사시도이다.
도 12는 복수의 광원(104)을 지지하는 플레이트(118), 및 각 광원(104)의 전방에 배치된 스크린(112)을 도시한다. 이 경우, 스크린(112)은 알루미늄 또는 특정 플라스틱 재료와 같은 열 전도성 재료로 만들어진 방열기와 일체로 형성된다. 도면의 중앙에 위치한 스크린(112)의 기하학적 구조는 역U자 형상의 외피로 도식화되어 있다. 각도 β1 의 경사도를 볼 수 있다.
도 13은 도 12의 대안으로서, 도 5 및 도 6의 제2 실시예에서와 같이 경사진 단부면을 가지며 냉각 라디에이터와 일체로 형성되는 스크린의 일 실시예의 사시도이다.
단부면(112.2)은 도 13보다 더 큰 각도 β1 로 경사져 있음을 알 수 있다. 또한, 단부면(112.2)은, 스크린이 별도의 전면을 갖는 도 13과 달리, 스크린의 전면과 일치한다.
일반적으로, 위에서 설명한 다양한 발광 모듈은 다른 발광 모듈과 함께 조명 장치에 통합될 수 있다. 또한 명확한 표현을 위해 광원과 컬렉터는 각각 단일의 것으로 도시되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 특정 발광 모듈이 복수의 광원 및/또는 복수의 컬렉터, 특히 나란히 배치된 복수의 컬렉터를 포함하고, 이 컬렉터들이 각각 광원 및 관련 스크린을 구비할 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (16)

  1. 발광 모듈(2; 102; 202; 302; 402)로서,
    - 광선을 방출할 수 있는 광원(4; 104; 204; 304; 404)과;
    - 반사 광선이라 불리는 광선의 부분을 수집해서 발광 모듈의 광축(8; 108; 208; 308; 408)을 따른 반사 광빔으로 반사하도록 구성된 반사 표면(6.2; 102.6; 202.6; 302.6; 402.6)을 갖는 컬렉터(6; 106; 206; 306; 406)와;
    - 광축(8; 108; 208; 308; 408)을 따른 반사 광빔의 일반적인 전파 방향으로 상기 광원(4; 104; 204; 304; 404) 뒤에 위치한 반사 표면(6.2; 102.6; 202.6; 302.6; 402.6)의 일부를 이미지화하는 것에 의해, 반사 광빔의 적어도 대부분을 투사 광빔으로 투사하도록 구성된 광학 시스템(10; 110; 210; 310; 410)과;
    - 광축(8; 108; 208; 308; 408)을 따른 광빔의 일반적인 전파 방향으로 광원(4; 104; 204; 304; 404)의 전방에 위치한 스크린(12; 112; 212; 312; 412)으로서, 광원(4; 104; 204; 304; 404)에 의해 전방으로 방출되고 반사 표면(6.2; 102.6; 202.6; 302.6; 402.6)에 의해 반사되지 않은 직사 광선(14; 114; 214.1; 314.1; 414.1)을 모으도록 배열된 후면(12.1; 112.1; 212.1; 312.1; 412.1)을 갖는, 상기 스크린을 포함하는,
    발광 모듈(2; 102; 202; 302; 402)에 있어서,
    상기 스크린(12; 112; 212; 312; 412)은, 상기 반사 광선(16; 116; 216; 316; 416)을 향하는 단부면(12.2; 112.2; 212.2; 312.2; 412.2)을 상기 스크린의 자유 단부에 포함하고, 상기 단부면은 상기 반사 광선으로부터 멀어지고/멀어지거나 상기 반사 광선의 일부를 흡수하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 발광 모듈(2; 102; 202; 302; 402).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린(12)의 단부면(12.2)이 광축(8)을 따른 광빔의 일반적인 전파 방향으로 1mm 이하의 길이를 가져서, 반사 광선(16)을 피할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(6).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 반사 광선들이 광축에 대하여 경사를 가지며, 상기 스크린(112; 212)의 단부면(112.2; 212.2)은 상기 반사 광선들로부터 멀어지도록 상기 단부면에 인접한 반사 광선(116; 216)의 경사보다 큰 경사를 광축에 대하여 가지는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(102; 202).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시스템(10; 110; 210; 310; 410)은 광원(4; 106; 206; 306; 406) 뒤에서 컬렉터(6; 102; 202; 302.6; 402.6)의 반사 표면(6.2; 102.6) 상에 위치한 초점 영역(10.3; 110.3)을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(2; 102; 202; 302; 402).
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크린(312; 412)의 단부면(312.2; 412.2)은 가시광 스펙트럼에서의 반사율이 0.3 미만인 것을 특징으로 하는 발광 모듈(302; 402).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크린(12; 112; 212; 312; 412)이 상기 반사 표면(6.2; 102.6; 202.6; 302.6; 402.6)을 향하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(2; 102; 202; 302; 402).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크린(112; 212; 312; 412)이 광원(104; 204; 304; 404)을 지지하는 플레이트(118; 218; 318; 418)로부터 광축(108; 208; 308; 408)에 대해 횡단하여 연장되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(102; 202; 302; 402).
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 스크린(112')은 광원(104)을 냉각하기 위한 라디에이터(120)로부터의 연장물이고, 상기 라디에이터는 광원(104)에 반대되는 플레이트(118)의 면에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(102).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크린(212; 312; 412)은 상기 광원(204; 304; 404)과 동일한 광축(208; 308; 408)의 쪽에 위치한 제1 스크린이고, 상기 발광 모듈은 상기 반사 표면(206.2; 306.2; 406.2)의 전방에서 상기 광축(208; 308; 408)의 반대쪽에 위치한 제2 스크린(222; 322; 422)을 포함하고, 상기 제2 스크린은, 광원(204; 304; 404)에 의해 전방으로 방출되고 상기 반사 표면(206.2; 306.2; 406.2)에 의해 반사되지 않으며 상기 제1 스크린(212; 312; 412)의 단부면(212.2; 312.2; 412.2) 옆을 지나 이 단부면과 반사 표면 사이를 통과하는 직사 광선(214.2; 314.2; 414.2)을 모으도록 구성된 후면(222.1; 322.1; 422.1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(202; 302; 402).
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 스크린(222; 322; 422)은 상기 제2 스크린의 자유 단부에 상기 반사 광선(216; 316; 416)을 향하는 단부면(222.2; 322.2; 422.2)을 포함하고, 상기 단부면은 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 그리고 반사 광선을 흡수 및/또는 반사 광빔의 하반부를 향해 반사하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(202; 302; 402).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 반사 광선은 광축에 대하여 경사를 가지며, 상기 제2 스크린(222)의 단부면(222.2)은 상기 반사 광선으로부터 멀어지도록 상기 단부면에 인접한 반사 광선(216)의 경사보다 큰 경사를 광축에 대하여 갖는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(202).
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 스크린(322)의 단부면(322.2)은 가시광 스펙트럼에서 반사율이 0.3 미만인 것을 특징으로 하는 발광 모듈(302).
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 스크린(422)의 단부면(422.2)은 반사 광선을 광빔의 하반부를 향해 반사할 수 있는 볼록한 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(402).
  14. 청구항 9 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스크린(222; 322; 422)은 상기 컬렉터(206; 306; 406)의 반사 표면(206.2; 306.2; 406.2)의 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(202; 302; 402).
  15. 청구항 9 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스크린(222; 322; 422)은 상기 컬렉터(206; 306; 406)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈(202; 302; 402).
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 발광 모듈을 포함하는 차량 전조등.
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