KR102635362B1 - 광원 모듈 및 이를 포함하는 차량용 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광원, 광원에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광하는 광가이드부 및 광가이드부의 상부에 위치하며 광가이드부에서 상부로 출광되는 빛을 반사하는 리플렉터를 포함하는 광원 모듈을 제공하여, 리플렉터에 의해 입체 이미지를 구현함과 동시에 전방 광도를 증대할 수 있는 효과가 있다.

Description

광원 모듈 및 이를 포함하는 차량용 램프{The light source module and vehicle lamp including the same}
실시 예는 리플렉터를 구비하는 광원 모듈 및 이를 포함하는 차량용 램프에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 실내등, 안개등 및 스톱램프 등 다양한 종류의 램프가 사용되고 있다. 종래의 차량용 램프에는 백열 전구를 사용하였으나, 수명이 짧고 광도가 낮은 문제점이 있어 최근에는 LED 램프를 채용하는 추세이다.
LED(Light Emitting Diode)는 화합물 반도체를 이용하여 전기신호를 빛으로 변환하는 소자이다. LED 소자를 이용한 광원은 형광등과 같은 종래 광원 대비 전전력, 높은 색온도, 긴 수명 등의 장점을 가진다.
최근 차량용 램프는 단순히 도로를 밝혀 시인성을 향상시키는 것을 넘어, 심미성을 추구하며, 입체적 형상을 구현하고 있다. 이러한 차량용 램프는 광가이드를 이용하여 다양한 광원 모듈을 구현하고 있다.
이러한 광가이드를 이용한 램프는 광원으로부터 조사되는 빛을 매질의 임계각 내의 빛은 전반사하여 광가이드 내부를 도광하여 입체적 이미지를 구현하고 있다.
그러나, 광가이드를 이용한 램프는 특정 지향각을 가지는 배광분포를 나타내며, 이 경우 정면 광도가 낮아 배광법규를 만족시키지 못하는 문제가 있다.
실시예는 광가이드 상부에 리플렉터를 구비하여 정면 광도를 증대하여 배광법규를 만족할 수 있는 광원 모듈을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 광원; 상기 광원에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광하는 광가이드부; 및 상기 광가이드부의 상부에 위치하며 상기 광가이드부에서 상부로 출광되는 빛을 반사하는 리플렉터;를 포함한다.
상기 리플렉터는 거울반사 특성을 가지는 물질로 증착 또는 코팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리플렉터는 다면체 구조로 형성될 수 있다.
상기 리플렉터는 컵 형상으로 구비될 수 있다.
상기 광원은 기판과 연결되며, 상기 기판에는 하부반사판이 구비될 수 있다.
상기 광원은 LED가 사용되며, 상기 LED는 사이드 뷰 패키지가 사용될 수 있다.
상기 리플렉터의 반사면 중 적어도 한점은 상기 광원의 출광점에서 수직이 되는 가상의 선보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 리플렉터는 상기 광가이드의 상면에 접하도록 위치할 수 있다.
상기 리플렉터의 시작 거리는 상기 광가이드를 구성하는 도광 매질의 굴절률과 두께에 의해 결정될 수 있다.
상기 리플렉터의 시작 거리는 아래의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
d≥(t-tl)/tanθc
θc=sin-11/nr
(단, t=광가이드부의 두께, tl=광가이드부내 광원 중심까지의 두께, θc=임계각, nr=광가이드부를 구성하는 도광 매질의 굴절률을 나타냄)
본 발명의 또 다른 실시예는, 하우징; 상기 하우징에 안착되는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈 전방에 위치하는 아우터 렌즈;를 포함하며, 상기 광원 모듈은 광원, 상기 광원에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광하는 광가이드부, 및 상기 광가이드부의 상부에 위치하며 상기 광가이드부에서 상부로 출광되는 빛을 반사하는 리플렉터를 포함한다.
실시예에 따르면, 리플렉터에 의해 입체 이미지를 구현함과 동시에 전방 광도를 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 리플렉터를 이용하여 다양한 이미지를 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 광가이드를 이용한 광원 모듈의 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광원모듈의 구조를 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2의 구성요소인 리플렉터의 제1 실시예이며,
도 4는 도 2의 구성요소인 리플렉터의 제2 실시예이며,
도 5는 도 2의 구성요소와의 관계에서 리플렉터의 위치를 나타내기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학분포를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예인 차량용 램프의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 6는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1은 광가이드부를 이용한 광원 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 광가이드부(200)를 이용한 광원 모듈에서 광원(100)은 광가이드부(200) 내측으로 빛을 조사한다. 이때, 광원(100)으로부터 조사되는 빛이 매질의 임계각 내의 빛은 전반사하여 광가이드부(200) 내부를 도광하고, 하부 반사 판(400)에 의해 상면으로 출광하게 되어 직선의 입체 이미지가 구현된다.
그러나, 광가이드부(200)는 광원(100)으로부터 조사되는 빛이 매질의 임계각 밖의 빛인 경우 광가이드부(200) 상면을 향해 빛을 출광시키는 구조를 가진다.
이러한 광가이드부(200)를 이용한 광원 모듈은 입체적 이미지를 구현할 수 있으나, 정면 광도가 약해 배광 법규를 만족시키지 못한다는 문제점이 있었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈의 구성요소인 리플렉터의 제1 실시예이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈의 구성요소인 리플렉터의 제2 실시예이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈(1)은 광원(100), 광가이드부(200) 및 리플렉터(300)를 포함할 수 있다.
광원(100)은 기판(미도시)에 실장되며, 광가이드부(200)에 의해서 매립될 수 있다. 광원(100)은 광가이드부(200) 내부에서 광가이드부(200) 내부로 빛을 조사한다. 광원(100)은 LED 소자로 구현될 수 있다. LED 소자는 상부형(top view package)이나, 측면형(side view package)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 광원(100)으로 탑 뷰 패키지가 사용되는 경우 기판(미도시)이 광가이드부(200) 측면에 위치할 수 있다.
기판(미도시)에는 광원(100)이 실장되며, 전원이나 구동신호를 전달할 수 있다. 일실시예로 기판(미도시)에 실장되는 광원(100)이 사이드 뷰 패키지가 사용되는 경우, 광원(100)은 광가이드부(200) 하부에 위치하며, 기판(미도시)에는 하부 반사판(400)이 구비될 수 있다.
하부 반사판(400)은 기판 전체를 덮을 수 있으며, 광원(100)인 LED가 실장되는 영역만 개방되어 쉽게 광원을 실장할 수 있다. 하부 반사판(400)은 전반사를 통해 하부로 조사되는 빛을 상부로 반사하여 입체 이미지를 형성할 수 있다.
광가이드부(200)는 광원(100)에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광한다.
광가이드부(200)는 일측의 위치하는 광원(100)이 타측으로 이동할 수 있도록 마련된다. 광가이드부(200)는 광투과성과 적절한 내열성을 구비할 수 있다. 광가이드부(200)는 글래스(glass), 레진(resin) 등으로 마련될 수 있다. 특히 레진층으로 마련되는 경우, 광가이드부(200)는 레진층의 두께에 따라 유연성을 가질 수 있다. 이러한 유연성은 차량용 램프에 광원 모듈을 적용하는 경우, 차량용 램프의 곡률에 따라 광원 모듈을 용이하게 배치하는 것이 가능한 이점이 있다.
리플렉터(300)는 광가이드부(200) 상부에 위치하며, 광가이드부(200)로부터 상부로 출광되는 빛을 반사한다. 리플렉터(300)는 임계각 밖의 빛에 해당하여 상부로 출광되는 빛을 반사할 수 있다. 리플렉터(300)는 광가이드부(200)에서 출광되는 빛을 반사하기 위해 거울반사 특성을 가지는 물질로 증착 또는 코팅될 수 있다. 일실시예로, 리플렉터(300)는 Al,Ag 등의 금속으로 증착 또는 코팅될 수 있으며, 백색 계열의 산란 반사면으로 구비될 수 있다.
리플렉터(300)는 광가이드부(200)에서 출광되는 빛을 전방으로 반사하여 광도를 향상시킬 수 있다. 리틀렉터(300)의 형상에는 제한이 없으며, 출광되는 빛을 전방으로 반사하여 광도를 증대시키기 위한 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 구성요소인 리플렉터(300)의 제1 실시예는 다면체 구조로 형성될 수 있다. 다면체 구조는 배광분포에 따라 오목, 볼록 또는 평평한 면으로 형성될 수 있으며, 전방으로 빛을 반사하여 다양한 이미지의 구현이 가능하며, 배광분포가 변경되고 정면 광도가 상승하는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 구성요소인 리플렉터(300)의 제2 실시예는 컵 형상의 구조로 형성될 수 있다. 컵 형상의 구조는 연속적인 반사면을 가지는바, 정면 광도를 집중할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 실시예인 광원 모듈에서 리플렉터의 위치를 나타내기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 구성요소인 리플렉터(300)의 반사면 중 적어도 한 점은 광원의 출광점에서 수직이 되는 가상의 선(L)보다 전방에 위치한다.
리플렉터(300)는 임계각 밖의 빛을 전방으로 반사하기 위해 광원(100)의 출광점보다 전방에 위치하여야 한다. 리플렉터(300)가 광가이드부(200)의 상면에 접촉하는 구조로 연결되어 있을 때, 리플렉터(300) 반사면의 시작 거리(d)는 광가이드부(200)를 구성하는 도광 매질의 굴절률과 도광 매질의 두께에 의해 결정될 수 있다.
리플렉터 시작 거리(d)는 아래의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
d≥(t-tl)tanθc
θc=sin-11/nr
여기서 t=광가이드부의 두께, tl=광가이드부 내 광원 중심까지의 두께, θc=임계각, nr=광가이드부를 구성하는 도광 매질의 굴절률을 나타낸다.
상기 수학식에 의해 구해지는 리플렉터 시작 거리(d)는 출광되는 빛을 최대한 활용하기 위한 것이며, 광가이드부의 설계사항에 따라 다양하게 변형실시가 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학분포를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 리플렉터가 존재하지 않는 광원 모듈의 광형상 및 배광분포를 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 다면체 형상의 리플렉터가 사용되는 경우 광원 모듈의 광 형상 및 배광분포를 나타내는 도면이고, 도 6의 (c)는 컵 형상의 리플렉터가 사용되는 경우 광원 모듈의 광 형상 및 배광분포를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 리플렉터가 존재하지 않는 광원 모듈은 지향각이 40~50도 범위내에 위치하여 정면광도가 떨어지는 것을 확인가능하며, 직선의 광이미지를 형성하는 것을 확인할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 다면체 형상의 리플렉터가 사용되는 경우 광원 모듈의 지향각이 80~100도 범위 내에 위치하여 정면 광도가 증대됨을 확인할 수 있다.
도 6의 (c)를 참조하면, 컵 형상의 리플렉터가 사용되는 경우 광원 모듈의 지향각이 90도 범위에 집중되며, 정면 광도가 증대됨을 확인할 수 있다.
또한, 다면체 형상의 경우 반사로 인한 빛의 분할로 인해 다양한 모양이나 패턴을 형성할 수 있으나, 컵 형상에 비해 지향각의 집중도가 낮아짐을 확인할 수 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈을 포함하는 차량용 램프를 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예인 차량용 램프의 구성을 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 6과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 차량용 램프는 하우징(10), 하우징(10)에 안착되는 광원 모듈(1) 및 광원 모듈(1) 전방에 위치하는 아우터 렌즈(20)를 포함하며, 광원 모듈은 광원(100), 광원(100)에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광하는 광가이드부(200), 및 광가이드부의 상부에 위치하며 광가이드부(200)에서 상부로 출광되는 빛을 반사하는 리플렉터(300)를 포함할 수 있다.
차량용 램프의 구성요소인 광원 모듈은 상기 설명한 모든 구성이 사용될 수 있다.
이러한 차량용 램프, 일실시예로 스톱 램프에 광원 모듈이 사용되는 경우, 정면 광도를 상승시켜 배광법규를 만족시키며, 다양한 형상이나 모양의 스톱 램프를 구현할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
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.
1 : 광원 모듈
100 : 광원
200 : 광가이드부
300 : 리플렉터
400 : 하부 반사판

Claims (11)

  1. 광원;
    상기 광원에서 조사되는 빛 중 매질의 임계각 내의 빛은 전반사를 통해 도광하며, 임계각 밖의 빛은 상부로 출광하는 광가이드부; 및
    상기 광가이드부의 상부에 위치하며 상기 광가이드부에서 상부로 출광되는 빛을 반사하는 리플렉터를 포함하고,
    상기 리플렉터는 다면체 구조로 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 광가이드부의 상면에 접하도록 위치하고,
    상기 리플렉터의 시작 거리는 상기 광원 중심으로부터 상기 리플렉터가 상기 광가이드부의 상면에 접하는 위치까지의 수평 거리이며,
    상기 리플렉터의 시작 거리는 아래의 수학식에 의해 계산되는 광원 모듈.
    d≥(t-tl)tanθc
    θc=sin-11/nr
    (단, t=광가이드부의 두께, tl=광가이드부내 광원 중심까지의 두께, θc=임계각, nr=광가이드부를 구성하는 도광 매질의 굴절률을 나타냄)
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 리플렉터는 컵 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 기판과 연결되며,
    상기 기판에는 하부 반사판이 구비되는 광원 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 LED가 사용되며,
    상기 LED는 사이드 뷰 패키지가 사용되는 광원 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 리플렉터의 반사면 중 적어도 한점은 상기 광원의 출광점에서 수직이 되는 가상의 선보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  6. 삭제
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 리플렉터의 시작 거리는 상기 광가이드부를 구성하는 도광 매질의 굴절률과 두께에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009218144A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Toray Ind Inc 導光板の製造方法およびそれを備えた面光源装置
JP2011138696A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具

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