KR20170026777A - 차량용 램프 장치 - Google Patents

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KR20170026777A
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Abstract

본 발명에서는 두 개의 초점을 가지는 쌍곡선 중 어느 하나의 쌍곡선 상에 배치된 반사판; 상기 반사판이 배치된 쌍곡선의 초점에 위치되어, 반사판을 향해 이미지에 따른 빛을 조사하는 광원; 및 상기 광원에서 조사되어 반사판을 통해 반사된 빛이 입사되고, 적어도 둘 이상의 렌즈로 구성되어 반사판을 통해 반사된 빛을 집광시키는 집광 렌즈부;를 포함하는 차량용 램프 장치가 소개된다.

Description

차량용 램프 장치 {LAMP APPARATUS FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 램프 장치에 관한 것으로서, 실제 광원과 렌즈 거리 대비 광량을 확보하고, 패키지를 축소하며, 입체 이미지를 제공하는 차량용 램프 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 램프는 백 램프, 브레이크 페달을 밟을 때 켜지는 브레이크 램프, 방향지시 램프 등으로 구성되어 있다.
최근에는 수명이 길고 광효율이 높은 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 사용하는 램프의 사용이 점차 증가하고 있는 추세로, 종래 램프의 광원모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 LED 광원(11), 상기 LED 광원(11)으로의 전류공급을 제어하는 PCB기판(12), 상기 LED 광원(11)에서 나온 빛을 아우터 렌즈(21) 쪽으로 반사시키기 위한 반사판(13), 상기 반사판(13)의 전방에 설치되어서 LED 광원(11)의 빛을 확산시키는 광확산 렌즈(14)를 포함한 구성으로 되어 있다.
이런 광원모듈(10)은 LED 광원(11)의 전방에 반사판(13)이 설치된 구성으로, LED 광원(11)과 아우터 렌즈(21)를 포함한 광학계 전체의 사이즈가 커지게 되고, 이로 인해 디자인 자유도가 낮고 중량이 무거우며 원가가 상승하는 단점이 있다.
또한, 종래의 광원모듈(10)은 LED 광원(11)에서 나온 빛을 점, 선, 면과 같은 단순한 발광이미지로 변환해서 조사하는 방식으로 시인성이 낮은 단점이 있고, 시인성을 개선하기 위해서는 LED 광원(11)의 개수를 증가시켜야 하는바, 원가가 크게 상승되는 단점이 있다.
특히, 최근의 램프는 램프의 시인성을 개선할 뿐만 아니라, 디자인도 향상되도록 구성되는데, 상술한 바와 같은 종래의 광원모듈은 구조상 전체 사이즈가 커지게 됨에 따라 디자인 자유도가 낮으며, 램프에서 발광되는 빛의 디자인이 단조로운 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국등록특허공보 10-0803310호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 패키지를 축소하여 디자인 자유도가 높아지고, 실제 광원과 렌즈 거리 대비 광량이 충분히 확보되며, 입체 이미지를 구현하는 차량용 램프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 램프 장치는 두 개의 초점을 가지는 쌍곡선 중 어느 하나의 쌍곡선 상에 배치된 반사판; 상기 반사판이 배치된 쌍곡선의 초점에 위치되어, 반사판을 향해 빛을 조사하는 광원; 및 상기 광원에서 조사되어 반사판을 통해 반사된 빛이 입사되고, 적어도 둘 이상의 렌즈로 구성되어 반사판을 통해 반사된 빛을 집광시키는 집광 렌즈부;를 포함한다.
상기 반사판은 쌍곡선이 연장되는 형상과 동일 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 쌍곡선을 이루는 두 개의 초점 중 제1초점은 집광 렌즈부의 중심축 상에 위치되고, 제2초점은 집광 렌즈부의 최하단 위치보다 하측으로 위치된 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 제2초점에 위치되어 집광 렌즈부의 최하단보다 하측에 위치되고, 집광 렌즈부의 하측으로 광원의 빛이 집광 렌즈부를 향해 직접 조사되지 않도록 빛을 차단하는 차폐막이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 집광 렌즈부는 제1프레넬 렌즈와 제2프레넬 렌즈가 상호 마주하도록 배치되어 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 쌍곡선을 이루는 두 개의 초점 중 제1초점에는 허상의 광원이 배치되고, 제2초점에는 실제 광원이 배치되며, 상기 실제 광원은 반사판을 향해 조사되는 빛이 상기 허상의 광원에서 집광 렌즈부로 입사되는 빛을 포함하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 램프 장치에 따르면, 패키지를 축소하여 디자인 자유도가 높아지고, 실제 광원과 렌즈 거리 대비 광량이 충분히 확보된다.
이와 더불어, 램프에서 조사되는 빛을 가지고 입체 이미지를 구현하여, 디자인이 향상된다.
도 1은 종래의 램프 모듈을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 장치를 나타낸 도면.
도 3 내지 4는 도 2에 도시된 차량용 램프 장치를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 램프 장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 장치를 나타낸 도면이고, 도 3 내지 4는 도 2에 도시된 차량용 램프 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 초점(10)을 가지는 쌍곡선(20) 중 어느 하나의 쌍곡선(20) 상에 배치된 반사판(100); 상기 반사판(100)이 배치된 쌍곡선(20)의 초점(10)에 위치되어, 반사판(100)을 향해 빛을 조사하는 광원(200); 및 상기 광원(200)에서 조사되어 반사판(100)을 통해 반사된 빛이 입사되고, 적어도 둘 이상의 렌즈로 구성되어 반사판을 통해 반사된 빛을 집광시키는 집광 렌즈부(300);를 포함한다.
상기의 광원(200)은 입체 이미지를 형성하고자 하는 형상으로 이루어져, 해당 이미지에 따라 단일 광원 또는 면발광을 적용하여 특정 형태의 점등 이미지를 형성할 수 있도록 구성된다.
상기 반사판(100)의 광원(200)의 빛을 조사받는 내측면에는 알루미늄이 증착되어 반산된 빛의 광량이 충분히 확보되도록 할 수 있다. 특히, 반사판(100)은 두 개의 초점(10) 중 어느 하나의 초점(10)을 중심으로 형성된 쌍곡선(20) 상에 배치되며, 쌍곡선(20)이 연장되는 형상과 동일 형상으로 형성될 수 있다. 이로 인해, 광원(200)에서 조사되는 빛이 반사판(100)에 의해 반사되어 집광 렌즈부(300)로 조사시, 반사판(100)이 쌍곡선(20) 상에 배치되고, 쌍곡선(20)과 동일한 형상으로 형성됨에 따라 다른 하나의 초점(10)에서 빛이 조사되는 것처럼 빛의 경로를 형성할 수 있다.
이와 더불어, 반사판(100)을 통해 반사된 광원(200)의 빛은 집광 렌즈부(300)로 입사되는데, 집광 렌즈부(300)는 두 개의 프레넬 렌즈로 구성됨으로써 집광 렌즈부(300)를 통과한 빛의 이미지가 돌출된 것처럼 입체 이미지를 형성하도록 한다.
이로 인해, 본 발명에서는 광원(200)과 반사판(100)의 위치 결정시 쌍곡성 특성을 이용함에 따라 광원(200)과 집광 렌즈부(300) 간의 거리에 대비 광량을 충분히 확보할 수 있으며, 집광 렌즈부(300)를 두 개의 프레넬 렌즈로 구성함으로써 입체각 효율을 향상시키고, 특정 위치에서 입체 이미지가 맺히도록 할 수 있다.
본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 쌍곡선(20)을 이루는 두 개의 초점(10) 중 제1초점(12)은 집광 렌즈부(300)의 중심축(30) 상에 위치되고, 제2초점(14)은 집광 렌즈부(300)의 최하단 위치보다 하측으로 위치될 수 있다.
각각의 쌍곡선(20)을 이루는 제1초점(12)과 제2초점(14)이 구비되며, 제1초점(12)은 허상의 광원(200a)이 위치되는 것이고, 제2초점(14)은 실제 광원(200)이 위치된다. 여기서, 제2초점(14)은 집광 렌즈부(300)의 최하단 위치보다 더 하측으로 위치되도록 함으로써 제2초점(14)에 위치되는 광원(200)에서 조사되는 빛이 반사판(100)의 내측면에 충분히 입사된 후 반사되도록 하여 광량이 충분히 확보되도록 한다.
이로 인해, 제2초점(14)은 실제 광원(200)이 위치되고, 제1초점(12)은 집광 렌즈부(300)의 중심축(30) 상에 위치되고, 제2초점(14)과 제1초점(12)을 쌍곡선(20)의 양 초점(10)으로 선정하여, 제1초점(12)과 제2초점(14)을 연결하는 쌍곡선(20)의 주축(40)이 제1초점(12)에 마련되는 가상의 광원(200)에서 집광 렌즈부(300)로 입사되는 빛의 경로 밖에 위치된다.
한편, 상기 광원(200)은 제2초점(14)에 위치되어 집광 렌즈부(300)의 최하단보다 하측에 위치되고, 집광 렌즈부(300)의 하측으로 광원(200)의 빛이 집광 렌즈부(300)를 향해 직접 조사되지 않도록 빛을 차단하는 차폐막(400)이 구비될 수 있다.
이렇게, 집광 렌즈부(300)의 하측으로 차폐막(400)을 마련하여, 광원(200)에서 조사된 빛이 집광 렌즈부(300)를 향해 직접적으로 입사되지 않도록 함으로써 광원(200)의 빛이 집광 렌즈부(300)로 직접 입사됨에 따라 빛이 시인되는 것을 방지한다. 이러한 차폐막(400)은 광원(200)에서 조사되는 빛이 반사면에 입사되는 영역에 맞추어 적정 길이로 설정될 수 있다.
한편, 상기 집광 렌즈부(300)는 제1프레넬 렌즈(320)와 제2프레넬 렌즈(340)가 상호 마주하도록 배치되어 구성될 수 있다.
이렇게, 집광 렌즈부(300)는 제1프레넬 렌즈(320)와 제2프레넬 렌즈(340)로 구성함으로써 제1프레넬 렌즈(320)를 통과한 빛을 제2프레넬 렌즈(340)를 통해 다시 집광하여 입체 이미지를 구현할 수 있다. 아울러, 제1프레넬 렌즈(320)와 제2프레넬 렌즈(340)는 동일 사양으로 적용하여 왜곡 현상을 최소화함이 바람직하다
한편, 상기 쌍곡선(20)을 이루는 두 개의 초점(10) 중 제1초점(12)에는 허상의 광원(200a)이 배치되고, 제2초점(14)에는 실제 광원(200)이 배치되며, 상기 실제 광원(200)은 반사판(100)을 향해 조사되는 빛이 상기 허상의 광원(200a)에서 집광 렌즈부(300)로 입사되는 빛을 포함하도록 배치되도록 할 수 있다.
이로 인해, 제2초점(14)에 마련된 실제 광원(200)에서 조사되는 빛은 반사판(100)에 반사되어 집광 렌즈부(300)로 조사되되 반사판(100)이 쌍곡선(20)과 동일한 형상으로 형성됨에 따라 반사판(100)에 의해 반사된 빛은 제1초점(12)에 마련된 허상의 광원(200a)에서 빛이 조사되는 것처럼 구현된다. 또한, 제2초점(14)에 마련된 실제 광원(200)에서 반사판(100)을 향해 조사되는 빛이 제1초점(12)에 마련된 허상의 광원(200a)에서 집광 렌즈부(300)로 입사되는 빛을 포함함으로써 실제 광원(200)에서 조사된 빛이 허상의 광원(200a)에서 조사된 것과 유사한 광량으로 빛이 조사되도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 차량용 램프 장치에서, 쌍곡선(20)을 형성하는 허상의 광원(200a)이 위치되는 제1초점(12)과 실제 광원(200)이 위치되는 제2초점(14)을 설정하는 방법은 하기와 같다. 이에 대해서, 도 4를 참조하도록 한다.
상기 쌍곡선(20)을 이루는 두 개의 제1초점(12)과 제2초점(14) 중 허상의 광원(200a)이 위치되는 제1초점(12)의 위치는 하기의 식을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
제1,2프레넬 렌즈의 복합 초점 거리 : F
허상의 광원과 제1프레넬 렌즈와의 거리:d₁
제2프레넬 렌즈와 돌출된 입체 이미지와의 거리:d₂
여기서, 상기 제1,2프레넬 렌즈의 복합 초점 거리는 하기의 식을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
제1,2프리넬 렌즈의 복합 초점 거리 : F
제1프레넬 렌즈의 초점 거리 : f₁
제2프레넬 렌즈의 초점 거리 : f₂
제1프레넬 렌즈와 제2프레넬 렌즈 사이의 간격 : l
상술한 바와 같이, 먼저 제1프레넬 렌즈(320)와 제2프레넬 렌즈(340)의 복합 초점 거리를 위의 두번째 식을 통해 산출한다. 여기서, 제1프레넬 렌즈(320)의 초점 거리와 제2프레넬 렌즈(340)의 초점 거리는 렌즈 사양에 따라 미리 결정되며, 두 개의 렌즈를 동일 사양으로 구성함에 따라 상호 초점 거리가 동일하다.
이를 통해, 제1,2프레넬 렌즈의 복합 초점 거리가 결정되면, 위의 첫번째 식을 이용하여 허상의 광원(200a)이 위치되는 제1초점(12)의 위치를 산출한다. 여기서, 제2프레넬 렌즈(340)와 돌출된 입체 이미지와의 거리(d₂)는 설계에 따라 미리 결정되는바, 위의 식에 각각의 값을 대입하여 허상의 광원(200a)과 제1프레넬 렌즈(320)와의 거리(d₁)를 산출할 수 있다.
이렇게, 제1초점(12)의 위치가 결정되면, 제2초점(14)은 집광 렌즈부(300)의 하측으로 설정하고, 제1초점(12)과 제2초점(14)을 기준으로 쌍곡선(20)을 형성함으로써 제2초점(14)에 마련된 실제 광원에서 조사되는 빛이 제1초점(12)에 마련된 허상의 광원(200a)에서 조사되는 것처럼 구현되며, 집광 렌즈부(300)에서 설정된 돌출량으로 입체 이미지가 맺히도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 램프 장치에 따르면, 패키지를 축소하여 디자인 자유도가 높아지고, 실제 광원(200)과 렌즈 거리 대비 광량이 충분히 확보된다.
이와 더불어, 램프에서 조사되는 빛을 가지고 입체 이미지를 구현하여, 디자인이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:반사판 200:광원
300:집광 렌즈부 320:제1프레넬 렌즈
340:제2프레넬 렌즈 400:차폐막

Claims (8)

  1. 두 개의 초점을 가지는 쌍곡선 중 어느 하나의 쌍곡선 상에 배치된 반사판;
    상기 반사판이 배치된 쌍곡선의 초점에 위치되어, 반사판을 향해 이미지에 따른 빛을 조사하는 광원; 및
    상기 광원에서 조사되어 반사판을 통해 반사된 빛이 입사되고, 적어도 둘 이상의 렌즈로 구성되어 반사판을 통해 반사된 빛을 집광시키는 집광 렌즈부;를 포함하는 차량용 램프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판은 쌍곡선이 연장되는 형상과 동일 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 쌍곡선을 이루는 두 개의 초점 중 제1초점은 집광 렌즈부의 중심축 상에 위치되고, 제2초점은 집광 렌즈부의 최하단 위치보다 하측으로 위치된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광원은 제2초점에 위치되어 집광 렌즈부의 최하단보다 하측에 위치되고, 집광 렌즈부의 하측으로 광원의 빛이 집광 렌즈부를 향해 직접 조사되지 않도록 빛을 차단하는 차폐막이 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 집광 렌즈부는 제1프레넬 렌즈와 제2프레넬 렌즈가 상호 마주하도록 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 쌍곡선을 이루는 두 개의 초점 중 제1초점에는 허상의 광원이 배치되고, 제2초점에는 실제 광원이 배치되며, 상기 실제 광원은 반사판을 향해 조사되는 빛이 상기 허상의 광원에서 집광 렌즈부로 입사되는 빛을 포함하도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 쌍곡선을 이루는 두 개의 제1초점과 제2초점 중 허상의 광원이 위치되는 제1초점의 위치는 하기의 식을 통해 산출된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
    Figure pat00003

    제1,2프레넬 렌즈의 복합 초점 거리 : F
    허상의 광원과 제1프레넬 렌즈와의 거리:d₁
    제2프레넬 렌즈와 돌출된 입체 이미지와의 거리:d₂
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1,2프레넬 렌즈의 복합 초점 거리는 하기의 식을 통해 산출된 것을 특징으로 하는 차량용 램프 장치.
    Figure pat00004

    제1,2프리넬 렌즈의 복합 초점 거리 : F
    제1프레넬 렌즈의 초점 거리 : f₁
    제2프레넬 렌즈의 초점 거리 : f₂
    제1프레넬 렌즈와 제2프레넬 렌즈 사이의 간격 : l
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