KR20210048975A - 자동차용 램프 및 그 램프를 포함하는 자동차 - Google Patents

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한길원
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Abstract

자동차용 램프 및 그 램프를 포함하는 자동차가 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 회로 기판; 상기 회로 기판의 상면에 구비되는 복수의 광원; 상기 회로 기판의 상기 상면에 구비되고 상기 복수의 광원을 덮도록 구비되는 광학 수지층; 및 상기 광학 수지층의 상면에 밀착 구비되는 형광체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은, 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체; 를 포함하는 자동차용 램프가 개시된다.

Description

자동차용 램프 및 그 램프를 포함하는 자동차{Lamp for automobile and automobile including the same}
본 발명은 자동차용 램프 및 그 램프를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
자동차의 전방 및 후방에는 여러 종류의 램프가 장착된다. 예를 들어, 자동차의 후방에 구비되는 리어 컴비네이션 램프는 백-업(back-up) 램프, 테일(tail) 램프, 스탑(stop) 램프 및 턴 시그널(turn signal) 램프가 하나의 조립체 내에 구비될 수 있다.
그 중에서, 테일 램프와 스탑 램프는 각각 후방 차량에게 자신의 위치를 알리는 기능을 하는 후미등(tail light) 기능과 후방 차량에게 자신이 감속하고 있음을 나타내는 정지등(stop light)의 기능을 수행한다. 이러한 후미등 및 정지등은 모두 적색 광을 조사하는 것이 일반적이다. 이때, 후미등은 야간에서 항상 켜져 있으므로, 브레이크 등을 밟을 때 켜지는 정지등의 기능이 원활하게 발휘될 수 있도록 하기 위해서는 후미등과 동일한 색을 조사하는 정지등의 광도가 상대적으로 높게 설계될 필요가 있다.
한편, 종래의 자동차용 램프는 크게, 반사면을 이용하지 않고 이너 렌즈를 통해 광을 직접 외부로 배광하는 직접광 방식과, 반사면을 이용하여 광을 배광하는 간접광 방식이 이용된다. 예를 들어, 간접광 방식을 이용하는 자동차용 램프는 광을 조사하는 광원부의 광조사 방향을 기준으로 전방에 배치되고, 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 광원부로부터 입사된 빛을 반사하여 외부로 배광하는 반사면을 포함한다.
그러나, 종래 기술에 따라 직접광 또는 간접광 방식을 이용하는 광학계에는 적어도 15mm 이상의 에어 갭(air gap)이 요구되며, 반사면 뿐만 아니라 빛의 확산 기능을 수행하는 이너 렌즈가 필요하므로, 자동차용 램프의 구조적인 자유도가 제한되는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 이너 렌즈를 적용할 경우 정지등에 의한 정지 배광을 구현하기 어려운 문제점도 있었다.
또한, 최근에는 면광원 특성을 갖는 유기발광다이오드(OLED) 등, 입체 효과 등의 다양한 효과를 구현하기 위한 램프 광학계와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있으나, OLED 램프 광학계의 상당수가 북미 배광(STOP) 법규를 불만족하는 문제점이 있었다.
따라서, 외관성과 디자인 자유도를 확보하면서, 동시에 정지 배광 법규를 만족하는 자동차용 램프 광학계의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 등록특허공보 제5953662호(2016.07.20. 공고, 발명의 명칭: 차량용 전조등)에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 유연성과 디자인 자유도가 우수한 자동차용 램프를 제조하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 점등시 광균일도가 우수한 자동차용 램프를 제조하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 정지 배광 법규를 만족하며, 내열성, 내황변성, 내구성 및 신뢰성이 우수한 자동차용 램프를 제조하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 구조가 단순화되어 공간의 활용성이 증대되며, 생산성 및 경제성이 우수한 자동차용 램프를 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 회로 기판; 상기 회로 기판의 상면에 구비되는 복수의 광원; 상기 회로 기판의 상기 상면에 구비되고 상기 복수의 광원을 덮도록 구비되는 광학 수지층; 및 상기 광학 수지층의 상면에 밀착 구비되는 형광체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은, 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체; 를 포함하는 자동차용 램프가 제공된다.
상기 복수의 광원 간의 거리를 P라 하고, 상기 광학 수지층의 두께를 T1이라 하고, 상기 형광체층의 두께를 T2라 하였을 때, 하기 [식 1]의 관계를 만족할 수 있다.
[식 1]
0.1 ≤ (T1 + T2)/P ≤ 2.0.
상기 광원은 발광 피크는 420nm 이상 470nm 이하의 파장을 가질 수 있다.
상기 형광체는 1㎛ 이상 100㎛ 이하의 크기를 갖는 적색 형광체를 포함하고, 상기 적색 형광체는 가넷(Garnet)계, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 나이트라이드(Nitride)계 형광체 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 형광체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 형광체층은, 50~99.9 중량%의 상기 수지 매트릭스와 0.1~50 중량%의 적색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 포함하고, 상기 부가 반응형 실리콘 수지 조성물은 메틸기 함유 실리콘 조성물 및 경화 촉매를 포함할 수 있다.
상기 부가 반응형 실리콘 수지 조성물은 상기 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부에 대해 0.0001 이상 5 이하의 중량부를 갖는 상기 경화 촉매를 포함할 수 있다.
상기 메틸기 함유 실리콘 조성물은 65~85 중량%의 메틸기 함유 폴리실록산, 13~30 중량%의 메틸기 함유 클로로실란 화합물 및 1~8 중량%의 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산을 포함할 수 있다.
상기 형광체는 1.5 이상의 굴절률을 가지고, 상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 1.3 이상 1.8 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 형광체는 1.5 이상 2.5 이하의 굴절률을 가지고, 상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
상기 형광체층의 상부에 구비되고 상기 형광체층에서 출사되는 가시 광선이 갖는 파장 중 일부를 차단하는 광학 필터 부재; 를 더 포함할 수 있다.
상기 형광체층은, 상기 형광체층의 표면에 구비되고, 만입된 형상의 홈이 형성되는 패턴 영역; 을 포함할 수 있다.
상기 패턴 영역은 상기 형광체층의 상부 표면에 구비될 수 있다.
상기 광학 필터 부재는 이너 렌즈 또는 아우터 렌즈일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 자동차용 램프; 를 포함하고, 상기 자동차용 램프는, 회로 기판; 상기 회로 기판의 상면에 구비되는 복수의 광원; 상기 회로 기판의 상기 상면에 구비되고 상기 복수의 광원을 몰딩하는 광학 수지층; 및 상기 광학 수지층의 상면에 밀착 구비되는 형광체층; 을 포함하고, 상기 형광체층은, 수지 매트릭스; 및 상기 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체; 를 포함하는 자동차가 제공된다.
상기 회로 기판의 상면 중 적어도 일부에는 상기 복수의 광원에서 출사된 광을 반사시키는 반사 영역이 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유연성과 디자인 자유도가 우수한 자동차용 램프를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 점등시 광균일도가 우수한 자동차용 램프를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정지 배광 법규를 만족하며, 내열성, 내황변성, 내구성 및 신뢰성이 우수한 자동차용 램프를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 구조가 단순화되어 공간의 활용성이 증대되며, 생산성 및 경제성이 우수한 자동차용 램프를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 자동차용 램프의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 형광체에 의한 광원의 파장 변환을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 필터 부재를 적용하는 경우의 파장 변환 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4은 본 발명의 다른 예에 따른 자동차용 램프에 따라 형성된 배광 패턴을 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차용 램프를 구성하는 회로 기판, 복수의 광원, 광학 수지층 및 형광체층이 적층된 구조체가 발광하는 모습을 나타낸 사진이다.
도 6는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차용 램프가 자동차에 적용된 모습을 나타낸 사진이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 자동차용 램프 및 자동차를 설명한다.
자동차용 램프
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 자동차용 램프의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 램프(10, 이하, '램프'라 한다)는 회로 기판(100) 및 회로 기판(100)의 상면에 구비되는 복수의 광원(200)을 포함할 수 있다. 도 1에는 일 예로서, 회로 기판(100) 의 상면에 4개의 광원이 구비된 모습이 도시되어 있다. 한편, 회로 기판(100)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(100)은 연성 인쇄회로기판을 포함할 수 있고, 회로 기판(100)의 두께는 0.05mm 이상 5mm 이하일 수 있다. 보다 바람직하게, 회로 기판(100)의 두께는 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있다.
또한, 램프(10)는 회로 기판(100)의 상면에 구비되고, 복수의 광원(200)을 덮도록 구비되는 광학 수지층(300) 및 광학 수지층(300)의 상면에 밀착 구비되는 형광체층(400)을 포함할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(200)은 광학 수지층(300)에 의해 몰딩될 수 있다. 광학 수지층(300)은 외부의 충격으로부터 복수의 광원(200)을 보호하면서, 복수의 광원(200)으로부터 출사되는 광의 균일도를 확보하기 위한 구성일 수 있다.
또한, 복수의 광원(200)은 회로 기판(100)의 상면에 플립 칩(flip chip) 방식으로 구비될 수 있다. 플립 칩 방식이란, 회로 기판에 광원 등의 소자를 부착할 때, 별도의 연결 구조를 이용하지 않고 회로 기판에 형성된 전극 패턴을 이용하여 소자를 그대로 융착시키는 것을 의미한다. 회로 기판(100)에 복수의 광원(200)이 플립 칩 방식으로 구비될 경우, 광원에 부착되는 와이어를 제거할 수 있게 되므로 외부의 충격 또는 열 충격에 대한 신뢰성이 향상될 수 있고, 광원의 발광 효율 역시 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 회로 기판(100) 상에 구비되는 복수의 광원(200) 간의 거리를 P라 하였을 때, P는 3mm 이상 10mm 이하의 값을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, P는 4mm 이상 6mm 이하일 수 있다.
또한, 복수의 광원(200)은 소정의 발광 피크를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원(200)의 발광 피크는 420nm 이상 470nm 이하의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 광원(200)은 420nm 이상 470nm 이하의 파장의 발광 피크를 갖는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
한편, 광학 수지층(300)의 두께를 T1이라 하고, 형광체층(400)의 두께를 T2라 하였을 때, 본 발명에 따르면 하기 [식 1]의 관계를 만족할 수 있다.
[식 1]
0.1 ≤ (T1 + T2)/P ≤ 2.0
상기 [식 1]의 조건을 만족할 경우, 본 발명에 따른 램프(10)의 광 균일도가 향상될 수 있다. 일 예로, 광원 간의 거리 P는 광학 수지층(300)의 두께 T1 및 형광체층(400)의 두께 T2의 합 T1+T2와 동일할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 램프(10)가 우수한 내구성과 휨 특성을 가질 수 있도록 광학 수지층(300)의 두께 T1은 3mm 이상 10mm 이하의 값을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, T1은 4mm 이상 6mm 이하일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 램프(10)의 형광체층(400)은 수지 매트릭스(410) 및 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체(420)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수지 매트릭스(410) 내에서 분산된 형광체(420)는 복수의 광원(200)으로부터 출사되는 광을 흡수하여 발광할 때 확산이 동시에 일어날 수 있도록 하여, 면 광원의 특성을 구현하기 위한 구성일 수 있다. 이 경우, 종래 기술에 따른 확산 필러(filler)를 사용한 경우보다 광 균일도의 향상 측면에서 유리할 수 있다.
한편, 광확산성 및 광의 균일도 향상을 위해 형광체(420)의 굴절률은 1.5 이상의 값을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 형광체(420)의 굴절률은 1.5 이상 2.5 이하일 수 있다.
또한, 형광체(420)는 1㎛ 이상 100㎛ 이하의 크기를 갖는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 이때, 형광체(420)의 크기란 입자의 직경 또는 최대 길이를 의미할 수 있다. 한편, 적색 형광체는 가넷(Garnet)계, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 나이트라이드(Nitride)계 형광체 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 형광체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가넷계 적색 형광체는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 및 TAG(terbium aluminum garnet) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 적색 형광체의 크기는 5㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다.
도 2는 본 발명의 형광체에 의한 광원의 파장 변환을 나타낸 그래프이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 램프(10, 도 1 참조)의 광원(200, 도 1 참조)이 약 450nm의 발광 피크를 갖는 청색 광이고, 형광체(420, 도 1 참조)가 적색 형광체인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 약 450nm의 발광 피크를 갖는 청색 광이 약 625nm의 발광 피크를 갖는 적색 광으로 파장의 변환이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 광학 수지층(300) 및 수지 매트릭스(410)는 각각 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 부가 반응형 실리콘 수지 조성물은 메틸기 함유 실리콘 조성물 및 경화 촉매를 포함할 수 있다. 메틸기 함유 실리콘 조성물의 경우, 성형성, 유연성 및 내열성이 우수하며, 장기간 사용시에서 황변을 방지할 수 있으며, 경제성의 측면에서도 유리할 수 있다.
메틸기 함유 실리콘 조성물은 메틸기 함유 폴리실록산, 메틸기 함유 클로로실란 화합물 및 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산을 포함할 수 있다.
메틸기 함유 폴리실록산은 폴리메틸비닐실록산, 디메틸비닐 말단 디메틸실록산 공중합체, 메틸비닐실록산-디메틸실록산 공중합체, 디메틸비닐실록시-말단디메틸실록산, 디메틸비닐 실록시-말단 디메틸 실록산, 디메틸비닐 실록시-말단 트리메틸실록시-말단 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체 및 트리메틸실록시-말단 디메틸실록산-메틸페닐 실록산-메틸비닐실록산 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디메틸비닐 말단 디메틸실록산 공중합체를 포함할 수 있다. 또한, 메틸기 함유 폴리실록산은 메틸기 함유 실리콘 조성물의 전체 중량에 대하여 65~85 중량%로 포함될 수 있다. 이 경우, 광학 수지층(300)과 수지 매트릭스(410)의 유연성, 내열성 및 신뢰성이 우수할 수 있다. 보다 바람직하게, 메틸기 함유 폴리실록산은 70~75 중량%로 포함될 수 있다.
메틸기 함유 클로로실란 화합물은 디메틸클로로실란, 트리메틸클로로실란, 비닐디메틸클로로실란 및 디에틸메틸클로로실란 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
메틸기 함유 클로로실란 화합물은 메틸기 함유 실리콘 조성물의 전체 중량에 대하여 13~30 중량%로 포함될 수 있다. 이 경우, 광학 수지층(300)과 수지 매트릭스(410)의 가교 밀도, 내열성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다. 보다 바람직하게, 메틸기 함유 클로로실란 화합물은 15~25 중량%로 포함될 수 있다.
메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산은 1 분자 당 1 이상, 예를 들면 2 이상의 규소 결합된 하이드로젠 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산의 규소 원자와 결합되는 하이드로젠 원자의 결합 위치는 분자쇄 말단 및 분자쇄 측쇄 중 하나 이상일 수 있다. 또한, 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산은 디메틸하이드로겐실록시-말단 폴리디메틸실록산 및 트리메틸실록시 말단 디메틸실록산-메틸하이드로젠실록산 공중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산은 메틸기 함유 실리콘 조성물의 전체 중량에 대하여 1~8 중량%로 포함될 수 있다. 이 경우, 광학 수지층(300)과 수지 매트릭스(410)의 가교 밀도, 내열성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한편, 메틸기 함유 실리콘 조성물의 전체 중량에 대하여 첨가제가 0.001~5 중량%로 더 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 광안정제, 열안정제, 산화방지제, 대전방지제, 활제 및 난연제를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 경화 촉매는 미분말 백금, 백금 블랙, 클로로백금산, 알코올-변성 클로로백금산, 클로로백금산-올레핀 착물, 클로로백금산-알케닐실록산 착물, 및 클로로백금산-디비닐테트라메틸디실록산 착물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 경화 촉매는 상기 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부에 대해 0.0001 중량부 이상 5 중량부 이하로 포함될 수 있다.
또한, 전술한 백금계 촉매는 상기 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부에 대하여 0.0001 중량부 이상 5 중량부 이하로 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 부가 반응형 실리콘 수지 조성물의 경화반응 속도 조절이 용이할 수 있다. 예를 들어, 백금계 촉매는 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 또는, 0.03 중량부 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
한편, 전술한 수지 매트릭스는 1.3 이상 1.8 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 일 예에서, 상기 수지 매트릭스는 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리에스테르 및 폴리알킬(메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게, 수지 매트릭스의 굴절률은 1.4 이상 1.5 이하일 수 있다. 또는, 1.4 이상 1.42 이하일 수 있다.
또한, 전술한 광학 수지층은 1.3 이상 1.8 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 광학 수지층의 굴절률은 1.4 이상 1.5 이하일 수 있다.
또한, 광학 수지층과 형광체층의 수지 매트릭스 사이의 굴절률의 차이는 0.2 이하일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 램프의 광의 균일도가 우수할 수 있다. 예를 들어, 광학 수지층과 수지 매트릭스는 동일한 종류의 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 수지층과 수지 매트릭스 사이의 밀착력이 우수할 수 있다.
형광층은 50~99.9 중량%의 수지 매트릭스 및 0.1~50중량%의 적색 형광체를 포함할 수 있다. 이 경우, 램프의 광 균일도가 확보될 수 있을 뿐만 아니라, 형광층의 내구성과 휨 특성이 함께 우수할 수 있다.
형광층의 두께 T2는 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있다. 예를 들면 0.3mm 이상 1mm 이하일 수 있다. 이 경우, 내구성 및 휨 특성이 우수할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 램프(10)는 형광체층(400)의 상부에 구비되고 형광체층(400)에서 출사되는 가시 광선이 갖는 파장 중 일부를 차단하는 광학 필터 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 즉, 광학 필터 부재(500)는 형광체층(400)에서 출사되는 가시 광선 중 일부를 차단하여 외부에 출사되는 빛의 색을 변환하는 구성일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 필터 부재를 적용하는 경우의 파장 변환 효과를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 램프(10)는 자동차의 후방에 탑재되는 램프일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 램프(10)에서 외부에 출사되는 광은 적색 광일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 광학 필터 부재(500)는 램프(10)의 최외곽에 구비되는 레드 아우터 렌즈일 수 있다. 즉, 광학 필터 부재(500)가 레드 아우터 렌즈인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 광원(200)에서 출사되는 광 중 청색 파장의 광을 차단함으로써, 적색 광이 외부에 출사될 수 있다. 그러나, 이와 달리 광학 필터 부재(500)는 램프(10)의 내부 공간에 구비되는 레드 이너 렌즈일 수도 있고, 이너 렌즈 또는 아우터 렌즈와 별도로 구비되는 구성일 수도 있다.
도 4은 본 발명의 일 예에 따른 자동차용 램프에 따라 형성된 배광 패턴을 나타낸 사진이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 램프(10)에 따라 형성된 배광 패턴에는 소정의 무늬(Z)가 형성되어 있을 수 있다. 이를 위해, 형광체층(400, 도 1 참조)은 형광체층(400)의 표면에 구비되고, 만입된 형상의 홈이 형성되는 패턴 영역을 더 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 패턴 영역은 형광체층(400)의 상부 표면에 구비될 수 있다. 예를 들어, 이러한 패턴 영역은 형광체층(400)은 형광체층(400)을 제조하기 위한 금형에 패턴 영역에 대응되는 형상을 갖는 홈 영역을 형성함으로써 구비될 수 있다. 그러나, 패턴 영역은 다양한 방식에 의해 제조될 수 있다.
실시예 1
(1) 부가 반응형 실리콘 수지 조성물 제조: 광학 수지층 및 형광체층의 수지 매트릭스를 제조하기 위하여 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부 및 경화촉매(백금계 촉매) 0.001 중량부를 포함하는 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 준비하였다. 상기 메틸기 함유 실리콘 조성물은, 디메틸비닐 말단 디메틸실록산 공중합체 75 중량%, 메틸기 함유 클로로실란 화합물(클로로 트리메틸 실란 및 디클로로에틸메틸실란 중 1 이상) 23 중량%, 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산(트리메틸 실록시 말단 디메틸실록산-메틸하이드로실란 공중합체) 1 중량% 및 첨가제 1 중량%를 포함하였다.
(2) 자동차용 램프용 회로 기판, 복수의 광원, 광학 수지층 및 형광체층이 적층된 구조체의 제조: 두께 0.5mm의 연성 회로 기판(Flexible PCB) 및 상기 회로 기판 상에 플립 칩(flip chip) 방식을 이용하여 5mm 간격으로 복수 개 배열된 복수의 광원(발광 피크 450nm의 청색 발광 다이오드)을 준비하였다. 상기 회로 기판의 상부에 상기 복수의 광원을 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 이용하여 몰딩하여, 1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 갖는 광학 수지층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 광학 수지층의 표면에 형광체층을 형성하여 자동차용 램프를 제조하였다.
이때, 형광체층은 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 포함하여 형성된 1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 갖는 수지 매트릭스 80~99.5 중량% 및 상기 수지 매트릭스에 분산된 적색 형광체(굴절률이 1.5 이상 2.5 이하인 나이트라이드(Nitride)계, 0.5~20 중량%)를 포함하도록 제조되었다. 또한 상기 광학 수지층과, 형광체층 두께의 합은 5mm가 되도록 제조하였다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차용 램프를 구성하는 회로 기판, 복수의 광원, 광학 수지층 및 형광체층이 적층된 구조체가 발광하는 모습을 나타낸 사진이다. 도 5를 참조하면, 상기 실시예 1의 경우 구조체의 플렉서블 특성이 우수하며, 면 광원과 테일(tail) 및 정지(stop) 배광을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 2
디메틸비닐 말단 디메틸실록산 공중합체 71 중량%, 메틸기 함유 클로로실란 화합물(클로로 트리메틸 실란 및 디클로로에틸메틸실란 중 1 이상) 25 중량%, 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산(트리메틸 실록시 말단 디메틸실록산-메틸하이드로실란 공중합체) 2 중량% 및 첨가제 2 중량%를 포함하는 메틸기 함유 실리콘 조성물을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 구조체를 제조하였다.
(2) 자동차용 램프 제조: 상기 실시예 1 및 상기 실시예 2에 따라 제조된 구조체를 포함하는 자동차용 램프를 제조하였다.
종래의 3 차원 렌즈를 적용한 면광원의 경우, 다수의 렌즈 및 LED 광원이 필요하였으며, 이에 따라 광학계 두께가 증가하여 공간 효율성이 낮았으며, 렌즈의 사출 및 조립이 어려워 경제성이 낮았고, 면적 대비 광 효율성이 낮아 정지등에 사용되기 어려운 문제점이 있었다.
도 6는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차용 램프가 자동차에 적용된 모습을 나타낸 사진이다.
도 6을 참조하면, 실시예 1에 따른 자동차용 램프는 최근 디자인 트랜드에 맞게 램프 모듈의 슬림화를 구현 가능하며, 램프 모듈의 조립 공정 단순화 및 램프 소형화로 생산비용을 절감하며, 종래 구현하지 못했던 기하학적인 형상을 용이하게 구현 가능함을 확인할 수 있다.
(3) 열충격 시험: 상기 실시예 1 및 상기 실시예 2에 따른 자동차용 램프의 상기 구조체에 대하여, 엘지 이노텍사의 벤딩 열충격 시험(Bending Thermal Shock Test)을 실시하였다. 구체적으로 실시예 1에 따라 제조된 상기 구조체를 -40±3℃에서 10분 동안 방치 → 12℃/min의 승온 속도로 85±3℃에서 10분 동안 방치하는 것을 1 사이클로 하여, 1000 사이클 동안 실시한 다음, 실시예 1에 따른 구조체를 점등한 후 광속(Luminous flux)을 측정하여, 열충격 시험 전의 점등 시 광속과 비교하여 20% 이하로 저하되면 합격으로 판정하였고, 시편의 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐 등의 여부를 육안으로 관찰하여 평가하였다. 그 결과, 상기 실시예 1 및 상기 실시예 2에 따라 제조된 구조체의 경우, 열충격 시험 후 점등시 광속이 열충격 시험 전 광속에 비하여 2.2% 이하로 저하되었으며, 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐 등이 발생하지 않았다.
자동차
본 발명에 따른 자동차는 자동차용 램프(10, 이하, '램프'라 한다) 를 포함할 수 있다. 이때, 램프(10)는 자동차의 후방에 구비되는 램프일 수 있다. 이때, 램프(10)는 회로 기판(100), 회로 기판(100)의 상면에 구비되는 복수의 광원(200), 회로 기판(100)의 상면에 구비되고 복수의 광원(200)을 몰딩하는 광학 수지층(300) 및 광학 수지층(300)의 상면에 밀착 구비되는 형광체층(400)을 포함할 수 있다. 이때, 형광체층(400)은 수지 매트릭스(410) 및 수지 매트릭스(410) 내에서 분산된 형광체(420)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 회로 기판(100)의 상면 중 적어도 일부에는 복수의 광원(200)에서 출사된 광을 반사시키기 위한 반사 영역이 구비될 수 있다. 복수의 광원(200)에서 출사되는 광은 대부분 형광체층(400)을 향해 상방으로 입사하나 일부는 회로 기판(100)을 향해 하방으로 입사할 수 있다. 이 중, 회로 기판(100)을 향해 입사하는 광은 램프(10)의 발광에 기여하지 않으므로, 램프(10)의 성능을 저하하는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 회로 기판(100) 중 적어도 일부에 반사 영역을 형성하여, 복수의 광원(200)에서 회로 기판으로 입사된 빛을 반사한 후 다시 형광체층(400)에 입사되도록 함으로써 램프(10)의 성능 저하를 최소화할 수 있다. 보다 바람직하게, 반사 영역에서 반사율을 극대화하기 위해 반사 영역은 백색을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
10 : 램프
100 : 회로 기판
200 : 광원
300 : 광학 수지층
400 : 형광체층
410 : 수지 매트릭스
420 : 형광체
500 : 광학 필터 부재

Claims (16)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판의 상면에 구비되는 복수의 광원;
    상기 회로 기판의 상기 상면에 구비되고 상기 복수의 광원을 덮도록 구비되는 광학 수지층; 및
    상기 광학 수지층의 상면에 밀착 구비되는 형광체층; 을 포함하고,
    상기 형광체층은,
    수지 매트릭스; 및
    상기 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체; 를 포함하는 자동차용 램프.
  2. 청구항 1에서,
    상기 복수의 광원 간의 거리를 P라 하고, 상기 광학 수지층의 두께를 T1이라 하고, 상기 형광체층의 두께를 T2라 하였을 때, 하기 [식 1]의 관계를 만족하는 자동차용 램프,
    [식 1]
    0.1 ≤ (T1 + T2)/P ≤ 2.0.
  3. 청구항 1에서,
    상기 광원은 발광 피크는 420nm 이상 470nm 이하의 파장을 갖는 자동차용 램프.
  4. 청구항 1에서,
    상기 형광체는 1㎛ 이상 100㎛ 이하의 크기를 갖는 적색 형광체를 포함하고,
    상기 적색 형광체는 가넷(Garnet)계, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 나이트라이드(Nitride)계 형광체 및 옥시나이트라이드(Oxynitride)계 형광체 중 하나 이상을 포함하는 자동차용 램프.
  5. 청구항 1에서,
    상기 형광체층은,
    50~99.9 중량%의 상기 수지 매트릭스와 0.1~50 중량%의 적색 형광체를 포함하는 자동차용 램프.
  6. 청구항 1에서,
    상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 부가 반응형 실리콘 수지 조성물을 포함하고,
    상기 부가 반응형 실리콘 수지 조성물은 메틸기 함유 실리콘 조성물 및 경화 촉매를 포함하는 자동차용 램프.
  7. 청구항 6에서,
    상기 부가 반응형 실리콘 수지 조성물은 상기 메틸기 함유 실리콘 조성물 100 중량부에 대해 0.0001 이상 5 이하의 중량부를 갖는 상기 경화 촉매를 포함하는 자동차용 램프.
  8. 청구항 7에서,
    상기 메틸기 함유 실리콘 조성물은 65~85 중량%의 메틸기 함유 폴리실록산, 13~30 중량%의 메틸기 함유 클로로실란 화합물 및 1~8 중량%의 메틸기 함유 하이드로젠 폴리실록산을 포함하는 자동차용 램프.
  9. 청구항 1에서,
    상기 형광체는 1.5 이상의 굴절률을 가지고,
    상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 1.3 이상 1.8 이하의 굴절률을 갖는 자동차용 램프.
  10. 청구항 9에서,
    상기 형광체는 1.5 이상 2.5 이하의 굴절률을 가지고,
    상기 광학 수지층 및 상기 수지 매트릭스는 각각 1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 갖는 자동차용 램프.
  11. 청구항 1에서,
    상기 형광체층의 상부에 구비되고 상기 형광체층에서 출사되는 가시 광선이 갖는 파장 중 일부를 차단하는 광학 필터 부재; 를 더 포함하는 자동차용 램프.
  12. 청구항 1에서,
    상기 형광체층은,
    상기 형광체층의 표면에 구비되고, 만입된 형상의 홈이 형성되는 패턴 영역; 을 포함하는 자동차용 램프.
  13. 청구항 12에서,
    상기 패턴 영역은 상기 형광체층의 상부 표면에 구비되는 자동차용 램프.
  14. 청구항 11에서,
    상기 광학 필터 부재는 이너 렌즈 또는 아우터 렌즈인 자동차용 램프.
  15. 자동차용 램프; 를 포함하고,
    상기 자동차용 램프는,
    회로 기판;
    상기 회로 기판의 상면에 구비되는 복수의 광원;
    상기 회로 기판의 상기 상면에 구비되고 상기 복수의 광원을 몰딩하는 광학 수지층; 및
    상기 광학 수지층의 상면에 밀착 구비되는 형광체층; 을 포함하고,
    상기 형광체층은,
    수지 매트릭스; 및
    상기 수지 매트릭스 내에서 분산된 형광체; 를 포함하는 자동차.
  16. 청구항 15에서,
    상기 회로 기판의 상면 중 적어도 일부에는 상기 복수의 광원에서 출사된 광을 반사시키는 반사 영역이 구비되는 자동차.
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