KR20210101817A

KR20210101817A - 자동차 램프용 확산 렌즈 및 이를 포함하는 자동차 램프

Info

Publication number: KR20210101817A
Application number: KR1020200016234A
Authority: KR
Inventors: 안선용; 권경춘; 김현민; 손채은
Original assignee: 현대자동차주식회사; 현대모비스 주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-19
Also published as: JP2021128927A; CN113251378A; US11118756B2; US20210247046A1; DE102020205390A1

Abstract

본 발명은 LED에 접하며, 상기 LED로부터 발광되는 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 서로 대칭되며 볼록면을 갖는 복수의 확산부를 포함하는 자동차 램프용 확산 렌즈로서, 본 발명에 의하면, 광손실을 줄일 수 있고, 굴곡 있는 기판에도 적용 가능하며, 광을 수평으로 효율적으로 확산시킬 수 있다.

Description

자동차 램프용 확산 렌즈 및 이를 포함하는 자동차 램프{DIFFUSION LENS FOR A VEHICLE LAMP AND THE VEHICLE LAMP}

본 발명은 자동차에 장착되는 램프를 위한 확산 렌즈 및 이를 포함하는 자동차 램프에 관한 것이다.

LED용 확산렌즈는 종래에 주로 액정표시장치, TV 등 백라이트 유닛에 사용되어 LED가 가지는 빛의 직진성을 전방향의 넓은 각도로 퍼뜨려 줌으로써 액정표시패널 전체로 빛이 고르게 분산될 수 있도록 한다. 따라서 LED용 확산렌즈는 빛을 확산시켜 휘점 및 암부가 발생하지 않는 조명장치를 구현하는 것이다.

하지만 자동차용 램프는 보통 LED와 확산렌즈를 이루어져 있으며 LED의 개수와 간격을 최적화 하여 균일한 선형 이미지를 나타내는 램프인데, 자동차용 램프 부품에서 확산렌즈는 LED의 빛을 넓은 각도로 퍼뜨리는 것에 그치지 않고 선 조명 구현을 위해 수평으로 퍼뜨리는 것에 중점을 둔다.

확산 렌즈에 관한 종래 기술로서, 특허문헌 1(한국공개특허공보 제10-2018-0001791호)은 도 1과 같이 LED에 출사 면과 수직단면상 상방으로 볼록한 형상을 가지며, 평면상 원형의 띠 형상을 가지는 제1 볼록부와 제2 볼록부로 이루어진 LED렌즈를 사용한다. 또한 하부와 체결되는 레그부를 통해 LED와 렌즈가 1:1 쌍으로 이루어지는 구조이다. 특허문헌 1의 문제점은 도 2의 B와 같이 LED의 광축 근처의 핫스팟부와 암부를 완화시키는 정도에 그친다는 한계가 있다. 또한 플라스틱 렌즈 체결을 위해 별도의 체결부를 가지며 LED부에 에어갭(Air-gap)이 형성된다.

확산 렌즈에 관한 종래 기술로서, 특허문헌 2(한국공개특허공보 제10-2012-0104599호)는 도 3, 도 4에서 참조되는 바와 같이 광을 확산시키는 일차원 선형 배트윙 렌즈를 포함한 레트로피트-스타일 램프에 관한 특허이다. 본 기술은 복수개의 LED 위에 오목 부와 만곡된 에지가 대칭을 이루는 형상의 도 3과 같은 선형 배트윙 렌즈로 이루어진다. 본 기술의 기재는 도 4와 같이 LED의 개수와 무관하게 선형 배트윙 렌즈 하나로 이루어져 있어 LED에 최적화 되지 않는다는 문제점이 있다. 특히 자동차용 램프의 경우 확산렌즈를 사용함으로써 LED의 개수를 줄이고 균일한 선형이미지를 구현하는 것이 중요하나 이에 초점을 맞춰져 있지 않다는 문제점이 있다. 자동차 램프에서 사용하고자 하는 광 확산 렌즈는 수평으로 광을 퍼뜨리는 렌즈여야 하나, 특허문헌 2의 기술을 사용할 경우, LED의 개수와 간격에 무관하게 빛을 퍼뜨려주므로 자동차 램프가 균일하지 않을 수 있다. 또한 본 기술은 플라스틱 렌즈로 이루어져 있어 별도의 체결부가 필요하며, 이에 에어 갭이 발생해 광 손실이 발생한다.

또한, 지금까지 종래의 기술은 액정표시장치 혹은 선형 램프에서 모두 LED의 빛을 확산시키기 위해 각종 형태를 가지는 광 확산 렌즈를 조립하는 방식을 사용한다. 따라서 공정 및 제조비용이 올라갈 뿐만 아니라 LED와 렌즈 사이의 에어 갭에 따라 광 손실이 발생한다는 단점이 존재한다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국공개특허공보 제10-2018-0001791호 한국공개특허공보 제10-2012-0104599호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 광손실을 줄일 수 있고, 굴곡 있는 기판에도 적용 가능하며, 광을 수평으로 효율적으로 확산시킬 수 있는 자동차 램프용 확산 렌즈 및 이를 포함하는 자동차 램프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈는, LED에 접하며, 상기 LED로부터 발광되는 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 서로 대칭되며 볼록면을 갖는 복수의 확산부를 포함한다.

특히, 상기 확산부의 볼록면은 곡률 중심이 상이한 둘 이상의 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 상기 확산부의 볼록면은 곡률 중심이 상이한 제1 곡면 및 제2 곡면, 상기 제1 곡면 및 제2 곡면 간 제3 곡면을 포함하고, 상기 광축으로부터 상기 제1 곡면, 상기 제3 곡면, 상기 제2 곡면 순으로 일 방향으로 순차적으로 이어지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제3 곡면의 곡률이 상기 제1 곡면의 곡률 및 상기 제2 곡면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 곡면의 곡률이 상기 제2 곡면의 곡률보다 작은 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제1 곡면과, 상기 제1 곡면과 이웃하는 다른 확산부의 제1 곡면 간에 형성되며, 상기 제1 곡면과 반대 방향의 굴곡을 가지는 변곡면이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 변곡면의 최저점을 중심으로 상기 이웃하는 각 확산부의 최고점 간의 각도 θ1은 5도~80도인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 LED로부터 상기 변곡면의 최저점까지의 높이가 H1, 상기 LED 높이에서 상기 확산부의 최고점까지의 높이가 H2일 때, H1:H2=1:1~2인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LED로부터 상기 확산부의 최고점까지의 수평거리가 A, 상기 LED로부터 상기 제2 곡면 끝단까지의 수평거리가 C일 때, A:C=1:1~4인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 확산부의 볼록면은, 곡률 중심이 상이한 제1 곡면 및 제2 곡면, 상기 제1 곡면 및 제2 곡면 간의 제3 곡면 및 상기 제1 곡면과 상기 제3 곡면 간에 상기 제1 곡면 및 상기 제3 곡면과 반대 방향의 굴곡을 가진 오목 컷 면을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 확산부의 볼록면은, 상기 오목 컷 면이 복수로 형성될 수 있다.

그래서, 상기 복수의 오목 컷 면은 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 복수의 오목 컷 면 중 이웃하는 오목 컷 면은 서로 면 대칭일 수 있다.

더 나아가, 상기 오목 컷 면의 최저점을 중심으로 상기 확산부의 최고점과 상기 제2 곡면의 최고점 간의 각도 θ2는 7도~80도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LED로부터 상기 변곡면의 최저점까지의 높이가 H1, 상기 LED 높이에서 상기 오목 컷 면 최저점까지의 높이가 H3일 때, H3는 상기 H1 이상인 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 자동차 램프는, PCB 기판, 상기 PCB 기판에 실장되는 LED 및 상기 LED에 접하며, 상기 LED로부터 발광되는 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 서로 대칭되며 볼록면을 갖는 복수의 확산부를 포함하는 확산 렌즈를 포함한다.

여기서, 상기 확산 렌즈의 재질은 액상실리콘재료(LSR)인 것을 특징으로 한다.

그래서, 상기 확산 렌즈와 상기 LED 간에는 에어갭(air-gap)이 없는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산 렌즈는 상기 PCB 기판에 일체로 사출 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 확산 렌즈는 액상실리콘재료(LSR)에 의해 LED가 실장된 기판을 인서트하여 사출 제조가 가능하기 때문에 LED와 렌즈 간에 에어갭(air-gap)을 없애고, 별도의 접착제를 요하지 않으므로 광손실을 줄일 수가 있다.

그리고, 일체로 사출이 가능하므로 굴곡이 있는 기판에도 형성이 가능하며, 광을 수평적으로 우수하게 확산시키는 것이 가능하여 최소한의 LED에 의해서도 자동차 램프로서의 면발광 기능을 수행할 수가 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 확산 렌즈를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 자동차 램프를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈를 개념적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제1 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제2 실시예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제3 실시예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제2 실시예의 평면 형상을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제2 실시예의 측단면 형상을 도시한 것이다.
도 12는 비교예에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈를 도시한 것이다.
도 13 및 도 14는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 지향각을 나타낸 것이다.
도 15a 내지 도 15d는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 지향각을 순차적으로 도시한 것이다.
도 16a 내지 도 16d는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 간이 램프 이미지를 순차적으로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 응용예에 의한 확산 렌즈를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명에 의한 자동차 램프를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈를 개념적으로 도시한 것이다.

본 발명의 자동차 램프는 PCB 기판(11), PCB 기판(11) 상에 실장되는 LED(12)와 LED(12) 및 PCB 기판(11) 상에 적층 결합되어, LED(12)로부터 발광된 빛을 확산시키는 확산 렌즈(20)를 포함한다.

본 발명의 확산 렌즈(20)는 액상실리콘재료(LSR)를 사용하여 주제와 경화제로 이루어진 재료를 1~3:1로 혼합하여 사출한다. 주제와 경화제의 반응으로 인해 빠른 경화가 이루어지는 열경화성 렌즈를 제작할 경우 LED가 실장 된 PCB를 금형에 넣고 직접 사출 시에도 LED에 큰 데미지를 주지 않는다. 따라서 LED와 실리콘 재료가 밀착된 형태로 사출되기 때문에 에어갭(air-gap)이 발생하지 않고, 광손실을 줄일 수 있어 광량이 커지게 된다. 반면에 기존 플라스틱 재료를 사용한 사출의 경우는 열가소성 수지를 사용하기 때문에 높은 금형 온도에서 장시간 LED가 노출되어 데미지를 입을 수 있다. 그리고, 종래 기술은 플라스틱 렌즈로 기술되며 별도의 체결부를 가지기 때문에 평판인 기판에만 체결이 용이하나, 본 기술은 실리콘을 사출하여 램프를 구성하기 때문에 평판 뿐만 아니라 곡률을 가지는 기판에도 적용이 가능하게 된다.

또한, 확산렌즈(20)를 LED(12)가 장착된 PCB 기판(11)에 사출함으로써 LED(12) 각각에 확산 렌즈(20)가 사출될 뿐만 아니라 도 6과 같이 비구면 형태로 구성 가능하여 LED 광의 직진성을 넓게 퍼뜨려 수평으로 확산시켜 줄 수 있다.

그리고, 주로 기존 확산 렌즈는 체결부를 별도로 제작해 LED 위에 체결하는 구조이며, 칩의 상부에 접착제로 부착하여야 하였고, 플라스틱 재질이 사용되었다.그러나, 본 발명의 확산 렌즈는 별도의 체결부를 사용하지 않고, 에어갭이 없어 광 손실을 줄이며 광을 수평으로 확산 시키는 것이 가능하며, 곡면 구현이 가능한 면발광 구조를 구현함으로써 자동차 램프 디자인 곡면에 적용이 가능하다.

본 발명의 확산 렌즈는 자동차 램프로서 기능을 위해 확산 성능을 향상시킨 렌즈이다. 이를 위해 후술하는 바와 같이 확산 렌즈를 비구면 형상 등으로 구현함으로써 확산 성능이 향상될 수 있게 하고, 이러한 디자인적 자유도는 액상 실리콘 소재를 적용하여 사출 제작하기 때문에 가능해진다.

도 7은 본 발명에 의한 자동차 램프용 확산 렌즈의 제1 실시예, 도 8은 제2 실시예, 도 9는 제3 실시예를 도시한 것이다.

그리고, 도 10은 제2 실시예의 평면 형상, 도 11은 제2 실시예의 측단면 형상을 도시한 것이다.

이를 참조하여 본 발명의 자동차 램프용 확산 렌즈의 제1 실시예 및 제2 실시예를 먼저 설명하고, 제3 실시예를 살펴보도록 하되, 제1 실시예와 제2 실시예에 동일하게 적용되는 구성은 제2 실시예를 통해 보다 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 확산 렌즈는 LED(12) 및 PCB 기판(11) 상에 사출 형성되며, PCB 기판(11)에 접하는 베이스부와, 베이스부의 상부에 해당하며 LED(12)로부터 발광된 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 대칭되는 볼록면을 갖는 확산부가 복수로 구성된다. 베이스부는 LED(12)의 높이를 고려한 구성이지만, 생략될 수 있다.

먼저, 도 7의 제1 실시예에 의한 확산 렌즈(100)는 PCB 기판(11)에 접하는 베이스부(130)와, 볼록면을 가진 확산부(110, 120)가 광축을 기준으로 대칭적 구조로 형성된다.

그러나, 확산부(110, 120)의 볼록면은 단일 곡률을 가진 곡면으로 형성되지 않고, 곡률 중심이 상이한 둘 이상의 곡면으로 형성되어 각 확산부는 비대칭적인 비구면 형상을 가진다.

즉, 확산부의 볼록면은 제1 곡면(111), 제2 곡면(112), 제3 곡면(113)으로 형성될 수 있다.

제1 곡면(111)이 광축에 근접하며, 제2 곡면(112)은 광축으로부터 멀게 배치되며, 제1 곡면(111)과 제2 곡면(112) 간에 제3 곡면(113)이 형성된다.

제1 곡면(111), 제2 곡면(112), 제3 곡면(113)은 서로 곡률 중심이 상이할 수 있으나, 굴곡 방향은 모두 동일하게 구성된다.

그리고, 제1 곡면(111), 제3 곡면(113), 제2 곡면(112) 순으로 광축으로부터 일 방향으로 순차적으로 이어지도록 형성되며, 제1 곡면(111)과 제2 곡면(112)의 곡률 설정에 따라 제3 곡면(113)은 무시될 수 있다. 즉, 제3 곡면(113)의 곡률이 제1 곡면(111) 또는 제2 곡면(112), 바람직하게는 제2 곡면(112)의 곡률과 같을 수 있는 것이다.

그러나, 제3 곡면(113)의 곡률이 제1 곡면(111), 제2 곡면(112)의 곡률보다 큰 것이 보다 바람직하고, 제1 곡면(111)의 곡률이 제2 곡면(112)의 곡률보다 작은 것이 보다 바람직하다.

나아가, 제1 곡면(111)과 이웃하는 확산부의 제1 곡면은 변곡면(140)에 의해 연결되고, 변곡면(140)은 제1 곡면(111)과는 반대 방향의 굴곡을 가진다. 즉, 제1 곡면(111)이 볼록한 반면 변곡면(140)은 오목한 굴곡을 가지게 된다.

이 같은 제1 실시예의 확산 렌즈에 대한 보다 구체적인 기하학적인 설명은 제2 실시예의 확산 렌즈에 대한 기하학적 설명에 포함되는 바, 후술하도록 한다.

다음, 도 8, 도 10 및 도 11에서 참조되는 제2 실시예에 의한 확산 렌즈(200)는 PCB 기판(11)에 접하는 베이스부(230)와, 볼록면을 가진 확산부(210, 220)가 광축을 기준으로 대칭적 구조로 형성된다.

그러나, 확산부(210, 220)의 볼록면은 단일 곡률을 가진 곡면으로 형성되지 않고, 곡률 중심이 상이한 둘 이상의 곡면으로 형성되어 각 확산부는 비대칭적인 비구면 형상을 가진다.

즉, 확산부의 볼록면은 제1 곡면(211), 제2 곡면(212), 제3 곡면(213)으로 형성될 수 있다.

제1 곡면(211), 제2 곡면(212), 제3 곡면(213), 변곡면(240)의 성질은 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하므로, 그 설명을 생략하도록 한다.

다만, 제2 실시예의 확산 렌즈(200)의 확산부(210)에는 오목 컷 면(214)이 형성된다.

도시와 같이, 오목 컷 면(214)은 제1 곡면(211)과 제3 곡면(213) 간에 이들 곡면과는 반대 방향의 굴곡으로 형성됨으로써 도시와 같이 측면상 대략적인 V자 형상으로 오목하게 형성되는 것이다.

V자 형상에 비해 완만한 오목 형상일 수 있으며, 또한 오목 컷 면(214)이 복수 형성될 수 있으며, 이때 변곡면(240)도 하나의 오목 컷 면(214)으로 볼 수 있다.

그러할 경우, 복수의 오목 컷 면(214)은 서로 동일한 형상의 오목면, 즉 평행한 관계로 순차적으로 형성될 수 있다.

또는, 이웃하는 오목 컷 면(214)이 서로 면 대칭적인, 오목 컷 면(214) 전체적으로는 비대칭적인 형상으로 구현될 수 있다.

다음으로, 제2 실시예의 확산 렌즈에 대한 기하학적인 특징을 도 11을 참조하여 설명한다. 여기서, 오목 컷 면에 관련된 사항을 제외하고는 제1 실시예의 확산 렌즈에도 동일하게 적용되며, 이러한 확산 렌즈의 기하학적 형상에 의해서 후술할 면발광 적합적인 효과가 발휘될 수 있다.

도시에서 H1은 LED로부터 변곡면(240) 최저점까지의 높이이며, H2는 LED 높이에서 볼록면의 최고점까지의 높이, H3는 LED 높이에서 오목 컷 면(214) 최저점까지의 높이이다.

그리고, A는 LED로부터 최고점(H2)까지의 수평거리, B는 LED로부터 오목 컷 면(H3)까지의 수평거리, C는 LED로부터 제2 곡면(212) 끝단까지의 수평거리이다.

여기서, H2는 H1보다 높으며, H1:H2=1:1~2의 범위를 가질 수 있다.

또한, H3는 H1보다 높거나 같다.

또한 A:C는 1:2~4이내, B:C는 약 1:2이내의 비율을 가지는 것이 바람직하다.

양 확산부 간 형성하는 오목부의 각도, 다시 말해 변곡면(214) 최저점을 중심으로 양 확산부의 최고점 간의 각도 θ1은 약 6~70도이며, 오목 컷 면(214)의 각도, 다시 말해 오목 컷 면(214) 최저점을 중심으로 확산부 최고점과 제2 곡면(212) 최고점 간의 각도 θ2는 약 7~80도인 것이 바람직하다.

이 같이 오목부와 V 컷 끝단은 R값을 가져야 하며, 도 10과 같이 상 측에서 바라봤을 때 LED의 상하방향으로 오목하게 옵틱(optic)을 형성하여 상하 120도로 발산하는 LED의 빛을 좌우로 보내주게 된다. 그리고, 도 8과 같이 측방에서 바라보면 볼록면의 중심 부근에 V 컷이 형성됨으로써 중앙부로 광량을 확산시킬 수가 있다.

다음, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 의한 확산 렌즈(300)를 도시한 것이다. 제3 실시예에 의한 확산 렌즈(300)는 제1, 제2 실시예에 의한 확산 렌즈와 같이 광축을 기준으로 동심원 상에 볼록면을 갖는 확산부(310, 320, 330)가 복수로 구성된다.

다만, 앞선 실시예들과 달리 각 확산부(310, 320, 330)는 단일 곡률을 갖는 것을 특징으로 하며, 대칭적으로 4개의 확산부로 구성되는 것이 바람직하며, 도시에는 일부 생략 도시한 것이다.

다음으로, 도 12는 본 발명의 제1 실시예의 확산 렌즈를 모사하여 광축을 기준으로 대칭적이며 볼록면을 가진 확산부(410, 420)로 구성한 비교예 1이다.

그리고, 도 13 및 도 14는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 지향각을 나타낸 것이다.

도 15a 내지 도 15d는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 지향각을 순차적으로 도시한 것이며, 도 16a 내지 도 16d는 비교예 및 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의한 간이 램프 이미지를 순차적으로 도시한 것이다.

다음 표 1에 정리한 바를 참고하여 비교예 1, 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예의 효과를 비교 설명한다.

	A:C	B:C	H1:H2	H1:H3	θ1	θ2	최고휘도	최고휘도 각도	지향각(최고휘도의 50%)
LED	-	-	-		-	-	6	0	60	-	-
비교예 1	1:2	-	-		120	-	7	6	50	-	-
제1 실시예	1:4	-	1:1.7	-	65	-	13.6	33	50	30	-
제2 실시예	1:4	1:2.7	1:1.7	H1≤H3	65	80	6.6	12	87	66	57
제3 실시예	1:2	-	1:2	-	-	-	7.6	57	65	30	-

θ1이 90도 이상인 비교예 1의 경우는 도 16a의 간이 램프 이미지와 같이 빛이 중앙부로 모이며 빛이 좌우로 퍼지지가 않는다. 또한 표 1에서 확인 할 수 있듯이 50도의 지향각으로 기존 LED 지향각(60도)에 비해 감소한 각도이다. 이는 LED의 빛이 중앙에 집중되어 나타나는 현상이다.

그러나, θ1 이 90도 이하인 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예의 경우는 각각 도 16b, 도 16c, 도 16d와 같이 광 확산 효과를 증명한다.

즉, 본 발명의 확산 렌즈의 경우 종래 기술의 렌즈보다 광 확산 성능이 뛰어나며, 에어갭이 없어 에어갭에 따른 광 손실이 적어 표 1과 같이 최고 휘도가 기존 LED 광량보다 높게 된다.

지향각 또한 1개만 가지던 비교예1과는 달리 복수의 지향각을 가지며 다양한 각도로 빛을 확산시킴을 알 수 있다. 표 1에서 확인 할 수 있듯이 제2 실시예의 경우는 지향각이 87,66,57로 3개의 지향각을 가지며, 비교예1보다 높은 각도로 수평으로 광이 확산한다는 것을 의미한다. 이는 자동차 램프 부품에 있어 적은 개수의 LED 사용이 가능하게 하며 균일한 선형 이미지 구현이 가능하게 한다.

종래기술은 비교예 1과 같이 오목부 각도 θ1이 90도 이상, 렌즈 내 최고점의 위치인 A:C의 비율이 1:3이상이 될 경우 완만한 형태의 산형을 띄게 되어 빛이 좌우로 확산되지 못하게 된다. 따라서 비교예1의 경우 LED 기존 지향각 형태인 원형의 120도 각도에서 넓게 확산 시키는 것이 불가능하다.

반면, 제1 실시예와 같이 오목부 각도 θ1이 90도 이하, 렌즈 내 최고점의 위치인 A:C의 비율이 1:3이하가 될 경우에는 ±40도 부근에 광량이 집중 형태로 빛이 발산한다. 따라서, 제1 실시예의 렌즈는 LED 수직부 광량을 감소시키며 좌우로 넓게 확산이 가능하다.

그리고, 제2 실시예는 제1 실시예의 최고점에 오목 컷 면을 형성한 형태로 지향각을 ±10, ±40, ±80 위치에서 광량을 증가시키는 형태이다. 기존 120도의 원형 지향각을 다양한 각도로 넓게 퍼뜨리면서 수평 각도에서 최대의 확산을 보이며 광을 넓게 확산시킨다. 이는 자동차 램프에서 광 균일도를 향상시켜 이미지를 개선할 수 있으며, LED 개수 또한 절감할 수가 있다.

마지막으로 제3 실시예는 볼록부가 2곳이 아닌 동심원상 대칭적으로 4곳으로 형성하여 십자형의 형태로 광을 확산시킨다. 이 또한 기존 지향각보다 넓게 퍼뜨려 좌우 방향으로 확산시킨다. 상하 방향은 지향각 그래프에서 확인하기 어렵다.

아울러, 본 발명의 경우는 종래 기술과 달리 LED 하나당 하나의 렌즈가 존재하여, LED 하나당 최대로 LED 빛을 확산시켜 LED 개수를 줄일 수 있다. 또한 실리콘 사출 공정을 통해 한 번에 사출하여 체결이 필요 없을 뿐만 아니라, 에어 갭이 존재하지 않아 광 손실이 적다. 한편, 도 17과 같이 확산 렌즈(20)와 PCB 기판(11) 간에 0.5mm~2.0mm의 얇은 접착층(30)을 사출에 의해 형성시킬 수가 있으며, 이에 의해 렌즈와 PCB 기판 간의 접착력을 향상시켜 곡률을 가지는 램프에 적용이 가능하다.

그리고, 본 발명의 확산 렌즈는 실리콘 재질이므로 탄성이 우수하고 접착력이 강해 곡률을 가지는 램프의 확산 렌즈로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

100, 200, 300 : 확산 렌즈
110, 120, 210, 220, 310, 320, 330 : 확산부
111, 211 : 제1 곡면
112,212 : 제2 곡면
113,213 : 제3 곡면
214 : 오목 컷 면
130, 230 : 베이스부
140, 240 : 변곡면

Claims

LED에 접하며, 상기 LED로부터 발광되는 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 서로 대칭되며 볼록면을 갖는 복수의 확산부를 포함하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 확산부의 볼록면은 곡률 중심이 상이한 둘 이상의 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 2에 있어서,
상기 확산부의 볼록면은 곡률 중심이 상이한 제1 곡면 및 제2 곡면, 상기 제1 곡면 및 제2 곡면 간 제3 곡면을 포함하고,
상기 광축으로부터 상기 제1 곡면, 상기 제3 곡면, 상기 제2 곡면 순으로 일 방향으로 순차적으로 이어지도록 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 3에 있어서,
상기 제3 곡면의 곡률이 상기 제1 곡면의 곡률 및 상기 제2 곡면의 곡률보다 큰 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 곡면의 곡률이 상기 제2 곡면의 곡률보다 작은 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 곡면과, 상기 제1 곡면과 이웃하는 다른 확산부의 제1 곡면 간에 형성되며, 상기 제1 곡면과 반대 방향의 굴곡을 가지는 변곡면이 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 6에 있어서,
상기 변곡면의 최저점을 중심으로 상기 이웃하는 각 확산부의 최고점 간의 각도 θ1은 5도~80도인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 6에 있어서,
상기 LED로부터 상기 변곡면의 최저점까지의 높이가 H1, 상기 LED 높이에서 상기 확산부의 최고점까지의 높이가 H2일 때, H1:H2=1:1~2인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 6에 있어서,
상기 LED로부터 상기 확산부의 최고점까지의 수평거리가 A, 상기 LED로부터 상기 제2 곡면 끝단까지의 수평거리가 C일 때, A:C=1:1~4인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 2에 있어서,
상기 확산부의 볼록면은,
곡률 중심이 상이한 제1 곡면 및 제2 곡면;
상기 제1 곡면 및 제2 곡면 간의 제3 곡면; 및
상기 제1 곡면과 상기 제3 곡면 간에 상기 제1 곡면 및 상기 제3 곡면과 반대 방향의 굴곡을 가진 오목 컷 면을 포함하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 10에 있어서,
상기 확산부의 볼록면은,
상기 오목 컷 면이 복수로 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 11에 있어서,
상기 복수의 오목 컷 면은 평행한 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 11에 있어서,
상기 복수의 오목 컷 면 중 이웃하는 오목 컷 면은 서로 면 대칭인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 곡면과, 상기 제1 곡면과 이웃하는 다른 확산부의 제1 곡면 간에 형성되며, 상기 제1 곡면과 반대 방향의 굴곡을 가지는 변곡면이 형성된 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 14에 있어서,
상기 변곡면의 최저점을 중심으로 상기 이웃하는 각 확산부의 최고점 간의 각도 θ1은 5도~80도인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 14에 있어서,
상기 LED로부터 상기 변곡면의 최저점까지의 높이가 H1, 상기 LED 높이에서 상기 확산부의 최고점까지의 높이가 H2일 때, H1:H2=1:1~2인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 14에 있어서,
상기 LED로부터 상기 확산부의 최고점까지의 수평거리가 A, 상기 LED로부터 상기 제2 곡면 끝단까지의 수평거리가 C일 때, A:C=1:1~4인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 14에 있어서,
상기 오목 컷 면의 최저점을 중심으로 상기 확산부의 최고점과 상기 제2 곡면의 최고점 간의 각도 θ2는 7도~80도인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
청구항 14에 있어서,
상기 LED로부터 상기 변곡면의 최저점까지의 높이가 H1, 상기 LED 높이에서 상기 오목 컷 면 최저점까지의 높이가 H3일 때, H3는 상기 H1 이상인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프용 확산 렌즈.
PCB 기판;
상기 PCB 기판에 실장되는 LED; 및
상기 LED에 접하며, 상기 LED로부터 발광되는 광의 직진 방향인 광축을 기준으로 서로 대칭되며 볼록면을 갖는 복수의 확산부를 포함하는 확산 렌즈를 포함하는,
자동차 램프.
청구항 20에 있어서,
상기 확산 렌즈의 재질은 액상실리콘재료(LSR)인 것을 특징으로 하는,
자동차 램프.
청구항 21에 있어서,
상기 확산 렌즈와 상기 LED 간에는 에어갭(air-gap)이 없는 것을 특징으로 하는,
자동차 램프.
청구항 21에 있어서,
상기 확산 렌즈는 상기 PCB 기판에 일체로 사출 형성되는 것을 특징으로 하는,
자동차 램프.