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KR101836845B1 - 차량용 발광기구 - Google Patents

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KR101836845B1
KR101836845B1 KR1020160084323A KR20160084323A KR101836845B1 KR 101836845 B1 KR101836845 B1 KR 101836845B1 KR 1020160084323 A KR1020160084323 A KR 1020160084323A KR 20160084323 A KR20160084323 A KR 20160084323A KR 101836845 B1 KR101836845 B1 KR 101836845B1
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lens
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박준
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 발광기구는, 렌즈; 렌즈의 후방에 위치하는 광원 기구; 및 입사된 빔의 파장을 변환하여 렌즈로 광을 출사하는 형광체 어셈블리를 포함할 수 있다. 형광체 어셈블리는, 입사된 빔의 파장을 변환시킨 광을 출사하는 형광체와, 형광체에서 출사된 광을 반사하는 복수개의 반사형 가이드벽을 포함하는 리플렉터를 포함할 수 있다. 리플렉터는 반사형 가이드벽에 의해, 형광체에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 형광체에서 출사되는 광은 리플렉터의 반사형 가이드벽에 의해 형성되는 공간에서 혼합(integrating)됨으로써, 황색 계열의 광에 의해 형성되는 옐로우링(yellow ring)의 발생을 최소화 할 수 있다.

Description

차량용 발광기구{Lighting device for vehicle}
본 발명은 차량용 발광기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형광체를 포함하는 차량용 발광기구에 관한 것이다.
차량에는 주행 중 주위의 조도를 높여 운전자의 시계 확보를 돕거나 차량의 현재 주행 상태를 외부로 알릴 수 있는 램프 등의 발광기구가 설치된다.
차량에 설치된 차량용 발광기구는 차량의 전방으로 광을 조사하는 헤드램프와, 차량의 후방에서 차량의 진행방향을 표시하거나 브레이크 조작 여부 등을 알리는 리어램프를 포함할 수 있다.
차량용 발광기구는 야간 주행시 운전자의 시야 확보를 위해 로우빔이나 하이빔을 형성할 수 있고, 최근에는 전력 효율이 높고 수명이 긴 엘이디의 사용이 증대되는 추세이고, 조사 거리가 긴 레이져 다이오드를 사용하는 것이 가능하다.
레이져 다이오드는 출력이 강하므로, 파장 변환 소자 없이 곧바로 외부로 출사되면 안전상 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 형광체에 레이져 광을 입사시켜 백색 계열의 광을 구현할 수 있다.
형광체를 이용한 차량용 발광기구의 구현 시, 빔의 형광체 입사 후 발생되는 파장 변환 과정에서 옐로우링(yellow ring)이 발생하여, 색순도 저하 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 옐로우 링의 발생을 감소시켜, 출사되는 광의 색순도를 향상시킬 수 있는 차량용 발광기구를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 발광기구는, 렌즈; 상기 렌즈의 후방에 위치하는 광원 기구; 및 입사된 빔의 파장을 변환하여 상기 렌즈로 광을 출사하는 형광체 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 형광체 어셈블리는, 입사된 빔의 파장을 변환시킨 광을 출사하는 형광체와, 상기 형광체에서 출사된 광을 반사하는 복수개의 반사형 가이드벽을 포함하는 리플렉터를 포함할 수 있다. 상기 리플렉터는 상기 반사형 가이드벽에 의해, 상기 형광체에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간을 형성할 수 있다.
상기 형광체의 적어도 일부는 상기 공간에 구비될 수 있다.
상기 리플렉터는 상기 형광체의 광출사면에 구비될 수 있다.
상기 리플렉터는 상기 형광체와 상기 렌즈의 사이에 위치할 수 있다.
상기 리플렉터의 두께는 상기 형광체의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 반사형 가이드벽의 측면과 상기 형광체의 광출사면은 직교할 수 있다.
상기 반사형 가이드벽의 측면과 상기 형광체의 광출사면은 둔각을 이룰 수 있다.
상기 공간의 단면적은 형광체 어셈블리로 입사되는 빔의 단면적보다 넓을 수 있다.
상기 광원기구는, 광원을 포함하는 광원부과, 상기 광원부에서 출사된 광의 광경로를 변환하는 스캐닝 모듈을 포함할 수 있다. 상기 스캐닝 모듈은, 소정의 주파수에 따라 움직이며 입사된 광을 반사하여 광경로를 변환하는 스캐닝부와, 상기 광원부에서 출사된 광을 집광하여 상기 스캐닝부로 입사시키는 집광기구를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 차량용 발광기구는 차량의 외부 정보를 수집하는 외부 센서; 상기 외부 정보에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 형광체 어셈블리에 입사되는 광이 상기 반사형 가이드벽의 상면에 입사되면 상기 광원을 오프시키고, 상기 형광체에 입사되면 상기 광원을 온할 수 있다.
상기 형광체는, 광이 입사되는 면과 출사되는 면이 동일한 반사형 형광체일 수 있다.
상기 광원 기구에서 출사된 광을 상기 형광체 어셈블리로 반사하는 반사부가 상기 렌즈의 전면 일부 영역에 구비될 수 있다.
상기 공간의 단면은 사각 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 형광체에서 출사되는 광은 리플렉터의 반사형 가이드벽에 의해 형성되는 공간에서 혼합(integrating)됨으로써, 황색 계열의 광에 의해 형성되는 옐로우링(yellow ring)의 발생을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 발광기구가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 발광기구의 광 경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 형광체 어셈블리가 개략적으로 도시된 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선도에 따라 절개한 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 발광기구가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 발광기구의 광 경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 형광체 어셈블리가 개략적으로 도시된 정면도이다.
도 12는 도 11의 B-B 선도에 따라 절개한 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 스캐닝부의 구조가 도시된 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 형광체 어셈블리에 빔이 입사되는 입사 위치의 경로변화가 도시된 개략도이다.
도 15는 본 발명의 제7실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제8실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제9실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제10실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제11실시예에 따른 차량용 발광기구 및 광경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 발광기구가 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 발광기구의 광 경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 차량용 발광기구는 렌즈(3)와, 렌즈(3)의 후방에 위치하는 광원 기구(1)와, 입사된 광의 파장을 변환하여 상기 렌즈(3)로 출사하는 형광체 어셈블리(4)를 포함할 수 있다.
차량용 발광기구는 차량의 헤드램프를 구성할 수 있고, 하이 빔을 생성하는 하이 빔 발광기구로 사용되거나 로우 빔을 생성하는 로우 빔 발광기구로 사용되는 것이 가능하다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 광원기구(1)는 반사부(2)를 향해 빔(beam)을 출사할 수 있다. 광원기구(1)는 렌즈(3)를 향해 빔(beam)을 출사할 수 있고, 렌즈(3)를 향해 출사된 빔은 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)로 입사될 수 있다.
광원기구(1)는 렌즈(3)의 배면(32)를 향해 빔을 출사할 수 있고, 광원기구(1)에서 렌즈(3)의 배면(32)으로 입사된 빔은 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)로 입사될 수 있다.
광원기구(1)는 광원(100)를 포함할 수 있다. 광원(100)는 전기 에너지를 공급받아 광 에너지로 변환시킬 수 있고, 초고압 수은 램프(UHV Lamp), 발광 다이오드(light emission diode; LED), 레이저 다이오드(laser diode; LD) 등의 발광원일 수 있다.
광원(100)은 직진성이 우수하고 효율이 높으면서 원거리 조사가 가능한 것이 바람직하고, 레이져 다이오드인 것이 바람직하다. 광원(100)인 레이저 다이오드는 효율이 높은 블루계열의 레이저 빔(beam)을 조사하는 것이 바람직하다. 레이저 빔은 직진성이 매우 강하므로 광원(100)에서 출사된 빔(beam)이 퍼지지 않고 일정한 직경을 가질 수 있다.
광원(100)에는, 광원(100)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(미도시)가 연결될 수 있다. 방열부재는 광원(100)에 접촉되는 접촉판과, 접촉판에서 돌출된 방열 핀(Fin)을 포함할 수 있다.
광원기구(1)는 광원(100)에서 출사된 빔(beam)의 직경을 감소시켜 반사부(2)를 향해 출사하는 리듀서(미도시)등을 더 포함할 수 있다.
또한, 광원기구(1)는 광원(100)에서 출사된 빔의 광경로를 변환하는 반사부재(11), 스캐닝 모듈(8) 등을 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 이후 자세히 설명하도록 한다.
광원기구(1)가 광원(100)과 리듀서를 모두 포함할 경우, 광원(100)에서 출사된 빔은 리듀서를 통과한 후 반사부(2)를 향해 출사될 수 있고, 광원기구(1)가 광원(100)을 포함하고 리듀서를 포함하지 않을 경우, 광원(100)에서 출사된 빔은 반사부(2)로 출사될 수 있다.
이하 설명은 광원기구(1)가 광원(100)을 포함하고 리듀서(미도시)를 포함하지 않을 경우에 대한 것이나, 본 발명의 범위가 그에 한정되지 않음은 자명하다.
이하, 렌즈(3)에 대해 설명한다.
렌즈(3)는 형광체 어셈블리(4) 및 반사부(2) 보다 크게 형성될 수 있고, 형광체 어셈블리(4)의 전방에서 형광체 어셈블리(4) 및 반사부(2)를 보호할 수 있다.
렌즈(3)는 전면(31)과 배면(32)을 포함할 수 있다. 렌즈(3)는 렌즈(3)의 형상에 따라 둘레면(33)을 더 포함할 수 있다. 렌즈(3)의 전방이란 렌즈(3)의 전면(31)의 전방을 의미할 수 있고, 렌즈(3)의 후방이란 렌즈(3)의 배면(32)의 후방을 의미할 수 있다.
렌즈(3)는 전면(31)과 배면(32)이 서로 같은 방향의 곡률을 가지는 메니스커스(meniscus) 렌즈일 수 있다.
렌즈(3)의 전면(31)은 볼록하고 렌즈(3)의 배면(32)은 오목할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 렌즈(3)의 전면(31)은 전방을 향해 볼록한 곡면일 수 있고, 렌즈(3)의 배면(32)은 전방을 향해 함몰된 곡면일 수 있다. 이 때, 렌즈(3)의 배면(32)인 함몰된 곡면의 내부 영역도 렌즈(3)의 후방을 의미할 수 있다.
렌즈(3)의 배면(32)이 평면이 아닌 함몰된 곡면, 즉 오목한 곡면일 경우, 반사부(2)에서 반사된 광이 렌즈(3)의 배면(32)에 입사되는 입사각이 작아져 렌즈(3)의 배면(32)에서 발생하는 반사로 인한 광손실이 줄어드는 효과가 있다. 또한, 반사부(2)에서 반사되어 렌즈(3)의 배면(32)을 통과한 광이 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 입사각이 작아져 광 효율이 높아지는 효과가 있다.
렌즈(3)의 전면(31) 및/또는 배면(32)은 비구면일 수 있다.
렌즈(3)의 배면(32)은 배면(32)의 모든 부분에서 동일한 곡률을 갖는 구면일 수 있다. 구면은 비구면에 비해 제작이 용이하고, 비용이 저렴하며, 렌즈(3)에 광이 도달하는 지점에 대한 민감도가 개선될 수 있는 장점을 가진다.
렌즈(3)의 배면(32)의 곡률은 반사부(2)에서 반사된 광이 렌즈(3)의 배면(32)을 투과되는 곡률일 수 있다.
렌즈(3)의 전면(31)에 반사부(2)가 구비된 경우, 반사부(2)에서 반사된 빔은 렌즈(3)의 배면(32)을 투과하여 형광체 어셈블리(4)에 도달하는데, 반사부(2)에서 반사된 빔의 일부가 렌즈(3)의 배면(32)을 투과하지 않고 렌즈(3)의 배면(32)에서 반사될 수 있다.
이러한 경우, 광손실이 발생하고, 형광체 어셈블리(4)에서 파장이 변환되지 않은 블루 계열의 빔(beam)이 차량용 발광 기구의 전방으로 출사될 수 있어, 사람의 눈에 상해를 입히거나 시력에 손상을 줄 염려가 있다.
따라서, 반사부(2)에서 반사된 빔이 렌즈(3)의 배면(32)에서 반사되어 발생하는 광손실을 줄일 수 있도록, 렌즈(3)의 배면(32)의 곡률은 반사부(2)에서 반사된 광이 렌즈(3)의 배면(32)을 투과되는 곡률임이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 렌즈(3)의 배면(32)의 곡률은 반사부(2)에서 반사된 빔이 렌즈(3)의 배면(32)으로 입사되는 입사각이 0도가 되는 곡률일 수 있다. 이 때는 반사부(2)에서 반사된 빔이 렌즈(3)의 배면(32)을 투과할 때 굴절이 일어나지 않을 수 있다. 또한, 반사부(2)에서 반사된 빔이 렌즈(3)의 배면(32)을 투과할 때, 렌즈(3)의 배면(32)에서 일어나는 반사가 최소화 될 수 있다. 렌즈(3)의 배면(32)에서 반사가 일어나더라도 반사된 빔은 제1반사부(2)에서 재반사되어 렌즈(3)의 전방으로 출사되지 않을 수 있다.
렌즈(3)는 광축(X)을 가질 수 있다. 여기서, 렌즈(3)의 광축(X)은 렌즈(3)의 회전 대칭축 또는 중심축일 수 있고, 렌즈(3)의 전면(31) 중심과 렌즈(3)의 배면(32) 중심을 지나는 직선을 의미할 수 있다.
이 때, 광원(100)은 렌즈(3)의 광축(X)과 평행한 방향으로 광을 출사할 수 있다.
반면, 렌즈(3)의 전면(31)은 전방을 향해 볼록한 곡면일 수 있고, 렌즈(3)의 배면(32)은 평면일 수 있다. 이때 반사부(2)가 렌즈(3)의 전면(31)에 부착될 수 있다.
이하, 프로젝션 렌즈(5)에 대해 설명한다.
차량용 발광기구는 렌즈(3)의 전면(31)에서 출사된 광을 집광하기 위해, 렌즈(3)의 전방에 배치되는 프로젝션 렌즈(5)를 더 포함할 수 있다.
프로젝션 렌즈(5)는 렌즈(3) 보다 크기가 크게 형성될 수 있다.
프로젝션 렌즈(5)의 광축은 렌즈(3)의 광축(X)과 일치될 수 있다.
집광 효과를 향상시키기 위해, 프로젝션 렌즈(5)는 복수개가 구비될 수 있으며, 각각의 프로젝션 렌즈(5a, 5b)는 서로 광축이 일치될 수 있다.
다만, 렌즈(3)의 배면(32)이 평면인 경우, 메니스커스(meniscus) 렌즈와 달리 렌즈(3)의 배면(32) 내부가 비어있지 않으므로 공기층에서 발생하는 광손실이 줄어들어 광학 파워가 상대적으로 높아져, 프로젝션 렌즈(5)는 하나만 구비될 수 있다.
퍼져 나가는 광을 집광하기 위해, 렌즈(3)와 가깝게 배치된 제1프로젝션 렌즈(5a)보다, 렌즈(3)에서 멀리 떨어져 배치된 제2프로젝션 렌즈(5b)의 직경이 더 크게 형성될 수 있다.
프로젝션 렌즈(5)는 전면(51)과, 배면(52)와, 둘레면(53)을 포함할 수 있다. 프로젝션 렌즈(5)의 전면(51)은 전방을 향해 볼록한 곡면일 수 있다. 프로젝션 렌즈(5)의 배면(52)은 평면일 수 있다.
차량용 발광기구는 렌즈(3) 및 프로젝선 렌즈(5)를 지지하는 렌즈 홀더(미도시)을 더 포함할 수 있다.
이하, 반사부(2)에 대해 설명한다.
렌즈(3)의 표면 일부 영역에 광원 기구(1)에서 출사된 빔을 형광체 어셈블리(4)로 반사하는 반사부(2)가 구비될 수 있다.
즉, 반사부(2)는 렌즈(3)와 일체화되게 렌즈(3)에 구비되는 것이 가능하다. 반면, 반사부(2)는 렌즈(3)와 별도로 렌즈(3)와 이격되게 구비되는 것이 가능하다.
좀 더 상세히, 반사부(2)는 형광체 어셈블리(4)의 배치 위치에 따라 그 위치가 결정될 수 있다. 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 후방에 배치될 경우, 반사부(2)는 렌즈(3)의 후방에 렌즈(3)와 이격되게 위치되거나, 렌즈(3)의 배면(32)에 구비되거나, 렌즈(3)의 전면(31)에 구비되거나, 렌즈(3)의 전방에 렌즈(3)와 이격되게 위치될 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 후방에 렌즈(3)와 이격되게 구비된 상태에서, 광원기구(1)에서 출사된 빔을 형광체 어셈블리(4)와 렌즈(3) 사이로 반사시킬 수 있다.
렌즈(3)가 메니스커스(meniscus)렌즈인 경우, 반사부(2)는 렌즈(3)의 배면(32)에 렌즈(3)와 일체로 구비된 상태에서, 광원기구(1)에서 출사된 빔을 형광체 어셈블리(4)와 렌즈(3) 사이로 반사시킬 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 전면(31)에 렌즈(3)와 일체로 구비된 상태에서, 광원기구(1)에서 출사된 후 렌즈(3)를 투과한 빔이 형광체 어셈블리(4)를 향해 반사되게 렌즈(3)로 반사시킬 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 전방에 렌즈(3)와 이격되게 구비된 상태에서, 광원기구(1)에서 출사된 후 렌즈(3)를 투과한 빔이 형광체 어셈블리(4)를 향해 반사되게 렌즈(3)로 반사시킬 수 있다.
반사부(2)가 렌즈(3)의 후방이나 전방에 렌즈(3)와 이격되게 구비될 경우, 차량용 발광기구의 부품수는 증가될 수 있고, 렌즈(3)와 반사부(2) 사이의 이격 거리로 인해 차량용 발광기구가 크기가 증대될 수 있다.
반사부(2)는 차량용 발광기구의 부품수를 최소화할 수 있으면서 차량용 발광기구의 컴팩트화를 위해 렌즈(3)의 배면(32)이나 전면(31)에 일체로 구비되는 것이 바람직하다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 배면(32) 전체나 렌즈(3)의 전면(31) 전체에 구비될 경우, 형광체 어셈블리(4)에서 파장이 변환되어 반사된 광은 모두 후방으로 반사되게 되고, 형광체 어셈블리(4)에서 파장이 변환되어 광은 렌즈(3)의 전방으로 출사되지 못한다.
즉, 반사부(2)는 렌즈(3)의 배면(32) 일부나 렌즈(3)의 전면(31) 일부에 구비되는 것이 바람직하다. 반사부(2)는 렌즈(3)가 충분한 광 출사영역을 확보할 수 있는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 광축(X)을 벗어난 비축에 배치되는 것이 바람직하고, 반사부(2)는 렌즈(3)의 광축(X)과 렌즈(3)의 둘레면(33) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
반사부(2)는 입사된 빔을 렌즈(3)의 후방으로 반사할 수 있다.
반사부(2)는 형광체 어셈블리(4)와 렌즈(3)의 위치관계 및 반사부(2)가 부착된 렌즈(3)의 전면(31) 또는 배면(32) 일부 영역의 곡률을 고려하여 그 배치 위치가 결정되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 반사부(2)는 렌즈(3)의 전면(31) 일부 영역에 구비될 수 있고, 형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 후방에 위치할 수 있다. 이 때, 광원기구(1)에서 출사된 빔이 렌즈(3)의 배면(32)을 투과하여 반사부(2)에 도달하고, 반사부(2)에서 반사된 빔이 다시 렌즈(3)의 배면(32)을 투과하여 형광체 어셈블리(4)에 입사된다.
즉, 렌즈(3)는 전면 일부 영역에 반사부(2)가 구비될 수 있고, 광원기구(1)에서 출사된 빔은 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)로 입사될 수 있다. 그리고, 반사부(2)에서 반사된 빔은 렌즈(3)를 투과하여 형광체 어셈블리(4)로 입사될 수 있고, 형광체 어셈블리(4)에 의해 파장이 변화된 광은 렌즈(3)를 투과하여 전방으로 조사될 수 있다.
반사부(2)가 렌즈(3)의 전면(31)에 부착되는 경우, 렌즈(3)에는 광이 3차례 투과할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 광원기구(1)에서 출사된 빔이 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)에 입사되고, 반사부(2)에서 반사된 빔이 렌즈(3)를 투과하여 형광체 어셈블리(4)에 입사되고, 형광체 어셈블리(4)에서 파장이 변환되어 반사된 광이 렌즈(3)를 투과하여 렌즈(3)의 전방으로 출사된다.
따라서, 메인 렌즈(3)는 광이 3차례 투과하는 3-path 렌즈일 수 있고, 차량용 발광기구는 이러한 3-path 렌즈에 의해 컴팩트화가 가능할 수 있다.
렌즈(3)가 3-path 렌즈일 경우, 광원기구(1)에서 출사된 빔이 형광체 어셈블리(4)에 도달하기 전까지는 렌즈(3)의 전방으로 출사되지 않으므로, 광원기구(1)는 렌즈(3)의 후방에 배치될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 렌즈(3)와 이격된 전방에는 형광체 어셈블리(4)로 빔을 입사시키기 위한 별도의 광학 부품이 불필요하여 광학 부품들의 배치가 용이하다.
즉, 차량용 발광 기구의 제작이 용이해지고, 광원기구(1)의 교체 또는 설계 변경도 간편해지고, 광원기구(1)에 추가적인 광학기구를 더 구비하기도 용이해질 수 있다.
또한, 렌즈(3)와 이격된 전방에는 형광체 어셈블리(4)로 빔을 입사시키기 위한 별도의 광학 부품이 불필요하므로 렌즈(3)와 프로젝션 렌즈(5)의 거리를 가깝게 배치할 수 있어, 광효율 및 프로젝션 렌즈(5)의 집광 효과가 커질 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 볼록한 전면(31) 일부에 볼록한 전면(31)을 따라 형성되고, 그 단면 형상이 호 형상으로 형성될 수 있다. 반사부(2)는 렌즈(3)의 전방에서 볼 때, 원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 전면(31)에 형성된 오목 미러일 수 있다.
반사부(2)는 그 전면이 볼록하고, 그 배면이 오목한 형상일 수 있다.
반사부(2)는 그 전면이 프로젝션 렌즈(5)를 마주볼 수 있고, 렌즈(3)와 프로젝션 렌즈(5) 사이에서 렌즈(3) 및 프로젝션 렌즈(5)에 의해 보호될 수 있다.
반사부(2)는 렌즈(3)의 전면(31) 중 렌즈(3)의 광축(X)에서 벗어난 비축 위치에 코팅된 코팅층일 수 있다. 또는, 반사부(2)는 렌즈(3)의 전면(31) 중 렌즈(3)의 광축(X)에서 벗어난 비축 위치에 부착된 반사시트일 수 있다.
이하, 형광체 어셈블리(4)에 대해 설명한다.
형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 후방에 배치될 수 있고, 반사부(2)에서 반사된 빔의 파장을 변환하여, 파장이 변환된 광을 렌즈(3)를 향해 출사할 수 있다.
형광체 어셈블리(4)는 광의 파장 변환시 열이 발생될 수 있으므로, 렌즈(3)와 이격되게 배치되는 것이 바람직하다. 형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 후방에 렌즈(3)와 이격되게 배치될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 배면(32)을 마주보게 배치되고 렌즈(3)의 배면(32)을 향해 광을 출사할 수 있다.
형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 광축(X)에 렌즈(3)의 배면(32)과 이격되게 배치될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 광축(X) 이외에 렌즈(3)의 광축(X)에 대해 편심되게 배치되는 것이 가능하다.
그러나, 이 경우 렌즈(3) 중에서 형광체 어셈블리(4)에서 출사되는 광이 투과하는 영역은 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 광축(X)에 배치된 경우 보다 작기 때문에 그 효율이 낮다. 즉, 형광체 어셈블리(4)는 렌즈(3)의 광축(X)에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 광축(X)에 배치됨으로써 차량용 발광기구 제작 시 조립성이 향상될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 광축(X)상에 배치되지 않으면, 광원(100)에서 출사된 빔이 형광체 어셈블리(4)에 도달하기 위해 형광체 어셈블리(4)와 렌즈(3)의 정확한 상대적 위치를 설정하여 그에 맞게 조립해야 하므로 조립이 난해해질 수 있다.
반면, 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 광축(X)에 배치되는 경우, 일반적인 렌즈는 중심축을 중심으로 대칭적 형상을 이루기 때문에 렌즈(3)의 광축(X)이 렌즈(3)의 중심축과 일치하므로, 형광체 어셈블리(4)가 렌즈(3)의 중심축에만 배치되도록 조립하면 된다. 즉, 상대적으로 조립이 간편한 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 형광체 어셈블리가 개략적으로 도시된 정면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선도에 따라 절개한 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 형광체 어셈블리(4)는, 입사된 빔의 파장을 변환시켜 출사하는 형광체(42)와, 형광체(42)에서 출사된 광을 반사하는 복수개의 반사형 가이드벽(44)을 포함하는 리플렉터(41)를 포함할 수 있고, 리플렉터(41)는 반사형 가이드벽(44)에 의해, 형광체(42)에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간(43)을 형성할 수 있다.
이하, 형광체(42)에 대해 설명한다.
형광체(42)는 입사된 빔의 파장을 변환하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 블루 계열의 레이져 빔이 형광체(42)로 입사되면, 입사된 빔 일부를 황색 계열의 광으로 파장 변환 시켜 광출사면(421)으로 출사시킬 수 있다.
형광체(42)는 투과형 형광체일 수 있다. 투과형 형광체는 광이 입사되는 면과 출사되는 면이 다르다. 좀 더 상세히, 블루 계열의 빔이 투과형 형광체의 일면으로 입사되면, 파장이 변환된 황색 계열의 광과 파장이 변환되지 않은 블루 계열의 광은 상기 일면의 반대면인 타면으로 출사될 수 있다.
반대로, 형광체(42)는 반사형 형광체일 수 있다. 반사형 형광체는 광이 입사되는 면과 출사되는 면이 동일하다. 좀 더 상세히, 블루 계열의 빔이 반사형 형광체의 일면으로 입사되면, 파장이 변환된 황색 계열의 광과 파장이 변환되지 않은 블루 계열의 광은 상기 일면의 반대면인 타면에서 반사되어, 광이 입사된 일면으로 출사될 수 있다.
이하에서는, 형광체(42)가 반사형 형광체일 경우에 대해 설명하도록 한다. 다만, 형광체(42)가 투과형 형광체일 경우에도 본 발명의 실시예에 따른 형광체 어셈블리(4) 구조를 적용할 수 있음은 자명하다.
형광체(42)는 광을 반사시키기 위한 반사층와, 광의 파장을 변환시키는 파장변환층을 포함할 수 있다.
파장 변환층은 전방을 향해 배치될 수 있고, 반사층은 파장 변환층의 후방에 배치될 수 있다.
파장 변환층은 파장 변환 막으로 구성될 수 있고, Opto ceramic을 포함할 수 있다. 파장 변환층은 반사층 전방에 위치된 상태에서 반사부(2)에서 반사된 빔의 파장을 변환할 수 있다.
파장 변환층은 외부에서 블루 계열의 빔이 입사되면 황색 계열의 광으로 전환하는 파장 변환막일 수 있다. 파장 변환층은 황색의 Opto ceramic을 포함할 수 있다.
반사층은 플레이트와, 플레이트의 외면에 코팅된 반사코팅층을 포함할 수 있다. 플레이트는 금속(metal)으로 이루어질 수 있다.
반사층은 파장 변환층을 지지할 수 있고, 파장 변환층을 투과한 광은 반사층에 의해 렌즈(3)의 배면을 향해 반사할 수 있다.
블루 계열의 빔이 반사부(2)에 의해 형광체 어셈블리(4)로 반사되어 형광체(42)로 입사되면, 파장 변환층의 내부로 입사된 블루 계열의 빔은 파장 변환층 내부에서 산란(scatter)되면서 여기될 수 있다. 이러한 블루 계열의 광 일부는 황색 계열의 광으로 파장이 변환되고, 일부는 파장이 변환되지 않을 수 있으며, 이러한 변환 비율은 형광체의 재질이나 야그(yag) 포함 비율 등에 따라 달라질 수 있다.
파장 변환층 내부의 블루 계열의 광과 황색 계열의 광은 반사층에 의해 파장 변환층 전방, 즉 형광체(42)의 광출사면(421)으로 반사될 수 있다.
이 때, 블루 계열의 광과 황색 계열의 광이 혼합(integrating)되므로 형광체 어셈블리(4)의 전방으로는 백색 계열의 광이 출사되며, 이러한 백색 계열의 광은 렌즈(3)를 투과하여 렌즈(3) 전방을 향해 출사될 수 있다.
이때, 직진성을 갖는 레이저 빔(beam)과는 달리, 형광체 어셈블리(4)에서 전방으로 출사된 백색 계열의 광은 전방을 향해 방사형으로 퍼져나가므로, 형광체 어셈블리(4)의 전방에 배치된 렌즈(3)와, 렌즈(3)의 전방에 배치된 프로젝션 렌즈(5)는 방사되는 백색 계열의 광을 집광하는 역할을 수행할 수 있다.
다만, 형광체(42)의 파장변환층 내부에서 광이 산란(scatter)되는 과정에서, 파장이 변환되지 않은 블루 계열의 광보다 파장이 변환된 황색 계열의 광이 더욱 넓게 산란된다.
산란 면적 차이에 의해 황색 계열의 광에 블루 계열의 광이 혼합되지 않는 영역이 발생할 수 있다. 이로 인하여, 백색 계열의 광 주변에 혼합되지 않은 황색 계열의 광으로 인한 옐로우 링(yellow ring)이 발생할 수 있다.
옐로우 링(yellow ring)은 차량용 발광기구의 전방으로 출사되는 광의 색순도를 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
이러한 옐로우 링(yellow ring)을 최소화하기 위해, 본 실시예에 따른 형광체 어셈블리(4)는 리플렉터(41)를 포함할 수 있다. 이에 관해서는 이후 자세히 설명한다.
형광체(42)에는 형광체(42)의 방열을 돕는 방열부재(미도시)가 배치될 수 있다. 방열부재는 형광체(42)에 접촉되는 접촉판과, 접촉판에 돌출된 방열 핀(Fin)을 포함할 수 있다.
형광체(42)가 투과형 형광체의 경우, 방열 부재는 형광체(42)의 측면 내지 테두리에 배치될 수 있다.
형광체(42)가 반사형 형광체의 경우, 광이 입사되는 면과 출사되는 면이 전면으로 동일하므로 접촉판은 반사층의 배면에 면접촉되게 부착될 수 있다.
이하, 리플렉터(41)에 대해 설명한다.
리플렉터(41)는 형광체(42)에서 출사된 광을 반사할 수 있는 복수개의 반사형 가이드벽(44)을 포함할 수 있으며, 반사형 가이드벽(44)에 의해 형광체(42)에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간(43)을 형성할 수 있다.
리플렉터(41)는 형광체(42)와 렌즈(3)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 리플렉터(41)의 전방에 렌즈(3)가 위치할 수 있고, 리플렉터(41)의 후방에 형광체(42)가 위치할 수 있다.
리플렉터(41)는 복수개의 반사형 가이드벽(44)이 각각 별개로 제작된 후 조립되어 형성될 수 있고, 일체로 형성될 수도 있다.
반사형 가이드벽(44)은 광을 반사할 수 있는 재질로 형성되거나, 반사형 가이드벽(44)의 표면에 반사코팅이 부착될 수 있다. 반사형 가이드벽(44)은 형광체(42)에서 출사된 광을 반사할 수 있다.
리플렉터(41)는 형광체(42)의 광출사면(421)에 구비될 수 있다.
반사형 가이드벽(44)은 상면(441), 저면(442) 및 측면(443)을 포함할 수 있다.
반사형 가이드벽(44)의 저면(442)이 형광체(42)의 광출사면(421)과 접할 수 있다.
반사형 가이드벽(44)의 측면(443)과 형광체(42)의 광출사면(421)이 직교할 수 있다.
형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔이 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에서 반사되는 것을 방지하기 위해, 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에는 반사방지코팅(Anti-Reflection coating) 등을 통한 반사방지막(미도시)이 형성될 수 있다.
반사형 가이드벽(44)은 일정한 높이(h)를 가지도록 형성되며, 이는 곧 리플렉터(41)의 두께를 의미한다. 이 때, 리플렉터(41)의 두께(h)는 형광체(42)의 두께(t)보다 두꺼울 수 있다.
복수개의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형광체(42)에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간(43)이 형성될 수 있다. 공간(43)은 하나의 단일 공간일 수 있고, 복수개의 공간일 수 있다.
상기 공간(43)의 단면은 사각 형상일 수 있다.
리플렉터(41)는 일례로 y축 방향인 제1방향으로 연장되는 N개(N은 2이상)의 다수의 반사형 가이드벽(44)을 포함할 수 있고, 형광체(42)의 광출사면(421)상에서 상기 y축과 직교하는 x축 방향인 제2방향으로 연장되는 M개(M은 2이상)의 다수의 반사형 가이드벽(44)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 리플렉터(41)에서, 일례로 제1방향으로 연장되는 2개의 반사형 가이드벽(44)이 포함되고, 제2방향으로 연장되는 2개의 반사형 가이드벽(44)이 포함될 수 있다.
이로써, 리플렉터(41)는 4개의 반사형 가이드벽(44)에 의해 단일한 하나의 공간(43)을 형성할 수 있다.
상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제1방향으로 연장되는 다른 반사형 가이드벽(44)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 다른 반사형 가이드벽(44)과 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)과 수직하게 교차될 수 있다.
상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제1방향으로 연장되는 다른 반사형 가이드벽(44)과 제1이격 간격(d1)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 다른 반사형 가이드벽(44)과 제2간격(d2)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
이러한 다수의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 공간(43)의 단면은 제1방향에 대한 폭이 제1이격간격(d1)이고, 제2방향에 대한 폭이 제2이격간격(d2)인 사각 형상일 수 있다.
만일, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 단면적이 복수의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 공간(43)보다 크면, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 일부만이 형광체(42)에 입사되고, 나머지 일부는 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에서 가로막히거나 반사되어, 광 효율이 감소할 수 있다.
따라서, 상기 공간(43)의 단면적은 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔(beam)의 단면적보다 넓을 수 있다.
일례로, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 레이져 빔의 단면이 원형인 경우, 제1이격간격(d1)과 제2이격간격(d2)은 각각 레이져 빔의 직경보다 클 수 있다.
만일 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 레이져 빔의 단면이 원형이 아닌 경우, 제1이격간격(d1)은 레이저빔 단면의 제1방향에 대한 최대 폭보다 클 수 있고, 제2이격간격(d2)은 레이저빔 단면의 제2방향에 대한 최대 폭 보다 클 수 있다.
또한, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔은 형광체(42)의 광출사면(421)에 비스듬히 입사될 수 있으므로, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 일부는 형광체(42)에 곧바로 입사되고, 일부는 반사형 가이드벽(44)의 측면에서 반사되어 형광체(42)로 입사될 수 있다.
다만, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 일부는 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 일부가 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에서 가로막히거나 반사될 수 있다.
따라서, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 형광체(42)에 대한 입사각 및 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 공간(43)의 제1,2 방향에 대한 폭(d1, d2)을 고려하여 반사형 가이드벽(44)의 높이(h), 즉 리플렉터(41)의 두께를 결정하는 것이 바람직하다.
형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 형광체(42)에 대한 입사각이 클 수록 반사형 가이드벽(44)의 높이(h)가 높아질 수 있고, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 형광체(42)에 대한 입사각이 작을수록 반사형 가이드벽(44)의 높이(h)가 낮아질 수 있다.
다만, 반사형 가이드벽(44)의 높이(h)가 너무 낮으면, 공간(43)에서의 광 혼합(integrating)이 줄어들어, 옐로우링(yellow) 제거 효과를 상실할 수 있고, 반사형 가이드벽(44)의 높이(h)가 너무 높으면 형광체(42)와 렌즈(3) 간의 거리가 멀어져 차량용 광원기구가 길어질 수 있다. 따라서, 반사형 가이드벽(44)의 높이(h)는 옐로우링(yellow) 제거 효과를 유지할 수 있는 범위 내에서 최대한 낮게 결정하는 것이 바람직하다.
이하, 형광체 어셈블리(4)의 작용에 대해 설명한다.
형광체(42) 내부의 블루 계열의 광과 황색 계열의 광은 형광체(42)의 광출사면(421)으로 반사될 수 있다.
형광체(42)의 광출사면(421)으로 출사된 광은 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)에서 반사되므로 반사형 가이드벽(44)은 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 공간(43) 내부에서 상기 출사광이 혼합(integrating)되도록 가이드 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 형광체(42) 내부에서 광의 산란 면적 차이로 인해 황색 계열의 광에 블루 계열의 광이 혼합되지 않는 영역이 존재하게 되어 옐로우 링(yellow ring)이 발생할 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 형광체 어셈블리(4)가 리플렉터(41)를 포함하고, 리플렉터(41)에서 반사형 가이드벽(44)에 의해 블루 계열의 광과 황색 계열의 광이 혼합(integrating)되는 공간(43)이 형성되므로, 황색 계열의 광에 블루 계열의 광이 혼합되지 않는 영역을 줄일 수 있다. 이로써, 옐로우 링(yellow ring)의 발생을 최소화 시킬 수 있다.
형광체(42)의 광출사면(421)에 구비되는 리플렉터(41)와는 별개로, 형광체 어셈블리(4)는 형광체(42)의 측면에 구비되는 반사부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사부재는 반사형 가이드벽(44)의 형상일 수 있으며, 리플렉터(41)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 반사부재는 형광체(42)의 측면으로 누설되는 광을 형광체(42) 내부로 반사시켜 광효율을 높일 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 차량용 발광기구의 작용을 설명한다.
광원(100)은 블루 계열의 빔을 출사하고, 형광체 어셈블리(4)는 블루 계열의 빔을 황색 계열의 광으로 파장 전환하는 예를 들어 설명한다.
먼저, 광원기구(1)에 포함된 광원(100)이 온되면, 광원(100)에서는 블루 계열의 빔이 출사될 수 있고, 상기 빔은 렌즈(3)의 배면(32)를 향해 출사될 수 있다.
렌즈(3)의 배면(32)으로 입사된 빔은 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)로 입사될 수 있고, 반사부(2)에서 반사될 수 있다.
반사부(2)에서 반사된 빔은 반사부(2)에 의해 렌즈(3)의 광축(X)을 향하는 방향으로 반사되고, 렌즈(3)의 배면(32)에서 굴절될 수 있다.
렌즈(3)의 배면(32)에서 굴절된 빔은 형광체 어셈블리(4)로 입사될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)로 입사된 빔은 형광체(42)로 입사될 수 있다.
형광체(42)에 입사된 빔은 형광체(42)에 의해 파장이 변화되고, 산란되어, 형광체 어셈블리(4)에서는 백색 계열의 광이 렌즈(3)의 배면(32)으로 출사될 수 있고, 렌즈(3)를 투과하면서 집광될 수 있다.
이러한 백색 계열의 광은 렌즈(3)의 전면(31)을 투과한 후 프로젝션 렌즈(5)의 배면(52)을 통해 프로젝션 렌즈(5)로 입사될 수 있다.
프로젝션 렌즈(5)의 배면(52)으로 입사된 백색 계열의 광은 프로젝션 렌즈(5)에서 집광되어 평행하게 출사될 수 있고, 이러한 백색 계열의 광은 차량의 전방으로 조사될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
본 발명의 제2실시예의 경우, 리플렉터(41)과 형광체(42)의 위치관계를 제외하면 제1실시예와 동일하므로, 이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다
도 5을 참조하면, 리플렉터(41)와 형광체(42)가 이격될 수 있다. 좀 더 상세히, 리플렉터(41)에 포함되는 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)과 형광체(42)의 광출사면(421)이 소정의 간격(d3)을 가지고 이격될 수 있다.
형광체(42)에 레이져 빔(beam)이 입사되면, 광의 파장을 변환하는 과정에서 열이 발생할 수 있고, 이러한 열에 의해 리플렉터(41)가 손상 또는 변형되는 것을 방지하기 위해, 리플렉터(41)와 형광체(42)가 이격될 수 있다.
이 때, 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)과 형광체(42)의 광출사면(421)이 이격되는 소정의 간격(d3)이 너무 가까우면 형광체에서 발생하는 열에 의해 리플렉터(41)가 손상 또는 변형될 수 있고, 상기 소정의 간격(d3)이 너무 멀면 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)과 형광체(42)의 광출사면(421) 사이로 황색 계열의 광이 출사되어 색순도 저하 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)과 형광체(42)의 광출사면(421)이 이격되는 소정의 간격(d3)은, 리플렉터(44)가 형광체(42)에서 발생하는 열로 인해 손상 또는 변형되지 않는 범위 내에서 최대한 가까운 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 제3, 4실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 형광체(42)의 적어도 일부는 복수개의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 공간(43)에 구비될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따르면, 형광체(42)는 상기 공간(43)에 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 형광체(42)의 측면과 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)이 접할 수 있고, 형광체(42)의 넓이와 리플렉터(41)에 형성된 공간(43) 넓이는 대응될 수 있다.
반사형 가이드벽(44)이 형광체(42)의 측면에서 접하므로, 형광체(42)의 내부에서 형광체(42)의 측면으로 출사되는 광은, 반사형 가이드벽(44)에 의해 형광체(42) 내부로 반사될 수 있다. 따라서, 별도의 반사부재를 구비하지 않을 수 있다.
본 발명의 제4실시예에 따르면, 형광체(42)의 일부가 광출사면(421) 방향으로 돌출되어 돌출부(422)를 형성할 수 있다. 이 때, 돌출부(422)는 상기 공간(43)에 구비될 수 있다.
좀 더 상세히, 각 돌출부(422)의 측면과 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)이 접할 수 있고, 돌출부(422)의 넓이와 리플렉터(41)에 형성된 공간(43)의 넓이는 대응될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다.
도 8을 참조하면, 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)과 형광체(42)의 광출사면(421)은 둔각을 이룰 수 있다. 좀 더 상세히, 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)과 형광체(42)의 광출사면(421)이 이루는 각(θ)은 90°보다 클 수 있다.
즉, 반사형 가이드벽(44)을 길이 방향으로 자른 단면은 사각형이 아닌 다른 형태일 수 있다. 일례로, 반사형 가이드벽(44)의 단면은 삼각형 또는 삼각형의 상단을 절단한 형태의 사다리꼴 형상일 수 있다.
반사형 가이드벽(44)의 측면(443)과 형광체(42)의 광출사면(421)은 둔각을 이룰 경우, 형광체(42)의 광출사면(421)에서 멀어질수록 리플렉터(41)에 형성되는 공간(43)의 단면적이 넓어질 수 있다. 따라서, 형광체 어셈블리(4)에서 출사되는 광의 출사폭이 커져 광효율이 증가할 수 있다.
만일 반사형 가이드벽(44)의 측면(443)과 형광체(42)의 광출사면(421)은 예각을 이룰 경우, 앞서 설명한 혼합(integrating) 효과가 커질 수 있으나, 형광체 어셈블리(4)에서 출사되는 광의 출사폭이 작아져 광효율이 감소할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 발광기구가 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 발광기구의 광 경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 광원기구(1)는 광원(100)을 포함하는 광원부(10)와, 광원부(10)에서 출사된 빔의 광경로를 변환하는 스캐닝 모듈(8)을 포함할 수 있다.
또한, 스캐닝 모듈(8)은 소정의 주파수에 따라 움직이며 입사된 빔을 반사하여 광경로를 변환하는 스캐닝부(80)와, 광원부(10)에서 출사된 빔을 집광하여 스캐닝부(80)로 입사시키는 제1집광기구(81)를 포함할 수 있다.
광원부(10)는 스캐닝 모듈(8), 좀 더 구체적으로 제1집광기구(81)를 향해 빔을 출사할 수 있다. 광원부(10)는 제1집광기구(81)를 향해 빔을 출사할 수 있고, 제1집광기구(81)를 향해 출사된 빔은 제1집광기구(81)에서 집광되어 스캐닝부(80)로 입사될 수 있다.
광원부(10)는 제1집광기구(81)의 배면을 향해 빔을 출사할 수 있고, 광원기구(1)에서 제1집광기구(81)의 배면으로 입사된 빔은 제1집광기구(81)에서 집광되어 스캐닝부(80)로 입사될 수 있다.
광원부(10)는 광원(100)에서 출사된 빔을 반사하여 빔의 광경로를 변환하는 반사부재(11)를 포함할 수 있다.
반사부재(11)는 빔의 입사각이 45도가 되도록 배치되어 광원(100)에서 출사된 빔의 광경로를 수직 변환시킬 수 있다.
반사부재(11)의 배치에 따라, 광원(100)의 빔 출사 방향 내지 배치 위치를 변경할 수 있어, 차량용 발광기구의 콤팩트화가 가능하다.
광원부(10)가 광원(100)과 반사부재(11)를 모두 포함할 경우, 광원(100)에서 출사된 빔은 반사부재(11)에서 광경로가 변환되어 제1집광기구(81)로 반사될 수 있고, 광원부(10)가 광원(100)을 포함하고 반사부재(11)를 포함하지 않을 경우, 광원(100)에서 출사된 빔은 제1집광기구(81)를 향해 출사될 수 있다.
광원부(10)가 반사부재(11)를 포함할 경우, 광원(100)은 렌즈(3)의 광축(X)과 평행하게 빔을 출사할 수 있다.
이하, 스캐닝 모듈(8)에 대해 설명한다.
스캐닝 모듈(8)은 광원부(10)에서 출사된 빔의 광경로를 변환하여 렌즈(3)를 향해 빔을 출사시킬 수 있다.
스캐닝 모듈(8)은 렌즈(3)의 후방에 배치될 수 있고, 렌즈(3)의 배면(32)를 향해 광을 출사시킬 수 있다.
스캐닝 모듈(8)은 제1집광기구(81)와 스캐닝부(80)를 포함할 수 있다. 스캐닝 모듈(8)은 제2집광기구(82)를 더 포함할 수 있다.
제1집광기구(81)는 광원부(10)에서 출사된 빔을 집광하여 스캐닝부(80)로 입사시킬 수 있다.
광원부(10)에 반사부재(11)가 포함되어 있으면, 광원(100)에서 출사된 빔은 반사부재(11)에서 광경로가 변환되어 제1집광기구(81)로 반사되고, 이러한 빔은 제1집광기구(81)에서 집광되어 스캐닝부(80)로 입사될 수 있다.
광원부(10)에 반사부재(11)가 포함되어 있지 않으면, 광원(100)에서 출사된 빔은 제1집광기구(81)로 입사되고, 이러한 빔은 제1집광기구(81)에서 집광되어 스캐닝부(80)로 입사될 수 있다.
제1집광기구(81)는 광원부(10)에서 출사된 빔의 단면 직경을 감소시켜 스캐닝부(80)로 출사하는 광 리듀서일 수 있다. 제1집광기구(81)가 광 리듀서일 경우, 스캐닝 모듈(8)은 제2집광기구(82)를 포함하지 않을 수 있다.
제1집광기구(81)는 광원부(10)에서 출사된 빔을 집광하는 보조 렌즈일 수 있다.
제1집광기구(81)가 보조 렌즈일 경우, 스캐닝부(80)에서 빔이 한 점에 모이도록 빔을 집광 시킬 수 있어, 스캐닝부(80)의 크기를 작게 할 수 있다.
제1집광기구(81)가 보조 렌즈일 경우, 스캐닝부(80)에 집광된 빔은 스캐닝부(80)에서 반사되며 퍼져 나가기 때문에 이러한 빔을 집광하는 제2집광기구(82)가 필요하다.
제2집광기구(82)는 스캐닝부(80)에서 반사된 빔을 집광하여 반사부(2)를 향해 빔을 출사할 수 있다.
제2집광기구(82)는 스캐닝부(80)에서 광경로가 변환되어 반사된 빔을 집광시켜 렌즈(3)의 배면(32)을 향해 빔을 출사시킬 수 있다. 이러한 빔은 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)에 입사될 수 있다.
제2집광기구(82)는 스캐닝부(80)와 렌즈(3)의 사이에 배치될 수 있다.
반사부(2)가 렌즈(3)의 광축에서 벗어난 비축상에 위치하는 표면에 구비되어 있으므로, 반사부(2)를 향해 빔을 출사하는 제2집광기구(82)는 렌즈(3)의 광축에서 벗어난 비축에 배치될 수 있다.
제2집광기구(82)는 스캐닝부(80)에서 반사된 빔을 집광하는 보조렌즈일 수 있다. 제2집광기구(82)는 스캐닝부(80)에서 반사되어 퍼져 나가는 빔의 단면이 일정한 직경을 가지도록 집광시킬 수 있다. 제2집광기구(83)에서 집광되어 출사된 빔은 렌즈(3)의 배면(32)으로 입사되어 반사부(2)에서 반사될 수 있다.
제1집광기구(81)의 광축과 제2집광기구(82)의 광축이 직교할 수 있다. 즉, 제1집광기구(81)의 광축은 메인 렌즈(3)의 광축(X)과 수직할 수 있고, 제2집광기구(82)의 광축은 메인 렌즈(3)의 광축은 메인 렌즈(3)의 광축(X)와 평행할 수 있다.
스캐닝부(80)는 소정의 주파수에 따라 움직이므로, 스캐닝부(80)의 가동 범위 내에서 제2집광기구(82)로 입사되는 빔의 위치가 달라질 수 있다. 따라서 이러한 빔을 집광하기 위해, 제2집광기구(82)는 제1집광기구(81)보다 크기가 클 수 있다.
이하, 외부 센서(90) 및 제어부(9)에 대해 설명한다.
차량용 발광기구는 차량의 외부 정보를 수집하는 외부 센서(90)와, 외부 센서(90)에서 수집된 외부 정보에 기초하여 광원기구(1), 특히 광원(100)을 제어하는 제어부(9)를 더 포함할 수 있다.
맴스 스캐너(Mems Scanner)가 구비된 차량용 발광기구는 일반적으로 차량의 헤드램프를 구성하므로 이하에서는 본 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않음이 자명하다.
외부 센서(90)는 카메라일 수 있다. 바람직하게는, 외부 센서는(90) 차량의 전방을 향해 배치된 카메라일 수 있다. 이 때, 외부 센서(90)는 차량 전방의 외부 정보, 상세하게는 영상 정보를 수집할 수 있다.
외부 센서(90)에 의해 수집된 외부 정보에는 차량의 전방에서 접근하는 대항차량의 유무, 대항차량의 위치, 대항 차량의 속도 등이 포함될 수 있다.
외부 센서(90)에서 수집된 외부 정보는 제어부(9)로 전송될 수 있다.
제어부(9)는 외부 센서(90)에서 수집된 외부정보에 기초하여 광원 기구(1)를 제어할 수 있다. 보다 상세하게는 광원기구(1)에 포함된 광원(100)의 온오프(ON-OFF)를 제어할 수 있다.
스캐닝부(80)의 구동에 따라 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 광의 입사위치(P)가 일정 경로를 따라 주기적으로 바뀔 수 있다. 이에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
형광체 어셈블리(4)에 입사되는 광의 입사위치(P)가 달라지면, 형광체 어셈블리(4)에서 반사되어 메인 렌즈(3) 및 프로젝션 렌즈(5)의 전방으로 출사되는 광의 위치도 달라질 수 있다. 즉, 차량의 전방으로 출사되는 광의 방향이 주기적으로 바뀔 수 있다.
차량 전방으로 출사되는 광이 대항차량의 운전자에게 향할 경우, 대향차량의 운전자에게 눈부심 문제를 유발하여 사고가 발생할 위험이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량 전방으로 출사되는 광이 대향차량의 운전자에게 향할 경우, 제어부(9)가 광원(100)을 오프(OFF)하고, 그 이외의 경우에는 제어부(9)가 광원(100)을 온(ON)하여 눈부심 문제를 해소할 수 있다.
차량의 전방에서 대항차량이 접근하면, 외부센서(90)가 외부 정보를 수집하여 이를 감지할 수 있다.
외부 센서(90)에서 수집된 외부 정보는 제어부(9)로 전송되고, 제어부(9)는 전송된 외부 정보에 따라 대항 차량의 속도정보, 위치정보를 인식할 수 있다.
스캐닝부(80)의 구동에 따라 차량 전방으로 출사되는 광의 위치가, 제어부(9)가 인식한 대항 차량을 향할 때, 제어부(9)는 광원(100)을 오프할 수 있다.
바람직하게는, 차량 전방으로 출사되는 광의 위치가 대항차량의 운전자를 향할 때, 제어부(9)는 광원(100)을 오프할 수 있다.
스캐닝부(80)의 구동에 따라 차량 전방으로 출사되는 광의 위치가, 제어부(9)가 인식한 대항 차량을 향하지 않을 때, 제어부(9)는 광원(100)을 온할 수 있다.
제어부(9)는 스캐닝부(80)를 제어할 수 있다. 좀 더 상세히, 제어부(9)는 스캐닝부(80)에 가하는 외력을 제어하여 스캐닝부(80)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스캐닝부(80)의 주위에 권취된 구동코일에 흐르는 전류를 제어하여 스캐닝부(80)의 구동을 제어할 수 있다.
스캐닝부(80)는 매우 빠른 속도로 진동할 수 있어, 차량의 운전자는 차량의 전방으로 출사된 광의 방향이 변하는 것을 인식하지 못할 수 있고, 차량 전방으로 출사된 광을 전체로써 인식할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(9)가 차량 전방에서 출사되는 광이 특정 방향을 향할 때만 광원(100)을 오프하고, 그 이외에는 광원(100)을 온할 경우, 차량의 운전자는 마치 차량의 전방으로 출사된 광의 일부분만 어두운 것으로 인식할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 형광체 어셈블리가 개략적으로 도시된 정면도이고, 도 12는 도 11의 B-B 선도에 따라 절개한 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다.
복수개의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형광체(42)에서 출사된 광이 통과하는 복수개의 공간(43)이 형성될 수 있다.
리플렉터(41)는 일례로 y축 방향인 제1방향으로 연장되는 N개(N은 2이상)의 다수의 반사형 가이드벽(44)을 포함할 수 있고, 형광체(42)의 전면상에서 상기 y축과 교차되는 x축 방향인 제2방향으로 연장되는 M개(M은 2이상)의 다수의 반사형 가이드벽(44)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 리플렉터(41)에서, 일례로 제1방향으로 연장되는 7개의 반사형 가이드벽(44)이 포함되고, 제2방향으로 연장되는 3개의 반사형 가이드벽(44)이 포함될 수 있다.
이로써, 제1방향으로 4개의 공간(43)이 형성되며, 제2방향으로 8개의 공간(43)이 형성되어, 8 X 4 의 공간 배열 조건을 만족하는 리플렉터(41)가 설명된다.
이 때, 형광체(42)의 가장자리 영역에 대응되는 공간(43)은 제1방향 및/또는 제2방향에 대해 개방될 수 있다.
좀 더 상세히, 제1방향으로 연장되는 N개의 반사형 가이드벽(44) 중 K번째(K는 1 또는 N) 반사형 가이드벽(44)이 제2방향으로 연장되는 M개의 반사형 가이드벽(44)의 단부가 아닌, 양 단부 사이에서 직교할 경우, 형광체(42)의 좌측 가장자리 영역에 대응되는 공간(43)의 일측이 제2방향에 대해 개방될 수 있고, 형광체(42)의 우측 가장자리 영역에 대응되는 공간(43)의 일측이 제2방향의 반대방향에 대해 개방될 수 있다.
마찬가지로, 제2방향으로 연장되는 M개의 반사형 가이드벽(44) 중 L번째(L는 1 또는 M) 반사형 가이드벽(44)이 제1방향으로 연장되는 N개의 반사형 가이드벽(44)의 단부가 아닌, 양 단부 사이에서 직교할 경우, 형광체(42)의 상측 가장자리 영역에 대응되는 공간(43)의 일측이 제1방향의 반대방향에 대해 개방될 수 있고, 형광체(42)의 하측 가장자리 영역에 대응되는 공간(43)의 일측이 제1방향에 대해 개방될 수 있다.
반대로, 제1방향으로 연장되는 N개의 반사형 가이드벽(44) 중 K번째(K는 1 또는 N) 반사형 가이드벽(44)이 제2방향으로 연장되는 M개의 반사형 가이드벽(44)의 단부에서 직교하고, 제2방향으로 연장되는 M개의 반사형 가이드벽(44) 중 L번째(L는 1 또는 M) 반사형 가이드벽(44)이 제1방향으로 연장되는 N개의 반사형 가이드벽(44)의 단부에서 직교할 경우, 리플렉터(41)에 형성되는 모든 공간(43)은 제1 및 제2방향에 대해 반사형 가이드벽(44)으로 둘러싸여 제1, 2방향에 대해 개방되지 않을 수 있다.
상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제1방향으로 연장되는 또다른 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 또다른 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)과 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)과 수직하게 교차될 수 있다.
상기 제1방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제1방향으로 연장되는 인접한 반사형 가이드벽(44)과 제1이격 간격(d1)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2방향으로 연장되는 반사형 가이드벽(44) 중 어느 하나의 반사형 가이드벽(44)은 제2방향으로 연장되는 인접한 반사형 가이드벽(44)과 제2간격(d2)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔(beam)은 리플렉터(41)에 형성된 복수개의 공간(43) 중 일 공간(43a)을 통해 형광체(42)로 입사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 형광체(42)로 입사된 빔(beam)은 산란되는 동시에 파장이 변환되어, 형광체(42)의 반사층에서 형광체(42)의 광출사면(421)으로 반사될 수 있다.
이 때, 형광체(42)의 반사층에서 반사된 광의 일부는 광출사면(421)을 통해 상기 일 공간(43a)으로 출사되고 반사형 가이드벽(44)에 의해 가이드 되어 상기 일 공간(43a)에서 혼합(integrating) 될 수 있다.
형광체(42)의 반사층에서 반사된 광의 다른 일부는 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)에서 다시 형광체(42)의 내부로 반사될 수 있다.
형광체(42)가 반사형 형광체일 경우, 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)에서 반사된 광은 형광체(42)의 반사층에서 재반사되어 형광체(42)의 광출사면(421)을 통해 상기 일 공간(43a)와 인접하는 타 공간(43b)으로 출사될 수 있고, 반사형 가이드벽(44)에 의해 가이드 되어 상기 타 공간(43a)에서 혼합(integrating) 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 스캐닝부의 구조가 도시된 사시도이다.
스캐닝부(80)는 맴스(Mems) 스캐너일 수 있다. 스캐닝부(80)는 외력에 의해 공진되어 시소 진동하는 구조를 지닐 수 있다.
스캐닝부(80)에 의해, 본 실시예에 따른 본 발명의 차량용 발광기구는 스캐닝 기능을 구현할 수 있다.
스캐닝부(80)의 주위에 초음파 장치 등과 같이 공기의 유동을 발생시키는 장치가 구비될 수 있고, 해당 장치에서 발생시키는 공기의 유동에 의해 스캐닝부(80)가 구동될 수 있다.
스캐닝부(80)의 주위에 구동코일이 권취될 수 있고, 스캐닝부(80)의 주위에 자기장을 발생시키는 마그넷(magnet)쌍이 배치될 수 있다. 코일에 흐르는 전류와 마그넷 쌍의 자기장에 따라 발생하는 회전 모멘트에 의해 스캐닝부(80)가 구동될 수 있다.
스캐닝부(80)는 서로 수직한 두 축에 대해 요동 구동되는 2축 구동형 맴스 스캐너일 수 있다.
스캐닝부(80)는 미러부(800), 제1구동축(801), 제2구동축(802) 및 구동부재(803)을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 스캐닝부(80)는 회동 가능한 제1구동축(801)과, 외측에 제1구동축(801)가 연결된 구동부재(803)와, 구동부재(803)의 내측에 회동 가능하게 연결된 제2구동축(802)과, 제2구동부(802)에 연결된 미러부(800)를 포함할 수 있다.
미러부(800)는 입사된 광을 반사할 수 있다. 미러부(800)는 원형 또는 다각형의 미러일 수 있다. 미러부(800)는 제2구동축(802)에 연결될 수 있다.
구동부재(803)는 내측에 미러부(800)와 제2구동축(802)이 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 구동부재(803)의 내측에 회동 가능하도록 제2구동축(802)이 연결되고, 제2구동축(802)에 미러부(800)가 연결될 수 있다.
구동부재(803)는 외측에 제1구동부(801)가 연결될 수 있다.
제1구동축(801) 및/또는 제2구동축(802)은 회동되는 구동부재(803)를 탄성적으로 지지하기 위해, 축 방향으로 비틀림 변형이 가능한 탄성 부재일 수 있다.
제1구동축(801) 및/또는 제2구동축(802)은 별도의 회전 축이 구비되어 회동하는 강체일 수 있다.
제1구동축(801)은 구동부재(803)의 외측에 연결될 수 있다. 제1구동축(801)은 제1구동축(801)의 길이방향을 중심으로 회동할 수 있다.
제2구동축(802)은 구동부재(803)의 내측 및 미러부(800)에 연결될 수 있다. 제2구동축(802)은 제2구동축(802)의 길이방향을 중심으로 회동할 수 있다. 제2구동축(802)은 구동부재(803)와 독립적으로 회동할 수 있다.
구동부재(803)는 제1구동축(801)에 의해 지지되고, 제1구동축(801)이 회동함에 따라 함께 회동될 수 있다. 따라서, 구동부재(803)는 제1구동축(801)의 길이 방향을 중심으로 회동할 수 있다.
미러부(800)는 제2구동축(802)에 의해 지지되고, 제2구동축(802)이 회동함에 따라 함께 회동될 수 있다. 이때, 제1구동축(201)과 제2구동축(802)은 수직일 수 있으며, 각각 독립적으로 회동할 수 있다. 결과적으로, 제1구동축(801)의 길이 방향을 중심으로 회동하는 구동부재(803)에 연결된 제2구동축(802)이 회동하므로, 미러부(800)는 서로 수직인 제1구동축(801)과 제2구동축(802)에 대해 2축 구동될 수 있다. 이 때, 미러부(800)는 소정의 주파수에 따른 외력에 의해 구동되므로, 소정의 주파수에 따라 회동할 수 있다.
스캐닝부(80)는 2축에 대해 독립적으로 구동될 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 제2구동축(802)이 진동하지 않고 회동되고, 제1구동축(801)은 소정의 주파수에 따라 진동하며 회동될 수 있다. 반대로, 제1구동축(801)은 진동하지 않고 회동되고, 제2구동축(802)은 소정의 주파수에 따라 진동하며 회동될 수 있다.
스캐닝부(80)는 소정의 주파수에 따라 움직이며 입사된 광을 반사하여 광경로를 변환할 수 있다. 스캐닝부(80)는 제1집광기구(81)에서 집광된 광을 반사하여 광경로를 변환시켜, 제2집광기구(82)에 광을 입사시킬 수 있다.
좀 더 구체적으로, 스캐닝부(80)에 입사된 광은 미러부(800)에서 반사될 수 있다. 미러부(800)는 서로 수직한 두 축에 대해 구동되며, 미러부(800)에 입사된 광을 반사하여 광경로를 변환시킨다.
스캐닝부(80)에 의해 광경로가 변환되어 반사된 광은, 제2집광기구(82)에서 집광되어 렌즈(3)의 배면(32)으로 입사되고, 렌즈(3)를 투과하여 반사부(2)에서 반사되어 형광체 어셈블리(4)에 입사될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 형광체 어셈블리에 광이 입사되는 입사 위치의 경로변화가 도시된 개략도이다.
이하, 도 14를 참조하여 스캐닝부(80), 특히 미러부(800)의 구동에 따라 미러부(800)에서 반사된 광이 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 위치의 경로변화를 설명한다.
스캐닝부(80)는 서로 수직인 2축에 대해 각각 구동될 수 있으므로, 스캐닝 모듈(8)에서 출사된 빔의 형광체 어셈블리(4)에 대한 입사위치(P)의 경로변화를 y축 방향인 제1방향과 x축 방향인 제2방향으로 나누어 설명한다.
제1구동축(801)의 회동에 따라 빔의 형광체 어셈블리(4) 입사 위치(P)가 제1방향으로 이동할 수 있고, 제2구동축(802)의 회동에 따라 빔의 형광체 어셈블리(4) 입사 위치(P)가 제2방향으로 이동할 수 있다.
또한 앞서 설명한 바와 같이, 제1구동축(801)은 진동하지 않고 회동되고, 제2구동축(802)은 소정의 주파수에 따라 진동하며 회동될 수 있으므로 이하에서는 본 경우를 예로 들어 설명한다.
먼저, 미러부(800)에서 반사된 빔이 형광체 어셈블리(4)의 우측 상단 영역에 입사될 수 있다. 이 때, 제2구동축(802)는 일 방향으로 회동되고, 그로 인해 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사 위치(P)는 제2방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 제1구동축(801)은 회동되지 않고, 빔의 입사 위치(P)는 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 이동하지 않는다.
빔의 입사위치(P)가 형광체 어셈블리(4)의 좌측 영역에 도달하면, 제1구동축(801)이 회동되고, 그로 인해 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사 위치(P)는 제1방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 제2구동축(802)은 직전까지 회동하던 일 방향과 반대방향인 타 방향으로 회동하여 빔의 입사 위치(P)는 제2방향의 반대방향으로 이동할 수 있다.
빔의 입사 위치(P)가 형광체 어셈블리(4)에서 소정의 위치만큼 제1방향으로 이동하면, 제1구동축(801)은 회동을 멈추고, 제2구동축(802)은 계속해서 타 방향으로 회동한다. 따라서, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사위치(P)는 제2방향의 반대방향으로 이동할 수 있으며, 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 이동하지 않는다.
빔의 입사 위치(P)가 형광체 어셈블리(4)의 우측 영역에 도달하면, 멈춰있던 제1구동축(801)이 다시 동일 방향으로 회동되고, 그로 인해 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사 위치(P)는 제1방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 제2구동축(802)은 직전까지 회동하던 타 방향과 반대방향인 일 방향으로 회동하여 광의 입사 위치(P)는 제2방향으로 이동할 수 있다.
빔의 입사 위치(P)가 형광체 어셈블리(4)에서 소정의 위치만큼 제1방향으로 이동하면, 제1구동축(801)은 회동을 멈추고, 제2구동축(802)은 계속해서 일 방향으로 회동한다. 따라서, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사 위치(P)는 제2방향으로 이동할 수 있으며, 제1방향 또는 제1방향의 반대방향으로 이동하지 않는다.
즉, 제1구동축(801)은 약간의 회동과 정지를 반복할 수 있고, 제2구동축(802)은 소정의 주파수에 따라 진동 회동할 수 있다. 제1구동축(801)은 계속해서 같은 방향으로 회동하고, 제2구동축(802)은 일 방향과 타 방향의 회동이 주기적으로 반복될 수 있다.
그 결과, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사위치(P)는 형광체 어셈블리(4)의 좌우 양단 영역에서 조금씩 아래로 이동하며, 계속해서 좌우 양단 영역을 왕복할 수 있다.
이러한 방식의 구동을 다수 회 반복하면, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔이 형광체 어셈블리(4)의 우측 하단 영역에 도달할 수 있다. 이 때, 제1구동축(801)이 제1방향의 반대방향으로 회동될 수 있으며, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사 위치(P)는 처음으로 되돌아 갈 수 있다. 이 후 다시 처음부터 앞서 설명한 과정이 반복될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)는 입사된 광을 안정적으로 반사시키기 위하여, 상기 설명한 빔의 입사위치(P) 이동경로를 포함하는 범위보다 더 클 수 있다.
상기 설명은 일례에 불과하며, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔의 입사 위치(P) 이동 경로는 제1구동축(801) 및 제2구동축(802)의 구동 방식에 따라 바뀔 수 있다.
한편, 제어부(9)는 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 빔이 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에 입사되면 광원(100)을 오프(Off)시키고, 형광체(42)에 입사되면 광원(100)을 온(On) 시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사위치(P)는 소정의 경로를 따라 이동하게 되며, 이러한 이동 과정에서 형광체(42)가 아닌, 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에 빔의 일부가 입사될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔이 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에 입사될 경우, 이러한 빔은 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에서 반사되어 노이즈(noise)를 발생시키고, 형광체 어셈블리(4)에서 출사되는 광의 색순도를 저하시킬 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 제어부(9)는 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔의 입사위치(P)가 이동하는 과정에서, 빔이 반사형 가이드벽(44)의 상면(441)에 입사되면 광원(100)을 오프(Off)시키고, 형광체(42)에 입사되면 광원(100)을 온(On) 시킬 수 있다.
이로써, 형광체 어셈블리(4)에 입사되는 광은 온전히 형광체(42)로 입사되어 형광체 어셈블리(4)에서 출사되는 광의 색순도가 향상될 수 있다.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 제7 내지 제 10실시예에 따른 형광체 어셈블리와, 형광체 어셈블리에서 출사되는 광의 경로가 도시된 단면도이다.
본 발명의 제7 내지 제10실시예에 따른 형광체 어셈블리(4)를, 제2 내지 제5실시예에 따른 형광체 어셈블리(4)와 각각 비교할 때, 형광체(42) 및 리플렉터(41) 사이의 위치 관계 내지는 반사형 가이드벽(44)의 형태가 동일하다. 또한, 리플렉터(41)가 형성하는 공간(43)이 복수개인 구성은 본 발명의 제6실시예에 따른 형광체 어셈블리(4)와 동일하므로, 이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다
도 16을 참조하면, 본 발명의 제8실시예에 따른 형광체 어셈블리(4)는 복수개의 형광체(42)를 포함할 수 있다. 좀 더 상세히, 리플렉터(41)에서 복수개의 반사형 가이드벽(44)에 의해 형성되는 복수개의 공간(43)에 각각 대응하는 복수개의 형광체(42)가 구비될 수 있다.
복수개의 형광체(42)의 개수와 각 형광체(42)의 넓이는 상기 복수개의 공간(43)의 개수와 각 공간(43)의 넓이에 대응될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 형광체 어셈블리(4)로 입사되는 빔(beam)은 리플렉터(41)에 형성된 복수개의 공간(43) 중 일 공간(43a)을 통해 형광체(42)로 입사되어 파장이 변환될 수 있고, 형광체(42)의 반사층에서 반사된 광은 광출사면(421)을 통해 상기 일 공간(43a)으로 출사되고 반사형 가이드벽(44)에 의해 가이드 되어 상기 일 공간(43a)에서 혼합(integrating) 될 수 있다.
다만, 형광체(42)의 반사층에서 반사된 광은 반사형 가이드벽(44)의 저면(442)에서 반사될 수 없으므로, 상기 일 공간(43a)와 인접하는 타 공간(43b)으로 출사될 수 없다.
도 19는 본 발명의 제11실시예에 따른 차량용 발광기구 및 광경로가 개략적으로 도시된 구성도이다.
본 실시예에 따른 차량용 발광기구는 보조반사부(6), 감지부(7) 및 제어부(9)를 제외하고 제1실시예와 동일하므로, 이하 앞서 설명한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술한다
도 19를 참조하면, 차량용 발광기구는 렌즈(3)의 표면 일부 영역에 구비되고 형광체 어셈블리(4)에서 메인 렌즈(3)로 반사된 광의 일부를 메인 렌즈(3)의 후방으로 반사하는 보조반사부(6)를 더 포함할 수 있다.
또한, 감지부(7)가 보조 반사부(6)의 후방에 배치될 수 있다. 이에 관해서는 이후 자세히 설명한다.
이하, 보조 반사부(6)에 대해 설명한다.
보조 반사부(6)가 렌즈(3)의 표면의 일부 영역에 구비될 수 있다.
보조 반사부(6)는 반사부(2)와 연결되어 단일의 반사부를 구성할 수도 있으나, 렌즈(3)의 광 출사영역을 충분히 확보하기 위해, 렌즈(3)의 전면(31) 또는 배면(32)에 반사부(2)와 이격되게 구비됨이 바람직하다.
반사부(2)와, 보조 반사부(6)는 렌즈(3)의 광축(X)을 기준으로 대칭되게 구비될 수 있다.
반사부(2)와, 보조 반사부(6)는 렌즈(3)의 전면(31)에 180°위상차를 갖고 대칭되게 구비될 수 있다.
반사부(2)가 렌즈(3)의 전면(31) 중 좌측 영역에 형성될 경우, 보조 반사부(6)는 렌즈(3)의 전면(31) 중 우측 영역에 형성될 수 있다.
반사부(2)가 렌즈(3)의 전면(31) 중 상측 영역에 형성될 경우, 보조 반사부(6)는 렌즈(3)의 전면(31) 중 하측 영역에 형성될 수 있다.
반사부(2)와, 보조 반사부(6)는 렌즈(3)의 광축(X)으로부터 동일거리에 구비되거나 렌즈(3)의 광축(X)과 거리가 상이할 수 있다.
렌즈(3)의 표면에서, 반사부(2)와 보조 반사부(6)가 부착된 부분의 곡률은 서로 동일할 수 있다.
반사부(2), 보조 반사부(6) 각각은 렌즈(3)의 전면(31) 중 렌즈(3)의 광축(X) 이외에 코팅된 반사코팅층으로 구성되거나 렌즈(3)의 전면(31) 중 렌즈(3)의 광축(X) 이외에 부착된 반사시트로 구성될 수 있다.
렌즈(3)의 전면(31)에 구비된 반사부(2)는 광원기구(1)에서 출사되어 렌즈(3)를 투과한 빔을 형광체 어셈블리(4)로 반사할 수 있고, 형광체 어셈블리(4)에서 출사된 광은 렌즈(3)를 투과할 수 있고, 이렇게 형광체 어셈블리(4)에서 렌즈(3)로 출사된 광 중 일부는 보조 반사부(6)로 입사될 수 있다.
형광체 어셈블리(4)에서 보조 반사부(6)로 입사된 광은 보조 반사부(6)에 의해 렌즈(3)의 후방으로 반사될 수 있다.
보조 반사부(6)에 의해 렌즈(3)의 후방으로 반사된 광은 렌즈(3)의 배면(32)을 투과하고, 이러한 광은 메인 렌즈(3)의 후방으로 출사될 수 있다.
이하, 감지부(7)에 대해 설명한다.
본 실시예에 따르면, 보조 반사부(6)에서 렌즈(3)의 후방으로 반사된 광을 감지하는 감지부(7)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(9)는 감지부(7)의 감지값에 따라 광원(100)을 제어할 수 있다.
감지부(7)는 렌즈(3)의 후방에 배치될 수 있다.
감지부(7)는 렌즈(3)의 광축(X) 이외에 배치될 수 있다.
감지부(7)는 렌즈(3)의 보조 반사부(6)가 부착된 영역의 후방에 배치될 수 있다.
감지부(7)는, 블루 계열의 광이 투과하는 제1필터(71), 제1필터(71)를 투과한 광을 감지하는 제1광센서(72), 블루 계열의 광을 차단하는 제2필터(73) 및 제2필터(73)를 투과한 광을 감지하는 제2광센서(74)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 감지부(7)는 제1필터(71) 및 제2필터(73)의 전방에 배치되어 제1필터(71) 및 제2필터(73)를 향하는 광을 감광하는 제3필터(78)를 더 포함할 수 있다.
제어부(9)는 제1광센서(72)에서 기준치 초과의 광이 감지되면 광원(100)을 오프(Off)할 수 있다. 제어부(9)는 제2광센서(74)에서 기준값 이하의 광이 감지되거나 광이 감지되지 않으면 광원(100)을 오프(Off)할 수 있다.
제1광센서(72)에서 기준치 초과의 광이 감지되면, 형광체 어셈블리(4)가 블루 계열의 광을 백색 계열의 광으로 전환하지 못한 것을 의미할 수 있고, 이 경우, 차량의 전방으로 블루 계열의 광이 출사되지 않도록 광원(100)을 오프할 수 있다.
또한, 제2광센서(74)에서 기준값 이하의 광이 감지되거나 광이 감지되지 않으면, 형광체 어셈블리(4)가 정상적으로 기능하지 못한 것을 의미할 수 있고, 이 경우, 차량의 전방으로 블루 계열의 광이 출사되지 않도록 광원(100)을 오프할 수 있다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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: 광원기구 10: 광원부
100: 광원 11: 반사부재
2: 반사부 3: 렌즈
4: 형광체 어셈블리 41: 리플렉터
42: 형광체 421: 광출사면
43: 공간 44: 반사형 가이드벽
5: 프로젝션 렌즈 6: 보조 반사부
7: 감지부 8: 스캐닝 모듈
80: 스캐닝부 81: 제1집광기구
82: 제2집광기구 9: 제어부
90: 외부센서

Claims (14)

  1. 전면 일부 영역에 반사부가 구비된 렌즈;
    상기 렌즈의 후방에 위치하는 광원 기구; 및
    입사된 빔의 파장을 변환하여 상기 렌즈로 광을 출사하는 형광체 어셈블리를 포함하고,
    상기 형광체 어셈블리는,
    입사된 빔의 파장을 변환시킨 광을 출사하는 반사형 형광체와,
    상기 반사형 형광체의 방열을 수행하는 방열 부재와,
    상기 반사형 형광체에서 출사된 광을 반사하는 복수개의 반사형 가이드벽을 포함하는 리플렉터를 포함하고,
    상기 리플렉터는 상기 반사형 가이드벽에 의해, 상기 반사형 형광체에서 출사된 광이 통과하는 적어도 하나 이상의 공간을 형성하고,
    상기 형광체 어셈블리는, 상기 반사부에서 반사된 광의 파장을 변환하여 상기 렌즈로 반사하는 차량용 발광기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사형 형광체의 적어도 일부는 상기 공간에 구비되는 차량용 발광기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터는 상기 반사형 형광체의 광출사면에 구비되는 차량용 발광기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터는 상기 반사형 형광체와 상기 렌즈의 사이에 위치하는 차량용 발광기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터의 두께는 상기 반사형 형광체의 두께보다 두꺼운 차량용 발광기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사형 가이드벽의 측면과 상기 반사형 형광체의 광출사면이 직교하는 차량용 발광기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사형 가이드벽의 측면과 상기 반사형 형광체의 광출사면이 둔각을 이루는 차량용 발광기구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공간의 단면적은 형광체 어셈블리로 입사되는 빔의 단면적보다 넓은 차량용 발광기구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원기구는,
    광원을 포함하는 광원부과,
    상기 광원부에서 출사된 빔의 광경로를 변환하는 스캐닝 모듈을 포함하고,
    상기 스캐닝 모듈은,
    소정의 주파수에 따라 움직이며 입사된 빔을 반사하여 광경로를 변환하는 스캐닝부와, 상기 광원부에서 출사된 빔을 집광하여 상기 스캐닝부로 입사시키는 집광기구를 포함하는 차량용 발광 기구.
  10. 제9항에 있어서,
    차량의 외부 정보를 수집하는 외부 센서;
    상기 외부 정보에 기초하여 상기 광원을 제어하는 제어부를 더 포함하는 차량용 발광기구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 형광체 어셈블리에 입사되는 빔이 상기 반사형 가이드벽의 상면에 입사되면 상기 광원을 오프시키고, 상기 반사형 형광체에 입사되면 상기 광원을 온하는 차량용 발광기구.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 공간의 단면은 사각 형상인 차량용 발광기구.
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