KR102543084B1

KR102543084B1 - 차량 램프용 광원 장치

Info

Publication number: KR102543084B1
Application number: KR1020160062605A
Authority: KR
Inventors: 김상훈
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2036-05-23
Also published as: KR20170131878A

Abstract

차량 램프용 광원 장치가 개시된다. 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 광원부, 상기 광원부 각각을 마주보는 방향에 배치되어, 상기 광 각각이 어느 한 방향으로 향하도록 하는 복수의 렌즈 및, 상기 렌즈 각각을 마주보는 방향에 복수의 입사면을 구비한 광학블록을 포함하며, 상기 광 각각은, 상기 입사면 각각에 입사된 이후 상기 광학블록 내부에서 혼합되어 백색 파장의 광으로 변환되며, 광학계 정렬 과정을 최소화하고, 소정 영역에 대한 사용자의 시인성을 향상시키는데 이용될 수 있다.

Description

차량 램프용 광원 장치{Light source apparatus for vehicle lamp}

본 발명은 차량 램프용 광원 장치에 관한 것으로, 특히 백색 파장의 광을 출력하는 차량 램프용 광원 장치에 관한 것이다.

차량의 램프는 사용자의 전방 시계 확보를 위해 전방을 조명하는 헤드 램프 등이 있으며, 일반적으로 할로겐, HID(high intensity discharge), LED 다이오드 등을 광원으로 사용하고 있다.

그런데, 할로겐, HID, LED 다이오드 등은 소비전력이 높기 때문에 광효율이 낮은 단점이 있고, 특히 광원과 렌즈를 포함한 광학계 전체의 사이즈가 커서 디자인 자유도가 낮고 중량이 무거운 단점이 있다.

최근에는 친환경적이면서 수명이 길고 또한 광효율이 높은 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 차량의 램프가 개발되고 있는 추세이다.

도1을 참고하면, 종래 기술에 따른 차량용 램프(100)는 복수의 광원부(110), 복수의 렌즈부(120), 복수의 미러부(130) 및, 비구면 렌즈(140)를 포함하여 구성된다.

복수의 광원부(110)는 제1, 제2, 제3 광원(111, 113, 115)를 포함하며, 제1 광원(111)은 빨간색의 레이저 광(R)을 출력하고, 제2 광원(113)은 녹색의 레이저 광(G)을 출력하고, 제3 광원(115)은 파란색의 레이저 광(B)을 출력한다.

복수의 렌즈부(120)는 제1, 제2, 제3 렌즈(121, 123, 125)를 포함하며, 제1 렌즈(121)는 제1 광원(111)을 마주보는 방향에 구비되고, 제2 렌즈(123)는 제2 광원(113)을 마주보는 방향에 구비되며, 제3 렌즈(125)는 제3 광원(115)을 마주보는 방향에 구비된다.

복수의 미러부(130)는 제1, 제2, 제3 미러(131, 133, 135)를 포함하며, 제1 미러(131)는 빨간색의 레이저 광(R)을 반사하고, 녹색의 레이저 광(G)과 파란색의 레이저 광(B)을 투과하는 특성을 가진다.

제2 미러(133)는 녹색의 레이저 광(G)을 반사하고, 파란색의 레이저 광(B)을 투과하는 특성을 가진다.

제3 미러(135)는 파란색의 레이저 광(B)을 반사하는 특성을 가진다.

상기한 제1, 제2, 제3 미러(131, 133, 135)에 의해 반사되거나, 투과되는 빨간색의 레이저 광(R), 녹색의 레이저 광(G), 파란색의 레이저 광(B)은 혼합되어 백색의 레이저 광으로 변환된다.

비구면 렌즈(140)는 입사되는 백색의 레이저 광을 소정 영역에 출사함으로써, 소정 영역에 대한 사용자의 시인성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량용 램프는 세가지 색상의 레이저 광을 혼합하기 위해 세 개의 미러(131, 133, 135)를 사용하고 있으며, 세 개의 미러(131, 133, 135)를 사용하는 경우에는 전체 부품수가 증가하여 부피가 커지고, 광 혼합을 위한 미러의 정렬이 어려워져 전체 광학계 정렬 과정이 복잡해지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 전체 부품수가 줄어들고, 전체 광학계 정렬 과정이 단순화되는 차량 램프용 광원 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치는 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 광원부; 상기 광원부 각각을 마주보는 방향에 배치되어, 상기 광 각각이 어느 한 방향으로 향하도록 하는 복수의 렌즈; 및 상기 렌즈 각각을 마주보는 방향에 복수의 입사면을 구비한 광학블록;을 포함하며, 상기 광 각각은, 상기 입사면 각각에 입사된 이후 상기 광학블록 내부에서 혼합되어 백색 파장의 광으로 변환될 수 있다.

상기 광학블록은, 상기 백색 파장의 광이 출사되는 출사면을 더 구비할 수 있다.

상기 출사면을 마주보는 방향에 배치되어, 상기 백색 파장의 광을 집광 또는 확산시키는 출사부를 더 포함할 수 있다.

상기 광원부는, 빨간색 파장의 광을 출력하는 제1 광원; 녹색 파장의 광을 출력하는 제2 광원; 및, 파란색 파장의 광을 출력하는 제3 광원을 포함할 수 있다.

상기 복수의 렌즈는, 상기 제1 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제1 렌즈; 상기 제2 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제2 렌즈; 및, 상기 제3 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제3 렌즈;를 포함할 수 있다.

상기 복수의 입사면은, 상기 제1 렌즈로부터 투사되는 상기 빨간색 파장의 광이 입사되는 제1 입사면; 상기 제2 렌즈로부터 투사되는 상기 녹색 파장의 광이 입사되는 제2 입사면; 및 상기 제3 렌즈로부터 투사되는 상기 파란색 파장의 광이 입사되는 제3 입사면;을 포함할 수 있다.

상기 제2 입사면은, 상기 녹색 파장의 광이 상기 제3 입사면을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다.

상기 제3 입사면은, 상기 녹색 파장의 광을 반사하고, 상기 파란색 파장의 광을 투과하는 필터가 구비될 수 있다.

상기 제3 입사면은, 상기 녹색 파장의 광이 상기 제1 입사면을 향하도록 하는 반사각과 상기 파란색 파장의 광이 상기 제1 입사면을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다.

상기 제1 입사면은, 상기 녹색 파장의 광과 상기 파란색 파장의 광을 반사하고, 상기 빨간색 파장의 광을 투과하는 필터가 구비될 수 있다.

상기 제1 입사면은, 상기 녹색 파장의 광과 상기 파란색 파장의 광이 상기 광학블록의 출사면을 향하도록 하는 반사각을 가지고, 상기 빨간색 파장의 광이 상기 광학블록의 출사면을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치에 의하면, 새로운 형태의 광학블록을 이용하여 서로 다른 파장의 광을 백색 파장의 광으로 변환 가능하고, 이러한 백색 파장의 광을 소정 영역에 출사함으로써, 출사된 백색 파장의 광을 통해 소정 영역에 대한 사용자의 시인성이 향상될 수 있다.

또한, 광학블록 하나만 이용하여 백색 파장의 광을 만들 수 있으므로, 전체 부품수가 줄어들고, 전체 광학계 정렬 과정이 단순화될 수 있다.

도1은 종래 기술에 따른 광원 장치의 구성도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치의 구성도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학블록의 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 필터의 반사율을 보여주는 그래프이다.

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.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치(200)는 복수의 광원부(210), 복수의 렌즈부(220), 광학블록(230) 및 출사부(240)를 포함할 수 있다.

차량 램프용 광원 장치(200)는, 복수의 광원부(210)가 서로 다른 파장의 광을 출력하고, 서로 다른 파장의 광이 복수의 렌즈부(220)를 지나 광학블록(230)에 입사되고, 광학블록(230)이 서로 다른 파장의 광을 백색 파장의 광(W)으로 변환하며, 출사부(240)가 이러한 백색 파장의 광(W)을 소정 영역에 출사함으로써, 출사된 백색 파장의 광(W)을 통해 소정 영역에 대한 사용자의 시인성이 향상될 수 있다.

또한, 차량 램프용 광원 장치(200)는, 광학블록(230) 하나만 이용하여 백색 파장의 광(W)을 만들 수 있으므로, 전체 부품수가 줄어들고, 전체 광학계 정렬 과정이 단순화될 수 있다.

복수의 광원부(210)는 서로 다른 파장의 광을 출력하는 것으로서, 제1 광원(211), 제2 광원(213) 및, 제3 광원(215)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 광원(211), 제2 광원(213) 및, 제3 광원(215)은 레이저 광을 출력하는 광원일 수 있다.

제1 광원(211)은 빨간색 파장의 광(R)을 출력할 수 있다. 제2 광원(213)은 파란색 파장의 광(B)을 출력할 수 있다. 제3 광원(215)은 녹색 파장의 광(G)을 출력할 수 있다. 예컨대, 빨간색 파장의 중심 파장은 635nm 이고, 파란색 파장의 중심 파장은 450nm 이고, 녹색 파장의 중심 파장은 520nm 일 수 있다.

복수의 렌즈부(220)는 광원부(210) 각각을 마주보는 방향에 배치되어, 복수의 광원부(210)의 광 각각이 어느 한 방향으로 향하도록 하는 것으로서, 제1 렌즈(221), 제2 렌즈(223) 및 제3 렌즈(225)를 포함할 수 있다.

제1 렌즈(221)는 제1 광원(211)과 광학블록(230) 사이에 배치될 수 있다. 제1 렌즈(221)는 제1 광원(211)의 빨간색 파장의 광(R)이 입사되면, 빨간색 파장의 광(R)이 광학블록(230)을 향하도록 투사할 수 있다.

제2 렌즈(223)는 제2 광원(213)과 광학블록(230) 사이에 배치될 수 있다. 제2 렌즈(223)는 제2 광원(213)의 녹색 파장의 광(G)이 입사되면, 녹색 파장의 광(G)이 광학블록(230)을 향하도록 투사할 수 있다.

제3 렌즈(225)는 제3 광원(215)과 광학블록(230) 사이에 배치될 수 있다. 제3 렌즈(225)는 제3 광원(215)의 파란색 파장의 광(B)이 입사되면, 파란색 파장의 광(B)이 광학블록(230)을 향하도록 투사할 수 있다.

도2 및 도3을 참고하면, 광학블록(230)은 서로 다른 파장의 광을 혼합시켜 하나의 백색 파장의 광(W)으로 변환하는 것으로서, 블록 본체(231), 복수의 입사면(232, 233, 234)과, 출사면(235)을 구비할 수 있다.

블록 본체(231)는 적어도 다섯 개 이상의 면을 가진 다면체일 수 있다. 블록 본체(231)는 색분산이 작고, 투명한 재질일 수 있다. 블록 본체(231)는 렌즈(220) 각각을 마주보는 방향에 복수의 입사면(232, 233, 234)를 구비할 수 있다.

복수의 입사면은 제1 입사면(232), 제2 입사면(233) 및, 제3 입사면(234)를 포함할 수 있다.

제1 입사면(232)은 제1 렌즈(221)를 마주보는 방향에 구비될 수 있다. 제1 입사면(232)은 제1 렌즈(221)로부터 투사되는 빨간색 파장의 광(R)이 입사될 수 있다.

제1 입사면(232)은 녹색 파장의 광(G)과 파란색 파장의 광(B)이 혼합된 청록색 파장의 광(B-G)을 반사하고, 빨간색 파장의 광(R)을 투과하는 제1 필터(of1)가 구비될 수 있다. 여기서, 제1 필터(of1)는 필름 형태일 수 있다.

제1 입사면(232)은, 제3 입사면(234) 방향에서 다가오는 청록색 파장의 광(B-G)이 출사면(235)을 향하도록 하는 반사각을 가질 수 있다.

제1 입사면(232)은 빨간색 파장의 광(R)이 입사되는 경우, 빨간색 파장의 광(R)이 출사면(235)을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다.

제2 입사면(233)은 제2 렌즈(223)를 마주보는 방향에 구비될 수 잇다. 제2 입사면(233)은 제2 렌즈(223)로부터 투사되는 녹색 파장의 광(G)이 입사될 수 있다.

제2 입사면(233)은 녹색 파장의 광(G)이 입사되는 경우, 녹색 파장의 광(G)이 제3 입사면(234)을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다.

제3 입사면(234)은 제3 렌즈(225)를 마주보는 방향에 구비될 수 있다. 제3 입사면(234)은 제3 렌즈(225)로부터 투사되는 파란색 파장의 광(B)이 입사될 수 있다.

제3 입사면(234)은 녹색 파장의 광(G)을 반사하고, 파란색 파장의 광(B)을 투과하는 제2 필터(of2)가 구비될 수 있다. 여기서, 제2 필터(of2)는 필름 형태일 수 있다.

제3 입사면(234)은 제2 입사면(233)을 통해 블록 본체(231) 내부로 들어온 녹색 파장의 광(G)이 제1 입사면(232)을 향하도록 하는 반사각을 가질 수 있다.

제3 입사면(234)은 파란색 파장의 광(B)이 입사되는 경우, 파란색 파장의 광(B)이 제1 입사면(232)을 향하도록 하는 굴절각을 가질 수 있다. 여기서, 제3 입사면(234)으로부터 제1 입사면(232)으로 향해 진행되는 녹색 파장의 광(G)과 파란색 파장의 광(B)은 혼합되어 상기한 바 있는 청록색 파장의 광(B-G)으로 변환된다.

한편, 복수의 입사면(232, 233, 234)의 반사각 및 굴절각은, 광원부(210) 및 렌즈(220)의 위치, 광의 파장과, 블록 본체(231)의 색분산 특성에 따라 달라질 수 있다.

또한, 빨간색 파장의 광(R), 녹색 파장의 광(G)과, 파란색 파장의 광(B)은 제1 입사면(232), 제2 입사면(233)과, 제3 입사면(234) 각각에 입사된 이후 광학블록(231) 내부에서 혼합되어 백색 파장의 광(W)으로 변환될 수 있다. 이렇게 변환된 백색 파장의 광(W)은 출사면(235)을 통해 출사된다.

출사면(235)은 백색 파장의 광(W)이 출사되는 면으로서, 제1 입사면(232)으로부터 다가오는 백색 파장의 광(W)의 진행 경로가 변경되지 않도록 0에 가까운 굴절각을 가질 수 있다.

출사부(240)는 광을 집광 또는 확산시키는 렌즈일 수 있다. 출사부(240)는 광학블록(230)의 출사면(235)을 마주보는 방향에 배치될 수 있다. 출사부(240)는 사용자 필요에 따라 백색 파장의 광(W)을 집광 또는 확산시킬 수 있다.

출사부(240)는 이러한 백색 파장의 광(W)을 소정 영역에 출사함으로써, 출사된 백색 파장의 광(W)을 통해 소정 영역에 대한 사용자의 시인성이 향상될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치(200)는, 광학블록(230) 하나만 이용하여 백색 파장의 광(W)을 만들 수 있으므로, 전체 부품수가 줄어들고, 전체 광학계 정렬 과정이 단순화될 수 있다.

도4를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 램프용 광원 장치(200)에 이용되는 필터(of1, of2)의 특성을 확인할 수 있다.

제1 필터(of1)는, 녹색 파장의 광과 파란색 파장의 광을 반사하는 반사율(G/B reflection)이 100%에 가깝고, 빨간색 파장의 광을 반사하는 반사율이 0%에 가까운 특성을 가진다.

제2 필터(of2)는, 녹색 파장의 광을 반사하는 반사율(G reflection)이 100%에 가깝고, 파란색 파장의 광을 반사하는 반사율이 0%에 가까운 특성을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 광원 장치
110: 광원부
111, 113, 115: 제1, 제2, 제3 광원
120: 렌즈부
121, 123, 125: 제1, 제2, 제3 렌즈
130: 리플렉터부
131, 133, 135: 제1, 제2, 제3 리플렉터
140: 비구면 렌즈
200: 차량 램프용 광원 장치
210: 광원부
211, 213, 215: 제1, 제2, 제3 광원
220: 렌즈부
221, 223, 225: 제1, 제2, 제3 렌즈
230: 광학블록
231: 블록 본체
232, 233, 234: 제1, 제2, 제3 입사면
235: 출사면
240: 출사부

Claims

서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 광원부;
상기 광원부 각각을 마주보는 방향에 배치되어, 상기 광 각각이 어느 한 방향으로 향하도록 하는 복수의 렌즈; 및
상기 렌즈 각각을 마주보는 방향에 복수의 입사면을 구비한 광학블록;을 포함하며,
상기 광 각각은, 상기 입사면 각각에 입사된 이후 상기 광학블록 내부에서 혼합되어 백색 파장의 광으로 변환되고,
상기 광원부는,
서로 다른 파장의 광을 출력하는 제1 광원, 제2 광원, 및 제3 광원을 포함하고,
상기 복수의 입사면은 상기 제1 광원에서 출력된 광이 입사되는 제1 입사면, 상기 제2 광원에서 출력된 광이 입사되는 제2 입사면, 및 상기 제3 광원에서 출력된 광이 입사되는 제3 입사면을 포함하고,
상기 제1 입사면, 상기 제2 입사면, 및 상기 제3 입사면 중 적어도 하나의 입사면은 자신 이외의 다른 입사면을 통해 상기 광학블록으로 입사한 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학블록은, 상기 백색 파장의 광이 출사되는 출사면을 더 구비한 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제2항에 있어서,
상기 출사면을 마주보는 방향에 배치되어, 상기 백색 파장의 광을 집광 또는 확산시키는 출사부를 더 포함하는 차량 램프용 광원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 광원은 빨간색 파장의 광을 출력하고,
상기 제2 광원은 녹색 파장의 광을 출력하고,
상기 제3 광원은 파란색 파장의 광을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 렌즈는,
상기 제1 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제1 렌즈;
상기 제2 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제2 렌즈; 및,
상기 제3 광원과 상기 광학블록 사이에 배치되는 제3 렌즈;
를 포함하는 차량 램프용 광원 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 입사면에는 상기 제1 렌즈로부터 투사되는 상기 빨간색 파장의 광이 입사되고,
상기 제2 입사면에는 상기 제2 렌즈로부터 투사되는 상기 녹색 파장의 광이 입사되고,
상기 제3 입사면에는 상기 제3 렌즈로부터 투사되는 상기 파란색 파장의 광이 입사되는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 입사면은, 상기 녹색 파장의 광이 상기 제3 입사면을 향하도록 하는 굴절각을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제7항에 있어서,
상기 제3 입사면은, 상기 녹색 파장의 광을 반사하고, 상기 파란색 파장의 광을 투과하는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제8항에 있어서,
상기 제3 입사면은, 상기 녹색 파장의 광이 상기 제1 입사면을 향하도록 하는 반사각과 상기 파란색 파장의 광이 상기 제1 입사면을 향하도록 하는 굴절각을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 입사면은, 상기 녹색 파장의 광과 상기 파란색 파장의 광을 반사하고, 상기 빨간색 파장의 광을 투과하는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 입사면은, 상기 녹색 파장의 광과 상기 파란색 파장의 광이 상기 광학블록의 출사면을 향하도록 하는 반사각을 가지고, 상기 빨간색 파장의 광이 상기 광학블록의 출사면을 향하도록 하는 굴절각을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 광원 장치.