KR102734822B1 - 자동차 전조등용 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차용 조명 시스템은 컷오프 프로파일을 나타내는 광 빔을 방출하는 적어도 하나의 주 광학 방출 장치(2)를 포함하며, 상기 주 광학 방출 장치(2)는 적어도 하나의 광원(1); 및 단일품인 주 광학 부재(2)로서, 상기 광원(1)에 의해 방출되는 광 빔을 수광하기에 적합한 입사면(6)과, 수광된 광 빔 내에 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면과, 상기 광 빔용의 출사면(8)을 포함하는, 주 광학 부재를 포함한다. 이 시스템에 있어서 특징은, 이 시스템이 상기 주 광학 방출 장치(들)(2)의 하류에 배치된 투사 장치(14)도 포함하며, 상기 투사 장치는, - 상기 주 광학 방출 장치들(2)에 대면하게 배치된 입사면(15)으로서, 주 광학 방출 장치(들)(2)로부터 출력으로서 나오는 광 빔의 광선을 도입시키는 입사면(15); 및 - 광 빔(17)을 투사시키는 하나의 연속 출사면(16)을 포함한다는 것에 있다.

Description

자동차 전조등용 조명 시스템{LIGHTING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLE HEADLIGHT}

본 발명은 조명 시스템에 관한 것이다.

바람직한 적용은 신호 발생 장치 및/또는 조명 장치, 특히 자동차 전조등을 제조하는 자동차 산업에 관련된다.

자동차 산업 분야에, 조명 모듈 또는 전조등이 공지되어 있는데, 그 중에는 전통적인 것으로서 주로 밤에 사용하며 다가오는 차량의 운전자가 눈부시지 않도록 하는 광선 분포를 가지며 도로 상에서 거의 70m의 범위를 가지는 하향등(low beam 또는 dipped beam)이 있다. 전형적으로, 이러한 전조등은 그 상부에, 반대 방향에서 다가오는 차량의 운전자가 위치하고 있어야 할 구역을 조명하지 않도록 하기 위해, 수평선 아래로 약 0.57도의 각을 갖는 것이 바람직한 수평부를 갖는 컷오프(cutoff)를 갖는다.

이 분야에는 또한 상향등과, 컷오프를 갖는 빔을 구비한 안개등도 있다.

프랑스 특허 공보 FR3010772호는 컷오프 프로파일을 갖는 광선을 발생시키는 발광 장치를 형성한다는 것에 의해 이러한 기술의 틀 내에 속하는데, 이 발광 장치는,

- 광원;

- 광선을 전파하는 주 광학 부재로서, 상기 광원으로부터 나오는 광선을 상기 주 광학 부재 안으로 도입되게 통과시키는 입사부(input portion)와, 출사 광 빔을 투사되게 통과시키는 출사부(output portion)를 포함하며, 고형 단일품으로 형성된 주 광학 부재; 및

- 광축을 따라서 상기 입사부와 상기 출사부 사이에서 상기 주 광학 부재의 중간부에 위치된 주 광학 부재의 벽으로 이루어지며, 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면을 포함한다.

이러한 발광 장치들 중 몇몇은 일반적으로 차량의 전방에 광학 블록의 레벨에서 수평으로 정렬된 다음 조명 시스템을 형성한다.

따라서, 상이한 장치들의 출사부들을 광학 블록의 외부 렌즈를 통해서 차량의 정면에서 볼 수 있다. 이러한 출사부들 각각은 구형 외관의 표면, 또는 예컨대 환상 부분에 대응하는 표면으로 이루어진다. 이들은 광학 블록 내의 활용할 수 있는 공간에서의 장치들의 배치 및 전기적 연결 가능성에 따라 외부 렌즈에 다소 근접시킴으로써 서로에 대해 오프셋된다.

오늘날, 외부 렌즈의 곡선 프로파일을 따르는 출사면을 갖는 소형 조명 시스템을 갖추려고 하는 새로운 추세가 증가하고 있다.

오프셋 장치들 및 상이한 형태의 출사부들을 갖춘 기존의 조명 시스템 장치(light system arrangement)의 경우, 복수의 출사부에 의해 형성된 출사면은 비교적 매력적이지 않으며, 대응하는 외부 렌즈의 곡률의 연속성을 유지할 수 없게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 출사면이 곡면으로 되어 있고 하류에 배치된 외부 렌즈의 프로파일을 따르는 조명 시스템을 제안하는 것이다.

따라서, 본 발명은 컷오프 프로파일을 나타내는 광 빔을 방출하는 적어도 하나의 주 광학 방출 장치(primary optical emission device)를 포함하는 자동차용 조명 시스템에 관한 것으로, 상기 주 광학 방출 장치는 적어도 하나의 광원; 및 단일품인 주 광학 부재로서, 상기 광원에 의해 방출되는 광 빔을 수광하기에 적합한 입사면과, 수광된 광 빔 내에 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면과, 상기 광 빔용의 출사면을 포함하는, 상기 주 광학 부재를 포함한다.

컷오프 프로파일은 평평한 컷오프 프로파일, 수평 컷오프 프로파일, 또는 심지어는 경사진 컷오프 프로파일일 수 있다. 변형 예로서, 컷오프 프로파일은 사이의 각을 예를 들어 15°로 형성하는 두 개의 평평한 컷오프 부분들을 포함하는 컷오프 프로파일일 수 있다.

바람직하게는, 상기 주 광학 부재는 광 빔이 주 광학 부재 내에서 그 주 광학 부재의 내부 벽들 상에서의 내부 전반사에 의해 입사면으로부터 출사면까지 전파될 수 있게 하기에 적합한 재료로 제조된다.

근본적으로, 본 발명의 조명 시스템은, 주 광학 방출 장치(들)(primary optical emission device)의 하류에 배치된 투사 장치(projection device)도 포함하고, 상기 투사 장치는,

- 주 광학 방출 장치(들)에 대면하게 배치된 입사면으로서, 주 광학 방출 장치(들)로부터 출력으로서 나오는 광 빔의 광선을 도입시키는 입사면; 및

- 광 빔을 투사시키는 하나의 연속 출사면을 포함한다는 데 특징이 있다.

따라서, 본 발명은, 두 개의 광학 장치, 즉 컷오프 프로파일을 생성하는 것으로 구성된 기능을 가지는 주 광학 방출 장치와, 빔을 무한대로 되돌리는 기능과 매력적인 곡면 출사면을 갖도록 하는 기능을 가지는 투사 장치를 사용함으로써, 무한대로 투사되는 LED 광을 생성시킬 수 있게 한다. 따라서, 매력적이지 않은 주 광학 방출 장치는 외부 렌즈를 통해 볼 수 없으며, 투사 장치의 출사면만 보일 것이다.

주 광학 방출 장치 각각은, 예를 들어, 상기 프랑스 특허 공보 FR3010772호에 기재된 것과 마찬가지로 컷오프 프로파일을 생성시킬 수 있게 하는 굴절 접힘 장치를 포함한다. 상기 방출 장치의 광원에 의해 방출되는 광선들 모두가 상기 굴절 접힘 장치 상으로 집속되고, 이어서 굴절 접힘 장치는 그 광선들을 주 광학 방출 장치의 출사면을 향해 반사시킨다.

이 광선들은 주 광학 방출 장치의 출사부에서 발산되어서, 광선들 모두를 무한대로 시준하게 될 투사 장치에 도착한다.

투사 장치는 모든 주 광학 방출 장치에서 공통적이므로, 제기된 기술적 문제를 해결할 수 있게 하는 하나의 곡면 출사면을 갖는다.

구체적으로, 투사 장치는 투사 렌즈로 구성된다.

주 광학 부재는, 광원의 1차 상(primary image)을 차단면 상에 형성시키도록 배치되며 입사면을 포함하는 입사부를 포함한다.

가능한 구성에 따르면, 주 광학 부재의 입사면은, 광원으로부터 나오는 광선들은 상기 입사면을 통해 침투됨, 공동 형태를 갖는다. 이 공동은 표면 부분, 즉 광원이 위치되는 제 1 초점을 향해 볼록하며 주 광학 부재의 광축에서 회전 대칭인 것이 유리한 표면 부분을 갖는다. 이 볼록면은 오목한 배치 방향의 표면에 의해 둘러싸이며, 또한 주 광학 부재의 광축에서 회전 대칭이다. 상기 오목면은 바람직하게는 광원이 위치해 있는 제 1 초점과 일치하는 중심을 갖는 구면이다.

예를 들어, 상기 입사부는 수광된 광 빔을 상기 차단면의 가장자리에 배치된 제 2 초점에 예를 들어 반사에 의해서 집중시키도록 배열된다. 1차 상(primary image)은 이 경우에서는 광원의 실제 상(real image)이다. 입사부는 예를 들면 집중 시준기(concentration collimator)일 수 있다. 변형 예로서, 상기 입사부는 타원형 프로파일의 벽을 포함할 수 있다.

더 구체적으로, 주 광학 부재는 입사부와 마찬가지로 광축을 따라 연장되는 것이 유리한 중간부를 포함한다. 그럼에도 불구하고, 상기 주 광학 부재는 중공 구역으로 나타내고 있는 기하학적 끊김 구역(break zone)을 포함한다.

이 구역은 광축 쪽을 향해 주 광학 부재의 중심을 향하는 공동 형태의 양각부(relief)를 형성한다.

상기 중공 구역은 다양한 형태를 취할 수 있다. 전체적으로, 상기 중공 구역은 수직 단면에서 보았을 때의 노치, 즉 2차 초점의 위치에 대응하는 피크를 구성하며 중간 구역의 내부 쪽으로 향하는 정점을 갖는 각을 형성하는 이면각의 면들에 의해 한정된 노치일 수 있다. 따라서, 상기 피크는 광선들이 중공 구역에 의해 간섭되는 공간의 부분이다.

이 간섭 부분은 컷오프 프로파일을 생성할 수 있게 하는 차단면을 형성한다. 상기 차단면은 주 광학 부재를 둘러싸는 공기와 같은 환경과의 계면에 있고, 그래서 소정의 디옵터가 이 레벨에서 생성된다.

광원으로부터 나오는 광선들은 입사부에 의해서, 차단면에 위치된 2차 초점의 위치를 향해 수렴하도록, 지향된다.

가능한 구성에 따르면, 광선들의 집중은 유사 스폿 구역에서 일어날 수 있고, 이는 입사부가 반사된 광선들을 벽 위의 반사 위치와 무관하게 중앙 지점 둘레의 공간의 한 지점 또는 작은 구역에 집중시킨다는 것을 의미한다. 이어서 초점이 맞추어지는 지점을 따라 2차 초점의 위치가 형성된다.

다른 가능한 구성에 따르면, 2차 초점의 위치는 초점이 맞추어지는 선을 따라 형성되기도 한다. 이 상황에서, 광원의 한 지점으로부터 방출되고 이 지점을 통과하는 수직 평면에 있는 모든 광선들은 초점들의 위치의 한 지점에 집중되고, 광원의 상기 지점에 의해 방출되며 그 지점을 통과하는 수직이 아닌 면에 있는 광선들은 서로 평행한 방향으로 반사된다.

따라서, 2차 초점들의 위치에서의, 차단면의 형태와 채택된 초점 형성이 컷오프를 결정한다.

끝으로, 주 광학 부재는, 1차 상의 2차 상을 형성시키도록 배치되며 출사면을 포함하는 출사부를 포함하고, 투사 장치는 상기 2차 상을 투사하도록 배열된다.

이 출사부는 1차 상의 가상 제 2 상을 제 3 초점에, 또는 제 3 초점들의 선에, 형성하도록 배열된다. 필요한 경우, 투사 장치는 제 3 초점에 또는 제 3 초점들의 선과 일치하는 초점 또는 초점들을 갖는다. 상기 2차 상은 어쩌면 주 광학 부재의 출사면의 상류 또는 하류에 위치될 수 있다.

다른 선택적이고 비제한적인 특징들이 아래에 제시된다.

- 주 광학 방출 장치(들)로부터 유래되는 모든 광선들은 투사 렌즈의 출사면에서부터는 조명 시스템의 광축(X)에 평행한 한 방향으로 서로 평행하게 배향된다.

- 투사 렌즈의 입사면은 연속적이다.

- 조명 시스템은 광원과 주 광학 부재를 각각이 포함하고 있는 적어도 두 개의 주 광학 방출 장치를 포함한다.

- 주 광학 방출 장치는 하나의 동일 수평면 상에 배열되고, 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면 상의 광선들의 하나의 동일한 초점 형성 선을 공유한다.

- 투사 렌즈의 입사면이 불연속이고, 서로 연결된 몇 개의 부분들로 분할되고, 상기 부분들 각각은 주 광학 방출 장치의 하류에 적응되어 위치된다.

- 상기 주 광학 방출 장치와 상기 투사 장치는 단일품의 조립체로 형성된다.

본 발명의 또 다른 주제는 기재된 적어도 하나의 조명 시스템을 구비한 차량으로 이루어진다.

종래 기술의 것과 대비되는 본 발명의 해결책에 의해 제공되는 이점은 투사 렌즈의 출사면을 원하는 형태로 취할 수 있고, 그래서 그 투사 렌즈가 외부 보호 렌즈의 곡면 및 연속 형태를 밀접하게 따를 수 있다는 것이다. 따라서, 그 형태는, 외부 렌즈 뒤에서 통상적으로 보이는 형태인, 외부 렌즈의 프로파일에 대해 오프셋 되어 있는 반구 형태 또는 환상부 형태를 갖는 대신에, 외부 렌즈를 통해 볼 수 있는 외부 렌즈의 형태와 유사한 형태가 될 것이다.

첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시적이며 비제한적 예로서 제시되는 본 발명의 적어도 일 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 위한 기재로부터, 본 발명은 더 잘 이해될 것이며, 본 발명의 그 밖의 다른 목적들, 세부 사항들, 특징들, 및 장점들도 더 명확하게 명백해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 조명 시스템의 예시적인 실시예의 광축을 통과하는 수직 평면에 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 시스템의 예시적인 실시예의 광축을 통과하는 수직 평면에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 본 발명의 조명 장치의 사시도이다.
도 4는 몇 개의 광선들의 수평면에서의 전파를 개략적으로 나타내고 있는, 본 발명의 조명 시스템을 도시하는 도면이다.
도 5는 몇 개의 광선들의 수직면에서의 전파를 개략적으로 나타내고 있는, 본 발명의 조명 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4와 마찬가지로 위에서 바라 본 본 발명의 조명 시스템을 도시하는 도면이다.
도 7은 전방에서 바라 본 본 발명의 조명 시스템을 도시하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 완전히 장착된 투사 렌즈의 사시도이다.
도 10a 및 도 10b는 투사 렌즈의 입사면 형태에 있어서의 두 가지 예를 도시하는 도면이다.
도 11은 투사 렌즈의 불연속 입사면의 한 예를 도시하는 평면도이다.
도 12는 조명 시스템이 히트 싱크 및 전자 기판과 함께 하나의 조명 모듈로 통합된 예를 도시하는 평면도이다.

본 명세서에서 "수직" 및 "수평"이라는 용어는 방향을, 특히 컷오프 방향을 나타내기 위해 사용된 것으로, "수직"이라는 용어는 수평의 평면에 대해 직각인 배치 방향에 따른 것이고, "수평"이라는 용어는 수평의 평면에 대해 평행인 배치 방향에 따른 것이다. 이 용어들은 차량에서의 장치의 작동 조건에서 고려되어야 한다. 이들 단어의 사용은 수직 및 수평 방향의 주위에서의 약간의 변화가 본 발명에서 제외된다는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 이들 방향에 대한 + 또는 - 10° 수준의 경사는 본원에서는 상기 두 가지의 우선 방향 둘레에서의 작은 변화로 간주된다.

본원에서는 "평행"이라는 용어 또는 축과 일치한다는 개념이 특히 제조 또는 조립 공차와 함께 사용되는데, 실질적으로 평행한 방향 또는 실질적으로 일치하는 축은 그 범위에 속한다.

더욱이 본 발명의 조명 시스템에 의해 생성된 컷오프는 공간에서 임의의 배치 방향을 취할 수 있다.

컷오프 프로파일은 낮은 광 노출 구역의 존재로 인해 광축 둘레에 균일하지 않게 분포되는 출사 빔의 형성과 우선적으로 관계되며, 그러한 구역은 평평하거나 경사질 수 있는 컷오프 프로파일에 의해 실질적으로 그 경계가 정해진다.

상이한 도면에 표시된 사례는 특히 자동차의 전방의 전조등 설치에 적합하다.

종래 기술의 한 예를 나타내는 도면에 대응하는 도 1을 참조하면, 조명 시스템은 이 시스템의 광축(X)과 일치하는 축을 따라 배향된 중위 방향(mean direction)을 갖는 광선들을 방출하도록 구성된 광원(1)을 포함한다.

광원(1)은 하나 이상의 광원, 특히 하나 이상의 발광 다이오드(LED)로 구성될 수 있다. 복수의 다이오드(LED)인 경우, 이들이 하나의 동일 평면에 위치되도록 하는 것이 유리하다. LED는 실질적으로 그들의 설치 면에 의해 경계가 정해진 반쪽 공간에서 빛을 방출하며, 방출의 중위 방향은 일반적으로 LED의 면에 대해 직각이다.

도면에 나타낸 실시예의 경우, 상기 광원(1)은 단일 LED로 구성된다. 광원(1)은 난형 외관을 보이는 형태를 갖는 주 광학 부재(2)와 협동한다. 주 광학 부재(2)에 대해서 가능한 다른 변형 형태들이 있다.

일반적으로, 주 광학 부재(2)는 무엇보다도 먼저 입사부(3)를 포함한다. 입사부는 광원(1)으로부터 나오는 광선들(11)을 침투시키는 면(6)을 포함한다. 상기 면(6)은 광원(1)을 받아들이는 초점을 갖는 광학 부재가 만들어지도록 공동 형태를 취한다. 이 공동은 표면 부분(6b), 즉 광원(1)이 위치되는 초점을 향해 볼록하며 광축에서 회전 대칭인 것이 유리한 표면 부분을 갖는다. 이 표면(6b)은 표면(6a)에 의해 둘러싸이고, 또한 광축(X)에서 회전 대칭이며, 오목한 배치 방향을 취한다. 상기 표면(6a)은 바람직하게는 광원(1)이 위치해 있는 제 1 초점과 일치하는 중심을 갖는 구면이다. 이렇게 알맞게 한정된 면(6)을 통해 입사하는 광선들(11)은 입사부(3)에 전파되어, 그 입사부(3)의 주변 벽(7)에서의 반사에 의해 주 광학 부재(2) 안에 유지된다. 상기 주변 벽은 광선들(11)의 방향을, 출사부(5)를 통해 광선이 빠져나가기 전에 컷오프가 발생하는 주 광학 부재(3)의 중간부(4)를 향하게 하는, 방향 수정을 적용하는 굴절 기능을 갖는다.

더 구체적으로, 입사부(3)의 주변 벽(7)은 상기 반사된 광선들(11)을, 본 명세서에서는 2차 초점들(9)의 위치라고 부르는 초점 형성 위치(9)를 향해 집중시키도록 구성된다. 원하는 초점이 형성된 결과, 벽(12)이 구성된다.

중간부(4)는 입사부(3)와 마찬가지로 광축(X)을 따라 연장되는 것이 유리하다. 그럼에도 불구하고, 중간부는 중공 구역(10)으로 나타내고 있는 기하학적 끊김 영역(break zone)을 포함한다.

이 구역(10)은 광축(X) 쪽을 향해 주 광학 부재(2)의 중심을 향하는 공동 형태의 양각부(relief)를 형성한다.

상기 중공 구역(10)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 전체적으로, 그것은 수직 단면에서 보았을 때의 노치, 즉 2차 초점(9)의 위치에 대응하는 피크를 구성하며 중간 구역(4)의 내부 쪽으로 향하는 정점을 갖는 각을 형성하는 이면각의 면들에 의해 한정된 노치일 수 있다. 따라서, 상기 피크는 광선들(11)이 중공 구역(10)에 의해 간섭되는 공간의 부분이다.

이 간섭 부분은 컷오프 프로파일을 생성할 수 있게 하는 차단면을 형성한다. 상기 차단면은 주 광학 부재(2)를 둘러싸는 공기와 같은 환경과의 계면에 있고, 그래서 소정의 디옵터가 이 레벨에서 생성된다.

광원(1)으로부터 나오는 광선들은 입사부(3)에 의해서, 차단면에 위치된 2차 초점들(9)의 위치를 향해 수렴하도록, 지향된다.

가능한 구성에 따르면, 광선들의 집중은 유사 스폿 구역에서 이루어질 수 있고, 이는 입사부(3)가 반사된 광선들(11)을 벽(7) 위의 반사 위치와 무관하게 중앙 지점 둘레의 공간의 한 지점 또는 작은 구역에 집중시킨다는 것을 의미한다. 이어서 초점이 맞추어지는 지점을 따라 2차 초점들(9)의 위치가 형성된다.

다른 가능한 구성에 따르면, 2차 초점(9)의 위치는 초점이 맞추어지는 선을 따라 형성되기도 한다. 이 상황에서, 광원(1)의 한 지점으로부터 방출되고 이 지점을 통과하는 수직 평면에 있는 모든 광선들(11)은 초점들(9)의 위치의 한 지점에 집중되고, 광원의 상기 지점에 의해 방출되며 그 지점을 통과하는 수직이 아닌 면에 있는 광선들은 서로 평행한 방향으로 반사된다.

따라서, 2차 초점들(9)의 위치에서의, 차단면의 형태와 채택된 초점 형성이 컷오프를 결정한다.

차단면에 의해 차단되지 않은 광선들은 주 광학 부재(2)의 출사부(5)를 향해 전파된다. 상기 출사부(5)는 투사 렌즈로서 작용하며, 출사면(8)을 통해 출사 빔(12)을 전달한다. 이 빔(12)은 수직면(도 1에서 볼 수 있음)과 수평면 모두에서 서로 평행한 광선들로 이루어진다. 따라서, 상기 빔은 투사 렌즈에 의해 무한대로 지향된다. 이 출사면(8)은 조명 시스템의 투명한 외부 보호 렌즈의 바로 상류에 배치되고, 그래서 그 외부 렌즈를 통해서 볼 수 있다.

도 2는 본 발명의 가능한 구성에 대응한다. 이는 전술한 바와 같은 도 1과 동일한 조명 시스템을 사용하지만, 출사부(5)가 수정되어 있고, 제 1 주 광학 부재(2)의 하류와 외부 보호 렌즈(도면에 표시되지 않음)의 상류에 제 2 주 광학 부재(14)가 추가되어 있는 것이다.

사실상, 출사면(8)이 이제는 광선들을 집중시킬 수 있도록 약간 편향시키는 집중 렌즈(8)로 구성되어 있다는 점에서, 출사부(5)가 변경되어 있다. 이 예에서, 그의 집중 배율은 수평 방향에서는 강하고 수직 방향에서는 약하다. 따라서, 제 1 주 광학 부재(2)에서의 빔(13)은 더 이상 무한대로 지향되지 않고, 도 2에 나타낸 바와 같이 발산된다.

그 다음, 이 발산 빔(13)은, 투사 렌즈(14)에 대응하며 무한대로 지향하는 출사 빔(17)을 전달하는 제 2 주 광학 부재(14)를 통과한다. 이 렌즈는 입사면(15)과 출사면(16)을 포함한다.

따라서, 본 발명에 따른 조명 시스템은 제 1 주 광학 부재(2)에 대응하는 것으로, 컷오프 프로파일을 갖는 광 빔을 방출하는 장치와; 제 2 주 광학 부재(14)에 대응하는 것으로, 광 빔을 무한대로 투사하는 장치를 포함한다.

조명 시스템의 외부 보호 렌즈를 통해 보이는 표면은 더 이상 제 1 주 광학 부재(2)의 출사면(8)이 아니고, 제 2 주 광학 부재(14)의 출사면(16), 즉 투사 장치(14)의 출사면(16)이다. 더 높은 명확성을 위해, 이하의 설명에서는 투사 렌즈(14)라는 용어가 사용된다.

종래 기술의 것과 대비되는 본 발명의 해결책에 의해 제공되는 이점은 투사 렌즈(14)의 출사면을 원하는 형태로 취할 수 있고, 그래서 그 투사 렌즈가 외부 보호 렌즈의 곡면 및 연속 형태를 밀접하게 따를 수 있다는 것이다. 따라서, 그 형태는, 외부 렌즈 뒤에서 통상적으로 보이는 형태인, 외부 렌즈의 프로파일에 대해 오프셋 되어 있는 반구 형태 또는 환상부 형태를 갖는 대신에, 외부 렌즈를 통해 볼 수 있는 외부 렌즈의 형태와 유사한 형태가 될 것이다.

이것은 조명 시스템이 다수의 정렬된 방출 장치를 포함하는 경우에 더욱 유리하다. 사실상, 본 발명에 따른 조명 장치는 광 빔을 방출하기 위한 장치(2)를 하나 이상 포함할 수 있지만, 아직까지는 오로지 도 3에 도시된 바와 같이 단일 투사 렌즈(14)를 포함한다. 따라서, 외부 렌즈를 통해서 볼 수 있는 것은 아직까지는 오로지 단일의 출사면이지, 종래 기술에서처럼 외부 렌즈 뒤에 매력적이지 않은 기복을 생성시키는 다수의 상이한 형태로 보일 수 있는 다수의 출사면이 아니다.

도 3은 공교롭게도 네 개의 방출 장치(2)와 하나의 투사 렌즈(14)를 도시한다. 이 도면에서, x축, y축, z축은 이하의 설명에서 평면들 및 광선들의 배향을 더 잘 정의할 수 있도록 하기 위해 식별된다. x축과 y축은 수평인 외관의 평면에 위치되고, z축은 수직인 외관의 평면에 위치된다.

제시된 예에서, 방출 장치(2)는 하나의 동일 수평면 상에 배열되고, 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면 상의 광선들의 하나의 동일한 초점 형성 선(9)을 공유한다. 이 방출 장치들(2)은 상향 빔을 생성하는 작동을 동시에 할 수 있다.

상기 장치들을 수직 방향으로 180° 초과하여 회전시키면 안개등을 만들 수 있다.

도 4는 도 3에 따른 조명 시스템을 통과하는 광선들의 경로를 수평면에서 도시하고 있다.

광선들이 네 개의 광원(1)을 떠나서, 벽(7)에서 반사되고, 2차 초점들(9)의 위치에서 차단면에 집속되고, 그 다음 방출 장치들(2)의 출사면(8)을 향해 지향된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 출사면(8)은 상대적으로 강한 수평 배율을 갖는 집중 렌즈 기능을 가지며, 하나의 동일한 빔의 광선들을 대응하는 방출 장치(2)의 광축(Ex)의 방향에서 서로 거의 평행하게 집중시킬 수 있다(도 6 참조).

네 개의 방출 장치(2)를 떠나는 네 개의 빔들은 분명히 서로 평행하지 않다.

그 다음 그 빔들은 투사 렌즈(14)의 입사면(15)에 도달한다. 이 입사면(15)은 약한 수평 배율을 가지므로, 광선들을 아주 약간만 편향시킨다. 네 개의 빔들이 마침내 투사 렌즈(14)의 출사면(16)에 도달하게 되고, 그 출사면은 모든 빔의 모든 광선들의 배향을 조명 시스템의 일반적인 광축(X)의 방향에 평행한 하나의 동일한 방향에서 평행하게 재배향시킨다(도 6 참조).

도 5는 도 3에 따른 조명 시스템을 통과하는 광선들의 경로를 수직면에서 도시하고 있다.

광선들이 네 개의 광원(1)을 떠나서, 벽(7)에서 반사되고, 2차 초점들(9)의 위치에서 차단면에 집속되고, 그 다음 방출 장치들(2)의 출사면(8)을 향해 지향된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 출사면(8)은, 오로지 약한 수직 배율을 가지며 광선들을 아주 약간만 편향시키는 집중 렌즈들(8)로 구성된다. 따라서, 네 개의 방출 장치(2)를 떠나는 네 개의 빔들은 수직 방향으로 발산되는 광선들로 이루어진다. 그 다음 그 빔들은 투사 렌즈(14)의 입사면(15)에 도달한다. 이 입사면(15)은 모든 빔의 모든 광선들의 배향을 조명 시스템의 일반적인 광축(X)의 방향에 평행한 하나의 동일한 방향에서 거의 평행하게 재배향시킨다. 네 개의 빔들은 마침내 출사면(16)에 도달하는데, 이 출사면의 수직 배율은 약하긴 하지만 모든 빔의 모든 광선들을 일반적인 광축(X)에 완벽하게 평행하게 배향시키도록 하는 데 있어서는 충분하다.

수평면과 수직면 모두에서 광선들이 취한 각기 다른 궤적의 끝에서, 서로 평행하고 하나의 동일한 방향으로 무한대로 향해 지향되는 빔들(17)은 그에 따라 조명 시스템을 떠난다.

도 4에 도시된 바와 같이, 투사 렌즈(14)에 도달하는 빔들의 모든 광선들은 방출 장치(2)의 상류에 위치한 가상 초점 거리 곡선(18)으로부터 나온다. 따라서, 상이한 방출 장치들(2)이 하나의 동일한 가상 초점 선(18)을 공유하여 일반적인 광학 시스템을 생성한다.

도 6은 도 4에 대응하는 것으로, 장치들의 치수와 광축의 배향을 개략적으로 나타내고 있으며 더 나은 가독성을 위해 부재의 도면 부호를 포함시키지 않은 것이다.

조명 시스템의 일반적인 광축(X)은 조명 장치(2)와 투사 렌즈(14) 아래에 표시된다. 광축은 무한대로 지향되는 조명 시스템의 출사부에서의 빔(17)의 방향을 나타낸다. 조명 장치의 광축(E1 내지 E4)은 각각 일반 광축(X)에 대해 각도 β1 내지 β4로 경사져 있다. 이 경사는 조명 시스템의 출사부에서 원하는 빔의 폭에 따라 달라지는 것으로, 예를 들면 45°까지 올라갈 수 있다.

유사하게, 투사 렌즈(14)는 조명 시스템의 일반 광축(X)에 대해 직각으로 배열되지 않는다. 특히, 투사 렌즈(14)의 출사면(16)은 일반 광축(X)에 대한 수직선에 대해 각도 α만큼, 예를 들면, 14°만큼 기울어져 있다. 이 각도 α는 외부 렌즈의 배향에 따라 달라진다.

집중 렌즈와 투사 렌즈의 수직 배율과 수평 배율은 전통적인 광학 법칙에 따라 각도 α의 함수로서 조정될 것이다.

투사 렌즈(14)의 두께 a는 2mm와 40mm 사이에서 변화할 수 있다.

투사 렌즈의 길이 b는 적어도, 방출 장치들을 특히 도 7에 도시된 바와 같이 덮어 은폐할 수 있도록 네 개의 방출 장치들(2)의 폭의 총합 정도로 크게 한다. 이 길이 b는 80mm 정도가 바람직하다.

방출 장치의 길이 e는 20mm 내지 70mm가 바람직하다. 투사 렌즈(14)는 가능한 한 소형인 조명 시스템을 얻을 수 있도록 하기 위해 방출 장치의 출사면(8)으로부터 예를 들어 단지 20mm에 위치시킬 수 있다.

유리하게는, 각 방출 장치(2)의 출사면의 형상은 광학 수차를 제한하고 조명 시스템의 성능 수준을 향상시키기 위해 투사 렌즈(14)의 입사면의 형태에 적응시킨다.

도 7은 방출 장치(2)를 은폐하는 투사 렌즈(14)의 출사면(16)을 도시한, 조명 장치의 정면도이다.

조명 시스템의 수평에 대한 경사 γ는 예를 들면 3°일 수 있다. 따라서, 이 경사는, 설명을 시작할 때에 용어 "수평"에 대한 정의에서 언급되어 있는 바와 같이, 수평에 대한 약간의 경사이다.

조명 시스템의 높이 c는 예를 들면 25mm이고, 전체 길이 d는 130mm이다.

도 8 및 도 9는 투사 렌즈(14)를 더 구체적으로 도시하고 있다. 이 예에서, 출사면(16)은 140mm인 것이 바람직한 반경을 갖는 오목부이다.

그러나 이 출사면(16)은 특히 다양한 형태를 취할 수 있는 모든 스타일의 표면이다. 일반적으로, 이 출사면(16)은 두 개의 반경, 즉 수평 반경(19)에 걸쳐서 휩쓴 수직 반경(18)에 의해 형성된다.

투사 렌즈(14)의 입사면(15)과 출사면(16)은 폴리카보네이트(PA) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 유형의 투명 열가소성 중합체로 제조된다. 입사면과 출사면은 또한 실리콘 또는 그 밖의 다른 투명 재료로, 특히 원하는 굴절률에 따라 제조될 수 있다.

출사면(16)은 그 목적이 외부 렌즈의 곡면을 따르는 것이라는 전제에서는 수정이 가능하지 않은 입사 변수를 구성하므로, 그의 일부를 위한 입사면(15)은 광학 페르마 원리를 보증하기 위한 광학적 결과이다. 그의 형태는 볼록, 오목, 또는 심지어는 자유 형태일 수 있다.

상기 입사면(15)은 원하는 투사 렌즈의 유형에 따라 여러 가지 방식으로 제조될 수 있다. 초점 선(20)을 갖는 렌즈가 요구되는 경우, 입사면은 도 10a에서 볼 수 있는 것과 같은 오목한 모양일 수 있다. 이것은 도 4에서 설명한 경우로서, 가상 초점 선(18)을 갖는 경우이다.

또한, 초점(21)을 갖는 렌즈가 요구되는 경우, 입사면은 도 10b에서 볼 수 있는 것과 같은 볼록한 모양일 수도 있다.

입사면은 또한 도 3 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이 연속적이거나, 또는 도 11 및 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이 비연속적일 수 있다. 후자의 경우, 입사면(15)은 함께 연결된 네 개의 부분(section)(25, 26, 27, 28)으로 이산화된다. 각 부분은 상류에 배치된 광의 유형에 적응된다. 도 11의 예에서, 제 1 부분(25)과 제 4 부분은 상당히 집중되고 강한 조명을 전달하는 광 유형에 적응된다. 제 2 부분(26)과 제 3 부분(27)은 오히려 최소한의 강도를 가지며 수평으로 확산되는 조명을 만드는 광의 유형에 적응한다. 이러한 네 가지 유형의 광은 하향등을 생성하기 위해 동시에 작동한다. 앞에서 설명한 상향등과는 달리, 이들 네 개의 광의 2 차 초점 선들은 정렬되지 않는다.

마지막의 도 12는 이와 같은 조명 시스템이 히트 싱크(24) 및 다양한 LED에 전력을 공급하는 전자기판(23)과 함께 종래의 조명 모듈에 통합된 예를 도시하는 평면도이다. 적어도 부분적으로 외부 렌즈에 고정되는 보호 하우징(22)이 조명 시스템을 둘러싼다.

상기 설명과 관련하여, 크기의 변화, 재료의 변화, 형태의 변화, 기능의 변화를 포함해서 본 발명의 부재들에 대한 최적의 치수 관계는 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백하고 자명한 것으로 간주되며, 도면에 도시된 것 및 명세서에 기술된 것과 등가인 모든 관계들은 본 발명에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (8)

1. 컷오프 프로파일을 나타내는 광 빔을 방출하는 적어도 두 개의 주 광학 방출 장치를 포함하는 자동차용 조명 시스템으로서, 각각의 상기 주 광학 방출 장치는 적어도 하나의 광원(1) 및 단일품인 주 광학 부재(2)를 포함하며, 상기 주 광학 부재(2)는 상기 광원(1)에 의해 방출되는 광 빔을 수광하기에 적합한 입사면(6)과, 수광된 광 빔 내에 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면과, 상기 광 빔용의 출사면(8)을 포함하는, 자동차용 조명 시스템에 있어서,
   상기 조명 시스템은 또한 상기 주 광학 방출 장치(들)의 하류 및 외부 보호 렌즈의 상류에 배치된 투사 장치(14)를 포함하며,
   상기 투사 장치는,
   상기 주 광학 방출 장치들에 대면하게 배치된 입사면(15)으로서, 주 광학 방출 장치(들)로부터 출력으로서 나오는 광 빔의 광선을 도입시키는 입사면(15); 및
   광 빔(17)을 투사시키는 하나의 연속 출사면(16)을 포함하며,
   상기 투사 장치(14)의 출사면(16)이 상기 외부 보호 렌즈의 곡면 및 연속 형태를 따르도록, 상기 주 광학 부재(2)의 출사면(8)이 집중 렌즈(8)로 구성되고 상기 투사 장치(14)의 출사면(16)이 투사 렌즈로 구성되고,
   상기 주 광학 방출 장치들은 하나의 동일 수평면 상에 배열되고, 컷오프 프로파일을 형성하도록 구성된 광선 차단면 상의 광선들의 하나의 동일한 초점 형성 선(9)을 공유하고,
   상기 투사 장치(14)에 도달하는 광 빔의 모든 광선들은 상기 주 광학 부재(2)의 상류에 위치한 공통 가상 초점 거리 곡선(18)으로부터 나오는 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 주 광학 부재(2)는, 광원의 1차 상을 차단면 상에 형성시키도록 배치되며 입사면(6)을 포함하는 입사부(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 주 광학 부재(2)는, 1차 상의 2차 상을 형성시키도록 배치되며 출사면(8)을 포함하는 출사부(5)를 포함하고,
   상기 투사 장치(14)는 상기 2차 상을 투사하도록 배열된 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   주 광학 방출 장치(들)로부터 유래되는 모든 광선들은 상기 투사 장치(14)의 출사면(16)에서부터는 조명 시스템의 광축(X)에 평행한 한 방향으로 서로 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 투사 장치(14)의 입사면(15)이 연속인 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 투사 장치(14)의 입사면(15)이 불연속이고, 서로 연결된 몇 개의 부분들(25, 26, 27, 28)로 분할되고, 상기 부분들 각각은 주 광학 방출 장치의 하류에 적응되어 위치되는 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 주 광학 방출 장치들과 상기 투사 장치(14)는 단일품의 조립체로 형성된 것을 특징으로 하는
   자동차용 조명 시스템.
8. 제 1 항에 기재된 적어도 하나의 조명 시스템을 구비한
   차량.