ＬＥＤ 콜리메이터 및 조명 유닛 document_id A220623108127

이 응용 분야에서 지금까지 사용해온 그러한 차량 헤드라이트용 램프는 백열등, 특히 하나 또는 두 개의 필라멘트를 갖는 할로겐 램프, 또는 고압 가스 방전 램프이다. 일반적으로, 차량 헤드라이트는, 한편으로는 상향 빔, 다른 한편으로는 하향 빔이라 칭해지는 광을 발생시킨다. 상향 빔은 교통 공간의 최대 조도를 제공한다. 이에 반해, 하향 빔은 차량 조향 핸들의 관점에서의 최적 조도와, 다가오는 차량의 최소 눈부신 빛 사이에서 절충 상태를 만들어낸다. 조명 패턴은 하향 빔을 위해 지정되는데, 정상 조건하에서, 직선 도로상에서 다가오는 차량이 눈부시지 않도록 하기 위해, 수평선 위의 헤드라이트의 방사 평면에서 입사 광 방사가 없고, 즉 헤드라이트가 예리한 명암 분리(bright-dark cut-off)를 형성해야 한다. 그러나, 헤드라이트는 명암 분리의 바로 아래의 구역과 함께 차량으로부터 최대 거리에 있는 교통 공간을 조명하도록 되어 있으므로, 헤드라이트의 최고 강도는 명암 분리에서 직접 이용할 수 있어야 한다. 본 발명과 관련하여, 하향 빔 기능을 갖는 차량 헤드라이트는 명암 분리를 생성하는 모든 헤드라이트, 예를 들어 순수 하향 빔 헤드라이트, 결합된 상향 및 하향 빔 헤드라이트, 순수 안개 헤드라이트, 결합된 하향 빔 및 안개 헤드라이트뿐만 아니라 곡선 조명 헤드라이트이다. 청색 광은 교통 공간 내의 장애물, 예를 들어 교통 표지판에 대해 더 잘 반사되고, 따라서 각자의 교통 공간을 비추는 차량의 운전자에 의해 더욱 잘 또는 더욱 쉽게 관찰될 수 있으므로, 이것은 교통 안전을 매우 향상시킬 수 있다는 것이 알려져 있다. 이에 반해, 황색 광은 다가오는 차량의 운전자 부분에서 낮은 눈부신 빛 감도를 유발한다. 따라서, 명암 분리 위에서의 광의 색이 또한 중요하다. 이 광은 주로 제어되지 않은 산란 광선으로 이루어져 있기 때문에, 종종 미광(stray light)으로 표시된다. 따라서, 특히 자동차 헤드라이트로서의 응용을 위해, 조명 메커니즘의 두 가지 실질적인 특성이 필요한데: 한편으로는, 조명 소스가 조명 소스로부터 약 75m 거리의 영역을 고강도로 조명할 수 있어야 하고, 다른 한편으로는, 조명 소스가 잘 조명된 공간과 그 뒤의 어두운 구역 사이에서 예리한 명암 분리를 이루어야 하고, 즉 정의된 비균일 분포 조명 방사를 발생시킬 수 있어야 한다. 차량에 더 가까운 도로 지역의 방향에서, 더 작은 강도를 갖는 광이 방사될 것이다. 그렇지 않으면, 헤드라이트로부터의 더 짧은 거리로 인해, 너무 높은 강도의 조명이 거기에 발생될 수 있다. 잘 조명된 영역에서의 충분한 강도는 조명 소스의 휘도 및 협력 광학계의 효율에 직접 비례한다. 그러나, 정의된 비균일 분포 조명 방사, 특히 예리한 명암 분리를 생성하는 것은 설계 과제이다. 원칙적으로, 도로의 양호한 조명이 있는 밝은 지역과, 다가오는 차량의 눈부심이 최소가 되는 그 위의 어두운 지역으로의 명백한 분리가 요구되긴 하지만, 예를 들어, 도로 표지판 또는 앞에서 주행하는 차량의 후방 반사판, 또는 도로 제한사항 게시판을 인식하기 위해, 어두운 지역에서도 약간의 조명이 필요하다는 것이 고려되어야 한다. 게다가, 너무 강한 대조는, 예를 들어 물체 및 표지가 시야에 너무 갑자기 나타나기 때문에, 운전자에게 불쾌하다. 다가오는 차량에 대해, 예리한 명암 분리는 피할 수 없는 도로의 울퉁불퉁함 및 구부러짐의 경우에 눈이 갑자기 최대 강도로 타격을 받을 때 불쾌하다. 여기에서, 유연한 명암 분리는 그 효과를 어느 정도까지 완화할 수 있다. 명암 분리를 유연하게 하는 한 가지 가능성은 프로젝션 시스템에서의 다이어프램(diaphragm)의 퍼지(fuzzy) 이미지이다. 그러한 퍼지 이미지는 또한 LED 콜리메이터(collimator) 소자를 사용하는 헤드라이트 시스템에서 사용될 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 제어하기 어려운 원하지 않는 색 줄무늬가 종종 프로젝션 헤드라이트 시스템에서의 명암 분리를 따라 결과적으로 생긴다. 하향 빔 기능을 갖는 차량 헤드라이트용 램프는 WO 2004/053924 A2에서 알려져 있으며, 이 램프는 외부 엔벨로프(envelope)의 다수의 구역으로부터 최소한 상이한 색들의 가시광을 방출한다. 하향 빔 기능이 실현될 때, 명암 분리의 위에 놓이는 교통 공간의 최소한 그 영역이 부분적인 코팅에서 산란되는 가시적인 유색 광으로 최소한 부분적으로 조명될 수 있는 반면에, 이와 동시에 명암 분리의 아래에 놓이는 교통 공간의 그 영역이 정의된 영역에서 상이한 색의 가시광으로 조명될 수 있도록, 최소한 부분적인 코팅이 이 외부 엔벨로프 상에 제공된다. 이 방법은 백열등, 특히 하나 또는 두 개의 필라멘트를 갖는 할로겐 램프, 또는 고압 가스 방전 램프와 같은 램프와 관련된다. LED 소자의 설계는, 예를 들어 자동차용 하향 빔 기능을 갖는 헤드라이트로서 사용되기에 충분한 휘도를 갖는 LED 소자가 가까운 미래에 사용될 수 있을 것이라는 사실에 기인했다. LED를 사용하는 램프 시스템에서, 우리는 특히 다수의 LED를 배열하고 그들의 조명 이미지를 중첩함으로써 강도 문제를 해결하고자 시도한다. 그러한 배열은 US 2003/019806 A1에서 알려져 있다. 이 문서에 따르면, 다수의 LED는 서로 인접하여 배열되는데, 이것은 그들의 작은 공간 요구조건 때문에 용이하게 가능하고, 자동차 헤드라이트의 새로운 설계로 이어진다. 반사기는 각각의 개별 LED 위에 배열되는데, 이 반사기가 방사 방향으로 본질적으로 직각인 LED에 의해 방출된 광을 편향시킨다. LED 뒤에 방사 방향으로 배열되는 도광 에지(light-guiding edge)와 함께, 반사기는 예리한 명암 분리를 갖는 조명 이미지를 생성하는데, 이 조명 이미지는 프로젝션 렌즈에 의해 다른 조명 이미지와 중첩되어 교통 공간 내에 비추어진다. 이 구성은 실제적으로 LED에 의해 방출된 전체 방사선은 2차 광학계에 도달하기 전에 최소한 한번 반사된다는 결점이 있다. 그러나, 각각의 반사는 또한, 결국 발광 효율의 소정의 손실을 의미하므로, 이 조명 시스템의 출력을 감소시킨다. 하향 빔 기능을 실현하는 동안, 정의된 다색화(multi-colored) 방식으로 명암 분리 아래의 교통 공간을 조명하고, 명암 분리 바로 아래에서 양호한 조명을 달성하는 램프, 특히 LED를 사용하는 램프가 필요하다.