KR20020009456A - 조명 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20020009456A
KR20020009456A KR1020010044097A KR20010044097A KR20020009456A KR 20020009456 A KR20020009456 A KR 20020009456A KR 1020010044097 A KR1020010044097 A KR 1020010044097A KR 20010044097 A KR20010044097 A KR 20010044097A KR 20020009456 A KR20020009456 A KR 20020009456A
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타이슬러위티그헬무트
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롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 집중형 조명 시스템의 이점을 이용하기 위한 신뢰할 수 있는 조명 시스템에 관한 것으로서, 광원들의 광의 적어도 일부를 적어도 하나의 광 방출 위치로 보내기 위한 적어도 하나의 광 섬유(optical fiber)가 제공되고, 광원 중 하나는 고강도 가스 방전 램프로서, 상세하게는 크세논 램프(a xenon lamp)이며, 다른 광원은 할로겐 램프(a halogen lamp)이다.

Description

조명 시스템 및 방법{LIGHTING SYSTEM AND METHOD, AND MOTOR VEHICLE WITH A LIGHTING SYSTEM}
본 발명은 광원에 의해 생성된 빛을 하나의 광 방출 위치 또는 몇몇 광 방출 위치로 전달하기 위해 적어도 하나의 광 섬유가 제공되고 사용되는 조명 시스템 및 방법과 그 조명 시스템을 구비한 자동차에 관한 것이다.
그러한 시스템 및 방법은 가령, 유럽 특허 제 0 501 669 A2 호로부터 알려져 있다. 특히, 이들의 목적은 복수개의 개별 광원을 구비하여 높은 유지비가 들고 파손되기 쉬운 자동차와 같은 육상 동력 차량 내의 통상의 조명 시스템을 단일의 튼튼한 광원의 광이 광 섬유에 의해 원하는대로, 즉, 가령, 좌우 전방 헤드라이트 및 응용가능한 경우 후이등으로 분배되어, 낮은 유지비가 드는 시스템으로 대체하는 것이다.
비록, 집중형 조명 시스템이 복수개의 개별 광원을 포함하는 시스템에 비해 수많은 이점을 갖고 있다 할지라도, 그러한 시스템은 가령, 자동차의 운전 빔용으로서 충분한 루멘 레벨(lumen level)을 생성하기 위해 고강도 광원을 필요로 하는데, 특히, 가령, 크세논 램프와 같이 짧은 광호(light arc)를 갖는 고강도 가스 방전 램프(HID lamps)가 적합하다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 그러한 고강도 가스 방전 램프는 불리하게도 특징적인 준비(runup) 성향을 보이며 운전 빔 또는 헤드램프 플래서 신호(headlamp flasher signal)를 동작시키는데 필요한 광원을 즉시 이용할 수 없다. 단일 고강도 가스 방전 램프를 구비한 알려진 시스템의 또 다른 주된 단점은, 램프 교환이 용이하기는 하지만, 조명 시스템의 구조에 따라 램프의 고장 시 램프를 교환할 때까지 전혀 어떠한 광원도 이용할 수 없다는 것이며, 그로 인해 가령, 야간 운행의 경우에 안전에 대한 상당한 위험을 포함한다.
조명 강도를 증가시키기 위해 두 개의 고강도 가스 방전 램프가 사용되는 조명 시스템은 미국 특허 제 5,526,237 호로부터 알려져 있다. 만일 램프 중 하나가 작동하지 않더라도 제 2 고강도 가스 방전 램프의 광이 이 시스템 내에서 여전히사용가능할 것이다. 그러나, 두 가스 방전 램프는 전술한 이롭지 못한 준비 성향을 나타내는데, 그러한 시스템은 단지 자동차 내에서만 제한적으로 사용될 수 있다. 게다가, 다른 구조의 램프와 비교할 때 고강도 가스 방전 램프가 짧은 유효 수명을 갖는다는 사실은 인용된 미국 특허에서 기술된 두 개의 고강도 가스 방전 램프의 사용의 경우에 두 램프 모두가 차례로 작동하지 않을 수도 있다는 위험에 도달하게 된다는 것이다.
유럽 특허 제 0 183 921 A2 호는 고강도 가스 방전 램프, 즉 크세논 램프 및 할로겐 백열광 램프의 광이 가능한 한 정확하게 햇빛의 스펙트럼 분산을 시뮬레이션하기 위해 상호 결합되는 일광 모의 실험 장치에서 사용하기 위한 조명 시스템을 기술하고 있다. 그러한 일광 모의 실험 장치는 특히 태양 전지(solar cell)를 시험하는 역할을 하고, 따라서 연구실에서만 사용된다. 두 램프의 광은 원하는 스펙트럼 분산을 발생시키도록 정확하게 제어된 방법으로 결합된다. 그런 다음, 광은 실험 샘플, 즉 태양 전지 상에 평행하게 방사된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 집중형 조명 시스템이 사용되어 광이 한 위치에서 생성되고, 광 섬유를 통해 적어도 하나의 광 방출 위치, 즉, 가령 자동차의 전방 및 후방의 라이트로 전달되도록 하는 조명 시스템 및 방법뿐만 아니라 그러한 조명 시스템을 구비한 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 적어도 두 광원 및 광원의 광의 적어도 일부를 적어도 하나의 광 방출 위치로 유도하기 위해 두 광원의 광이 유입되는 적어도 하나의 광 섬유를 갖는 자동차용 조명 시스템에 있어서, 광원 중 하나는 고강도 가스 방전 램프, 상세하게는 크세논 램프이고, 다른 하나는 할로겐 램프인 자동차용 조명 시스템에 의해 달성된다. 할로겐 램프는 고강도 가스 방전 램프에 비해 스위칭 온(switching on) 후 1초 내에 최대 강도를 이용할 수 있다는 주된 이점을 갖고 있다. 게다가, 할로겐 램프는 고강도 가스 방전 램프보다 수명이 훨씬 더 길다.
이 구성은 자동차에 있어서 특히, 적어도 두 광 방출 위치, 즉 적어도 두 개의 광 섬유와 함께 사용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 시스템을 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 조명 시스템의 입력 측면도 12 : 크세논 램프
14 : 할로겐 램프 16 : 빔 스플리터
18 : 광 섬유 번들 20 : 미러
22 : 2차 빔
본 발명의 유리한 실시예에서, 시스템의 전체 광 출력에 대한 고강도 가스 방전 램프의 기여도는 90%보다 적고, 바람직하게는 75% 내지 85% 사이가 된다. 따라서, 시스템의 전체 광 출력에 대한 할로겐 램프의 기여도는 10% 이상이어야 하고, 바람직하게는 15% 내지 25% 사이가 되어야 한다. 이것은 가령, 고강도 가스 방전 램프가 작동하지 않을 경우 자동차로 야간 운행을 하기에 충분한 광 레벨을 보장한다. 게다가, 그러한 시스템은 할로겐 램프가 그러한 조명 시스템에 적합한 육상 운송 수단의 운행 동안 영구적으로 스위치 온 되도록 하는 이점이 있는데, 그것은 교통 안전에 기여하는 것으로 알려져 있다.
자동차에 있어서, 전술한 목적은 차량, 특히 모터 구동 육상 운송 수단, 가령 그러한 조명 시스템에 적합한 자동차 또는 트럭에 의해 달성된다.
방법에 있어서, 전술한 목적은 적어도 두 광원의 광이 부분적으로 적어도 하나의 광 섬유로 유입되어 적어도 하나의 광 방출 위치로 유도되고, 할로겐 램프 및 고강도 가스 방전 램프, 특히 크세논 램프가 광원으로 사용되는 자동차용 조명 방법에 의해 달성된다.
이 경우, 제 1 광 상태를 달성하기 위해 할로겐 램프의 광만을 적어도 부분적으로 광 섬유로 유입시킬 수 있고, 제 2 광 상태를 달성하기 위해 할로겐 램프 및 고강도 가스 방전 램프의 광을 적어도 부분적으로 광 섬유로 유입시킬 수 있다.
바람직하게, 두 광원으로부터의 광은 적어도 하나의 빔 스플리터를 통해 광 섬유로 유입된다. 빔 스플리터는 두 광원의 방출 경로에 적절하게 배치된다.
바람직하게, 빔 스플리터는 파장에 대해 선택 가능하도록 선택되고 할로겐 램프의 높은 적외선(IR) 성분 및/또는 자외선(UV) 성분을 가능한 한 많이 필터링하여, 그 성분이 광 섬유 내로 유입되도록 구성된다. 만일 이와 같이 할로겐 램프로부터의 광이 빔 스플리터에 의한 반사를 통해 광 섬유 내로 유입된다면, 빔 스플리터는 가시 광선을 투과할 수 있어야 하고 IR 및 UV 광을 반사해야 한다. 그것에 의해 고강도 가스 방전 램프로부터의 가시 광선의 상당한 부분이 광 섬유로 유입되는 것이 보장된다. 반대로, 만일 할로겐 램프로부터의 광이 빔 스플리터를 통해 광 섬유 내로 유입되고 고강도 가스 방전 램프로부터의 광이 빔 스플리터에 의해 반사되어 광 섬유 내로 유입된다면, 빔 스플리터는 IR 및 UV 광을 투과할 수 있고 가시 광선을 반사하도록 선택되어, 이 구조에서, 고강도 가스 방전 램프의 가시 광선의 주된 부분이 광 섬유로 유입되도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 구성에서광 효율을 극대화하는 것이 가능하다. 또한, 그러한 파장 선택 가능 빔 스플리터는 광을 광 섬유에 결합시키는 것과 무관하게 조명 시스템 내에서 유리하게 사용될 수 있다는 것이 명백하다.
대개, 빔 스플리터는 그 출력으로서 가령, 광 섬유 내로 유입되는 1차 빔뿐만 아니라 2차 빔도 갖는다. 그러한 2차 빔은 보통 조명 시스템에서는 손실된다. 이런 이유 때문에 2차 빔을 빔 스플리터로 다시 반사하여 2차 빔의 적어도 일부가 사용되도록 하는 반사기가 제공되도록 제안하였다. 조명 시스템은 특히 가시 광선을 이용하여 동작하기 때문에, 이 반사기는 적어도 가시 광선을 반사하도록 구성되어야 한다.
이와 달리, 또는 이에 부가하여, 2차 빔은 UV 또는 IR 광을 위한 흡수기로 유도되어 조명 시스템으로 다시 반사되어 후자를 불필요하게 가열하지 않도록 할 수 있다.
그러한 반사기 또는 그러한 흡수기는 유용한 강도 사용을 유리하게 증가시키고 또한 광 섬유와 무관하게 또는 파장 선택 가능 빔 스플리터와 무관하게 조명 시스템의 과열을 막는다.
바람직하게, 반사기는 두 광원 중 적어도 하나를 향해 초점을 맞추어 2차 빔을 반사한다. 초점은 집속된 2차 빔이 광원 반사기에 의해 빔 스플리터로 되돌아가는 것을 광원이 막지 않도록 이 광원을 둘러싸는 반사기에서 실제 광원의 측면에 위치할 수 있는데, 이는 이미 동력 수송 수단의 현 기술 내에 있는 것이다.
게다가, 또한 조명 시스템은 제 1 광원으로부터의 광 및/또는 제 2 광원으로부터의 광을 원하는 대로 광 섬유 내로 유입시키는 스위칭가능 미러를 포함한다. 그러한 배열에서, 다시, 본 발명에 따라 다시 리던던시가 구현될 수 있다. 그러한 스위칭가능 미러는 가령, 그 자체가 알려져 있으며 전기적으로 여기된다.
또한, 그러한 스위칭가능 미러는 이색성(dichroic) - 빔 스플리터처럼 - 이 되도록 구성되어서, 상응하는 빔 스플리터가 적절한 방법으로 제어되고 임의의 파장 범위에 대해 반사하거나 투과할 수 있도록 한다는 것은 명백하다.
고강도 가스 방전 램프의 준비 단계 또는 그 미작동은 바람직한 구성에 따라 이 스위칭을 위한 트리거(trigger)로서 사용될 수 있다.
또한 그러한 스위칭가능 미러가 광을 광 섬유로 유입시키는 것과 무관하게 본 발명에 따라 조명 시스템 내에서 유리하게 사용될 수 있다는 것은 명백하다.
본 발명의 또 다른 특성과 이점은 본 발명에 따라 두 광원을 갖는 조명 시스템의 입력 부를 도시하고 있는 실시예의 도면과 함께, 계속되는 기술로부터 명백해질 것인데, 이는 순전히 예로서 제시되어 있으며 본 발명은 결코 그에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따라 가령, 자동차에 사용하기 위한 조명 시스템의 입력 측면(10)을 도시하고 있다. 그것은 제 1 광원, 즉 크세논 램프(12)의 형태인 고강도 가스 방전 램프를 포함하고, 할로겐 백열 램프(14)의 형태인 제 2 광원을 포함하는데, 이들은 본 실시예에서 광의 적어도 주된 부분이 단지 개략적으로 도시되어 있는 광 섬유(18)의 번들 내로 유입될 수 있도록 위치하고 있는데, 두 광원 사이에 빔 스플리터(16)가 위치하고 있다.
그 자체로 알려져 있는 광 섬유 번들(18)은 본 명세서에서 상세히 설명되지 않은 방식으로 나누어져서, 다양한 위치, 가령 자동차의 전방 및 후방 램프 어셈블리까지 이어지게 되는데, 광 섬유 내로 유입된 광은 광 섬유로부터 방출되고 가령, 렌즈와 반사기와 같은 삽입된 또 다른 광학 구성 요소와 함께 발광용으로 사용될 수 있다.
램프(12, 14)가 선택되어 고강도 가스 방전 램프가 전체 광 출력의 대략 80%보다 적게 될 때 이러한 구성은 특히 유리하게 된다는 것이 밝혀졌다.
본 시스템의 동작 동안, 광은 할로겐 램프(14) 덕분에 즉시 사용가능하다. 만일 고강도 가스 방전 램프가 작동하지 않는다면, 보통 할로겐 램프(14)는 항상 여전히 리던던시 광원으로써 사용가능한데, 이는 예상된 수명이 통상의 고강도 가스 방전 램프보다 더 길기 때문이다.
만일 그러한 조명 시스템이 지상 운송 수단에 사용된다면, 할로겐 램프(14)는 영구적인 낮은 빔(permanent low beam)을 위해 사용되어 계속하여 켜져 있을 수 있는데, 이는 이마 많은 북부 지역에서 의무적인 것이 되었고 교통 안전에 기여한다.
빔 스플리터(16)는 파장에 대해 선택 가능하고 가시 광을 반사하며 UV 및 IR 광을 전달하는 미러(20)와 함께 상호 작동한다. 2차 빔(22) 중 빔 스플리터(16)를 떠나는 유용한 광은 다시 이 방법으로 반사되고 조명 시스템을 위해 사용가능하게 된다. 초점은 빔 스플리터와 광원(12, 14)의 반사기에 맞추져서 반사된 2차 빔(22)의 초점이 광원 자체 상으로 직접 입사하지 않도록 하여, 이 광은 방해 받지않고 다시 광원(12, 14)의 반사기에 의해 빔 스플리터로 반사될 수 있게 되고, 따라서 전체 광 출력을 증가시키게 된다. 결국에는 더 폭넓은 광원으로 귀결되게 할 이런 종류의 편광(deviation)은 광 섬유(18)에 의해 보상된다.
본 발명은 고강도 가스 방전 램프인 크세논 램프(a xenon lamp)와 할로겐 램프(a halogen lamp) 및 광원의 적어도 광 일부를 적어도 하나의 광 방출 위치로 이동시키기 위한 적어도 하나의 광 섬유를 이용하여 하나의 광원이 고장난 경우에도 계속하여 다른 광원을 사용할 수 있으며, 집중화된 저명 시스템을 이용하여 여러 위치로 광을 전달할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 두 광원(12, 14) 및 상기 광원의 광의 적어도 일부를 적어도 하나의 광 방출 위치로 유도하기 위해 상기 두 광원의 광이 유입되는 적어도 하나의 광 섬유(18)를 갖는 자동차용 조명 시스템에 있어서,
    상기 광원 중 하나는 고강도 가스 방전 램프(12), 상세하게는 크세논 램프(a xenon lamp)이고,
    상기 광원 중 다른 하나는 할로겐 램프(a halogen lamp)(14)인
    조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템의 전체 광 출력에 대한 상기 고강도 가스 방전 램프의 기여도는 90%보다 적고,
    바람직하게는 75% 내지 85% 사이에 있는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템 전체 광 출력에 대한 상기 할로겐 램프(14)의 기여도는 10%보다많고,
    바람직하게는 15% 내지 25% 사이에 있는 점을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 빔 스플리터(16)를 상기 두 광원(12, 14)의 방사 경로에 배치하여 유입된 광을 상기 광원(12, 14)으로부터 상기 빔 스플리터(16)를 통해 상기 광 섬유(18) 내로 유도하도록 하는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(16)는 파장에 대해 선택 가능도록 선택되는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고강도 가스 방전 램프(12)의 상기 유입된 광은 상기 빔 스플리터(16)를 통해 상기 광 섬유(18) 내로 인가되고
    상기 할로겐 램프(14)의 상기 유입된 광은 상기 빔 스플리터(16)에 의해 상기 광 섬유(18) 내로 반사되며,
    상기 빔 스플리터(16)는 가시 광선에을 투과하고 IR 및 UV 광을 반사되도록 선택되는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 할로겐 램프(14)의 상기 유입된 광은 상기 빔 스플리터(16)를 통해 상기 광 섬유(18) 내로 인가되고
    상기 고강도 가스 방전 램프(12)의 상기 유입된 광은 상기 빔 스플리터(16)에 의해 상기 광 섬유(18) 내로 반사되며,
    상기 빔 스플리터(16)는 IR 및 UV 광을 투과하고 가시 광선을 반사하도록 선택되는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터(16)를 떠나는 2차 빔(22)은 가시광선을 위한 반사기(20)및/또는 UV 또는 IR 광을 위한 흡수기(20)로 향하는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사기(20)는 상기 두 광원(12, 14) 중 적어도 하나에 초점을 맞추는 방식으로 상기 2차 빔(22)을 반사하는 점을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 광원(12)으로부터의 광 및/또는 상기 제 2 광원(14)으로부터의 광을 상기 광 섬유(18) 내로 유입시키는 스위칭가능 미러(a switchable mirror)에 의해 특징지어지는
    조명 시스템.
  11. 자동차용 조명 방법에 있어서,
    적어도 두 광원의 광이 적어도 부분적으로 적어도 하나의 광 섬유로 유입되어 적어도 하나의 광 방출 위치로 유도되고,
    할로겐 램프 및 고강도 가스 방전 램프, 상세하게는 크세논 램프가 광원으로 사용되는
    조명 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 광 상태를 달성하기 위해 단지 상기 할로겐 램프의 광만이 적어도 부분적으로 상기 광 섬유 내로 유입되고,
    제 2 광 상태를 달성하기 위해 상기 할로겐 램프 및 상기 고강도 가스 방전 램프의 광은 적어도 부분적으로 상기 광 섬유 내로 유입되는
    조명 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 두 광원의 광이 적어도 하나의 빔 스플리터를 경유하여 상기 광 섬유는
    조명 방법.
KR1020010044097A 2000-07-26 2001-07-23 조명 시스템 및 방법 Withdrawn KR20020009456A (ko)

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