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[국내논문] 자동차용 레이저 헤드라이트 광학계 연구 동향 원문보기

인포메이션 디스플레이 = Information display, v.17 no.1, 2016년, pp.4 - 10  

주병윤 (한국기술교육대학교 기계공학부) ,  고재현 (한림대학교 응용광물리학과)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 본 원고에서는 기존의 전통적인 광원에 비해 다양한 장점과 새로운 기능을 부가할 수 있는 레이저 광원이 적용된 헤드라이트 기술의 연구 동향을 다루고자 한다. 2절에서는 헤드라이트용 레이저 광원의 요소 기술이 언급되었고, 3절에서는 레이저 헤드라이트 광학계 구성이 소개되었다.
  • 본 기고에서는 차세대 자동차 헤드라이트 광원으로 제안되고 있는 레이저 헤드라이팅 기술을 간략히 소개하였다. 청색레이저와 황색 형광체의 조합을 통해 헤드라이트가 가져야 할 백색광의 색좌표 특성을 만족시킬 수 있다.

가설 설정

  • [표 1]과 같이 레이저 광원의 발광면적을 0.3 x 0.3mm2로 가정하고 레이저 광원의 휘도를 3 x 108cd/m2로 가정하였을 때, 레이저 광원(형광체를 지나면 램버시안 광원이 된다고 가정)의 광속은 84.82lm이다. [표 1]은 이 광원의 광속이 높이 20mm, 10mm의 포물경에 입사한 경우 원거리 조명의 성능을 조도와 광속 변환 효율로 조사한 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다.
  • [표 1]은 이 광원의 광속이 높이 20mm, 10mm의 포물경에 입사한 경우 원거리 조명의 성능을 조도와 광속 변환 효율로 조사한 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 여기서 원거리 목표 영역은 10.4 x 10.4m2으로 가정하였고 포물경의 반사율을 85%로 가정하였다. 600m 원거리의 목표 조도를 1lx로 할 때, 20mm 포물경은 좌우 각 3개의 레이저 모듈이 필요하며, 10mm 포물경은 좌우 각 5개의 레이저 모듈이 필요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 자동차 헤드라이트 개발 방향은 무엇인가? 최근의 자동차 헤드라이트 개발 방향은 운전자에게 보다 많은 정보를 주어 운전자의 편의성을 높이고 운전 중의 불쾌감을 줄이는 것이다. 이를 위해 Adaptive Frontlighting System(AFS), Adaptive Cut-off Line(aCOL), Glare Free High beam(vCOL) 등 비전 기반의 헤드라이팅 기술들이 개발되어왔다[1].
텅스텐 할로겐 광원이 포함된 모듈의 기술에 따른 높이 감소 변화는 어떠한가? [그림 1]은 연도별 헤드라이트 모듈의 높이 감소 변화를 보여준다[2]. 텅스텐 할로겐 광원이 포함된 모듈의 반사경의 경우 70~80mm에서 모듈 높이의 감소가 한계를 보였으나, 프로젝션 헤드라이트 기술을 통해 모듈 높이를 60mm 정도로 줄일 수 있게 되었고, LED 헤드라이트 기술을 통해 모듈 높이를 40mm까지 낮출 수 있었다. 차세대 헤드라이트 기술로서 레이저 헤드라이트 기술이 제안되고 있으며, [그림 2]에 한 예가 제시되어 있다.
다양한 정보를 제공함으로써 운전자의 편의성을 높이고 불쾌감을 줄이는 자동차 헤드라이트 개발 시 필요한 기술은 무엇인가? 최근의 자동차 헤드라이트 개발 방향은 운전자에게 보다 많은 정보를 주어 운전자의 편의성을 높이고 운전 중의 불쾌감을 줄이는 것이다. 이를 위해 Adaptive Frontlighting System(AFS), Adaptive Cut-off Line(aCOL), Glare Free High beam(vCOL) 등 비전 기반의 헤드라이팅 기술들이 개발되어왔다[1]. 따라서 헤드라이트 광학계는 때로는 더 멀리 조광하거나 때로는 운전 상황에 맞추어 더 세분화된 기능을 구현해야 하고, 이와 더불어 디자인 차별화를 위해 광학계의 크기도 점점 소형화되어야 한다.
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참고문헌 (12)

  1. F. Luo, and F. Hu, Int. J. on Smart Sensing and Intelligent systems, 7, 701 (2014). 

    상세보기 crossref

  2. P. Albou, L. Boinet, and J. P. Ravier, ISAL 2013 Proceedings, 137 (2013). 

  3. Y. Nakaya, ISAL 2013 Proceedings, 149 (2013). 

  4. http://www.osram-os.com/Graphics/XPic1/00088311_0.pdf/PL%20TB450B.pdf 

  5. C. Basu, G. Kloppenburg, A. Wolf, M. Wollweber, B. Roth, and R. Lachmayer, ISAL 2013 Proceedings, 126 (2013). 

  6. A. Hanafi, H. Erdl, and S. Weber, "New efficient, compact vehicular lighting system using high-power semiconductor laser diodes," DOE Solid-State Lighting R&D Workshop (2014). 

  7. A. Hanafi, H. Erdl, and S. Weber, ISAL 2013 Proceedings, 168 (2013). 

  8. "Laser headlighting technology & state of the art," (DrivingVisionNews.com, 2013). 

  9. Ray data can be obtained at http://www.osram-os.com/osram_os/en/applications/application-support/optical-simulation/index.jsp 

  10. F. Tappe, J. Meyer, and H. Hamm-Lippstadt, ISAL 2013 Proceedings, 159 (2013). 

  11. K. Takahashi, Y. Takahira, Y. Maemura, K. Kishimoto, R. Sato, S. Ito, Y. Tomomura, and H. Kawanishi, ISAL 2011 Proceedings, 271 (2011). 

  12. R. Hying, A. Nauen, Th. Reiners, S. Haneder, and Th. Dobbertin, ISAL 2013 Proceedings, 121 (2013). 

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