고분자 복합소재를 이용한 헤드램프의 내부 습기제어

조지현 인하대학교 대학원 2018 국내박사

자동차 헤드램프 하향빔 광학계 최소 높이 연구

이대열 공주대학교 일반대학원 2020 국내석사

Headlamp optics are required to emit light farther depending on the situation, or to implement a more granular function depending on the driving situation. In addition, the design aspect using the slim lens optics is required to differentiate the design. In this paper, describes the optimal lens height of the projection type automotive headlamp optics through numerical analysis of the module. Projection headlamp optics are largely divided into two types: 'Light collection optical system' and the focused images, which form a beam pattern focused on an ellipse type from an LED light source at a second focus point (Shield position). The analysis was carried out by dividing it into a 'projection optical system' which projects 25m forward by the lens. To analyze this, the LED light source (size: 1 mm X 1 mm / spread angle: ± 60 ° / flux: 200 lm) and the elliptical reflector size (first focus: 10 mm / major axis: 120 mm / minor axis: 47.958 mm ( = 48 mm)). The height of the headlamp optical system is determined by the Light collection image size and the spread angle NA of the second focal position formed by the elliptical reflecting surface. Image size and divergence angle vary according to four main factors: elliptical reflecting surface 'major axis', 'minor axis' in Light collection optical system, 'size' and 'spread angle' of LED light source. Finally, since the lens height of the optical system is vertical in the Y axis, that is, the optical lens height change was confirmed according to the energy ratio through numerical calculation of the light collection image pattern size and the spread angle formed in the Y axis. Afterwards, the spot zone (±1°) and spread zone (-4.72°, -10.72°), which are the light distribution ECE regulation, were divided to find the height of each lens.(< NA 0.7) The result was a value of about 42mm. This is expected to be reduced by about 10 mm through the results of this paper, given that the existing product is 55 to 60 mm. 헤드램프 광학계는 상황에 따라 더욱 멀리 광을 조사하거나 때로는 운전 상황에 맞추어 더 세분화된 기능을 구현해야 하고, 이와 더불어 디자인 차별화를 위해 슬림한 렌즈 광학계를 사용하여 디자인적인 측면을 요구하고 있는 추세이다. 본 논문에서는 모듈의 수치적 해석을 통해 프로젝션 타입의 자동차 헤드램프 광학계 최적의 렌즈 높이에 대하여 설명한다. 프로젝션 헤드램프 광학계를 크게 2가지로, LED 광원으로부터 타원 반사면을 통하여 집광된 이미지 패턴을 제 2초점(Shield 위치)에 형성하는 ‘집광 광학계’와 집광된 이미지를 렌즈에 의해 25m 전방으로 투사시켜주는 ‘투사 광학계’로 나누어 분석 진행하였다. 이를 분석하기 위하여 LED 광원(크기: 1 mm X 1 mm / 발산각도: ± 60° / 플럭스(flux): 200 lm)과 타원 반사면 크기(제 1초점: 10 mm / 장축: 120 mm / 단축: 47.958 mm(=48 mm))를 선정하였다. 헤드램프 광학계의 높이는 타원 반사면에 의해 형성되는 제 2초점 위치의 집광 이미지 크기와 발산각도(NA)에 의해 결정이 된다. 이미지 크기와 발산각도는 집광 광학계에서의 타원 반사면 ‘장축’, ‘단축’과 LED 광원의 ‘크기’, ‘발산각도’ 총 4가지 주요인자에 따라 변한다. 최종적으로 광학계 렌즈 높이는 좌표 상 Y축 즉, Vertical이므로 Y축으로 형성되는 집광이미지 패턴 크기와 발산각도를 수치적인 계산을 통하여 광학계 렌즈 높이 변화를 에너지 비율에 따라 확인하였다. 이후 배광법규인 Spot zone(±1°), Spread zone(-4.72°, -10.72°)으로 나누어 각각의 렌즈높이를 찾은 후 최적의 렌즈 높이 한계를 도출 하였다(NA 0.7이하만 고려). 그 결과 약 4 2mm정도의 값이 나왔으며 이는 기존의 제품이 55~60 mm를 감안하면 본 논문의 결과를 통하여 약 10mm 정도 감소할 수 있을 것이라고 예상된다.

차량용 능동형 헤드램프 에이밍 시스템 최적화에 미치는 인자에 관한 연구

김봉주 울산대학교 자동차선박기술대학원 2012 국내석사

오늘날 자동차는 단순히 운송수단에서 벗어나 인간의 생활과 밀접한 관계를 가지고 있으므로 안전성에 대한 요구가 증가하고 있다. 그런데 교통사고 발생 현황을 보면 야간주행시 교통사고 발생률이 상당히 높고 치명적이기 때문에 주변 물체의 인지 및 전방 시인성확보를 위한 자동차 헤드램프의 기능이 중요하다. 본 논문에서는 완성차 제조공정에서 헤드램프 에이밍시스템에 미치는 영향인자에 대한 연구를 통하여 차량 조건을 만족시키는 최적의 헤드램프 에이밍시스템을 개발하고자 하였다. 완성차공장 검차 라인에서 차량의 헤드램프 명암한계선의 위치변화에 영향을 미치는 인자들 즉 엔진의 중량, 타이어 공기압, 서스펜션의 종류에 대해 실험결과 각각의 인자들의 영향은 오차범위로 문제가 없으나 세가지 인자의 종합 반영시에는 차고 높이가 754mm ±5mm 이상인 경우 에이밍 허용오차를 벗어났다. 이는 현재의 헤드램프 에이밍 장비가 높이 대해 고정되어 있기 때문이다. 그러므로 본 연구를 통해 인자들의 영향이 고려된 실제 차량의 높이를 측정하여 보상될 수 있는 능동형 헤드램프 에이밍시스템을 개발하였다 Today, the automobile is not only a transportation but also a part of modern daily life. Therefore the safety from unexpected car accident, specially at midnight become more emphasized. To get more safe driving condition, it is necessary to have a clean visual field with headlamp at night. This study has been carried out to investigate an effect of major factors, such as type of engine, pressure of tire and type of suspention system on our aiming system of headlamp in assembling line and to develop an optimum aiming system. The individual effect of major three factors on the height of motorcar and cut-off line of headlamp is negligible. That is, a deviation from standard is within tolerant range. But combing the effect of major three factors together, deviation is out of the allowance range at below 749mm and above 759mm. This phenomenon is creasing from the reason that a measuring system is fixed. On the base of this study to get a clean visual field with headlamp at night, an adaptive headlamp aiming system should be adjustable according to actually measured height which is affected by any condition of automobile.

실차 실험을 통한 자동차 headlamp의 습기 발생원인 분석

김재익 인하대학교 대학원 2011 국내석사

본 연구는 현재 문제가 되고 있는 자동차 헤드램프의 습기 발생 억제를 위한 연구로써 자동차 헤드램프(head lamp)에 발생하는 습기발생 원인인자들을 분석하는 것이 목적이다. 습기 발생원인 분석을 위해 다음의 실험들을 수행하였다. 헤드램프 단품만을 챔버(chanber)에 넣어 실험을 수행하는 단품 챔버 실험과 차량 본체를 대형 챔버에 넣어 엔진 열과 외부 환경 조건이 헤드램프에 미치는 영향을 알아보기 위한 실차 챔버 실험을 수행 하였다. 그리고 주행 중 외부 환경 조건이 헤드램프에 어떠한 영향을 미치는지를 파악하기 위해 실차 주행 실험을 수행하였다. 헤드램프 내부의 온도 및 습도에 영향을 줄 것이라 예상한 인자로는 외부 온·습도 변화와 엔진 룸 내부 형상으로 인한 엔진의 열전달 영향이 있다. 그리고 램프 내부에 있는 벌브(bulb)의 점등 여부와 주행 중 엔진룸 내부로 유입되는 주행 풍등이 있다. 실험의 결과 이 인자들은 헤드램프 내부에 영향을 주었고 이 연구에서 수행된 실험의 결과를 토대로 헤드램프 내부 습기발생의 주원인이 되는 급격한 온도변화에 대한 원인 분석을 했다.

다중 배치 LED를 이용한 자동차 AFLS 헤드램프 설계 및 분석

변진아 공주대학교 대학원 2015 국내석사

자동차 헤드램프는 점차 고효율, 친환경적, 안전성을 토대로 발전하고 있다. 단순하게 운전자의 시야를 확보해주는 조명의 역할 뿐만 아니라 운전자의 주행 환경을 편안하게해주고 대항차의 눈부심을 주지 않는 지능형 자동차 헤드램프의 개발이 진행 되고 있다. 지능형 자동차 헤드램프의 기술 중 하나인 AFLS(Adaptive Front Lighting System)는 도로, 기후조건 등, 주행상황의 변화에 따라 운전자의 시야를 최대한 확보해주는 하향빔 시스템이다. 다양한 환경에서 사용되며 주변 환경이나 도로 곡률의 조건에 따라 자동으로 빔 패턴이 바뀐다. AFLS의 패턴은 기본(Class C), 고속도로(Class E), 도심지(Class V), 악천후(Class W)등이 있으며 국외 차량들뿐만 아니라 국내 차량에도 적용되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 다중 배치 LED를 이용하여 LED의 점 소등으로 AFLS의 빔 패턴을 구현 할 수 있는 램프의 광학계를 설계하고 분석하였다. LED를 다중 배치 한 후, 패턴에 따라 LED가 따로 점 소등이 가능하도록 LED 앞 2차 렌즈를 설계하였으며, 25m 전방에서 빔을 투사하는 투사렌즈를 설계하였다. 그 결과 다중 배치된 LED의 점 소등으로 AFLS 패턴인 기본(Class C), 도심지(Class V), 고속도로(Class E), 악천후 패턴(Class W)를 25m 전방에서 패턴이 형성되는 광학계를 설계 하였다. 설계된 광학계의 제작 및 측정을 통해 Class C 패턴의 요구사항인 최대광도 45000cd, 광폭 가로: -45° ~ 45°, 세로: 컷오프라인 ~ -15°를 만족하는 것을 확인하였고, Class V은 기본패턴 대비 가로 ±5° 폭이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 Class E 패턴의 컷오프라인 영역 최대광도 약 50000 cd 이상을 만족하여 원거리 시인성 확보 하였으며, 우천 시 운전자의 시야에 들어오는 영역의 LED 소등으로 Class W 패턴의 구현을 확인 할 수 있었다. 제작 된 시제품의 색수차 분석 결과, 설계상의 색수차 정도와 시제품의 색수차 정도에 차이가 크게 없다는 것을 확인하였고, 가공 시에 가공 툴이 색수차에 영향을 끼치지 않는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 국내외에서 지능형 자동차 헤드램프의 기술 개발이 활발하게 진행 되고 있으므로 많은 차량에 상용화 될 것으로 예상된다. The AFLS (Adaptive Front Lighting System) is defined as an intelligent headlamp system that secures maximum sight for driver depending on changes in road, weather conditions, and driving conditions. It is used in various environments, and beam pattern automatically adapts to surroundings or curvature of roads. AFLS provides the following functions : basic (Class C), town (Class V), motorway (Class E), and bad weather (Class W), and it is not only adopted in foreign vehicles but also in domestic vehicles. In this paper, we investigated the optical design of an AFLS capable of producing various beam patterns through only on/off modulation of light sources. The present optical system was designed to include a secondary lens and a projection lens. Secondary lens of LED was designed to enable separate on/off of LED depending on pattern, and projection lens were designed to project beam at a distance of 25 m in the forward direction. As a result, with the on/off of multi- array LED, design that forms 4 patterns of beam at a distance of 25 m in the forward direction for Class C, Class V, Class E, and Class W was satisfied. Moreover, through production and measurement of designed optical system, the beam size of Class C(integration of left and right pattern) was -45°L ~ 45°R horizontal and cut –off line ~ -15° vertical, satisfying the light distribution regulations. For Class V, horizontal pattern width increased by ±5° compared to basic pattern. In addition, as cut-off line maximum luminosity of approximately more than 50000 cd was satisfied, long distance visibility was confirmed, and by turning off LED that is directed at driver’s vision in rain, wet-road pattern was generated. After the chromatic aberration analysis experiments of prototype, simulation and prototype chromatic aberration values are not difference. During production processing, there are not factors that affect the chromatic aberration. Expects to commercialize because headlamp technology is progressing in domestic and Foreign.

차량의 헤드램프 빔 패턴 분석을 위한 헤드램프 검사 시스템 개발

김정훈 울산대학교 자동차선박기술대학원 2014 국내석사

Automobile headlamps are a modern convenience in many of today’s cars, and the design of automobile headlamps has been developing consistently. Especially, the vision enhancement system called headlamp aimer plays important roles in improving the visibility of automobile headlamps by analysing headlamp beam patterns. In this study, an analytical method for headlamp beam patterns is suggested and for this, a vision enhancement system is developed. This system uses image processing technology to analyze headlamp beam patterns of halogen headlamps, high-intensity discharge headlamps, and light-emitting diode headlamps as well.

RHCM 사출 성형을 적용한 자동차 헤드램프 베젤 제품의 Weldless, 고광택 표면 구현에 관한 연구

문동주 금오공과대학교 2016 국내석사

플라스틱 사출 성형을 통해 생산되는 자동차 헤드램프 구성 부품인 베젤은 자동차 헤드램프 디자인을 결정짓는 중요 요소 부품이다. 최근 헤드램프 베젤 디자인 트렌드가 광원의 발달로 복잡형상화, 대면적화되며 금형의 크기와 구조 또한 변화되고 있다. 금형 구조와 크기의 변화로 인해 유동길이가 길어져 열 손실량이 증가하게 되었고 용융 수지의 유동성과 전사성이 크게 감소하게 되며 성형 시 Weld line 형성 및 표면 광택 저하 문제가 발생하고 있다. 특히, 헤드램프 베젤의 경우 빛 반사율을 높이기 위해 도장(Under Coating) 공정을 거치게 되는데 성형품의 표면 품질이 저하 될 경우 도장 두께 및 도장 시간이 증가하여 제조 원가 상승 및 생산성 저하 등의 추가적인 문제가 발생하게 된다. RHCM(Rapid Heat Cycle Molding) 사출 성형은 열 에너지 전달 효율(heat energy transferring coefficient)이 높은 고압증기를 이용해 금형 표면을 급속 가열시켜 사출 성형하는 공법으로 금형 가열로 인해 용융 수지의 유동성과 전사성이 증가됨에 따라 Weldless, 고광택, 무도장 제품의 생산이 가능하다. 본 연구에서는 헤드램프 베젤 트렌드에 따른 표면 품질 문제의 해결을 위해 RHCM 사출 성형 공법을 적용하였으며 RHCM 사출 성형법 적용에 따른 생산 최적화를 위해 사출 성형 해석 프로그램인 Moldflow를 활용한 결과 PC 소재의 경우 Heating time 15sec 일 때, PBT 소재의 경우 Heating time 5sec 일 때 성형품의 표면 품질이 가장 우수한 것으로 나타나 최적 사출 조건으로 선정하였다. 최종적으로 선정된 사출 조건과 동일한 조건으로 사출 성형 실험을 진행하였으며 실험 결과물인 RHCM 사출 성형품과 기존 일반 사출 성형품의 Weld line 및 광택도(Gloss meter)를 소재 별로 측정하여 비교한 결과 두 소재(PC, PBT) 모두 RHCM 사출 성형 적용에 따라 Weld line 형성이 감소되는 것을 확인할 수 있었으나, 광택도 증가량이 미소하여 무도장 성형품 달성은 어려울 것으로 판단된다. 다만, Weld line 개선 및 광택도 증가로 인한 도장 두께 및 도장 시간 감축이 가능하여 생산 원가 절감이 가능할 것으로 판단된다.

연결부 강성 추정을 통한 자동차 헤드램프의 동적 응답 신뢰도 개선

이순근 경북대학교 대학원 2014 국내석사

복잡한 구조물의 동적 거동을 정확하게 분석하기 위해서는 연결부의 특성 파악이 필수적이다. 자동차 헤드램프 내부에도 연결부가 존재하며, 이 연결부에 대한 유한요소 모델링 방법이 유한요소해석 결과의 신뢰도에 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 헤드램프의 연결부 강성을 추정함으로써 유한요소해석의 동적 응답 신뢰도를 개선하는 방법을 제안하였다. 연결부는 역학적 등가 모델인 스프링 요소로 구성하였으며, 순차적 근사 최적화 기법을 활용하여 강성을 추출하였다. 최적화 과정에서는 임팩트 해머 모달 실험과 유한요소해석에서 도출된 고유진동수 및 MAC 값을 활용하였다. 최적화된 연결부 강성이 입력된 헤드램프의 유한요소해석 결과는 실험 결과와 유사한 동적 거동을 나타냈다. 최종적으로, 동일한 연결부로 구성된 다른 제품에 추정된 강성을 적용하여, 제안한 방법과 추정된 강성의 타당성을 검증하였다. In order to exactly analyze dynamic behavior of a complex structure, it is essential to understand joint characteristics. There are joints in an automotive headlamp. The modeling method for the joints of a headlamp strongly has an effect on the reliability of FEA (Finite Element Analysis) results. In this study, it was proposed the method how to improve the dynamic response reliability by the estimation of the joint stiffness. The headlamp joint was assumed to be the spring element and the joint stiffness was extracted using the sequential approximate optimization. The natural frequencies and MAC values of the headlamp were obtained from FEA and impact hammer modal testing. The results were used in the optimization procedure of the joint stiffness. The FEA results of the headlamp which was included the optimized joint stiffness show the similar dynamic characteristics in comparison with the experiment results. Finally, the joint stiffness was applied to another product assembled with the same joint. As a result, it was verified that the proposed method and the estimated stiffness were valid.

주변 밝기에 기반한 저전력 적응형 헤드램프 연구

이창훈 한국공학대학교 일반대학원 2025 국내석사

Research on Low-Power Adaptive Headlamp Based on Ambient Brightness This study proposes a low-power adaptive headlamp system that improves energy efficiency by controlling light distribution based on surrounding brightness during vehicle operation. Conventional adaptive headlamps can adjust light distribution in response to oncoming vehicles but are not effectively designed to handle environments where sufficient brightness is provided by streetlight at night. In such conditions, driving with the headlamps on may result in unnecessarily high illuminance due to overlapping light, leading to energy waste. To address this issue, the beam pattern of the headlamp was controlled in areas where the illumination from streetlight and headlamps overlapped. Illuminance simulations were conducted to analyze these overlapping regions, and the headlamp light distribution was adjusted accordingly, with the results compared to conventional illuminance distributions. The proposed method of controlling headlamp light distribution in response to ambient brightness effectively reduces excessive illuminance and improves energy efficiency. by Lee Changhun Advisor : Prof. Jung Mee-Suk, Ph.D. Department of Nano - Semiconductor Engineering Graduate School Tech University of Korea

자동차용 full LED 헤드램프를 위한 programmable 구동 기술에 관한 연구

이승우 연세대학교 대학원 2015 국내석사