KR100791569B1

KR100791569B1 - 차량용 발광 다이오드 전조등

Info

Publication number: KR100791569B1
Application number: KR1020060029686A
Authority: KR
Inventors: 신무환; 장선호; 서태원
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-01-04
Also published as: KR20070098260A

Abstract

본 발명은 차량용 발광 다이오드 전조등에 관한 것으로, 차량에 장착되는 차량용 전조등에 있어서, 빛을 발광하는 적어도 하나의 LED소자를 갖는 LED 광원과, 상기 LED 광원이 장착되며 공기가 이동하는 통풍구를 갖는 몸체부와, 상기 LED 광원의 빛을 투과시키는 투광부를 포함하는 차량용 전조등을 제공한다. 그리고, 상기 LED 광원과 열적으로 접속되고 상기 몸체부의 통풍구에 그 끝단 일부가 노출된 히트 파이프를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 발광 다이오드를 이용한 차량용 전조등으로 통풍구로 유입되는 공기를 이용하여 LED 광원을 냉각시켜 전조등의 수명연장은 물론 사용전력의 감소를 통해 유지비용 및 교체 비용을 절감시킬 수 있고, 히트파이프를 사용하여 전조등에 사용하는 LED 광원의 열을 외부로 방출할 수 있고, 외부공기를 이용하여 히트 파이프의 응축부를 냉각시켜 히트파이프의 냉각 성능을 극대화할 수 있다.

전조등, 히트파이프, LED 광원, 통풍구, 냉매

Description

차량용 발광 다이오드 전조등{LED headlight lamp for automobile}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도.

도 2는 제 1 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도.

도 4 내지 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 광원의 개념 단면도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도.

도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 211 : LED 광원 120, 220 : 몸체부

130, 230 : 히트 파이프 140, 240 : 투광부

250 : 냉각부

본 발명은 차량용 발광 다이오드 전조등에 관한 것으로, LED 광원의 측면에 공기 통로를 마련하여 외부의 공기를 이용하여 LED 광원의 열을 냉각시킬 수 있는 차량용 발광 다이오드 전도등에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 전조등은 자동차 또는 기차와 같은 이동수단의 진행 방향을 조명하기 위해 그 앞쪽에 장치된 투광기를 지칭한다.

현재 차량용 전조등에서 사용하는 광원으로는 할로겐 램프나 HID(High Intensity Discharge) 램프가 있다. 할로겐 램프는 그 단가가 저렴하여 현재 널리 사용되고 있지만, 필라멘트의 점등온도가 높게 설계되어 있어서 과전압 점등을 하게 되면 할로겐 사이클의 평행상태를 잃게 되어 수명이 현저하게 떨어지는 문제가 발생한다. 이에 반하여 HID 램프의 경우에는 가스 발광을 이용한 방전램프의 특성 상 열 부하가 낮아 그 수명이 길지만, 안정기와 램프 상호간의 결합 조건이 부합하지 않을 경우에는 그 수명이 현저하게 떨어지는 문제와, 초기 발광시 과도한 전압(20,000V이상)이 발생되기 때문에 이를 사용하기 위해서는 램프 휴즈를 20A급으로 교환해야 하는 불편함과, 그 단가가 할로겐 램프에 비하여 수 내지 수십배에 달하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 LED 램프를 광원으로 이용한 차량용 전조등에 관한 연구가 현재 활발히 수행중이다.

특히, LED의 경우 반도체라는 특성으로 인해 처리속도, 전력소모, 수명 등의 제반사항에서 큰 장점을 보여 각종 전자제품의 전자 표시부품으로 널리 사용되고 있으며, 최근 높은 휘도의 제품들이 개발되면서 미래의 첨단조명용 광원으로 각광받고 있다. 즉, LED 램프는 기존 전구에 비해 낮은 전력 소비량으로 인해 효율적인 광원이 될 수 있고, LED 소자 자체가 다양한 색상의 소자가 있기 때문에 기존의 유리세공, 코팅, 필터를 이용해서 표현해주었던 색상 조명에 비해 연색성이 매우 뛰어나다. 그리고, LED 램프의 경우 그 내구성이 뛰어나 기존 차량용 전조등 유지 비용 즉, 교체 비용에 대한 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 우수한 특성을 갖는 LED 램프를 이용한 헤드라이트에 관해서는 국내 공개특허공보 제10-2005-0044894호에 개시되어 있다.

상기의 공개특허공보에는 백색광을 발광하는 복수의 LED 유닛(즉, LED 램프)을 이용하여 차량 헤드라이트를 제작하였다. 이때, LED 유닛들은 LED 반도체 칩이 솔더(solder) 또는 스터드 범프(stud bump)들에 의해 서브마운트 기판(Substrate) 에 직접 장착된다. 여기서, LED 유닛들은 공통의 마운팅 플레이트(common mounting plate)에 장착되고, 각 라이트 유닛들은 마운팅 플레이트 상에 소정간격으로 이격되어 있으며, 핀 히트 싱크가 상기 유닛들로부터 열을 제거하기 위해 상기 마운팅 플레이트에 장착된다. 이때, 히트 싱크로 열전 냉각기 또는 히트파이프를 사용한다.

이와같이 공개특허공보는 칩온보드(chip on board) 전기 접속기술을 이용하여 MCB(metal core board)위에 서브마운트를 직접 장착하고, 서브마운트에 칩이 직접장착되는 내용을 담고 있다. 또한, 렌즈에 보다 많은 저항을 제공하는 솔더링 중에 칩이 이동하는 현상을 감소하고, 고전력 LED에 이용된 열 슬러그의 제거하여 열적 저항층을 제거하고 또한 그에 따른 부품 비용의 감소등의 내용을 담고 있다. 또한 공개특허에 따르면 상기 칩에 대한 와이어 본드의 제거로 인한 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

상기의 국내 공개특허공보는 전조등에서 발생되는 열을 제거하기 위해 열전 냉각기 또는 히트파이프를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 기술은 실제 차량의 엔진룸 내부조건을 고려하지 않아 차량의 엔진룸 앞 단에 전조등을 설치할 경우, 엔진룸 내부에서 발생하는 열에 의해 상기 열전 냉각기 또는 히트파이프가 제 기능을 하지 못하게 되어 LED 유닛 내부의 LED 반도체 칩이 열적 손상을 받게 된다. 즉, 상기에서 히트파이프의 경우를 고려하면, 히트 파이프는 소정의 내부 공간을 갖는 파이프에 유동체를 넣고 밀봉한 형태로 제작되고, 파이프는 증발부와, 이송부 및 응축부로 정의된다. 이러한 히트 파이프는 증발부에서 유동체가 기화되 면서 열원을 냉각시키고, 기화된 증기가 히트파이프 내부의 공간으로 이동하면서 이송부를 지나 응축부에서 열을 방출하고 다시 액체화되어 벽면을 타고 증발부로 되돌아 온다. 이후, 유동체는 열원의 열을 다시 받아 증발하는 동작을 반복한다.

상술한 바와 같은 히트파이프는 응축부를 통해 열을 방출하기 때문에 히트 파이프를 LED 유닛을 포함하는 차량용 전조등에 사용하기 위해서는 응축부의 온도가 충분히 낮아야 히트 파이프의 능력을 충분히 구현할 수 있게 된다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 엔진룸의 앞단에 LED 전조등을 설치하고, LED 유닛의 방열을 위해 히트 파이프를 설치하게 되면 응축부가 고온의 엔진룸 내부로 노출되어 히트 파이프의 능력을 구현할 수 없게 된다. 이로인해 차량용 전조등을 구성하는 LED 유닛이 열에 의해 손상을 받게 되어 전조등의 수명을 단축시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 전조등의 외측에 외부 공기를 유입하는 공기 순환 통로를 마련하여 외부로부터 유입된 공기를 통해 LED 광원을 냉각시키거나, LED 광원과 접속된 히트 파이프의 응축부를 냉각시켜 LED 광원의 열을 효율적으로 제거하여 LED 광원의 수명 향상은 물론 유지 비용 및 교체 비용을 절감시킬 수 있는 차량용 발광 다이오드 전조등을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 차량에 장착되는 차량용 전조등으로서, 빛을 발광하는 적어도 하나의 LED소자를 갖는 LED 광원과, 상기 LED 광원이 장착되며 공기가 이동하는 통풍구를 갖는 몸체부 및 상기 LED 광원의 빛을 투과시키는 투광부를 포함하는 차량용 전조등을 제공한다.

여기서, 상기 몸체부의 통풍구로 인입되는 공기를 냉각시키는 냉각부를 더 포함한다.

상기 LED 광원과 열적으로 접속되고 상기 몸체부의 통풍구에 그 끝단 일부가 노출된 히트 파이프를 더 포함한다.

상기 몸체부는 상기 LED 광원이 장착된 고정 몸체부, 및 상기 고정 몸체부의 적어도 일측에 마련된 냉각 몸체부를 포함하고, 상기 통풍구는 상기 고정 몸체부와 상기 냉각 몸체부 사이에 위치한다. 상기 냉각 몸체부는 상기 고정 몸체부의 측면을 감싸는 제 1 냉각 몸체부, 및 상기 고정 몸체부의 후면를 감싸는 제 2 냉각 몸체부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 냉각 몸체부는 탈착이 가능하다. 상기 냉각 몸체부의 후면에 배기구를 포함한다.

그리고, 상기 몸체부는 그 내부에 복수의 공기 유로가 마련되고, 상기 공기 유로의 유입구는 상기 몸체부의 전면에 마련되며 상기 공기 유로와 연결되어 상기 히트 파이프의 노출된 영역을 덮는 히트 파이프 냉각부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도이고, 도 2는 제 1 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도이고, 도 4 내지 도 6은 제 1 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전조등은 빛을 발광하는 적어도 하나의 LED소자를 갖는 LED 광원(110)과, LED 광원(110)이 장착되며 통풍 영역을 갖는 몸체부(120)와, LED 광원(110)의 빛을 투과시키는 투광부(140)를 포함한다. 통풍 영역으로 유입되는 외부공기를 통해 상기 LED 광원(110)의 열을 냉각시킬 수 있다.

또한, LED 광원(110)의 열을 더욱 효과적으로 냉각시키기 위해 상기 LED 광원(110)과 열적으로 접속되고 통풍 영역에 그 끝단 일부가 노출된 히트 파이프(130)를 더 포함할 수 있다. 히트트 파이프(130)는 내부 공간을 갖는 파이프에 유동체를 넣고 밀봉한 형태로 제작되고, 파이프는 증발부와, 이송부 및 응축부로 정의된다. 이러한 히트 파이프(130)는 증발부에서 유동체가 기화되면서 열원을 냉각시키고, 기화된 증기가 히트 파이프(130) 내부의 공간으로 이동하면서 이송부를 지나 응축부에서 열을 방출하고 다시 액체화되어 벽면을 타고 증발부로 되돌아 온다. 이후, 유동체는 열원의 열을 다시 받아 증발하는 동작을 반복한다.

본 발명에서는 이러한 히트 파이프(130)의 증발부가 LED 광원(110)에 접속되고, 응축부가 몸체부(120)내의 통풍 영역에 노출된다. 이를 통해 LED 광원(110)의 열을 히트 파이프(130)로 냉각시킬 경우 몸체부(120) 내의 통풍 영역으로 유입되는 외부 공기를 통해 히트 파이프(130)의 응축부를 냉각시켜 히트 파이프(130)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 몸체부(120)는 LED 광원(110)이 장착되는 고정 몸체부(121)와 고정 몸체부(120)와 이격되어 소정의 통풍 영역을 형성하는 냉각 몸체부(122)로 분리 제작될 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 고정 몸체부(121)의 외측에 이와 이격된 냉각 몸체부(122)를 형성한다. 이와 같이 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122)의 이격 영역이 공기 유입이 가능한 통풍 영역으로 작용하게 된다. 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122)는 도 3에 도시된 바와 같이 이들 간을 고정 결합시키는 결합부재(123)를 통해 결합되어 있는 것이 바람직하다.

이때, 고정 몸체부(121)에는 LED 광원(110)이 장착되고 LED 광원(110)에 접속된 히트 파이프(130)가 고정 몸체부(121) 외측으로 노출된다. 그리고, 상기 고정 몸체부(121) 전면에는 투광부(140)가 마련되어 있어, LED 광원(110)이 장착되는 고정 몸체부(121) 내부를 밀봉하는 것이 바람직하다. 이를 통해 자동차의 주행중에 고정 몸체부(121) 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 냉각 몸체부(122)는 고정 몸체부(121)는 물론 고정 몸체부(121)의 외측으로 돌출된 히트 파 이프(130)를 감싸는 형상으로 제작된다. 여기서, 냉각 몸체부(122)와 고정 몸체부(121)의 이격으로 인해 공기 유입구(124)가 형성되고, 이러한 공기 유입구(124)에 의해 유입된 공기는 냉각 몸체부(122)와 고정 몸체부(121) 사이 이격 영역으로 유입된 후, 냉각 몸체부(122)의 후면에 마련된 배기구(125)를 통해 외부로 배출된다. 이때, 배기구(125)는 히트 파이프(130)를 감싸는 냉각 몸체부(122) 영역에 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 배기구(125)는 적어도 하나의 관통홈 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 물론 공기의 입출입이 가능한 다양한 형상이 가능하다. 예를 들어 슬릿 형상으로 제작할 수도 있다. 이를 통해 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122) 사이로 유입된 공기가 상기 배기구(125)를 통해 외부로 배기되어 공기의 순환이 빨라 질 수 있다. 이와 같이 공기 순환이 활발해짐으로 인해 히트 파이프(130)의 응축부의 냉각 속도가 더욱 빨라질 수 있다.

그리고, 상기 냉각 몸체부(122)는 복수의 부재로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 고정 몸체부(121)의 측면을 감싸는 제 1 냉각 몸체부(122a)와, 고정 몸체부(121) 외부로 돌출된 히트 파이프(130)를 감싸는 제 2 냉각 몸체부(122b)로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 제 1 및 제 2 냉각 몸체부(122a, 122b)는 탈착이 가능하도록 제작한다. 이를 통해 전조등의 LED 광원(110)을 교체할 경우 제 2 냉각 몸체부(122b)를 분리하여 LED 광원(110)의 교환을 위한 충분한 공간을 마련할 수 있다. 그리고, 앞서 설명한 배기구(125)는 상기 제 2 냉각 몸체부(122b)에 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 고정 몸체부(121) 자체를 광 반사 특성이 우수한 물질을 사용하여 제 작할 수 있다. 바람직하게는 Al, Au, Ag 기반으로 된 금속성의 물질 또는 합금 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 이를 통해 사방으로 퍼지는 LED 광원(110)의 빛을 모아 전면으로 조사되도록 한다. 그리고, 고정 몸체부(121)를 오목 렌즈 형상으로 형성하여 빛의 전면 조사 능력을 더욱 향상시킬 수도 있다. 그리고, 상기 냉각 몸체부(122)는 엔진룸에 노출되어 있기 때문에 엔진룸의 열이 히트 파이프로 전도되는 것을 차단할 수 있는 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 즉, 플라스틱등의 열 전도성이 낮은 물질로 제작하는 것이 바람직하다. 이와 같이 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122)를 구성하는 물질을 서로 다른 물질로 제작할 수 있지만 이에 한정되지 않고, 상기 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122)를 동일한 물질로 제작할 수 있다.

또한, 상기 냉각 몸체부(122)는 도 4에 도시된 바와 같이 고정 몸체부(121)의 외측의 일부와 후면을 감싸는 형상으로 제작될 수 있다. 즉, 냉각 몸체부(122)는 고정 몸체부(121)의 외측으로 연장된 적어도 하나의 연장부와, 연장부가 연결되고, 고정 몸체부(121) 후면에 돌출된 히트 파이프를 감싸는 커버부를 포함한다. 연장부의 전단에는 유입구(124)가 마련되어 공기가 유입되고, 커버부에는 배기구(125)가 마련되어 공기를 외부로 배기시킬 수 있다. 이를 통해 고정 몸체부(121)의 전단에 연장된 복수의 냉각 몸체부(122)를 통해 공기가 유입되고, 유입된 공기는 고정 몸체부(121) 외측으로 돌출된 히트 파이프(130)를 냉각시킨 다음 외부로 배기된다.

또한, 상기 냉각 몸체부(122)는 도 5에 도시된 바와 같이 고정 몸체부(121) 의 내측 일부와 후면을 감싸는 형상으로 제작될 수 있다. 즉, 냉각 몸체부(122)는 고정 몸체부(121) 내측에 형성될 수 있다. 고정 몸체부(121) 내측에 연장된 적어도 하나의 연장부와, 상기 연장부와 연결되어 고정 몸체부(121) 후면에 돌출된 히트 파이프(130)를 감싸는 커버부를 포함한다. 이때, 상기 고정 몸체부(121)의 전단을 덮는 투광부(140)는 고정 몸체부(121) 내부에 마련된 냉각 몸체부(122)에 대응되는 관통홈(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 이를 통해 고정 몸체부(121)를 밀봉할 뿐 아니라 냉각 몸체부(122)의 유입구로 공기의 유입이 원할하게 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 몸체부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 고정 몸체부(121)와 냉각 몸체부(122)가 일체로 제작될 수도 있다. 이때, 상기 몸체부(120)의 전단에는 복수의 유입구(124)가 마련되고, 유입구(124)는 몸체부(120) 내부에서 연장된 적어도 하나의 관으로 연결되고, 그 후단에는 관들이 각기 연결되고 히트 파이프(130)가 노출되는 히트 파이프 냉각부가 마련된다. 이때, 상기 냉각부에는 배기구(125)가 마련되어 있다. 이를 통해 몸체부(120) 전단의 유입구(124)를 통해 유입된 외부 공기는 내부 관을 통해 히트 파이프 냉각부로 유입되어 히트 파이프(130)의 응축부를 냉각시킨 다음 외부로 배출된다.

다음으로 본 실시예의 LED 광원에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 광원의 개념 단면도이다.

도 7을 참조하면, 기판(1110)과, 기판(1110) 상에 실장된 적어도 하나의 LED 칩(1120)과, 상기 LED 칩(1120)에 전원을 인가하는 내부 전극(1130)과, 내부 전극(1130)과 접속된 외부 전극(1140)을 포함한다. 그리고, 상기 LED 칩(1120)의 열을 외부로 방출하기 위한 LED 칩(1120)과 열적으로 접속된 히트 파이프(130)를 포함한다. 여기서 기판(1110)은 MCPCB(metal core printed circuit board)를 사용하는 것이 바람직하다. LED 칩(1120)과 내부 전극(1130)은 와이어(1150)를 이용하여 접속된다. 물론 별도의 범프를 이용하여 접속될 수도 있다. LED 칩(1120) 상에는 형광체(1160)가 도팅되어 LED 칩(1120)이 발광하는 빛의 파장을 변환하여 백색광을 방출한다. 그리고, LED 칩(1120)을 봉지하는 봉지부(1170)가 형성된다. 봉지부(1170)는 몰딩공정을 이용하여 제작할 수 있고, 유리를 이용하여 제작할 수도 있다. 기판(1110)의 외측에는 내부 전극(1130)과 접속된 외부 전극(1140)이 연장되어 있다. 이러한 외부 전극(1140)을 별도의 소켓에 연결하여 LED 칩(1120)에 전원을 인가할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 외부 전극(1140)은 기판(1110)을 관통하여 제작될 수도 있다. 상기 전극들(1130, 1140)과 기판(1110) 사이에는 절연막(미도시)이 형성되어 전극(1130, 1140)과 기판(1110) 간을 절연한다.

또한, 상기의 형광체(1160)를 사용하지 않고, LED 칩(1120)으로 각기 적색, 청색, 녹색을 발광하는 다수의 칩을 사용하고, 이들이 색조합을 통해 백색광을 발광할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 LED 칩(1120)은 기판 상에 실장하는 COB(chip on board)타입으로 제작하되, MCPCB 기판(1110) 상에 LED 칩(1120)을 실장하고, 이들을 와이어(1160)를 이용하여 내부 전극(1130)과 연결한다. 그리고, 기판(1110)을 관통하여 히트 파이프(130)를 접속시켜 LED 칩(1110)의 열을 외부로 방출하고, 기 판(1110)에 히트 파이프(130)를 접속시켜 LED 광원(110)의 열을 외부로 방출한다.

본 실시예에 따른 LED 광원은 상술한 설명에 한정되지 않고, 구조와 그 형상에 있어서 다양한 변형이 가능하다. 즉, LED 칩의 빛을 반사하는 반사판을 더 포함할 수도 있고, 히트파이프가 MCPCB를 관통하여 LED 칩에 직접 접촉하여 LED 칩의 열적 스트레스를 줄일 수 있다. 또한, LED 광원은 플립칩 형태로 다수의 LED 칩이 본딩될 수 있다. 또한, 소정의 메탈 슬러그 상에 LED 칩이 실장될 수 있다. 또한, LED 광원은 히트 파이프 일체형 리드 프레임 상에 LED 칩이 실장된 램프 형태로 제작될 수도 있다. 이뿐만 아니라 LED 광원은 별도 제작된 적어도 하나의 LED 패키지가 기판상에 실장될 수도 있다. 또한, 본 실시예에 따른 LED 광원은 전조등의 몸체부(120)에 결합이 용이하고, 전원연결 단자와 접속이 용이하도록 전등 형태로 제작할 수도 있다. 또한, LED 광원은 히트파이프와의 착탈이 용이하게 제작할 수도 있다.

또한, 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 히트 파이프의 응축부를 냉각시키기 위한 통풍 영역을 갖는 몸체부 외측에 통풍 영역의 유입되는 공기를 냉각시키기 위한 별도의 냉각부가 마련될 수도 있다. 하기에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 냉각부를 갖는 차량용 발광 다이오드 전조등에 관해 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 그리고, 후술되는 실시예의 기술은 앞서 설명한 실시예에 적용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도이다. 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 전면 개념도이다. 도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 차량용 발광 다이오드 전조등의 단면 개념도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 전조등은 적어도 하나의 LED 소자를 갖는 복수의 LED 광원(210)과, LED 광원(210)이 장착되며 통풍 영역을 갖는 몸체부(220)와, 상기 몸체부(220)의 통풍 영역으로 유입되는 공기를 냉각시키는 냉각부(250)와, 상기 LED 광원(210)과 열적으로 접속되고 몸체부(220)의 통풍 영역에 그 일부가 노출된 히트 파이프(230)와, LED 광원(210)의 빛을 투과시키는 투광부(240)를 포함한다.

여기서, 앞선 실시예에서는 상기 몸체부가 원 형상으로 제작되었지만 본 실시에에서는 도 9에서와 같이 대략 사각형 형상으로 마련된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 몸체부(220)는 장착되는 자동차의 전조등의 형상에 따라 변화되는 것이 바람직하다. 몸체부(220)은 앞서 설명한 실시예와 같이 고정 몸체부(221)와 냉각 몸체부(222)를 포함한다. 그리고, 본 실시예에서는 상기 고정 몸체부(221)에 복수의 LED 광원(210)이 고정 장착되고, 이와 접속된 히트 파이프(230)가 고정 몸체부(221) 외측으로 돌출된다. 그리고, 상기 냉각 몸체부(222)는 상기 고정 몸체부(221)의 전면 양측에 유입구가 마련되고, 이로부터 연장되어 그 후면을 감싸는 형상으로 제작한다. 이를 통해 상기 고정 몸체부(221) 후면으로 돌출된 히트 파이프(230)를 감싸도록 하여 전면의 유입구(224)로부터 유입된 공기가 후면의 히트 파이프(230)를 냉각시킬 수 있다. 물론 이때, 상기 냉각 몸체부(222) 후면에 배기구(225)가 마련된다.

본 발명은 상기 냉각 몸체부(222)의 측면에 적어도 하나의 냉각부(250)가 마련된다. 이러한 냉각부(250)는 냉각 몸체부(222)의 공기 유입구(224)의 인접 영역에 마련되어 냉각 몸체부(222)와 고정 몸체부(221) 사이의 통풍 영역으로 유입되는 공기를 냉각시키는 것이 바람직하다. 이러한 냉각부(250)로는 냉각 팬을 사용할 수 있고, 엔진룸 내부의 냉매를 이용할 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 상기 냉각부(250)는 상기 냉각 몸체부(222)의 외측면 전영역에 마련될 수도 있다. 냉매가 흐르는 냉매 유로를 상기 냉각 몸체부(222) 외측에까지 연장시켜 냉각 몸체부(222)의 온도를 하강시켜 냉각 몸체부(222) 내로 유입되는 공기의 온도를 하강시킬 수 있다. 물론 상기 냉각 몸체부(222) 내부에 냉각부가 마련될 수도 있다. 즉, 냉매가 공급되는 냉매 유로가 냉각 몸체부(222)의 내에 마련될 수도 있다.

그리고, 고정 몸체부(221)와 냉각 몸체부(222) 사이의 통풍 영역의 공기 흐름을 위해 별도의 환풍기(260)가 마련될 수도 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 냉각 몸체부(222)의 배기부(225)에 환풍기를 설치하여 상기 통풍 영역의 공기를 강제적으로 외부로 배기시킬 수도 있다. 이는 자동차가 정지한 경우 통풍 영역 내의 공기 흐름이 나빠질 수 있기 때문이다. 이때, 환풍기(260)가 가동하여 통풍 영역 내의 공기 흐름을 일정하게 유지하고, 이를 통해 히트 파이프(230)의 냉각 능력을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 상기 유입구(224)에는 외부 불순물의 침입을 방지하기 위해 망형의 불순물 차단부재(미도시)가 마련되는 것이 효과적이다.

아래 표는 기존 냉각 시스템과 히트 파이프를 이용한 냉각 시스템을 적용했 을 때의 본 발명에 대한 결과이다.

	최고 상승 온도(℃)
기존 냉각 시스템	228.5
히트 파이프를 이용한 냉각 시스템	85

위 결과를 살펴보면, 기존의 냉각 시스템에 LED를 사용할 경우 LED의 발열을 막지 못한다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 추가로 냉각 시스템을 설계하지 않을 경우 LED 램프의 수명은 급격히 떨어질 것이고 차체 내의 열로 인한 여러 문제가 야기될 수 있다. 이에 히트 파이프 방열 시스템을 설계하여 시뮬레이션 한 결과는 위표와 같다. 이론상으로 히트 파이프는 주위 온도까지 냉각을 할 수 있다. 본 발명의 시스템을 이용하면 상기 온도까지 냉각하는 것이 가능하고 칩의 정션 온도도 낮출 수 있기 때문에 칩의 수명도 연장시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 발광 다이오드를 이용한 차량용 전조등으로 통풍구로 유입되는 공기를 이용하여 LED 광원을 냉각시켜 전조등의 수명연장은 물론 사용전력의 감소를 통해 유지비용 및 교체 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 히트파이프를 사용하여 전조등에 사용하는 LED 광원의 열을 외부로 방출할 수 있고, 외부공기를 이용하여 히트 파이프의 응축부를 냉각시켜 히트파이프의 냉각 성능을 극대화할 수 있다.

Claims

차량에 장착되는 차량용 전조등으로서,

빛을 발광하는 적어도 하나의 LED소자를 갖는 LED 광원;

상기 LED 광원이 장착되며 공기가 이동하는 통풍구를 갖는 몸체부;

상기 몸체부의 통풍구로 인입되는 공기를 냉각시키는 냉각부; 및

상기 LED 광원의 빛을 투과시키는 투광부를 포함하는 차량용 전조등.
차량에 장착되는 차량용 전조등으로서,

빛을 발광하는 적어도 하나의 LED소자를 갖는 LED 광원;

상기 LED 광원의 빛을 투과시키는 투광부; 및

상기 LED 광원이 장착된 고정 몸체부와 상기 고정 몸체부의 측면을 감싸는 제 1 냉각 몸체부 및 상기 고정 몸체부의 후면을 감싸는 제 2 냉각 몸체부를 구비하는 냉각 몸체부를 포함하고,

상기 제 1 및 제 2 냉각 몸체부는 탈착이 가능하고, 상기 고정 몸체부와 상기 냉각 몸체부 사이에 공기가 이동하는 통풍구가 마련된 차량용 전조등.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 LED 광원과 열적으로 접속되고 상기 통풍구에 그 끝단 일부가 노출된 히트 파이프를 더 포함하는 차량용 전조등.
청구항 1에 있어서,

상기 몸체부는 상기 LED 광원이 장착된 고정 몸체부, 및 상기 고정 몸체부의 적어도 일측에 마련된 냉각 몸체부를 포함하고,

상기 통풍구는 상기 고정 몸체부와 상기 냉각 몸체부 사이에 위치하는 차량용 전조등.
청구항 4에 있어서,

상기 냉각 몸체부는 상기 고정 몸체부의 측면을 감싸는 제 1 냉각 몸체부, 및 상기 고정 몸체부의 후면를 감싸는 제 2 냉각 몸체부를 포함하고,

상기 제 1 및 제 2 냉각 몸체부는 탈착이 가능한 차량용 전조등.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,

상기 냉각 몸체부의 후면에 배기구를 포함하는 차량용 전조등.
청구항 3에 있어서,

상기 몸체부는 그 내부에 복수의 공기 유로가 마련되고,

상기 공기 유로의 유입구는 상기 몸체부의 전면에 마련되며 상기 공기 유로와 연결되어 상기 히트 파이프의 노출된 영역을 덮는 히트 파이프 냉각부를 포함하는 차량용 전조등.