KR101060760B1 - 차량용 헤드램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 및 이를 구비하는 발광다이오드 패키지를 광원으로 사용하여 헤드램프의 시인성을 향상시키고, 광원의 교체가 용이하도록 하는 차량용 헤드램프를 제공한다.

Description

차량용 헤드램프{Head Lamp for Vehicle}
본 발명은 헤드램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드(LED) 패키지를 광원으로 구비하는 차량용 헤드램프에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 주입된 전자와 정공(正孔)이 재결합할 때 과잉 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로써, 적색 발광과 녹색 발광 등이 있으며, 저전압 및 소전력이란 장점을 살려 광결합 소자용 광원으로 사용되고 있다.
그리고, 통상적으로 사용되는 소켓전구는 진공상태의 유리구 속에 불연성의 가스를 넣고 텅스텐 등의 선조(線條)를 전열 발광시켜 빛을 얻는 조명기구로서, 그 용도는 플래시나 자동차의 각종 램프류, 그리고 각종 조명 기구 등에 많이 적용되어 사용된다.
따라서, 최근에는 네온 등과 같이 저전압이며서도 내구성이 우수하고, 절전효과가 있는 전구개발을 위하여 많은 노력과 관심이 집중되고 있지만, 자동차에서 사용되는 헤드램프는 아직 초기 개발단계로서, 그 기술발전이 미진한 상태에 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 발광다이오드 및 이를 구비하는 발광다이오드 패키지를 광원으로 사용하여 헤드램프의 시인성을 향상시키고, 광원의 교체가 용이하도록 하는 차량용 헤드램프를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드램프는 다단계의 단차부를 가지며 적어도 하나의 발광다이오드가 실장되는 몸체부와, 상기 몸체부가 장착되어 전기적으로 연결되는 기판을 구비하는 발광다이오드 패키지; 상기 발광다이오드 패키지부와 외부 연결단자를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 발광다이오드 패키지부가 탈장착되도록 수용하여 고정시키는 헤드램프 모듈; 상기 발광다이오드 패키지의 상부측에서 상기 발광다이오드 패키지에서 출사되는 빛을 유도하여 반사시키는 반사부; 및 상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키는 렌즈부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 세라믹 기판을 복수개 적층하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 상기 단차부를 통해 상이한 단면 크기를 가지는 다단계의 캐비티를 형성할 수 있다.
또한, 상기 캐비티는 상기 발광다이오드가 실장되는 저면으로 점차 단면 크기가 감소하는 다단계 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기판은 외부 전원을 인가받기 위한 접촉단자를 상부면에 패턴 형성할 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드 패키지는 상기 기판의 하부측에 구비되어 상기 발광다이오드 패키지에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히트 싱크는 상부면에 위치조정 돌기를 돌출형성하며, 상기 기판은 상기 위치조정 돌기와 대응하는 위치에 위치조정 홀을 관통형성할 수 있다.
또한, 상기 헤드램프 모듈은, 상기 발광다이오드 패키지가 탈장착되는 그루브가 서로 대향하는 측면에 형성되는 한쌍의 고정부; 상기 한쌍의 고정부 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지의 기판 상에 형성되는 접촉단자와 전기적으로 연결되는 외부 연결단자를 구비하는 연결단자부; 상기 한쌍의 고정부 및 상기 연결단자부를 지지하는 베이스 플레이트; 및 상기 발광다이오드 패키지가 상기 고정부로부터 이탈하는 것을 방지하도록 상기 고정부의 전단면에 체결되는 이탈방지부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 한쌍의 고정부는 상기 베이스 플레이트와 직각을 이루며, 상기 기판을 수용하는 수용부를 형성하도록 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 한쌍의 고정부는 측면의 길이방향을 따라 형성되는 그루브 내에 판스프링을 구비하여 상기 발광다이오드 패키지를 고정시키는 고정력을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 이탈방지부는 상기 발광다이오드 패키지와 접촉하는 내측면에 판 스프링을 구비하여 상기 고정부 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지가 상기 베이스 플레이트 방향으로 힘을 받도록 척력을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 연결단자부는 상기 외부 연결단자가 삽입 배치되어 상하이동하도록 연결단자홀을 관통형성하고, 상기 외부 연결단자가 상기 기판의 접촉단자와 전기적 연결을 이루도록 탄성력을 가하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 헤드램프는 발광다이오드를 광원으로 사용하여 광효율 및 시인성이 우수하고, 발광다이오드를 구비하는 패키지의 교체가 용이하여 유지보수는 물론 작업시간이 단축되어 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 차량용 헤드램프의 실시예에 관한 구체적인 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드램프를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 차량용 헤드램프를 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지를 나타내는 단면도 및 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 차량용 헤드램프에서 발광다이오드 패키지를 나타내는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드램 프(1)는 발광다이오드 패키지(100), 헤드램프 모듈(200), 반사부(300), 렌즈부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 발광다이오드 패키지(100)는 본 발명에 따른 차량용 헤드램프(1)의 광원에 해당하며, 도 3에서와 같이 다단계의 단차부(111)를 가지는 몸체부(110)와, 상기 몸체부(110)가 장착되어 전기적으로 연결되는 기판(120)을 구비한다.
그리고, 도 4에서와 같이 선택적으로 상기 기판(120)의 하부측에 구비되어 상기 발광다이오드 패키지(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체부(110)의 실장부(112) 상에는 적어도 하나의 발광다이오드(L)가 실장되어 전원 공급시 빛을 출사한다.
상기 몸체부(110)는 고전력 및 고출력의 발광다이오드에 따른 내열성과 열전달 특성의 향상을 위해 고온동시소성세라믹(HTCC) 기반으로 제조되는 세라믹 기판을 복수개 적층하여 이루어진다.
그리고, 상기 실장부(112) 상에 실장된 상기 발광다이오드(L)가 외부로 노출되도록 상기 단차부(111)를 통해 상이한 단면 크기를 가지며, 상부측으로 개방된 다단계의 캐비티(130)를 내부에 형성한다.
여기서, 상기 캐비티(130)는 상기 발광다이오드(L)가 실장되는 저면으로 점차 단면 크기가 감소하는 다단계 구조로 이루어진다.
한편, 상기 다단계의 캐비티(130) 내에는 각 캐비티 별로 수지 재질의 몰딩부재가 충진된다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 나타내는 도 3에서는 상기 몸체부(110) 내에 상기 단차부(111)가 3개로 구비되며, 각 단차부에 의해 3층의 캐비티가 단계적으로 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 2층 또는 4층 이상으로 형성되는 것 또한 가능하다.
도면에서와 같이, 상기 발광다이오드(L)가 실장되는 제1캐비티(131) 내에는 상기 발광다이오드(L)에서 출사되는 빛에 의해 여기되도록 형광체가 충진되고, 제2캐비티(132) 내에는 상기 발광다이오드(L)를 포함한 형광체층과 금속 와이어(W)를 보호하기 위해 몰드부재가 충진된다.
그리고, 상기 제3캐비티(133) 내에는 상기 몰드부재를 보호하고, 상기 발광다이오드(L)에서 출사되는 빛을 확산시키도록 렌즈구조의 몰드부재가 충진된다.
이와 같이, 다단계 구조의 캐비티(130)를 통해 상기 발광다이오드(L)로부터 출사되는 광의 출사면적 크기를 임의적으로 조정하는 것이 가능하고, 각 캐비티 내에 몰딩부재를 충진하여 상기 발광다이오드(L) 및 금속 와이어(W) 등을 보다 안정적으로 보호할 수 있다.
한편, 도 4에서와 같이 상기 기판(120)의 상부면에는 외부 전원을 인가받기 위한 접촉단자(121)가 패턴 형성된다.
그리고, 방열을 위해 상기 기판(120)의 하부면에 상기 히트 싱크(140)가 결합하는 경우, 상기 히트 싱크(140)의 상부면에 돌출형성되는 위치조정 돌기(141)와 대응하는 위치에 위치조정 홀(122)을 관통형성한다.
따라서, 위치조정을 위한 정렬과정 없이 상기 기판(120)과 히트 싱크(140)가 정확한 위치에서 용이하게 결합될 수 있어 작업효율과 신뢰성이 향상되는 효과를 가진다.
상기 헤드램프 모듈(200)은 외부 연결단자(222)를 통해 상기 발광다이오드 패키지(100)와 전기적으로 연결되며, 상기 발광다이오드 패키지(100)가 탈장착되도록 수용하여 고정시킨다.
도 5a내지 도 5d를 참조하여 상기 헤드램프 모듈(200)을 보다 상세히 설명한다.
도 5a는 도 1에 도 시된 차량용 헤드램프에서 헤드램프 모듈을 나타내는 분해사시도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 고정부를 나타내는 사시도이며, 도 5c는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 연결단자부를 나타내는 단면도이고, 도 5d는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 이탈방지부를 나타내는 단면도이다.
도 5a에서와 같이 상기 헤드램프 모듈(200)은 한쌍의 고정부(210), 연결단자부(220), 베이스 플레이트(230), 이탈방지부(240)를 포함하여 구성된다.
상기 한쌍의 고정부(210)는 상기 베이스 플레이트(230)와 직각을 이루며, 상기 기판(120)을 수용하는 수용부(213)를 형성하도록 서로 이격되도록 배치되어 상기 베이스 플레이스(230)의 일측면에 고정된다.
그리고, 상기 발광다이오드 패키지(100)가 탈장착되도록 그루브(211)를 서로 대향하는 측면에 길이방향을 따라서 형성한다.
상기 그루브(211)는 상기 기판(120)과 결합하는 히트 싱크(140)의 상단부가 끼움결합될 수 있는 크기 및 형상으로 형성되며, 도 5b와 같이 상기 히트 싱크(140)의 끼움결합시 상기 발광다이오드 패키지(100)를 고정시키는 고정력을 발생시키도록 내부에 판스프링(212)을 구비한다.
상기 고정부(210)의 상호 이격거리에 해당하는 상기 수용부(213)는 상기 그루브(211) 내에 상기 히트 싱크(140)의 상부면이 끼움결합되는 경우, 상기 히트 싱크(140) 상부면에 체결되는 상기 기판(120)을 수용할 수 있도록 상기 기판(120)의 단면 크기와 대응되는 거리를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 연결단자부(220)는 외부 연결단자(222)를 통해 상기 고정부(210) 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지(100)의 기판(120) 상에 형성되는 접촉단자(121)와 전기적으로 연결되어 외부전원을 인가한다.
도 5a 및 도 5c에서와 같이, 상기 연결단자부(220)는 상기 외부 연결단자(222)가 삽입 배치되어 상하이동하도록 연결단자홀(221)을 관통형성하고, 상기 외부 연결단자(222)가 상기 기판(120)의 접촉단자(121)와 전기적 연결을 이루도록 탄성력을 가하는 탄성부재(223)를 더 포함한다.
상기 외부 연결단자(222)는 상기 발광다이오드 패키지(100)와 함께 상기 그루브(211)를 따라 수평이동하는 상기 접촉단자(121)와 전기적 연결이 용이하도록 그 접촉면이 구형으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탄성부재(223)는 일단부가 상기 외부 연결단자(222)와 연결되고, 타단부는 배선(224)과 연결되어 외부전원을 상기 접촉단자로 인가한다.
상기 탄성부재(223)는 코일 스프링인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 한쌍의 고정부(210)와 상기 연결단자부(220)는 편평한 구조를 가지는 베이스 플레이트(230)에 고정되어 지지된다.
상기 이탈방지부(240)는 상기 발광다이오드 패키지(100)가 상기 고정부(210)로부터 이탈하는 것을 방지하도록 상기 고정부(210)의 전단면에 체결된다.
도 5a 및 도 5d에서와 같이 상기 이탈방지부(240)는 상기 발광다이오드 패키지(100)와 접촉하는 내측면에 판스프링(241)을 구비하여, 상기 고정부(210) 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지(100)가 상기 베이스 플레이트(230) 방향으로 힘을 받도록 척력을 발생시킨다.
이와 같이, 발광다이오드 패키지(100)를 헤드램프 모듈(200)에 끼움결합하는데 있어 그루브(211) 내의 판스프링(212)을 통해 발생하는 고정력 및 이탈방지부(240)의 판스프링(241)을 통해 발생하는 척력에 의해 보다 확실한 체결이 이루어지도록 함으로써 차량 이동시 발생하는 진동에 의한 영향을 흡수 및 최소화할 수 있다.
또한, 탄성부재(223)의 탄성력을 통해 외부 연결단자(222)와 기판(120)의 접촉단자(121)가 전기적 연결을 이룸으로써 솔더링 등의 공정이 불필요할 뿐만 아니라, 분리 및 재연결이 용이하여 효율적인 유지보수가 가능하다.
한편, 상기 발광다이오드 패키지(100)의 상부측에는 상기 발광다이오드(L)에서 출사되는 빛을 유도하여 반사시키는 반사부(300)가 구비된다.
상기 반사부(300)는 반사도가 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 반사부(300)와 상기 발광다이오드 패키지(100)의 전면으로는 상기 반사부(300)를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키도록 렌즈(401)를 구비하는 렌즈부(400)가 결합된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량용 헤드램프(1)는 배선(224)을 통해 외부와 전기적 연결을 이루어 발광다이오드 패키지(100)에 실장된 발광다이오드(L)를 구동하고, 히트 싱크(140)를 통해 열을 효과적으로 방열할 수 있으며, 발광휘도가 향상된 광이 반사부(300)에 의해 유도되어 렌즈부(400)를 통해 외부로 발산된다.
따라서, 본 발명에 따른 차량용 헤드램프는 시인성을 향상시킬 수 있고, 발광다이오드 패키지의 교체가 용이함은 물론, 전기적 연결을 위한 솔더링 공정이 불필요하고, 진동에 의핸 영향을 흡수 및 최소화할 수 있어 작업자의 편의를 만족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드램프를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 차량용 헤드램프를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 차량용 헤드램프에서 발광다이오드 패키지를 나타내는 분해사시도이다.
도 5a는 도 1에 도 시된 차량용 헤드램프에서 헤드램프 모듈을 나타내는 분해사시도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 고정부를 나타내는 사시도이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 연결단자부를 나타내는 단면도이다.
도 5d는 도 5a에 도시된 헤드램프 모듈에서 이탈방지부를 나타내는 단면도이다.

Claims (12)

  1. 다단계의 단차부를 가지며 적어도 하나의 발광다이오드가 실장되는 몸체부와, 상기 몸체부가 장착되어 전기적으로 연결되는 기판을 구비하는 발광다이오드 패키지;
    상기 발광다이오드 패키지부와 외부 연결단자를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 발광다이오드 패키지부가 탈장착되도록 수용하여 고정시키는 헤드램프 모듈;
    상기 발광다이오드 패키지의 상부측에서 상기 발광다이오드 패키지에서 출사되는 빛을 유도하여 반사시키는 반사부; 및
    상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키는 렌즈부;
    를 포함하며,
    상기 몸체부는 상기 단차부를 통해 상이한 단면 크기를 가지는 다단계의 캐비티를 형성하는 차량용 헤드램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 세라믹 기판을 복수개 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 발광다이오드가 실장되는 저면으로 점차 단면 크기가 감소하는 다단계 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 외부 전원을 인가받기 위한 접촉단자를 상부면에 패턴 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드 패키지는 상기 기판의 하부측에 구비되어 상기 발광다이오드 패키지에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 상부면에 위치조정 돌기를 돌출형성하며, 상기 기판은 상기 위치조정 돌기와 대응하는 위치에 위치조정 홀을 관통형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 헤드램프 모듈은,
    상기 발광다이오드 패키지가 탈장착되는 그루브가 서로 대향하는 측면에 형성되는 한쌍의 고정부;
    상기 한쌍의 고정부 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지의 기판 상에 형성되는 접촉단자와 전기적으로 연결되는 외부 연결단자를 구비하는 연결단자부;
    상기 한쌍의 고정부 및 상기 연결단자부를 지지하는 베이스 플레이트; 및
    상기 발광다이오드 패키지가 상기 고정부로부터 이탈하는 것을 방지하도록 상기 고정부의 전단면에 체결되는 이탈방지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한쌍의 고정부는 상기 베이스 플레이트와 직각을 이루며, 상기 기판을 수용하는 수용부를 형성하도록 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 한쌍의 고정부는 측면의 길이방향을 따라 형성되는 그루브 내에 판스프링을 구비하여 상기 발광다이오드 패키지를 고정시키는 고정력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이탈방지부는 상기 발광다이오드 패키지와 접촉하는 내측면에 판스프링을 구비하여 상기 고정부 내에 끼움결합된 상기 발광다이오드 패키지가 상기 베이스 플레이트 방향으로 힘을 받도록 척력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 연결단자부는 상기 외부 연결단자가 삽입 배치되어 상하이동하도록 연결단자홀을 관통형성하고, 상기 외부 연결단자가 상기 기판의 접촉단자와 전기적 연결을 이루도록 탄성력을 가하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
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