KR101594943B1 - 차량 전조등들을 위한 조명 유닛 및 차량 전조등 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드 디바이스(500), 하우징(200)을 포함하는, 차량 전조등들을 위한 조명 유닛에 관한 것으로, 하우징(200) 내부에는 발광 다이오드 디바이스(500)를 동작시키기 위한 동작 회로의 컴포넌트들이 배치되고, 하우징(200)은 전기 절연 재료로 구성되고, 조명 유닛에 전력 서플라이를 공급하기 위한 전기 연결부들(222)이 하우징(200) 내에 임베딩되고, 하우징(200)은 조명 유닛을 차량 전조등 내에 정렬시키기 위한 제1 조절 수단(213a, 213b, 213c)을 포함하고, 발광 다이오드 디바이스(500)는 열 싱크(100)의 표면(112) 상에 배치되고, 열 싱크(100)는 하우징(200)의 외측에 배치된 외부 냉각 시스템을 위한 지지 표면(120a)을 형성한다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량 전조등들을 위한 조명 유닛에 관한 것이다.
이러한 타입의 조명 유닛은 예컨대 WO 2008/065030 A1에 개시된다. 상기 문헌은 차량 전조등을 위한 조명 유닛을 기술하며, 상기 조명 유닛은 발광 다이오드 디바이스 및 금속 하우징을 포함하고, 상기 금속 하우징은 상기 발광 다이오드 디바이스를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 조명 유닛을 차량 전조등 내에 장착시키기 위한 고정 수단을 갖는다. 상기 고정 수단은, 상기 고정 수단이, 발광 다이오드 칩들이 차량 전조등의 광학 유닛에 대하여 지향될 수 있도록 하는 방식으로 구성된다. 상기 금속 하우징은 상기 발광 다이오드 칩들을 냉각시키기 위한 냉각체(cooling body)에 연결될 수 있다. 그러나, 상기 금속 하우징의 제조는 상대적으로 복잡하고 값비싸다.
본 발명의 목적은 더욱 비용-효율적인 하우징을 갖는 범용 타입의 조명 유닛을 제공하는 것이며, 차량 전조등의 광학 유닛에 대한 조명 유닛의 지향 그리고 상기 하우징 내 전기 연결부들의 수용 그리고 또한 발광 다이오드 디바이스의 충분한 냉각이 가능하게 되도록 의도된다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들을 통해 달성된다. 본 발명의 특히 유리한 실시예들은 종속 청구항들에서 기술된다.
본 발명에 따른 조명 유닛은 발광 다이오드 디바이스, 하우징을 갖고, 상기 하우징 내부에는 상기 발광 다이오드 디바이스를 동작시키기 위한 동작 회로의 컴포넌트들이 배열된다. 본 발명에 따르면, 상기 하우징은 전기 절연 재료, 바람직하게는 플라스틱으로 구성되고, 차량 전조등 내에서 조명 유닛을 지향시키기 위한 조절 수단을 갖고, 상기 조명 유닛의 전압 공급을 위한 전기 연결부들이 상기 하우징 내에 임베딩되어서, 상기 전기 연결부들이 차량 전조등의 메이팅(mating) 접촉들 또는 마운트(mount) 접촉들에 액세스될 수 있다. 부가하여, 본 발명에 따른 조명 유닛의 발광 다이오드 디바이스는 열 전도성 재료로 구성된 열 싱크(heat sink)의 표면 상에 고정되고, 상기 열 싱크는 외부 냉각 시스템을 위한 베어링 표면을 형성하며, 상기 베어링 표면은 상기 하우징의 외측에 배열된다. 본 발명에 따른 조명 유닛의 전술된 특징들의 조합은, 상기 전기 연결부들을 전기적으로 절연시키기 위해 하우징 재료가 사용될 수 있다는 것과 상기 하우징이 예컨대 사출성형부(injection-molded part)로서, 특히 플라스틱 사출성형부로서 비용-효율적으로 형성될 수 있다는 것을 보장한다. 이 경우, 상기 열 싱크는 발광 다이오드 디바이스가 외부 냉각 시스템에 열적으로 커플링될 수 있도록 하고, 따라서 상기 조명 유닛의 동작 동안에 충분한 냉각 또는 상기 발광 다이오드 디바이스로부터의 열 방산을 제공한다.
제1 조절 수단이 조명 유닛의 가능한 광학 유닛에 대하여 그리고 차량 전조등의 광학 시스템에 대하여, 금속 열 싱크 상에 고정된 발광 다이오드 디바이스의 지향을 보장한다.
유리하게도, 발광 다이오드 디바이스, 하우징 또는 열 싱크의 상대적 지향(relative orientation)을 위한 제2 조절 수단이 제공된다. 조명 유닛의 장착 동안에, 상기 제2 조절 수단은 상기 조명 유닛의 전술된 컴포넌트들의 상호 지향을 용이하게 한다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예들에 따르면, 본 발명에 따른 조명 유닛의 전기 연결부들은, 전기 접촉이 조명 유닛과 차량 전조등 사이에서 단순한 플러그 연결을 통해 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 플러그 또는 소켓으로서 구현되는 하우징 섹션 내에 수용된다. 이 경우, 하우징의 전기 절연 재료는 유리하게도 전기 연결부들을 전기적으로 절연시키기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 조명 유닛의 전체 하우징, 또는 단지 플러그나 소켓으로서 구현된 하우징 섹션만이 플라스틱 사출성형부로서 구현될 수 있고, 상기 플라스틱 사출성형부의 플라스틱 재료에 전기 연결부들이 임베딩(embed)된다. 상기 전기 연결부들의 우수한 고정 및 전기 절연이 결과적으로 달성된다.
제1 조절 수단은 유리하게도 적어도 세 개의 엘리베이션(elevation)들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 엘리베이션들은 본 발명에 따른 조명 유닛의 하우징의 외부 둘레를 따라서 배열되며, 이로써 차량 전조등 내에서 안착 표면으로서 제공될 수 있게 된다.
제2 조절 수단은 유리하게도 하우징 내에서 정확하게 맞물리는 컷아웃(cutout)의 경계들 및 금속 열 싱크의 섹션을 포함하며, 그리하여 가장 단순한 가능한 방식으로, 열 싱크와 하우징 사이의 회전 운동들이 방지되고 상기 하우징에 대하여 발광 다이오드 디바이스의 정의된 지향이 보장된다.
상기 열 싱크는 바람직하게도 디스크형 섹션을 갖고, 상기 디스크형 섹션은 외부 냉각 시스템을 위해 열 커플링 표면 또는 베어링 표면을 형성한다. 이로써, 상응하게 우수한 열 커플링을 갖는 큰 접촉 표면을 외부 냉각 시스템에 제공하는 것이 가능하다.
상기 열 싱크는 바람직하게도 금속으로 구성되는데, 그 이유는 금속들은 매우 우수한 열 전도성을 갖기 때문이다. 부가하여, 금속 열 싱크는 그 전기 전도성 때문에 조명 유닛 및 차량 전조등의 전자기 차폐를 위해 또한 사용될 수 있다. 이를 위해, 금속 열 싱크는 유리하게도 전기 전도적으로 장착 회로 기판의 전기 접촉부 ― 상기 전기 접촉부는 접지 기준 전위에 있음 ― 에 연결되고, 상기 장착 회로 기판 상에는 동작 회로의 전기 컴포넌트들이 장착된다. 전술된 전기 접촉부 및 금속 열 싱크 그리고 또한 차량 전조등의 외부 냉각 시스템을 통해, 차량 전조등의 금속 반사 표면들과 차량 전조등의 가능한 금속 하우징부들이 마찬가지로, 차량 전조등의 전자기 호환성을 전체적으로 보장하기 위해 접지 기준 전위에 연결될 수 있다.
유리하게도, 열 싱크의 전술된 디스크형 섹션 및 하우징 내에서 정확하게 맞물린 컷아웃의 경계들은 하우징 내의 상기 열 싱크의 디스크형 섹션에 수직인 축을 중심으로 상기 열 싱크의 회전 운동들을 방지하기 위한 회전방지부로서 구현된다. 예컨대, 열 싱크의 디스크형 섹션은 바람직하게도 이를 위해 회전 대칭으로부터 벗어나는 기하구조를 갖는다.
제2 조절 수단은 유리하게도 핀들을 포함하고, 상기 핀들은 하우징에 부착되고 하우징 내에서 금속 열 싱크의 플레이-프리 피트(play-free fit)를 보장하기 위하여 금속 열 싱크를 지탱(bear against)한다. 전술된 웨브(web)들은 하우징의 제조 동안에 허용치들을 디멘셔닝(dimensioning)하는 것을 보상할 수 있다.
유리하게도, 제2 조절 수단은 적어도 세 개의 웨브들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 웨브들은 하우징 상에 일체형으로 형성되고 발광 다이오드 디바이스의 지향을 위한 기준 평면 또는 금속 열 싱크의 표면을 함께 정의하며, 상기 금속 열 싱크 상에는 상기 발광 다이오드 디바이스가 고정된다.
온도 센서가 바람직하게도, 발광 다이오드 디바이스의 동작 온도를 모니터링하기 위하여 열 싱크에 부착된다. 상기 발광 다이오드 디바이스가 금속 열 싱크 상에 고정되므로, 상기 금속 열 싱크는 상기 발광 다이오드 디바이스와 동일한 온도에 있고, 상기 발광 다이오드 디바이스와 대조적으로 온도 센서를 수용하기에 충분한 공간을 제공한다.
본 발명에 따른 조명 유닛은 유리하게도 차량 전조등 내에서, 예컨대 안개등 또는 주간주행등으로서 또는 그렇지 않으면 로우-빔 라이트 또는 하이-빔 라이트로서 사용될 수 있다. 조명 유닛의 일차 광학 유닛이 전술된 애플리케이션들에 상응하게 적응될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 조명 유닛을 방향 표시자를 위해 또는 차량 내의 미등으로서 사용하는 것이 또한 가능하다. 이를 위해, 예컨대, 광-투과성의 오렌지색 또는 적색 커버링이 상기 일차 광학 유닛으로서 사용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 예시적 실시예들에 기초하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들을 통해 달성된다. 본 발명의 특히 유리한 실시예들은 종속 청구항들에서 기술된다.
본 발명에 따른 조명 유닛은 발광 다이오드 디바이스, 하우징을 갖고, 상기 하우징 내부에는 상기 발광 다이오드 디바이스를 동작시키기 위한 동작 회로의 컴포넌트들이 배열된다. 본 발명에 따르면, 상기 하우징은 전기 절연 재료, 바람직하게는 플라스틱으로 구성되고, 차량 전조등 내에서 조명 유닛을 지향시키기 위한 조절 수단을 갖고, 상기 조명 유닛의 전압 공급을 위한 전기 연결부들이 상기 하우징 내에 임베딩되어서, 상기 전기 연결부들이 차량 전조등의 메이팅(mating) 접촉들 또는 마운트(mount) 접촉들에 액세스될 수 있다. 부가하여, 본 발명에 따른 조명 유닛의 발광 다이오드 디바이스는 열 전도성 재료로 구성된 열 싱크(heat sink)의 표면 상에 고정되고, 상기 열 싱크는 외부 냉각 시스템을 위한 베어링 표면을 형성하며, 상기 베어링 표면은 상기 하우징의 외측에 배열된다. 본 발명에 따른 조명 유닛의 전술된 특징들의 조합은, 상기 전기 연결부들을 전기적으로 절연시키기 위해 하우징 재료가 사용될 수 있다는 것과 상기 하우징이 예컨대 사출성형부(injection-molded part)로서, 특히 플라스틱 사출성형부로서 비용-효율적으로 형성될 수 있다는 것을 보장한다. 이 경우, 상기 열 싱크는 발광 다이오드 디바이스가 외부 냉각 시스템에 열적으로 커플링될 수 있도록 하고, 따라서 상기 조명 유닛의 동작 동안에 충분한 냉각 또는 상기 발광 다이오드 디바이스로부터의 열 방산을 제공한다.
제1 조절 수단이 조명 유닛의 가능한 광학 유닛에 대하여 그리고 차량 전조등의 광학 시스템에 대하여, 금속 열 싱크 상에 고정된 발광 다이오드 디바이스의 지향을 보장한다.
유리하게도, 발광 다이오드 디바이스, 하우징 또는 열 싱크의 상대적 지향(relative orientation)을 위한 제2 조절 수단이 제공된다. 조명 유닛의 장착 동안에, 상기 제2 조절 수단은 상기 조명 유닛의 전술된 컴포넌트들의 상호 지향을 용이하게 한다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예들에 따르면, 본 발명에 따른 조명 유닛의 전기 연결부들은, 전기 접촉이 조명 유닛과 차량 전조등 사이에서 단순한 플러그 연결을 통해 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 플러그 또는 소켓으로서 구현되는 하우징 섹션 내에 수용된다. 이 경우, 하우징의 전기 절연 재료는 유리하게도 전기 연결부들을 전기적으로 절연시키기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 조명 유닛의 전체 하우징, 또는 단지 플러그나 소켓으로서 구현된 하우징 섹션만이 플라스틱 사출성형부로서 구현될 수 있고, 상기 플라스틱 사출성형부의 플라스틱 재료에 전기 연결부들이 임베딩(embed)된다. 상기 전기 연결부들의 우수한 고정 및 전기 절연이 결과적으로 달성된다.
제1 조절 수단은 유리하게도 적어도 세 개의 엘리베이션(elevation)들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 엘리베이션들은 본 발명에 따른 조명 유닛의 하우징의 외부 둘레를 따라서 배열되며, 이로써 차량 전조등 내에서 안착 표면으로서 제공될 수 있게 된다.
제2 조절 수단은 유리하게도 하우징 내에서 정확하게 맞물리는 컷아웃(cutout)의 경계들 및 금속 열 싱크의 섹션을 포함하며, 그리하여 가장 단순한 가능한 방식으로, 열 싱크와 하우징 사이의 회전 운동들이 방지되고 상기 하우징에 대하여 발광 다이오드 디바이스의 정의된 지향이 보장된다.
상기 열 싱크는 바람직하게도 디스크형 섹션을 갖고, 상기 디스크형 섹션은 외부 냉각 시스템을 위해 열 커플링 표면 또는 베어링 표면을 형성한다. 이로써, 상응하게 우수한 열 커플링을 갖는 큰 접촉 표면을 외부 냉각 시스템에 제공하는 것이 가능하다.
상기 열 싱크는 바람직하게도 금속으로 구성되는데, 그 이유는 금속들은 매우 우수한 열 전도성을 갖기 때문이다. 부가하여, 금속 열 싱크는 그 전기 전도성 때문에 조명 유닛 및 차량 전조등의 전자기 차폐를 위해 또한 사용될 수 있다. 이를 위해, 금속 열 싱크는 유리하게도 전기 전도적으로 장착 회로 기판의 전기 접촉부 ― 상기 전기 접촉부는 접지 기준 전위에 있음 ― 에 연결되고, 상기 장착 회로 기판 상에는 동작 회로의 전기 컴포넌트들이 장착된다. 전술된 전기 접촉부 및 금속 열 싱크 그리고 또한 차량 전조등의 외부 냉각 시스템을 통해, 차량 전조등의 금속 반사 표면들과 차량 전조등의 가능한 금속 하우징부들이 마찬가지로, 차량 전조등의 전자기 호환성을 전체적으로 보장하기 위해 접지 기준 전위에 연결될 수 있다.
유리하게도, 열 싱크의 전술된 디스크형 섹션 및 하우징 내에서 정확하게 맞물린 컷아웃의 경계들은 하우징 내의 상기 열 싱크의 디스크형 섹션에 수직인 축을 중심으로 상기 열 싱크의 회전 운동들을 방지하기 위한 회전방지부로서 구현된다. 예컨대, 열 싱크의 디스크형 섹션은 바람직하게도 이를 위해 회전 대칭으로부터 벗어나는 기하구조를 갖는다.
제2 조절 수단은 유리하게도 핀들을 포함하고, 상기 핀들은 하우징에 부착되고 하우징 내에서 금속 열 싱크의 플레이-프리 피트(play-free fit)를 보장하기 위하여 금속 열 싱크를 지탱(bear against)한다. 전술된 웨브(web)들은 하우징의 제조 동안에 허용치들을 디멘셔닝(dimensioning)하는 것을 보상할 수 있다.
유리하게도, 제2 조절 수단은 적어도 세 개의 웨브들을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 웨브들은 하우징 상에 일체형으로 형성되고 발광 다이오드 디바이스의 지향을 위한 기준 평면 또는 금속 열 싱크의 표면을 함께 정의하며, 상기 금속 열 싱크 상에는 상기 발광 다이오드 디바이스가 고정된다.
온도 센서가 바람직하게도, 발광 다이오드 디바이스의 동작 온도를 모니터링하기 위하여 열 싱크에 부착된다. 상기 발광 다이오드 디바이스가 금속 열 싱크 상에 고정되므로, 상기 금속 열 싱크는 상기 발광 다이오드 디바이스와 동일한 온도에 있고, 상기 발광 다이오드 디바이스와 대조적으로 온도 센서를 수용하기에 충분한 공간을 제공한다.
본 발명에 따른 조명 유닛은 유리하게도 차량 전조등 내에서, 예컨대 안개등 또는 주간주행등으로서 또는 그렇지 않으면 로우-빔 라이트 또는 하이-빔 라이트로서 사용될 수 있다. 조명 유닛의 일차 광학 유닛이 전술된 애플리케이션들에 상응하게 적응될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 조명 유닛을 방향 표시자를 위해 또는 차량 내의 미등으로서 사용하는 것이 또한 가능하다. 이를 위해, 예컨대, 광-투과성의 오렌지색 또는 적색 커버링이 상기 일차 광학 유닛으로서 사용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 예시적 실시예들에 기초하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 조명 유닛의 분해도에서 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 조명 유닛의 모든 컴포넌트들의 도면을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 유닛의 하우징의 측면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 하우징의 전면도를 나타낸다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 하우징의 후면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 조명 유닛의 금속 열 싱크의 측면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 금속 열 싱크의 전면도를 나타낸다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 금속 열 싱크의 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 조명 유닛의 일차 광학 유닛의 측면도를 나타낸다.
도 9는 조명 유닛의 컴포넌트들 전부의 장착 상태에서, 도 1에 도시된 조명 유닛의 사시도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 유닛의 하우징의 측면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 하우징의 전면도를 나타낸다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 하우징의 후면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 조명 유닛의 금속 열 싱크의 측면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 금속 열 싱크의 전면도를 나타낸다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 금속 열 싱크의 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 조명 유닛의 일차 광학 유닛의 측면도를 나타낸다.
도 9는 조명 유닛의 컴포넌트들 전부의 장착 상태에서, 도 1에 도시된 조명 유닛의 사시도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 조명 유닛은 플라스틱 사출성형부로서 구현된 하우징(200), 알루미늄으로 구성된 금속 열 싱크(100), 고무 또는 실리콘으로 구성된 밀봉 링(300), 전기 컴포넌트들(미도시)과 전도체 트랙들(미도시) 그리고 또한 접촉 표면들(미도시)을 갖는 ― 장착 회로 기판(400) 상에 배열됨 ― 상기 장착 회로 기판(400), 발광 다이오드 디바이스(500) 및 일차 광학 유닛(600)을 갖는다. 도 1은 조명 유닛의 개별 컴포넌트들을 갖는 상기 조명 유닛의 분해도를 나타낸다. 이러한 조명 유닛의 전술된 컴포넌트들 및 그들의 상호작용이 아래에서 더욱 상세하게 기술된다.
도 2 내지 도 4는 하우징(200)의 세부사항들을 도시한다. 하우징(200)은 하나의 피스(one piece)로 그리고 플라스틱 사출성형부로서 구현된다. 하우징(200)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(hollow-cylindrical housing section)(210), 및 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230)을 갖는다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)은 원형-원통형 측벽(211) 및 베이스(212)를 갖는다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)은 50 밀리미터의 외부 지름을 갖는다. 원형-원통형 측벽(211)은 상기 원형-원통형 측벽(211)의 외측면을 따라서 등거리로 배열되고 상기 베이스(212) 위에서 동일한 높이에 있는 세 개의 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)을 갖고, 상기 엘리베이션들은 측방향 표면으로부터 밖으로 돌출되고 차량 전조등 내에서 조명 유닛을 지향시키기 위한 조절 수단으로서 제공된다. 특히, 이러한 세 개의 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)은 차량 전조등 내의 조명 유닛의 지향을 위해 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 기준 외부 지름을 정의한다. 그러므로, 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)의 구역에서, 하우징 섹션(210)의 외부 지름은 높은 정확도를 갖는 값으로 셋팅된다. 게다가, 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)은 상기 구역 내에서 원형-원통형 측벽(211)의 벽 두께를 증가시키고 상기 측벽(211)을 강화시킨다. 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 상부 에지(214)는 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 둘레를 따라서 등거리로 배열된 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)을 갖는다. 이러한 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)은 동축으로 배열된 링 세그먼트들을 형성하고, 상기 링 세그먼트들은 원형-원통형 측벽(211)의 상부 에지(214) 상에 일체형으로 형성되고 원형-원통형 측벽(211)의 원통 축의 방향으로 연장된다. 상기 웨브들(214a, 214b, 214c)의 폭, 즉 원형-원통형 측벽(211)의 둘레 방향에서의 상기 웨브들(214a, 214b, 214c)의 크기(extent)는, 원형-원통형 측벽(211)의 외측면을 따라서 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)의 폭 또는 크기에 대응한다. 웨브들(214a, 214b, 214c)은 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)과 동일한 위치들에 원형-원통형 측벽(211)의 둘레를 따라서 배열된다. 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)의 상부 에지들은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직으로 이어지는 평면을 정의하고, 발광 다이오드 디바이스(500)의 지향을 위한 기준 평면으로서 제공된다. 플러그로서 구현되는 하우징 섹션(230)은 후면에서 중심을 달리해서(eccentrically) 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 상으로 일체형으로 형성된다. 베이스(212)는 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 대하여 동축으로 배열된 원형-디스크형 천공(perforation)(215)을 갖고, 상기 천공을 통해 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)이 돌출된다. 베이스(212)는 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 내측 상에 세 개의 핀들(216a, 216b, 216c)을 갖추고, 상기 핀들은 상기 원형-디스크형 천공(215)의 에지를 따라서 등거리로 배열되고 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축의 방향에 평행하게 연장된다. 상기 핀들(216a, 216b, 216c)은 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)의 원형-원통형 부분 섹션(111)을 지탱하고, 플라스틱 하우징(200) 내에서 금속 열 싱크(100)를 지향시키기 위해 제공된다. 특히, 상기 핀들(216a, 216b, 216c)은 하우징(200) 내에서 금속 열 싱크(100)의 플레이-프리 피트를 보장하고, 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직인 방향 전체로 금속 열 싱크(100)의 이동들을 방지한다. 내측 상에서, 베이스(212)는 세 개의 추가 핀들(217)을 갖고, 상기 세 개의 추가 핀들(217)은 마찬가지로 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 평행하게 연장되고 장착 회로 기판(400)을 고정시키기 위해 제공된다. 특히, 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부(tapered end)들은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공들(401)을 통과해 돌출되고, 상측에서, 즉 베이스(212)를 등지는(face away), 장착 회로 기판(400)의 그러한 측에서 핫 코킹(hot caulking)된다. 원형-원통형 측벽(211)은 자신의 내측에 링형 칼라(ring-shaped collar)(218)를 갖고, 밀봉 링(300)이 상기 칼라를 압박(bear on)한다. 베이스(212)는 두 개의 속이 빈 웨브들(219, 220)을 추가로 갖고, 상기 두 개의 속이 빈 웨브들(219, 220)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 평행하게 연장되고 원형-디스크형 천공(215)의 에지에 정반대로(diametrically) 배열된다. 상기 웨브들(219, 220)은 일차 광학 유닛(600)을 고정시키기 위해 제공된다. 돌출부들(229a, 229b)은 웨브들(219, 220)의 캐비티 내에서, 상기 돌출부들을 넘어서 래칭(latch)하는 상기 일차 광학 유닛(600)의 홀더(610, 620)에 부착된다. 복수의 금속 핀들(221)이 베이스(212)로부터 돌출되고, 상기 금속 핀들은 플러그(230) 내에 임베딩되는 조명 유닛의 전기 연결부들에 전기 전도적으로 연결되고, 상기 금속 핀들은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공들(402)을 통과해 돌출되고 장착 회로 기판(400) 상의 접촉 표면들 또는 전도체 트랙들에 솔더링되거나 또는 용접되거나, 또는 프레스 끼워맞춤(press-fit) 또는 프레스-인 존(press-in zone)을 통해 상기 접촉 표면들 또는 전도체 트랙들에 접촉-연결된다. 전기 연결부들은 게다가 금속 접촉 핀들(222)에 연결되고, 상기 금속 접촉 핀들(222)은 플러그(230)의 플라스틱 재료로부터 돌출되고 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230) 또는 조명 유닛의 후면에 액세스될 수 있다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 또는 외측 상에서, 베이스(212)는 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120)을 위한 정확하게 맞물리는 컷아웃(223)을 갖는다. 상기 컷아웃(223)은 원형 아크 형태의 벽 섹션(224) 및 직선 방식(rectilinear fashion)으로 이어지는 벽 섹션(225)에 의해 한정된다. 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120) 및 컷아웃(223)의 이러한 비-회전적으로 대칭인 기하구조는 회전방지부를 구현하는데 사용되고, 상기 회전방지부는 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 내의 천공(215) 내에서 금속 열 싱크(100)의 원통형 부분 섹션(111)의 축을 중심으로 상기 금속 열 싱크(100)의 회전들을 방지한다. 베이스(212) 내에서, 링형 방식(ring-shaped fashion)으로 그리고 등거리로 배열되는 세 개의 너트들(226)이 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 또는 외측 상에 놓이고, 상기 너트들은 각자의 나사산이 외부 냉각 시스템에 나사가 죄어지도록 액세스될 수 있는 방식으로 하우징 섹션(210)의 플라스틱 재료에 앵커링(anchor)되거나 임베딩된다. 게다가, 압력 보상 홀(227)이 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 상에 제공되고, 상기 홀은 특히 폐쇄된 시스템들의 경우에 차량 전조등 내에서 압력 보상을 가능하게 한다. 상기 압력 보상 홀(227)은 선택적이고, 압력 보상 멤브레인(미도시)을 통해 커버(cover)될 수 있다. 차량 전조등 내의 조명 유닛의 지향을 위한 기준으로서 제공되는 두 개의 기준 러그(lug)들(228)이 원형-원통형 측벽(211)의 외측으로부터 돌출된다. 특히, 상기 기준 러그들(228)은 차량 전조등 내의 조명 유닛의 명백한 설치 포지션을 정의한다.
금속 열 싱크(100)의 세부사항들이 도 5 내지 도 7에 도시된다. 금속 열 싱크(100)는 하나의 피스로 구현되고 알루미늄으로 구성된다. 금속 열 싱크(100)는 기둥형 섹션(110) 및 디스크형 섹션(120)으로 구성되고, 상기 디스크형 섹션(120)은 상기 기둥형 섹션(110)의 일 단부에 일체형으로 형성된다. 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120)의 후면(120a) ― 기둥형 섹션(110)을 등짐(face away) ― 이 외부 냉각 시스템을 위한 베어링 표면으로서 제공된다. 기둥형 섹션(110)은 디스크형 섹션(120)과 바로 인접하는 원형-원통형 부분 섹션(111)을 갖는다. 디스크형 섹션(120)의 에지는 원형 아크 형태의 에지 섹션(121) 및 직선 방식으로 이어지는 에지 섹션(122)에 의해 형성된다. 열 싱크(100)의 상기 직선으로 이어지는 에지 섹션(122)은 컷아웃(223) 내에서 상기 직선으로 이어지는 벽 섹션(225)을 지탱하고, 원형 아크 형태의 상기 열 싱크(100)의 에지 섹션(121)은 원형 아크 형태의 상기 컷아웃(223)의 벽 섹션을 지탱한다. 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 내에서 천공(215)을 통과해 돌출되고, 원형-원통형 부분 섹션(111)은 플레이-프리 방식으로 핀들(216a, 216b, 216c)을 지탱한다. 기둥형 섹션(110)은 디스크형 섹션(120)에 평행하게 이어지는 평면 장착 표면(112)을 자신의 단부에 갖고, 상기 장착 표면은 상호 평행하게 이어지는 두 개의 측면 에지들(113, 114)에 의해 한정된다. 발광 다이오드 디바이스(500)는 자동 배치 머신을 통해 상기 측면 에지들(113, 114)에 있어서 잘 정의된 지향 및 거리로 상기 장착 표면(112) 상에 접착 본딩된다. 장착 표면(112)의 양쪽 측면들 상에는 상기 장착 표면(112)에 평행하게 이어지는 각각의 표면(115, 116)이 놓이고, 상기 표면(115, 116)은 디스크형 섹션(120) 위에서 더 작은 높이에 배열되고 각각의 경우에 디프레션(depression)(117, 118)을 갖는다. 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공(403)을 통과해 돌출되고, 그리하여 장착 표면(112)이 웨브들(214a, 214b, 214c)의 상부 에지들에 의해 정의된 평면 내에 놓이고 금속 열 싱크(100)가 접착제를 통해 이러한 수직 포지션으로 하우징(200)에 고정된다. 슬롯으로서 구현된 디프레션(118) 내에는, 온도 센서가 배열되고 열 전도성 페이스트를 통해 고정된다. 상기 온도 센서는 조명 유닛의 동작 동안에 발광 다이오드 디바이스(500)의 온도를 모니터링한다. 금속 스프링이 다른 디프레션(117) 내에 배열되고, 상기 금속 스프링은 장착 회로 기판(400) 상의 접지 기준 전위에 있는 전기 접촉부를 스프링 액션으로 누른다. 그 결과, 금속 열 싱크(100)는 접지 기준 전위에 연결되고 발광 다이오드 디바이스를 위한 구동기 회로들의 전자기 차폐의 일부가 된다. 따라서, 조명 유닛의 전자기 호환성이 향상된다.
밀봉 링(300)은 고무 또는 실리콘으로 구성되고, 원형-원통형 측벽(211)의 내측 상의 칼라(218)를 압박한다. 발광 다이오드 디바이스를 동작시키기 위한 구동기 회로의 전기 컴포넌트들을 운반하는 장착 회로 기판(400)이 상기 밀봉 링(300)을 압박한다.
장착 회로 기판(400)은 원형-디스크형 방식(circular-disk-shaped fashion)으로 구현되고, 중앙 천공(403)을 가지며, 상기 중앙 천공(403)을 통해 금속 열 싱크(100) ― 상기 금속 열 싱크(100) 상에 고정된 발광 다이오드 디바이스(500)를 가짐 ― 의 기둥형 섹션(110)이 돌출된다. 장착 회로 기판(400), 밀봉 링(300), 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원형-원통형 측벽(211) 및 베이스(212)가 내부를 형성한다. 상기 내부와 마주보는 장착 회로 기판(400)의 후면(420) 상에는, 발광 다이오드 어레인지먼트(500)를 동작시키기 위한 동작 회로의 전기 컴포넌트들(미도시)이 배열되고, 적절하다면 장착 회로 기판 상에 마찬가지로 배열된 전도체 트랙들에 의해 상호 연결된다. 장착 회로 기판(400)의 전면(430) 상에는 발광 다이오드 디바이스(500)와 접촉을 생성하기 위한 전기 접촉 표면들(미도시) 및 전도체 트랙들(미도시)이 배열되고, 또한 적절하다면, 각자의 동작 동안에 고주파 간섭 신호들을 유발할 수 없는 상기 동작 회로의 추가 컴포넌트들도 배열된다. 상기 장착 회로 기판(400)은 바람직하게도 다층 방식으로 구현되고, 전면 및 후면 상의 전도체 트랙들에 부가하여, 내부 금속 층(미도시)을 가지며, 상기 내부 금속 층은 장착 회로 기판(400)의 전기 절연 재료 내에 임베딩되고 발광 유닛의 전자기 호환성을 증가시키기 위하여 발광 다이오드 디바이스(500)를 위한 동작 회로의 접지 기준 전위에 연결된다. 접지 기준 전위에 있는 전술된 내부 금속 층은 마찬가지로 접지 기준 전위에 있는 금속 열 싱크(100)와 함께, 장착 회로 기판(400)의 후면 상에 배열되는 발광 다이오드 디바이스(500)를 위한 동작 회로의 전기 컴포넌트들의 전자기 차폐에 기여한다. 상기 장착 회로 기판(400)은 중앙 천공(403) 주변에 전부 배열되는 세 개의 홀들(401)을 갖는다. 자신의 장착 이후에, 상기 장착 회로 기판(400)은 핀들(217) 상에 안착되고, 그리하여 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부들이 천공들(401)을 통과해 돌출된다. 장착 회로 기판(400)은 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부들의 핫 코킹에 의해 하우징(200)에 고정된다. 장착 회로 기판(400)은 부가하여 네 개의 추가 홀들(402)을 갖고, 상기 네 개의 추가 홀들(402)은 상기 장착 회로 기판(400)의 에지에, 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230) 위에 배열되고, 전기 전도성 연결부가 장착 회로 기판(400)의 전면 상의 표면들에 접촉될 수 있도록 하기 위하여 상기 금속 핀들(221)을 통과해 돌출된다. 장착 회로 기판(400) 내의 중앙 천공(403)은, 일차 광학 유닛(600)의 홀더들(610, 620)이 또한 천공(403)을 통과해 돌출되고 속이 빈 웨브들(219, 220) 안으로 체결되도록 구성된다.
발광 다이오드 디바이스(500)는 다섯 개의 발광 다이오드 칩들로 구성되고, 상기 다섯 개의 발광 다이오드 칩들은 캐리어 플레이트 상에서 연이어(in a row) 배열되고 프레임의 벽들에 의해 에워싸인다. 상기 발광 다이오드 칩들은 인광체 코팅부(칩 층 코팅부)를 갖고, 상기 인광체 코팅부는 발광 다이오드 칩들에 의해 생성된 청색광을 다른 파장들을 갖는 광으로 부분적으로 변환시켜, 조명 유닛이 자신의 동작 동안에 흰색으로 보이는 광을 방출하도록 한다. 발광 다이오드 칩들은 예컨대 박막 발광 다이오드 칩들이고, 그 기본 원리가 예컨대 1993년 10월 18일자 문헌 I. Schnitzer 등에 의한 Appl. Phys. Lett. 63(16), 2174-2176에 기술된다. 자동 배치 머신을 통해, 발광 다이오드 디바이스(500)는 측면 에지들(113, 114)에 평행하게 지향되고, 장착 표면으로서 제공되는 단부면(112)의 에지들로부터 동일한 거리에, 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)의 상기 단부면(112) 상에서 중심에 접착 본딩된다. 발광 다이오드 디바이스(500)는 장착 회로 기판(400) 상의 전기 접촉부들에 전기 전도적으로 연결되고, 동작 회로의 도움으로 동작되며, 상기 동작 회로의 컴포넌트들이 상기 장착 회로 기판(400) 상에 배열된다. 상기 동작 회로는 발광 다이오드 디바이스(500)의 발광 다이오드 칩들에 전류를 공급하고, 위에서 이미 전술된 온도 센서의 도움으로, 발광 다이오드 디바이스(500)의 전력 소모량을 발광 디바이스(500)의 온도에 따라 좌우되는 방식으로 조절(regulate)하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 발광 다이오드 디바이스(500)의 임박한 과열의 경우, 상기 발광 다이오드 디바이스(500)의 동작 회로에 의해 제공되는 전류가 감소될 수 있다. 이를 위해, 온도 센서는 예컨대 서미스터(thermistor)로서, 특히 음의 온도 특징(negative temperature characteristic)을 갖는 NTC 서미스터로서 구현될 수 있다.
일차 광학 유닛(600)은 플라스틱 또는 유리로 구성되는 상기 발광 다이오드 디바이스(500)의 투명한 돔형 커버링이다. 일차 광학 유닛(600)은 두 개의 후크형 홀더(hook-shaped holder)들(610, 620)을 갖고, 상기 두 개의 후크형 홀더들(610, 620)은 속이 빈 웨브들(219, 220) 안으로 삽입되고 상기 두 개의 후크형 홀더들(610, 620)의 후크들(611, 621)은 돌출부들(229a, 229b)을 넘어서 제자리에 래칭된다. 웨브(220)가 타원형 십자형 섹션을 갖는 슬롯을 갖는 반면에 웨브(219)는 원형 에지를 갖는 캐비티를 갖는다. 그 결과, 명백한 지향이 또한 일차 광학 유닛(600)에 대하여 미리정의될 수 있다. 그 중요성은 투명한 돔형 커버링(600)이 광-지향 특색들을 갖는 일차 광학 유닛으로 교체되는 경우에 있다. 그러나, 돔형 커버링(600)은 또한 이미징 특색들 또는 발광 다이오드 디바이스로부터의 광을 미리정의된 공간적 방향들로 지향시키거나 집중시키는 광학 도파관 특색들을 갖는 일차 광학 유닛에 의해 교체되거나 생략될 수 있다.
도 9는 자신의 모든 개별적인 부품들의 장착 상태에서, 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 조명 디바이스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛을 도시한다. 이 조명 유닛은, 상기 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛이 세 개의 고정 디바이스들(241, 242, 243)을 갖고, 상기 세 개의 고정 디바이스들(241, 242, 243)이 본 발명의 상기 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛의 하우징(200) 상에 일체형으로 형성된다는 점에서만, 제1 예시적 실시예에 따른 조명 유닛과 상이하다. 본 발명의 제1 및 제2 예시적 실시예들에 따른 조명 유닛들은 모든 다른 세부사항들에 있어서 대응한다. 이러한 이유로, 도 10에서 동일한 컴포넌트 부품들은 도 1 내지 도 9에 도시된 제1 예시적 실시예의 대응하는 컴포넌트 부품들과 동일한 참조부호들을 갖는다. 상기 세 개의 홀딩 디바이스들(241, 242, 243)은, 홀들을 갖고 플라스틱 하우징(200)의 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 외부 둘레를 따라서 등거리로 배열되는 러그들이다. 홀들을 갖는 상기 러그들(241, 242, 243)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직인 공통 평면에 놓이고, 차량 전조등 내의 나사들의 도움으로 조명 유닛을 고정시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 위에서 매우 상세하게 설명된 예시적 실시예들로 제한되지 않는다. 예컨대, 투명한 돔형 커버링(600)은 생략되거나 광학 이미징 특색들을 갖는 일차 광학 유닛으로 교체될 수 있다. 게다가, 열 싱크는 예컨대 구리와 같은 다른 금속들, 또는 우수한 열 전도성을 갖는 비-금속들로 구성될 수도 있다.
도 2 내지 도 4는 하우징(200)의 세부사항들을 도시한다. 하우징(200)은 하나의 피스(one piece)로 그리고 플라스틱 사출성형부로서 구현된다. 하우징(200)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(hollow-cylindrical housing section)(210), 및 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230)을 갖는다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)은 원형-원통형 측벽(211) 및 베이스(212)를 갖는다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)은 50 밀리미터의 외부 지름을 갖는다. 원형-원통형 측벽(211)은 상기 원형-원통형 측벽(211)의 외측면을 따라서 등거리로 배열되고 상기 베이스(212) 위에서 동일한 높이에 있는 세 개의 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)을 갖고, 상기 엘리베이션들은 측방향 표면으로부터 밖으로 돌출되고 차량 전조등 내에서 조명 유닛을 지향시키기 위한 조절 수단으로서 제공된다. 특히, 이러한 세 개의 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)은 차량 전조등 내의 조명 유닛의 지향을 위해 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 기준 외부 지름을 정의한다. 그러므로, 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)의 구역에서, 하우징 섹션(210)의 외부 지름은 높은 정확도를 갖는 값으로 셋팅된다. 게다가, 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)은 상기 구역 내에서 원형-원통형 측벽(211)의 벽 두께를 증가시키고 상기 측벽(211)을 강화시킨다. 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 상부 에지(214)는 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 둘레를 따라서 등거리로 배열된 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)을 갖는다. 이러한 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)은 동축으로 배열된 링 세그먼트들을 형성하고, 상기 링 세그먼트들은 원형-원통형 측벽(211)의 상부 에지(214) 상에 일체형으로 형성되고 원형-원통형 측벽(211)의 원통 축의 방향으로 연장된다. 상기 웨브들(214a, 214b, 214c)의 폭, 즉 원형-원통형 측벽(211)의 둘레 방향에서의 상기 웨브들(214a, 214b, 214c)의 크기(extent)는, 원형-원통형 측벽(211)의 외측면을 따라서 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)의 폭 또는 크기에 대응한다. 웨브들(214a, 214b, 214c)은 엘리베이션들(213a, 213b, 213c)과 동일한 위치들에 원형-원통형 측벽(211)의 둘레를 따라서 배열된다. 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)의 상부 에지들은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직으로 이어지는 평면을 정의하고, 발광 다이오드 디바이스(500)의 지향을 위한 기준 평면으로서 제공된다. 플러그로서 구현되는 하우징 섹션(230)은 후면에서 중심을 달리해서(eccentrically) 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 상으로 일체형으로 형성된다. 베이스(212)는 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 대하여 동축으로 배열된 원형-디스크형 천공(perforation)(215)을 갖고, 상기 천공을 통해 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)이 돌출된다. 베이스(212)는 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 내측 상에 세 개의 핀들(216a, 216b, 216c)을 갖추고, 상기 핀들은 상기 원형-디스크형 천공(215)의 에지를 따라서 등거리로 배열되고 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축의 방향에 평행하게 연장된다. 상기 핀들(216a, 216b, 216c)은 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)의 원형-원통형 부분 섹션(111)을 지탱하고, 플라스틱 하우징(200) 내에서 금속 열 싱크(100)를 지향시키기 위해 제공된다. 특히, 상기 핀들(216a, 216b, 216c)은 하우징(200) 내에서 금속 열 싱크(100)의 플레이-프리 피트를 보장하고, 상기 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직인 방향 전체로 금속 열 싱크(100)의 이동들을 방지한다. 내측 상에서, 베이스(212)는 세 개의 추가 핀들(217)을 갖고, 상기 세 개의 추가 핀들(217)은 마찬가지로 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 평행하게 연장되고 장착 회로 기판(400)을 고정시키기 위해 제공된다. 특히, 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부(tapered end)들은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공들(401)을 통과해 돌출되고, 상측에서, 즉 베이스(212)를 등지는(face away), 장착 회로 기판(400)의 그러한 측에서 핫 코킹(hot caulking)된다. 원형-원통형 측벽(211)은 자신의 내측에 링형 칼라(ring-shaped collar)(218)를 갖고, 밀봉 링(300)이 상기 칼라를 압박(bear on)한다. 베이스(212)는 두 개의 속이 빈 웨브들(219, 220)을 추가로 갖고, 상기 두 개의 속이 빈 웨브들(219, 220)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 평행하게 연장되고 원형-디스크형 천공(215)의 에지에 정반대로(diametrically) 배열된다. 상기 웨브들(219, 220)은 일차 광학 유닛(600)을 고정시키기 위해 제공된다. 돌출부들(229a, 229b)은 웨브들(219, 220)의 캐비티 내에서, 상기 돌출부들을 넘어서 래칭(latch)하는 상기 일차 광학 유닛(600)의 홀더(610, 620)에 부착된다. 복수의 금속 핀들(221)이 베이스(212)로부터 돌출되고, 상기 금속 핀들은 플러그(230) 내에 임베딩되는 조명 유닛의 전기 연결부들에 전기 전도적으로 연결되고, 상기 금속 핀들은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공들(402)을 통과해 돌출되고 장착 회로 기판(400) 상의 접촉 표면들 또는 전도체 트랙들에 솔더링되거나 또는 용접되거나, 또는 프레스 끼워맞춤(press-fit) 또는 프레스-인 존(press-in zone)을 통해 상기 접촉 표면들 또는 전도체 트랙들에 접촉-연결된다. 전기 연결부들은 게다가 금속 접촉 핀들(222)에 연결되고, 상기 금속 접촉 핀들(222)은 플러그(230)의 플라스틱 재료로부터 돌출되고 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230) 또는 조명 유닛의 후면에 액세스될 수 있다. 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 또는 외측 상에서, 베이스(212)는 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120)을 위한 정확하게 맞물리는 컷아웃(223)을 갖는다. 상기 컷아웃(223)은 원형 아크 형태의 벽 섹션(224) 및 직선 방식(rectilinear fashion)으로 이어지는 벽 섹션(225)에 의해 한정된다. 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120) 및 컷아웃(223)의 이러한 비-회전적으로 대칭인 기하구조는 회전방지부를 구현하는데 사용되고, 상기 회전방지부는 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 내의 천공(215) 내에서 금속 열 싱크(100)의 원통형 부분 섹션(111)의 축을 중심으로 상기 금속 열 싱크(100)의 회전들을 방지한다. 베이스(212) 내에서, 링형 방식(ring-shaped fashion)으로 그리고 등거리로 배열되는 세 개의 너트들(226)이 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 또는 외측 상에 놓이고, 상기 너트들은 각자의 나사산이 외부 냉각 시스템에 나사가 죄어지도록 액세스될 수 있는 방식으로 하우징 섹션(210)의 플라스틱 재료에 앵커링(anchor)되거나 임베딩된다. 게다가, 압력 보상 홀(227)이 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 후면 상에 제공되고, 상기 홀은 특히 폐쇄된 시스템들의 경우에 차량 전조등 내에서 압력 보상을 가능하게 한다. 상기 압력 보상 홀(227)은 선택적이고, 압력 보상 멤브레인(미도시)을 통해 커버(cover)될 수 있다. 차량 전조등 내의 조명 유닛의 지향을 위한 기준으로서 제공되는 두 개의 기준 러그(lug)들(228)이 원형-원통형 측벽(211)의 외측으로부터 돌출된다. 특히, 상기 기준 러그들(228)은 차량 전조등 내의 조명 유닛의 명백한 설치 포지션을 정의한다.
금속 열 싱크(100)의 세부사항들이 도 5 내지 도 7에 도시된다. 금속 열 싱크(100)는 하나의 피스로 구현되고 알루미늄으로 구성된다. 금속 열 싱크(100)는 기둥형 섹션(110) 및 디스크형 섹션(120)으로 구성되고, 상기 디스크형 섹션(120)은 상기 기둥형 섹션(110)의 일 단부에 일체형으로 형성된다. 금속 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120)의 후면(120a) ― 기둥형 섹션(110)을 등짐(face away) ― 이 외부 냉각 시스템을 위한 베어링 표면으로서 제공된다. 기둥형 섹션(110)은 디스크형 섹션(120)과 바로 인접하는 원형-원통형 부분 섹션(111)을 갖는다. 디스크형 섹션(120)의 에지는 원형 아크 형태의 에지 섹션(121) 및 직선 방식으로 이어지는 에지 섹션(122)에 의해 형성된다. 열 싱크(100)의 상기 직선으로 이어지는 에지 섹션(122)은 컷아웃(223) 내에서 상기 직선으로 이어지는 벽 섹션(225)을 지탱하고, 원형 아크 형태의 상기 열 싱크(100)의 에지 섹션(121)은 원형 아크 형태의 상기 컷아웃(223)의 벽 섹션을 지탱한다. 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 베이스(212) 내에서 천공(215)을 통과해 돌출되고, 원형-원통형 부분 섹션(111)은 플레이-프리 방식으로 핀들(216a, 216b, 216c)을 지탱한다. 기둥형 섹션(110)은 디스크형 섹션(120)에 평행하게 이어지는 평면 장착 표면(112)을 자신의 단부에 갖고, 상기 장착 표면은 상호 평행하게 이어지는 두 개의 측면 에지들(113, 114)에 의해 한정된다. 발광 다이오드 디바이스(500)는 자동 배치 머신을 통해 상기 측면 에지들(113, 114)에 있어서 잘 정의된 지향 및 거리로 상기 장착 표면(112) 상에 접착 본딩된다. 장착 표면(112)의 양쪽 측면들 상에는 상기 장착 표면(112)에 평행하게 이어지는 각각의 표면(115, 116)이 놓이고, 상기 표면(115, 116)은 디스크형 섹션(120) 위에서 더 작은 높이에 배열되고 각각의 경우에 디프레션(depression)(117, 118)을 갖는다. 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)은 장착 회로 기판(400) 내에서 천공(403)을 통과해 돌출되고, 그리하여 장착 표면(112)이 웨브들(214a, 214b, 214c)의 상부 에지들에 의해 정의된 평면 내에 놓이고 금속 열 싱크(100)가 접착제를 통해 이러한 수직 포지션으로 하우징(200)에 고정된다. 슬롯으로서 구현된 디프레션(118) 내에는, 온도 센서가 배열되고 열 전도성 페이스트를 통해 고정된다. 상기 온도 센서는 조명 유닛의 동작 동안에 발광 다이오드 디바이스(500)의 온도를 모니터링한다. 금속 스프링이 다른 디프레션(117) 내에 배열되고, 상기 금속 스프링은 장착 회로 기판(400) 상의 접지 기준 전위에 있는 전기 접촉부를 스프링 액션으로 누른다. 그 결과, 금속 열 싱크(100)는 접지 기준 전위에 연결되고 발광 다이오드 디바이스를 위한 구동기 회로들의 전자기 차폐의 일부가 된다. 따라서, 조명 유닛의 전자기 호환성이 향상된다.
밀봉 링(300)은 고무 또는 실리콘으로 구성되고, 원형-원통형 측벽(211)의 내측 상의 칼라(218)를 압박한다. 발광 다이오드 디바이스를 동작시키기 위한 구동기 회로의 전기 컴포넌트들을 운반하는 장착 회로 기판(400)이 상기 밀봉 링(300)을 압박한다.
장착 회로 기판(400)은 원형-디스크형 방식(circular-disk-shaped fashion)으로 구현되고, 중앙 천공(403)을 가지며, 상기 중앙 천공(403)을 통해 금속 열 싱크(100) ― 상기 금속 열 싱크(100) 상에 고정된 발광 다이오드 디바이스(500)를 가짐 ― 의 기둥형 섹션(110)이 돌출된다. 장착 회로 기판(400), 밀봉 링(300), 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원형-원통형 측벽(211) 및 베이스(212)가 내부를 형성한다. 상기 내부와 마주보는 장착 회로 기판(400)의 후면(420) 상에는, 발광 다이오드 어레인지먼트(500)를 동작시키기 위한 동작 회로의 전기 컴포넌트들(미도시)이 배열되고, 적절하다면 장착 회로 기판 상에 마찬가지로 배열된 전도체 트랙들에 의해 상호 연결된다. 장착 회로 기판(400)의 전면(430) 상에는 발광 다이오드 디바이스(500)와 접촉을 생성하기 위한 전기 접촉 표면들(미도시) 및 전도체 트랙들(미도시)이 배열되고, 또한 적절하다면, 각자의 동작 동안에 고주파 간섭 신호들을 유발할 수 없는 상기 동작 회로의 추가 컴포넌트들도 배열된다. 상기 장착 회로 기판(400)은 바람직하게도 다층 방식으로 구현되고, 전면 및 후면 상의 전도체 트랙들에 부가하여, 내부 금속 층(미도시)을 가지며, 상기 내부 금속 층은 장착 회로 기판(400)의 전기 절연 재료 내에 임베딩되고 발광 유닛의 전자기 호환성을 증가시키기 위하여 발광 다이오드 디바이스(500)를 위한 동작 회로의 접지 기준 전위에 연결된다. 접지 기준 전위에 있는 전술된 내부 금속 층은 마찬가지로 접지 기준 전위에 있는 금속 열 싱크(100)와 함께, 장착 회로 기판(400)의 후면 상에 배열되는 발광 다이오드 디바이스(500)를 위한 동작 회로의 전기 컴포넌트들의 전자기 차폐에 기여한다. 상기 장착 회로 기판(400)은 중앙 천공(403) 주변에 전부 배열되는 세 개의 홀들(401)을 갖는다. 자신의 장착 이후에, 상기 장착 회로 기판(400)은 핀들(217) 상에 안착되고, 그리하여 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부들이 천공들(401)을 통과해 돌출된다. 장착 회로 기판(400)은 상기 핀들(217)의 끝이 가늘어진 단부들의 핫 코킹에 의해 하우징(200)에 고정된다. 장착 회로 기판(400)은 부가하여 네 개의 추가 홀들(402)을 갖고, 상기 네 개의 추가 홀들(402)은 상기 장착 회로 기판(400)의 에지에, 플러그로서 구현된 하우징 섹션(230) 위에 배열되고, 전기 전도성 연결부가 장착 회로 기판(400)의 전면 상의 표면들에 접촉될 수 있도록 하기 위하여 상기 금속 핀들(221)을 통과해 돌출된다. 장착 회로 기판(400) 내의 중앙 천공(403)은, 일차 광학 유닛(600)의 홀더들(610, 620)이 또한 천공(403)을 통과해 돌출되고 속이 빈 웨브들(219, 220) 안으로 체결되도록 구성된다.
발광 다이오드 디바이스(500)는 다섯 개의 발광 다이오드 칩들로 구성되고, 상기 다섯 개의 발광 다이오드 칩들은 캐리어 플레이트 상에서 연이어(in a row) 배열되고 프레임의 벽들에 의해 에워싸인다. 상기 발광 다이오드 칩들은 인광체 코팅부(칩 층 코팅부)를 갖고, 상기 인광체 코팅부는 발광 다이오드 칩들에 의해 생성된 청색광을 다른 파장들을 갖는 광으로 부분적으로 변환시켜, 조명 유닛이 자신의 동작 동안에 흰색으로 보이는 광을 방출하도록 한다. 발광 다이오드 칩들은 예컨대 박막 발광 다이오드 칩들이고, 그 기본 원리가 예컨대 1993년 10월 18일자 문헌 I. Schnitzer 등에 의한 Appl. Phys. Lett. 63(16), 2174-2176에 기술된다. 자동 배치 머신을 통해, 발광 다이오드 디바이스(500)는 측면 에지들(113, 114)에 평행하게 지향되고, 장착 표면으로서 제공되는 단부면(112)의 에지들로부터 동일한 거리에, 금속 열 싱크(100)의 기둥형 섹션(110)의 상기 단부면(112) 상에서 중심에 접착 본딩된다. 발광 다이오드 디바이스(500)는 장착 회로 기판(400) 상의 전기 접촉부들에 전기 전도적으로 연결되고, 동작 회로의 도움으로 동작되며, 상기 동작 회로의 컴포넌트들이 상기 장착 회로 기판(400) 상에 배열된다. 상기 동작 회로는 발광 다이오드 디바이스(500)의 발광 다이오드 칩들에 전류를 공급하고, 위에서 이미 전술된 온도 센서의 도움으로, 발광 다이오드 디바이스(500)의 전력 소모량을 발광 디바이스(500)의 온도에 따라 좌우되는 방식으로 조절(regulate)하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 발광 다이오드 디바이스(500)의 임박한 과열의 경우, 상기 발광 다이오드 디바이스(500)의 동작 회로에 의해 제공되는 전류가 감소될 수 있다. 이를 위해, 온도 센서는 예컨대 서미스터(thermistor)로서, 특히 음의 온도 특징(negative temperature characteristic)을 갖는 NTC 서미스터로서 구현될 수 있다.
일차 광학 유닛(600)은 플라스틱 또는 유리로 구성되는 상기 발광 다이오드 디바이스(500)의 투명한 돔형 커버링이다. 일차 광학 유닛(600)은 두 개의 후크형 홀더(hook-shaped holder)들(610, 620)을 갖고, 상기 두 개의 후크형 홀더들(610, 620)은 속이 빈 웨브들(219, 220) 안으로 삽입되고 상기 두 개의 후크형 홀더들(610, 620)의 후크들(611, 621)은 돌출부들(229a, 229b)을 넘어서 제자리에 래칭된다. 웨브(220)가 타원형 십자형 섹션을 갖는 슬롯을 갖는 반면에 웨브(219)는 원형 에지를 갖는 캐비티를 갖는다. 그 결과, 명백한 지향이 또한 일차 광학 유닛(600)에 대하여 미리정의될 수 있다. 그 중요성은 투명한 돔형 커버링(600)이 광-지향 특색들을 갖는 일차 광학 유닛으로 교체되는 경우에 있다. 그러나, 돔형 커버링(600)은 또한 이미징 특색들 또는 발광 다이오드 디바이스로부터의 광을 미리정의된 공간적 방향들로 지향시키거나 집중시키는 광학 도파관 특색들을 갖는 일차 광학 유닛에 의해 교체되거나 생략될 수 있다.
도 9는 자신의 모든 개별적인 부품들의 장착 상태에서, 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 조명 디바이스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛을 도시한다. 이 조명 유닛은, 상기 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛이 세 개의 고정 디바이스들(241, 242, 243)을 갖고, 상기 세 개의 고정 디바이스들(241, 242, 243)이 본 발명의 상기 제2 예시적 실시예에 따른 조명 유닛의 하우징(200) 상에 일체형으로 형성된다는 점에서만, 제1 예시적 실시예에 따른 조명 유닛과 상이하다. 본 발명의 제1 및 제2 예시적 실시예들에 따른 조명 유닛들은 모든 다른 세부사항들에 있어서 대응한다. 이러한 이유로, 도 10에서 동일한 컴포넌트 부품들은 도 1 내지 도 9에 도시된 제1 예시적 실시예의 대응하는 컴포넌트 부품들과 동일한 참조부호들을 갖는다. 상기 세 개의 홀딩 디바이스들(241, 242, 243)은, 홀들을 갖고 플라스틱 하우징(200)의 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 외부 둘레를 따라서 등거리로 배열되는 러그들이다. 홀들을 갖는 상기 러그들(241, 242, 243)은 속이 빈 원통형 하우징 섹션(210)의 원통 축에 수직인 공통 평면에 놓이고, 차량 전조등 내의 나사들의 도움으로 조명 유닛을 고정시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 위에서 매우 상세하게 설명된 예시적 실시예들로 제한되지 않는다. 예컨대, 투명한 돔형 커버링(600)은 생략되거나 광학 이미징 특색들을 갖는 일차 광학 유닛으로 교체될 수 있다. 게다가, 열 싱크는 예컨대 구리와 같은 다른 금속들, 또는 우수한 열 전도성을 갖는 비-금속들로 구성될 수도 있다.
Claims (13)
- 발광 다이오드 디바이스(500), 하우징(200)을 포함하는, 차량 전조등들을 위한 조명 유닛으로서,
상기 하우징(200)의 내부에는 상기 발광 다이오드 디바이스(500)를 동작시키기 위한 동작 회로의 컴포넌트들이 배열되고,
상기 하우징(200)은 전기 절연 재료로 구성되고, 상기 조명 유닛의 전압 공급을 위한 전기 연결부들(222)이 상기 하우징(200) 내에 임베딩(embed)되고, 상기 하우징(200)은 차량 전조등 내에서 상기 조명 유닛을 지향시키기 위한 조절 수단(213a, 213b, 213c)을 갖고,
상기 발광 다이오드 디바이스(500)는 금속으로 구성된 열 싱크(heat sink)(100)의 표면(112) 상에 배열되고,
상기 열 싱크(100)는 외부 냉각 시스템을 위한 베어링 표면(120a)을 형성하며, 상기 베어링 표면은 상기 하우징(200)의 외측에 배열되고,
상기 동작 회로의 컴포넌트들은 장착 회로 기판(400) 상에 배열되고, 상기 장착 회로 기판(400)은, 상기 동작 회로의 접지 기준 전위에 있고 금속 열 싱크(100)에 전기 전도적으로 연결되는 전기 접촉부를 갖는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 1 항에 있어서,
상기 조절 수단은 상기 하우징(200)의 외부 둘레를 따라 배열되는 적어도 세 개의 엘리베이션(elevation)들(213a, 213b, 213c)에 의해 형성되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
발광 다이오드 어레인지먼트(500), 하우징(200) 또는 열 싱크(100)의 상대적 지향(relative orientation)을 위한 제2 조절 수단(214a, 214b, 214c, 216a, 216b, 216c, 217, 225, 111, 121, 122)이 제공되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 3 항에 있어서,
상기 제2 조절 수단은 상기 열 싱크(100)의 섹션(120) 및 상기 하우징(200) 내의 정확하게 맞물리는 컷아웃(cutout)(223)의 경계들(224, 225)을 포함하는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 4 항에 있어서,
디스크형 섹션(120) 및 상기 하우징(200) 내의 정확하게 맞물리는 컷아웃(223)의 경계들(224, 225)은 상기 컷아웃(223) 내의 상기 열 싱크(100)의 상기 디스크형 섹션(120)에 수직인 축을 중심으로 상기 열 싱크(100)의 회전을 방지하는 회전방지부로서 구현되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 3 항에 있어서,
상기 제2 조절 수단은, 상기 하우징(200)에 부착되고 상기 금속 열 싱크(100)를 지탱하는 핀들(216a, 216b, 216c)을 포함하는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 3 항에 있어서,
상기 제2 조절 수단은 적어도 세 개의 웨브(web)들(214a, 214b, 214c)을 포함하고, 상기 적어도 세 개의 웨브들(214a, 214b, 214c)은 상기 하우징(200) 상에 일체형으로 형성되고 상기 발광 다이오드 디바이스(500)의 지향을 위한 기준 평면 또는 상기 열 싱크(100)의 표면(112)을 함께 형성하며, 상기 열 싱크(100)의 상기 표면(112) 상에는 상기 발광 다이오드 디바이스(500)가 고정되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 베어링 표면(120a)은 상기 열 싱크(100)의 디스크형 섹션(120)에 의해 형성되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하우징(200)은 플러그 또는 소켓으로서 구현되는 섹션(230)을 갖고, 상기 섹션(230) 내에는 상기 전기 연결부들(222)이 수용되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
온도 센서가 상기 열 싱크(100) 상에 배열되는,
차량 전조등들을 위한 조명 유닛. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 조명 유닛을 포함하는,
차량 전조등.
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