KR20110101935A

KR20110101935A - 차량용 헤드라이트

Info

Publication number: KR20110101935A
Application number: KR1020100021324A
Authority: KR
Inventors: 문경미; 김형근; 이영진
Original assignee: 삼성엘이디 주식회사
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-16

Abstract

차량용 헤드라이트가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트는 적어도 하나의 발광소자 칩과, 상기 발광소자 칩을 수용하는 캐비티를 구비하는 본체와, 형광체가 함유되어 있으며 상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자 칩을 봉지하는 수지층과, 상기 본체상에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 렌즈부를 포함하는 발광소자 패키지; 상기 발광소자 패키지의 상부측에 구비되어 상기 발광소자 패키지에서 출사되는 빛을 반사시키는 반사부; 및 상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키는 렌즈 커버부;를 포함하고, 상기 렌즈부는 상기 본체와 접하는 하면, 상기 하면과 마주하는 상면, 및 상기 하면과 상면을 연결하는 옆면을 포함하며, 상기 상면은 상기 캐비티의 단면적보다 작은 크기의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.

Description

차량용 헤드라이트{Head Light for Vehicle}

본 발명은 헤드라이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자(LED) 패키지를 광원으로 구비하는 차량용 헤드라이트에 관한 것이다.

통상적으로 자동차에 장착되는 헤드라이트 장치의 광원으로는 소켓 전구를 이용한 광원을 사용하는데, 이러한 소켓 전구는 진공상태의 유리구 속에 불연성의 가스를 넣고 텅스텐 등의 선조(線條)를 전열 발광시켜 빛을 얻는 조명기구이다.

그러나, 기존의 소켓 전구는 수명이 짧고, 내충격성이 떨어져 교체주기가 짧다는 단점이 있으며, 따라서 최근에는 발광다이오드(LED)와 같이 저전압이면서도 내구성이 우수하고, 긴 수명을 가지며, 구조가 간단하여 다양한 모양으로 구현이 가능하다는 장점이 있는 광원개발을 위하여 많은 노력과 관심이 집중되고 있다.

이러한 발광다이오드가 적용되는 차량용 헤드라이트는 특성상 많은 광량이 필요하며, 따라서 복수개의 발광다이오드 칩을 연속적으로 배치하여 고휘도의 광원을 이룰 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 배광특성에 있어서 직사각형 형태의 끊김이 없이 연속적인 광을 얻을 수 없다는 문제가 있다. 이는 발광다이오드 칩 사이의 간격에 의해 광이 분리되어 불연속적으로 보이게 되는 구조적인 문제에서 기인한다.

또한, 광원의 구조상 2차 광학계에 적용시 광을 집속시켜 조사하는 것이 용이하지 않아 충분한 조사거리를 확보할 수 없어 운전자의 시인성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 광을 효율적으로 집속시켜 조사함으로써 충분한 조사거리를 확보하는 것이 가능하고, 외부환경에 안정적인 구조를 구현할 수 있는 차량용 헤드라이트를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트는 적어도 하나의 발광소자 칩과, 상기 발광소자 칩을 수용하는 캐비티를 구비하는 본체와, 형광체가 함유되어 있으며 상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자 칩을 봉지하는 수지층과, 상기 본체상에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 렌즈부를 포함하는 발광소자 패키지; 상기 발광소자 패키지의 상부측에 구비되어 상기 발광소자 패키지에서 출사되는 빛을 반사시키는 반사부; 및 상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키는 렌즈 커버부;를 포함하고, 상기 렌즈부는 상기 본체와 접하는 하면, 상기 하면과 마주하는 상면, 및 상기 하면과 상면을 연결하는 옆면을 포함하며, 상기 상면은 상기 캐비티의 단면적보다 작은 크기의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 렌즈부는 상기 옆면이 상기 하면을 향해 하향 경사지게 구비되어 상기 렌즈부의 단면적의 크기가 상면에서 하면으로 갈수록 증가할 수 있다.

또한, 상기 렌즈부는 상기 옆면을 따라서 반사막을 구비할 수 있다.

또한, 상기 발광소자 패키지는 상기 발광소자 칩 사이의 간격을 포함하여 상기 발광소자 칩의 상부면과 측면이 상기 수지층에 의해 봉지될 수 있다.

또한, 상기 발광소자 패키지의 하부측에 구비되며, 상기 발광소자 패키지에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방열부는 상기 발광소자 패키지를 실장하며, 상기 발광소자 패키지에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트싱크와, 상기 히트싱크의 하부측에 장착되어 열 방출의 효율을 높이기 위한 냉각팬을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 방열부가 장착되는 중앙홀과, 상기 반사부가 상기 발광소자 패키지의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀을 각각 형성하는 하우징을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 렌즈 커버부는 상기 하우징의 전방홀을 따라 장착되며 상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 전방으로 안내하는 중공형 가이드와, 상기 가이드의 전방에 장착되는 렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면 발광소자 칩에서 발생하는 광을 효율적으로 집속시켜 조사함으로써 광효율 향상 및 조사거리를 증가시켜 시인성을 향상시키는 효과를 갖는다.

또한, 형광체를 함유하는 수지층을 외부환경으로부터 보호하는 한편, 수분침투를 차단하여 온도/습도에 안정적인 구조를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트가 장착된 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 헤드라이트를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 헤드라이트를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트에서 발광소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 발광소자 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4의 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트가 장착된 모습을 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 헤드라이트를 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 헤드라이트를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트(10)는 발광소자 패키지(100), 반사부(200), 렌즈 커버부(300)를 포함하며, 발광소자 패키지에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(400)를 더 포함할 수 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 차량용 헤드라이트(10)는 복수개가 장착되는 것이 바람직하며, 상기 차량용 헤드라이트(10)에 인접하게 반사경(11)이 형성되어 헤드라이트(10)로부터 발광되는 빛을 자동차의 전방과 좌우측면으로 조사하도록 설계된다.

상기 발광소자 패키지(100)는 방열부(400)의 상부에 장착되며, 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 전원공급시 빛을 발광하는 광원기능을 수행한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 상기 발광소자 패키지(100)의 구조에 대해 보다 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트에서 발광소자 패키지를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 발광소자 패키지를 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 4의 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 6에서와 같이, 상기 발광소자 패키지(100)는 적어도 하나의 발광소자 칩(110)과, 상기 발광소자 칩(110)을 수용하는 캐비티(121)를 구비하는 본체(120)와, 형광체가 함유되어 있으며 상기 캐비티(121) 내에 충진되어 상기 발광소자 칩(110)을 봉지하는 수지층(130)과, 상기 본체(120)상에 결합되어 상기 캐비티(121)를 덮는 렌즈부(140)를 포함하여 구성된다.

발광소자 칩(110)은 상기 본체(120)의 캐비티(121) 내에 실장되어 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정 파장의 빛을 출사하는 반도체소자의 일종이며, 도 4 및 도 6에서와 같이 복수개의 발광소자 칩(110)이 상기 캐비티(121)의 바닥면을 따라 배치된다.

이 경우, 상기 발광소자 칩(110)은 각각 청색광(B), 적색광(R) 및 녹색광(G)을 방출하는 발광소자 칩의 조합으로 이루어져 어레이됨으로써 백색광(W)을 방출하도록 할 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 동일광을 방출하는 발광소자 칩으로 이루어지는 것도 가능하다. 이 경우, 발광소자 칩(110)은 청색광(B)을 방출하는 방광소자 칩인 것이 바람직하며, 추후 설명하는 수지층(130) 내의 형광체를 통해 백색광을 구현하도록 한다.

발광소자 칩(110)은 금속 와이어(111)를 통해 와이어 본딩 방식으로 상기 본체(120)의 캐비티(121) 바닥면에 패터닝되는 전극 단자(112)와 전기적으로 연결된다. 전극 단자(112)는 발광소자 칩(110)의 둘레를 따라서 구비되는 캐비티(121)의 내주면으로부터 일부 함몰되어 형성되는 단자홈(122) 내에 배치된다. 이러한 단자홈(122)은 각 발광소자 칩(110)과 대응하는 갯수로 형성될 수 있다.

본체(120)는 상부를 향해 개방된 캐비티(121)를 구비하며, 이러한 캐비티(121)는 레이저 또는 에칭(etching)을 통해 상기 본체(120)의 상부면을 소정 크기로 함몰형성하여 구비될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.

그리고, 상기 캐비티(121)는 단자홈(122)과 함께 형광체를 함유하는 수지층(130)에 의해 충진되어 상기 발광소자 칩(110), 금속 와이어(111), 전극 단자(112)와 함께 상기 본체(120)의 상부면을 덮어 봉지함으로써 상기 캐비티(121) 내에 배치되는 상기 발광소자 칩(110) 등을 보호한다.

이때, 상기 발광소자 패키지(100)는 상기 발광소자 칩(110) 사이의 간격을 포함하여 상기 발광소자 칩(110)의 상부면과 측면이 상기 수지층(130)에 의해 봉지되도록 한다.

따라서, 종래의 발광소자 패키지에서 연속적으로 배치되는 발광소자 칩의 상부면에만 형광체를 도포하여 칩 사이의 간격에 의해 조사되는 광이 연속적이지 않고 불연속적으로 분리되어 보이는 문제를 해결할 수 있다.

렌즈부(140)는 상기 캐비티(121)를 덮도록 상기 본체(120)의 상부면에 결합되어 형광체를 함유하는 수지층(130)을 보호하는 한편, 복수의 발광소자 칩(110)에서 생성되는 빛을 집중하여 조사한다.

렌즈부(140)는 사각형의 단면형상을 갖는 직육면체 형상의 플레이트 구조로 전체적으로 본체(120)의 형상과 대응되는 형상을 갖는다. 구체적으로, 렌즈부(140)는 상기 본체(120)와 접하는 하면(142), 상기 하면(142)과 마주하는 상면(141), 및 상기 하면(142)과 상면(141)을 연결하는 옆면(143)을 포함하여 구성된다.

특히, 도 6에서와 같이 상기 상면(141)은 상기 캐비티(121)의 단면적보다 작은 크기의 단면적을 가지도록 형성된다. 즉, 광원면적에 해당하는 상기 캐비티(121)의 단면적보다 상면(141)의 단면적 크기가 작도록 형성함으로써 광을 효과적으로 집속시켜 조사할 수 있어 광효율이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 상기 렌즈부(140)는 상기 옆면(143)이 상기 하면(142)을 향해 하향 경사지게 구비되어 상기 렌즈부(140)의 단면적의 크기가 상면(141)에서 하면(142)으로 갈수록 증가하는 구조를 가지며, 광의 효율적인 집속을 위해 상기 렌즈부(140)의 옆면(143)을 따라서 반사막(145)을 구비하는 것이 바람직하다. 반사막(145)은 실버 코팅과 같이 고반사율 물질을 코팅 또는 박막 형태로 부착하는 방식으로 구비될 수 있다.

렌즈부(140)는 내열특성이 우수한 유리(glass) 소재를 사용하여 이루어질 수 있으며, UV 경화 혹은 열 경화성 접착제를 통해 본체와 결합됨으로써 수지층(130)으로 수분이 침투하는 것을 차단할 수 있어 온도/습도에 안정적인 구조를 구현할 수 있다.

한편, 방열부(400)는 히트싱크(410)와 냉각팬(420)을 포함하며, 상기 발광소자 패키지(100)가 상부측에 구비되어 상기 발광소자 패키지(100)에서 발생되는 열을 외부로 방출한다.

구체적으로, 상기 히트싱크(410)는 상기 발광소자 패키지(100)를 상부면에 실장하며, 상기 발광소자 패키지(100)에서 발생하는 고온의 열을 외부로 방출한다. 이때, 넓은 표면적을 가지도록 하부면에 복수개의 홈을 형성할 수 있다.

그리고, 상기 냉각팬(420)은 상기 히트싱크(410)의 하부측에 장착되어 상기 히트싱크(410)의 열 방출 효율을 증가시킬 수 있다.

상기 반사부(200)는 상기 발광소자 패키지(100) 및 방열부(400)의 상부측에 구비되어 상기 발광소자 패키지(100)에서 출사되는 빛을 유도하여 반사시킨다.

도 2 및 도 3에서와 같이 상기 반사부(200)는 단면이 돔 형상으로 형성되어 상기 발광소자 칩(110)에서 발광되는 빛을 자동차의 전방을 향하도록 안내하며, 전방이 개방된 형상으로 형성되어 상기 반사된 빛이 외부로 출사되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트(10)는 상기 방열부(400) 및 상기 반사부(200)를 고정시켜 지지하는 하우징(500)을 더 포함한다.

구체적으로 상기 하우징(500)은 일면에 상기 방열부(400)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(530)을 관통형성하며, 상기 면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 상기 반사부(200)가 상기 발광소자 패키지(100)의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀(520)을 관통형성한다.

따라서, 상기 반사부(200)의 개방된 전방이 상기 전방홀(520)과 대응되도록 상기 반사부(200)가 상기 하우징(500)에 고정되어 상기 반사부(200)를 통해 반사된 빛이 상기 전방홀(520)을 통과하여 외부로 출사되도록 한다.

상기 렌즈 커버부(300)는 상기 반사부(200)를 통해 반사되어 출사되는 빛을 외부로 발산시키며, 중공형의 가이드(320) 및 렌즈(310)를 포함한다.

구체적으로 상기 가이드(320)는 상기 하우징(500)의 전방홀(520)을 따라 장착되며, 상기 반사부(200)를 통해 반사되어 상기 전방홀(520)을 통과하는 빛을 전방으로 안내한다.

상기 가이드(320)는 상기 렌즈(310)를 내부에 수용하도록 중공형의 원통구조를 가지며 사출성형을 통해 형성되는 플라스틱 사출물이다.

그리고, 상기 렌즈(310)는 상기 가이드(320)의 전방에 장착되어 빛을 자동차의 전방을 향하도록 굴절시켜 분산시키며, 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 헤드라이트는 빛을 출사하는 광원인 발광소자 패키지에서 발광소자 칩 및 이와 전기적으로 연결되는 전극 단자가 형광체를 함유하는 수지층에 의해 일체로 밀봉됨으로써, 연속적으로 배치되는 발광소자 칩 사이의 간격에 상관없이 조사되는 광이 연속적이며, 끊김이 없는 광을 얻을 수 있어 배광특성이 우수하다.

또한, 렌즈부를 통해서 출사되는 광을 효과적으로 집속하여 조사함으로써 조사 거리를 증가시킬 수 있어 운전자의 시인성이 향상될 수 있다.

10...... 차량용 헤드라이트 11...... 반사경
100..... 발광소자 패키지 200..... 반사부
300..... 렌즈 커버부 400..... 방열부

Claims

적어도 하나의 발광소자 칩과, 상기 발광소자 칩을 수용하는 캐비티를 구비하는 본체와, 형광체가 함유되어 있으며 상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자 칩을 봉지하는 수지층과, 상기 본체상에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 렌즈부를 포함하는 발광소자 패키지;
상기 발광소자 패키지의 상부측에 구비되어 상기 발광소자 패키지에서 출사되는 빛을 반사시키는 반사부; 및
상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 외부로 발산시키는 렌즈 커버부;
를 포함하고,
상기 렌즈부는 상기 본체와 접하는 하면, 상기 하면과 마주하는 상면, 및 상기 하면과 상면을 연결하는 옆면을 포함하며, 상기 상면은 상기 캐비티의 단면적보다 작은 크기의 단면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제1항에 있어서,
상기 렌즈부는 상기 옆면이 상기 하면을 향해 하향 경사지게 구비되어 상기 렌즈부의 단면적의 크기가 상면에서 하면으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 렌즈부는 상기 옆면을 따라서 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제1항에 있어서,
상기 발광소자 패키지는 상기 발광소자 칩 사이의 간격을 포함하여 상기 발광소자 칩의 상부면과 측면이 상기 수지층에 의해 봉지되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제1항에 있어서,
상기 발광소자 패키지의 하부측에 구비되며, 상기 발광소자 패키지에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제5항에 있어서,
상기 방열부는 상기 발광소자 패키지를 실장하며, 상기 발광소자 패키지에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트싱크와, 상기 히트싱크의 하부측에 장착되어 열 방출의 효율을 높이기 위한 냉각팬을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제5항에 있어서,
상기 방열부가 장착되는 중앙홀과, 상기 반사부가 상기 발광소자 패키지의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀을 각각 형성하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.
제7항에 있어서,
상기 렌즈 커버부는 상기 하우징의 전방홀을 따라 장착되며 상기 반사부를 통해 반사되는 빛을 전방으로 안내하는 중공형 가이드와, 상기 가이드의 전방에 장착되는 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드라이트.