KR20120034925A - 차량용 헤드램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 헤드램프에 관한 것으로, 헤드램프에서 LED부의 방열부와 더스트커버 사이에 위치하는 냉각팬을 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치할 뿐만 아니라 냉각팬 하우징의 옆면을 일부 제거하여 풍입구 영역을 확보함으로써, 방열부에 충분한 풍량을 제공하여 방열 효율을 향상시키고 냉각팬의 회전수를 줄여 냉각팬의 수명을 연장하기 위한, 차량용 헤드램프를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 헤드램프로서, LED부를 위한 방열부와 더스트 커버 사이에 위치하며, 상기 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치하여 풍입구 영역을 확보하기 위한 냉각팬; 및 상기 냉각팬을 상기 방열부 또는 상기 더스트 커버에 지지하여 고정하기 위한 냉각팬 지지부;를 포함한다.

Description

차량용 헤드램프{HEAD LAMP FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 헤드램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 헤드램프에서 LED부의 방열부와 더스트커버 사이에 위치하는 냉각팬을 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치할 뿐만 아니라 냉각팬 하우징의 옆면을 일부 제거하여 풍입구 영역을 확보함으로써, 방열부에 충분한 풍량을 제공하여 방열 효율을 향상시키고 냉각팬의 회전수를 줄여 냉각팬의 수명을 연장하기 위한, 차량용 헤드램프에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 LED부의 온도에 따라 냉각팬의 모터 회전수를 제어함으로써 냉각팬의 수명을 늘릴 수 있는, 차량용 헤드램프에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 설치되는 헤드램프(head lamp)는 보닛(bonnet)과 범퍼(bumper) 사이의 공간 양측에 위치한 전조등을 지칭하며, 차량의 야간주행시 노면 및 기타 장애물의 위치를 운전자가 인지할 수 있도록 전방에 빛을 조사함으로써 운전자의 시야를 확보할 수 있게 한다. 즉, 헤드램프는 차량의 배터리에 접속된 배선을 통해 전기를 인가받아 야간 주행시 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 전방 부위에 차폭을 따라 양측에 설치된다.

통상의 헤드램프는 광원으로 벌브(bulb)에서 LED(Lighting Emitting Device)로 옮겨가는 추세에 있다. 즉, 벌브는 사용 수명이 짧고 내충격성이 떨어지나, 상대적으로 LED는 사용수명이 길면서도 내충격성이 뛰어날 뿐만 아니라 저전력 고휘도이므로 광원으로서 주목받고 있다.

이러한 고휘도의 LED가 적용되는 헤드램프는 LED 점등시 매우 높은 열이 발생하므로, LED 주위의 부품들이 열변형되어 헤드램프의 내구성을 떨어뜨리는 한계가 존재한다. 이에 따라, 헤드램프는 LED로부터 발생된 열을 외부로 방출시킬 수 있는 방열장치로서 방열판과 냉각팬 등이 구비되어야 한다.

도 1은 종래의 헤드램프에 대한 단면도이다. 종래의 헤드램프는 하우징(housing, 10), 전면창(front window, 11), 더스트 커버(dust cover, 12), LED부(13), 방열부(heat sink, 14), 냉각팬(cooling fan, 15), 구동부(driver, 16)를 구비한다.

종래의 헤드램프는 냉각팬(15)을 더스트 커버(12)에 밀착시키는 취부구조로 구현함으로써, 냉각팬(15)의 풍입구 공간이 확보되지 않아 LED부(13) 및 방열부(14)의 공랭을 위한 공기가 충분히 흡입되기 어려운 구조로 되어 있다. 따라서, 종래의 헤드램프는 냉각팬(15)에 의한 LED부(13)로부터 발생되는 열을 효율적으로 방출하기 어려운 한계가 있다.

따라서 본 발명은 헤드램프에서 LED부의 방열부와 더스트커버 사이에 위치하는 냉각팬을 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치할 뿐만 아니라 냉각팬 하우징의 옆면을 일부 제거하여 풍입구 영역을 확보함으로써, 방열부에 충분한 풍량을 제공하여 방열 효율을 향상시키고 냉각팬의 회전수를 줄여 냉각팬의 수명을 연장하기 위한, 차량용 헤드램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 헤드램프로서, LED부를 위한 방열부와 더스트 커버 사이에 위치하며, 상기 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치하여 풍입구 영역을 확보하기 위한 냉각팬; 및 상기 냉각팬을 상기 방열부 또는 상기 더스트 커버에 지지하여 고정하기 위한 냉각팬 지지부;를 포함한다.

상기 냉각팬 지지부는, 상기 방열부에 지지하여 고정하는 경우에, 상기 냉각팬의 풍출구를 통해 방출되는 공기 전부를 상기 방열부로 가이드하는 구조로 구현되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 헤드램프로서, LED부를 위한 방열부의 후방에 풍출구 방향을 직접 부착하여 풍입구 영역을 확보하기 위한 냉각팬; 및 상기 냉각팬을 상기 방열부의 표면에 직접 결합하기 위한 냉각팬 결합부;를 포함한다.

상기 냉각팬은, 풍입구 영역측의 냉각팬 하우징의 옆면을 제거하여 임펠러(impeller)를 노출시키는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 상기 LED부의 온도를 감지하기 위한 서미스터(thermistor); 및 상기 서미스터에 의해 감지된 상기 LED부의 온도에 따라 펄스 폭 변조방식으로 상기 냉각팬의 모터 회전수를 제어하기 위한 구동부;를 더 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은, 헤드램프의 방열부의 냉각효율을 높이기 위한 냉각팬의 풍입구 영역을 충분히 확장함으로써 충분한 풍량을 확보하여 방열 효율을 향상킬 뿐만 아니라 적정 모터 회전수를 유지시켜 냉각팬의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LED부의 온도에 따라 냉각팬의 모터 회전수를 제어함으로써 냉각팬의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 헤드램프에 대한 단면도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 헤드램프에 대한 단면도,
도 2d는 도 2a에서 냉각팬의 임펠러를 노출시킨 구조에 대한 단면도,
도 3은 도 2a 내지 도 2c의 냉각팬에 대한 사시도,
도 4는 도 2a 내지 도 2c의 냉각팬에 대한 축방향 단면도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 헤드램프에 대한 단면도이고, 도 2d는 도 2a에서 냉각팬의 임펠러를 노출시킨 구조에 대한 단면도이다.

도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 헤드램프는, 하우징(100), 전면창(110), 더스트 커버(120), LED부(130), 방열부(140), 냉각팬(150), 구동부(160), 서미스터(thermistor, 170)를 포함한다.

하우징(100)은 대략 "⊃" 형상으로 내부 공간에 LED부(130), 방열부(140), 냉각팬(150), 구동부(160), 서미스터(170)를 수용한다. 이때, 하우징(100)은 LED부(130)로부터 발산된 빛을 전방으로 반사하기 위해, 내부에 반사판을 구비하는 것이 바람직하다.

전면창(110)은 하우징(100)의 전면에 개구된 부분을 커버하며, LED부(130)로부터 발산된 빛을 전방으로 조사한다. 전면창(110)은 하우징(100)의 전면에 개구된 부분에 형성되어 있는 끼움홈에 결합되어 있다.

더스트 커버(120)는 하우징(100)의 후면에 개구된 부분을 커버하며, 차량의 엔진룸으로부터 각종 먼지 등이 유입되는 것을 방지한다.

LED부(130)는 기판상에 다수의 LED가 일정한 간격으로 배열되어 있다. 이때, LED부(130)는 각 LED에 대응하여 배열된 렌즈가 장착되어 있다. 이러한 렌즈는 반구 형상으로 마련되어 각 LED로부터 발산되는 빛을 확산시킨다. 이에 대한 자세한 설명은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있는 사항으로서 생략하기로 한다.

방열부(140)는 LED부(130)로부터 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 설치된다. 이때, 방열부(140)는 냉각팬(150)에 의한 공랭 효과를 높이기 위해 넓은 표면적을 갖도록 외주면에 방사형으로 이루어진 복수의 방열핀이 형성된다.

LED부(130) 및 방열부(140)에는 차량의 운전시에 유동을 저지할 수 있도록 하우징(100)에 고정하여 지지하기 위한 지지 브라켓(도면에 미도시)을 구비한다.

냉각팬(150)은 더스트 커버(120)와 방열부(140) 사이에 위치하며, 더스터 커버(120)측의 풍입구를 통해 흡입된 공기를 방열부(140)측의 풍출구를 통해 방열부(140)로 방출함으로써, 방열부(140)를 공랭시켜 방열부(140)의 열 방출 효율을 증가시킨다.

이때, 냉각팬(150)은 풍입구 영역을 확보하여 풍량을 증가시키기 위해, 더스트 커버(120)로부터 소정의 거리 만큼 이격 배치한다. 여기서, 냉각팬(150)은 풍출구 면적에 대해 풍입구 여유 공간이 5배 정도로 확보되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 냉각팬(150)은 도 2a에 도시된 제1 실시예와 같이 더스트 커버(120)로부터 이격 배치하기 위해, 더스트 커버(120)로부터 연장 형성된 제1 지지부(121)에 결합되거나, 도 2b에 도시된 제2 실시예와 같이 방열부(140)로부터 연장 형성된 제2 지지부(141)에 결합된다. 예를 들어, 냉각팬(150)은 제1 지지부(121) 또는 제2 지지부(141)에 대해 나사 결합 등으로 결합된다.

또한, 제2 지지부(141)는 방열부(140)의 후방을 전면 커버하여 냉각팬(150)의 풍출구를 통해 방출되는 공기 전부를 방열부(140)로 가이드하는 구조로 구현하는 것이 바람직하다. 이때, 방열부(140)는 방사형 방열핀의 홈을 따라 공기의 유로를 형성하므로 흡열한 공기를 외부로 배출한다. 이는 냉각팬(150)의 풍출구를 통해 방출되는 공기의 유실을 방지하고 방열부(140)의 극부 냉각을 최대로 제공하기 위함이다. 여기서, 제1 지지부(121) 및 제2 지지부(141)를 설명의 편의상 이하 "냉각팬 지지부"라 통칭한다.

한편, 냉각팬(150)은 도 2c에 도시된 제3 실시예와 같이 별도의 냉각팬 지지부(121,141) 없이 방열부(140)의 후방에 풍출구 방향을 직접 부착시켜 풍입구 면적을 최대로 확보하는 구조로 구현할 수도 있다. 이는 냉각팬(150)의 풍입구 영역이 부족함에 따라, 냉각팬(150)의 회전수가 증가하고 풍출구를 통해 방출되는 공기의 풍량이 부족해지는 현상을 방지하기 위함이다. 이때, 냉각팬(150)은 방열부(140)에 제2 지지부(141)에 의해 결합되지 않고, 방열부(140) 표면에 형성된 냉각팬 결합부(도면에 미도시)에 직접 결합된다. 예를 들어, 냉각팬(150)은 방열부(140)에 대해 나사 결합으로 결합된다.

특히, 냉각팬(150)은 임펠러(impeller, 150b)의 축방향으로 임펠러(150b)를 둘러싸는 고리형의 냉각팬 하우징(150a)을 구비하는 대신에, 풍입구측에서 임펠러(150b)를 외부로 노출하도록 냉각팬 하우징(150a) 옆면의 일부를 제거하여 풍입구 영역을 물리적으로 확장시키는 구조로 구현할 수 있다. 일례로, 도 2a에 도시된 냉각팬(150)은 도 2d와 같이, 냉각팬 하우징(150a) 옆면의 일부를 제거하여 풍입구 영역을 물리적으로 확장시킨 구조로 나타낼 수 있다.

구동부(160)는 하우징(100)의 하부에 실장되어, LED부(130) 및 냉각팬(150)의 구동을 제어한다. 특히, 구동부(160)는 냉각팬(150)의 구동을 제어할 때, 서미스터(170)에 의해 감지된 LED부(130)의 온도에 따라 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 방식으로 냉각팬(150)의 모터 회전수를 제어한다. 즉, 구동부(160)는 소정의 시간 동안에 냉각팬(150)의 모터에 인가되는 전압의 폭으로 온(on)/오프(off)를 제어한다. 이는 LED부(130)의 현재 상태에 따라 냉각팬(150)의 구동을 제어함으로써, 계속적인 구동에 의한 냉각팬(150)의 수명 단축을 방지하기 위함이다. 이때, 서미스터(170)는 LED부(130)의 배면에 배치하여, 통상의 방식에 따라 전류를 측정하여 LED부(130)의 온도를 감지한다.

도 3은 도 2a 내지 도 2c의 냉각팬에 대한 사시도이고, 도 4는 도 2a 내지 도 2c의 냉각팬에 대한 축방향 단면도이다. 본 발명의 냉각팬(150)은 냉각팬 하우징(150a)의 풍입구측의 옆면에 대한 제거 유무와 상관없이 적용될 수 있으나, 여기서는 냉각팬 하우징(150a)의 풍입구측의 옆면을 제거한 경우의 냉각팬(150)에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 냉각팬(150)은 풍입구 영역을 확장시키기 위해 풍입구측의 냉각팬 하우징(150a)의 옆면(B)을 제거하여 임펠러(150b)를 노출시키는 것이 바람직하다. 이를 통해, 냉각팬(150)은 냉각팬 하우징(150a)의 옆면(B)을 개방하여 회전수가 줄더라도 풍량을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다. 여기서, 냉각팬(150)은 임펠러(150b)를 기준으로, 임펠러(150b)의 후방에 공기가 흡입되는 풍입구 영역과 임펠러(150b)의 전방에 공기가 방출되는 풍출구 영역으로 구분된다.

또한, 냉각팬 하우징(150a)는 컨버징 타입(converging type)의 오리피스(orifice, C)를 구현하여 풍량을 증가시키고 소음을 줄일 수 있다.

임펠러(150b)는 단일 스테이터(S)/단일 로터(R)의 모터에 의해 구동한다. 이때, 스테이터(S)는 스테이터 코어(150c)에 보빈(150d)을 둘러싼 후 코일(150e)을 권선하여 구성하며, 로터(R)는 영구자석(150f)를 백요크(150g)에 장착하여 구성한다. 아울러, 로터(R)는 터미널 단자(150k)를 통해 모터 구동용 PCB(150h)로부터 스테이터(S)에 전원이 인가되어 형성되는 자기회로에 의해 회전하며, 한 쌍의 베어링(150i)에 의해 지지되는 회전축(150j)을 회전시켜 임펠러(150b)를 구동시킨다. 여기서, 스테이터(S) 및 로터(R)의 구성요소는 통상의 것으로서 자세한 설명은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 생략하기로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 1차적으로 냉각팬(150)의 풍입구 영역을 확보함으로써 냉각팬(150)의 풍량을 충분히 확보하여 방열 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 적정 회전수를 유지함으로써 과부하로 인한 피로를 절감시키며, 2차적으로 LED부(130)의 온도에 따라 냉각팬(150)의 동작을 제어하여 냉각팬(150)의 수명을 연장할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100: 하우징 110: 전면창
120: 더스트 커버 130: LED부
140: 방열부 150: 냉각팬
160: 구동부 170: 서미스터

Claims (5)

1. 헤드램프로서,
   LED부를 위한 방열부와 더스트 커버 사이에 위치하며, 상기 더스트 커버로부터 소정의 위치에 이격 배치하여 풍입구 영역을 확보하기 위한 냉각팬; 및
   상기 냉각팬을 상기 방열부 또는 상기 더스트 커버에 지지하여 고정하기 위한 냉각팬 지지부;
   를 포함하는 차량용 헤드램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각팬 지지부는, 상기 방열부에 지지하여 고정하는 경우에, 상기 냉각팬의 풍출구를 통해 방출되는 공기 전부를 상기 방열부로 가이드하는 구조로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
3. 헤드램프로서,
   LED부를 위한 방열부의 후방에 풍출구 방향을 직접 부착하여 풍입구 영역을 확보하기 위한 냉각팬; 및
   상기 냉각팬을 상기 방열부의 표면에 직접 결합하기 위한 냉각팬 결합부;
   를 포함하는 차량용 헤드램프.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각팬은, 풍입구 영역측의 냉각팬 하우징의 옆면을 제거하여 임펠러(impeller)를 노출시키는 것을 특징으로 하는 차량용 헤드램프.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 LED부의 온도를 감지하기 위한 서미스터(thermistor); 및
   상기 서미스터에 의해 감지된 상기 LED부의 온도에 따라 펄스 폭 변조방식으로 상기 냉각팬의 모터 회전수를 제어하기 위한 구동부;
   를 더 포함하는 차량용 헤드램프.
   

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