KR20160039264A - 헤드라이트 밀봉 캡의 열 기능 - Google Patents

헤드라이트 밀봉 캡의 열 기능 Download PDF

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KR20160039264A
KR20160039264A KR1020167005270A KR20167005270A KR20160039264A KR 20160039264 A KR20160039264 A KR 20160039264A KR 1020167005270 A KR1020167005270 A KR 1020167005270A KR 20167005270 A KR20167005270 A KR 20167005270A KR 20160039264 A KR20160039264 A KR 20160039264A
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마르티누스 페트루스 크로이센
루카스 쿠퍼
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명에 따르면, 반사기(12) 및 램프 장착 공동(20)을 포함하는 헤드라이트 유닛(10, 110)이 기재되어 있다. 램프(30, 130)가 램프 장착 공동(20) 내에 장착된다. 램프 장착 공동(20)은 부분적으로 가요성 재료의 캡(40)에 의해 밀봉된다. 캡(40)은 램프(30)와 열 접촉되는 열 분산 및 소산 요소로서 제공된다.

Description

헤드라이트 밀봉 캡의 열 기능{THERMAL FUNCTION OF HEADLIGHT SEALING CAP}
본 발명은 특히 자동차, 트럭 또는 모터사이클 등의 차량을 위한 헤드라이트 유닛에 관한 것이다.
공지된 헤드라이트 유닛은 반사기 그리고 램프 장착 공동 내에 장착되는 램프를 포함한다. 동작 시에, 광이 램프로부터 방출되고 반사기에서 반사되어 특히 차량의 전방 조명을 위한 요구 조명 성질의 빔을 형성한다.
동작 시에, 램프로 공급되는 전력이 광으로 부분적으로만 변환되고, 한편 잔여 부분은 램프를 가열한다. 공지된 백열 램프는 비교적 낮은 효율을 갖고, 그에 의해 증가된 양의 열이 발생된다. 그러나, 백열 램프 특히 할로겐 램프는 일반적으로 더 높은 온도를 견딜 수 있다. 또한, 백열 램프에서, 필라멘트 내에서 발생되는 열이 외부측으로 효율적으로 방사될 수 있다.
LED 램프는 더 높은 효율을 갖지만, 온도에 더 민감하다. 열이 비교적 작은 공간 내에서 발생되고, 효율적으로 방사되지 않는다. 이와 같이, 특히 LED 램프를 갖는 헤드라이트 유닛에 대해, 열 관리가 중요하다.
제JP 2013030371A호는 차량을 위한 헤드램프를 기재하고 있다. 헤드램프는 LED 그리고 열 방사 부분에 직접적으로 부착되는 구동 회로를 포함한다. 구동 회로는 수지에 의해 밀봉된다. 열 방사 부분은 전방 표면, LED까지 연장되는 연장 부분 그리고 후방 표면 내에 형성되는 방열 핀(radiation fin)을 포함한다.
제DE 10224004 A1호는 반사기 및 램프를 포함하는 헤드라이트 유닛을 개시하고 있다. 램프는 구동기 그리고 구동기에 장착되는 열 싱크(12)를 포함한다. 램프는 반사기의 공동 내에 장착된다. 공동은 가요성 캡에 의해 밀봉된다.
램프의 열 관리를 도울 수 있는 간단한 구성 및 취급의 헤드라이트 유닛을 제공하는 것이 하나의 목적으로 간주될 수 있다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 헤드라이트 유닛에 의해 성취된다. 종속 청구항은 본 발명의 양호한 실시예를 언급하고 있다.
신규한 LED 램프와 관련하여, 본 발명의 발명자들은 할로겐 램프와 사용되도록 원래 의도되는 공지된 헤드라이트 유닛의 구성 및 장착을 고려하였다. 반사기에 제공되는 장착 공동은 장착 공동 그리고 그 내에 장착되는 램프가 차량의 모터 구획부(motor compartment)에 대해 밀봉되어 먼지 및 습기로부터 보호되도록 고무 캡에 의해 폐쇄될 수 있다.
열 분산 및 소산 요소(heat spreader and dissipation element)로서 장착 공동을 위한 밀봉 캡을 사용하는 것이 본 발명의 하나의 기본 개념이다.
본 발명에 따른 헤드라이트 유닛은 램프 장착 공동을 갖는 반사기 그리고 그 내에 장착되는 램프를 포함한다. 반사기는 오목 반사기일 수 있고, 장착 공동은 실제의 발광 요소를 포함하는 램프의 버너(burner)가 반사기 내에 위치되고 한편 램프의 기부가 반사기의 외부측에 적어도 부분적으로 장착될 수 있도록 제공될 수 있다. 램프는 할로겐 램프일 수 있지만, 바람직하게는 LED 램프이고, 여기에서 발광 요소는 LED 또는 OLED(단순화를 위해, 여기에서 공동으로 LED로서 불림) 등의 1개 이상의 반도체 조명 요소로 구성된다.
하나의 태양에 따르면, 램프 장착 공동은 가요성 재료로 적어도 부분적으로 제조되는 캡에 의해 밀봉된다. 캡의 가요성은 이것이 여전히 램프 장착 공동을 위한 밀봉부를 제공하면서 예컨대 램프의 교체를 위해 용이하게 설치, 설치 해제 및 재-설치될 수 있게 한다. 밀봉부는 바람직하게는 물 및/또는 먼지의 침입으로부터 램프 장착 공동을 보호한다. 양호한 실시예와 연계하여 명확해지는 것과 같이, 램프 장착 공동은 예컨대 외부 공동 벽을 포함할 수 있고, 캡은 예컨대 그 주위의 밀봉 링으로서 벽과 밀봉 접촉 상태로 제공될 수 있다.
본 발명의 하나의 태양에 따르면, 캡은 열 분산 및 소산 요소로서 제공되고, 램프와 열 접촉된다. 캡은 이러한 경우에 이것이 전체적으로 충분한 열 전도도를 갖거나 그 적어도 일부가 램프에서 발생되는 열을 분산할 정도 충분한 열 전도도를 가지면 열 분산 및 소산 요소로서 작용할 수 있다. 개선된 열 전도도는 램프로부터의 열이 캡 내에서의 열 전도에 의해 분산되게 한다. 캡의 비교적 큰 표면의 결과로서, 열이 환경으로 효율적으로 소산될 것이다.
양호한 실시예와 연계하여 명확해지는 것과 같이, 가요성 재료로 적어도 부분적으로 제조되는 캡의 열 전도도는 충분히 높은 열 전도도의 가요성 재료를 사용함으로써 및/또는 예컨대 가요성 재료 내에 매입될(embedded) 수 있는 1개 이상의 열 전도 요소를 제공함으로써 얻어질 수 있다.
열 분산 및 소산 요소로서 작용하는 캡과 램프 사이의 열 접촉은 캡이 램프의 일부 예컨대 램프 기부와 직접적으로 접촉되거나 열 접촉이 양호한 열 전도도의 중간 열 전도 요소에 의해 제공되는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 헤드라이트 유닛은 그에 따라 간단한 구성을 제공하고, 여기에서 밀봉 기능을 갖는 부품으로서의 캡은 이제 열 분산 및 소산 요소로서의 추가의 목적을 수행한다. 이것은 치밀한 배열을 제공한다. 반사기 내에서의 램프의 설치 및 교환을 위한 취급이 간단하다.
캡의 개선된 열 분산 기능은 LED 램프에 특히 유리하다.
하나의 양호한 태양에 따르면, 캡은 50 W/mK 초과의 전체 열 전도도를 가질 수 있다. 더욱 양호하게는, 열 전도도는 70 W/mK 이상일 수 있고, 특히 양호하게는, ≥100 W/mK이다. 천연 고무, 폴리우레탄 고무 또는 실리콘 고무 등의 공지된 가요성 밀봉 재료가 단지 1 W/mK 또는 심지어 그보다 상당히 낮은 열 전도도를 갖지만, 예컨대 140 W/mK 이상의 열 전도도를 갖는 그라파이트 계열 재료가 이용 가능하다. 이러한 재료는 그라파이트로 또는 거시 그라파이트 원소로서 또는 그라파이트 충전재를 갖는 플라스틱 재료로서 플라스틱 내에 매입된 그라파이트로 구성될 수 있다. 이들 재료는 캡이 열 분산 및 소산 기능을 제공하는 데 사용될 수 있다.
양호한 열 전도의 가요성 재료에 대한 대체예 또는 추가예에서, 캡은 예컨대 가요성 재료 내에 매입될 수 있는 적어도 1개의 열 전도 요소를 포함할 수 있다. 매입된 열 전도 요소는 예컨대 링 형상, 판 형상 등의 캡 내의 임의의 요구 형상 끼움부를 가질 수 있는 알루미늄 또는 바람직하게는 구리 등의 금속으로 제조되는 단일의 요소일 수 있다. 대체예에서, 복수개의 금속 본체가 매입될 수 있다. 예컨대, Cu 또는 Al 등으로부터 제조되는 얇은 금속 판이 제공될 수 있다. 하나의 태양에서, 열 전도 요소는 램프와 열 접촉될 수 있는 중심부로부터 멀어지는 방향으로의 열 전도를 개선하도록 긴 형상으로 제공되어 캡 내에 반경 방향으로 배열될 수 있고 즉 중심부로부터 그 주연부로 연장될 수 있다. 또 다른 태양에서, 예컨대 그라파이트, 탄소, 또는 Cu 또는 Al 등의 금속으로부터 제조되는 1개 이상의 와이어 또는 섬유 매트가 매입될 수 있다.
하나의 양호한 태양에 따르면, 캡은 예컨대 금속, 그라파이트 또는 탄소 열 전도 요소 등의 가요성 재료 내에 매입되는 복수개의 열 전도 요소를 포함할 수 있다. 이들은 예컨대 섬유 또는 입자로서 또는 다른 형태로 제공될 수 있고, 그에 의해 캡의 전체 열 전도도에 기여한다.
램프는 1개 이상의 조명 요소를 갖는 버너 그리고 기계 고정 수단 및/또는 전기 연결 수단을 갖는 기부로 구성될 수 있다. 구체적으로, 기부는 캡과 열 접촉 상태로 특히 양호한 직접 접촉 상태로 배열될 수 있다.
본 발명의 하나의 양호한 실시예에 따르면, 램프는 1개 이상의 LED 조명 요소를 포함할 수 있다. 구동 회로는 그에 따라 LED 조명 요소로 전력을 공급하도록 헤드라이트 유닛 내에 제공될 수 있다. 캡과 열 접촉 상태로 구동 회로를 제공하는 것이 특히 양호하다. 이러한 방식으로, LED 조명 요소에서 발생되는 열 그리고 또한 구동기에서 발생되는 열이 캡을 통해 소산될 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 구동 회로는 램프의 일부로서 제공될 수 있다. 구체적으로, 이것은 램프의 기부 내에 제공될 수 있다. 캡이 그 내에 램프의 기부를 적어도 부분적으로 수용하도록 성형 및 배열되고 특히 양호하게는 직접 접촉되는 공동을 포함하는 것이 그에 따라 양호하다.
대체 실시예에 따르면, 구동 회로는 램프와 독립적으로 제공될 수 있고, 캡 내에 적어도 부분적으로 매입될 수 있다. 램프는 이러한 경우에 그에 따라 구동기에 전기적으로 그리고 열적으로 연결된다. 이와 같이, 매입을 통해 캡과 양호한 열 접촉 상태로 배열되는 구동기에 의해 발생되는 열이 캡에 의해 양호하게 소산된다. 추가로, 램프에 의해 발생되는 열이 구동기를 통해 전도되어 캡에 의해 소산된다.
하나의 양호한 실시예에 따르면, 캡은 예컨대 평탄형 및 둥근형의 후방 커버 그리고 후방 커버로부터 돌출되는 밀봉 링으로 구성될 수 있다. 밀봉 링은 반사기의 네크(neck)에서 예컨대 하우징과 밀봉 가능하게 결합되어 장착 공동을 위한 밀봉부를 제공하도록 제공된다. 후방 커버는 바람직하게는 램프 및/또는 구동 회로와 열 접촉된다.
본 발명의 이들 및 다른 태양은 이후의 실시예를 참조하여 명확하게 설명될 것이다.
도 1은 헤드라이트 유닛의 제1 실시예의 분해 사시도를 도시하고 있다.
도 2는 A...A를 따라 취해진 단면을 갖는 도 1의 실시예의 단면도를 도시하고 있다.
도 3은 헤드라이트 유닛의 제2 실시예의 단면도를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 헤드라이트 유닛(10)의 제1 실시예는 반사기 네크(14)를 갖는 보울형(bowl-shaped) 반사기(12)를 포함한다. 외부 반사기 하우징이 반사기 네크(14) 주위에 원통형 벽(16)을 형성한다.
반사기 네크(14) 및 원통형 벽(16)은 램프(30)를 위한 장착 공동(20)을 한정한다. 램프(30)는 버너(22) 그리고 반경 방향 기준 돌출부를 갖는 기준 링(26)을 포함하는 기부(24)로 구성된다.
도 2의 단면도에 도시된 장착 위치에서, 램프(30)는 버너(22)가 반사기(12)의 내부 내로 돌출되고 램프 기부(24)가 장착 공동(20) 내에 위치된 상태로 위치된다. 기준 링(26)은 장착 스프링(28)에 의해 반사기 네크(14)에 고정된다. 기준 돌출부는 반사기(12)에 대한 램프 위치 및 배향의 정확한 정렬을 제공한다.
장착 공동(20)은 캡(40)에 의해 폐쇄된다. 도 2의 단면도로부터 관찰 가능한 것과 같이, 캡(40)은 밀봉 링(44)과 일체형으로 제공되는 둥근 판형 후방 커버(42)로 구성된다. 밀봉 링(44)은 장착 공동(20)의 원통형 벽(16)을 가요성으로 포위하고, 그에 의해 예컨대 먼지, 습기 등에 대해 장착 공동(20)을 밀봉한다.
도시된 예에서, 램프(30)는 램프 기부(24) 내에 제공되는 구동 회로(34)에 전기적으로 연결되는 버너(22) 내의 (상징적으로만 도시된) 복수개의 LED 요소(32)를 포함하는 LED 램프이다. 구동 회로(34)는 차량으로부터의 온-보드 전력부로의 도시된 플러그 커넥터를 통해 공급되고, 동작을 위해 LED(32)에 의해 요구될 때의 전압 및 전류로 공급 전압을 변환한다.
캡(40)은 동작 시에 램프(30)에 의해 발생되는 열 즉 LED(32)에서 그리고 구동 회로(34) 내에서 발생되는 열을 위한 열 분산 및 소산 요소로서 제공된다. 도 2로부터 관찰 가능한 것과 같이, 캡(40)은 후방 커버(42) 내에 형성되는 공동(46)을 포함한다. 램프(30)의 기부(24)의 일부 구체적으로 구동 회로(34)가 위치되는 부분은 공동(46)의 벽이 램프 기부(24)의 하부 부분의 외부 표면과 근접 접촉되도록 된 대응 형상 및 크기를 갖는 공동(46) 내에 수용된다.
이와 같이, 램프 기부(24)는 캡과 양호하게 열 접촉된다.
캡(40)은 밀봉 링(44)에서의 밀봉을 가능케 하지만 동시에 열 분산 및 소산 기능을 수행하도록 양호한 열 전도를 제공하는 가요성 재료로 제조된다. 네크 커버(42) 내에는 열 전도 및 소산을 증가시키도록 기능하는 구리 링(50)이 매입된다.
밀봉 링(44)을 형성하고 금속 링(50)을 매입하는 가요성 재료는 매입된 금속 섬유(도시되지 않음)로 인해 증가된 열 전도도를 갖는다.
도 3은 헤드라이트 유닛(110)의 대체 실시예를 도시하고 있다. 헤드라이트 유닛(110)이 헤드라이트 유닛(10)의 제1 실시예에 대부분 대응하므로, 동일한 부품이 동일한 도면 부호에 의해 지정되어 있다. 다음에, 이들 실시예 사이의 차이만이 추가로 설명될 것이다.
제2 실시예에서, 구동 회로(134)를 포함하는 캡(140)이 제공된다. 램프(130)는 LED(32)로의 전기 연결만을 제공하는 단축된 기부(124)를 포함한다.
도 3에 도시된 장착 위치에서, 캡(140)은 장착 공동(20)을 밀봉한다. 램프 기부(124)는 캡(140)의 후방 커버(42) 내에 매입되는 구동 회로(134)로의 플러그 연결을 통해 전기적으로 결합된다.
캡(140)은 매입된 탄소 열 전도 입자를 갖는 합성 고무 재료로부터 제조된다. 이와 같이, 재료는 가요성을 보유하고, 여전히 일체형 구동 회로(134)로부터의 열 그리고 또한 램프 기부(124)를 통해 전도되는 버너(22)로부터의 열을 소산할 정도로 양호한 열 전도를 제공한다.
제1 및 제2 실시예의 양쪽 모두에서, 램프(30, 130)는 반사기 네크(14) 내로 버너(22)를 삽입하고 스프링(28)으로써 반사기 네크(14)에 기준 링(26)을 고정함으로써 반사기(12) 내에 용이하게 설치될 수 있다. 그 후에, 장착 공동(20)은 근접 접촉 상태로 제공되고 그에 따라 LED(32)에 의해 발생되는 열을 위한 양호한 열 전도를 제공하는 가요성 캡(40, 140)에 의해 밀봉된다. 구체적으로, 전기 구동 회로(34, 134) 내에서 발생되는 열이 캡(40, 140)의 열 분산 및 소산 재료에 의해 소산될 수 있다. 램프(30, 130)는 캡(40, 140)을 제거함으로써 용이하게 교환될 수 있다.
본 발명이 도면 및 위의 설명에서 상세하게 예시 및 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 제한이 아니라 예시로서 간주되어야 하고; 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않는다.
예컨대, 캡(40, 140)은 상이한 형상으로 제공될 수 있다. 열 전도 및 소산을 개선하기 위해, 도 2에 도시된 링(50) 이외의 다른 금속 재료가 캡(40, 140) 내에 매입될 수 있다.
캡은 전체적으로 양호한 열 전도 그리고 큰 표면적에 걸쳐 열을 분배한 결과로 양호한 열 소산을 성취하도록 다양한 상이한 재료로부터 그리고 상이한 매입 구조로써 제조될 수 있다. 그라파이트 계열의 가요성 재료 또는 Cu 및/또는 Al으로 제조되는 얇은 금속 캡이 양호하다. 추가의 예가 예컨대 꼬인(twined) Cu 또는 Al 매트일 수 있다.
개시된 실시예에 대한 다른 변화가 도면, 명세서 및 첨부 특허청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시할 때에 통상의 기술자에 의해 이해 및 수행될 수 있다. 특허청구범위에서, 포함("comprising")은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 부정관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 어떤 수단이 상호 상이한 종속 청구항에서 인용되거나 상호 상이한 실시예로 위에서 설명되어 있다는 단순한 사실은 이들 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 특허청구범위 내의 임의의 도면 부호는 그 범주를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.

Claims (9)

  1. 반사기(12)와;
    상기 반사기(12)에 제공되는 램프 장착 공동(20)과;
    상기 램프 장착 공동(20) 내에 장착되는 램프(30, 130)
    를 포함하고,
    상기 램프 장착 공동(20)은 적어도 부분적으로 가요성 재료의 캡(40, 140)에 의해 밀봉되고, 캡(40)은 상기 램프(30, 130)와 별개로 상기 공동(20)으로부터 장착 해제 가능하고;
    상기 캡(40, 140)은 상기 램프(30, 130)와 열 접촉되는 열 분산 및 소산 요소로서 제공되는,
    헤드라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캡(40, 140)은 50 W/mK 초과의 열 전도도를 갖는, 헤드라이트 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캡(40, 140)은 적어도 1개의 매입된 열 전도 요소(50)를 갖는 가요성 재료를 포함하는, 헤드라이트 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡(40, 140)은 매입된 금속, 그라파이트 또는 탄소 열 전도 요소들을 갖는 가요성 재료를 포함하는, 헤드라이트 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프(30, 130)는 1개 이상의 조명 요소(32)를 갖는 버너(22) 그리고 기계 고정 수단(28) 및 전기 연결 수단을 갖는 기부(24, 124)를 포함하고;
    상기 기부(24, 124)는 상기 캡(40, 140)과 열 접촉되는,
    헤드라이트 유닛.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프(30, 130)는 1개 이상의 LED 조명 요소(32)를 포함하고;
    구동 회로(34, 134)가 상기 LED 조명 요소(32)로 전력을 공급하도록 제공되고;
    상기 구동 회로(34, 134)는 상기 캡(40, 140)과 열 접촉되도록 배열되는,
    헤드라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구동 회로(34)는 상기 램프(30)의 기부(24) 내에 제공되고;
    상기 캡(40)은 공동(46)을 포함하고, 상기 기부(24)의 적어도 일부가 상기 공동(46) 내에 수용되는,
    헤드라이트 유닛.
  8. 제6항에 있어서, 상기 구동 회로(134)는 상기 캡(42) 내에 적어도 부분적으로 매입된 상태로 제공되고;
    상기 램프(30, 130)는 상기 구동 회로(134)에 전기적으로 그리고 열적으로 연결되는,
    헤드라이트 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡(40, 140)은 후방 커버(42) 및 상기 후방 커버(42)로부터 돌출되는 밀봉 링(44)을 포함하는, 헤드라이트 유닛.
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