KR20160048371A - 발열 기능을 갖는 차량용 전조등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 온 되어 낮은 온도로 인한 LED 전조등의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 베이스부; 상기 베이스부에 설치되어 빛을 발광하는 적어도 하나 이상의 LED 패키지; 상기 LED 패키지가 일정 온도를 유지하도록 가열하는 열선부; 주변 온도가 일정 온도 이하면 스위칭 온 되어 상기 열선부와 전원 연결부를 연결하는 스위치부; 및 상기 베이스부의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지와 열선부에 전원이 공급되도록 하는 전원 연결부를 포함한다. 따라서 본 발명은 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 온 되어 낮은 온도로 인한 LED 전조등의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

발열 기능을 갖는 차량용 전조등{HEADLAMP FOR VECHICLE WITH HEATING FUNCTION}
본 발명은 발열 기능을 갖는 차량용 전조등에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 온 되어 낮은 온도로 인한 LED 전조등의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 등화장치는 대상물을 보기 위한 목적으로 하는 조명기능과, 다른 자동차나 기타 도로 이용자에게 자기 자동차의 주행상태를 알리는 것을 목적으로 하는 지시, 신호, 경고 기능 및 장식 기능 등으로 사용된다.
특히, 헤드 램프는 자동차의 배터리에 접속된 배선을 통해 전기를 인가받아 야간 주행시 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 전방 부위에 차폭을 따라 양측에 설치되어 있다.
통상 헤드 램프나 리어 콤비네이션 램프 등은 광원으로서 벌브(Bulb)를 사용하고 있으나, 벌브는 사용 수명이 짧고 내충격성이 떨어지므로 근래에 들어 사용 수명이 길면서도 내충격성이 뛰어난 고휘도의 LED를 광원으로 사용하는 추세에 있다.
LED(Light Emitting Device)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
이러한 LED는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점과 친환경, 저소비전력 등의 이유로 TV, 컴퓨터, 조명, 자동차 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있으며, 점차적으로 활용분야를 넓혀 나가고 있는 실정이다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 LED 전조등을 나타낸 사시도로서, 전조등(10)은 베이스부(11)와, 상기 베이스부(11)에 설치되는 복수의 LED(12)와, 전원과 연결되어 상기 LED(12)로 전원이 공급되도록 하는 전원선(13)과, 상기 베이스부(11)에 연결되어 LED(12)가 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 과정에서 발생되는 열을 흡수하여 방출시키는 냉각부(14)로 구성된다.
이러한 종래의 차량용 LED 전조등(10)은 LED(12)의 동작으로 발생되는 열을 신속하게 방출시켜 온도 상승으로 인한 LED(12)의 광도 저하와 색온도 천이를 방지하고, LED 전조등(10)의 내구성이 향상될 수 있도록 한다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2009-0050469호에는 LED 전조등의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위해 PWM 제어를 통한 전조등의 디밍 제어와, 강제 대류를 통한 열방출이 이루어질 수 있도록 방열팬을 구성한 자동차용 LED 전조등 온도 제어 장치 및 방법이 제안되어 LED 전조등이 일정한 성능을 유지할 수 있도록 한다.
한편, 차량은 극서 지역뿐만 아니라 주변 온도가 0℃ 이하로 떨어지는 극한 지역에서도 정상 운행이 가능하도록 설계되어야 하고, 이를 위해 차량의 모든 성능이 극서 지역 및 극한 지역에서 정상 동작이 가능하도록 제조되고 있다.
그러나 LED 전조등은 LED의 특성으로 인해 주변 온도가 예를 들면, 0℃ 이하로 떨어진 상태에서는 LED의 동작이 원활하게 이루어지지 못해서 입력 전압의 30~40% 정도만 동작하여 LED가 완전히 동작하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 자동차용 LED 전조등 온도 제어 장치 및 방법은 상온 상태이거나 또는 LED가 동작중인 상태에서 LED에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 구성일 뿐 주변 온도가 일정 온도 이하에서는 동작하지 않는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2009-0050469호(발명의 명칭: 자동차용 LED 전조등 온도 제어 장치 및 방법)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 온 되어 낮은 온도로 인한 LED 전조등의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 베이스부; 상기 베이스부에 설치되어 빛을 발광하는 적어도 하나 이상의 LED 패키지; 상기 LED 패키지가 일정 온도를 유지하도록 가열하는 열선부; 주변 온도가 일정 온도 이하면 스위칭 온 되어 상기 열선부가 동작하도록 열선부와 전원 연결부를 연결하는 스위치부; 및 상기 베이스부의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지와 열선부에 전원이 공급되도록 하는 전원 연결부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 열선부는 베이스부와 LED 패키지 사이에 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 열선부는 전원이 공급되면 발열하는 열선; 및 상기 열선을 피복하는 절연체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스위치부는 상온 또는 일정 온도 이상에서 스위칭 오프되어 상기 열선부와 전원 연결부가 전기적으로 분리되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스위치부는 주변 온도 변화에 따라 휨 변형하는 바이메탈인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전조등은 베이스부의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지에서 발생되는 열을 흡수하여 방출되도록 하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 온 되어 낮은 온도로 인한 LED 전조등의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 차량용 LED 전조등을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등을 나타낸 사시도.
도 3 은 도 2에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 구조를 나타낸 단면도.
도 4 는 도 2에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 스위치부 구조와 동작 과정을 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 전기적 구성을 나타낸 회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 2에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 스위치부 구조와 동작 과정을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등의 전기적 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발열 기능을 갖는 차량용 전조등(100)은 베이스부(110)와, LED 패키지(120)와, 열선부(130)와, 스위치부(140)와, 전원 연결부(150)와, 방열부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 베이스부(110)는 사각 형상의 부재로서, 플라스틱 수지재 또는 열전도율이 우수한 금속재 중 어느 하나로 이루어지고, 바람직하게는 Al, Ag, Cu 등으로 형성되거나 이들의 세라믹 복합소재로 형성된다.
또한, 상기 베이스부(110)는 열전도율이 우수하기 때문에 베이스부(110)의 상단에 설치되는 LED 패키지(120)에서 발생하는 열을 용이하게 흡수하여 방열부로 전달되도록 한다.
본 실시예에서는 상기 베이스부(110)의 형상을 사각 형상으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 단면형상이 원통 형상, 타원형상 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.
상기 LED 패키지(120)는 베이스부(110)에 설치되어 빛을 발광하는 구성으로서, 적어도 하나 이상이 설치되고, 차량으로부터 공급되는 전원을 통해 온/오프된다.
상기 열선부(130)는 베이스부(110)와 LED 패키지(120) 사이에 설치되어 상기 LED 패키지(120)가 일정 온도를 유지하도록 가열하는 구성으로서, 열선(131)과 절연체(132)를 포함하여 구성된다.
즉 상기 열선부(130)는 LED 전조등(100)의 주변 온도가 일정 온도, 예를 들면 0℃ 이하가 되면, LED 패키지(120)의 동작이 원활하게 이루어지지 못하여 입력 전압의 30~40% 정도만 발광되는 것을 방지할 수 있도록 상기 LED 패키지(120)를 가열한다.
상기 열선(131)은 전원이 공급되면 발열하는 구성으로서, 베이스부(110)의 상면을 따라 예를 들면 'Z'자 형상으로 배열되어 저온 상태의 LED 패키지(120)가 일정 온도를 유지할 수 있도록 가열한다.
상기 절연체(132)는 열선(131)의 외부를 피복하여 상기 열선(131)이 절연되도록 하고, 상기 열선(131)에서 발생하는 열을 LED 패키지(120)에 효과적으로 전달할 수 있고, 상기 LED 패키지(120)에서 발생된 열이 베이스부(110)에 효과적으로 전달될 수 있도록 높은 열전도율을 갖는 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 스위치부(140)는 베이스부(110)의 일측에 설치되어 LED 전조등(100)의 주변 온도가 일정 온도 이하가 되면 스위칭 온 되어 열선부(130)가 차량으로부터 공급되는 전원에 의해 동작할 수 있도록 상기 열선부(130)와 전원 연결부(150)를 연결한다.
또한, 상기 스위치부(140)는 열선부(130)와 접속한 제 1 단자(141)와, 전원 연결부(150)와 접속한 제 2 단자(142)와, 상기 제 1 및 제 2 단자(141, 142)가 선택적으로 단락(short)되도록 하는 바이메탈 전극(143)을 포함하여 구성된다.
상기 바이메탈 전극(143)은 일측이 제 1 단자(141)와 연결되고, 상온 또는 일정 온도 이상에서는 도 4(a)와 같이, 제 2 단자(142)와 분리된 스위칭 오프로서 열선부(130)와 전원 연결부(150)가 전기적으로 분리된 상태를 유지한다.
또한, 상기 바이메탈 전극(143)은 주변 온도가 일정 온도 이하가 되면, 도 4(b)와 같이 휨 변형하여 상기 제 1 및 제 2 단자(141, 142)를 연결하는 스위칭 온 상태가 되어 상기 열선부(130)와 전원 연결부(150)가 전기적으로 접속되게 한다.
상기 전원 연결부(150)는 베이스부(110)의 일측에 설치되어 차량의 배터리로부터 공급되는 전원이 LED 패키지(120)와 열선부(130)에 공급되도록 하는 구성으로서, 전원 접속 단자를 형성한 커넥터 또는 일정 길이의 전원 케이블 등으로 이루어진다.
상기 방열부(160)는 베이스부(110)의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지(120)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출하는 구성으로서, 다수의 방열핀이 설치되고, 열전도율이 우수한 금속재로 이루어지며, 바람직하게는 Al, Ag, Cu 등으로 형성되거나 이들을 포함한 합금 소재로 형성된다.
다음은 본 발명에 따른 LED 전조등(100)의 동작을 설명한다.
상기 LED 전조등(100)에 설치된 스위치부(140)는 상온 또는 일정 온도 이상에서 바이메탈 전극(143)이 제 1 단자(141)와 제 2 단자(142)를 전기적으로 분리한 스위칭 오프 상태가 되도록 한다.
상기 스위치부(140)가 스위칭 오프 상태를 유지하면, 열선부(130)는 전원 연결부(150)와 전기적으로 분리되어 차량으로부터 전원이 공급되어도 상기 열선부(130)는 동작하지 않고, LED 패키지(120)에만 전원이 공급되어 일반적인 전조등으로 동작되게 한다.
한편, 주변 환경의 온도가 일정 온도 이하로 내려가서 스위치부(140)의 바이메탈 전극(143)이 휨 변형되면, 상기 휨 변형된 바이메탈 전극(143)에 의해 제 1 단자(141)와 제 2 단자(142)가 서로 도통되어 스위치부(140)는 전기적으로 연결된 스위칭 온 상태가 된다.
상기 스위치부(140)가 스위칭 온 상태를 유지하면, 열선부(130)는 전원 연결부(150)와 전기적으로 연결되어 차량으로부터 전원이 공급되면 상기 열선부(130)가 동작될 수 있게 된다.
이후 차량으로부터 전원이 공급되면, LED 패키지(120)와 함께 스위칭 온 상태의 스위치부(140)를 통해 열선부(130)에도 전원이 공급됨으로써, 상기 열선부(130)의 동작에 따라 발생된 열이 상기 LED 패키지(120)에 제공되도록 하여 주변의 온도가 일정 온도 이하로 떨어져도 낮은 주변 온도로 인한 LED 전조등(100)의 광도 저하와 색온도의 천이를 방지할 수 있게 된다.
또한, 열선부(130)의 동작으로 발생된 열과 LED 패키지(120)의 동작으로 발생되는 열이 베이스부(110)로 전도되어 상기 베이스부(110)가 일정 온도 이상으로 가열되면, 상기 베이스부(110)의 열이 스위치부(140)의 바이메탈 전극(143)에 전도되어 휨 변형 상태가 원래 상태로 복원되어 상기 스위치부(140)는 스위칭 오프가 된다.
따라서 주변 환경의 온도가 낮아져도 LED 전조등(100)의 광도 저하와 색온도의 천이 없이 최적의 출력 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 별도의 전자적인 제어수단 없이 효과적으로 LED 전조등의 온도를 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : LED 전조등
110 : 베이스부
120 : LED 패키지
130 : 열선부
131 : 절연체
132 : 열선
140 : 스위치부
141 : 제 1 단자
142 : 제 2 단자
143 : 바이메탈 전극
150 : 전원 연결부
160 : 방열부

Claims (6)

  1. 베이스부(110);
    상기 베이스부(110)에 설치되어 빛을 발광하는 적어도 하나 이상의 LED 패키지(120);
    상기 LED 패키지(120)가 일정 온도를 유지하도록 가열하는 열선부(130);
    주변 온도가 일정 온도 이하면 스위칭 온 되어 상기 열선부(130)가 동작하도록 열선부(130)와 전원 연결부(150)를 연결하는 스위치부(140); 및
    상기 베이스부(110)의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지(120)와 열선부(130)에 전원이 공급되도록 하는 전원 연결부(150)를 포함하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열선부(130)는 베이스부(110)와 LED 패키지(120) 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열선부(130)는 전원이 공급되면 발열하는 열선(131); 및
    상기 열선(131)을 피복하는 절연체(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부(140)는 상온 또는 일정 온도 이상에서 스위칭 오프되어 상기 열선부(130)와 전원 연결부(150)가 전기적으로 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치부(140)는 주변 온도 변화에 따라 휨 변형하는 바이메탈인 것을 특징으로 하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전조등은 베이스부(110)의 일측에 설치되어 상기 LED 패키지(120)에서 발생되는 열을 흡수하여 방출되도록 하는 방열부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 기능을 갖는 차량용 전조등.
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