KR20160050732A - 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프 - Google Patents

우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 점등에 따른 발열에 의한 온도 상승으로 엘이디 헤드램프가 손상 또는 파손되지 않도록 방열을 위한 모듈장착판, 히트파이프, 방열판 등의 유기적인 결합관계에 의하여 방열성을 향상시킬 수 있는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 차량에 설치되어 전방으로 빛을 조사하는 차량용 헤드램프에 있어서, 차량의 헤드램프 체결부위에 착탈 가능하게 체결되는 체결베이스와; 다각기둥 형상으로 형성되어 상기 체결베이스의 전방으로 돌출되되, 내부 중앙에 길이방향으로 통공이 형성되고, 외측면에 열전도가 가능한 재질로 이루어진 다수개의 모듈장착판이 구비된 바디와; PCB기판의 전면에 하나 이상의 LED칩이 배치되고, 상기 바디의 모듈장착판에 장착되는 LED모듈과; 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 일단부는 상기 바디의 통공에 삽입되고, 타단부는 상기 체결베이스의 후방으로 돌출되는 히트파이프와; 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 상기 체결베이스의 후방에서 상기 히트파이프의 타단부를 감싸도록 장착되는 방열판을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프{LED HEAD LAMP FOR VEHICLE HAVING EXCELLENT HEAT DISSIPATION PROPERTY}
본 발명은 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장시간 점등에 따른 발열에 의한 온도 상승으로 엘이디 헤드램프가 손상 또는 파손되지 않도록 방열을 위한 모듈장착판, 히트파이프, 방열판 등의 유기적인 결합관계에 의하여 방열성을 향상시킬 수 있는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프에 관한 것이다.
차량용 LED 조명 시장은 2010년 이후 꾸준히 증가하고 있는 추세이다.
차량 내부 LED 조명의 경우 시장 규모가 이미 포화 상태에 이르러 성장률의 증가폭이 크지 않지만, 차량 외부 LED 조명의 경우 LED 헤드램프를 중심으로 지속적으로 발전할 것으로 예상된다.
1985년 차량의 존재를 인식시키는 표식 역할로서 차량용 램프로 등불이 처음 사용된 이후 차량용 조명은 지속적으로 발전해 왔다.
자동차의 발전 속도와 함께 헤드램프를 중심으로 한 차량용 조명의 발전 속도도 함께 하였으며, 헤드램프 디자인의 혁신과 함께 광량이 큰 램프의 개발도 같이 진행되었다.
현재는 LED를 중심으로 한 차량용 조명 개발 및 IT 융합을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있는 실정이다.
자동차에 LED 조명이 성공적으로 채택되기 위해서는 크게 차량용 조명에 적합한 LED 패키지 개발 기술, 광학 설계, 방열 설계, 회로 설계, 구조 해석과 디자인 기술 등으로 나눌 수 있다.
헤드램프의 경우 다른 조명에 비해 높은 광량이 요구되는 LED 패키지를 이용해야 하는데, 이를 위해 고출력 및 광 효율을 극대화와 열에 대한 신뢰성을 높이기 위한 LED 패키지 개발이 진행되고 있다.
차량용 LED 패키지의 광량 기준은 600 ~ 1000lm, 소비 전력은 10W 수준이어야 한다.
특히, 이와 같은 LED 패키지를 이용하는 경우 LED 패키지의 열을 제어할 수 있는 방열 기술이 요구된다.
차량용 엘이디 헤드램프에 대한 종래기술로 등록특허공보 제10-1296191호(공고일자: 2013.08.13.)에는 "자동차용 엘이디조명램프"가 개시되어 있다.
하지만, 상기의 종래기술은 방열수단으로 원형프레임의 외주면으로 돌출형성된 다수의 방열핀에 대한 기술만이 제시되어 있어, 고성능의 엘이디 헤드램프에서는 충분한 방열성을 확보하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장시간 점등에 따른 발열에 의한 온도 상승으로 엘이디 헤드램프가 손상 또는 파손되지 않도록 다양한 방열수단을 유기적으로 결합하여 방열성을 향상시킬 수 있는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 차량에 설치되어 전방으로 빛을 조사하는 차량용 헤드램프에 있어서, 차량의 헤드램프 체결부위에 착탈 가능하게 체결되는 체결베이스와; 다각기둥 형상으로 형성되어 상기 체결베이스의 전방으로 돌출되되, 내부 중앙에 길이방향으로 통공이 형성되고, 외측면에 열전도가 가능한 재질로 이루어진 다수개의 모듈장착판이 구비된 바디와; PCB기판의 전면에 하나 이상의 LED칩이 배치되고, 상기 바디의 모듈장착판에 장착되는 LED모듈과; 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 일단부는 상기 바디의 통공에 삽입되고, 타단부는 상기 체결베이스의 후방으로 돌출되는 히트파이프와; 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 상기 체결베이스의 후방에서 상기 히트파이프의 타단부를 감싸도록 장착되는 방열판을; 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 상기 모듈장착판은, 전면이 상기 PCB기판의 배면이 면접촉되도록 편평하게 형성되고, 배면에는 상기 히트파이프의 측면에 접촉되는 다수개의 열전달핀이 돌출 형성되되, 상기 열전달핀의 선단부는 상기 히트파이프의 측면 일부가 내부로 수용될 수 있도록 파이프수용홈이 패여져 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 상기 방열판은, 중앙에 상기 히트파이프가 통과되는 파이프통과공이 형성된 방열지지판과, 상기 방열지지판의 중앙에서 후방으로 연장되되 상기 파이프통과공을 통과한 히트파이프의 타단부가 내부로 삽입되며 내측면이 상기 히트파이프와 면접촉되는 파이프삽입관과, 상기 파이프삽입관을 중심으로 상기 방열지지판의 후방으로 돌출되어 주변 공기와 열전달이 이루어지는 다수개의 방열핀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 상기 방열판의 후방에 장착되되, 회전되는 날개에 의해 생성된 대류를 이용하여 상기 방열판 주변의 공기를 강제 순환시키는 송풍팬을; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는, 상기 방열판의 후방에 장착되되, 전자기 액추에이터에서 생성된 난기류 펄스를 이용하여 상기 방열판 주변의 공기를 강제 순환시키는 제트냉각기를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는 모듈장착판, 히트파이프, 방열판 나아가 송풍팬 또는 제트냉각기의 유기적인 결합관계에 의하여 방열성을 현저하게 상승시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 분해 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 정단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 측단면도
도 5는 본 발명의 일실시예 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 일부 분해 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 측단면도
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 정단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 측단면도이다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는 차량에 설치되어 전방으로 빛을 조사하는 장치로서 체결베이스(10)와, 바디(20)와, LED모듈(30)과, 히트파이프(40)와, 방열판(50)과, 송풍팬(60a)을 포함하여 구성된다.
상기 체결베이스(10)는 본 발명에 따른 엘이디 헤드램프가 차량에 설치될 수있도록 차량의 헤드램프 체결부위에 착탈 가능하게 체결되는 구성이다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 체결베이스(10)의 전방으로는 상기 바디(20)가 연결되고, 중앙으로는 상기 히트파이프(40)가 관통되며, 후방으로는 상기 방열판(50) 및 송풍팬(60a)이 순차적으로 연결된다.
상기 바디(20)는 상기 LED모듈(30)이 지지되기 위한 지지체의 역할을 하는 것으로 본 발명의 일실시예에서와 같은 사각기둥과 같은 다각기둥 형상으로 형성되어 상기 체결베이스(10)의 전방으로 돌출되게 연결되는데, 내부 중앙에 길이방향으로 통공(21)이 형성되어 상기 통공(21)으로 상기 히트파이프(40)의 전단부가 삽입되고, 외측면 즉, 본 발명의 일실시예에서는 전방면 및 4방향의 측면 각각에 열전도가 가능한 재질로 이루어진 모듈장착판(22)이 구비된다.
상기 모듈장착판(22)은 전면이 상기 LED모듈(30)의 PCB기판(31)의 배면이 면접촉되도록 편평하게 형성되고, 배면에는 상기 히트파이프(40)의 측면에 접촉되는 다수개의 열전달핀(221)이 돌출 형성된다.
한편, 상기 열전달핀(221)의 선단부는 상기 히트파이프(40)의 측면 일부가 내부로 수용될 수 있도록 파이프수용홈(222)이 패여져 형성된다.
상기 열전달핀(221)의 선단부에 패여져 형성된 파이프수용홈(222)의 구성에 의하여 상기 히트파이프(40)가 상기 열전단핀(221)에 의해 감싸여지는 형상이 됨으로써 상기 모듈장착판(22)과 상기 히트파이프(40) 사이의 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 상기 LED모듈(30)에서 발생된 열은 상기 모듈장착판(22) 및 다수개의 열전달핀(221)을 통해 상기 히트파이프(40)로 전달되게 되는 것이다.
상기 LED모듈(30)은 빛을 조사하기 위한 광원으로서 PCB기판(31)의 전면에 하나 이상의 LED칩(32)이 배치되어 구성된다.
상기 LED모듈(30)은 상기 바디(20)의 모듈장착판(22)에 장착되는데, 본 발명의 일실시예에서는 상기 PCB기판(31)의 배면이 상기 모듈장착판(22)의 편평한 전면에 면접촉되며 상기 LED모듈(30)에서 상기 모듈장착판(22)으로 열전달이 이루어질 수 있게 구성된다.
상기 히트파이프(40)는 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 일단부는 상기 바디(20)의 통공(21)에 삽입되고, 타단부는 상기 체결베이스(10)의 후방으로 돌출되는 구성이다.
상기 히트파이프(40)는 금속관의 내부에 비점이 낮고 증발 잠열이 큰 메탄올, 무수 에탄올이나 정제수 또는 프로파논 계열의 액체로 이루어지는 것으로서, 이와 같은 히트파이프(40)는 금속관 내부의 작동유체가 연속적으로 기체-액체 간의 상변화 과정을 통하여 금속관의 양단 사이에서 열을 전달하는 장치를 말한다.
상기 히트파이프(40)는 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 매우 큰 열전달 성능을 발휘한다.
이와 같은 히트파이프(40)의 열전달 성능은 보통 알루미늄 재료의 80배에 해당하는 열전도율을 갖는 것이어서, 상기 LED모듈(30)에서 상기 모듈장착판(22)으로 전달된 열을 상기 방열판(50)으로 급속하게 전달할 수 있게 되는 것이다.
상기 방열판(50)은 열전도가 가능한 재질로 이루어져, 상기 체결베이스(10)의 후방에서 상기 히트파이프(40)의 타단부를 감싸도록 장착되는 구성이다.
본 발명의 일실시예에서 상기 방열판(50)은 방열지지판(51)과, 파이프삽입관(52)과, 방열핀(53)을 포함하여 구성된다.
상기 방열지지판(51)은 중앙에 상기 히트파이프(40)가 통과되는 파이프통과공(511)이 형성되고, 후방으로 상기 파이프삽입관(52) 및 상기 방열핀(53)이 연결되는 구성이다.
상기 파이프삽입관(52)은 상기 방열지지판(51)의 중앙에서 후방으로 연장되게 형성되는데, 상기 파이프통과공(511)을 통과한 히트파이프(40)의 타단부가 내부로 삽입되며 내측면이 상기 히트파이프(40)와 면접촉되도록 구성된다.
상기 방열핀(53)은 주변 공기와 열전달이 이루어질 수 있도록 다수개가 상기 파이프삽입관(52)을 중심으로 상기 방열지지판(51)의 후방으로 돌출되어 구성된다.
상기 송풍팬(60a)은 상기 방열판(50)의 후방에 장착되어 회전되는 날개에 의해 생성된 대류를 이용하여 상기 방열판(50) 주변의 공기를 강제 순환시킴으로써 상기 방열판(50)이 주변 공기와 열전달이 활발하게 이루어지도록 하는 구성이다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프를 살펴보았고, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 일부 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프의 측단면도이다.
도 5 내지 도 6을 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는 체결베이스(10)와, 바디(20)와, LED모듈(30)과, 히트파이프(40)와, 방열판(50)과, 제트냉각기(60b)를 포함하여 구성된다.
상기 체결베이스(10)와, 바디(20)와, LED모듈(30)과, 히트파이프(40)와, 방열판(50)은 본 발명의 일실시예와 동일하므로 이하에서는 상기 제트냉각기(60b)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 제트냉각기(60b)는 상기 방열판(50)의 후방에 장착되어, 전자기 액추에이터에서 생성된 난기류 펄스를 이용하여 상기 방열판(50) 주변의 공기를 강제 순환시킴으로써 상기 방열판(50)이 주변 공기와 열전달이 활발하게 이루어지도록 하는 구성이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 제트냉각기(60b)는 누벤틱스사에서 출시한 SynJet 제품이 이용될 수 있는데, 이는 외부의 공기를 이용, 에어플로우를 생성하여 펄스방식으로 난류를 형성하는 장치이다.
이는 기존의 방열방식인 패시브 형식의 측류가 아닌 난류를 이용해 방열에 뛰어난 효과를 내고 있고, 에어플로우는 전자기방식으로 작동, 50헤르츠로 진동하며 바람을 일으키고 별다른 동력을 필요로 하지 않기 때문에 높은 에너지 효율성을 갖는 장점이 있으며, 일반적인 송풍팬에 비하여 수명이 길고, 상대적으로 낮은 소음을 갖는 장점이 있다.
상기와 같은 구성요소들의 유기적인 결합관계에 의하여 본 발명에 따른 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는 기존 제품에 비하여 방열성을 현저하게 상승시킬 수 있게 되는 것이다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
10 체결베이스
20 바디
21 통공
22 모듈장착판
221 열전달핀
222 파이프수용홈
30 LED모듈
31 PCB기판
32 LED칩
40 히트파이프
50 방열판
51 방열지지판
52 파이프삽입관
53 방열핀
60a 송풍팬
60b 제트냉각기

Claims (5)

  1. 차량에 설치되어 전방으로 빛을 조사하는 차량용 헤드램프에 있어서,
    차량의 헤드램프 체결부위에 착탈 가능하게 체결되는 체결베이스와;
    다각기둥 형상으로 형성되어 상기 체결베이스의 전방으로 돌출되되, 내부 중앙에 길이방향으로 통공이 형성되고, 외측면에 열전도가 가능한 재질로 이루어진 다수개의 모듈장착판이 구비된 바디와;
    PCB기판의 전면에 하나 이상의 LED칩이 배치되고, 상기 바디의 모듈장착판에 장착되는 LED모듈과;
    열전도가 가능한 재질로 이루어져, 일단부는 상기 바디의 통공에 삽입되고, 타단부는 상기 체결베이스의 후방으로 돌출되는 히트파이프와;
    열전도가 가능한 재질로 이루어져, 상기 체결베이스의 후방에서 상기 히트파이프의 타단부를 감싸도록 장착되는 방열판을; 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈장착판은, 전면이 상기 PCB기판의 배면이 면접촉되도록 편평하게 형성되고, 배면에는 상기 히트파이프의 측면에 접촉되는 다수개의 열전달핀이 돌출 형성되되, 상기 열전달핀의 선단부는 상기 히트파이프의 측면 일부가 내부로 수용될 수 있도록 파이프수용홈이 패여져 형성된 것을 특징으로 하는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열판은, 중앙에 상기 히트파이프가 통과되는 파이프통과공이 형성된 방열지지판과, 상기 방열지지판의 중앙에서 후방으로 연장되되 상기 파이프통과공을 통과한 히트파이프의 타단부가 내부로 삽입되며 내측면이 상기 히트파이프와 면접촉되는 파이프삽입관과, 상기 파이프삽입관을 중심으로 상기 방열지지판의 후방으로 돌출되어 주변 공기와 열전달이 이루어지는 다수개의 방열핀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 방열판의 후방에 장착되되, 회전되는 날개에 의해 생성된 대류를 이용하여 상기 방열판 주변의 공기를 강제 순환시키는 송풍팬을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 방열판의 후방에 장착되되, 전자기 액추에이터에서 생성된 난기류 펄스를 이용하여 상기 방열판 주변의 공기를 강제 순환시키는 제트냉각기를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우수한 방열성을 갖는 차량용 엘이디 헤드램프.
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