KR20170138188A - 방열효율이 높은 led 헤드램프 모듈 - Google Patents

방열효율이 높은 led 헤드램프 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열효율이 높은 LED 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 모듈의 방열효율을 높이기 위해, 자성유체의 온도에 따른 자기체적력 변화를 이용하여 방열효율을 향상시키고, 또한, 히트싱크의 구조를 개선하여 방열효율을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈은, LED 칩이 실장되는 기판부, 일측에 상기 기판부가 안착되고, 타측에 복수개의 홈이 형성되며, 내부에 유체가 수용되는 유로가 마련되는 바디부, 상기 바디부의 일단부에 마련되어 상기 유로 내부에 자력을 발생시키는 자력발생부, 상기 바디부의 타단부에 마련되어, 상기 유체의 방열을 유도하는 히트싱크부를 포함하여 구성되고, 상기 유체는, 자력에 반응하는 자성유체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈은, LED 모듈 내부에 마련되는 유체의 순환속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트싱크의 구조를 개선하여 상기 유체의 방열효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈{High heat dissipation efficiency LED head lamp module}
본 발명은 방열효율이 높은 LED 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 모듈의 방열효율을 높이기 위해, 자성유체의 온도에 따른 자기체적력 변화를 이용하여 방열효율을 향상시키고, 또한, 히트싱크의 구조를 개선하여 방열효율을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
종래의 자동차 헤드램프의 광원으로는 할로겐, HID 및 LED가 있으며, 이 중 LED는 다른 광원에 비하여 저전력일 뿐만 아니라 우수한 광효율 및 높은 수명을 가지고 광원의 크기가 작아 차량 디자인의 자유도도 높아 자동차 헤드램프 시장에서 각광받고 있다. 하지만, 열에 매우 취약한 단점으로 인하여 다수의 저전력 LED로 모듈을 구성하여 사용하고 있으며, 이러한 경우에는 타 광원 헤드램프 대비 높은 헤드램프 성능을 기대할 수 없고 LED 모듈 크기 증가로 헤드램프 디자인에 제약을 받는다.
따라서 고전력의 LED 모듈을 사용하기 위해서는 열에 취약한 단점을 극복할 수 있도록 방열효율을 극대화 할 수 있는 LED 모듈의 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련하여, 종래의 기술을 살펴보면, '마그네트가 내장된 방열판'이 대한민국 공개특허 제10-2012-0140424호에 개시되고 있으나, 이는 단순히 자성유체와 마그네트를 이용하여 방열을 실시하고 있어 방열효율이 높지 않아 자성유체의 순환속도에 한계가 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0140424호 (2012.12.31)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, LED 모듈 내부에 마련되는 유체의 순환속도를 높여 방열효율을 높일 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 히트싱크의 구조를 개선하여 방열효율을 극대화 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈은, LED 칩이 실장되는 기판부, 일측에 상기 기판부가 안착되고, 타측에 복수개의 홈이 형성되며, 내부에 유체가 수용되는 유로가 마련되는 바디부, 상기 바디부의 일단부에 마련되어 상기 유로 내부에 자력을 발생시키는 자력발생부, 상기 바디부의 타단부에 마련되어, 상기 유체의 방열을 유도하는 히트싱크부를 포함하여 구성되고, 상기 유체는, 자력에 반응하는 자성유체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈은, LED 모듈 내부에 마련되는 유체의 순환속도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트싱크의 구조를 개선하여 상기 유체의 방열효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 바디부 및 히트싱크부의 결합을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 히트싱크부의 방열핀 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈에서 내부에 유로가 형성되는 히트싱크부의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈에서 내부에 유로가 형성되는 히트싱크부의 방열핀 및 내부유로 형상을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈에서 유로의 일단부가 개방된 형태로 히트싱크부와 결합된 상태를 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 히트싱크부 내에 미세유로가 형성된 일예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 히트싱크부 내에 미세유로가 형성된 다른예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 히트싱크부 내에 미세유로 및 관로가 형성된 예를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 히트싱크부에 냉각팬이 설치된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈에서 회전가능한 히트싱크부의 형태를 나타낸 측단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈에서 회전가능한 히트싱크부의 형태를 나타낸 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 유로 내부에서 유체의 이동 메카니즘을 나타낸 모식도이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈은, 도 1에 도시된 바와 같이, LED 칩(A)이 실장되는 기판부(10), 일측에 상기 기판부(10)가 안착되고, 타측에 복수개의 홈(22)이 형성되며, 내부에 유체가 수용되는 유로(25)가 마련되는 바디부(20), 상기 바디부(20)의 일단부에 마련되어 상기 유로(25) 내부에 자력을 발생시키는 자력발생부(30), 상기 바디부(20)의 타단부에 마련되어, 상기 유체의 방열을 유도하는 히트싱크부(40)를 포함하여 구성되고, 상기 유체는, 자력에 반응하는 자성유체인 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 기판부(10)는, LED 칩(A)이 실장된다.
상기 LED 칩(A)은 고전력 LED 칩(A)으로 사용 가능하며, 상기 기판부(10)는, 상기 LED 칩(A)의 배선이 마련되어 있다.
상기 기판부(10)는, 하기의 바디부(20)에 안착될 수 있는 형태로 마련된다.
다음으로, 상기 바디부(20)는, 일측에 상기 기판부(10)가 안착되고, 내부에 유체가 수용되는 유로(25)가 마련된다.
구체적으로, 상기 바디부(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플랫면이 형성되는 일측에는 상기 기판부(10)가 안착될 수 있는 안착홈(21)이 마련된다.
타측은 길이방향으로 수직한 단면을 기준으로 반원, 사각형, 삼각형, 사다리꼴의 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 반원 또는 사각형으로 구성될 수 있다.
또한, 바디부(20)의 타측표면은, 도 2의 (b) 및 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 형성되는 복수개의 홈(22)이 더 마련될 수 있다.
상기 홈(22)이 마련됨으로 인해, 상기 바디부(20)의 표면적이 넓어져 상기 유체의 방열효율을 높일 수 있다.
상기 바디부(20)의 내부에는 유체가 수용되는 유로(25)가 형성되는데, 상기 유로(25)는, 상기 바디부(20)의 외형을 따라 동일하게 내부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유로(25)는, 상기 안착홈(21)의 하부에서 단일통로가 형성되고, 상기 바디부의 타측으로 진행될수록 복수개의 통로가 형성되는 매니폴드 형태로 구성되어, 상기 유로(25)의 표면적을 넓혀 상기 유체의 방열효율을 높이는 형태로도 구성될 수 있다.
상기 유체는, 상기 바디부의 일측에 마련되는 제 1 주입구(23)를 통해 투입 및 배출 가능하다.
이때, 상기 유체는, 자력에 반응하는 자성유체이어야 하며, 상기 자성유체는 높은 온도에 의해 자력이 완전히 손실되지 않도록 120℃이상의 온도에서 자성을 유지할 수 있는 오일베이스의 자성유체로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 바디부(20)는 자동차용 헤드램프로 장착되기 위한 브라켓(50)이 연결되고, 상기 바디부(20)의 외관은 자동차용 헤드램프에 장착될 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있다.
상기 자력발생부(30)는, 상기 바디부(20)의 일단부에 마련되어 상기 유로(25) 내부에 자력을 발생시킨다.
상기 자력발생부(30)는, 자력을 발생시키는 자력발생장치(31), 상기 자력발생장치(31)가 수용되는 자석수용부(32), 상기 자석을 고정할 수 있는 고정부(33) 및 상기 자석수용부(32)를 밀폐할 수 있도록 볼트 체결되는 덮개부(34)를 포함하여 구성된다.
상기 자력발생부(30)와 상기 유로(25)의 사이에는 상기 자력의 영향이 미칠 수 있도록 미세한 두께의 벽이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 자력의 효율을 높이기 위해, 상기 유로(25) 내부에 상기 자력발생부(30)가 마련되어, 상기 유체와 상기 자력발생장치(31)가 직접 접촉하는 형태로도 구성될 수 있다.
또한, 상기 고정부(33)는 상기 자력발생장치(31)를 고정하기 위해, 스프링 사이에 끼워지는 형태의 고정, 접착제에 의한 고정, 나사체결에 의한 고정, 메쉬가 형성된 망에 씌워지는 형태의 고정방법 중 어느 하나이상의 방법으로 구성될 수 있다.
상기 자력발생장치(31)는, 자력을 발생시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용 가능하고, 보다 바람직하게는, 상기 바디부의 단부와 동일한 형상으로 마련되거나 소형의 자석을 상기 바디부(20)의 단부 전면에 다수개 마련되는 형태로 구성하여, 상기 유로(25)의 단부에서 빈틈없이 최대한 넓게 자력의 영향을 미칠 수 있도록 하는 것이 유리하다.
상기 히트싱크부(40)는, 상기 바디부(20)의 타단부에 마련되어, 상기 유체의 방열을 유도한다.
구체적으로, 상기 히트싱크부(40)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(20)의 타단부 전체와 접촉면을 형성하며, 방열효율을 높이기 위해, 열전도성이 높은 재질로 구성되고, 방사형으로 형성되는 방열핀(41)이 마련된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(41)은 방열효율을 높일 수 있는 형태라면 어떠한 형태로도 구성 가능하고, 보다 바람직하게는 도 3의 (a)와 같이 동일한 간격의 방사형으로 마련되는 것이 유리하다.
또한, 상기 히트싱크부(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(20)의 타단부를 감싸는 형태로 끼움 결합되어, 상기 바디부(20) 타단부의 외주면을 따라 방사형으로 방열핀(41)이 마련될 수 있다.
이로 인해, 상기 유로(25)의 타단부에서 발생되는 열을 보다 직접적으로 배출할 수 있다.
이때, 상기 유로(25)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 방열효율을 높이기 위한 형태라면 어떠한 형태로도 구성될 수 있고, 보다 바람직하게는, 도 5의 (b)와 같이 상기 방열핀(41)에 근접하게 상기 유로(25)가 형성되는 것이 유리하다.
또한, 상기 히트싱크부(40)가 상기 바디부(20)의 타단부를 감싸는 형태로 마련될 시에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트싱크부(40)의 단부에 자성유체를 주입할 수 있는 제 2 주입구(42)가 더 마련된다.
상기 제 1 주입구(23) 및 제 2주입구(42)는, 오링을 포함하는 씰링용 볼트로 체결되거나 납땜 중 어느 하나의 방법으로 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 히트싱크부(40)는, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 유체의 방열효율을 극대화하기 위해, 내부에 미세유로(43)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 바디부(20)와 히트싱크부(40)는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(20) 타단부의 유로(25)가 개방되는 형태로 구성되어, 상기 히트싱크부(40)와 결합될 수 있는데, 상기와 같이 결합 시에는 상기 유체가 상기 히트싱크부(40)의 내부를 순환할 수 있게 구성될 수 있고, 이때, 상기 유체는, 상기 방열핀(41) 내부의 상기 미세유로(43)를 순환하며, 방열효율을 높일 수 있다.
이때, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(20)와 상기 히트싱크부(40)가 결합된 상태에서 상기 히트싱크부(40)의 내측 일단부에 접하는 상기 바디부(20)의 외주면을 따라 방사형으로 복수개의 홀이 형성되는 순환홀(24)이 더 마련될 수 있다.
상기 순환홀(24)은 상기 유로(25)와 연결되어 상기 유체의 순환이 용이하도록 구성될 수 있다.
상기 미세유로(43)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(41)의 내부에 마련되어, 상기 방열핀(41)의 외부형상과 동일한 형태로 근접하게 형성되어 방열효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 미세유로(43)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(41)에 관로(44)가 더 형성될 수 있는데, 이는, 상기 유체가 상기 미세유로(43)를 따라 순환중에 상기 관로(44)를 지나면서 머무르게 되어, 상기 방열핀(41) 내부에서의 체류시간이 길어져 방열효율이 높아진다.
또한, 상기 히트싱크부(40)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 히트싱크부(40)의 단부에 냉각팬(80)이 더 마련되어 냉각효율을 높일 수 있다.
상기 히트싱크부(40)는, 다른 실시예로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(20)의 타단부를 중심축으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 히트싱크부(40)는, 상기 바디부(20)의 타단부에 베어링(70)으로 연결되고, 단부에 모터지지대(61)에 의해 지지되는 모터(60)가 직접 연결되어, 회전가능하게 구성될 수 있다.
상기 히트싱크부(40)가 직접 회전함으로 인해, 상기 히트싱크부(40)로 전달된 열의 방열효과가 보다 높아질 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 발명의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 방여 효율이 높은 LED 헤드램프 모듈의 LED 광원에 의해 빛이 발생되면, 높은 열이 발생된다.
발생된 열은 상기의 바디부(20)를 통해 전달되어 상기 유로(25) 내부의 유체에 전달된다.
이때, 상기 유체는 자성유체로서, 도 13에 도시된 바와 같이, LED 칩(A) 하부의 유로(25)에 위치하는 상기 자성유체는 온도가 높아짐에 따라 자기체적력이 낮아지게 된다.
반면에, 상기 바디부(20)의 타단부에 위치하는 상기 자성유체는, 히트싱크부(40)에 의해, 방열되어 온도가 낮아지므로 자기체적력이 높아지게 된다.
따라서, 상기 바디부(20)의 일단부에 마련되어 있는 자력발생장치(31)에 의해, 자기체적력이 높아진 상기 자성유체는 자력에 의해, 상기 바디부(20)의 일단부로 이동하게 되고, 자기체적력이 낮아진 상기 자성유체는 대류에 의해, 상기 바디부(20)의 타단부로 이동하게 된다.
상기 과정이 반복되면서, 상기 자성유체의 순환속도가 높아져 방열효율이 높아지게 된다.
이때, 상기 히트싱크부(40)가 회전 시, 방열 효율이 상승하여 상기 자성유체의 순환속도를 높일 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : LED 칩 10 : 기판부
20 : 바디부 21 : 안착홈
22 : 홈 23 : 제 1 주입구
24 : 순환홀 25 : 유로
30 : 자력발생부 31 : 자력발생장치
32 : 자석수용부 33 : 고정부
34 : 덮개부 40 : 히트싱크부
41 : 방열핀 42 : 제 2 주입구
43 : 미세유로 44 : 관로
50 : 브라켓 60 : 모터
61 : 모터지지대 70 : 베어링
80 : 냉각팬

Claims (5)

  1. LED 칩이 실장되는 기판부;
    일측에 상기 기판부가 안착되고, 내부에 유체가 수용되는 유로;가 마련되는 바디부;
    상기 바디부의 일단부에 마련되어 상기 유로 내부에 자력을 발생시키는 자력발생부;
    상기 바디부의 타단부에 마련되어, 상기 유체의 방열을 유도할 수 있도록 방열핀;이 마련되는 히트싱크부;를 포함하고,
    상기 유체는, 자력에 반응하는 자성유체인 것을 특징으로 하는 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트싱크부는,
    상기 바디부의 타단부를 중심축으로 회전 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트싱크부는,
    내부에 상기 유체가 순환할 수 있는 미세유로;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트싱크부는,
    단부에 자성유체를 주입할 수 있는 주입구가 마련되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부는,
    타측에 표면적을 넓히기 위해 길이방향으로 형성되는 홈;이 마련되어 상기 유체의 방열효율을 높이는 것을 특징으로 하는 방열효율이 높은 LED 헤드램프 모듈.
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