KR20220037752A - 차량용 램프 장치 - Google Patents

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홍승표
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용된 램프 장치(1)는 광학 모듈(10)의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크(20) 주변 공간의 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크(20)의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력, 전자석 자기력, 및 상기 차량 관성력과 상기 전자석 자기력의 조합 중 어느 하나에 의한 흔들림으로 발생시켜 주는 유동변화 발생장치(30)가 포함됨으로써 히트 싱크(20)에 의한 방열과 함께 열원 주변에 대한 유동변화를 이용한 방열로 방열 효율을 크게 높여 주고, 특히 차량 주행 상태 변화에 의한 관성 및 엔진 떨림의 진동 또는 자기력 또는 진동/자기력 조합을 활용함으로써 열원과 히트싱크(20)의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능한 특징을 갖는다.

Description

차량용 램프 장치{Lamp Device for Vehicle}
본 발명은 차량용 램프에 관한 것으로, 특히 차량 주행에 의한 관성 및 엔진 떨림을 진동으로 활용하여 열원 주변에 대한 유동변화로 방열 효율을 크게 높여 주는 차량용 램프 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 램프는 광원(LED(Light Emitting Diode) 또는 전구(Bulb))의 발광에 따른 열을 발생함으로써 램프 내부 부품 소자 등을 열로부터 보호하기 위한 방열이 요구된다.
이와 같은 램프 방열은 외부 공기 흐름을 램프 내부 공간으로 유입해 주는 자연 대류 방식이나 또는 팬(Fan)으로 외부 공기를 램프 내부 공간으로 유입해 주는 강제 순환 방식이 일반적이나, 방열 효율을 높이기 위해 히트 싱크(Heat Sink)를 이용한 램프 방열 구조가 보다 널리 적용되고 있다.
일례로 상기 히트 싱크 램프 방열 구조는 공기 유로를 형성하는 몸체와 다수의 방사상으로 확장된 핀을 기본 구성요소로 함으로써 자연대류의 단위면적당 열전달을 극대화시키는 방식이다.
그러므로 상기 히트 싱크 램프 방열 구조는 열밀도 높은 차량용 LED 램프에 대한 방열 효율을 높여 줄 수 있다.
일본특개 JP 2000-245014(2000.9.8)
하지만, 최근 들어 널리 적용되고 있는 LED 램프는 조명용 LED 모듈의 LED 수량 증가로 열밀도가 증가됨으로써 히트 싱크만으로 LED에 대한 신뢰성과 성능을 유지하기 위해 필요한 효과적인 방열 효율을 얻기가 매우 어렵게 되고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 히트 싱크에 의한 방열과 함께 열원 주변에 대한 유동변화를 이용한 방열로 방열 효율을 크게 높여 주고, 특히 차량 주행 상태 변화에 의한 관성 및 엔진 떨림의 진동 또는 자기력 또는 진동/자기력 조합을 활용함으로써 열원과 히트싱크(20)의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능한 차량용 램프 장치의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 램프 장치는 빛이 조사되는 광원을 갖춘 광학 모듈; 상기 광원에 의한 주변 공간 열을 공기 흐름으로 방열하는 히트 싱크; 및 차량의 감속 또는 가속에 의한 차량 관성력, 전원 공급에 의한 전자석 자기력, 및 상기 차량 관성력과 상기 전자석 자기력의 조합 중 어느 하나에 의한 흔들림으로 상기 공기 흐름에 유동을 발생시키고, 상기 유동으로 상기 열을 분산시키면서 상기 히트 싱크의 방열 효율을 높여 주는 유동변화 발생장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 유동변화 발생장치는 서로 다른 밀도를 갖는 공기, 벤젠 및 톨루엔 중 어느 하나의 제1 유체 및 수은 또는 물(H2O)의 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스로 구성되고, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 상기 차량 관성력에 의한 유체 유동을 형성하여 상기 진동 박스에 상기 흔들림을 발생시켜준다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 유체는 소한 물질이고, 상기 제2 유체는 밀한 물질로 이루어져 밀도차를 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 유동변화 발생장치는 물(H2O)인 유체가 내부에 채워지면서 금속인 고체가 수용된 진동 박스로 구성되고, 상기 유체는 상기 차량 관성력에 의한 상기 고체의 이동을 유체 유동으로 전환하여 상기 진동 박스에 상기 흔들림을 발생시켜준다.
바람직한 실시예로서, 상기 유동변화 발생장치는 서로 다른 밀도를 갖는 제1 유체 및 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스, 및 상기 전자석 자기력을 발생하는 전자석으로 구성되고, 상기 차량 관성력에 의한 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유체 유동과 상기 전자석의 상기 전자석 자기력에 의한 유체 유동이 상기 진동 박스에 함께 가해져 상기 흔들림을 발생시켜준다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 유체는 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 소한 물질이고, 상기 제2 유체는 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 밀한 물질이다.
바람직한 실시예로서, 상기 전자석은 상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치, 상기 진동 박스의 일측 위치 및 하측 위치, 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치, 상기 진동 박스의 내부에서 타측 위치, 및 상기 광학 모듈의 광원에 전원을 인가하면서 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치 중 어느 하나의 위치로 배열된다.
바람직한 실시예로서, 상기 유동변화 발생장치는 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 소한 물질의 제1 유체와 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 밀한 물질의 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스, 및 상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치, 상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치 및 하측 위치, 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치, 및 상기 진동 박스의 내부에서 타측 위치 중 어느 하나의 위치에 구비된 전자석으로 구성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 전자석은 전류 제어기와 연결되고, 상기 전류 제어기는 상기 전자석 자기력이 발생되도록 상기 전자석에 전류를 공급하거나 또는 상기 전자석 자기력이 해제되도록 상기 전자석에 전류 공급을 차단한다.
바람직한 실시예로서, 상기 광학 모듈은 전구, LED, 및 LAM 중 어느 하나를 상기 광원으로 적용한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 광학 모듈의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크 주변 공간의 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력, 전자석 자기력, 및 상기 차량 관성력과 상기 전자석 자기력의 조합 중 어느 하나에 의한 흔들림으로 발생시켜 주는 유동변화 발생장치를 갖춘 램프 장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 차량 관성력은 차량의 감속 또는 가속에 의해 발생되고, 상기 전자석 자기력은 전자석에 대한 전원 공급에 의해 발생된다.
이러한 본 발명의 차량용 램프 장치는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 히트 싱크의 방열 및 유동변화에 의한 방열이 시너지 효과를 발생함으로써 램프의 열원 주변에 대한 방열 효율이 크게 높아질 수 있다. 둘째, 열원 주변에 유동변화를 발생시키는 유동변화 발생장치의 움직임이 차량 주행에 의한 관성 및 엔진 떨림을 이용한 진동으로 발생되거나 또는 자기력이나 진동과 자기력의 조합으로 발생됨으로써 광원, PCB, 히트 싱크에 대한 전자 장비 없이 램프 "??* 효과 개선이 이루어질 수 있다. 셋째, 유동변화에 의한 유체 흐름 생성으로 체적 열저항이 작아짐으로써 필요 방열 부피가 유동변화 미적용 대비 약 1/3수준으로 축소가 가능하다. 넷째, 히트 싱크의 방열 효과를 크게 한 상태에서 유동변화에 의한 방열로 히트 싱크의 열저항을 낮추어 LED 온도가 효과적으로 낮아짐으로써 LED의 광량 증대와 수명 증대가 이루어지고, 특히 고분자 물질이 갖고 있는 헤이즈, 수증기 같은 가스성 물체가 덜 나와 램프 품질이 향상될 수 있다. 다섯째, 유동변화에 의한 방열 효과만큼 히트 싱크의 크기(Size) 및 중량을 줄여줌으로써 자동차 공차 중량 감소로 연비 개선이 이루어지고, 램프 단품의 중량 감소로 작업자의 조립 작업이 보다 용이해 지며, 히트 싱크의 필요 중량 감소로 원가 및 무게가 줄어들 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 램프 장치가 진동형 유동변화 발생장치, 전자석형 유동변화 발생장치, 혼합형 유동변화 발생장치 중 어느 하나로 구성되는 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 진동형 유동변화 발생장치의 구성 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 전자석형 유동변화 발생장치의 구성 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 진동형 유동변화 발생장치의 작동 상태의 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 전자석형 유동변화 발생장치의 작동 상태의 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 차량(100)에 적용된 램프 장치(1)는 광학 모듈(10), 히트 싱크(20) 및 유동변화 발생장치(30)를 포함한다. 이 경우 상기 램프 장치(1)는 헤드램프(Head Lamp)를 예로 하였으나 주간 주행등(Daytime Running Lights), 안개등(Fog Lamp), 방향 지시등(Turn Signal Lamp), 사이드 리피터(Side Repeater), 비상 점멸등(Emergency Light), 제동등(Brake Lamp), 후진등(Back Up Lamp) 및 테일 램프(Tail Lamp) 중 어느 하나일 수 있다.
구체적으로 상기 광학 모듈(10)은 전원 공급으로 발광하여 빛을 조사하는 광원, 광원을 구비하고 전원을 공급하는 기판, 광원에서 조사된 빛이 원하는 방향으로 가도록 하는 광학계를 포함한다.
특히 상기 광원은 전구(Bulb), LED(Light Emitting Diode), LAM(LED ASSY MODULE) 중 어느 하나이다. 상기 기판은 여러 소자의 부품들이 이어지는 전기회로와 신호처리회로 및 전원 회로를 형성한 PCB(Printed Circuit Board)이다. 상기 광학계는 에이밍 장치를 통해 광원의 광조사 방향을 조절하며, 상기 에이밍 장치는 스위치의 전기 신호로 구동되는 액추에이터 또는 모터를 동작되는 통상적인 램프 장치(1)의 구성요소이다.
구체적으로 상기 히트 싱크(20)는 다수의 방열핀을 구비하고, 광학 모듈(10)의 주변 공간에서 형성되는 공기 흐름으로 광원의 열을 분산시켜 방열 효과를 높여 준다.
구체적으로 상기 유동변화 발생장치(30)는 차량 주행에 의한 관성 및 엔진 떨림을 이용한 진동, 자기력, 진동과 자기력의 조합으로 광학 모듈(10)과 히트 싱크(20)의 주변 공간에 유동변화를 발생시킴으로써 열원 주변의 온도를 빠르게 떨어뜨리고, 특히 히트 싱크(20)에 대한 공기 흐름을 강화시킴으로써 히트 싱크 방열 효율을 크게 높여 줄 수 있다. 이 경우 상기 관성은 차량의 차속 감소(즉, 제동 상황) 또는 엔진 떨림에 의한 차량 전방방향 관성력(+ A) 및 차량의 차속 증가(즉, 가속 상황) 또는 엔진 떨림에 의한 차량 후방방향 관성력(- A)으로 구분될 수 있다.
이를 위해 상기 유동변화 발생장치(30)는 진동형 유동변화 발생장치(30-1), 전자석형 유동변화 발생장치(30-2) 및 혼합형 유동변화 발생장치(30-3) 중 어느 하나로 구성된다.
일례로 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 진동 박스(31), 유체(32) 및 힌지 축(34)으로 구성된다. 상기 진동 박스(31)는 내부공간에 유체(32)가 채워진 밀폐 구조로 이루어진다. 상기 유체(32)는 진동 박스(31)의 내부공간에서 관성 및 엔진 떨림을 이용한 진동으로 유동한다. 상기 힌지 축(34)은 진동 박스(31)의 한쪽 모서리에 결합되어 유체(32)의 유동에 의해 진동 박스(31)가 움직임을 발생할 수 있도록 하고, 진동 박스(31)의 움직임이 진동 각운동(K,도 4 참조)을 발생하도록 회전 중심으로 작용한다.
특히 상기 진동 박스(31)는 힌지 축(34)을 매개로 하여 광학 모듈(10)의 하우징과 힌지 결합되어 히트 싱크(20)의 주변에 위치되거나 히트 싱크(20)에 힌지 결합되어 히트 싱크(20)와 함께 구성될 수 있다.
그리고 상기 유체(32)는 소한물질과 밀한 물질로 구성되며, 소한 물질과 밀한 물질은 제1,2 유체(32A,32B)(도 2 참조)와 같이 서로 밀도차를 가져 유체의 유동 움직임을 높여 준다. 또한 상기 힌지 축(34)은 핀 구조로 진동 박스(31)의 한쪽 모서리에서 박스 하우징과 일체화되거나 볼트 축 구조로 진동 박스(31)의 한쪽 모서리에서 박스 하우징과 나사 결합될 수 있다.
이와 같이 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 차량이 속도 변화가 있거나 엔진의 떨림에 의한 진동으로 전달된 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)에 의하여 진동 박스(31) 내 유체(32)의 물질이 갖는 밀도차로 인한 움직임이 발생하고, 발생한 유체 움직임에 의하여 열원 주변의 유동이 발생하며, 유동은 열원 주변 공기에 유속을 발생하게 된다.
일례로 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 진동 박스(31), 유체(32), 힌지 축(34) 및 전자석(35)으로 구성된다. 이 경우 상기 진동 박스(31), 상기 유체(32) 및 상기 힌지 축(34)의 각각은 진동형 유동변화 발생장치(30-1)와 동일한 구조와 작용 및 효과를 갖는다.
그러므로 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 진동형 유동변화 발생장치(30-1)에 전자석(35)을 더 부가한 구성으로 이해 될 수 있다.
다만 상기 유체(32)는 소한물질과 밀한 물질을 극성 물질과 무극성 물질로 구성함으로써 극성물질이 전자석(35)에 의해 유동변화를 일으켜 준다. 그리고 상기 전자석(35)은 전류 공급 시 전류 흐름에 의한 전자기 유도 발생으로 자기력을 발생하여 진동 박스(31) 내 유체(32)에 움직임을 발생시켜 준다.
이를 위해 상기 전자석(35)은 코일모양으로 이루어지고, 상기 코일모양은 1개의 코일 가닥을 직사각형 프레임으로 연속하여 일렬로 길게 만들어 PCB 기판을 감싸도록 결합되고, 상기 코일 가닥의 양쪽 끝단의 절곡부위를 -극 단자와 +극 단자로 하여 전원이 연결됨으로써 코일모양에 흐르는 전류로 전자기 유도 발생이 이루어짐으로써 PCB 기판의 소자 실장 방향 (예, 면 방향)으로 자기력 방향을 형성하여 준다.
일례로 상기 전자석(35)의 자기력은 전자석 ON(즉, 전류 공급)에서 자기력 발생을 반면 전자석 OFF(즉, 전류 중단)에서 자기력 발생 해제를 번갈아 형성하여 유체(32)에 반복적인 움직임을 발생시키고, 특히 공급 전류를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 자력 변동을 동반함으로써 유체(32)에 보다 강한 반복적인 움직임을 발생시켜 줄 수 있다.
또한, 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 전류 제어기(40)를 더 포함하고, 상기 전류 제어기(40)는 전자석 ON/OFF로 전자석(35)에 대한 전류 공급을 제어하고, 특히 공급 전류를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 준다. 이를 위해 상기전류 제어기(40)는 차량의 감속 및 가속을 검출하는 가속도 센서의 차량 가속도 변화 값 및/또는 차량의 진동을 검출하는 진동센서의 차량 진동 검출 값을 입력 정보로 처리하고, 상기 가속도 변화 값 및/또는 상기 차량 진동 검출 값에 기반 하여 전자석 ON/OFF 및 PWM 제어를 수행하여 준다.
이와 같이 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 전자석(35)에 대한 전류 공급으로 발생한 자기력이 유체(32)를 유동시킴으로써 유체(32)는 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동에 자기력 유동이 더 부가되고, 이러한 상기 관성 유동과 상기 자기력 유동의 조합은 유체 움직임을 보다 크게하여 힌지 축(34)을 매개로한 진동 박스(31)의 움직임이 진동 각운동(K,도 5 참조)을 발생함으로써 열원 주변의 유동이 보다 강해져 열원 주변 공기에 보다 빠른 유속을 발생하게 된다.
일례로 상기 혼합형 유동변화 발생장치(30-3)는 진동 박스(31), 유체(32), 고체(33), 힌지 축(34) 및 전자석(35)으로 구성된다. 이 경우 상기 진동 박스(31), 상기 유체(32), 상기 힌지 축(34) 및 전자석(35)의 각각은 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)와 동일한 구조와 작용 및 효과를 갖는다.
그러므로 상기 혼합형 유동변화 발생장치(30-3)는 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)에 고체(33)를 더 부가한 구성으로 이해 될 수 있다. 또한, 상기 혼합형 유동변화 발생장치(30-3)는 진동형 유동변화 발생장치(30-1)에 고체(33) 및 전자석(35)을 더 부가한 구성으로 이해 될 수 있다.
다만 상기 유체(32)는 극성을 갖는 소한물질을 적용하고 반면 고체(33)는 금속물질의 밀한 물질이면서 극성물질을 적용함으로써 유체(32)와 고체(33)가 모두 극성으로 전자석(35)의 자기력으로 움직임을 발생하고, 이러한 유체(32)와 고체(33)의 조합으로 진동 박스(31)내 유체(32)의 유동변화가 보다 강하게 일어남으로써 진동 박스(31)내 유체(32)의 유동을 더욱 강화할 수 있다.
이와 같이 상기 혼합형 유동변화 발생장치(30-3)는 전자석(35)에 대한 전류 공급으로 발생한 자기력이 유체(32)와 고체(33)를 유동시킴으로써 유체(32)와 고체(33)는 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동에 자기력 유동이 더 부가되고, 이러한 유체(32)와 고체(33)의 관성 유동과 유체(32)와 고체(33)의 자기력 유동의 조합은 유체 움직임을 더욱 크게 함으로써 열원 주변의 유동이 더욱 강해져 열원 주변 공기에 더욱 빠른 유속을 발생하게 된다.
한편 도 2는 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)에 대한 다양한 구성 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 진동 박스(31)의 내부에 채워지는 물질이 유체(32), 제1 유체(32A), 제2 유체(32B), 및 고체(33) 중 어느 하나 이상이 서로 조합되어 구성된다. 이 경우 상기 유체(32), 상기 제1 유체(32A), 상기 제2 유체(32B) 및 상기 고체(33)는 무극성을 띄는 물질이다.
일례로 상기 진동 박스(31)는 제1 유체(32A)와 제2 유체(32B)를 서로 다른 물질(즉, 소한 물질과 밀한 물질)로 하여 채워짐으로써 제1 유체(32A)와 제2 유체(32B)의 밀도차로 인한 유체 움직임이 발생한다.
다른 에로 상기 진동 박스(31)는 유체(32)와 고체(33)를 서로 다른 물질(즉, 소한 물질과 밀한 물질)로 하여 채워짐으로써 유체(32)와 고체(33)의 밀도차로 인한 유체 움직임과 함께 고체(33)의 이동에 의한 유체 움직임을 함께 발생한다.
이와 같이 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 진동 박스(31)의 내부에 채워지는 서로 다른 물질로 밀도차를 갖는 제1,2 유체(32A,32B)로 하거나 유체(32)/고체(33)로 함으로써 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동으로 제1,2 유체(32A,32B)의 유체 움직임 또는 유체(32)/고체(33)의 보다 강화된 유체 움직임이 발생되고, 발생한 움직임이 진동 박스(31)를 움직여 열원 주변(즉, 광원(10))의 주변 공기에 유속을 발생시켜 준다.
구체적으로 상기 서로 다른 물질은 아래와 같이 적용 될 수 있다.
[아래]
① 공기(소한 물질(32A)) + 물(밀한 물질(32B))
② 물(유체(32)) + 금속(고체(33))
③ 공기(소한 물질(32A)) + 벤젠(극성 물질) + 물(밀한 물질(32B))
이로부터 밀한 물질이면서 극성을 갖는 금속(또는 수은)을 사용하여 소한 물질 대비 광원의 반사율을 높려 줌으로써 굴절율/반사율 차이로 인하여 광학모듈(10)의 빔패턴형성부중 빔패턴 형성면에서 광원을 반사 또는 전반사를 할 수 잇도록 한다.
특히 “③ 공기(소한 물질(32A)) + 벤젠(중간물질) + 물(밀한 물질(32B))”의 경우와 같이 상기 유체(32)를 세가지 이상의 서로 다른 물질로 적용하면, 극성 물질로 벤젠, 톨루엔, CCl4, 수은 등의 유체가 소한 물질 대비 차이가 큰 굴절율을 만들어 줄 수 있다.
반면 도 3은 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)에 대한 다양한 구성 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 진동 박스(31), 밀도차를 갖는 제1,2 유체(32A,32B), 전자석(35), 듀얼 전자석(36), 내장 전자석(37) 및 PCB 전자석(38) 중 어느 하나 이상이 서로 조합되어 구성된다. 이 경우 상기 제1 유체(32A) 및 상기 제2 유체(32B)는 극성을 띄는 물질이다.
일례로 상기 진동 박스(31)는 밀도처를 갖는 제1,2 유체(32A,32B)로 채워짐으로써 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동이 기본적으로 유체 움직임으로 발생되도록 한다.
이에 더하여 상기 진동 박스(31)는 박스외부에서 일측에 1개의 전자석(35)을 구비하거나, 일측에 배치된 1개의 제 1 전자석(36A)과 함께 하측에 배치된 1개의 제2 전자석(36B)으로 이루어진 듀얼 전자석(36)을 구비하거나, 박스내부에서 일측 또는 타측에 1개의 내장 전자석(37)을 구비하거나, 박스내부에서 일측에 1개의 PCB 전자석(38)을 구비한다.
구체적으로 상기 전자석(35)과 상기 제 1,2 전자석(36A,36B) 및 상기 내장 전자석(37)의 각각은 도 1에서 기술된 -극/+극 단자를 구비한 코일모양으로 이루어진 전자석과 동일하다. 다만 상기 전자석(35)과 상기 제 1,2 전자석(36A,36B)의 각각은 제1,2 유체(32A,32B)와 직접적으로 접촉되지 않으나 상기 내장 전자석(37)은 제1,2 유체(32A,32B)와 직접적으로 접촉되므로 방수구조를 적용할 수 있으며, 이 경우 방수구조에 적용된 물질은 자기력을 투과하여 준다.
반면 상기 PCB 전자석(38)은 도 1에서 기술된 -극/+극 단자를 구비한 코일모양으로 이루어진 구조를 적용하나, 광학 모듈(10)의 광원에 전원을 인가하기 위한 PCB에 있는 -극/+극 전원단을 활용하여 전자석 또는 유도코일에 전원을 인가하는 LAM(LED ASSY MODULE) PCB 일체형 구조로 이루어진다. 이 경우 상기 PCB의 -극/+극 전원단은 진동 박스(31)의 외부로 인출된다.
한편 도 4 및 도 5는 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)와 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)에 대한 작동 상태를 각각 나타낸다. 이 경우 도 1의 혼합형 유동변화 발생장치(30-3)는 도 4의 진동형 유동변화 발생장치(30-1)의 작동 및 효과에 더하여 도 5의 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)의 작동 및 효과가 시너지 작용 및 효과를 발생함으로써 상세 설명은 도 4 및 도 5의 설명으로 대체한다.
먼저 도 4를 참조하면, 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 서로 다른 물질의 제1,2 유체(32A,32B)를 적용한 방식, 유체(32)와 고체(33)를 적용한 방식으로 예시된다.
일례로 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)가 서로 다른 물질의 제1,2 유체(32A,32B)를 적용한 방식인 경우, 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동이 제1,2 유체(32A,32B)에 가해지면, 상기 제1,2 유체(32A,32B)는 관성 유동으로 소한 물질인 제1 유체(32A)가 밀한 물질인 제2 유체(32B)와 섞여지는 밀도차 유체 이동력(B)을 형성함으로써 관성 유동이 지속되는 동안 진동 박스(31)가 움직임을 형성한다.
일례로 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)가 유체(32)와 고체(33)를 적용한 방식인 경우, 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 관성 유동이 유체(32) 및 고체(33)에 가해지면, 관성 유동으로 밀한 물질인 고체(33)가 소한 물질인 유체(32) 내에서 움직이는 밀도차 고체 이동력(C)을 형성함으로써 관성 유동이 지속되는 동안 진동 박스(31)가 움직임을 형성한다.
그러면 상기 진동 박스(31)는 밀도차 유체 이동력(B) 또는 밀도차 고체 이동력(C)에 의한 움직임을 힌지 축(34)을 매개로한 진동 각 운동(K)으로 전환하고, 상기 진동 박스(31)의 진동 각 운동(K)에 의한 흔들림은 광학 모듈(10)의 열원인 광원 주변의 주변 공기에 유속을 발생시켜 준다.
이와 같이 상기 진동형 유동변화 발생장치(30-1)는 제1,2 유체(32A,32B) 또는 유체(32)와 고체(33)의 조합방식에서 모두 열원 주변 공기에 유속을 발생함으로써 히트 싱크(20)에 대한 공기 흐름을 강화시킴으로써 히트 싱크 방열 효율을 크게 높여 줄 수 있다.
이어 도 5를 참조하면, 상기 전자석형 유동변화 발생장치(30-2)는 제1,2 유체(32A,32B)와 전자석(35)을 제1 조합 방식, 제1,2 유체(32A,32B)와 내장 전자석(37)을 제2 조합 방식, 제1,2 유체(32A,32B)와 PCB 전자석(38)을 제3 조합 방식, 및 제1,2 유체(32A,32B)와 듀얼 전자석(36)을 제4 조합 방식으로 구분하여 설명한다.
이하 상기 제1 유체(32A)는 소한물질인 무극성 물질, 상기 제2 유체(32B)는 밀한 물질인 극성 물질로 설명되나, 필요 시 제1 유체(32A)는 소한물질인 극성 물질, 상기 제2 유체(32B)는 밀한 물질인 무극성 물질로 적용될 수 있다. 또한 전류 제어기(40)는 차량 가속도 변화 값 또는 차량 진동 검출 값에 기반 하여 전자석에 대한 전원 OFF(즉, 전원 차단)와 전원 ONF(즉, 전원 공급)을 반복하여 준다.
일례로 상기 제1 조합 방식은 진동 박스(31)의 일측에서 전자석(35)이 전원 OFF에서 자기력 발생이 없다가 전원 ON에서 자기력을 발생함으로써 자기력은 극성 물질인 제2 유체(32B)를 당겨주고, 상기 제2 유체(32B)의 이동은 제1 유체(32A)를 위치 변경시켜 준다. 이어 전자석(35)이 전원 OFF되어 자기력 발생을 해제하면, 극성 물질인 제2 유체(32B)는 자기력에 의한 당김이 해제됨으로써 제1 유체(32A)를 다시 위치 변경시켜 준다.
이와 같이 상기 제1 조합 방식은 진동 박스(31)의 외부에서 전자석(35)이 “전원 OFF <-> 전원 ON”의 반복으로 “자기력 해제 <-> 자기력 발생”을 반복함으로써 제1 유체(32A)와 제2 유체(32B)는 전자석 자력에 의한 자기력 유체 이동력(D)을 형성함으로써 자기력 발생이 지속되는 동안 진동 박스(31)가 움직임을 형성한다.
따라서 상기 진동 박스(31)는 힌지 축(34)을 매개로한 진동 각 운동(K)이 관성 유동의 밀도차 유체 이동력(B)에 부가된 전자석 자력에 의한 유체 이동력(D)에 의한 움직임으로 더욱 강화되고, 진동 각 운동(K)의 강화는 진동 박스(31)의 흔들림을 더욱 강화시킴으로써 광학 모듈(10)의 열원인 광원 주변의 주변 공기에 대한 유속이 보다 강하게 발생되도록 한다.
일례로 상기 제2 조합 방식은 진동 박스(31)의 내부 공간 중 일측 또는 타측에서 내장 전자석(37)이 전원 OFF <-> 전원 ON으로 전환되면서 “자기력 해제 <-> 자기력 발생”을 반복한다. 그리고 상기 제3 조합 방식은 진동 박스(31)의 내부 공간 중 일측에서 PCB 전자석(38)이 전원 OFF <-> 전원 ON으로 전환되면서 “자기력 해제 <-> 자기력 발생”을 반복한다.
그러므로 상기 제2 조합 방식 및 상기 제3 조합 방식의 각각은 극성 물질인 제2 유체(32B)가 제1 조합 방식의 진동 박스(31)의 외부 일측에서 자기력에 의한 당김력 작용을 받는 상태 대비 진동 박스(31)의 내부 일측 또는 타측에서 자기력에 의한 당김력 작용이 직접적인 차이점을 빼곤 제1 유체(32A)와 제2 유체(32B)가 위치 이동으로 전자석 자력에 의한 자기력 유체 이동력(D)을 발생함은 동일하다.
일례로 상기 제4 조합 방식은 진동 박스(31)의 일측으로 제 1 전자석(36A)이 위치되면서 하측에서 제2 전자석(36B)이 위치됨으로써 제1 전자석(36A)과 제2 전자석(36B) 중 하나의 전자석은 항상 자기력을 형성하여 준다.
즉, 상기 제1 전자석(36A)은 제2 전자석(36B)의 전원 OFF 시 전원 ON으로 유지되는 반면 상기 제1 전자석(36A)은 제2 전자석(36B)의 전원 ON 시 전원 OFF으로 유지되고, 이는 제1 전자석(36A)의 전원 OFF + 제2 전자석(36B)의 전원 ON <-> 제1 전자석(36A)의 전원 ON + 제2 전자석(36B)의 전원 OFF로 전환되면서 “자기력 발생”을 지속적으로 유지한다.
이로 인하여 상기 제2 유체(32B)는 제1 전자석(36A)의 전원 ON에 의한 자기력으로 일측방향의 당겨짐을 받으면서 동시에 제2 전자석(36B)의 전원 ON에 의한 자기력으로 하측방향의 당겨짐을 함께 받게 됨으로써 전자석 자력에 의한 자기력 유체 이동력(D)도 일측과 하측으로 번갈아 형성될 수 있다.
그러므로 상기 제4 조합 방식은 극성 물질인 제2 유체(32B)가 제1 조합 방식의 진동 박스(31)의 외부 일측에서 자기력에 의한 당김력 작용을 받는 상태 대비 진동 박스(31)의 외부 일측 및 하측에서 자기력에 의한 당김력 작용을 동시에 받아 보다 강하게 작용한다는 차이점을 빼곤 제1 유체(32A)와 제2 유체(32B)가 위치 이동으로 전자석 자력에 의한 유체 이동력(D)을 발생함은 동일하다.
이와 같이 상기 제1 내지 제4 조합 방식의 각각에서, 상기 진동 박스(31)는 도 4를 통해 기술된 차량 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)에 의한 밀도차 유체 이동력(B)을 기본으로 진동 각 운동(K)이 발생되는 상태에서 전자석 자력에 의한 자기력 유체 이동력 (D)으로 진동 각 운동(K)을 강화함으로써 히트 싱크(20)에 대한 공기 흐름을 더욱 강화시킴으로써 히트 싱크 방열 효율을 더욱 크게 높여 줄 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 램프 장치(1)는 광학 모듈(10)의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크(20) 주변 공간의 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크(20)의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력, 전자석 자기력, 및 상기 차량 관성력과 상기 전자석 자기력의 조합 중 어느 하나에 의한 흔들림으로 발생시켜 주는 유동변화 발생장치(30)가 포함됨으로써 히트 싱크(20)에 의한 방열과 함께 열원 주변에 대한 유동변화를 이용한 방열로 방열 효율을 크게 높여 주고, 특히 차량 주행 상태 변화에 의한 관성 및 엔진 떨림의 진동 또는 자기력 또는 진동/자기력 조합을 활용함으로써 열원과 히트싱크(20)의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능하다.
1 : 램프 장치 10 : 광학 모듈
20 : 히트 싱크 30 : 유동변화 발생장치
30-1 : 진동형 유동변화 발생장치
30-2 : 전자석형 유동변화 발생장치
30-3 : 혼합형 유동변화 발생장치
31 : 진동 박스 32 : 유체
32A,32B : 제1,2 유체 33 : 고체
34 : 힌지 축 35 : 전자석
36 : 듀얼 전자석 36A,36B : 제 1,2 전자석
37 : 내장 전자석 38 : PCB 전자석
40 : 전류 제어기
100 : 차량

Claims (18)

  1. 빛이 조사되는 광원을 갖춘 광학 모듈;
    상기 광원에 의한 주변 공간 열을 공기 흐름으로 방열하는 히트 싱크; 및
    차량 관성력에 의한 흔들림으로 상기 공기 흐름에 유동을 발생시키고, 상기 유동으로 상기 열을 분산시켜 주는 유동변화 발생장치
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는 서로 다른 밀도를 갖는 제1 유체 및 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스로 구성되고,
    상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 상기 차량 관성력에 의한 유체 유동을 형성하여 상기 진동 박스에 상기 흔들림을 발생시켜주는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 유체는 소한 물질이고, 상기 제2 유체는 밀한 물질로 이루어져 밀도차를 형성하는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 유체는 공기, 벤젠 및 톨루엔 중 어느 하나이고, 상기 제2 유체는 수은 또는 물(H2O)인 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는 유체가 내부에 채워지면서 고체가 수용된 진동 박스로 구성되고,
    상기 유체는 상기 차량 관성력에 의한 상기 고체의 이동을 유체 유동으로 전환하여 상기 진동 박스에 상기 흔들림을 발생시켜주는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 유체는 물(H2O)이고, 상기 고체는 금속인 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는 전원 공급에 의한 전자석 자기력으로 상기 흔들림을 발생시켜 주는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는 서로 다른 밀도를 갖는 제1 유체 및 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스, 및 상기 전자석 자기력을 발생하는 전자석으로 구성되고,
    상기 차량 관성력에 의한 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체의 유체 유동과 상기 전자석의 상기 전자석 자기력에 의한 유체 유동이 상기 진동 박스에 함께 가해져 상기 흔들림을 발생시켜주는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 유체는 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 소한 물질이고, 상기 제2 유체는 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 밀한 물질인 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 전자석은 상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치 또는 상기 진동 박스의 일측 위치 및 하측 위치로 배열되는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 전자석은 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치 또는 타측 위치로 배열되는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 전자석은 상기 광학 모듈의 광원에 전원을 인가하면서 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치로 배열되는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 전자석은 전류 제어기와 연결되고,
    상기 전류 제어기는 상기 전자석 자기력이 발생되도록 상기 전자석에 전류를 공급하거나 또는 상기 전자석 자기력이 해제되도록 상기 전자석에 전류 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는
    차량의 감속 또는 가속에 의한 상기 차량 관성력 및 전원 공급에 의한 전자석 자기력을 조합하여 상기 흔들림을 발생시켜 주는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 유동변화 발생장치는
    극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 소한 물질의 제1 유체와 극성 물질과 무극성 물질 중 어느 하나인 밀한 물질의 제2 유체가 내부에 채워진 진동 박스, 및
    상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치, 상기 진동 박스의 외부에서 일측 위치 및 하측 위치, 상기 진동 박스의 내부에서 일측 위치, 및 상기 진동 박스의 내부에서 타측 위치 중 어느 하나의 위치에 구비된 전자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 전자석은 전류 제어기와 연결되고,
    상기 전류 제어기는 상기 전자석 자기력이 발생되도록 상기 전자석에 전류를 공급하거나 또는 상기 전자석 자기력이 해제되도록 상기 전자석(35)에 전류 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 램프 장치.
  17. 광학 모듈의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크 주변 공간의 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력, 전자석 자기력, 및 상기 차량 관성력과 상기 전자석 자기력의 조합 중 어느 하나에 의한 흔들림으로 발생시켜 주는 유동변화 발생장치를 갖춘 램프 장치;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 차량 관성력은 차량의 감속 또는 가속에 의해 발생되고,
    상기 전자석 자기력은 전자석에 대한 전원 공급에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 차량.
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