KR20220048136A - 차량용 램프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용된 램프 시스템(1)은 광학 모듈(10)의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크(20) 주변 공간으로 보내지는 외부 공기가 열원 주변 공간에 유동을 형성하여 빠른 유속으로 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크(20)의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동, 상하 슬라이딩 이동 및 회전 각운동 중 어느 하나로 발생되는 공기토출장치(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 진동을 활용함으로써 열원과 히트싱크(20)의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능한 특징을 구현한다.

Description

차량용 램프 시스템{Lamp System for Vehicle}

본 발명은 차량용 램프에 관한 것으로, 특히 차량 주행에 의한 관성 및 엔진 떨림을 진동으로 활용하여 외부 공기를 열원 주변으로 보내줌으로써 방열 효율을 크게 높여 주는 차량용 램프 시스템에 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 주변으로 보내지는 외부 공기가 열원 주변 공간에 유동을 형성하여 빠른 유속으로 방열 효율을 크게 높여 주고, 특히 차량 주행 상태 변화에 의한 관성 및 엔진 떨림의 진동을 활용함으로써 열원과 히트싱크의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능한 차량용 램프 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 램프 시스템은 빛이 조사되는 광원을 갖춘 광학 모듈; 상기 광원에 의한 주변 공간 열을 공기 흐름으로 방열하는 히트 싱크; 및 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 히트 싱크의 주변 공간에 외부 공기를 토출하고, 토출 공기가 상기 주변 공간에서 유동을 변화시켜 상기 열을 분산시켜 주는 공기토출장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 차량 관성력은 차량의 감속, 가속 및 정차 중 어느 하나의 차량 상태에 의한 상하움직임 또는 엔진 밀림으로 인한 상하 움직임으로 발생된다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기토출장치는 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 진동형 공기토출장치, 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상하 슬라이딩 이동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 슬라이딩형 공기토출장치, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 회전 각운동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 회전형 공기토출장치 중 어느 하나이다.

바람직한 실시예로서, 상기 진동형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 현 진동으로 상기 공기토출박스의 내부공간 체적을 변화시키고, 내부공간 체적 증가로 내부공간압력을 낮추거나 내부공간 체적 감소로 내부공간압력을 높여주는 진동 부재; 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판; 및 상기 공기토출박스의 내부공간압력 저감으로 열려 상기 외부 공기를 유입시켜주는 공기 유입판으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 박스 상부에서 한쪽부위로 형성되고, 상기 공기 유입판은 상기 공기토출박스의 박스 측부에서 아래쪽부위로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 외부에 구비되고, 상기 공기 유입판(34)은 상기 공기토출박스의 상기 내부공간에 구비된다.

바람직한 실시예로서, 상기 진동 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 탄성체인 진동 판, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 현 진동이 발생하도록 상기 진동 판에 구비된 중량물인 관성체로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 슬라이딩형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 상하 슬라이딩 이동으로 상기 외부 공기가 유입되도록 상기 공기토출박스의 내부 공간 하부를 개방하고, 내부공간압력이 높아지도록 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동되는 슬라이딩 부재; 및 상기 공기토출박스의 외부에 구비되고, 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 슬라이딩 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 슬라이딩 판, 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 상하 슬라이딩 이동이 발생하도록 상기 슬라이딩 판에 구비된 중량물인 관성체, 및 상기 슬라이딩 판에 고정되고, 상기 상하 슬라이딩 이동에 탄성 복원력을 부가시켜 주는 스프링으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 스프링은 복수개로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 회전형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 회전 각 운동으로 상기 외부 공기가 유입되도록 상기 공기토출박스의 내부 공간 하부를 개방하고, 내부공간압력이 높아지도록 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동되는 슬라이딩 부재; 및 상기 공기토출박스의 외부에 구비되고, 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 회전 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 도어 판, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 회전 각운동이 발생하도록 상기 도어 판의 회전 중심으로 작용하는 힌지 축으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 힌지 축은 상기 공기토출박스의 한쪽 측벽과 상기 도어 판의 한쪽 끝단을 고정하고, 상기 도어 판은 다른쪽 끝단을 자유단으로 하여 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동된다.

바람직한 실시예로서, 상기 도어 판은 회전 각운동량이 커지도록 상기 자유단에 자중 모멘트 강화 구조를 부가하고, 상기 자중 모멘트 강화 구조는 상기 자유단에 대해 끝단 꺾음 구조로 중량체를 형성하는 꺾임 엔드, 상기 자유단에 대해 끝단 말음 구조로 중량체를 형성하는 말림 엔드, 상기 자유단에 대해 끝단 접음 구조로 중량체를 형성하는 접힘 엔드 및 상기 자유단에 대해 끝단 부재 추가 구조로 중량체를 형성하는 무게 추 엔드 중 어느 하나이다.

그리고 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, 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동, 상하 슬라이딩 이동 및 회전 각운동 중 어느 하나로 상기 히트 싱크 쪽으로 외부 공기를 보내고, 상기 외부 공기의 토출 속도로 상기 공기 흐름에 유동을 발생시켜 상기 열을 분산시켜 주는 공기토출장치를 갖춘 램프 시스템이 포함되는 것을 특징으로 하는 한다.

이러한 본 발명의 차량용 램프 시스템은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 히트 싱크의 방열 및 열원 주변으로 보내지는 외부 공기(즉, 대기)의 유동 속도 중가에 의한 방열이 시너지 효과를 발생함으로써 램프의 열원 주변에 대한 방열 효율이 크게 높아질 수 있다. 둘째, 열원 주변에 대한 외부 공기의 유동 속도를 빠르게 하는 공기토출장치의 움직임이 차량의 정치/가속/감속 등 주행 변화에 의한 관성 및 엔진 떨림이 진동으로 활용되어 발생됨으로써 광원 모듈, 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 시스템이 진동형 공기토출장치, 슬라이딩형 공기토출장치, 회전형 공기토출장치 중 어느 하나로 구성되는 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 진동형 유동변화 발생장치의 공기 배출판과 공기 유입판의 레이아웃 설정 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 슬라이딩형 공기토출장치가 복수개의 스프링으로 구성된 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전형 공기토출장치가 도어판의 끝단부위를 다양하게 변형한 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 진동형 유동변화 발생장치의 작동 상태이며, 도 6은 본 발명에 따른 슬라이딩형 공기토출장치의 작동 상태이고, 도 7은 본 발명에 따른 회전형 공기토출장치의 작동 상태이다.

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 시스템(1)은 광학 모듈(10), 히트 싱크(20) 및 공기토출장치(30)를 포함한다. 이 경우 상기 램프 시스템(1)은 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 공기토출장치(30)는 차량 주행에 의한 관성 및 엔진 떨림을 이용한 진동으로 광학 모듈(10)과 히트 싱크(20)의 주변 공간에 공기를 토출하고, 토출 공기가 주변 공간에서 유동을 변화시켜줌으로써 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), 정차 시 움직임 또는 엔진 떨림에 의한 차량 전방방향 관성력(+ A) 및 차량의 차속 증가(즉, 가속 상황), 정차 시 움직임 또는 엔진 떨림에 의한 차량 후방방향 관성력(- A)으로 구분될 수 있다.

이를 위해 상기 공기토출장치(30)는 진동형 공기토출장치(30-1), 슬라이딩형 공기토출장치(30-2) 및 회전형 공기토출장치(30-3) 중 어느 하나로 구성된다.

구체적으로 상기 진동형 공기토출장치(30-1)는 공기토출박스(31), 밸브(33,34) 및 진동 부재(36-1)로 구성된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)는 외부 공기가 채워지는 빈 내부공간을 형성한 “∩”오픈 형상의 직사각형상 박스 구조로 이루어져 그 하면부를 진동 부재(36-1)로 막아 빈 내부공간을 밀폐하며, 박스 구조로 일측 부위를 이용해 히트 싱크(20)의 일부 부위와 결합되고, 박스 구조의 상면부위로 공기 토출부(31a)를 형성하면서 측면 중 한쪽 측면부위로 측면 공기 유입부(31b)를 형성한다. 그러므로 상기 공기토출박스(31)는 내부공간에 형성되는 대기압 대비 압력 변화로 측면 공기 유입부(31b)로 외부 공기가 내부공간에 유입된 후 공기 토출부(31a)로 내부공간에서 외부 공기가 외부로 토출된다. 이 경우 상기 외부는 광학 모듈(10)과 히트 싱크(20)의 열원 주변 공간을 의미한다.

특히 상기 공기 토출부(31a)는 공기토출박스(31)의 직사각형상 박스 구조의 수평 길이 방향을 따라 길게 개구된 수평 개구 슬릿 구조를 형성함으로써 히트 싱크(20)의 전체 구간을 공기 토출 영역으로 형성할 수 있다. 반면 상기 측면 공기 유입부(31b)는 공기토출박스(31)의 직사각형상 박스 구조의 수직 길이 방향을 따라 짧게 개구된 수직 개구 슬릿 구조를 형성한다.

일례로 상기 밸브(33,34)는 공기 배출판(33) 및 공기 유입판(34)으로 구성된다. 이 경우 상기 공기 배출판(33)은 공기토출박스(31)의 공기 토출부(31a)에 위치되어 공기토출박스(31)의 내부 공간 압력이 높을 때 공기 토출부(31a)를 열어 주며, 반면 상기 공기 유입판(34)은 공기토출박스(31)의 측면 공기 유입부(31b)에 위치되어 공기토출박스(31)의 내부 공간 압력이 낮을 때 측면 공기 유입부(31b)를 열어 준다.

이를 위해 상기 공기 배출판(33) 및 상기 공기 유입판(34)은 얇은 판막 구조로 이루어지고, 상기 공기 배출판(33)은 한쪽 부위가 공기토출박스(31)의 상면 부위에 고정되어 외부로 노출되며, 반면 상기 공기 유입판(34)은 한쪽 부위가 공기토출박스(31)의 내부 공간에서 한쪽 측면 부위에 고정되어 외부로 노출되지 않는다.

특히 상기 공기 배출판(33)은 공기 토출부(31a)의 수평 개구 슬릿 길이에 맞춰진 크기로 이루어져 공기 토출부(31a)의 전체를 가려주고, 상기 공기 유입판(34)은 측면 공기 유입부(31b)의 수직 개구 슬릿 길이에 맞춰진 크기로 이루어져 측면 공기 유입부(31b)의 전체를 가려준다.

일례로 상기 진동 부재(36-1)는 진동 판(37a) 및 관성체(37b)로 구성된다. 이 경우 상기 진동 판(37a)은 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 직사각형상 박스 구조 하면부를 형성함으로써 “∩”오픈 형상을 “ㅁ”밀폐 형상으로 만들어 주고, 상기 관성체(37b)는 공기토출박스(31)의 내부 공간에서 진동 판(37a)의 중앙 구간에 용접으로 고정된다.

이를 위해 상기 진동 판(37a)은 탄성을 갖는 탄성재로 이루어지고, 상기 관성체(37b)는 소정 크기의 중량체로 동작함으로써 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 상하 움직임으로 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 넓히거나 좁혀 내부 공간 내 압력이 변화되도록 한다.

구체적으로 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)는 공기토출박스(31), 공기 배출판(33) 및 슬라이딩 부재(36-2)로 구성된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)는 상기 진동형 공기토출장치(30-1)에 적용된 공기토출박스(31)와 동일한 작용을 하며, 다만 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 직사각형상 박스 구조 하면부를 하단 공기 유입부(31c)로 하여 슬라이딩 부재(36-2)가 구비되는 차이가 있다.

그러므로 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)의 공기토출박스(31)는 공기 토출부(31a)가 박스 구조의 상면부위에 형성되어 공기토출박스(31)의 내부 공간 압력이 높을 때 공기 토출부(31a)를 열어 줌은 동일하나, 측면 공기 유입부(31b)를 형성하지 않고 하단 공기 유입부(31c)가 형성됨으로써 공기토출박스(31)의 내부 공간 압력과 무관하게 슬라이딩 부재(36-2)의 하방향 이동으로 열려져 외부 공기를 내부 공간으로 유입시켜 주는 차이가 있다.

일례로 상기 공기 배출판(33)은 공기토출박스(31)의 공기 토출부(31a)에 위치되어 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적이 슬라이딩 부재(36-2)의 상방향 이동으로 작아질 때 공기 토출부(31a)를 열어 준다. 그러므로 상기 공기 배출판(33)은 상기 진동형 공기토출장치(30-1)에 적용된 공기 배출판(33)과 동일한 작용을 한다.

일례로 상기 슬라이딩 부재(36-2)는 슬라이딩 판(38a), 관성체(38b) 및 스프링(38c)으로 구성된다. 이 경우 상기 슬라이딩 판(38a)은 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 직사각형상 박스 구조 하면부를 형성함으로써 “∩”오픈 형상을 “ㅁ”밀폐 형상으로 만들어 주고, 상기 관성체(38b)는 공기토출박스(31)의 내부 공간에서 슬라이딩 판(38a)의 중앙 구간에 용접으로 고정되며, 상기 스프링(38c)은 슬라이딩 판(38a)의 하방향 이동으로 압축된 후 탄성복원력으로 상방향 이동시켜 준다.

이를 위해 상기 슬라이딩 판(38a)은 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 하면부인 하단 공기 유입부(31c)를 가려 주는 크기로 이루어지고, 그 크기는 공기토출박스(31)의 양쪽 측면을 따라 내부 공간의 위로 올라가도록 내부 공간 크기에 맞춰진다.

그리고 상기 관성체(38b)는 소정 크기의 중량체로 동작함으로써 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)을 이용한 상하 움직임으로 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 넓히거나 좁혀 내부 공간 내 압력이 변화되도록 한다.

또한, 상기 스프링(38c)은 코일 스프링으로 이루어지고, 일단이 슬라이딩 판(38a)에 고정되면서 타단이 램프 시스템(1)이 위치된 차체 패널 부위를 이용하여 고정됨으로써 슬라이딩 판(38a)을 탄발지지하여 초기 위치에서 공기토출박스(31)의 하단 공기 유입부(31c)를 가려줄 수 있도록 지지하여 준다.

구체적으로 상기 회전형 공기토출장치(30-3)는 공기토출박스(31), 공기 배출판(33) 및 회전 부재(36-3)로 구성된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)와 상기 공기 배출판(33)은 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)에 적용된 공기토출박스(31)와 동일한 작용을 한다.

일례로 상기 회전 부재(36-3)는 도어 판(39a) 및 힌지 축(39b)으로 구성된다. 이 경우 상기 도어 판(39a)은 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 직사각형상 박스 구조 하면부를 형성함으로써 “∩”오픈 형상을 “ㅁ”밀폐 형상으로 만들어 주고, 상기 힌지 축(39b)은 공기토출박스(31)의 양쪽 측면 중 한쪽 측면의 측벽에 구비되어 도어 판(39a)의 각운동 중심으로 작용한다.

이를 위해 상기 도어 판(39a)은 공기토출박스(31)의 “∩”오픈 형상의 하면부인 하단 공기 유입부(31c)를 가려 주는 크기로 이루어지고, 그 크기는 공기토출박스(31)의 양쪽 측면을 형성하는 측벽 간 간격 크기에 맞춰진다.

그리고 상기 힌지 축(39b)은 도어 판(39a)의 한쪽 끝부위에 고정되어 공기토출박스(31)의 측벽에 힌지 결합되거나 또는 도어 판(39a)의 한쪽 끝부위와 공기토출박스(31)의 측벽에 각각 결합된 경첩 구조로 이루어질 수 있다. 특히 상기 힌지 축(39b)은 공기토출박스(31)의 측벽과 도어 판(39a)의 상면 또는 하면에 탄발지지되는 토션 스프링(도시되지 않음)을 구비하여 도어 판(39a)의 복귀 시 스프링 탄성력이 작?E할 수 있도록 한다.

한편 도 2는 진동형 공기토출장치(30-1)에서 요구되는 밸브(33,34)의 레이아웃을 예시 한다.

도시된 바와 같이, 상기 공기토출박스(31)의 폭 길이(L) 및 높이(H)의 100%를 각각의 기준으로 할 때 공기 토출부(31a)의 공기토출위치(l)를 약 80~90%에 위치시켜 공기 배출판(33)을 설치하며, 측면 공기 유입부(31b)의 공기흡입위치(h)를 약 80~90%에 위치시켜 공기 유입판(34)을 설치한다.

이로부터 상기 공기 토출부(31a)와 상기 측면 공기 유입부(31b)는 공기토출박스(31)의 폭 길이(L) 및 높이(H)의 크기에서 서로에 대해 구조적으로 가능한 멀리 떨어짐으로써 공기토출박스(31)의 내부공간으로 들어온 외부 공기가 내부 공간에서 효과적으로 유입된 후 배출될 수 있다.

반면 도 3 내지 도 4는 슬라이딩형 공기토출장치(30-2) 및 회전형 공기토출장치(30-3)에 대한 다양한 변형 구성을 예시한다.

도 3을 참조하면, 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)는 스프링(38c)의 스프링 탄성율을 조절하여 슬라이딩 판(38a)의 상방향 이동력을 보다 강화시켜 줌을 예시한다.

이를 위해 상기 스프링(38c)은 3개의 제1,2,3 스프링(38c-1,38c-2,38c-3)으로 구성되고, 상기 제1 스프링(38c-1)을 슬라이딩 판(38a)의 중앙 구간에 위치시킨 상태에서 제2 스프링(38c-2)과 제3 스프링(38c-3)을 제1 스프링(38c-1)과 견격을 두고 슬라이딩 판(38a)의 좌우 구간에 위치시켜 준다.

그러므로 상기 제1,2,3 스프링(38c-1,38c-2,38c-3)의 각각은 슬라이딩 판(38a)의 하방향 이동으로 압축 후 균일하면서도 강한 스프링 복원력으로 슬라이딩 판(38a)을 상방향으로 이동시켜 줄 수 있고, 이러한 슬라이딩 판(38a)의 빠른 상방향 이동은 공기토출박스(31)의 내부공간에서 압력 변화를 크게 함으로써 공기 배출판(33)이 보다 빠르게 열려 질 수 있도록 한다.

도 4를 참조하면, 상기 회전형 공기토출장치(30-3)는 자중 모멘트 강화 구조(a,b,c,d)를 도어 판(39a)에 부가함으로써 관성에 의한 이동량이 보다 커질 수 있음을 예시한다.

이를 위해 상기 자중 모멘트 강화 구조(a,b,c,d)는 꺾임 엔드(39a-1), 말림 엔드(39a-2), 접힘 엔드(39a-3) 및 무게 추 엔드(39a-4) 중 어느 하나가 힌지 축(39b)과 결합된 도어 판(39a)의 고정단과 반대부위인 자유단에 적용하여 준다.

일례로 상기 꺾임 엔드(39a-1)는 자유단에 대해 끝단 꺾음 구조로 중량체를 형성하며, 상기 말림 엔드(39a-2)는 자유단에 대해 끝단 말음 구조로 중량체를 형성하고, 상기 접힘 엔드(39a-3)는 자유단에 대해 끝단 접음 구조로 중량체를 형성하며, 상기 무게 추 엔드(39a-4)는 자유단에 대해 끝단 부재 추가 구조로 중량체를 형성한다.

그러므로 상기 자중 모멘트 강화 구조(a,b,c,d)는 소정 크기의 중량체로 동작함으로써 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)에 의한 하방향 이동량(즉, 관성에 의한 이동량)을 보다 크게 함으로써 외부 공기 유량을 보다 많이 공기토출박스(31)의 내부 공간으로 유입시켜 줄 수 있다.

한편 도 5 내지 도 7은 진동형 공기토출장치(30-1), 슬라이딩형 공기토출장치(30-2) 및 회전형 공기토출장치(30-3)의 각각이 차량 속도 변화에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 작동하여 외부 공기를 열원 주변 공간으로 토출하고, 이러한 외부 공기 토출로 열원 주변 공간에 대한 히트싱크(20)의 냉각 효율을 향상됨이 예시된다.

도 5의 진동형 공기토출장치(30-1)의 작동을 참조하면, 상기 진동형 공기토출장치(30-1)는 주행 중 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 공기토출박스(31)가 그 반대 방향으로 힘을 받아 작동된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)에 가해진 힘은 관성체(37b)에 작용하여 밑으로 내려감으로써 진동 판(37a)이 관성에 의한 하향이동(a)을 발생하고, 상기 관성에 의한 하향이동(a)은 진동 판(37a)을 밑으로 내림으로써 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 확장하여 내부 공간의 내부 압력 감소(b)를 자져온다. 이때 상기 내부 압력 감소(b)는 외부 공기 압력인 대기압보다 작아짐을 의미한다.

그러면 상기 공기토출박스(31)의 측면 공기 유입부(31b)에 가해지는 외부 공기 압력(즉, 대기압)은 공기 유입판(34)을 내부 공간쪽으로 밀어냄으로써 내부 공간이 외부와 연통되고, 이로 인해 상기 공기토출박스(31)의 내부 공간에는 내부 압력 감소(b)된 만큼 외부공기 유입(c)이 이루어진다.

이어 상기 진동 판(37a)은 관성에 의한 하향이동(a)의 최저점 상태에서 탄성 복원력으로 관성체(37b)와 함께 관성에 의한 상향이동(d)으로 위로 올라간다. 즉, 상기 진동 판(37a)은 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)이 가해지는 동안 현 진동을 반복적으로 형성하여 준다.

그러면 상기 진동 판(37a)은 관성에 의한 상향이동(d)의 최고점 상태까지 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 축소함으로써 내부 공간의 내부 압력 증가(e)를 자져온다. 이때 상기 내부 압력 증가(e)는 외부 공기 압력인 대기압보다 커지므로 공기 유입판(34)을 측면 공기 유입부(31b)쪽으로 밀어냄으로써 측면 공기 유입부(31b)이 막혀진다.

그 결과 상기 공기토출박스(31)는 내부 압력 증가(e)로 공기 토출부(31a)를 막고 있는 공기 배출판(33)을 열어 주고, 상기 공기 배출판(33)의 열림은 공기 토출부(31a)를 통한 내부 공기 배출(f)을 형성함으로써 내부 공간으로 들어온 외부 공기가 공기 토출부(31a)를 통해 공기토출박스(31)의 외부로 빠져나가게 된다.

이와 같이 상기 진동형 공기토출장치(30-1)는 차량(100)의 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 진동부재(36-1)가 진동 판(37a)과 관성체(37b)의 조합에 의한 현 진동 반복으로 공기토출박스(31)에서 외부 공기를 토출하고, 토출 공기가 열원 주변 공간에 유속을 증가해 줌으로써 히트 싱크(20)에 대한 빠른 공기 흐름으로 히트 싱크(20)의 방열 성능 및 효율을 크게 높여 줄 수 있다.

그리고 도 6의 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)의 작동을 참조하면, 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)는 주행 중 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 공기토출박스(31)가 그 반대 방향으로 힘을 받아 작동된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)에 가해진 힘은 관성체(38b)에 작용하여 밑으로 내려감으로써 슬라이딩 판(38a)이 관성에 의한 하향이동(a)을 발생하고, 상기 관성에 의한 하향이동(a)은 슬라이딩 판(38a)이 스프링(38c)을 압축하면서 밑으로 내림으로써 공기토출박스(31)의 내부 공간을 외부와 연통시켜 내부 공간의 내부 압력 감소(b)를 자져온다. 이때 상기 내부 압력 감소(b)는 외부 공기 압력인 대기압보다 작아짐을 의미한다.

그러면 상기 공기토출박스(31)의 내부 공간에는 공기토출박스(31)의 하단 공기 유입부(31c)를 통해 외부공기 유입(c)이 이루어진다.

이어 상기 슬라이딩 판(38a)은 관성에 의한 하향이동(a)의 최저점 상태에서 스프링(38c)의 탄성 복원력을 받아 관성체(38b)와 함께 관성에 의한 상향이동(d)으로 위로 올라간다. 즉, 상기 슬라이딩 판(38a)은 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)이 가해지는 동안 상하 슬아이딩 이동을 반복적으로 형성하여 준다.

그러면 상기 슬라이딩 판(38a)은 관성에 의한 상향이동(d)의 최고점 상태까지 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 축소함으로써 내부 공간의 내부 압력 증가(e)를 가져온다.

그 결과 상기 공기토출박스(31)는 내부 압력 증가(e)로 공기 토출부(31a)를 막고 있는 공기 배출판(33)을 열어 주고, 상기 공기 배출판(33)의 열림은 공기 토출부(31a)를 통한 내부 공기 배출(f)을 형성함으로써 내부 공간으로 들어온 외부 공기가 공기 토출부(31a)를 통해 공기토출박스(31)의 외부로 빠져나가게 된다.

이와 같이 상기 슬라이딩형 공기토출장치(30-2)는 차량(100)의 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 슬라이딩 부재(36-2)가 슬라이딩 판(38a), 관성체(38b) 및 스프링(38c)의 조합에 의한 상하 슬라이딩 이동 반복으로 공기토출박스(31)에서 외부 공기를 토출하고, 토출 공기가 열원 주변 공간에 유속을 증가해 줌으로써 히트 싱크(20)에 대한 빠른 공기 흐름으로 히트 싱크(20)의 방열 성능 및 효율을 크게 높여 줄 수 있다.

또한, 도 7의 회전형 공기토출장치(30-3)의 작동을 참조하면, 상기 회전형 공기토출장치(30-3)는 주행 중 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 공기토출박스(31)가 그 반대 방향으로 힘을 받아 작동된다.

일례로 상기 공기토출박스(31)에 가해진 힘은 도어 판(39a)에 작용하여 힌지 축(39b)을 회전 중심으로 하여 자유단 부위가 밑으로 내려감으로써 도어 판(39a)이 관성에 의한 시계방향회전(a)을 발생하고, 상기 관성에 의한 시계방향회전(a)은 공기토출박스(31)의 하단 공기 유입부(31c)를 통해 공기토출박스(31)의 내부 공간이 외부와 연통되도록 한다.

이로 인해 상기 공기토출박스(31)의 내부 공간은 내부 압력 감소(b)를 가져오고, 상기 하단 공기 유입부(31c)는 내부 공간으로 외부공기 유입(c)을 형성한다. 이때 상기 내부 압력 감소(b)는 외부 공기 압력인 대기압보다 작아짐을 의미한다.

이어 상기 도어 판(39a)은 관성에 의한 시계방향회전(a)의 최저점 상태에서 힌지 축(39b)을 회전 중심으로 하여 다시 관성에 의한 반시계방향회전(d)으로 위로 올라간다. 즉, 상기 도어 판(39a)은 차량(100)의 속도 변화(예, 감속, 가속, 정치 등)에 의한 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)이 가해지는 동안 각운동을 반복적으로 형성하여 준다.

그러면 상기 도어 판(39a)은 관성에 의한 반시계방향회전(d)의 최고점 상태까지 공기토출박스(31)의 내부 공간 체적을 축소함으로써 내부 공간의 내부 압력 증가(e)를 자져온다.

그 결과 상기 공기토출박스(31)는 내부 압력 증가(e)로 공기 토출부(31a)를 막고 있는 공기 배출판(33)을 열어 주고, 상기 공기 배출판(33)의 열림은 공기 토출부(31a)를 통한 내부 공기 배출(f)을 형성함으로써 내부 공간으로 들어온 외부 공기가 공기 토출부(31a)를 통해 공기토출박스(31)의 외부로 빠져나가게 된다.

이와 같이 상기 회전형 공기토출장치(30-3)는 차량(100)의 관성력(즉, + A 관성력 또는 - A 관성력)으로 회전 부재(36-3)가 도어 판(39a) 및 힌지 축(39b)의 조합에 의한 각 운동 반복으로 공기토출박스(31)에서 외부 공기를 토출하고, 토출 공기가 열원 주변 공간에 유속을 증가해 줌으로써 히트 싱크(20)에 대한 빠른 공기 흐름으로 히트 싱크(20)의 방열 성능 및 효율을 크게 높여 줄 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 램프 시스템(1)은 광학 모듈(10)의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크(20) 주변 공간으로 보내지는 외부 공기가 열원 주변 공간에 유동을 형성하여 빠른 유속으로 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크(20)의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 상기 유동이 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동, 상하 슬라이딩 이동 및 회전 각운동 중 어느 하나로 발생되는 공기토출장치(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 진동을 활용함으로써 열원과 히트싱크(20)의 방열에 전자 장비 없이 열원 주변의 유동변화 만으로 가능하다.

1 : 램프 시스템 10 : 광학 모듈
20 : 히트 싱크 30 : 공기토출장치
30-1 : 진동형 공기토출장치
30-2 : 슬라이딩형 공기토출장치
30-3 : 회전형 공기토출장치
31 : 공기토출박스 31a : 공기 토출부
31b : 측면 공기 유입부 31c : 하단 공기 유입부
33 : 공기 배출판 34 : 공기 유입판
36-1 : 진동 부재 36-2 : 슬라이딩 부재
36-3 : 회전 부재
37a : 잔동 판 37b,38b : 관성체
38a : 슬라이딩 판 39a : 도어판
38c : 스프링 38c-1,38c-2,38c-3 : 제1,2,3 스프링
39a-1 : 꺾임 엔드 39a-2 : 말림 엔드
39a-3 : 접힘 엔드 39a-4 : 무게 추 엔드
39b : 힌지 축
100 : 차량

Claims (20)

1. 빛이 조사되는 광원을 갖춘 광학 모듈;
   상기 광원에 의한 주변 공간 열을 공기 흐름으로 방열하는 히트 싱크; 및
   차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 히트 싱크의 주변 공간에 외부 공기를 토출하고, 토출 공기가 상기 주변 공간에서 유동을 변화시켜 상기 열을 분산시켜 주는 공기토출장치
   가 포함되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 차량 관성력은 차량의 감속, 가속 및 정차 중 어느 하나의 차량 상태에 의한 상하 움직임 또는 엔진 밀림으로 인한 상하 움직임으로 발생되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 공기토출장치는 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 진동형 공기토출장치, 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상하 슬라이딩 이동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 슬라이딩형 공기토출장치, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 회전 각운동되어 상기 토출 공기에 유속을 발생시켜 주는 회전형 공기토출장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 진동형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 현 진동으로 상기 공기토출박스의 내부공간 체적을 변화시키고, 내부공간 체적 증가로 내부공간압력을 낮추거나 내부공간 체적 감소로 내부공간압력을 높여주는 진동 부재; 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판; 및 상기 공기토출박스의 내부공간압력 저감으로 열려 상기 외부 공기를 유입시켜주는 공기 유입판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 박스 상부에서 한쪽부위로 형성되고, 상기 공기 유입판은 상기 공기토출박스의 박스 측부에서 아래쪽부위로 형성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 외부에 구비되고, 상기 공기 유입판은 상기 공기토출박스의 상기 내부공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
7. 청구항 4에 있어서, 상기 진동 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 진동 판, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 현 진동이 발생하도록 상기 진동 판에 구비된 관성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 진동 판은 탄성체이고, 상기 관성체는 중량물인 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
9. 청구항 3에 있어서, 상기 슬라이딩형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 상하 슬라이딩 이동으로 상기 외부 공기가 유입되도록 상기 공기토출박스의 내부 공간 하부를 개방하고, 내부공간압력이 높아지도록 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동되는 슬라이딩 부재; 및 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
   
10. 청구항 9에 있어서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
11. 청구항 9에 있어서, 상기 슬라이딩 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 슬라이딩 판, 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 상하 슬라이딩 이동이 발생하도록 상기 슬라이딩 판에 구비된 관성체, 및 상기 슬라이딩 판에 고정되고, 상기 상하 슬라이딩 이동에 탄성 복원력을 부가시켜 주는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
12. 청구항 11에 있어서, 상기 관성체는 중량물이고, 상기 스프링은 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
13. 청구항 3에 있어서, 상기 회전형 공기토출장치는 상기 외부 공기를 유입해 상기 토출 공기로 내보내는 내부 공간을 갖춘 공기토출박스; 상기 회전 각 운동으로 상기 외부 공기가 유입되도록 상기 공기토출박스의 내부 공간 하부를 개방하고, 내부공간압력이 높아지도록 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동되는 슬라이딩 부재; 및 상기 공기토출박스의 내부공간압력 증가로 열려 상기 토출 공기로 내보내는 공기 배출판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
14. 청구항 9에 있어서, 상기 공기 배출판은 상기 공기토출박스의 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
15. 청구항 13에 있어서, 상기 회전 부재는 상기 공기토출박스의 내부 공간 하단부를 형성하여 상기 내부공간을 밀폐하는 도어 판, 및 상기 차량 관성력에 의한 움직임으로 상기 회전 각운동이 발생하도록 상기 도어 판의 회전 중심으로 작용하는 힌지 축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
16. 청구항 15에 있어서, 상기 힌지 축은 상기 공기토출박스의 한쪽 측벽과 상기 도어 판의 한쪽 끝단을 고정하고, 상기 도어 판은 다른쪽 끝단을 자유단으로 하여 상기 내부 공간의 안쪽으로 이동되는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
17. 청구항 16에 있어서, 상기 도어 판은 회전 각운동량이 커지도록 상기 자유단에 자중 모멘트 강화 구조를 부가하는 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
18. 청구항 17에 있어서, 상기 자중 모멘트 강화 구조는 상기 자유단에 대해 끝단 꺾음 구조로 중량체를 형성하는 꺾임 엔드, 상기 자유단에 대해 끝단 말음 구조로 중량체를 형성하는 말림 엔드, 상기 자유단에 대해 끝단 접음 구조로 중량체를 형성하는 접힘 엔드 및 상기 자유단에 대해 끝단 부재 추가 구조로 중량체를 형성하는 무게 추 엔드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 램프 시스템.
    
19. 광학 모듈의 광원의 빛 조사에 의한 열을 방열하는 히트 싱크 주변 공간의 공기 흐름을 가속화시켜 상기 히트 싱크의 방열 효율을 높여 주는 유동을 형성하고, 차량 관성력에 의한 움직임으로 현 진동, 상하 슬라이딩 이동 및 회전 각운동 중 어느 하나로 상기 히트 싱크 쪽으로 외부 공기를 보내고, 상기 외부 공기의 토출 속도로 상기 공기 흐름에 유동을 발생시켜 상기 열을 분산시켜 주는 공기토출장치를 갖춘 램프 시스템;
    이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
    
20. 청구항 19에 있어서, 상기 차량 관성력은 차량의 감속, 가속 및 정차 중 어느 하나의 차량 상태에 의한 상하 움직임 또는 엔진 밀림으로 인한 상하 움직임으로 발생되는 것을 특징으로 하는 차량.

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