KR20230044458A - 광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스 및 제조 방법 - Google Patents

광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스 및 제조 방법 Download PDF

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KR20230044458A
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마르쿠스 조제프 헨리쿠스 케셀스
마티아스 엡마이어
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플로리스 마리아 헤르만쯔 크롬프보에츠
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루미레즈 엘엘씨
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Abstract

광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스는 중심 링, 히트 싱크, 적어도 하나의 하우징 부분 및 적어도 하나의 팬을 포함한다. 중심 링은 제1 측 및 제2 측을 갖고, 중심 링을 광학 요소에 기계적으로 결합하기 위한 기계적 인터페이스를 포함한다. 히트 싱크는 적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위한 조명 모듈 장착 부분 및 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조를 포함한다. 히트 싱크는 적어도 하나의 중공 구조 전체가 중심 링의 제1 측 위에 있는 상태로 중심 링에 대해 위치된다. 적어도 하나의 팬은 적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함한다. 적어도 하나의 팬의 적어도 일부는 적어도 하나의 블레이드가 적어도 하나의 중공 구조 내에 있는 상태로 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함된다.

Description

광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스 및 제조 방법
본 출원은 2020년 7월 28일자로 출원된 유럽 특허 출원 번호 20188125.7에 대한 우선권을 주장하며, 이로써 상기 출원의 내용은 본원에 참조로 포함된다.
자동차 라이트들(예를 들어, 자동차 헤드램프들)로서 사용되는 현대의 조명 디바이스들은 보통 히트 싱크를 포함한다. 조명 모듈 또는 발광 디바이스(예를 들어, 발광 다이오드(LED))는, 조명 모듈을 작동시키는 것으로부터의 열이 조명 모듈에 손상을 가하지 않고 안전하게 소산될 수 있도록, 히트 싱크에 부착될 수 있다. 히트 싱크에 부착된 조명 모듈은, 조명 모듈이 외부적으로 제어될 수 있도록, 예컨대, 켜지거나 꺼질 수 있도록, 전기 라인들을 통해 전기 인터페이스에 연결될 수 있다.
광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스는 중심 링, 히트 싱크, 적어도 하나의 하우징 부분 및 적어도 하나의 팬을 포함한다. 중심 링은 제1 측 및 제2 측을 갖고, 중심 링을 광학 요소에 기계적으로 결합하기 위한 기계적 인터페이스를 포함한다. 히트 싱크는 적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위한 조명 모듈 장착 부분 및 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조를 포함한다. 히트 싱크는 중심 링에 대해 위치되며, 적어도 하나의 중공 구조 전체가 중심 링의 제1 측 위에 있다. 적어도 하나의 팬은 적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함한다. 적어도 하나의 팬의 적어도 일부는, 적어도 하나의 블레이드가 적어도 하나의 중공 구조 내에 있는 상태로 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함된다.
첨부 도면들과 함께 예로서 주어지는 다음의 설명으로부터 더 세밀한 이해를 얻을 수 있고, 도면들에서:
도 1a는 예시적인 조명 디바이스의 단면도이고;
도 1b는 도 1a의 예시적인 조명 디바이스의 개략도이고;
도 1c는 할로겐 램프 펜던트의 도면이고;
도 2는 다른 예시적인 조명 디바이스의 개략적인 단면도이고;
도 3, 도 4 및 도 5는 다른 예시적인 조명 디바이스들의 개략도들이고;
도 6은 조명 디바이스를 제조하는 예시적인 방법의 흐름도이고;
도 7은 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이고;
도 8은 다른 예시적인 차량 헤드램프 시스템의 도면이다.
상이한 광 조명 시스템들 및/또는 발광 다이오드("LED") 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이러한 예들은 상호 배타적이지 않고, 일 예에서 발견된 특징들은 추가적인 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예에서 발견된 특징들과 조합될 수 있다. 이에 따라, 첨부 도면들에 도시된 예들은 단지 예시적인 목적들을 위해 제공되고 그들은 본 개시내용을 어떤 방식으로든 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 전체에 걸쳐서 유사한 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다.
다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다는 점이 이해될 것이다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 요소는 제2 요소로 명명될 수 있고 제2 요소는 제1 요소로 명명될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함할 수 있다.
한 요소, 예컨대, 층, 영역 또는 기판이 다른 요소 "상에" 있거나 다른 요소 "상으로" 연장되는 것으로 언급될 때, 한 요소가 다른 요소 상에 직접 있거나 다른 요소 상으로 직접 연장될 수 있거나 개재 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 반대로, 한 요소가 다른 요소 "상에 직접" 있거나 다른 요소 "상으로 직접" 연장되는 것으로 언급될 때, 개재 요소들이 존재하지 않을 수 있다. 한 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 언급될 때, 한 요소가 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있고/있거나 하나 이상의 개재 요소를 통해 다른 요소에 연결 또는 결합될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 반대로, 한 요소가 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되는 것으로 언급될 때, 한 요소와 다른 요소 사이에 개재 요소들이 존재하지 않는다. 이러한 용어들은 도면들에 도시된 임의의 배향 외에 요소의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
상대적 용어들, 예컨대, "아래", "위", "상부", "하부", "수평" 또는 "수직"이, 도면들에 예시된 바와 같이 한 요소, 층, 또는 영역과 다른 요소, 층, 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
할로겐 램프들은 수년 동안 자동차 헤드라이팅을 위한 기본 광원이었다. 그러나, 수반되는 새로운 설계 가능성들 및 에너지 효율을 갖는 LED 기술의 최근의 진보들은, LED 기술에 기초하여 할로겐에 대한 합법적인 대체물, 소위 LED 개량품들을 찾는 것에 대한 흥미를 돋우었다. 그러한 LED 개량품들은 수년 동안 시장에 나왔고 할로겐 헤드램프들에 대한 인기있는 애프터마켓 대체물이다. 그러나, 이 개량품들의 거의 전부는 법적 요건들을 충족시키지 않으며, 따라서 도로 상에서 허용되지 않는다.
자동차 기구들을 위한 조명 전구들과 같은, 그러한 조명 디바이스들의 개량 응용들에서, 규정을 준수하는 광 빔 패턴 및 기계적 피팅이 달성될 필요가 있다. 규정을 준수하는 광 빔을 보장하기 위해, 효율적이고 콤팩트한 조명 모듈들이 사용될 수 있다. 조명 디바이스의 작동 동안 생성된 열을 소산시키기 위해, 조명 디바이스의 양호한 성능을 보장하기 위해 적절한 냉각이 제공되어야 한다.
개량품들 또는 개량된 조명 디바이스들은 양호한 성능을 제공하기 위해 그들의 할로겐 램프 펜던트들의 특성들을 광학적으로 모방해야 한다. 하나의 어려움은 기계적 경계들 내에 머무르면서 여전히 양호한 열 관리를 제공하는 것이다. 이는, 필요한 전력이 높고 따라서 추가적인 냉각 수단(예를 들어, 팬)이 개량품의 배면 상에 일반적으로 설치되는 자동차 헤드램프들에서의 피팅에 특히 중요할 수 있다. 그러한 팬은 일반적으로, 원래의 할로겐 전구보다 훨씬 더 많은 공간을 사용하므로, 개량품은 팬이 램프 하우징의 외부에 배열되도록 램프 하우징의 내부에 피팅되지 않는다. 현재의 개량품들이 많은 공간을 사용하고 종종, 많은 자동차 헤드램프들에 피팅되지 않는 것은 불리할 수 있다.
금속 히트 싱크 상에 LED들을 장착하는 것은 LED들을 냉각시키는 일반적인 방법이다. 헤드램프의 전형적인 LED 개량에서, 주 열 전달 메커니즘은 LED, 땜납, 인쇄 회로 기판(PCB) 및/또는 리드 프레임 및 히트 싱크를 통한 열 전도를 포함할 수 있다. 팬을 이용하여, 히트 싱크 표면으로부터 자동차 헤드램프 내부의 공기 체적으로의 강제 대류를 가능하게 할 수 있다. 이는 할로겐 램프들과 다를 수 있는데, 할로겐 램프들은 히트 싱크와 같은 추가적인 구성요소들이 필요하지 않을 수 있도록, 열 복사를 통한 열 전달을 나타낼 수 있다. 이러한 추가적인 구성요소들은 또한, 자동차 헤드램프에 상당한 공간을 필요로 할 수 있고, 따라서, 조명 디바이스의 일부는 자동차 헤드램프의 외부에(예를 들어, 반사기 하우징의 외부에) 위치될 필요가 있을 수 있다. 본원에 설명된 실시예들은, 종래의 할로겐 램프 펜던트들을 외형적으로 모방하고 충분한 냉각을 갖는 조명 디바이스 및 그러한 조명 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
도 1a는 예시적인 조명 디바이스(2)의 단면도이다. 도 1a에 예시된 예에서, 조명 디바이스(2)는 중공 구조(12), 예컨대, 냉각 파이프, 팬(14), 및 조명 모듈 장착 부분(8)을 포함한다. 실시예들에서, 중공 구조(12)는 조명 디바이스(2)의 길이 방향(L)을 따라 연장된다. 팬(14)은 조명 디바이스(2)의 중공 구조(12)에 배치될 수 있고, 히트 싱크(4)와 조명 디바이스(2)의 주변 환경 사이의 열 교환을 가능하게 한다. 팬(14)은, 팬(14)을 작동시킴으로써 중공 구조(12)를 통한 공기 유동(A)이 가능하게 될 수 있는 방식으로 중공 구조(12)와 연결될 수 있다.
팬(14)은 하나 이상의 블레이드 및 하나 이상의 블레이드를 구동(예를 들어, 회전)하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 팬(14)을 위한 하우징은 히트 싱크(4)의 하우징 부분(6)(또는 팬 하우징 부분)에 의해 제공될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 팬 자체는 하우징을 포함하지 않을 수 있다. 그러한 하우징 부분은 추가적인 구성요소들을 포함할 수 있다. 하우징 부분은 또한, 하나의 비제한적인 예를 들자면, 중공 구조의 일부이거나, 예를 들어, 냉각 파이프와 같은 하나 이상의 공기 채널일 수 있다. 하우징 부분이 적어도 하나의 팬을 위한 하우징을 (예를 들어, 단독으로) 형성할 수 있는 경우, 하우징 부분은 또한, 팬 하우징 부분으로 지칭될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 팬은 적어도 하나의 하우징 부분에 포함될 수 있다. 적어도 하나의 팬은, 그를, 예컨대, 접착, 용접, 리벳결합, 또는 이들의 조합에 의해, 예를 들어, 조명 디바이스의 하우징 부분 내에 장착하거나 통합함으로써 적어도 하나의 하우징 부분에 포함될 수 있다.
적어도 하나의 팬은 조명 디바이스의 하우징 부분 내에 또는 하우징 부분에 배열(예를 들어, 장착)될 수 있다. 적어도 하나의 팬은 플라스틱, 금속, 강성 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있거나 그러한 것으로 만들어질 수 있다. 적어도 하나의 팬은 방사상 또는 축방향 팬일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 팬은 위에서 설명된 바와 같이 복수의(예를 들어, 적어도 2개의) 베인들 또는 블레이드들을 포함할 수 있다. 복수의 베인들 또는 블레이드들은 복수의 베인들 또는 블레이드들이 원심 팬을 가능하게 할 수 있는(예를 들어, 원심 팬으로서 작용할 수 있는) 방식으로 성형될 수 있다. 조명 디바이스가 광학 요소(예를 들어, 자동차 헤드램프)의 소켓에 장착될 때, 조명 디바이스의 하우징 부분은 자동차 헤드램프의 광학 요소를 나타내는 반사기 내에 여전히 위치될 수 있다. 이는, 본원에 설명된 실시예들에 따른 조명 디바이스가 할로겐 램프 펜던트를 모방하고 자동차 헤드램프에 또한 피팅되는 것을 가능하게 할 수 있다. 적어도 하나의 팬은 적어도 하나의 조명 모듈에 의해 생성된 열을 히트 싱크로부터 멀리 소산시키기에 충분한 체적 유동을 갖도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 팬은 조명 디바이스의 하우징 부분 내에 배열될 수 있다. 예를 들어, 하우징 부분은, 팬의 베인(들) 또는 블레이드(들)의 크기와 같이, 팬에 적응된 특정 크기를 가질 수 있다. 하우징 부분은 적어도 부분적으로 중공일 수 있고, 적어도 하나의 팬을 하우징 부분 내에 배열하는 것을 가능하게 한다. 팬이 하우징 부분 내에 배열되는 경우, 적어도 하나의 중공 구조는 팬이 중공 구조 밖으로 공기를 불어내거나 중공 구조 내로 공기를 흡입하는 것을 가능하게 하는 방식으로 배열될 수 있다.
대안적으로, 적어도 하나의 팬은 하우징 부분과 중심 링의 제1 측의 적어도 하나의 조명 모듈 장착 부분 사이에 배열될 수 있다. 이 경우, 팬은 팬이 공기를 중공 구조 안팎으로 불어낼 수 있도록 중공 구조와 관련한 방식으로 배열될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 하우징 부분은 중심 링의 제1 측 상에 또는, 중심 링의 제1 측에 대향하는, 중심 링의 제2 측 상에 위치될 수 있다. 제1 경우에, 하우징 부분은 조명 디바이스의 팬 하우징 부분일 수 있다. 하우징 부분은 팬을 위한 하우징을 제공할 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크에 부착되거나 히트 싱크에 통합되는 팬은 팬의 블레이드들 및 모터에 의해 표현될 수 있다. 조명 모듈 장착 부분, 중공 구조, 및/또는 (예를 들어, 팬) 하우징 부분은 히트 싱크 내로 일체로 형성되거나 히트 싱크의 일부일 수 있다.
팬은 조명 디바이스가 수직으로 배열되면 중심 링의 아래(예를 들어, 제2 측) 또는 위(예를 들어, 제1 측)에 있을 수 있다. 물론, 제1 팬이 중심 링의 제1 측 상에 배열될 수 있고, 다른 팬이 중심 링의 제2 측 상에 동시에 배열될 수 있다. 대응하는 실시예가 본 명세서의 상세한 설명에서 설명된다.
광학 요소는, 예를 들어, 예컨대, 자동차 기구의 반사기 또는 렌즈일 수 있다. 히트 싱크 또는 조명 디바이스는 광학 요소가 히트 싱크 또는 조명 디바이스에 장착되는 것을 가능하게 하는 장착 수단을 제공하거나 포함할 수 있다. 광학 요소는 광학 요소를 히트 싱크 또는 조명 디바이스에 연결하기 위해 히트 싱크 또는 조명 디바이스의 장착 수단에 대응하는 기계적 인터페이스를 포함할 수 있다.
공기 유동(A)은 도 1a의 최상부에 도시된 중공 구조(12)의 흡입구로부터 도 1a의 바닥에 도시된 팬(14)의 출력으로 공기를 이동시킬 수 있다. 팬(14)은 팬(14)이 공기를 중공 구조(12) 내로 흡입하고 공기를 중공 구조(12) 밖으로 불어낼 수 있도록 배열될 수 있다. 실현된 공기 유동(A)은 또한, 도 1a에 도시된 것과 반대 방향일 수 있다. 실시예들에서, 팬(14)은 축방향 팬일 수 있다. 공기 유동(A)은 대략 90만큼 굽혀진 중공 구조(12)의 형상에 의해 재지향될 수 있다.
중공 구조(12)는 조명 모듈(10)(도 1a에 도시되지 않음)과 적어도 열적으로 결합되도록 조명 모듈 장착 부분(8) 근처에 위치될 수 있다. 그러한 조명 모듈(10)에 의해 생성된 열은 히트 싱크(4)를 가열할 수 있다. 그 다음, 공기 유동(A)은 차가운 공기가 데워질 때 흡입될 수 있고 따뜻한 공기는 공기 유동(A)을 통해 소산될 수 있다.
히트 싱크는 조명 모듈, 예컨대, LED 유닛 또는 적어도 하나의 LED 다이, 예컨대, 2개, 3개 또는 그 초과의 LED 다이들을 포함하는 모듈에 의해 생성된 열을 기체 또는 유체 매질, 예컨대, 환경 공기에 전달하여, 열이 조명 모듈로부터 흘러나가거나 소산되게 하는 수동 열 교환기로서 이해될 수 있다. 열적으로, 그러한 히트 싱크는 광원 영역의 높은 국부적 플럭스들의 열 확산의 기능을 수행할 수 있고/거나 주변 유체 또는 기체 매질(예를 들어, 환경 공기)에 큰 표면을 제공할 수 있다. 이에 의해 히트 싱크는 최적 레벨들에서의 조명 모듈의 온도의 조절을 허용할 수 있다. 히트 싱크는 열 전도성 물질, 예를 들어, 금속성 물질, 예컨대, 시트 금속으로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 히트 싱크는, 알루미늄, 구리, 및/또는 알루미늄 및/또는 구리계 합금들을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다.
도 1b는 도 1a의 예시적인 조명 디바이스(2)의 개략도이다. 도 1b에 예시된 예에서, 복수의 냉각 핀들(16)이, 팬(14)이 따뜻한 공기를 불어내는 출력에 부착됨을 알 수 있다. 냉각 핀들(16)은, 예를 들어, 중공 구조(12)의 일 단부에서 중공 구조(12)를 둘러쌀 수 있다. 이 단부는, 따뜻한 공기가 출력되는, 중공 구조(12)의 배출구일 수 있다. 냉각 핀들(16)은 출력 공기를 냉각하는 것을 가능하게 할 수 있고, 중공 구조(12) 밖으로 이동하는 따뜻한/뜨거운 공기의 열 교환을 가능하게 한다.
일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 냉각 핀이 중심 링의 제1 측 상에 있을 수 있고, 적어도 하나의 팬은 중심 링의 제2 측 상에 배열될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 하나 이상의 냉각 핀이 중심 링의 제2 측 상에 있을 수 있고, 적어도 하나의 팬은 중심 링의 제1 측 상에 배열될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 하나 이상의 냉각 핀 및 적어도 하나의 팬은 중심 링의 제1 측 상에 배열될 수 있다. 이 경우에, 적어도 하나의 팬은 조명 디바이스가 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 장착될 때 그러한 자동차 기구 내로부터 공기를 흡입할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따라, 적어도 하나의 팬이 중심 링의 제1 측 상에 배열될 수 있고, 적어도 하나의 다른 팬이 중심 링의 제2 측 상에 배열될 수 있고, 적어도 하나의 팬 및 적어도 하나의 다른 팬은 모터에 연결된 적어도 하나의 구동 샤프트를 통해서 연결될 수 있다. 적어도 하나의 구동 샤프트는 하나의 모터가 적어도 하나의 팬 및 적어도 하나의 다른 팬을 동시에 구동할 수 있도록 단일 구동 샤프트일 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 중공 구조는 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸일 수 있으며, 공기 유동의 공기는, 적어도 하나의 조명 모듈에 의해 생성되는 열이 히트 싱크의 주변 환경으로 전달될 수 있도록, 적어도 하나의 팬에 의해 하나 이상의 냉각 핀으로 전달될 수 있다. 주변 환경은 조명 디바이스가 그러한 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 장착되는 경우에 자동차 기구의 내부에 있을 수 있다. 냉각 핀들은 중심 링의 제1 측 또는 제2 측 상에 있을 수 있다. 냉각 핀들은 중공 구조의 배출구 개구부에 배열될 수 있다. 하나 이상의 냉각 핀을 이러한 방식으로 배열함으로써, 하나 이상의 냉각 핀은 중공 구조를 둘러쌀 수 있다.
도 1c는 할로겐 램프 펜던트의 도면이다. 도 1a 및 1b의 조명 디바이스(2)는 개량 램프들이고, 예를 들어, 도 1c의 할로겐 램프 펜던트를 모방하도록 의도되기 때문에, 그러한 조명 디바이스들(2)은, 연결 부분(18) 및/또는 접촉 핀들(22)(도 1a 및 1b에 도시되지는 않음)과 같이, 도 1c의 할로겐 램프 펜던트와 동일한 구성요소들 중 일부를 포함할 수 있다. 도 1a, 1b 및 1c로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1a 및 1b의 조명 디바이스(2)는 할로겐 램프 펜던트를 위한 자동차 헤드램프의 내부의 이용가능한 동일한 공간에 피팅된다. 특히, 도 1b의 장착 부분(8) 상에 장착된 것으로 도시한 조명 모듈(10)은, 도 1c의 할로겐 필라멘트(26)로부터 도 1b의 조명 모듈(10)로 연장되는 2개의 점선들로 표시된 바와 같이, 할로겐 램프 펜던트의 필라멘트(26)와 동일한 위치에 정렬될 수 있다.
도 2는 다른 예시적인 조명 디바이스(2)의 개략적인 단면도이다. 히트 싱크(4)는 복수의(예로서, 적어도 2개의) 공기 채널들(16)을 포함한다. 공기 채널들(16) 중 2개는 도 2에서 16-1 및 16-2로서 명확히 표시되며, 중공 구조(12)의 부분들일 수 있다. 공기 채널들(16)은, 예컨대, 조명 모듈(10)의 장착 부분(8) 아래에서 히트 싱크(4)를 관통할 수 있다. 도 1a에 도시된 예시적인 조명 디바이스(2)에 비해, 도 2에 도시된 공기 유동(A)은 공기가 중심 링(20)의 제1 측의 최상부 상의 히트 싱크(4)의 바닥으로부터 도 2의 최상부에 도시된 히트 싱크(4)의 노즈로 이동될 수 있도록 지향된다. 제1 팬(14a)(예를 들어, 원심 팬)은 장착 부분(8)과 히트 싱크(4)의 제1 측 상의 중심 링(20) 사이에 배열될 수 있다. 조명 디바이스(2)가 자동차 헤드램프에 장착될 때, 원심 팬(14a)은 여전히, 자동차 헤드램프의 광학 요소(예를 들어, 반사기) 내부에 있을 수 있다.
적어도 하나의 중공 구조는, 예컨대, 히트 싱크가 히트 싱크에 하나 이상의 공기 채널을 포함하는 것에 의해 튜브형으로 형성될 수 있다. 공기가 그러한 하나 이상의 (예를 들어, 냉각) 공기 채널을 통해 유동할 때, 조명 모듈(들)로부터 초래된 열은 하나 이상의 공기 채널을 통해 멀리 전달될 수 있다. 열은 매우 효율적으로 멀리 전달될 수 있다. 히트 싱크는 복수(예를 들어, 적어도 2개)의 그러한 공기 채널들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 팬은 팬을 작동시키는 것으로부터 초래되는 공기 유동이 공기 채널(들)을 통해 이동할 수 있는 방식으로 배열될 수 있다. 하나 이상의 공기 채널 중 각각의 공기 채널은, 몇몇 비제한적인 예들을 들자면, 둥근 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 공기 채널(들)을 통한 공기 유동은 열 교환 표면을 향해, 예컨대, 냉각 핀들일 수 있는 하나 이상의 공기 요소로 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 스프레더가 가능해질 수 있다.
일부 실시예들에서, 중공 구조는 적어도, 조명 모듈 장착 부분의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다. 또한, 중공 구조는 조명 디바이스의 전체 길이를 따라 연장될 수 있다. 특히, 중공 구조의 하나 이상의 공기 채널은 적어도 부분적으로, 조명 디바이스의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 하나 이상의 공기 채널은 히트 싱크를 통해 그리고 히트 싱크의 전체 길이를 따라 또는 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 히트 싱크를 위한 효율적인 냉각 수단이 제공된다.
일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 중공 구조는 대안적으로 또는 추가적으로, 히트 싱크 내에 형성된 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸일 수 있으며, 공기 유동의 공기는, 적어도 하나의 조명 모듈에 의해 생성되는 열이 히트 싱크의 주변 환경으로 전달될 수 있도록, 적어도 하나의 팬에 의해 하나 이상의 냉각 핀으로 전달될 수 있다. 냉각 핀들은 히트 싱크의 표면으로부터 연장될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 중공 구조는 하나 이상의 공기 채널을 포함하거나 이에 의해 표현될 수 있거나, 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸일 수 있거나, 하나 이상의 공기 채널을 포함하거나 이에 의해 표현될 수 있고 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸일 수 있다.
본원에 설명된 실시예들에 따른 조명 디바이스에 의해 가능하게 되는 냉각의 효율을 향상시키기 위해, 중공 구조 및 중공 구조를 통한 공기 유동을 가능하게 하는 팬에 더하여, 하나 이상의 (예를 들어, 추가적인) 냉각 핀이 중심 링의 제2 측 상의 위치에 배열될 수 있다. 추가적인 냉각 핀(들)은, 열이 조명 모듈에 의해 생성되는 자동차 헤드램프의 내부로부터 자동차 헤드램프의 외부로 열이 전달될 수 있도록, 캡슐화된 자동차 헤드램프의 외부에 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 디바이스가 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 장착될 때 열이 그러한 자동차 기구의 내부로부터 멀리 소산될 수 있다. 그러한 하나 이상의 (예를 들어, 추가적인) 냉각 핀은 표면 크기를 증가시킴으로써 열 전달의 총 속도를 증가시킬 수 있다.
도 2에 예시된 예에서, 예시적인 조명 디바이스(2)는 중심 링(20) 아래에 배열된 연결 부분(18)을 포함한다. 연결 부분(18)은, 예를 들어, 접촉 핀들(22) 및 중심 링(20)을 포함할 수 있다. 접촉 핀들(22)은, 예컨대, 중심 링(20)의 제2 측에서 중심 링(20) 아래에 배열될 수 있는, 제1 팬(14a) 및/또는 제2 팬(14b)을 작동시키기 위해, 예를 들어, 전기 구동기/모터(24)에 전력을 공급할 수 있다. 제1 팬(14a) 및 제2 팬(14b)은 함께, 증가된 공기 유동(A)을 제공할 수 있고, 중심 링(20) 근처의 차가운 공기를 흡입하고, 공기 채널들, 예컨대, 참조 부호들(16-1 및 16-2)로 표시된 공기 채널들을 통해 따뜻한 공기를 불어낼 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 연결 부분은 조명 디바이스를, 예를 들어, 자동차 헤드램프의 대응하는 소켓과 전기적으로 결합하기 위한 것일 수 있다. 소켓은, 예를 들어, 광학 요소에 의해 제공되거나 광학 요소의 일부일 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 소켓을 제공하는 자동차 헤드램프일 수 있다. 소켓과 연결 부분 사이의 전기적 결합은 조명 디바이스의 연결 부분의 일부일 수 있는 하나 이상의 접촉 핀을 통해 가능해질 수 있다. 소켓은 접촉 핀들이 소켓에 전기적으로 결합될 수 있도록 하나 이상의 접촉 핀에 대응할 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스의 연결 부분은 자동차 헤드램프의 하나 이상의 대응하는 소켓 내로 삽입될 하나 이상의 플러그를 포함할 수 있다. 이 전기적 결합을 통해, 조명 디바이스는, 예컨대, 적어도 하나의 조명 모듈 및/또는 팬을 작동시키기 위해, 전력을 수신할 수 있다. 또한, 연결 부분의 중심 링은 자동차 헤드램프의 소켓의 대응하는 요소와 기계적으로 연결될 수 있다.
또한, 접촉 핀들은, 접촉 핀들이 소켓에 결합될 때, 조명 디바이스가 그 위치에서 기계적으로 체결될 수 있는 방식으로 성형될 수 있다. 특히, 접촉 핀들은, 조명 디바이스가 광학 요소의 소켓에 장착될 때, 조명 디바이스가 미리 정의된 방식으로 광학 요소에 참조될 수 있는 방식으로, 특히, 조명 모듈(들)에 의해 방출된 광이, 원하는, 따라서 미리 정의된 방식으로, 예컨대, 조명 디바이스의 할로겐 램프 펜던트의 광의 방출을 모방하는 방식으로 광학 요소를 향해 방출되도록 배열될 수 있다.
연결 부분 및 조명 모듈 장착 부분은 중심 링에 의해 분리될 수 있다. 따라서, 연결 부분의 하나 이상의 접촉 핀으로서의 전기적 결합 요소들(예를 들어, 전기 접촉부들 또는 핀들)은 중심 링을 넘어 중심 링의 제2 측까지 연장될 수 있다.
적어도 하나의 조명 모듈 장착 부분(8)은 적어도 하나의 조명 모듈(2)을 수용하고/거나 그와 연결되도록 구성될 수 있다. 조명 모듈 장착 부분은, 예를 들어, 적어도 하나의 조명 모듈이 배치될 수 있거나 배치되는, 히트 싱크의 개구부, 공동 또는 함몰부일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 조명 모듈은 조명 모듈 장착 부분의 히트 싱크에 배열되거나 장착될 수 있다. 이는, 적어도 하나의 조명 모듈이 히트 싱크 상에, 그리고 추가적으로, 연결 부분에 대하여 정확하게 위치되는 것을 보증할 수 있다. 조명 모듈 장착 부분은 할로겐 필라멘트와 동일한 길이 방향 연장부를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 디바이스는, 적어도, 동일한 위치에 위치됨으로써, 대응하는 할로겐 램프 펜던트에 의해 방출되는 광을 모방하는 것이 가능해질 수 있다. 조명 모듈 장착 부분은, 특히, 조명 디바이스의 중심 링으로부터, 대응하는 할로겐 램프 펜던트와 동일한 거리에 위치될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같은, 중심 링의 제1 측은, 조명 디바이스가 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 장착될 때, 예를 들어, 그러한 자동차 기구 내에 배열되는 조명 디바이스의 하나 이상의 구성요소(예컨대, 적어도 하나의 조명 모듈)를 지칭할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은, 중심 링의 제2 측은, 조명 디바이스가 자동차 기구에 장착될 때, 예를 들어, 그러한 자동차 기구의 외부에 배열되는 조명 디바이스의 하나 이상의 구성요소를 지칭할 수 있다. 중심 링은, 조명 디바이스가 그러한 자동차 기구에 장착될 때 그러한 자동차 기구의 내부에 있는 구성요소들과 자동차 기구의 외부에 있는 구성요소들 사이의 경계를 나타낼 수 있다. 경계는, 조명 디바이스가 수직 위치에 위치된 것으로 보여질 때 중심 링의 상단부에 위치될 수 있고, 그의 조명 모듈은, 포함되는 경우, 최상부 영역에 위치되고, 중심 링의 제1 측은 중심 링의 제2 측 상의 최상부 상에 있다.
연결 부분은 자동차 헤드램프에 의해 제공되는 대응하는 소켓과 결합될 전기적 연결을 포함할 수 있다. 연결 부분은, 조명 모듈이 조명 모듈 장착 부분에 배열되고/거나 연결될 수 있도록 구성되는 조명 모듈 장착 부분과 비교하여 조명 디바이스의 대향 단부 상에 위치되는 조명 디바이스의 부분을 나타낼 수 있다. 연결 부분은, 조명 디바이스가 자동차 헤드램프의 각각의 소켓에 피팅되는 것을 가능하게 하는, 할로겐 램프 펜던트와 동일한 형태 또는 외측 형상을 가질 수 있다. 따라서, 조명 디바이스의 연결 부분은 조명 디바이스가 자동차 헤드램프 소켓 내에 피팅되는 방식으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 연결 부분은 복수(예를 들어, 적어도 2개)의 자동차 헤드램프 소켓들 내에 피팅되도록 형성될 수 있다. 연결 부분은 각형성될 수 있다. 하나 이상의 전기 커넥터가 연결 부분에 포함될 수 있다. 하나 이상의 전기 커넥터는 적어도 하나의 조명 모듈 및/또는 적어도 하나의 팬, 및/또는 팬의 모터(예를 들어, 전기 모터)에 전력을 구동하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스는, 예컨대, 자동차 헤드램프용의 대응하는 할로겐 램프 펜던트와 동일한 공간에 피팅될 수 있다.
연결 부분은 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프)의 일부일 수 있는 소켓에 연결될 수 있다. 소켓은 모든 예시적인 양상들에 따른 조명 디바이스를 적어도 일시적으로 소켓에 장착하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공할 수 있다.
적어도 하나의 조명 모듈은, 예를 들어, 그를 적어도 하나의 히트 싱크와, 특히, 열적으로 연결함으로써 배열될 수 있다. 조명 모듈은, 예를 들어, 위에 설명된 바와 같이, 단일 LED 다이 또는 다수의(예를 들어, 적어도 2개의) LED 다이들일 수 있거나 이를 포함할 수 있거나, LED 유닛일 수 있거나 LED 유닛을 포함할 수 있다. LED 유닛은 p-n 접합, 다이오드, 트랜지스터, 및/또는 인터포저 할로겐(Ha) 저항기와 같은 적어도 하나의 반도체 요소를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 이는 적어도 하나의 LED 다이, 예컨대, 2개, 3개 또는 그 초과의 LED 다이들을 포함할 수 있다. 그러한 LED 유닛은, 예를 들어, 적어도 하나의 히트 싱크에 직접 배열 또는 부착(예를 들어, 장착)될 수 있다. 적어도 하나의 조명 모듈은 조명 디바이스의 발광 측을 향해 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 발광 측은 조명 디바이스의 또는 그 주위의 하나 이상의 영역을 나타낼 수 있고, 조명 디바이스에 의해 조명될 물체는 조명을 위해 발광 측으로 가져와질 수 있다. 조명 모듈 장착 부분은 적어도 하나의 조명 모듈에 제한된 양의 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 조명 모듈 장착 부분에 배열되거나 부착되는 적어도 하나의 조명 모듈은 매우 작을 수 있다. 적어도 하나의 조명 모듈은, 모든 예시적인 양상들에 따른 조명 디바이스에 의해 모방될 수 있는, 대응하는 할로겐 램프 펜던트의 할로겐 필라멘트와 적어도 동일한 세기의 광을 더 방출할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 팬은 중심 링의 제1 측 및/또는 제2 측 상에 위치된다. 위에 설명된 바와 같이, 팬은, 작동될 때, 열을 멀리, 예컨대, 조명 모듈 장착 부분으로부터 멀리(예를 들어, 중심 링의 제2 측으로) 소산시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 중심 링의 이러한 제2 측은 조명 디바이스가 각각 자동차 기구에 광학 요소(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 또는 그러한 광학 요소 내에 장착될 때 그러한 광학 요소의 외부에 있을 수 있다. 추가적으로, 2개 이상의 팬들의 경우에, 또는 대안적으로, 중심 링의 제1 측 또는 제2 측 상에 배열된 단일 팬의 경우에, 적어도 하나의 팬이 중심 링의 제2 측 상에 있을 수 있다. 단일 팬의 경우, 이 팬은 조명 디바이스가 각각 자동차 기구에 광학 요소에 또는 그러한 광학 요소 내에 장착될 때 그러한 광학 요소의 외부로의 열의 전달을 가능하게 하기 위해 중심 링의 제2 측 상에 장착될 수 있다.
일부 실시예들에 따라, 적어도 하나의 팬은 방사상 팬 또는 축방향 팬일 수 있다. 원심 팬으로 또한 지칭되는 방사상 팬은 주어진 공기 체적 유동에 대한 더 높은 압력 손실을 처리할 수 있다. 축방향 팬과 대조적으로, 방사상 팬에 의해 전달되는 체적은 더 낮을 수 있다. 그러한 방사상 팬은 공기를 팬의 흡입구로부터 팬의 출력으로 수직으로 이동시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 공기 유동은 방사상 팬에서 전형적으로 90 °만큼 재지향될 수 있다. 이와 대조적으로, 축방향 팬은 기본적으로 흡입구의 방향에 대응하는 방향으로 그의 출력으로 공기를 이동시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러한 축방향 팬은 중심 링의 제2 측 상에 배열될 수 있다. 그 다음, 자동차 기구의 내부로부터, 예를 들어, 광학 요소를 나타내는 자동차 헤드램프의 외부로 열을 전달하는 것이 가능해질 수 있다. 그 다음, 공기의 열이, 조명 디바이스의 주변부를 각각 둘러싸는 주변으로 전달될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, (예를 들어, 냉각) 공기 유동이 광학 요소 내에서 순환하도록 조명 디바이스가 광학 요소에 장착될 때 중심 링의 제1 측 상의 조명 디바이스의 구성요소들은 광학 요소의 내부에 위치될 수 있다.
중심 링의 제1 측 상의 조명 디바이스의 구성요소들은 히트 싱크, 하우징 부분, 조명 모듈 장착 부분, 조명 모듈, 중공 구조 또는 그의 일부, 팬(들)이 중심 링의 제1 측 상에 배열되는 경우에 팬(들), 열 교환 표면, 또는 이들의 조합일 수 있다. 중심 링의 제2 측 상의 조명 디바이스의 구성요소들은 중심 링, 연결 부분, 접촉 핀들, 팬(들)이 중심 링의 제2 측 상에 배열되는 경우에 팬(들), 및 팬(들)(중심 링의 제1 및/또는 제2 측 상에 배열됨)을 구동하기 위해 구동 샤프트를 통해 사용되는 경우에 전기 구동기 또는 전기 모터, 또는 이들의 조합일 수 있다. 따라서, 중심 링은 연결 부분의 일부일 수 있고, 이들 양쪽 모두는 중심 링의 제2 측 상에 위치된다.
일부 실시예들에서, 제2 팬 또는 로터는 공기 유동 속도를 증가시킬 수 있고, 따라서 더 높은 열 전달 속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 적어도 2개의 팬들은, 예컨대, 소위 2단 팬으로, 히트 싱크를 통하는 공통 축을 가질 수 있다. 이는, 본원에서 설명된 바와 같이, 적어도 2개의 팬들의 블레이드들을 회전시키기 위해서 하나의 측(예를 들어, 중심 링의 제2 측) 상에만 단일 전기 모터가 필요할 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 다른 팬에 대해 추가의 전기 배선이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 팬의 일부인 전기 모터의 부재로 인해 히트 싱크의 최상부에 더 적은 무게가 초래될 수 있다. 이는, 예를 들어, 적어도 2개의 팬들이 작동될 때 더 적은 기계적 공진들로 이어질 수 있다. 또한, 팬들의 로터들의 형상은, 예를 들어, 이용가능한 공간 및/또는 상이한 온도들로 인한 상이한 공기 밀도들에 대해 조정될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 중심 링의 제1 측 상에 위치된 조명 디바이스의 구성요소들은 조명 디바이스가 광학 요소에 장착될 때 중심 링의 제2 측 상의 유체 체적에 대해 기밀 밀봉될 수 있다. 이는, 예를 들어, 특히, 먼지가 외부(중심 링의 제2 측)로부터 중심 링의 제1 측 상의 구성요소들로 기밀 밀봉된 내부로 더 이상 침투할 수 없기 때문에, 예를 들어, 팬 보호를 절약하는 것을 가능하게 할 수 있다. 제1 측 상의(예를 들어, 중심 링 위의) 조명 디바이스의 구성요소들은 조명 디바이스가 광학 요소(예를 들어, 자동차 헤드램프)에 각각 설치되게 장착될 때 그러한 기밀 밀봉된 영역의 내부에 배치될 수 있다. 팬이 중심 링의 제1 측 상에 배열되는 경우, 이는, 예를 들어, 하나의 비제한적인 예를 들자면, 팬이 작동될 때 폐쇄 공기 유동 시스템(예를 들어, 습기가 광학 요소(예를 들어, 자동차 헤드램프) 내로 흡입되는 것을 방지함)을 가능하게 할 수 있다. 중심 링의 제2 측은 광학 요소의 외부에 위치될 수 있고, 조명 디바이스가 설치 장착될 때 광학 요소의 외부의 유체 또는 기체 체적(예를 들어, 주변 환경)에 대한 연결을 가질 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5는 다른 예시적인 조명 디바이스들(2)의 개략도들이다. 더 구체적으로, 도 3은, 중심 링(20) 위에 그리고/또는 중심 링(20)의 최상부 상에 배치될 수 있는, 미니 팬일 수 있는 팬(14-1)을 도시한다. 도 3의 바닥의 점선은 중심 링(20)의 위치를 표시한다. 조명 모듈 장착 부분(8)에 상부 부분에 도시된 2개의 점선들은 도 1c에 도시된 할로겐 램프 펜던트의 할로겐 필라멘트(26)에 대응하는 위치를 표시한다. 도 3의 그러한 구성에 의해 가능해진 예시적인 공기 유동(A)이 화살표들로 예시된다. 최상부 팬(14-2)은 중공 구조(12) 밖으로 공기를 흡입할 수 있고, 바닥 팬(14-1)은 중공 구조(12) 내로 공기를 불어넣을 수 있다. 물론, 조명 디바이스(2)는 그 반대로 최상부 팬(14-2)이 중공 구조(12) 내로 공기를 불어넣고 바닥 팬(14-1)이 중공 구조(12) 밖으로 공기를 흡입하도록 구성될 수 있다. 중공 구조(12)에 대안적으로, 단일의 복수의 공기 채널들, 예컨대, 도 2에 도시된 공기 채널들(16)이 사용될 수 있다. 공기 유동(A)은 효율적인 냉각을 위해 중공 구조(12)를 통해 안내될 수 있다. 대안적으로, 중심 링(20)의 제1 측에 배열될 수 있는 단일 팬이 사용될 수 있고, 이는 중공 구조(12) 내로 공기를 불어넣거나 중공 구조 밖으로 공기를 흡입한다.
도 3에 도시된 바와 같이 2개의 팬들(14-1 및 14-2)이 사용되고 배열되는 경우에, 2개의 팬들(14-1 및 14-2)은 히트 싱크(4)를 통하는 공통 축을 가질 수 있다. 이는, 구동 샤프트(28)를 통해 각각의 2개의 팬들(14-1 및 14-2)을 구동하기 위해 전기 구동기/모터(24)가 하나의 측(예를 들면, 중심 링(20)의 제2 측)에서만 필요할 수 있고, 단일 전기 구동기/모터(24)가 양쪽 팬들(14-1 및 14-2)의 블레이드들을 회전시킬 수 있는 것을 가능하게 할 수 있다. (예를 들면, 바닥 팬(14-1)이 전기 구동기/모터(24)와 직접 연결되는 경우에 최상부 팬(14-2)에 대해서는) 제2 팬을 위한 추가 또는 전용 전기 배선이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 조명 디바이스(2)의 일 단부(최상부)에는 대응하는 전기 구동기/모터가 최상부에 없는 것으로 인해 더 적은 무게가 존재할 수 있다. 이는 팬들(14-1 및 14-2)이 작동될 때 더 적은 기계적 공진들로 이어질 수 있다. 몇몇 비제한적인 예들을 들자면, 최상부 팬이 차가운 공기를 흡입하거나 따뜻한 공기를 불어내는 동안 바닥 팬(14-1)은 따뜻한 공기를 불어내거나 차가운 공기를 흡입하도록, 팬들(14-1 및 14-2)의 형상이 조정될 수 있다.
도 4는 V형 히트 싱크 노즈를 관통하는 공기 채널들(16)로서 복수의 냉각 파이프들(12)을 포함하는 히트 싱크(4)의 V형 노즈를 도시한다. 또한, 복수의 조명 모듈들(10)은 V형 히트 싱크 노즈에 적어도 열적으로 연결된다. 도 5에 도시된 예시적인 실시예에서, 연결 부분(18)에서 중심 링(20)의 제2 측 상에 위치된 하우징에 팬(14)이 배열될 수 있다. 연결 부분(18)이 각형성되므로, 더 큰 직경을 갖는 팬(14)이 사용될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 하나 이상의 팬은 전기적으로 전력을 공급받을 수 있다. 적어도 하나의 팬은 연결 부분을 통해 전원에 전기적으로 결합될 수 있다. 이 경우, 팬은 그를 구동하기 위한 모터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 모터는 팬으로부터 분리될 수 있고, 팬은 구동 샤프트를 통해 구동될 수 있다. 그러한 구동 샤프트가 하나 초과의(예를 들어, 적어도 2개의) 팬에 연결될 수 있고, 그에 따라 하나 초과의 팬이 단일 모터에 의해서 구동될 수 있다. 팬 또는 팬들은, 전력이 공급될 때, 예컨대, 조명 디바이스의 적어도 하나의 중공 구조를 통해 공기 유동을 생성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 공기 유동은 차가운 공기를 중공 구조 내로 흡입할 수 있고, 여기서, 공기가 가열되도록 열이 공기 유동에 전달될 수 있다. 그 다음, 공기 유동의 따뜻한 공기는 중공 구조 밖으로, 또는, 예를 들어, 하나 이상의 냉각 핀 위로 불어내어질 수 있다. 중공 구조는 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸일 수 있다. 팬은, 몇몇 비제한적인 예들을 들자면, 회전 요소들, 예컨대, 하나 이상의 베인 또는 블레이드를 포함할 수 있다.
도 6은 조명 디바이스, 예컨대, 도 1a, 1b, 2, 3, 4 및/또는 5의 조명 디바이스(2)를 제조하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 도 6에 예시된 예에서, 방법은 금속 구조를 제공하는 단계(602) 및 금속 구조로부터 히트 싱크를 형성하는 단계(604)를 포함한다. 히트 싱크는 적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위해 구성된 조명 모듈 장착 부분 및 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조를 포함할 수 있다. 중심 링이 제공될 수 있다(606). 중심 링은 제1 측 및 제1 측에 대향하는 제2 측을 가질 수 있다. 중심 링은 또한, 중심 링을 광학 요소에 기계적으로 결합하도록 구성된 기계적 인터페이스를 가질 수 있다. 중심 링은 히트 싱크에 장착될 수 있다(608). 중심 링은, 적어도 하나의 중공 구조가 중심 링의 제1 측 위에 완전히 위치되도록 히트 싱크에 장착될 수 있다. 적어도 하나의 팬이 제공될 수 있다(610). 적어도 하나의 팬은 적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 팬이 장착될 수 있다(612). 적어도 하나의 팬은, 적어도 하나의 블레이드가 적어도 하나의 중공 구조 내에 배치된 상태로 적어도 하나의 팬의 적어도 일부가 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함되도록 장착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 중공 구조는 CNC 절삭, 다이 캐스팅을 사용하거나 금속 구조의 적어도 2개의 하위 요소들을 히트 싱크 내에 접합함으로써 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 중공 구조를 포함하는 히트 싱크가 형성될 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크 내에 형성될 금속 구조는 CNC 또는 레이저 절삭, 다이 캐스팅을 사용하거나, 2개 이상의 하위 요소들을 (예를 들어, 스탬핑에 의해) 개별적으로 형성한 후에 2개 이상의 하위 요소들을, 예컨대, 나사들 또는 리벳들을 사용하여 함께 접합(예를 들어, 병합 또는 결합)함으로써, 또는 2개 이상의 하위 요소들을 함께 접착 또는 용접함으로써 형성될 수 있다.
조명 모듈은 강한 밝은 광을 요구하는 자동차 기구, 예컨대, 자동차 헤드라이트 또는 램프 또는 자동차 백라이트 또는 램프에서 사용하기 위해 의도될 수 있다. 이 경우, 광을 생성할 때 많은 양의 열 전력이 생성될 수 있고 이에 의해 조명 모듈은 작동 동안 135 ℃ 이상의 온도에 도달할 수 있고, 잠재적으로 조명 모듈을 손상시킨다. 이 열의 적어도 일부는 히트 싱크와의 열 연결에 의해 조명 모듈로부터 멀리 흐르고/거나 소산될 수 있다. 예를 들어, 조명 모듈은 장착될 수 있다. 열 전도성 물질, 예컨대, 열 페이스트, 열 접착제 또는 열 패드를 그 사이에 사용하여 히트 싱크 상에 접착하고/거나 클램핑함으로써. 대안적으로, 조명 모듈은 히트 싱크에 납땜될 수 있다. 조명 모듈 장착 부분은 또한, 리드 프레임일 수 있다. 조명 모듈은 또한, 그러한 리드 프레임 상에 또는 리드 프레임에 장착될 수 있고, 특히, 조명 모듈을 리드 프레임에 납땜함으로써 장착될 수 있다.
조명 디바이스는, 예를 들어, 개량 H7 또는 H11 조명 디바이스일 수 있다. 따라서, 조명 디바이스는 H7 또는 H11 소켓들을 위한 자동차 조명 디바이스들에 피팅될 수 있거나 호환가능하다.
일부 실시예들에서, 방법은 또한, 적어도 하나의 중공 구조 및 적어도 하나의 팬을 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 조명 디바이스가 광학 요소에 장착되거나 광학 요소에 설치될 때 연결 부분을 중심 링의 제2 측 상에, 그리고 광학 요소의 외부에 배열함으로써, 자동차 기구(예를 들어, 자동차 헤드램프) 내의 공기 유동의 순환을 생성하는 것이 가능해질 수 있다. 이는, 자동차 헤드램프 내에서의 응축을 초래할 수 있는 공기, 예컨대, 습한 공기가 자동차 헤드램프 외부로부터 자동차 헤드램프 내로 흡입되지 않을 수 있는 기술적 효과를 가능하게 할 수 있다. 팬에 의해 생성된 공기 유동은 자동차 헤드램프 내의 공기에만 기초할 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스가 자동차 헤드램프에 장착될 때 습기가 그러한 자동차 헤드램프 밖에 유지될 수 있다.
도 7은 본원에 설명된 실시예들 및 예들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 예시적인 차량 헤드램프 시스템(700)의 도면이다. 도 7에 예시된 예시적인 차량 헤드램프 시스템(700)은 전력 선들(702), 데이터 버스(704), 입력 필터 및 보호 모듈(706), 버스 송수신기(708), 센서 모듈(710), LED 직류 대 직류(DC/DC) 모듈(712), 로직 로우 드롭아웃(LDO) 모듈(714), 마이크로 제어기(716) 및 능동 헤드램프(718)를 포함한다.
전력 선들(702)은 차량으로부터 전력을 수신하는 입력들을 가질 수 있고, 데이터 버스(704)는 차량과 차량 헤드램프 시스템(700) 사이에서 데이터가 교환될 수 있는 입력들/출력들을 가질 수 있다. 예를 들어, 차량 헤드램프 시스템(700)은 차량 내의 다른 위치들로부터의 명령들, 예컨대, 방향 지시등을 켜거나 헤드램프들을 켜라는 명령들을 수신할 수 있고, 원하는 경우 차량 내의 다른 위치들에 피드백을 전송할 수 있다. 센서 모듈(710)은 데이터 버스(704)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 예를 들어, 환경 조건들(예를 들어, 하루 중 시간, 비, 안개, 또는 주변 광 레벨들), 차량 상태(예를 들어, 주차됨, 이동 중, 이동 속도, 또는 이동 방향), 및 다른 물체들(예를 들어, 차량들 또는 보행자들)의 존재/위치와 관련된 추가적인 데이터를 차량 헤드램프 시스템(700) 또는 차량 내의 다른 위치들에 제공할 수 있다. 차량 데이터 버스에 통신가능하게 결합된 임의의 차량 제어기와 별개인 헤드램프 제어기가 또한, 차량 헤드램프 시스템(700)에 포함될 수 있다. 도 7에서, 헤드램프 제어기는 마이크로 제어기, 예컨대, 마이크로 제어기(μc)(716)일 수 있다. 마이크로 제어기(716)는 데이터 버스(704)에 통신가능하게 결합될 수 있다.
입력 필터 및 보호 모듈(706)은 전력 선들(702)에 전기적으로 결합될 수 있고, 예를 들어, 전도 방출들을 감소시키고 전력 내성을 제공하기 위해 다양한 필터들을 지원할 수 있다. 추가적으로, 입력 필터 및 보호 모듈(706)은 정전기 방전(ESD) 보호, 로드 덤프 보호, 교류발전기 필드 감쇠 보호, 및/또는 역극성 보호를 제공할 수 있다.
LED DC/DC 모듈(712)은, 필터링된 전력을 수신하고 능동 헤드램프(718)의 LED 어레이의 LED들에 전력을 공급하기 위한 구동 전류를 제공하기 위해 입력 필터 및 보호 모듈(106)과 능동 헤드램프(718) 사이에 결합될 수 있다. LED DC/DC 모듈(712)은 대략 13.2 볼트의 공칭 전압으로 7 내지 18 볼트의 입력 전압, 및 (예를 들어, 로드, 온도 또는 다른 인자들로 인한 인자 또는 국부 교정 및 작동 조건 조정들에 의해 결정되는 바와 같이) LED 어레이에 대한 최대 전압보다 약간 더 높을 수 있는(예를 들어, 0.3 볼트) 출력 전압을 가질 수 있다.
로직 LDO 모듈(714)은 필터링된 전력을 수신하기 위해 입력 필터 및 보호 모듈(706)에 결합될 수 있다. 로직 LDO 모듈(714)은 또한, 마이크로 제어기(716) 및/또는 능동 헤드램프(718)의 전자장치들, 예컨대, CMOS 로직에 전력을 제공하기 위해 마이크로 제어기(716) 및 능동 헤드램프(718)에 결합될 수 있다.
버스 송수신기(708)는, 예를 들어, 만능 비동기 송수신기(UART) 또는 직렬 주변장치 인터페이스(SPI) 인터페이스를 가질 수 있고, 마이크로 제어기(716)에 결합될 수 있다. 마이크로 제어기(716)는 센서 모듈(710)로부터의 데이터에 기초하여 또는 이를 포함하는 차량 입력을 변환할 수 있다. 변환된 차량 입력은 능동 헤드램프(718)의 이미지 버퍼로 전달가능한 비디오 신호를 포함할 수 있다. 추가적으로, 마이크로 제어기(716)는 디폴트 이미지 프레임들을 로딩하고, 시동 동안 개방/단락 픽셀들에 대해 시험할 수 있다. 실시예들에서, SPI 인터페이스는 CMOS의 이미지 버퍼를 로딩할 수 있다. 이미지 프레임들은 풀 프레임, 차동 또는 부분 프레임들일 수 있다. 마이크로 제어기(716)의 다른 특징들은 로직 LDO 출력뿐만 아니라, 다이 온도를 포함해, CMOS 상태의 제어 인터페이스 모니터링을 포함할 수 있다. 실시예들에서, LED DC/DC 출력은 헤드룸을 최소화하도록 동적으로 제어될 수 있다. 이미지 프레임 데이터를 제공하는 것에 추가적으로, 다른 헤드램프 기능들, 예컨대, 차폭등 또는 방향 지시등과 함께 상보적 사용 및/또는 주간 주행등들의 활성화가 또한 제어될 수 있다.
도 8은 다른 예시적인 차량 헤드램프 시스템(800)의 도면이다. 도 8에 예시된 예시적인 차량 헤드램프 시스템(800)은 응용 플랫폼(802), 2개의 LED 조명 시스템들(806 및 808), 및 2차 광학계들(810 및 812)을 포함한다.
LED 조명 시스템(808)은 (도 8에서 화살표들(814a 및 814b) 사이에 도시된) 광 빔들(814)을 방출할 수 있다. LED 조명 시스템(806)은 (도 8에서 화살표들(816a 및 816b) 사이에 도시된) 광 빔들(816)을 방출할 수 있다. 도 8에 도시된 실시예에서, 2차 광학계(810)는 LED 조명 시스템(808)에 인접하고, LED 조명 시스템(808)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(810)를 통과한다. 유사하게, 2차 광학계(812)는 LED 조명 시스템(806)에 인접하고, LED 조명 시스템(806)으로부터 방출된 광은 2차 광학계(812)를 통과한다. 대안적인 실시예들에서, 2차 광학계들(810/812)은 차량 헤드램프 시스템에 제공되지 않는다.
포함되는 경우, 2차 광학계들(810/812)은 하나 이상의 광 가이드일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 가이드는 에지형(edge lit)일 수 있거나, 광 가이드의 내부 에지를 한정하는 내부 개구부를 가질 수 있다. LED 조명 시스템들(808 및 806)은, 그들이 하나 이상의 광 가이드의 내부 에지(내부 개구부 광 가이드) 또는 외부 에지(에지형 광 가이드) 내로 광을 주입하도록 하나 이상의 광 가이드의 내부 개구부들에 삽입될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 광 가이드는 LED 조명 시스템들(808 및 806)에 의해 방출된 광을 원하는 방식으로, 예컨대, 예를 들어, 기울기, 챔퍼링된 분포, 좁은 분포, 넓은 분포 또는 각도 분포로 성형할 수 있다.
응용 플랫폼(802)은 도 7의 전력 선들(702) 및 데이터 버스(704) 중 하나 이상 또는 일부를 포함할 수 있는 선들(804)을 통해 LED 조명 시스템들(806 및/또는 808)에 전력 및/또는 데이터를 제공할 수 있다. 하나 이상의 센서(차량 헤드램프 시스템(800)의 센서들 또는 다른 추가적인 센서들일 수 있음)는 응용 플랫폼(802)의 하우징의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 7의 예시적인 차량 헤드램프 시스템(700)에 도시된 바와 같이, 각각의 LED 조명 시스템(808 및 806)은 그 자신의 센서 모듈, 연결 및 제어 모듈, 전력 모듈, 및/또는 LED 어레이를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 차량 헤드램프 시스템(800)은, 조향가능한 광을 제공하기 위해 LED들이 선택적으로 활성화될 수 있는, 조향가능한 광 빔들을 갖는 자동차를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이미터들 또는 LED들의 어레이는 도로의 선택된 섹션들만을 조명하거나 형상 또는 패턴을 한정하거나 투영하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, LED 조명 시스템들(806 및 808) 내의 적외선 카메라들 또는 검출기 픽셀들은 조명을 필요로 하는 장면(예를 들어, 도로 또는 횡단보도)의 부분들을 식별하는 센서들(예를 들어, 도 7의 센서 모듈(710)의 센서들과 유사함)일 수 있다.
실시예들을 상세히 설명하였지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 본 설명이 주어지면, 본원에 설명된 실시예들에, 본 발명의 개념의 사상으로부터 벗어나지 않고 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위가, 예시되고 설명된 특정한 실시예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (20)

  1. 광학 요소에 장착하기 위한 조명 디바이스로서,
    제1 측 및 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 갖는 중심 링 - 상기 중심 링은 상기 중심 링을 상기 광학 요소에 기계적으로 결합하도록 구성된 기계적 인터페이스를 포함함 -;
    적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위해 구성된 조명 모듈 장착 부분을 포함하는 히트 싱크, 및 상기 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조 - 상기 히트 싱크는 상기 적어도 하나의 중공 구조 전체가 상기 중심 링의 상기 제1 측 위에 위치된 상태로 상기 중심 링에 대해 위치됨 -;
    적어도 하나의 하우징 부분; 및
    적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함하는 적어도 하나의 팬 - 상기 적어도 하나의 팬의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 블레이드가 상기 적어도 하나의 중공 구조 내에 배치된 상태로 상기 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함됨 -
    을 포함하는, 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동기는 상기 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함되는, 조명 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하우징 부분은 상기 히트 싱크의 부분인, 조명 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팬은, 공기가 상기 적어도 하나의 중공 구조를 통해 유동하고 상기 적어도 하나의 팬이 작동될 때 환경 공기와 상기 히트 싱크의 표면 사이의 열 교환을 가능하게 하도록, 상기 적어도 하나의 중공 구조에 대해 배열되는, 조명 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공 구조는 상기 적어도 하나의 중공 구조를 통한 공기 유동을 가능하게 하는, 조명 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 하우징 부분은 상기 중심 링의 상기 제1 측 상에 또는 상기 중심 링의 상기 제2 측 상에 위치되는, 조명 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공 구조는 하나 이상의 냉각 핀에 의해 둘러싸이고, 공기는 상기 적어도 하나의 조명 모듈에 의해 생성된 열이 상기 히트 싱크의 주변 환경으로 전달되도록 상기 적어도 하나의 팬에 의해 상기 하나 이상의 냉각 핀으로 전달되는, 조명 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공 구조는 하나 이상의 공기 채널을 통해 상기 하나 이상의 냉각 핀으로의 공기 유동을 가능하게 하는 하나 이상의 공기 채널을 더 포함하는, 조명 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공 구조는 적어도 부분적으로, 상기 조명 디바이스의 길이 방향을 따라 연장되는, 조명 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팬은 방사상 또는 축방향 팬인, 조명 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 중심 링의 상기 제1 측 상의 상기 조명 디바이스의 모든 구성요소들은 상기 조명 디바이스가 상기 광학 요소에 장착될 때 공기 유동이 상기 광학 요소 내에서 순환하도록 상기 광학 요소의 내부에 위치되는, 조명 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중심 링의 상기 제1 측 상에 위치되는 상기 조명 디바이스의 구성요소들은 상기 조명 디바이스가 상기 광학 요소 내에 장착될 때 상기 중심 링의 상기 제2 측 상의 유체 체적에 대해 기밀 밀봉되는, 조명 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 조명 디바이스는 상기 조명 디바이스를 대응하는 소켓과 전기적으로 결합하도록 구성된 적어도 하나의 연결 부분을 더 포함하는, 조명 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    또 다른 팬을 더 포함하고, 상기 또 다른 팬은 상기 또 다른 팬과 상기 중심 링 사이에 상기 조명 모듈 장착 부분이 위치되도록 상기 중심 링의 상기 제1 측 상에 배열되고, 상기 적어도 하나의 팬 및 상기 또 다른 팬이 작동될 때 상기 적어도 하나의 중공 구조를 통한 공기 유동을 증가시키는, 조명 디바이스.
  15. 조명 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    금속 구조를 제공하는 단계;
    상기 금속 구조로부터, 적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위해 구성된 조명 모듈 장착 부분을 포함하는 히트 싱크 및 상기 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조를 형성하는 단계;
    제1 측 및 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 갖는 중심 링을 제공하는 단계 - 상기 중심 링은 상기 중심 링을 광학 요소에 기계적으로 결합하도록 구성된 기계적 인터페이스를 포함함 -;
    상기 적어도 하나의 중공 구조가 상기 중심 링의 상기 제1 측 위에 완전히 위치되도록 상기 중심 링을 상기 히트 싱크에 장착하는 단계;
    적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함하는 적어도 하나의 팬을 제공하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 블레이드가 상기 적어도 하나의 중공 구조 내에 배치된 상태로 적어도 하나의 팬의 적어도 일부가 상기 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함되도록, 상기 적어도 하나의 팬을 장착하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    CNC 절삭, 다이 캐스팅, 또는 상기 금속 구조의 적어도 2개의 하위 요소들을 상기 히트 싱크 내에 접합하는 것 중 하나에 의해 상기 히트 싱크에 상기 중공 구조를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중공 구조 및 상기 적어도 하나의 팬을 캡슐화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 자동차 조명 디바이스로서,
    소켓을 포함하는 광학 요소; 및
    조명 디바이스
    를 포함하고, 상기 조명 디바이스는:
    제1 측 및 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 갖는 중심 링 - 상기 중심 링은 상기 중심 링을 상기 광학 요소에 기계적으로 결합하도록 구성된 기계적 인터페이스를 포함함 -,
    적어도 하나의 조명 모듈과의 연결을 위해 구성된 조명 모듈 장착 부분 및 히트 싱크 내의 적어도 하나의 중공 구조를 포함하는 히트 싱크,
    적어도 하나의 하우징 부분, 및
    적어도 하나의 블레이드 및 구동기를 포함하는 적어도 하나의 팬 - 상기 적어도 하나의 팬의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 블레이드가 상기 적어도 하나의 중공 구조 내에 배치된 상태로 상기 적어도 하나의 하우징 부분 내에 포함됨 - 을 포함하고,
    상기 조명 디바이스는 상기 조명 디바이스의 모든 구성요소들이 상기 광학 요소 내에 배치된 상태로 적어도 상기 중심 링을 통해 상기 광학 요소의 상기 소켓에 장착되는, 자동차 조명 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 히트 싱크는 적어도 하나의 중공 구조 전체가 상기 중심 링의 제1 측 위에 위치된 상태로 상기 중심 링에 대해 위치되는, 자동차 조명 디바이스.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 자동차 조명 디바이스는 헤드램프 및 후방 램프 중 하나인, 자동차 조명 디바이스.
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