KR20160122014A - 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치 - Google Patents

헤드 램프의 결로 발생 방지 장치 Download PDF

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KR20160122014A
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Abstract

헤드 램프의 결로 발생 방지 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예의 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치는, 내부의 광원이 마련되며 전단부에 렌즈가 설치된 하우징; 상기 하우징의 내부에 형성되며, 전원이 공급되면 일측면은 가열되고 다른 일측면은 냉각되는 열전모듈; 상기 열전모듈에서 발생되는 열을 방열시키는 히트싱크; 상기 히트싱크의 후방에 형성되는 송풍팬; 및 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 상기 렌즈의 내측면을 따라 상승하도록 유로를 형성하는 송풍덕트를 포함할 수 있다.

Description

헤드 램프의 결로 발생 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING MOISTURE GENERATOIN OF HEAD LAMP}
본 발명은 자동차의 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치에 관한 것이다.
자동차의 헤드 램프는 차량의 운행시 차량 전방을 비추기 위해 사용되는 것으로, 헤드 램프의 내부에는 광원이 구비되어 있고, 광원에서 발산되는 빛에 의해 차량 전방의 상부 또는 하부로 빛을 조사한다.
이러한 헤드 램프의 광원 자체의 열과 자동차의 엔진에서 전해지는 열 등으로 인해 고온의 환경에 높이게 되고 외부와 온도 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 헤드 램프 내부에 결로가 발생하게 된다.
즉, 도 1의 (a)와 같이 램프의 초기 점등시에는, 램프 내부의 이슬점 온도가 램프의 점등에 따른 고온환경으로 인해 증발됨으로써, 외부에 비해 상승된 상태에 있게 된다.
다만, 램프 소등 후에 일정 시간이 경과하게 되면, 도 1의 (b)와 같이 헤드램프 내부의 상부 및 하부의 온도가 함께 하강하게 되면서, 이슬점온도 역시 하강하게 된다. 이때, 헤드램프의 실링 처리로 인해 이슬점온도의 하강 속도보다 헤드램프 하부의 공기 하강 속도가 더 빨라지게 되면서 온도 역전 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 헤드램프 내부에 습기가 발생하는 것이다.
이같은, 헤드램프 내부의 습기 발생 문제는 헤드 램프의 광원부 고장 및 상품성을 저하시키는 문제가 있고, 또한 차량 헤드 램프 시스템에서 고질적인 문제점으로 인식되고 있어 다양한 해결책이 제시되고 있기는 하지만, 근본적인 해결이 이루어지지 않는 실정에 있다.
예를 들어 헤드 램프 렌즈의 내부면에 결로 방지 코팅을 하거나 실리카겔 등을 사용하여 결로를 예방하고 있으나 이는 근본적인 해결책이 될 수 없으며, 수명, 성능 및 신뢰성에도 문제가 있다.
따라서 결로가 생성되는 것을 원천적으로 차단할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 결로가 발생하는 것을 원천적으로 차단하는 헤드 램프 결로 발생 방지 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치는 내부의 광원이 마련되며 전단부에 렌즈가 설치된 하우징; 상기 하우징의 내부에 형성되며, 전원이 공급되면 일측면은 가열되고 다른 일측면은 냉각되는 열전모듈; 상기 열전모듈에서 발생되는 열을 방열시키는 히트싱크; 상기 히트싱크의 후방에 형성되는 송풍팬; 및 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 상기 렌즈의 내측면을 따라 상승하도록 유로를 형성하는 송풍덕트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 히트싱크는 상기 열전모듈의 가열되는 일측면과 접촉하여 형성되는 발열부 히트싱크과 상기 열전모듈의 냉각되는 일측면과 접촉하여 형성되는 냉각부 히트싱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍덕트는 상기 발열부 히트싱크에서 송풍되는 공기가 유입되도록 유입구가 상기 발열부 히트싱크를 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍덕트의 유출구는 상기 렌즈의 하부면을 향하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍덕트는 유입구에서 유출구쪽으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍덕트의 유출구의 길이는 상기 렌즈의 너비와 동일할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍덕트의 유출구의 폭과 길이의 비는 1: 90 내지는 1:150일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 송풍팬은 상기 발열부 히트싱크와 접촉하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 냉각부 히트싱크는 상기 열전모듈의 냉각되는 일측면과 접촉하는 패널과 상기 패널의 좌우 측면에 형성되는 다수의 방열핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 렌즈와 송풍덕트 사이에는 헤드 램프 내부 공간을 분할하는 베젤을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 열전모듈에 의해 가열된 공기가 헤드 램프의 렌즈 표면 온도를 상승시켜 결로가 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
따라서 종래 헤드 램프의 결로 방지 장치에 비해 수명 및 성능을 현저히 개선할 수 있으며 신뢰성도 크게 개선할 수 있다.
도 1은 헤드 램프에서의 결로 발생 원리를 설명하는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 램프 결로 발생 방지 장치의 외관을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 일부를 절단한 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 램프 결로 방지 장치의 주요 부분의 분해 사시도이고, 도 4b는 사시도이고, 도 4c는 정면도이다.
도 5는 열전소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 열전소자가 다수개 배열되어 있는 열전모듈(40)을 도시한 것이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 송풍덕트의 유출구의 폭과 길이의 비에 따른 최소 유입 유량을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 램프 결로 발생 방지 장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 램프 결로 발생 방지 장치의 실험 환경 및 결과를 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 램프의 외관을 도시한 것이고, 도 3은 상기 도 2의 일부를 절단한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 램프의 주요 부분에 대한 분해사시도, 사시도 및 송풍팬 쪽에서 바라본 정면도를 도시한 것이다.
상기 헤드 램프(100)는 외관을 구성하는 하우징(10), 상기 하우징의 전면 방향 형성된 렌즈(20), 및 하우징의 내부에 형성된 광원(30)을 포함한다. 상기 렌즈(20)는 상기 광원에서 발산되는 빛이 전방으로 조사되도록 한다. 상기 광원(30)은 할로겐 램프, HID램프, LED 램프 등 다양한 광원이 사용될 수 있으며, 상기 광원(30)은 점등시 빛과 함께 열이 발생한다.
그리고 하우징(10) 내부 공간에는 열전모듈(40), 히트싱크(50), 송풍팬(60), 및 송풍덕트(70)가 설치되고, 하우징(10)의 상부와 하부를 연결해 하우징 내부 공간을 분할하는 베젤(80)이 비스듬히 형성된다. 상기 베젤(80)에는 광원(30)이 장착될 수 있다.
상기 열전모듈(40)는 하우징(10)의 하부에 장착되고, 전원이 공급되면 열전모듈의 일측면의 온도는 상승하고 다른 일측면의 온도는 하강하게 된다. 즉 열전모듈(40)은 발열부(42)와 냉각부(44)로 구성된다. 열전모듈(40)의 발열원리 및 상세 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 히트싱크(50)는 열전달 효율이 우수한 재질로 제조되어 설치되고, 표면적을 넓힐 수 있도록 얇게 가공한 방열핀이 다수 배열된다. 히트싱크(50)는 발열부 히트싱크(52)와 냉각부 히트싱크(54)로 구분된다. 상기 발열부 히트싱크(52)는 열전모듈(40)의 발열부(42) 상부에 접촉하도록 설치되며 발열부에서 발생하는 열에 의해 가열된다. 발열부 히트싱크(52)가 가열되면 발열부 히트싱크(52)를 지나는 공기도 함께 가열되어 렌즈(20) 내부면의 온도를 상승시킬 수 있다. 상기 냉각부 히트싱크(54)는 열전모듈(40)의 냉각부(44) 하부에 접촉하도록 형성된다. 도 4(c)에 도시된 것과 같이, 열전모듈(40)의 냉각부(44)에 패널(54a)이 접촉되고, 패널의 좌우측에 다수의 방열핀(54b, 54c)이 형성될 수 있다. 냉각부 히트싱크(54)는 헤드 램프(100) 내부의 습기를 응축시켜 습도를 낮추어 이슬점을 떨어뜨리는 기능을 한다. 또한, 냉각부 히트싱크(54)가 광원(30)과 접촉되도록 하면(미도시) 광원(30)에서 발생한 열을 방열시키는 기능도 수행할 수 있다.
상기 송풍팬(60)은 열전모듈의 후방에 형성되어 열전모듈(40) 및 히트싱크(50)에 위해 가열된 공기를 송풍시킨다. 송풍팬(60)은 발열부 히트싱크(62)의 후방에서 밀착 형성되어 바람이 새지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 송풍덕트(70)는 가열된 공기가 렌즈의 내부면을 따라 흐를 수 있도록 유로를 형성한다. 송풍덕트(70)의 유입구(72)는 도 4(b)에 도시된 것과, 발열부에서 가열된 도시된 공기가 빠져 나가지 못하도록 발열부 히트싱크(52)와 연결되어 있으며 발열부 히트싱크(52)를 감싸는 구조로 형성되어 있다. 상기 유입구(72)는 발열부 히트싱크(52)를 감싸는 구조이기 때문에 발열부 히트싱크(52)와 동일한 형상 즉, 사각형 형상인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 도 3의 확대도를 살펴보면, 송풍덕트(70)의 구조를 보다 쉽게 확인할 수 있다. 송풍덕트(70)의 하부면(76)은 하우징과 평행하게 형성되며 송풍덕트의 상부면(78)은 경사지게 형성되어 유입구(72)에서 유출구(74)쪽으로 송풍덕트의 폭은 점점 좁아지는 형상이다. 송풍덕트 유출구의 폭(74a)이 좁아지는 정도는 후술하기로 한다. 송풍덕트(70)의 유출구(74)의 길이(74b)는 빠져 나온 공기가 렌즈의 내부면에 골고루 퍼질 수 있도록 렌즈의 폭과 동일하거나 거의 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 5는 열전소자의 단면도를 도시한 것이고, 도 6은 열전소자가 다수개 배열되어 있는 열전모듈(40)을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 포함하는 열전모듈은 상호 대향 하는 제1기판(41) 및 제2기판(42)과 상기 제1기판(41) 및 제2기판(42) 사이에 제1반도체소자(43)와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자(44)를 포함하는 단위셀을 적어도 1 이상 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1기판(41) 및 상기 제2기판(42)은 절연기판, 이를테면 알루미나 기판을 사용할 수 있으며, 또는 다른 실시형태의 경우 금속기판을 사용하여 흡열 및 발열효율 및 박형화를 구현할 수 있도록 할 수 있다. 물론, 제1기판(41) 및 제2기판(42) 금속기판으로 형성하는 경우에는 도 5에 도시된 것과 같이 제1기판 및 제2기판(41, 42)에 형성되는 전극층(45a, 45b)과의 사이에 유전체층(47a, 47b)를 더 포함하여 형성됨이 바람직하다.
금속기판의 경우, Cu 또는 Cu 합금을 적용할 수 있으며, 박형화가 가능한 두께는 0.1mm~0.5mm 범위로 형성이 가능하다. 금속기판의 두께가 0.1mm 보나 얇은 경우나 0.5mm를 초과하는 두께에서는 방열 특성이 지나치게 높거나 열전도율이 너무 높아 열전모듈의 신뢰성이 크게 저하되게 된다. 또한, 상기 유전체층(47a, 47b)의 경우 고방열 성능을 가지는 유전소재로서 냉각용 열전모듈의 열전도도를 고려하면 5~10W/K의 열전도도를 가지는 물질을 사용하며, 두께는 0.01mm~0.15mm의 범위에서 형성될 수 있다. 이 경우, 두께가 0.01mm 미만에서는 절연효율(혹은 내전압 특성)이 크게 저하되며, 0.15mm를 초과하는 경우에는 열전전도도가 낮아져 방열효율이 떨어지게 된다. 상기 전극층(45a, 45b)은 Cu, Ag, Ni 등의 전극재료를 이용하여 제1반도체 소자 및 제2반도체 소자를 전기적으로 연결하며, 도시된 단위셀이 다수 연결되는 경우, 도 6에 도시된 것과 같이 인접하는 단위셀과 전기적으로 연결을 형성하게 된다. 상기 전극층의 두께는 0.01mm~0.3mm의 범위에서 형성될 수 있다. 전극 층의 두께가 0.01mm 미만에서는 전극으로서 기능이 떨어져 전기 전도율이 불량하게 되며, 0.3mm를 초과하는 경우에도 저항의 증가로 전도효율이 낮아지게 된다.
특히, 이 경우 단위셀을 이루는 열전소자는 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 구조의 단위소자를 포함하는 열전소자를 적용할 수 있으며, 이 경우 한쪽은 제1반도체소자(43)로서 P형 반도체 와 제2반도체소자(44)로서 N형 반도체로 구성될 수 있으며, 상기 제1반도체 및 상기 제2반도체는 금속 전극 (45a, 45b)과 연결되며, 이러한 구조가 다수 형성되며 상기 반도체 소자에 전극을 매개로 전류가 공급되는 회로선(L1, L2)에 의해 펠티어 효과를 구현하게 된다.
아울러, 도 5 및 도 6에서 열전모듈 내의 반도체소자는 P 형 반도체 또는 N 형 반도체 재료를 적용할 수 있다. 이러한 P 형 반도체 또는 N 형 반도체 재료는 상기 N형 반도체소자는, 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다. 이를테면, 상기 주원료물질은 Bi-Se-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Se-Te 전체 중량의 00.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다.즉, Bi-Se-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1.0g의 범위에서 투입하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.
상기 P형 반도체 재료는, 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성함이 바람직하다. 이를 테면, 상기 주원료물질은 Bi-Sb-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Sb-Te 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다. 즉, Bi-Sb-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1g의 범위에서 투입될 수 있다. 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.
단위셀을 이루며 상호 대향 하는 제1반도체소자 및 제2반도체소자의 형상 및 크기는 동일하게 이루어지나, 이 경우 P 형 반도체소자의 전기전도도와 N 형 반도체 소자의 전기전도도 특성이 서로 달라 냉각효율을 저해하는 요소로 작용하게 되는 점을 고려하여, 어느 한쪽의 체적을 상호 대향 하는 다른 반도체소자의 체적과는 상이하게 형성하여 냉각성능을 개선할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
즉, 상호 대향 하여 배치되는 단위셀의 반도체 소자의 체적을 상이하게 형성하는 것은, 크게 전체적인 형상을 다르게 형성하거나, 동일한 높이를 가지는 반도체소자에서 어느 한쪽의 단면의 직경을 넓게 형성하거나, 동일한 형상의 반도체 소자에서 높이나 단면의 직경을 다르게 하는 방법으로 구현하는 것이 가능하다. 특히 N형 반도체소자의 직경을 P형 반도체소자보다 더 크게 형성하여 체적을 증가시켜 열전효율을 개선할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 램프의 동작 및 결로 발생을 방지하는 원리를 설명한다.
먼저 상기 열전모듈(40)에 전원이 인가되면 펠티어 효과에 의해 열전모듈(40)의 발열부(42)는 가열되고 냉각부(44)는 냉각된다. 따라서 열전모듈의 발열부(42)에 접촉된 발열부 히트싱크(52)는 가열되고, 열전모듈의 냉각부(44)에 접촉된 냉각부 히트싱크(54)는 냉각된다.
다음으로 송풍팬(60)을 회전시키게 되면 헤드 램프 내의 공기가 유동을 시작한다. 이때 헤드 램프 내 공기는 송풍덕트(70)를 따라 일정한 유로를 형성하면서 움직이게 된다. 송풍덕트(70)는 공기가 렌즈(20)의 내부면을 따라 움직이도록 설계되어 있으므로, 발열부 히트싱크(52)에서 가열된 공기가 렌즈(20)의 내부면을 따라 움직이면서 렌즈 내부면의 온도를 높이게 된다. 렌즈 내부면의 온도를 상승시켜 이슬점 이상의 온도로 유지함으로써 결로가 발생하는 것을 차단하고 기 생성된 결로도 제거할 수 있다. 이때 냉각부 히트싱크(54)에 의해 냉각된 공기는 헤드 램프 내부의 습기를 응축시켜 습도를 낮춤으로서 이슬점을 떨어뜨리는 역할을 한다.
도 7은 송풍덕트(70) 유출구의 폭(74a)과 길이(74b) 비(ratio, 이하 종횡비)에 따른 최소 유입 유량을 도시한 것이다. 앞서 살펴본 바와 같이 송풍덕트의 폭은 유입구에서 유출구 쪽으로 갈수록 점점 좁아지는데 좁아지는 정도는 다양하게 변경가능하다. 즉, 유출구의 길이(74b)는 고정되어 있지만 폭(74a)는 다양하게 설계할 수 있다. 하지만 설계변경은 일정한 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다. 종횡비가 대략 1:90 내지 1: 150 인 것이 바람직하다. 이때 유출구의 길이(74b)는 렌즈의 너비와 동일하거나 유사하도록 형성되어 길이가 일정하게 정해져 있기 때문에 종횡비가 작아지게 되면 유출구 폭(74a)이 좁아지게 되고, 종횡비가 커지게 되면 유출구 폭(74a)이 넓어지게 된다. 따라서 유출구 폭(74a)이 지나치게 좁아지면 유로 저항이 상승하게 되고 유출구 폭(74a)이 지나치게 넓어지게 되면 최소 유량을 맞추기 위해서 출력이 더 큰 송풍팬이 필요하게 된다. 따라서 상기와 같은 범위 내에서 적당하게 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 만약 유출구 종횡비가 1:80 정도로 작아지게 되면 유출구 폭의 길이가 지나치게 좁아져 유로 저항이 높아지는 문제점이 있고, 종횡비가 1:160 정도까지 커지게 되면 송풍팬을 큰 것을 사용해야 하기 때문에 비용이 증가하게 된다.
아래 [표 1]은 유출구 폭과 길이의 비에 따른 결로 방지를 위한 최소 유입 유량을 나타낸 것이다.
송풍덕트의 유출구 종횡비 최소 유입 유량(CFM)
1:90 37.29
1:112 33.90
1:150 30.51
상기 표에서 확인하는 바와 같이 종회비가 클수록, 즉 유출구 폭(72b)가 넓어 질수록 결로 방지에 필요한 최소 유입 유량이 작아지는 것을 확인할 수 있다. 물론 최소 유입 유량은 결로 방지를 위해 최소한의 공기 유량이므로 이 보다 더 많은 양의 공기가 유입되는 것은 무관하지만 지나지게 많은 공기를 유입시키기 위해서는 송풍팬의 출력을 증가시켜야 하고 그에 따라 비용이 증가할 수 있으므로, 결로 방지를 위해 필요한 최소 유입 유량을 고려하여 적절한 출력의 송풍팬을 사용하는 것이 중요하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 램프 장치를 결로 방지 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다. 도 8a는 렌즈 내부면의 온도를 도시한 것이고, 도 8b와 도 8c는 공기의 흐름을 도시한 것이고, 도 8d는 공기의 유동 속도를 도시한 것이다.
도 8b와 도 8c는 모두 공기의 흐름을 도시한 것으로, 도 8b에서는 공기가 움직이는 방향을 화살표로 나타내었고, 도 8c에서는 공기가 흐르는 경로 즉, 유로를 선으로 연결해서 도시한 것이다.
상기 시뮬레이션 결과에서와 같이, 본 발명에 의하면 히트싱크에 의해 가열된 공기가 렌즈의 내부면을 따라 상승하면서 렌즈의 내부면의 온도가 함께 상승하게 되는 것을 확인할 수 있다. 그리고 렌즈의 하부면에서의 유속이 상부면에서 보다 상대적으로 빠른 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드 램프를 자동차에 장착하고 결로 방지를 실험한 결과를 도시한 것이다. 도 9(a)는 실험 환경을 개념적으로 간략히 도시한 것이고, 도 9(b)는 실험 결과를 도시한 것이다.
헤드 램프를 10분간 가동하여 헤드 램프 내부의 온도 60℃, 습도가 30%가 되도록 유지하고 외부에서 20℃의 물을 5분간 살수하여 온도와 습도가 각각 18℃와 80%가 되도록 하였다.
실험 결과 내외부의 온도차가 발생함에도 결로가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 하우징 20 : 렌즈
30 : 광원 40 : 열전모듈
50 : 히트싱크 60 : 송풍팬
70 : 송풍덕트 80 : 베젤

Claims (10)

  1. 내부의 광원이 마련되며 전단부에 렌즈가 설치된 하우징;
    상기 하우징의 내부에 형성되며, 전원이 공급되면 일측면은 가열되고 다른 일측면은 냉각되는 열전모듈;
    상기 열전모듈에서 발생되는 열을 방열시키는 히트싱크;
    상기 히트싱크의 후방에 형성되는 송풍팬; 및
    상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 상기 렌즈의 내측면을 따라 상승하도록 유로를 형성하는 송풍덕트를 포함하는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히트싱크는
    상기 열전모듈의 가열되는 일측면과 접촉하여 형성되는 발열부 히트싱크과 상기 열전모듈의 냉각되는 일측면과 접촉하여 형성되는 냉각부 히트싱크를 포함하는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 송풍덕트는
    상기 발열부 히트싱크에서 송풍되는 공기가 유입되도록 유입구가 상기 발열부 히트싱크를 감싸는 형태로 형성되는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 송풍덕트의 유출구는 상기 렌즈의 하부면을 향하도록 형성되는 헤드 렘프의 결로 발생 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 송풍덕트는 유입구에서 유출구쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 송풍덕트의 유출구의 길이는 상기 렌즈의 너비와 동일한 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 송풍덕트의 유출구의 폭과 길이의 비는 1: 90 내지는 1:150인 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  8. 제2항 있어서, 상기 송풍팬은
    상기 발열부 히트싱크와 접촉하여 형성되는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 냉각부 히트싱크는
    상기 열전모듈의 냉각되는 일측면과 접촉하는 패널과 상기 패널의 좌우 측면에 형성되는 다수의 방열핀을 포함하는 헤드 램프의 결로 발생 방지 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈와 송풍덕트 사이에는 헤드 램프 내부 공간을 분할하는 베젤을 더 포함하는 헤드 램프 결로 발생 방지 장치.


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109611782A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 具有邻近灯舱的通风通道的交通工具灯反射器
KR102171171B1 (ko) * 2020-02-27 2020-10-28 재단법인대구경북과학기술원 제습이 가능한 차량용 램프
WO2022045500A1 (ko) * 2020-08-28 2022-03-03 우성파워텍주식회사 제습이 가능한 차량용 램프

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6451758B2 (ja) * 2017-02-24 2019-01-16 マツダ株式会社 車両用灯具
JP7233187B2 (ja) * 2018-09-19 2023-03-06 株式会社小糸製作所 車両用灯具
EP3822536A1 (de) * 2019-11-14 2021-05-19 ZKW Group GmbH Scheinwerfer mit betauungsschutzvorrichtung
US11079098B1 (en) * 2020-03-24 2021-08-03 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Light assembly with water vapor removal system
JP2023064595A (ja) * 2021-10-26 2023-05-11 ベジ 佐々木 電子装置及びヘッドライト
CN116025881A (zh) * 2023-03-29 2023-04-28 深圳市乐其网络科技有限公司 灯光调节装置、摄影灯和摄影系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849865A (en) * 1988-04-18 1989-07-18 General Motors Corporation Headlamp ventilation system
US4931912A (en) * 1988-04-18 1990-06-05 Koito Manufacturing Co., Ltd. Square headlamp for automobile
US5113320A (en) * 1990-08-16 1992-05-12 Robart Enterprises, Inc. Spherically adjustable headlamp mounting system
JP4126599B2 (ja) * 2002-09-26 2008-07-30 関東自動車工業株式会社 自動車用ランプ
US8596845B2 (en) * 2006-06-30 2013-12-03 Dialight Corporation Apparatus for using heat pipes in controlling temperature of an LED light unit
CN201093292Y (zh) * 2007-08-16 2008-07-30 大亿交通工业制造股份有限公司 Led车灯散热装置
JP5140403B2 (ja) * 2007-12-10 2013-02-06 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
JP5160992B2 (ja) * 2008-07-24 2013-03-13 株式会社小糸製作所 車両用灯具
KR101043278B1 (ko) * 2009-08-26 2011-06-21 현대모비스 주식회사 차량용 헤드램프
KR20110057842A (ko) * 2009-11-25 2011-06-01 현대자동차주식회사 차량용 헤드 램프의 제습 구조
JP2012003847A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Stanley Electric Co Ltd 車両用灯具
US20110310631A1 (en) 2010-06-22 2011-12-22 Bayer Materialscience Llc Led headlamp cooling system
US8203274B2 (en) * 2010-08-13 2012-06-19 De Castro Erwin L LED and thermal management module for a vehicle headlamp
JP2012155878A (ja) * 2011-01-24 2012-08-16 Stanley Electric Co Ltd 車両用灯具
JP5672118B2 (ja) * 2011-03-31 2015-02-18 市光工業株式会社 車両用灯具
KR20130031114A (ko) * 2011-09-20 2013-03-28 현대자동차주식회사 차량용 헤드램프의 습기발생 방지 장치
US8967842B2 (en) * 2013-06-26 2015-03-03 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Lamp condensation reduction system
CN106764812A (zh) * 2014-08-29 2017-05-31 张琴 防雾型汽车led车灯灯杯

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109611782A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 具有邻近灯舱的通风通道的交通工具灯反射器
KR102171171B1 (ko) * 2020-02-27 2020-10-28 재단법인대구경북과학기술원 제습이 가능한 차량용 램프
US11359789B2 (en) 2020-02-27 2022-06-14 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Vehicle lamp with dehumidification
WO2022045500A1 (ko) * 2020-08-28 2022-03-03 우성파워텍주식회사 제습이 가능한 차량용 램프
US11873965B2 (en) 2020-08-28 2024-01-16 Woosungpowertech Co., Ltd. Vehicular lamp capable of dehumidification

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US20180080620A1 (en) 2018-03-22

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Patent event date: 20150413

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