KR101880133B1 - 광원 모듈 - Google Patents

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    • F21Y2101/00—Point-like light sources

Abstract

실시예는, 방열 부재; 상기 방열 부재 상에 배치되고 관통홀이 형성된 회로기판; 및 상기 관통홀과 대응되는 방열 부재 상의 위치에 실장되는 적어도 하나의 발광소자를 포함한다.

Description

광원 모듈{LIGHT MODULE}
실시예는 광원 모듈에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
도 1은 종래의 광원 모듈을 도시한 도면이다. 광원 모듈은 방열 부재(10), 상기 방열 부재 상에 배치된 회로기판(20). 및 상기 회로기판(20)에 형성된 홈에 실장되는 적어도 하나의 발광소자(100)를 포함한다.
이러한 응용 제품에 사용되는 발광소자의 경우, 그 개수가 많기 때문에 발광소자에서 방출되는 열의 온도가 매우 높아지고, 발광소자의 빛의 밝기는 발광소자의 열과 반비례하기 때문에 발광소자가 장착된 회로기판과 같은 광원 모듈에서의 열의 문제를 해결하지 않고서는 신뢰성 및 요구되는 빛의 밝기를 구현하는데 제약이 따르는 문제가 있다.
실시예는 광원 모듈의 방열 특성을 개선하고자 하는 것이다.
실시예는, 방열 부재; 상기 방열부재 상에 배치되고 관통홀이 형성된 회로기판; 및 상기 관통홀과 대응되는 방열 부재 상의 영역에 실장되는 적어도 하나의 발광소자를 포함한다.
상기 방열 부재는 상기 회로기판에 형성된 관통홀과 대응되는 영역 내에 소정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 발광소자가 상기 홈에 배치될 수 있다.
상기 회로기판은 메탈기판, FPCB 또는 FR-4 중 하나를 포함할 수 있다.상기 발광소자는 세라믹 기판에 고정되어 상기 방열 부재 상에 배치될 수 있다.
상기 세라믹 기판은 질화 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 발광소자와 상기 세라믹 기판은 도전성 본딩될 수 있다.
상기 회로기판과 상기 방열부재 사이에는 열전시트가 위치할 수 있다.
상기 방열 부재는, 상기 발광 소자가 실장된 상부면과 반대되는 하부면에, 상기 하부면으로부터 연장되는 방향으로 복수 개의 방열핀이 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기 세라믹 기판은 Ag 페이스트를 이용해 상기 방열 부재에 본딩될 수 있다.
상기 발광소자와 상기 방열 부재 사이에는 아노다이징층과 도전층이 배치되고, 상기 아노다이징층은 상기 도전층과 상기 방열 부재 사이에 위치할 수 있다.
실시예에 따라 광원 모듈의 방열 특성이 개선된다.
도 1은 종래의 광원 모듈을 도시한 도면이고,
도 2a 및 도 2b는 각각 수평형 및 수직형 발광소자를 도시한 도면이고,
도 3 내지 도 6은 발광소자가 배치된 광원 모듈의 일실시예를 도시한 도면이고,
도 7 내지 도 9는 상기 일실시예의 광원 모듈의 제조공정을 도시한 도면이고,
도 10은 발광소자가 배치된 광원 모듈의 다른 실시예를 도시한 도면이고,
도 11 내지 도 13은 상기 다른 실시예의 광원 모듈의 제조공정을 도시한 도면이고,
도 14는 실시예들에 따른 광원 모듈의 평면도이고,
도 15는 실시예들에 따른 광원 모듈을 포함하는 조명장치의 일실시예의 분해 사시도이고,
도 16은 실시예들에 따른 광원 모듈을 포함하는 헤드램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2a 및 도 2b는 발광소자의 일실시예의 단면도이며, 도 2a는 수평형 발광소자를, 도 2b는 수직형 발광소자를 각각 도시하고 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이 실시예에 따른 발광소자는 기판(110) 상에, 개구면을 가지는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)이 구비된다.
상기 기판(110)은 투광성을 갖는 재질, 예를 들어, 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 질화물 반도체와 기판(110) 사이에는 버퍼층(미도시)이 구비되어 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화시킬 수 있는데, 버퍼층(미도시)은 저온 성장 GaN층 또는 AlN층 등을 사용할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 언도프트 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 상기 n형 도펀트가 도핑되지 않아 상기 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 상기 제1 도전형 반도체층과 같을 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에는 활성층(124)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(124)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 양자선(Quantum wire) 구조, 양자점(Quantum dot) 구조, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 활성층(124)은 상기 제1 도전형 반도체층(122) 및 하기의 제2 도전형 반도체층(126)으로부터 제공되는 전자 및 정공의 재결합(recombination) 과정에서 발생되는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
그리고, 상기 활성층(124) 상에는 제2 도전형 반도체층(126)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(126)은 예를 들어 p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
여기서, 상술한 바와 다르게, 상기 제1 도전형 반도체층(122)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(126)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 상기 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 및 상기 제2 도전형 반도체층(126) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(122)의 개구면 상에 제1 전극(150)이 형성되고, 제2 도전형 반도체층(126) 상에 제2 전극(160)이 구비된다. 여기서, 상기 제1 전극(150)과 제2 전극(160)은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 2a에 도시된 수평형 발광소자에서는 제2 도전형 반도체층(126)부터 제1 도전형 반도체층(122)의 일부까지 메사 식각되고, 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150)이 구비될 수 있다. 그리고 도 2b에 도시된 수직형 발광소자는, 제2 도전형 반도체층(126) 상에 오믹층(130)과 반사층(140)이 구비되어 있다.
상기 오믹층(130)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
그리고, 상기 오믹층(130) 상에는 반사층(140)이 형성될 수 있는데, 상기 반사층(140)은 알루미늄(Al), 은(Ag) 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 상기 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
그리고, 상기 반사층(140) 상에 도전성 지지부재(180)를 형성할 수 있다. 상기 도전성 지지부재(180)는 구리(Cu), 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 도전성 지지부재(180)를 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
상기 도전성 지지부재(180)와 상기 반사층(140) 사이에는 결합층(170)이 형성되며, 상기 결합층(170)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 결합층(170)은 서로 다른 결합층을 접합시켜 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(122)의 표면에 요철이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(122)의 표면의 요철 형상은, PEC(Photo enhanced chemical) 식각 방법이나 마스크 패턴을 이용한 에칭 공정 수행하여 형성할 수 있다. 상기 요철 구조는 상기 활성층에서 발생한 광의 외부 추출 효율을 증가시키기 위한 것으로서, 규칙적인 주기를 갖거나 불규칙적인 주기를 가질 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 n형 반도체층일 수 있으며 전자주입층으로 작용하고, 상기 제2 도전형 반도체층(126)은 p형 반도체층일 수 있으며 정공주입층으로 작용할 수 있다. 여기서, 제1 도전형 반도체층(122) 및 제2 도전형 반도체층(126)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같다.
도 3은 발광소자가 배치된 광원 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 광원 모듈은 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위한 방열 부재(210)와, 상기 방열 부재 상에 배치되는 회로기판(220)을 포함한다.
도 3에는 하나의 발광소자(100)만을 도시하였으나, 제작 방법에 따라 둘 이상의 발광소자(100)를 포함할 수도 있다.
상기 회로기판(220)에는 관통홀(221)이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(221)과 대응되는 방열 부재(210) 상의 영역에 발광소자(100)가 실장된다.
상기 회로기판(220)은 메탈기판, FPCB 또는 FR-4 중 하나를 포함할 수 있다. 메탈기판은 금속으로 이루어져 있으므로 그 자체로도 열 전도성이 좋지만, FPCB 또는 FR-4의 경우 본 실시예를 적용함으로써 열 방출 특성이 더욱 더 개선될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 높은 열전도성과 전기절연성을 가진 세라믹 기판(230)에 고정되어 상기 방열 부재(210) 상에 배치되며, 상기 세라믹 기판(230)은 질화알루미늄(AlN) 재질로 이루어질 수 있다.
상기 발광소자(100)는 세라믹 기판(230)에 도전성 본딩으로 고정될 수 있으며, 일예로 Au-Sn 솔더(245)를 이용하여 유테틱 본딩될 수 있다.
상기 방열 부재(210)는, 상기 발광소자(100)가 실장되는 상부면과 반대되는 하부면에, 공기와 접하는 면적을 넓혀서 열 방출 효과를 높일 수 있도록 상기 하부면으로부터 연장되는 방향으로 복수 개의 방열핀(211)이 형성된 구조를 가질 수 있다.
방출되는 열은 아래 수학식 1에서 나타낸 바와 같이, 방열 면적(A)에 비례하고 거리(L)에 반비례하기 때문에 열의 이동 경로는 발광소자(100)를 중심으로 수직하게 이동하여 방열 부재(210)를 통해 공기 중으로 방출된다.
Figure 112011064419101-pat00001
여기서, Rth는 열 저항값, L은 열흐름과 수직한 면의 두께, k는 열 전도율, A는 열흐름과 수직한 면의 면적을 의미한다.
따라서 회로기판(220)에 관통홀(221)을 형성하고, 상기 관통홀(221)과 대응되는 방열 부재(210) 상의 영역에 발광소자(100)를 직접 실장하면, 회로기판(220) 위에 발광소자(100)를 실장할 때보다 회로기판(220)의 두께(d1)만큼 열의 이동 거리를 줄일 수 있고, 발광소자(100)가 방열 부재(210) 상에 직접 실장됨으로써 방열 효과를 증대시킬 수 있다.
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 방열 부재(210)와 발광소자(100) 사이에는 발광소자의 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 도전층(270)이 형성될 수 있으며, 도전층(270)과 방열 부재(210)의 전기적 차단을 위해서 절연층(260)이 추가로 형성될 수 있다. 상기 절연층(260)은 아노다이징으로 형성될 경우 열전도를 극대화 시킬 수 있다.
도 4에서는 절연층(260)이 회로 기판(220)에 형성된 관통홀(221)에 대응되는 부분에만 형성되어 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연층(260)이 방열 부재(210) 상의 전면에 형성될 수도 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 회로 기판(220)에 형성된 관통홀(221)에 대응하는 방열 부재(210) 상의 영역에 소정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 홈에 절연층(260)과 도전층(270)이 차례로 형성될 수도 있다. 이러한 경우 홈의 깊이만큼 발광소자(100)에서 발생된 열의 이동 거리가 줄어들기 때문에 방열 효과를 증대시킬 수 있다.
도 7 내지 도 9는 발광소자가 배치된 광원 모듈의 상기 일실시예의 제조공정을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 7 내지 도 9를 참조하여 광원 모듈의 일실시예의 제조방법을 설명한다.
먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 회로기판(220)에 관통홀(221)을 형성한다.
상기 관통홀(221)은 컴퓨터 수치 제어(Computer Numerical Control, CNC) 방식에 의하며, 드릴을 이용한 기계적 가공에 의해 형성할 수 있다.
이와 같은 방법으로 관통홀(221)이 형성된 회로기판(220)의 평면도가 도 7b에 도시되어 있다.
그 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 방열 부재(210) 상에, 관통홀(221)이 형성된 회로기판(220)을 부착한다.
상기 방열 부재(210)와 회로기판(220)은 열전 시트(thermal sheet, 240)를 통해 부착되며, 상기 열전 시트(240)는 우수한 열전도성과 전기절연성 및 난연성을 가져서 발열 부위와 방열 부재를 밀착시켜 줌으로써 열 전달 효과를 극대화시키는 역할을 한다.
그 후에 상기 관통홀(221)과 대응되는 방열 부재(210) 상의 영역에 발광소자(100)를 실장한다.
상술한 바와 같이, 상기 발광소자(100)는 세라믹 기판(230)에 고정되어 방열 부재(210) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(100)와 세라믹 기판(230)은 도전성 본딩으로 고정될 수 있으며, 일예로 Au-Sn 솔더(245)를 이용하여 유테틱 본딩될 수 있다.
도 8에서는 열전 시트(240)를 이용하여 세라믹 기판(230)을 방열 부재(210)에 부착하였으나, 도 9에 도시된 바와 같이 Ag 페이스트(243)를 이용하여 세라믹 기판(230)을 방열 부재(210)에 부착할 수도 있다.도 10은 발광소자가 배치된 광원 모듈의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
상기 실시예에 따른 광원 모듈 역시, 발광소자(100)와, 상기 발광소자에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위한 방열 부재(210)와, 상기 방열 부재 상에 배치되는 회로기판(220)을 포함한다.
도 3에 도시된 실시예와의 차이점은, 회로기판(220)에 형성된 관통홀(221)과 대응되는 방열 부재(210) 상의 영역에 소정 깊이의 홈(215)이 형성되고, 상기 홈(215)에 발광소자(100)가 실장된다는 점이다.
방열 부재(210)에 소정 깊이의 홈(215)을 형성하여 상기 홈(215)에 발광소자(100)를 실장하면, 발광소자(100)에서 발생하는 열의 이동 거리가 홈(215)의 깊이(d2)만큼 더 짧아지고, 방열 부재(210)와 접촉하는 발광 소자(100)의 면적도 더 넓어지므로 도 3에 도시된 실시예에서보다 방열 특성을 더욱 더 개선할 수 있다.
상기 관통홀(221) 및 홈(215)의 깊이(d1+d2)는, 발광소자(100)의 측면이 회로기판(220)에 의해 가려져 광 추출 효율이 떨어지는 것을 방지하도록 결정되는 것이 바람직하다.
이외의 사항은 상술한 실시예에서 설명한 바와 같다.
도 11 내지 도 13은 발광소자가 배치된 광원 모듈의 상기 다른 실시예의 제조공정을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 11 내지 도 13을 참조하여 광원 모듈의 다른 실시예의 제조방법을 설명한다.
회로기판(220)에 관통홀(221)을 형성하는 방법은 도 7a 및 7b에서 설명한 바와 같으므로 다시 설명하지 않는다.
먼저 도 11에 도시된 바와 같이, 방열 부재(210)에 홈(215)을 형성한다. 상기 홈(215)은 회로기판(220)에 형성된 관통홀(221)과 대응되는 위치에 형성된다.
홈(215)을 형성하는 방법은 상술한 바와 같이 컴퓨터 수치 제어(Computer Numerical Control, CNC) 방식에 의하며, 드릴을 이용한 기계적 가공에 의해 형성할 수 있다.
그 후 도 12에 도시된 바와 같이, 열전 시트(240)를 이용하여 회로기판(220)과 방열 부재(210)를 밀착시킨다. 그리고 세라믹 기판(230) 상에 고정된 발광소자(100)를 상기 방열 부재(210)의 홈(215)에 실장한다.
도 12에서는 열전 시트(240)를 이용하여 세라믹 기판(230)을 방열 부재(210)에 부착하였으나, 도 13에 도시된 바와 같이 Ag 페이스트(243)를 이용하여 세라믹 기판(230)을 방열 부재(210)에 부착할 수도 있다.
도 14는 상술한 실시예들에 따른 광원 모듈의 평면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예들에 따른 광원 모듈을 위에서 내려다 보면, 회로기판(220)의 관통홀(221)과 대응하는 방열 부재(210) 상에, 발광소자(100)가 세라믹 기판(230)에 배치되어 실장되어 있음을 알 수 있다.
이하에서는 상술한 광원 모듈이 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 조명장치와 백라이트 유닛을 설명한다.
도 15는 실시예들에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 조명장치의 일실시예의 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 광을 투사하는 광원 모듈(600)과 상기 광원 모듈(600)이 내장되는 하우징(400)과 상기 광원 모듈(600)의 열을 방출하는 방열부(500) 및 상기 광원 모듈(600)과 방열부(500)를 상기 하우징(400)에 결합하는 홀더(700)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(400)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(410)와, 상기 소켓결합부(410)와 연결되고 광원(600)이 내장되는 몸체부(420)를 포함한다. 몸체부(420)에는 하나의 공기유동구(430)가 관통하여 형성될 수 있다.
상기 하우징(400)의 몸체부(420) 상에 복수 개의 공기유동구(430)가 구비되어 있는데, 상기 공기유동구(430)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.
상기 광원 모듈(600)은 상술한 실시예들에 따른 광원 모듈일 수 있으며, 회로 기판(610) 상에 복수 개의 발광소자 모듈(650)이 구비된다. 여기서, 상기 회로 기판(610)은 상기 하우징(400)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(500)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 광원 모듈의 하부에는 홀더(700)가 구비되는데 상기 홀더(700)는 프레임과 또 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 상기 광원 모듈(600)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 상기 광원 모듈(600)의 발광소자 모듈(150)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 16은 실시예들에 따른 광원 모듈을 포함하는 헤드램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 광원 모듈(901)에서 생성된 빛이 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체의 전방을 향할 수 있다.
상기 광원 모듈(901)은 상술한 실시예들에 따른 광원 모듈일 수 있으며, 회로 기판 상의 발광소자 모듈을 포함하여 이루어진다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광소자 210: 방열 부재
220: 회로기판 215: 홈
221: 관통홀 230: 세라믹 기판
240: 열전 시트 245: Au-Sn 솔더
260: 절연층 270: 도전층

Claims (10)

  1. 상면에 홈이 구비되는 방열 부재;
    상기 방열 부재 상에 배치되는 열전 시트;
    상기 열전 시트 상에 배치되고, 상기 홈의 상부에 관통 홀이 형성되는 회로 기판;
    상기 방열 부재에 구비된 홈에 배치되는 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되는 도전층;
    상기 회로기판의 관통 홀에 배치되는 세라믹 기판; 및
    상기 세라믹 기판 상에 배치되는 발광소자를 포함하고,
    상기 방열 부재는, 상기 발광 소자가 실장된 상부면과 반대되는 하부면에, 상기 하부면으로부터 연장되는 방향으로 복수 개의 방열핀이 배치되고,
    상기 도전층은 상기 열전시트의 측면과 상기 도전층의 측면은 접촉하고,
    상기 발광소자는 기판을 포함하고, 상기 기판 상에 결합층, 반사층, 오믹층, 제2 도전형 반도체층, 활성층, 제1 도전형 반도체층 및 제1 전극이 순서대로 배치되고,
    상기 제 1 도전형 반도체층은 표면에 요철 형상이 배치되는 광원 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로기판은 메탈기판, FPCB 또는 FR-4 중 하나를 포함하는 광원 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 세라믹 기판에 Au-Sn 솔더로 유테틱 본딩되는 광원 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 질화 알루미늄을 포함하고,
    상기 세라믹 기판은 Ag 페이스트를 이용해 상기 방열 부재에 본딩되는 광원 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101381947B1 (ko) * 2013-04-22 2014-04-07 (주) 세일테크노 열전 반도체 일체형 ｌｅｄ 모듈
KR101841341B1 (ko) * 2015-12-14 2018-05-04 엘지전자 주식회사 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기
EP3116038B1 (en) 2015-07-06 2019-10-02 LG Electronics Inc. Light source module, lighting device including the same and method for fabrication the same
US10317068B2 (en) 2015-12-14 2019-06-11 Lg Electronics Inc. Light source module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100629561B1 (ko) * 1999-05-12 2006-09-27 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 발광 다이오드 장치
JP2009536453A (ja) * 2006-05-08 2009-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ヒートシンクへの多重ｌｅｄの熱表面実装
US20100181891A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-22 Cheng-Shih Lee Package Structure for Solid-State Lighting with Low Thermal Resistance
KR20110040701A (ko) * 2009-10-13 2011-04-20 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 발광장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100629561B1 (ko) * 1999-05-12 2006-09-27 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 발광 다이오드 장치
JP2009536453A (ja) * 2006-05-08 2009-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ヒートシンクへの多重ｌｅｄの熱表面実装
US20100181891A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-22 Cheng-Shih Lee Package Structure for Solid-State Lighting with Low Thermal Resistance
KR20110040701A (ko) * 2009-10-13 2011-04-20 스탠리 일렉트릭 컴퍼니, 리미티드 발광장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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