KR102017464B1 - 차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판 - Google Patents

차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드를 이용한 차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판에 있어서, 커넥터와 상기 레이저 다이오드의 접점을 전기적으로 연결하는 전원공급회로패턴이 상면에 형성되는 기판몸체와, 상기 전원공급회로패턴을 제외한 상기 기판 몸체의 상면에 형성되는 제1 열전도층 및, 상기 기판몸체의 하면에 형성되는 제2 열전도층을 포함하고, 상기 제1 열전도층, 상기 기판몸체 및 상기 제2 열전도층을 관통하는 적어도 하나의 열전달홀이 형성되는 레이저 다이오드 장착기판을 제공하여, 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시키는 유리한 효과를 제공한다.

Description

차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판{Substrate for mounting laser diode using light source module for vehicle}
본 발명은 레이저 다이오드 장착기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이저 다이오드를 이용하는 차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판에 관한 것이다.
통상적으로, 차량용 램프의 광원으로서, LED(Light Emitting Diode) 또는 벌브가 사용된다. 최근 레이저를 차량용 광원으로 사용하고자 하는 노력이 있으나, 아직까지 유효한 기술이 보급되어 있지 않은 상황이다.
현재 레이저 다이오드가 의료용, 산업용으로 널리 사용되고 있다. 여기서 레이저 다이오드(laser diode : LD)란, 반도체 내에서 전자의 광학천이에 의한 광자의 유도방출을 이용한 광파의 발진기 및 증폭기를 총칭하는 것으로 2개의 전극을 가지고 있다. 이러한 레이저 다이오드는 각종 레이저들 중에서도 가장 소형,경량이며 반도체 공정을 통해 저가격으로 대량 생산이 가능한 장점이 있다.
그러나, 현재 차량용 광원 모듈로 개발되고 있는 레이저 다이오드는 그 구조가 복잡하고 방열을 위한 히트싱크의 사이즈가 커서 차량에 적용하기에는 어려운 문제점이 있다. 특히, 레이저 다이오드가 장착되는 종래의 기판은 회로패턴 이외의 영역은 절연 상태이기 때문에 효과적인 방열이 어려운 구성을 갖고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 다이오드를 이용하면서도 구조가 간단하며 컴팩트한 크기를 갖는 차량용 광원 모듈에서 사용될 수 있는 레이저 다이오드 장착기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 레이저 다이오드 장착기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이저 다이오드를 이용한 차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판에 있어서, 커넥터와 상기 레이저 다이오드의 접점을 전기적으로 연결하는 전원공급회로패턴이 상면에 형성되는 기판몸체와, 상기 전원공급회로패턴을 제외한 상기 기판 몸체의 상면에 형성되는 제1 열전도층 및, 상기 기판몸체의 하면에 형성되는 제2 열전도층을 포함하고, 상기 제1 열전도층, 상기 기판몸체 및 상기 제2 열전도층을 관통하는 적어도 하나의 열전달홀이 형성되는 레이저 다이오드 장착기판을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 레이저 다이오드의 접점은 상기 기판몸체의 중심에 형성되고 상기 커넥터는 상기 기판몸체의 가로변 및 세로변 중 어느 하나의 중심 부근에 설치될 수 있다.
바람직하게는, 복수 개의 상기 열전달홀은 열방향 및 횡방향 중 적어도 어느 한 방향을 기준으로 미리 설정된 간격으로 상호 이격되어 정렬되도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 열전도층 및 상기 제2 열전도층은 구리를 도금 처리하여 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 다른 부품과 결합을 위한 결합부재가 지나가는 적어도 하나의 결합홀이 상기 제1 열전도층, 상기 기판몸체 및 상기 제2 열전도층을 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 장착기판에 따르면, 위 아래에 상부히트싱크와 하부히트싱크를 결합시킴으로써, 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시키는 유리한 효과를 제공한다. 특히, 레이저 다이오드 장착기판의 상면 및 하면을 구리 도금하고 열전달홀을 형성시킴으로써, 레이저 다이오드를 고정하고 전원을 공급하는 역할 이외에, 상부히트싱크와 하부히트싱크를 열전달 가능하게 연결하여 보다 효과적으로 방열시키는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 다이오드 장착기판이 적용되는 차량용 광원 모듈을 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 차량용 광원 모듈의 분해도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 다이오드 장착기판의 상면을 도시한 도면,
도 4는 도 3에서 도시한 레이저 다이오드 장착기판의 하면을 도시한 도면,
도 5는 도 3에서 도시한 레이저 다이오드 장착기판의 단면을 확대하여 도시한 도면,
도 6은 도 1의 A-A’를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 다이오드 장착기판이 적용되는 차량용 광원 모듈을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 차량용 광원 모듈의 분해도이다.
이러한, 도 1 및 도 2는 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 다이오드 장착레이저 다이오드 장착기판(120)이 사용되는 차량용 램프 모듈(100)은, 레이저 다이오드(110)와, 하부히트싱크(130)와, 상부히트싱크(140)와, 형광체(150)와, 시준기(Collimator)(160) 및 형광체홀더(170)를 포함할 수 있다.
먼저, 레이저 다이오드(110)는 레이저 다이오드 장착기판(120)의 상면에 장착된다. 레이저 다이오드 장착기판(120)의 하면에는 하부히트싱크(130)가 결합되며, 레이저 다이오드 장착기판(120)의 상면에는 상부히트싱크(140)가 결합된다. 상부히트싱크(140)에는 시준기(160), 형광체(150) 및 형광체홀더(170)가 설치될 수 있다.
레이저 다이오드 장착기판(120)은 레이저 다이오드(110)에 전원을 공급하고 상부히트싱크(140) 및 하부히트싱크(130)를 열전달 가능하게 연결하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 다이오드 장착기판의 상면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 도시한 레이저 다이오드 장착기판의 하면을 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에서 도시한 레이저 다이오드 장착기판의 단면을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 병행 참조하면, 레이저 다이오드 장착기판(120)은 기판몸체(122)와, 기판몸체(122)의 상면에 형성되는 제1 열전도층(123)과, 기판몸체(122)의 하면에 형성되는 제2 열전도층(124)을 포함할 수 있다. 레이저 다이오드 장착기판(120)의 중심에는 레이저 다이오드(110)가 장착되는 장착부(126)가 형성될 수 있다.
기판몸체(122)의 하면에는 전원공급회로패턴(122a)이 형성된다. 전원공급회로패턴(122a)은 커넥터(121)와 장착부(126)에 장착된 레이저 다이오드(110)의 접점을 전기적으로 연결한다. 이때, 커넥터(121)는 기판몸체(122)의 가로변 및 세로변 중 어느 하나의 중심 부근에 설치될 수 있다. 이에, 전원공급회로패턴(122a)는 기판몸체(122)의 중심에서 기판몸체(122)의 가로변 및 세로변 중 어느 하나의 중심 부근까지 이어지도록 형성될 수 있다.
제1 열전도층(123)은 기판몸체(122)의 상면 전체가 구리로 도금 처리되어 형성될 수 있다. 그리고, 제2 열전도층(124)은 기판몸체(122)의 하면 중 전원공급회로패턴(122a)를 제외한 영역이 구리로 도금 처리되어 형성될 수 있다. 이러한. 제1 열전도층(123) 및 제2 열전도층(124)은 레이저 다이오드(110)에서 발생하는 열을 효과적으로 상부히트싱크(140) 또는 하부히트싱크(130)로 전달하여 방열되도록 유도한다.
특히, 레이저 다이오드 장착기판(120), 제1 열전도층(123) 및 제2 열전도층(124)을 관통하여 열전달홀(125)이 형성될 수 있는데, 열전달홀(125)은 상부히트싱크(140)에서 하부히트싱크(130)로 또는, 하부히트싱크(130)에서 상부히트싱크(140)로 상호 열을 전달하여 방열 효과를 높이는 역할을 한다.
이러한 열전달홀(125)은 복수 개가 열 방향 또는 횡 방향으로 정렬되어 형성될 수 있다.
이와 같은 레이저 다이오드 장착기판(120)은 종래의 레이저 다이오드(110)의 기판과 달리, 레이저 다이오드(110)를 고정하고 전원을 공급하는 역할 이외에 상부히트싱크(140) 와 하부히트싱크(130)를 열전달 가능하게 연결하는 역할을 한다.
한편, 레이저 다이오드 장착기판(120)의 각 모서리에는 상부히트싱크(140) 및 하부히트싱크(130)와 결합을 위한 결합홀(127)이 형성될 수 있다. 결합홀(127)에는 볼트와 같은 체결부재들이 삽입되어 레이저 다이오드 장착기판(120), 하부히트싱크(130) 및 상부히트싱크(140)를 결합시킬 수 있다.
하부히트싱크(130)는 레이저 다이오드 장착기판(120)의 하면에 결합되어 레이저 다이오드(110)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
도 6은 도 1의 A-A’를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 6을 병행 참조하면, 상부히트싱크(140)는 레이저 다이오드 장착기판(120)의 상면에 결합되어 레이저 다이오드(110)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다. 이때, 상부히트싱크(140)에는 레이저 다이오드(110)가 삽입되는 광로(141)가 형성된다. 광로(141)는 상부히트싱크(140)의 저면 중심에서 상면 중심으로 관통 형성되어 레이저 다이오드(110)를 고정하고 레이저 다이오드(110)에서 조사된 빛이 상부히트싱크(140) 밖으로 조사되도록 공간을 형성한다.
광로(141)의 하부는 레이저 다이오드(110)를 고정하는 홀더 역할을 하도록 구성될 수 있다. 따라서 광로(141)의 하부는 레이저 다이오드(110)의 크기에 맞게 적절하게 설계될 수 있으며, 결합을 위한 별도의 구조가 형성될 수 도 있다.
레이저 다이오드 장착기판(120)과 맞닿는 상부히트싱크(140)의 저면에는 커넥터(121)가 삽입되어 수용되는 커넥터수용부(142)가 오목하게 형성될 수 있다.
형광체(phosphor)(150)는 광로(141) 상의 레이저 다이오드(110) 앞에 설치된다. 형광체(140)는 레이저 다이오드(110)에서 조사된 빛이 백색광으로 구현되도록 유도할 수 있다.
한편, 광로(141) 상에서 레이저 다이오드(110)와 형광체(phosphor)(150) 사이에는 시준기(Collimator)(160)가 설치될 수 있다.
형광체홀더(170)는 형광체(phosphor)(150)를 고정하여 상부히트싱크(140)상면에 고정될 수 있다. 일실시예에 있어서, 형광체홀더(170)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 광로(141)를 덮는 슬릿부(171)와, 슬릿부(171)에 연장 형성된 결합부(172)를 포함할 수 있다. 슬릿부(171)에는 절개된 슬릿이 형성된다. 슬릿부(171)의 슬릿은 레이저 다이오드(110)의 빛이 형광체(150)와 반응하여 백색광이 구현될 때 광효율이 가장 좋게 나타나는 크기로 설계될 수 있다. 또한, 슬릿부(171)의 슬릿은 LED 또는 벌브와 같은 기존의 차량용 광원과 유사하여 광학 설계가 쉽게 이루어지도록 직사각형 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도 6의 화살표가 나타내는 바와 같이, 레이저 다이오드(110)에서 발생하는 열은 상부히트싱크(140) 및 하부히트싱크(130)를 통해 외부로 방열된다. 특히, 제1 열전도층(123) 및 제2 열전도층(124)이 형성된 레이저 다이오드 장착기판(120)을 통해 상호간 열전달이 용이하게 일어날 수 있으며, 복수 개의 열전달홀(125)을 통해 상부히트싱크(140)와 하부히트싱크(130) 간의 열전달이 보다 활발하게 이루어 질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 레이저 다이오드
120 : 레이저 다이오드 장착기판
121 : 커넥터
122 : 기판몸체
122a : 전원공급회로패턴
123 : 제1 열전도층
124 : 제2 열전도층
125 : 열전달홀
126 : 장착부
127 : 결합홀
130 : 하부히트싱크
140 : 상부히트싱크
141 : 광로
142 : 커넥터수용부
150 : 형광체
160 : 시준기
170 : 형광체홀더
171 : 슬릿부
172 : 결합부

Claims (5)

  1. 레이저 다이오드를 이용한 차량용 광원 모듈에 사용되는 레이저 다이오드 장착기판에 있어서,
    커넥터와 상기 레이저 다이오드의 접점을 전기적으로 연결하는 전원공급회로패턴이 하면에 형성되는 기판몸체와, 상기 전원공급회로패턴을 제외한 상기 기판 몸체의 상면에 형성되는 제1 열전도층 및, 상기 기판몸체의 하면에 형성되는 제2 열전도층을 포함하고, 상기 제1 열전도층, 상기 기판몸체 및 상기 제2 열전도층을 관통하는 적어도 하나의 열전달홀이 형성되고,
    상기 레이저 다이오드의 접점은 상기 기판몸체의 중심에 형성되고 상기 커넥터는 상기 기판몸체의 가로변 및 세로변 중 어느 하나의 중심 부근에 설치되고,
    상기 제1 열전도층의 중심에는 상기 레이저 다이오드가 장착되는 장착부가 형성되고,
    모서리에 다른 부품과 결합을 위한 결합부재가 지나가는 적어도 하나의 결합홀이 상기 제1 열전도층, 상기 기판몸체 및 상기 제2 열전도층을 관통하여 형성되는 레이저 다이오드 장착기판.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    복수 개의 상기 열전달홀은 열방향 및 횡방향 중 적어도 어느 한 방향을 기준으로 미리 설정된 간격으로 상호 이격되어 정렬되도록 형성되는 레이저 다이오드 장착기판.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 열전도층 및 상기 제2 열전도층은 구리를 도금 처리하여 이루어진 것인 레이저 다이오드 장착기판.
  5. 삭제
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