KR20090086989A - 반도체 발광모듈 - Google Patents

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젠-시안 첸
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네오벌브 테크놀러지스 인크
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Abstract

본 발명은 열 방산 부재, 열 전도 기기, 및 다이오드 발광 기기를 포함하는 반도체 고 파워 발광 모듈을 제공한다. 열 방산 부재는 열 방산 부재의 제1측면에 결합된 절연 부재를 갖는다. 열 방산 부재는 제1측면과 마주하는 제2측면을 구비한다. 상기 절연 부재는 상기 제1측면과 마주하는 제3측면을 구비한다. 제3측면에서의 주위 온도는 제2측면에서의 주위 온도보다 높다. 열 전도 기기는 평평단과 열 방산 부재에 단단하게 고정된 접촉부를 포함한다. 다이오드 발광 기기는 열 전도 기기의 평평단에 설치된다. 본 발명에 의한 반도체 발광 모듈은 자동차의 헤드라이트에 적용되며, 전기절약과 긴 수명의 특성을 가진다. 열 방산 부재는 자동차의 쉘에 미적으로 실제적으로 일체로 형성될 수 있다.
발광다이오드, 반도체 발광 모듈, 자동차, 헤드라이트, 절연부재

Description

반도체 발광모듈{A Semiconductor Light-emitting Module}
본 발명은 반도체 발광모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열 절연체를 갖는 반도체 고 파워 발광모듈에 관한 것이다.
전력 절약(power saving), 내 충격성(shock-resistance), 빠른 응답 시간(fast response time), 및 대량 생산의 적합성과 같은 이점들 때문에, 발광 다이오드(light-emitting diode;LED)를 적용한 조명기기가 계속적으로 연구 개발되고 있다. 그러나, 고 파워 발광다이오드(high power light-emitting diode)는 많은 열을 발생시키기 때문에 열 방산 문제를 어떻게 해결할 것인가가 이 분야의 주요 이슈가 되어있다. 전통적으로 열을 방산하는 일반적인 방법은 저온의 환경에 열 방산 부재(복수 개의 핀(fins)을 포함할 수 있다)를 위치시켜 열을 방산하는 것이다. 그러나, 많은 실제적인 적용에서, 열 방산 부재는 고온의 환경에 설치된다. 발광 다이오드의 접합온도가 높게 유지되면, 발광 다이오드의 발광 효율(luminous efficiency)과 수명이 크게 영향을 받는다.
예를 들면, 할로겐 램프(halogen lamps)는 전통적인 자동차 헤드라이트 시장에서 주류이다. 그러나, 할로겐 램프는 조명이 충분하지 않고, 수명이 짧다는 등의 불리한 점을 갖고 있다. 이러한 불리한 점을 개선하기 위해 최근에 고 강도 방전 램프(high intensity discharge lamps)가 자동차 헤드라이트 시장에 도입되고 있다. 그러나, 고 강도 방전 램프의 발광원리는 2개의 전극 사이에 전기 아크를 일으켜 빛을 방출하는 것이다. 따라서, 일정하고 연속적인 고전압 파워 서플라이(high voltage power supply)를 필요로 한다. 안전에 관해서는, 운전자들은 고전압 환경에서 보호되어야만 한다. 만일 현재의 헤드라이트 시장에서 헤드라이트가 고 파워 발광 다이오드로 대치된다면, 열 방산 부재의 적어도 한 부분은 자동차의 몸체에 설치될 것이다. 이것은 발광 다이오드가 엔진과 같은 장치에 의해 발생한 열을 받도록 하기 때문에 열 방산을 곤란하게 한다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 온도차가 있는 환경에서 열 방산을 충분하게 할 수 있는 반도체 고 파워 발광 모듈을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 범위는 반도체 발광 모듈을 제공하는 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 반도체 발광 모듈은 열 방산 부재, 스트립 형상의 열 전도 기기, 및 다이오드 발광 기기를 포함한다. 열 방산 부재는 열 방산 부재의 제1측면에 결합된 절연 부재를 갖는다. 열 방산 부재는 제1측면과 마주하는 제2측면을 구비한다. 상기 절연 부재는 상기 제1측면과 마주하는 제3측면을 구비한다. 제3측면에서의 주위 온도는 제2측면에서의 주위 온도보다 높다. 열 전도 기기는 평평단과 접촉부를 포함한다. 상기 접촉부는 상기 열 방산 부재와 상기 절연 부재 사이에 설치되며, 상기 열 방산 부재에 단단하게 고정된다. 상기 열 전도 기기의 길이-폭 비는 2 이상이다. 다이오드 발광 기기의 바닥은 상기 열 전도 기기의 평평단에 단단하게 고정된다. 다이오드 발광 기기는 전기 에너지를 빛으로 변환할 수 있다. 열 전도 기기는 히트 파이프 또는 고 열 전도 효율을 갖는 다른 기기일 수 있다. 상기 다이오드 발광 기기는 적어도 한 개의 발광 다이오드 다이(light-emitting diode die) 또는 적어도 한 개의 레이저 다이오드 다이(laser diode die)를 포함할 수 있다. 상기 열 전도 기기의 접촉부는 슬래브로 상기 열 방산 부재에 고정된다. 다이오드 발광 기기가 동작하는 동안 발생된 열은 열 전도 기기를 통해 열 방산 부재로 전도되어 외부로 방산될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 반도체 발광 모듈은 자동차의 헤드라이트에 적용될 수 있다. 열 방산 부재는 자동차의 몸체 (예를 들면, 범퍼 뒤의 프레임 또는 쉘)에 결합될 수 있다. 또한, 헤드라이트의 위치는 고온을 갖는 장치(예를 들면, 엔진)에 훨씬 더 가까울 수 있다. 그래서, 반도체 발광 모듈은 열 방산 부재의 효율이 상술한 장치에 의해 생성된 주위 온도의 영향을 받지 않도록 차단하는 절연 부재를 포함한다. 또한, 상기 다이오드 발광 기기와 상기 접촉부 사이의 열 전도 기기를 덮어 상술한 장치에 의해 발생한 열이 열 방산 부재에서 주위 온도에 대한 영향을 더욱 감소시키도록 하기 위해 절연 슬리브(isolator sleeve)가 사용될 수 있다.
열 방산 효율을 향상시키기 위해 상기 열 방산 부재의 제2측면에 복수 개의 핀(fins)이 형성될 수 있다. 이외에도, 상기 반도체 발광 모듈은 상기 다이오드 발광 기기에 전기적으로 연결되며, 상기 다이오드 발광 기기가 빛을 방출하도록 제어하는 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 발광 모듈은 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재의 열 방산 효율이 고온의 환경의 영향을 받는 것을 방지하기 위해 절연 부재를 사용하다. 따라서, 열 방산 부재는 저온의 환경에서 효과적으로 열을 방산할 수 있다. 만일 자동차의 헤드라이트에 사용된다면, 본 발명의 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재는 미적인 면뿐만 아니라 기능적인 면에서 쉘(shell)과 일체로 설계될 수 있다. 또한, 열 방산 부재와 같은 수단으로 다이오드 발광 기기가 동작하는 동안 발생한 열을 자동차의 몸체의 외부로 저온의 주위로 방산함으로써 고 파워 반도체 발광 모듈을 자동차의 헤드라이트에 설치할 수 있다.
본 발명의 이점과 정신은 아래의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의해 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 반도체 발광 모듈(X)을 개략적으로 나타내는 도면;
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 발광 모듈(X')을 개략적으로 나타내는 도면;
도 1c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 발광 모듈(X")을 개략적으로 나타내는 도면;
도 1d는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 발광 모듈(X'")을 개략적으로 나타내는 도면;
도 1e는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 개략적으로 나타내는 도면;
도 2a는 자동차의 헤드라이트에 적용되는 본 발명의 제2실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시도;
도 2b는 헤드라이트의 램프 홀더를 나타내는 단면도;
도 2c는 발광 다이오드 패키지 구조를 나타내는 단면도;
도 2d는 다른 발광 다이오드 패키지 구조를 나타내는 단면도;
도 2e는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 의한 열 전도 기기의 다른 종류의 평평단을 개략적으로 나타내는 도면;
도 3은 자동차의 헤드라이트에 적용되는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시도;
도 4는 자동차의 헤드라이트에 적용되는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시도;
도 5는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 의한 열 방산 부재의 다른 형태의 핀을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 도 1a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 반도체 발광 모듈(1)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1a의 하측 도면은 상측 도면을 선 X-X를 따라 절단하여 본 단면도이다. 반도체 발광 모듈(semiconductor light- emitting module)(1)은 열 방산 부재(heat-dissipating member)(11), 열 전도 기기(heat-conducting device)(12), 다이오드 발광 기기(diode light-emitting device)(13), 절연 슬리브(isolator sleeve)(15), 및 캐리어(carrier)(16)를 포함한다. 열 방산 부재(11)는 열 방산 부재(11)의 제1측면(112)에 결합된 절연 부재(isolator member)(14)를 구비한다. 열 방산 부재(11)는 제1측면(112)을 마주하는 제2측면(114)을 갖는다. 절연 부재(14)는 제1측면(112)과 마주하는 제3측면(116)을 갖는다. 제3측면(116)에서의 주위 온도는 제2측면(114)에서의 주위 온도보다 높다. 열 전도 기기(12)는 평평단(flat end)(122)과 접촉부(contact portion)(124)를 포함한다. 접촉부(124)는 열 방산 부재(11)와 절연 부재(14) 사이에 설치되며, 열 방산 부재(11)에 단단하게 고정된다. 열 전도 기기(12)의 길이-폭의 비(length-width ratio)는 2 이상이다. 캐리어(16)는 열 전도 기기(12)가 통과할 수 있는 구멍을 갖는다. 열 전도 기기(12)는 상기 구멍을 통과하고, 평평단(122)은 캐리어(16)의 표면과 대략 동일한 높이에 위치한다. 다이오드 발광 기기(13)의 바닥은 열 전도 기기(12)의 평평단(122)과 캐리어(16)에 단단하게 고정된다. 다이오드 발광 기기(13)는 전기 에너지를 빛으로 변환할 수 있다. 열 전도 기기(12)는 히트 파이프(heat pipe) 또는 고 열 전도 효율(high thermal conductivity efficeiency)을 갖는 다른 기기일 수 있다. 다이오드 발광 기기(13)는 적어도 한 개의 발광 다이오드 다이(light-emitting diode die) 또는 적어도 한 개의 레이저 다이오드 다이(laser diode die)를 포함한다.
바람직한 제1실시예에 의하면, 열 전도 기기(12)의 접촉부(124)는 전체적으 로 열 방산 부재(11)의 내부에 잠겨 있다. 열 전도 기기(12)는 절연 부재(14)에 의해 열 방산 부재(11)에 직접 고정된다. 또한, 절연 슬리브(15)는 다이오드 발광 기기(13)와 접촉부(124) 사이에서 열 전도 기기(12)를 덥고 있다. 절연 부재(14)는 열 방산 부재(11)가 고온의 주위 환경의 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 도 1a의 하부 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 구조는 절연 부재(14)의 주위 온도 TA가 열 방산 부재(11)의 주위 온도 TB보다 높은 상황에 반도체 발광 모듈(1)이 적용될 수 있도록 한다. 또한, 제1실시예와 도 1b에 도시된 다른 실시예와 비교하면, 복수 개의 핀(fins)이 반도체 발광 모듈(1')의 열 방산 부재(11')의 제2측면(114')에 형성되어 있어 열 방산 효율을 향상시킨다.
이외에도, 상기의 제1실시예를 도 1c에 도시된 다른 실시예와 비교하면, 반도체 발광 모듈(1")의 접촉부(124)는 열 방산 부재(11")에 부분적으로 잠길 수 있고, 열 전도 기기(1")는 절연 부재(14")와 함께 열 방산 부재(11")에 직접 고정된다. 또한, 제1실시예를 도 1d에 도시된 다른 실시예와 비교하면, 반도체 발광 모듈(1'")의 절연 부재(14")와 열 방산 부재(11")는 접촉부(124)를 수용하기 위한 틈(clearance)을 갖는 공간을 형성한다. 접촉부(124)는 절연 부재(14")에 의해 고정되거나 슬래브(slab)(도 1d에 도시되지 않음)로 고정될 수 있다. 마지막으로, 도 1e에 도시된 다른 실시예에 의하면, 반도체 발광 모듈은 절연 부재(14'")와 열 방산 부재 사이에 설치된 3 개의 다이오드 발광 기기(13')를 포함한다. 제1실시예와 비교하면, 다이오드 발광 기기(13')는 전체적으로 또는 개별적으로 패키지될 수 있 다. 패키지 구조(package structure)는 이하에서 더욱 상세하게 설명할 것이다.
공간이 실드될 필요가 없으며, 이것이 접촉부(124)로부터 열 방산 부재(11,11',11")까지 열 전도 기기(12)의 열 전도 효율을 향상시키기에는 더 좋다. 예를 들면, 접촉부(124)를 납작하게 만들거나, 접촉부(124)와 열 방산 부재(11,11',11") 사이의 틈을 열 전도 재료(thermal conductive material)로 채우면 접촉면적을 증가시킬 수 있다.
도 2a와 도 2b를 참조하면, 도 2a는 자동차의 헤드라이트(3)에 적용되는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 2b는 헤드라이트(3)의 램프 홀더(31)를 나타내는 단면도이다. 바람직한 제2실시예에 따르면, 자동차의 오른쪽 헤드라이트는 반도체 발광 모듈로 구성된다. 그러나, 본 발명은 오른쪽 헤드라이트에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 반도체 발광 모듈은 열 방산 부재(21), 3 개의 열 전도 기기(22), 3 개의 다이오드 발광 기기(23), 절연 부재(24), 캐리어(25) 및 서포터(supporter)(26)를 포함한다.
각각의 열 전도 기기(22)는 평평단(222)과 접촉부(224)를 구비한다. 접촉부(224)는 열 방산 부재(21)에 단단하게 고정된다. 캐리어(26)는 열 전도 기기(22)가 통과할 수 있는 구멍을 갖는다. 열 전도 기기(22)는 상기 구멍을 통과하고, 평평단(222)은 캐리어(26)의 표면과 대략 동일한 높이에 위치한다. 다이오드 발광 기기(23)는 각각 열 전도 기기(22)의 평평단(222)에 설치된다. 각 다이오드 발광 기기(23)는 전기 에너지를 빛으로 변환할 수 있다. 열 전도 기기(22)들은 히트 파이 프 또는 고 열전도 효율을 갖는 다른 기기일 수 있다. 다이오드 발광 기기(23)는 적어도 한 개의 발광 다이오드 다이 또는 적어도 한 개의 레이저 다이오드 다이를 포함한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르면, 열 전도 기기(22)의 접촉부(224)는 슬래브(27)로 열 방산 부재(21)에 고정된다. 다이오드 발광 기기(23)가 동작하는 동안에 발생한 열은 열 전도 기기(22)를 통해 열 방산 부재(21)로 전달되고 이어서 외부로 방산될 수 있다.
또한, 헤드라이트의 위치는 고온의 장치들(예를 들면 엔진)의 위치에 훨씬 가까우므로, 절연 부재(24)가 상술한 장치와 열 방산 부재(21) 사이에 설치되어 열 방산 부재(21)의 효율이 상술한 장치에 의해 만들어진 고온 환경(보통 80℃ 이상)의 영향을 받는 것을 방지한다. 그러므로, 절연 부재(24)는 열을 절연하고 고정하는 기능을 갖는 슬래브(slab)(27)로 사용될 수 있다.
이외에도, 열 전도 기기(22)의 접촉부(224)는 젤(gel)과 같은 재료 또는 용접(welding)으로 접촉부(224)를 열 방산 부재(21)에 부착하는 것과 같은 다른 방법들로 고정될 수 있다. 접촉부(224)로부터 열 방산 부재(21)까지의 열 전도 효율을 증가시키기 위해 접촉부(224)를 납작하게 만들어 더욱 넓은 접촉면적을 형성하도록 하거나, 접촉부(224)와 열 방산 부재(21) 사이의 틈을 열 전도 재료로 채워 열 전도 면적(thermal conductivity area)을 증가시킬 수 있다. 다른 실시예로, 복수 개의 열 전도 기기를 수용할 수 있도록 복수 개의 홈(fillisters)이 열 방산 부재에 형성될 수 있다. 또는 열 전도 기기를 수용하도록 한 개의 홈이 열 방산 부재에 형 성될 수 있다. 홈의 형상은 열 전도 기기에 대응하여 형성될 수 있다. 또는 열 전도 기기의 형상이 홈의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 한편, 절연 부재는 홈을 직접 덮어 열을 절연하는 기능과 고정 기능을 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 의하면, 열 방산 부재(21)의 효율이 상술한 장치에 의해 발생된 고온 환경의 영향을 받는 것을 방지하는 것의 효과는 또한, 열 방산 부재(21)와 열 전도 기기(22)의 접촉부(224) 위에 절연 부재(24)와 같은 것을 덮는 동작을 대치할 수 있다.
또한, 상술한 장치에 의해 발생된 고온 환경이 열 방산 부재(21)의 효율에 미치는 영향을 더욱 줄이기 위해, 절연 슬리브(도시되지 않음)가 다이오드 발광 기기(23)와 접촉부(224) 사이의 열 전도 기기(22) 또는 절연 부재(24)의 외부로 노출된 열 전도 기기(22)를 덮도록 사용될 수 있다. 절연 슬리브는 복수 개의 열 전도 기기(22)를 덮을 수 있다. 또는 복수 개의 절연 슬리브가 각각 열 전도 기기(22)를 덮을 수 있다. 절연 슬리브는 슬리브 형상으로 한정되는 것은 아니다. 그 위에 접착 테이프(adhesive tape)의 형태로 또는 절연 재료 층(isolation material layer)을 직접 도포함으로써 열 절연 효과 또는 열 전도 감소 효과를 얻을 수 있다. 그외에도, 열 방산 효율을 향상시키기 위해, 복수 개의 핀(fins)(212)을 열 방산 부재(21)에 형성하여 방산 면적을 증가시킬 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 상술한 장치에 의해 발생된 고온 환경이 열 방산 부재의 효율에 미치는 영향을 효과적으로 차단하기 위해서는 열 방산 부재를 덮는 절연 부재의 면적은 가능한 한 넓게 하여야 한다.
바람직한 제2실시예에 의하면, 캐리어(25)는 열 전도 기기(22)가 통과하는 3개의 구멍을 가지고 있으며, 다이오드 발광 기기(23)가 열 전도 기기(22)의 평평단(222)에 설치될 수 있도록 한다. 다이오드 발광 기기(23)의 기판(substrate)(232)은 캐리어(25)에 설치된다. 제어 회로(28)의 전극은 기판(232)의 표면(272)에 형성되거나 또는 기판(232)의 표면(272)에 연결되도록 유지된다. 전극에 연결된 전선은 서포터(26)의 구멍(262)을 통해 제어 회로(28)와 전기적으로 연결된다. 서포터(26)는 열 전도 기기(22)를 램프 홀더(31)에 고정한다. 서포터(26)와 캐리어(25)는 일체로 성형될 수 있다. 바람직한 제2실시예에 의하면, 서포터(26)는 나사(screws)로 램프 홀더(31)에 고정된다. 그러나, 서포터(26)는 또한 부착(attaching) 또는 걸기(hooking) 등의 방법에 의해 램프 홀더(31)에 장착될 수 있다. 또는 다른 예로서, 서포터(26)는 램프 홀더(31)의 다른 부분에 고정될 수 있다.
이외에도, 다이오드 발광 기기(23)는 기판(232)과 함께 패키지화될 수 있다. 도 2c를 참조하면, 도 2c는 발광 다이오드 패키지 구조(4)를 나타내는 단면도이다. 패키지 구조(4)는 기판(41), 하부 서브 마운트(lower sub-mount)(42), 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43), 및 패키지 재료(44)를 포함한다. 기판(41)은 그 자체에 상부 표면(411)을 형성하고, 복수 개의 외부 전극(46)은 상부 표면(411)에 설치된다. 하부 서브 마운트(42)는 그 자체로 제1표면(421)을 형성하고, 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43)는 바닥(431)의 내부 전극(즉, 결합 패드(bond pad))으로 하부 서브 마운트(42)의 제1표면(421)에 고정된다. 제1오목부(first recess portion)(4111)는 기판(41)의 상부 표면(411)에 형성된다. 기판(41)은 그 자체에 바닥 표면(412)을 형성한다. 제2오목부(second recess portion)(4121)는 기판(41)의 바닥 표면(412)에 형성된다. 제2오목부(4121)와 제1오목부(4111)는 서로 연결된다. 하부 서브 마운트(42)는 제2오목부(4121)에 끼워져 있다. 또한, 하부 서브 마운트(42)는 그 자체에 제2표면(422)을 형성하고, 하부 서브 마운트(42)의 제1표면(421)은 제1오목부(4111)의 내부로 노출된다. 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43)의 바닥(431)은 제1오목부(4111)의 내부로 노출된 하부 서브 마운트(42)의 제1표면(421)의 부분에 고정된다. 패키지 재료(44)는 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43)를 덮도록 제1오목부(4111)를 채우기 위해 사용된다. 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43)는 상부 표면(411)의 외부 전극(46)에 전기적으로 연결되는 내부 전극을 갖는다. 적어도 한 개의 반도체 발광 다이(43)의 내부 전극과 외부 전극(46) 사이의 연결은 직렬 연결(series connection)이다. 그러나, 전극 사이의 연결은 병렬 연결(parallel connection)로 하여 본 발명의 동일한 목적을 달성할 수 있다.
또한, 열 전도 젤(heat-conducting gel)(45)은 하부 서브 마운트(42)의 제1표면(421)과 제1오목부(4111)의 바닥 사이에 설치되어 하부 서브 마운트(42)의 제1표면(421)과 제1오목부(4111)의 바닥을 결합할 수 있다. 즉, 열 전도 젤(45)은 기판(41)과 하부 서브 마운트(42)를 연결하기 위해 사용될 수 있다. 기판(41)은 금속(metal), 세라믹(ceramic), 플렉시블 인쇄회로기판(flexible printed circuit board), 또는 딱딱한 인쇄회로기판(rigid printed circuit board)으로 형성될 수 있다. 하부 서브 마운트(42)는 반도체로 구성될 수 있다. 다이오드 발광 기기(23)의 패키지는 상술한 설명에 한정되지 않는다. 또한, 다이오드 발광 기기(23)는 도 2d에 도시된 바와 같이 제1오목부(4111)와 제2오목부(4121)의 설계를 채택하는 대신에 기판 (41')위에 설치할 수 있다. 기판(41') 위에 노출된 2개의 전극(47)은 외부 회로를 연결하기 위해 사용된다.
각각의 열 전도 기기(22)는 단지 한 개의 다이오드 발광 기기(23)만을 갖는 것은 아니다. 각각의 열 전도 기기(22)는 복수 개의 다이오드 발광 기기(23)를 구비할 수 있다. 이 경우에 열 전도 기기(22)의 평평단(222')은 앞서 말한 평평단(222)과 다르다. 더 큰 평평단(222')은 도 2e에 도시된 바와 같이 열 전도 기기(22)의 일단을 압출 성형함(extruding)으로써 형성할 수 있다. 생산물의 실제 설계에 따라 2 종류의 평평단 중 하나를 선택할 수 있다. 다이오드 발광 기기와 공간의 개수는 그러한 결정을 하는데 중요한 인자이다. 이러한 환경에서, 캐리어(25)와 기판(232)의 기하학적 치수는 적절하게 수정될 필요가 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 자동차의 헤드라이트(6)에 적용되는 본 발명의 바람직한 제3실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시도이다. 제2실시예와 비교하면, 제3실시예에 의한 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재(51)는 자동차 후드(hood) 근처의 쉘(shell)에 결합되어 있어, 반도체 발광 모듈(2)의 열 방산 부재(21)가 자동차의 몸체(body)(예를 들면, 범퍼(bumper) 뒤의 프레임(frame))에 결합되는 제2실시예와 다르다. 도 4를 참조하면, 도 4는 자동차의 헤드라이트(8)에 적용되는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 의한 반도체 발광 모듈을 나타내는 사시 도이다. 제2실시예 및 제3실시예와 비교하면, 제4실시예의 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재(71)는 자동차의 전면 쉘(front side shell)에 결합된다.
제4실시예를 예로 들면, 열 방산 부재(71)의 열 방산 효율(heat dissipation efficiency)은 열 방산 부재(71)에 핀(fins)(712)을 형성하는 것 이외에, 열 방산 부재(71)의 외부 구조를 변경함으로써 증가될 수 있다. 예를 들면, 열 방산 부재(71)의 열을 방산하기 위한 면적은 표면 거칠기를 증가시키거나 다른 패턴(pattern)을 적용함으로써 증가시킬 수 있다. 또는, 열 방산 부재(71)는 열 방산 부재(71) 위의 핀들(fins)(712)의 외측으로, 이 핀들(fins)과 평행한 핀들의 층이 형성될 수 있다. 2 개의 핀들 층 사이의 각도 A(제4실시예를 나타내는 평면도인 도 5에 도시된 내용 참조)는 열 방산 효율을 증가시키기 위해 열을 방산하기 위한 면적을 증가시킬 뿐만 아니라 핀들 층 사이를 흐르는 유체(F)의 속도와 밀도를 증가시키도록 설계될 수 있다. 또한, 제3실시예에 따르면, 도면에는 도시되지 않았지만, 열 방산 부재(51)의 외부에 핀들(fins)을 형성할 수 있다. 열 방산 부재(51)에 형성된 열을 방산하기 위한 핀(fin) 또는 다른 구조, 또는 열 방산 부재(51)에 적용된 표면처리는 자동차의 설계에 따라야 한다.
그러므로, 바람직한 실시예들에 따르면, 본 발명의 반도체 발광 모듈은 절연 부재를 사용하여 반도체 발광 모듈의 열 방산 효율이 고온 환경의 영향을 받는 것을 방지한다. 그래서, 열 방산 부재는 저온의 환경에서 열을 효과적으로 방산할 수 있다. 즉, 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재는 온도차를 갖는 환경에서도 정상적으로 동작할 수 있다. 본 발명의 반도체 발광 모듈의 적용분야는 바람직한 실시예에 서 말한 자동차의 헤드라이트에 한정되는 것은 아니다. 동작환경에 온도차이가 있고, 열을 방산할 필요가 있으면, 본 발명의 반도체 발광 모듈이 적용될 수 있다. 그러나, 열 방산 부재의 기하학적 치수는 작동 환경에 따를 필요가 있다.
자동차의 헤드라이트에 적용된 경우에, 본 발명의 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재는 미적인 면뿐만 아니라 기능적인 면에서 쉘과 일체로 설계될 수 있다. 또한, 다이오드 발광 기기가 동작하는 동안 발생한 열을 열 방산 부재에 의해 자동차의 몸체 외부로 저온의 환경으로 방산함으로써, 고 파워 반도체 발광 모듈을 자동차의 헤드라이트에 설치하는 것을 실현할 수 있다. 동시에, 절연체를 사용하여 반도체 발광 모듈의 열 방산 부재의 열 방산 효율을 고온 환경의 영향에서 차단함으로써, 열 방산 부재의 일부가 고온의 환경에 설치될지라도, 열 방산 부재는 여전히 좋은 열 방산 효율을 갖고 있다. 이외에도, 발광 다이오드는 여러 종류의 색깔을 갖고 있으므로, 반도체 발광 모듈은 표시/조명(indication/illumination)의 기능을 가질 수 있다. 예들 들면, 안개등(fog lamp)과 일반 조명기능을 반도체 발광 모듈에 일체로 통합하는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 제1측면, 상기 제1측면과 마주하는 제2측면, 및 상기 제1측면에 결합되며 상기 제1측면과 마주하는 제3측면을 구비하는 절연 부재를 포함하는 열 방산 부재;
    평평단과 상기 열 방산 부재와 상기 절연 부재 사이에 설치되며 상기 열 방산 부재에 고정된 접촉부를 포함하는 열 전도 기기; 및
    바닥이 상기 열 전도 기기의 평평단에 고정되는 다이오드 발광 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전도 기기의 길이-폭 비는 2 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전도 기기는 히트 파이프(heat pipe)인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이오드 발광 기기와 상기 접촉부 사이의 상기 열 전도 기기를 덮는 절연 슬리브(isolator sleeve)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모 듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 방산 부재의 제2측면에는 복수 개의 핀(fins)이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이오드 발광 기기에 전기적으로 연결되며, 상기 다이오드 발광 기기가 빛을 방출하도록 제어하는 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이오드 발광 기기는 적어도 한 개의 발광 다이오드 다이(light-emitting diode die) 또는 적어도 한 개의 레이저 다이오드 다이(laser diode die)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이오드 발광 기기는,
    상부 표면과 하부 표면을 형성하며, 상기 상부 표면에 형성된 제1오목부와, 상기 제1오목부와 연결되며 상기 하부 표면에 형성된 제2오목부와, 상기 상부 표면 에 설치된 복수 개의 외부 전극을 구비한 기판;
    상기 제2오목부에 연결되고, 제1표면과 제2표면을 형성하며, 상기 제2오목부에 끼워져서 상기 제1표면의 일부가 상기 제1오목부의 내부로 노출되도록 형성된 하부 서브 마운트;
    바닥과 내부 전극을 포함하며, 상기 바닥이 상기 제1오목부의 내부로 노출된 상기 하부 서브 마운트의 제1표면의 부분에 결합되는 적어도 한 개의 반도체 발광 다이; 및
    상기 제1오목부를 채우며, 상기 적어도 한 개의 반도체 발광 다이를 덮는 패키지 재료;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 금속(metal), 세라믹(ceramic), 플렉시블 인쇄회로기판(flexible printed circuit board), 딱딱한 인쇄회로기판(rigid printed circuit board) 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하부 서브 마운트는 반도체로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 모듈.
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