KR20110121697A - Ｌｅｄ 콤비네이션을 위한 개선된 패키징 - Google Patents
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Abstract
요컨대, 본 발명은 복수의 발광 다이오드들(110, 112, 114) 및 적어도 하나의 집적 회로(116)의 열적으로 개선된 패키징을 가능하게 하는 장치, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드(110)는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들(112, 114)과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치된다. 또한, 열적으로 패키징을 최적화하기 위하여 예컨대 적어도 하나의 발광 다이오드의 적어도 하나의 마운팅 영역(102, 104, 106)을 변경하는 것, 적어도 하나의 열 차폐물(118)을 제공하는 것 등과 같은 다양한 추가적인 조치들이 취해질 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 다수의 발광 다이오드들(LED들)의 열적으로 개선된 패키징을 가능하게 하는 장치, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다수의 LED들 및 집적 회로(IC)의 열적으로 개선된 패키징을 가능하게 하는 장치, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) LED들을 좁은 공간의 UTLP(ultra-thin leadless package) 또는 다른 소형 패키지 내에 함께 패키징할 때(소형화가 선호되는 것은, 이로 인해 RGB 광원의 에텐듀(etendue)가 좋아지기 때문이다), LED들은 열적으로 서로에게 영향을 끼칠 것이다. 이것은 특히 적색 LED에 대하여 문제인데, 이 LED 타입은 고온에 민감하기 때문이다. 따라서, 예컨대 고전류로 LED들을 구동하는 결과로 생기는 고온의 경우에 온도에 민감한 LED들을 보호하는 것을 허용하는 패키지 기술을 갖는 것이 유용할 것이다.
기능 통합 로드맵(functional integration roadmap)을 따라 더 나아갈 때, (옵티컬 SiP라 불리는) LED 패키지 내에 드라이버 IC를 포함시키는 것이 소망일 수 있다. IC들은 전형적으로 너무 높은 주변 온도로부터 시달린다. 만약 고온에서 동작하는 IC가 요구된다면, 비용은 급격히 올라간다. 따라서, 이 경우에는 (고전류로 LED들을 구동하는 것의 결과일 수 있는) 고온에서 이 LED들을 동작시키면서 동일한 패키지 내부의 IC(들)를 (그것들의 작업 온도 명세(working temperature specifications)의 범위 내의) 낮은(보다 낮은) 온도에 유지하는 것을 허용하는 패키지 기술을 갖는 것이 유용할 것이다.
상기의 사실은 또한 동일한 색의 광을 방출하는 LED들을 패키징하는 경우, 예를 들면 적색 LED들, 녹색 LED들, 청색 LED들 또는 예를 들면 인광 물질을 이용하여 청색 또는 자외선 LED에 의해 방출된 단색광을 넓은 스펙트럼의 백색광으로 변환하는 것에 의해 백색광을 방출하는 직접 백색 변환(direct white conversion) LED들과 같은 어떤 다른 종류의 LED들만을 패키징하는 경우에도 적용된다. 동일한 색의 광을 방출하는 LED들 및 드라이버 IC를 조합할 때, LED들은 동일한 온도 특성을 가질 수 있지만 IC는 여전히 보다 낮은 온도 레벨에 유지되어야 한다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 위에 설명된 문제들 중 적어도 일부를 완화하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 장치, 청구항 13에 따른 시스템, 청구항 14에 따른 방법 및 청구항 15에 따른 컴퓨터 프로그램에 의해 달성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 양태에서 장치가 제공된다. 상기 장치는 적어도 하나의 마운팅 영역, 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 각각 마운팅되고 특정한 색의 광을 방출하도록 구성된 복수의 발광 다이오드들, 및 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅되고 상기 복수의 발광 다이오들 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 집적 회로를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로가 보다 높은 온도 한계들을 갖고 보다 높은 온도들에서 작동되고 있는 발광 다이오드들의 바로 곁에 배치되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로는 그것의 작업 온도 명세의 범위 내의 보다 낮은 온도들에서 보호되고 유지될 수 있다.
본 발명의 제2 양태에서 상기 복수의 발광 다이오드들은 적어도 2개의 상이한 크기의 마운팅 영역들 위에 마운팅될 수 있다. 보다 높은 온도들에서 동작 가능한 발광 다이오드들을 개선된 방열을 허용하는 보다 큰 마운팅 영역들 위에 마운팅하는 것에 의해, 각각의 발광 다이오드에 의해 생성된 열은 효율적으로 방열될 수 있다. 이 제2 양태는 상기 제1 양태와 조합될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에서 상기 복수의 발광 다이오드들은 상기 적어도 하나의 집적 회로가 마운팅되는 적어도 하나의 마운팅 영역으로부터 분리된 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅될 수 있다. 따라서, 상기 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 상기 장치의 뜨거운 부분은 상기 적어도 하나의 집적 회로를 포함하는 상기 장치의 서늘한 부분으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로는 보다 높은 온도들로부터 보호될 수 있다. 이 제3 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에서 상기 장치는 상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물(thermal shielding)을 포함할 수 있다. 이 차폐물은 상기 발광 다이오드들에 의해 생성된 열로부터 상기 적어도 하나의 집적 회로를 보호할 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로는 열로부터 보호될 수 있다. 이 제4 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제5 양태에서 상기 장치는 상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치되고 열을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 열 전도체를 포함할 수 있다. 상기 열 전도체는 상기 장치에서 추가적인 열 전달을 제공할 수 있다. 따라서, 열이 효율적으로 방열될 수 있다. 이 제5 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제6 양태에서 상기 장치는 온도에 가장 민감한 발광 다이오드와 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들 중 적어도 하나의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물을 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들에 의해 생성된 열로부터 보호될 수 있다. 따라서, 전자에 대한 후자의 열 영향이 감소될 수 있다. 이 제6 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제7 양태에서 상기 장치는 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들 중 적어도 2개의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물을 포함할 수 있다. 따라서, 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들의 서로에 대한 열 영향이 감소될 수 있다. 따라서, 이 발광 다이오드들은 열적으로 분리될 수 있다(thermally decoupled). 이 제7 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제8 양태에서 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 중 적어도 하나는 상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이의 거리가 최대화되도록 비대칭으로 형성될 수 있다(asymmetrically shaped). 이렇게 하여, 상기 적어도 하나의 집적 회로는 상기 발광 다이오드들로부터 가능한 한 멀리에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드들에 의해 생성된 열의 영향이 감소될 수 있다. 이 제8 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제9 양태에서 상기 장치는 적어도 하나의 재료를 포함하고 상기 복수의 발광 다이오드들 및 상기 적어도 하나의 집적 회로를 둘러싸는 구조물을 포함할 수 있고, 상기 구조물은 상이한 열 전달 특성을 갖는 적어도 2개의 섹션들을 포함할 수 있다. 따라서, 어떤 위치에서의 열 전달은, 상기 장치의 어느 컴포넌트가 그 위치에 있는지에 따라서, 국부적으로 증가되거나 감소될 수 있다. 이 제9 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제10 양태에서 상기 장치의 단면(cross section)은 적어도 국부적으로 감소될 수 있다. 따라서, 상기 장치의 외부로의 방열이 개선될 수 있다. 이 제10 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제11 양태에서 상기 장치는 상기 복수의 발광 다이오드들 및/또는 상기 적어도 하나의 집적 회로 중 적어도 하나를 열적으로 차폐하도록 구성된 적어도 하나의 링 모양의 구조물(ring-like structure)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 장치의 특정한 컴포넌트들은 그것의 다른 컴포넌트들에 의해 생성된 열로부터 보호될 수 있다. 이 제11 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제12 양태에서 상기 장치는 상기 복수의 발광 다이오드들 및/또는 상기 적어도 하나의 집적 회로 중 적어도 하나에 의해 생성된 열을 방열하도록 구성된 적어도 하나의 링 모양의 열 싱크(ring-shaped heatsink)를 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 상기 장치의 컴포넌트에 의해 생성된 열이 효율적으로 방열될 수 있다. 이 제12 양태는 이전의 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있다.
본 발명의 제13 양태에서 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 방열 강화 엘리먼트들(thermal dissipation enhancing elements)을 포함하는 보드(board) 및 이전의 양태들 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 장치를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 장치는 상기 보드 위에 마운팅될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 장치로부터 상기 보드로의 양호한 열 전달 및 양호한 전체 열 성능이 달성될 수 있다.
본 발명의 제14 양태에서 방법이 제공된다. 상기 방법은 특정한 색의 광을 방출하도록 각각 구성된 복수의 발광 다이오드들을 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅하는 단계, 및 상기 복수의 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 집적 회로를 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로가 보다 높은 온도 한계들을 갖고 보다 높은 온도들에서 작동되고 있는 발광 다이오드들의 바로 곁에 배치되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 적어도 하나의 집적 회로는 그것의 작업 온도 명세의 범위 내의 보다 낮은 온도들에서 보호되고 유지될 수 있다.
본 발명의 제15 양태에서 컴퓨터 프로그램이 제공된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에서 실행될 때 상기 컴퓨터로 하여금 상기 제14 양태에 따른 방법의 단계들을 수행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 제14 양태에 따른 방법과 동일한 권리를 취득할 수 있다.
또 다른 유리한 변형들이 종속 청구항들에서 정의된다.
본 발명의 이 양태들 및 다른 양태들은 첨부 도면들에 관련하여 이하에 설명된 실시예로부터 명백할 것이고 그 실시예에 의해 명료해질 것이다.
도 1은 실시예에 따른 예시적인 장치의 배열을 도시하는 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 예시적인 장치의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 3은 보드 위에 마운팅된 실시예에 따른 예시적인 장치의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 4는 실시예에 따른 예시적인 방법의 기본적인 단계들을 설명하는 순서도를 나타낸다.
도 5는 실시예의 소프트웨어 기반 구현의 예를 나타낸다.
도 1은 실시예에 따른 예시적인 장치의 배열을 도시하는 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 예시적인 장치의 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 3은 보드 위에 마운팅된 실시예에 따른 예시적인 장치의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 4는 실시예에 따른 예시적인 방법의 기본적인 단계들을 설명하는 순서도를 나타낸다.
도 5는 실시예의 소프트웨어 기반 구현의 예를 나타낸다.
도 1은 실시예에 따른 예시적인 장치(100)의 배열을 도시하는 개략도를 나타낸다. 장치(100)는 어떤 종류의 UTLP(ultra-thin leadless package) 또는 다른 소형 패키지일 수 있다. 그것은 제1 마운팅 영역(102), 제2 마운팅 영역(104), 제3 마운팅 영역(106), 및 제4 마운팅 영역(108)을 포함할 수 있다. 또한, 그것은 적색(R) 발광 다이오드(LED)(110), 녹색(G) LED(112), 청색(B) LED(114), 및 집적 회로(IC)(116)를 포함할 수 있다. IC(116)는, 예를 들면, 열 센서를 포함할 수 있는, ASIC(application-specific integrated circuit)일 수 있다. 게다가, 장치(100)는 차폐물(118), 복수의 콘택트 패드들(120), 복수의 커넥터들(122), 및 예컨대 실리콘 재료와 같은 적어도 하나의 재료를 포함하는 구조물(124)을 포함할 수 있다.
적색 LED(110), 녹색 LED(112) 및 청색 LED(114)는 제1, 제2 및 제3 마운팅 영역들(102, 104 및 106) 위에 각각 마운팅될 수 있다. 이러한 마운팅 영역들은 LED 다이 패드들이라 불릴 수 있다. IC(116)는 제4 마운팅 영역(108) 위에 마운팅될 수 있다. 이 마운팅 영역은 IC 패드라 불릴 수 있다. LED들(110, 112, 114) 및 IC(116) 각각은 예컨대 가는 와이어들과 같은 커넥터들(122)에 의하여 콘택트 패드들(120)에 연결될 수 있다. 이러한 컴포넌트들의 일부만이 도 1에 도시되어 있다.
LED들(110, 112, 114) 및 IC(116) 각각에 대한 개별적인 마운팅 영역들이 도 1에 도시되어 있지만, 다른 구성들이 가능하다. 예를 들면, LED들(110, 112, 114) 중 둘 이상이 공통 마운팅 영역 위에 마운팅될 수 있다. 또한, LED들(110, 112, 114) 및 IC(116) 중 하나 이상이 공통 마운팅 영역 위에 마운팅될 수 있다. 게다가, 4개 이상의 LED들 및/또는 다수의 IC들이 있을 수 있다.
LED들(110, 112, 114) 각각은 특정한 색의 광을 방출할 수 있다. 그것들은 함께 RGB 광원을 형성할 수 있다. LED들(110, 112, 114)은 IC(116)에 의해 구동될 수 있다. 즉, IC(116)는 LED들(110, 112, 114)을 구동하는 데 사용되는 전류들을 제어할 수 있다. 다수의 IC들이 있을 수 있고, 이것들 각각은 하나 이상의 LED들을 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 적색 LED(110)는 한편으로 녹색 및 청색 LED들(112, 114)과 다른 한편으로 IC(116)의 사이에 배치될 수 있다. 적색 LED(110)는 고온에 민감하다. 즉, 적색 LED(110)는 복수의 LED들(110, 112, 114) 중 온도에 가장 민감한 LED이고, 녹색 및 청색 LED들(112, 114)은 복수의 LED들(110, 112, 114) 중 온도에 덜 민감한 LED들이다.
만약 IC(116)가 고온에서 동작 가능한 어떤 종류의 IC가 아니라면, 그것은 너무 높은 주변 온도로부터 시달린다. 보다 낮은 온도에서 작동되는 적색 LED(110)를 보다 높은 온도에서 작동되는 다른 LED들(112, 114)과 IC(116)의 사이에 배치하는 것에 의해, IC(116)는 그것의 작업 온도 명세의 범위 내의 보다 낮은 온도에서 보호되고 유지될 수 있다.
UTLP는 (LED들을 풋프린트(footprint)의 (큰) 부분에 직접 부착한 것 때문에) 이미 보드로의 양호한 열 전달을 갖는 패키지이다. 그러나, 상기 설명된 패키징은 열적으로 개선된 장치 또는 패키지를 가능하게 한다.
더욱 개선된 패키지들을 제공하기 위해, 즉, 열적으로 패키징을 최적화하기 위해 다양한 다른 조치들이 취해질 수 있다. 예를 들면, 패키지 내의 컴포넌트들 사이의 열 차폐가 개선될 수 있도록, UTLP 패키징 기술의 설계 규칙들 내에서, 다이 패드들, 풋프린트들 및 추가적인(어쩌면 더미) 패드들이 수정/설계될 수 있다. 하기에서는, 특정한 조치들이 더 상세히 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 마운팅 영역들(102, 104, 106, 108), 즉, LED 다이 패드들 및 IC 패드들은, 각각의 LED로부터 "민감한" 부분까지의 거리가 최적화되도록 비대칭으로 형성될 수 있다. 이렇게 하여, 예컨대 IC(116)와 같은 온도에 민감한 컴포넌트는 LED들(110, 112, 114)에 의해 생성된 열로부터 보호될 수 있다. 반도체들의 통상의 설계들은 똑바른 대칭 설계들이다. 그것들은 그러한 효과를 제공하지 않는다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 위치에서 생성된 열이 장치(100)의 다른 부분들에 영향을 끼치지 않거나 영향을 덜 끼치도록, 어떤 LED 다이 패드들은 다른 것들보다 더 크게 만들어질 수 있다. 즉, 온도에 가장 민감한 적색 LED(110)를 위한 제1 마운팅 영역(102)은 온도에 덜 민감한 녹색 및 청색 LED들(112, 114)을 위한 제2 및 제3 마운팅 영역들(104, 106)보다 더 클 수 있다. 따라서, 제1 마운팅 영역(102)은 제2 및 제3 마운팅 영역들(104, 106)과 비교하여 개선된 방열을 제공할 수 있다. 따라서, 온도에 민감한 적색 LED(110)는 그것의 작업 온도 명세의 범위 내의 온도들에서 보호되고 유지될 수 있다. 즉, 장치(100)의 컴포넌트들 사이의 열 차폐가 개선될 수 있도록 풋프린트들이 수정/설계될 수 있다.
하나의 위치에서 생성된 열이 장치(100)의 다른 부분들에 영향을 끼치지 않거나 영향을 덜 끼치도록, (점유되지 않는(un-occupied), 또는 그 위에 "더미", 차폐 다이 또는 열 싱크가 마운팅되는) 추가적인 패드들이 제공될 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2 및 제3 마운팅 영역들(102, 104, 106), 적색, 녹색 및 청색 LED들(110, 112, 114) 및 연관된 콘택트 패드들(120) 및 커넥터들(122)을 포함하는 장치(100)의 뜨거운 부분과, 제4 마운팅 영역(108), IC(116) 및 연관된 콘택트 패드들(120) 및 커넥터들(122)을 포함하는 장치(100)의 서늘한 부분의 사이에 차폐물(118)이 제공될 수 있다. 차폐물(118)은 예컨대 열 "벽"의 역할을 하는 금속 연신된 "다이"(metal elongated "die")일 수 있다. 그것은 장치(100)의 뜨거운 부분을 그것의 서늘한 부분으로부터 분리할 수 있다(즉, 이 부분들을 "열적으로 분리"할 수 있다). 따라서, IC(116)는 너무 높은 온도로부터 보호될 수 있다. 차폐물(118)은 또한 열을 전달하기 위한 어떤 종류의 열 전도체, 예를 들면 돌출한 열 전도체 또는 더미 다이로 구성되거나 또는 그것을 포함할 수 있다. 그러한 열 전도체는 장치(100)에서 추가적인 열 전달을 제공할 수 있다(즉, 효율적인 방열을 가능하게 할 수 있다). 즉, 장치(100)의 뜨거운 부분과 서늘한 부분의 사이에 열 벽과 열 전도체 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 배치될 수 있다. 열 벽은 서늘한 부분을 열로부터 보호할 수 있고, 열 전도체는 열을 방열할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 예시적인 장치의 개략적인 평면도를 나타낸다. 도 2에는 제1 마운팅 영역(102) 위에 마운팅된 적색 LED(110)와 제2 및 제3 마운팅 영역들(104, 106) 위에 각각 마운팅된 녹색 및 청색 LED들(112, 114)의 사이에 제공된 차폐물(126)이 도시되어 있다. 이 차폐물(126)은 온도에 가장 민감한 LED, 즉, 적색 LED(110)를, 온도에 덜 민감한 LED들, 즉, 녹색 및 청색 LED들(112, 114)에 의해 생성된 열로부터 보호할 수 있다. 따라서, 전자에 대한 후자의 열 영향이 감소될 수 있다. 녹색 및 청색 LED들(112, 114)의 양쪽 모두에 걸친 차폐물이 도 2에 도시되어 있지만, 다른 구성들도 가능하다. 예를 들면, 적색 LED(110)와, 녹색 및 청색 LED들(112, 114) 중 단지 하나의 LED의 사이의 차폐물이 제공될 수 있다.
도 2에는 또한 제2 마운팅 영역(104) 위에 마운팅된 녹색 LED(112)와 제3 마운팅 영역(106) 위에 마운팅된 청색 LED(114)의 사이에 제공된 차폐물(128)이 도시되어 있다. 이 차폐물(128)은 온도에 덜 민감한 LED들, 즉 LED들(112, 114)의 서로에 대한 열 영향을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이 LED들은 열적으로 분리될 수 있다.
재료 경계 조건들 및 설계 규칙들 내에서, 어떤 부분들을 차폐하기 위한 "링 모양의" 구조물들을 설계/형성하는 것도 가능하다. 링 모양의 "더미" 열 싱크조차 장치(100)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, IC(116)를 둘러싸는 링 모양의 구조물(130)이 장치(100)의 일부일 수 있다. 링 모양의 구조물(130)은 LED들(110, 112, 114)에 의해 생성된 열로부터 IC(116)를 보호할 수 있다. 더욱이, 도 2에 또한 도시된 바와 같이, 녹색 및 청색 LED들(112, 114)을 둘러싸는 링 모양의 열 싱크(132)가 장치(100)의 일부일 수 있다. 링 모양의 열 싱크(132)는 이 온도에 덜 민감한 LED들(112, 114)에 의해 생성된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
IC(116)에서 링 모양의 구조물(130)만이 도 2에 도시되어 있지만, 대안적인 구성들이 상상될 수 있다. 예를 들면, 적색 LED(110)를 둘러싸는 링 모양의 구조물이 제공될 수 있다. 그러한 링 모양의 구조물은 적색 LED(110)가 녹색 및 청색 LED들(112, 114)에 의해 생성된 열로 인한 너무 높은 온도로부터 시달리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 녹색 및 청색 LED들(112, 114)에서 링 모양의 열 싱크(132)와 다른 종류의 열 싱크들이 고려될 수 있다. 예를 들면, 적색 LED(110)를 둘러싸는 링 모양의 열 싱크가 제공될 수 있다. 그러한 링 모양의 열 싱크는 적색 LED(110)에 의해 생성된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
다른 접근법은, 열 전달이 국부적으로 증가되거나 감소되도록, LED들(110, 112, 114) 및 IC(116)를 둘러싸는 구조물(124)을 (어쩌면 국부적으로) 개조(adapt)하는 것에 있다. 즉, 구조물(124)은 상이한 열 전달 특성을 갖는 적어도 2개의 섹션들을 포함할 수 있다. 따라서, 어떤 위치에서의 열 전달은 장치의 어느 컴포넌트가 그 위치에 있는지에 따라서, 국부적으로 증가되거나 감소될 수 있다. 예를 들면, 구조물(124)은 녹색 및 청색 LED들(112, 114)에서의 열 전달이 증가되도록 설계될 수 있다. 다른 한편으로, 구조물(124)은 예컨대 차폐물(118)과 같은 "열 분리 패드"(thermal decoupling pad) 위에 낮은 열 전도율을 갖는 섹션을 가질 수 있다. 구조물(124)을 국부적으로 개조하는 것은 LED 응용들을 위하여 유용할 수 있는데, 그 기능은 장치 또는 패키지가 LED들의 위치에서 열리거나 투명하고 바람직하게는 IC들이 광으로부터 차폐되는 것을 요구하기 때문이다.
또한 열 전달/차폐 개선을 위하여 리드 프레임 단면(lead frame cross section)은 리드 프레임 재료를 개조하는 것에 의해 또는 리드 프레임 제조 방법을 개조하는 것에 의해 감소될 수 있다(국부적으로조차). 즉, 장치(100)의 단면은 적어도 국부적으로 감소될 수 있다. 따라서, 장치(100)의 외부로의 방열이 개선될 수 있다.
도 3은 보드(134) 위에 마운팅된 실시예에 따른 예시적인 장치(100)의 개략적인 사시도를 나타낸다. 예컨대 LED 패키지와 같은 장치(100)는 예를 들면 세라믹 보드, (방열에 도움이 될 수 있는) 금속 코어 보드, 예컨대 에폭시 보드와 같은 수지 보드, 또는 어떤 다른 종류의 PCB(printed circuit board) 위에 마운팅될 수 있다. 하나의 예시적인 장치(100)만이 도 3에 도시되어 있지만, 보드(134) 위에 마운팅된 복수의 예시적인 장치들(100)이 있을 수 있다.
장치(100)를 보드(134)에 연결하는 것은, 그 연결들이 열을 전달하기 때문에, 열 최적화를 위한 추가의 가능성을 가능하게 한다. 예를 들면, 그러한 장치(100) 위의 어떤 패드들은 보드 패드들에 연결될 수 있고, 다른 것들은 분리(disconnect)될 수 있다(만약 기능이 그것을 허용한다면). 보드(134) 위의 솔더 패드들(solder pads)을 개조하는 것은 또 다른 접근법이다. 보드 패드들은 한층 더 증가된 열 전달을 허용하기 위해 열 비아들(thermal vias)을 구비할 수 있다. 장치(100)의 어떤 패드들은 열 비아들을 구비한 그러한 보드 패드들에 연결될 수 있다. 장치(100)의 특정한 패드들만을 연결하는 것 및/또는 열 비아들을 구비한 보드 패드들을 이용하는 것에 의해, 장치(100)로부터 보드(134)로의 열 전달은 소망의 방식으로 조절될 수 있다. 또한, 다른 방열 강화 엘리먼트들이 보드(134)에서 사용될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 예시적인 방법의 기본적인 단계들을 설명하는 순서도를 나타낸다. 단계 S402에서, 특정한 색의 광을 방출하도록 각각 구성된 복수의 발광 다이오드들이 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅될 수 있다. 단계 S404에서, 상기 복수의 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 집적 회로가 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅될 수 있고, 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치될 수 있다.
도 5는 실시예의 소프트웨어 기반 구현의 예를 나타낸다. 여기서, 장치(500)는 프로세싱 유닛(PU)(502)을 포함할 수 있고, PU(502)는 단일 칩 또는 칩 모듈 위에 제공될 수 있고 메모리(MEM)(504)에 저장된 제어 프로그램의 소프트웨어 루틴들에 기초하여 제어를 수행하는 제어 유닛을 갖는 임의의 프로세서 또는 컴퓨터 장치일 수 있다. 도 4와 관련하여 설명된 것들과 같은 프로세싱 단계들을 수행하기 위하여 MEM(504)으로부터 프로그램 코드 명령들이 페치(fetch)되어 PU(502)의 제어 유닛에 로딩될 수 있다. 프로세싱 단계들은 입력 데이터 DI를 기초로 하여 수행될 수 있고 출력 데이터 DO를 생성할 수 있다. 입력 데이터 DI는 예컨대 컴포넌트들의 위치에 관한 정보 등을 나타낼 수 있고, 출력 데이터 DO는 예컨대 마운팅 머신을 위한 명령 등을 나타낼 수 있다.
위에 설명된 바와 같이, 장치(100)는 UTLP 패키지일 수 있다. 즉, 그것은 UTLP 패키징 기술의 설계 규칙에 따를 수 있다. 장치(100)의 전체 폭은 예컨대 1.65 mm일 수 있다. 예를 들면, 다이 패드 두께는 62 ㎛일 수 있고, 콘택트 패드 두께는 25 ㎛일 수 있다. 패드들 사이의 최소 거리는 예컨대 100 ㎛일 수 있다. 장치(100)의 외부에서 예컨대 15 W/m2K(표준 환경)의 유효 열 전달 계수가 발생할 수 있다. 만약 장치(100)가 예컨대 보드(134)와 같은 보드 위에 마운팅된다면, 장치(100)와 보드 사이의 접점들에서의 유효 열 전달 계수는 보드의 구성에 의존한다. 단순한, 열적으로 최적화되지 않은 보드에서 유효 열 전달 계수는 예컨대 200 W/m2K일 수 있다. 예컨대 단일 구리층을 갖는 보드와 같은 비교적 큰 구리 영역들을 갖는 보드에서 유효 열 전달 계수는 예를 들면 500 W/m2K일 수 있다. 열적으로 강화된 보드(비아, 이중층 등)에서 유효 열 전달 계수는 예컨대 1000 W/m2K일 수 있다. 이러한 파라미터들은 단지 예이고 제한적인 것이 아니라 설명적인 것으로 간주되어야 한다.
요컨대, 본 발명은 복수의 발광 다이오드들 및 적어도 하나의 집적 회로의 열적으로 개선된 패키징을 가능하게 하는 장치, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치된다. 또한, 열적으로 패키징을 최적화하기 위하여 예컨대 적어도 하나의 발광 다이오드의 적어도 하나의 마운팅 영역을 변경하는 것, 적어도 하나의 열 차폐물을 제공하는 것 등과 같은 다양한 추가적인 조치들이 취해질 수 있다.
본 발명은 도면들 및 상기 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 설명적인 또는 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않는다.
도면들, 명세서, 및 첨부된 청구항들의 연구로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어서 이 기술 분야의 숙련자들에 의해 개시된 실시예에 대한 변형들이 이해되고 실행될 수 있다.
청구항들에서, 단어 "comprising"은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 다른 유닛이 청구항들에 기재된 몇몇 항목들의 기능들을 이행할 수 있다. 어떤 수단들이 서로 다른 종속 청구항들에 기재되어 있다는 단순한 사실은 이 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
청구된 특징들을 실행하도록 프로세서를 제어할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 다른 하드웨어와 함께 또는 다른 하드웨어의 일부로서 제공된 광 저장 매체 또는 솔리드 스테이트 매체와 같은 적당한 매체 위에 저장/배포될 수 있지만, 다른 형태로, 이를테면 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 배포될 수도 있다. 그것은 새로운 시스템과 함께 사용될 수 있지만, 기존 시스템들이 청구된 특징들을 실행할 수 있게 하기 위하여 기존 시스템들을 업데이터하거나 업그레이드하는 경우에 적용될 수도 있다.
컴퓨터를 위한 컴퓨터 프로그램 제품은 그 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터에서 실행될 때 예컨대 도 4와 관련하여 설명된 것들과 같은 프로세싱 단계들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드 부분들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 예컨대 광 저장 매체 또는 솔리드 스테이트 매체와 같은, 상기 소프트웨어 코드 부분들이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함할 수 있다.
청구항들에서의 임의의 참조 부호들은 그것의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
Claims (15)
- 적어도 하나의 마운팅 영역(102, 104, 106, 108);
상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 각각 마운팅되고 특정한 색의 광을 방출하도록 구성된 복수의 발광 다이오드들(110, 112, 114); 및
상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅되고 상기 복수의 발광 다이오들 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 집적 회로(116)
를 포함하고,
상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드(110)는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들(112, 114)과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치되는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들은 적어도 2개의 상이한 크기의 마운팅 영역들 위에 마운팅되는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들은 상기 적어도 하나의 집적 회로가 마운팅되는 적어도 하나의 마운팅 영역(108)으로부터 분리된 적어도 하나의 마운팅 영역(102, 104, 106) 위에 마운팅되는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물(thermal shielding)(118)을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치되고 열을 전달하도록 구성된 적어도 하나의 열 전도체(118)를 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 온도에 가장 민감한 발광 다이오드와 상기 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들 중 적어도 하나의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물(126)을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들 중 적어도 2개의 사이에 배치된 적어도 하나의 열 차폐물(128)을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마운팅 영역 중 적어도 하나는 상기 복수의 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이의 거리가 최대화되도록 비대칭으로 형성되는(asymmetrically shaped), 장치. - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 재료를 포함하고 상기 복수의 발광 다이오드들 및 상기 적어도 하나의 집적 회로를 둘러싸는 구조물(124)을 포함하고,
상기 구조물은 상이한 열 전달 특성을 갖는 적어도 2개의 섹션들을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치의 단면(cross section)은 적어도 국부적으로 감소되는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들 및/또는 상기 적어도 하나의 집적 회로 중 적어도 하나를 열적으로 차폐하도록 구성된 적어도 하나의 링 모양의 구조물(ring-like structure)(130)을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드들 및/또는 상기 적어도 하나의 집적 회로 중 적어도 하나에 의해 생성된 열을 방열하도록 구성된 적어도 하나의 링 모양의 열 싱크(ring-shaped heatsink)(132)를 포함하는, 장치. - 방열 강화 엘리먼트들(thermal dissipation enhancing elements)을 포함하는 보드(board)(134); 및
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 장치는 상기 보드 위에 마운팅되는, 시스템. - 특정한 색의 광을 방출하도록 각각 구성된 복수의 발광 다이오드들을 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅하는 단계(S402); 및
상기 복수의 발광 다이오드들 중 적어도 하나를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 집적 회로를 상기 적어도 하나의 마운팅 영역 위에 마운팅하는 단계(S404)
를 포함하고,
상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 가장 민감한 발광 다이오드는 상기 복수의 발광 다이오드들 중 온도에 덜 민감한 발광 다이오드들과 상기 적어도 하나의 집적 회로의 사이에 배치되는, 방법. - 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 상기 컴퓨터로 하여금 제14항에 따른 방법의 단계들을 수행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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