KR20120062928A - 반도체 발광모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20120062928A
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켄이치 후쿠다
시노부 오타오
토루 후루타
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가부시키가이샤 시마네 덴시 이마후쿠 세이사쿠쇼
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Abstract

고휘도 발광을 가능하게 하는 동시에 경량 콤팩트하게 할 수 있는 반도체 발광모듈 및 그 제조방법을 제공한다. 반도체 발광모듈(101)에서는, 금속박판(102)에 반도체 발광소자(104)를 둘러싸도록 반사부재가 되는 볼록부(202)를 형성하고, 반도체 발광소자(104)와 프린트 기판(103)은 예를 들어 와이어(201) 등으로 접속된다. 볼록부(202)는 예를 들어 금속박판(102)을 이면으로부터 눌러구부려서 소자의 주위를 둘러싸고 또한 반도체 발광소자(104)보다 길어지도록 형성한다.

Description

반도체 발광모듈 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 반도체 발광모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고휘도 발광을 가능하게 하는 반도체 발광모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래, 발광에서의 에너지 효율이 높은 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 발광소자가 여러 분야에서 사용되게 되어, 반도체 발광소자를 이용한 여러가지 장치가 개발되고 있다. 특히, 큰 전류를 사용하거나 반사판 등에 의해 효율적으로 조사를 함으로써, 종래의 형광등이나 백열등을 대신하는 조명용으로서의 이용이 주목받고 있으며, 발광에 따라 발생하는 발열 문제를 해소하려는 기술이 제안되고 있다.
예를 들어, 알루미늄으로 이루어지는 금속판에 전방으로 돌출하는 돌출부를 설치하고, 돌출부의 앞면에 수납오목부를 형성하며, 수납오목부의 바닥면에 반도체 발광소자를 탑재하고, LED 소자가 금속판에 열적으로 결합되며, 금속판의 앞면에는 글라스 에폭시 기판으로 이루어지는 프린트 회로기판이 접합되어 있어서, 종래에 비하여 방열성을 향상시킬 수 있고, 또한 반도체 발광소자로부터의 광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있는 발광장치가 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개공보 2003-152225호 참조). 또한, LED를 실장하기 위한 LED 실장용 프린트 기판에 있어서, LED와 전기적으로 접속되는 배선패턴이 절연층의 한 쪽에 설치되고, LED로부터 발생하는 열을 놓아주기 위한 방열용 금속층이 절연층의 다른 쪽에 설치되어 있으며, 배선패턴 측으로부터 절연층을 관통하여 방열용 금속층의 내부까지 달하는 LED 실장용 오목부를 형성함으로써, 발광도를 높여도 열 열화가 잘 일어나지 않고 열방산성이 뛰어난 조명광원을 제조할 수 있는 LED 실장용 프린트 기판이 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개공보 2005-243744호 참조).
더욱이, 윗면에 발광소자가 탑재되는 재치부를 가지는 기본체와, 기본체 윗면의 외주부에 재치부를 둘러싸도록 접합되고 내주면이 발광소자로부터 발광되는 광을 반사하는 반사면으로 되어 있는 틀형상의 반사부재와, 재치부에 놓인 발광소자와, 발광소자가 발광하는 광을 파장변환하는 밀도가 3.8g/cm3 내지 7.3g/cm3인 형광체를 함유하고 경화전의 점도가 0.4Pa?s 내지 50Pa?s인 수지로 이루어지는 투광성 부재를 구비함으로써, 광추출 효율, 색온도, 연색성이 뛰어난 동시에, 발광하는 광의 방사광 강도가 양호한 발광장치가 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개공보 2005-277331호 참조).
하지만, 일본특허공개공보 2003-152225호의 발명에 따른 발광 다이오드 모듈에서는, 표면은 앞면에 프린트 기판이 접착되어 있기 때문에, 소자로부터 발생한 열이 금속판으로 전달되고, 더욱이 열전도율이 낮은 프린트 기판을 경유하여 앞면으로 방열시키게 되어, 앞면으로부터의 방열이 효과적으로 이루어질 수 없다는 결점이 있다.
또한, 일본특허공개공보 2005-243744호 또는 일본특허공개공보 2005-277331호의 발명과 같이 발광 다이오드칩으로부터 발한 광을 유효하게 사용하기 위하여 오목부를 형성하고 그 안에 발광 다이오드칩을 본딩하는 발명도 제안되고 있는데, 이 방법들은 그 구조상 혹은 제조방법상, 기초가 되는 금속판 등이 반도체 발광모듈로서 오목부의 패인 깊이 이상의 두께를 가질 필요가 있기 때문에, 경량의 반도체 발광모듈로 할 수 없다.
본 발명은, 보다 높은 반사율을 유지하고, 균일한 백색광을 얻을 수 있으며, 또한 광의 추출효율을 향상시켜서, 고휘도 발광을 가능하게 하는 동시에, 경량 박형화가 가능한 반도체 발광모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명은, 반도체 발광장치로서, 반도체 발광소자와, 상기 반도체 발광소자 각각을 표면에 접하여 배치한 플레이트와, 상기 플레이트 표면의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 임의의 부분을 덮고, 상기 각 반도체 발광소자에 전기적으로 접속되어 전력을 공급하는 기판으로서, 상기 플레이트를 덮는 부분이 상기 플레이트의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 부분보다 작은 면적이 되도록 구성되는, 상기 플레이트의 일부가 노출되도록 하는 기판을 포함하는 반도체 발광 모듈; 및 상기 플레이트 표면의 노출된 부분과 상기 플레이트의 이면을, 상기 플레이트의 이면이 접촉하도록 끼워서 상기 반도체 발광 모듈을 보유하는 협지부를 포함한 방열판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 반도체 발광장치에 있어서, 플레이트는 표면에 증(增)반사막을 형성함으로써 반도체 발광소자로부터의 광을 반사시키도록 한 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 반도체 발광장치에 있어서, 플레이트의 재료는 철, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속, 이들의 합금, 및 열전도율을 높이기 위하여 탄소계 재료와 상기 금속 또는 합금을 복합화한 복합재료 중 하나인 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 반도체 발광장치로서, 복수의 반도체 발광소자와, 상기 반도체 발광소자 각각을 표면에 접하여 배치한 복수의 플레이트와, 상기 복수의 플레이트 각각의 표면의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 임의의 부분을 덮고, 상기 각 반도체 발광소자에 전기적으로 접속되어 전력을 공급하는 단일 기판으로서, 상기 복수의 플레이트 각각을 접속하고, 상기 플레이트를 덮는 부분이 상기 플레이트 중 상기 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 부분보다 작은 면적이 되도록 구성되어 일부가 노출되도록 한 기판을 포함하는 반도체 발광모듈; 및 상기 플레이트 표면의 노출되는 부분과 상기 플레이트의 이면을, 상기 플레이트의 이면이 접촉하도록 끼워서 상기 반도체 발광모듈을 보유하는 협지부를 포함하는 방열판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 반도체 발광장치에 있어서, 복수의 플레이트는 어레이 형상으로 배치되고, 상기 어레이 형상으로 세로로 배치된 복수의 플레이트의 폭은 상기 단일 기판의 폭보다 넓은 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 반도체 발광장치에 있어서, 각 플레이트는 표면에 증반사막을 형성함으로써 반도체 발광소자로부터의 광을 반사시키도록 한 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 반도체 발광장치에 있어서, 플레이트의 재료는 철, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속, 이들의 합금, 및 열전도율을 높이기 위하여 탄소계 재료와 상기 금속 또는 합금을 복합화한 복합재료 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 어레이 형상의 반도체 발광모듈을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광모듈의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광모듈의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광모듈의 각 치수를 나타내는 횡측면도이다.
도 5a는 본 실시예의 금속박판을 사용하는 이점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 실시예의 금속박판을 사용하는 이점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 평면형상의 반도체 발광모듈을 나타내는 평면도이다.
도 7a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 7b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 8은 본 실시예의 일례의 방법을 채용하였을 경우에 종래기술에는 없는 효과에 대하여 설명하는 경우의 종래의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 3종류의 반사 플레이트 소재를 이용하여 휘도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시예의 반사 플레이트의 반사율이 높을수록 반사를 반복한 후의 반사광량의 감쇠가 억제되는 것을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 실시예의 발광효율의 도금의 차의 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 실시예의 발광효율의 도금의 차의 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 실시예의 발광효율의 도금의 차의 결과를 나타내는 도면이다.
도 14a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 14b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 15a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 15b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 16a는 본 실시예의 반도체 발광모듈을 떼어내어 가공부로 고정한 방열판을 나타내는 정면도이다.
도 16b는 본 실시예의 반도체 발광모듈을 떼어내어 가공부로 고정한 방열판을 나타내는 횡측면도이다.
도 16c는 본 실시예의 반도체 발광모듈을 떼어내어 가공부로 고정한 방열판의 횡측면도의 일부를 확대한 도면이다.
도 17은 본 실시예에서 사용하는 포토파이너 PSR-4000 LEW1/CA-40 LEW1의 파장마다 반사율을 측정한 값을 나타내는 도면이다.
도 18a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 18b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 19a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 19b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 20a는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도이다.
도 20b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 21은 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 22는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
도 23은 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 횡측면도이다.
(제1 실시예)
(반도체 발광모듈의 구조)
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광모듈의 구조를 나타내는 평면도이다. 본 실시예의 반도체 발광모듈(101)은, 방열을 하는 동시에 광반사기능을 가지는 금속박판(102), 금속박판(102)을 덮는 동시에 금속박판에 배치된 반도체 발광소자(104)에 전력을 공급하는 프린트 기판(103)을 구비한다. 실제로, 통전되어 발광하는 발광 다이오드 등의 반도체 발광소자(104)는 프린트 기판(103)에 전기적으로 접속되어 있다. 프린트 기판(103)은 이 실시예에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 세로로 긴 형상을 하고 있으며, 이것에 금속박판(102)이 어레이 형상으로 접착되어 있는데, 도 1을 참조하면 알 수 있듯이, 그 구조상 금속박판(102)은 절연체인 프린트 기판(103)보다 표면이 튀어 나온 형상으로 되어 있다. 즉, 이와 같은 구성을 가진 결과, 금속박판(102)이 일정한 면적을 필요로 하는데 대하여, 프린트 기판(103)은 금속박판(102)을 절연하고 복수개의 금속박판(102)의 접속이 가능하다면 금속박판(102)과 같은 면적은 필요하지 않게 된다. 단, 배선패턴 및 회로구성상 필요한 소자나 부품을 탑재하는 경우에는 그 면적만큼은 필요하다.
금속박판(102)은, 방열매체가 되는 일정한 방열특성을 가지고 광반사기능을 가지고 있으면 어떤 재료라도 사용할 수 있고, 또한 어떤 형상으로도 할 수 있는데, 본 실시예에서는 예를 들어, 철, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속, 및 이것들의 합금, 더욱이 열전도율을 높이기 위하여 탄소계 재료와 복합화한 이들 금속이나 합금과의 복합재료를 여러 방법으로 가공하여 작성된다. 이에 의해, 본 실시예의 반도체 발광모듈에서는, 발광에 의해 발생하는 열은 주로 반도체 발광모듈의 아랫면측으로부터 효율적으로 배열되는데, 이것 뿐만이 아니라, 프린트 기판에 의해 덮이지 않은 부분은 금속부분이 직접 노출하게 되기 때문에, 윗면으로부터도 방열되어 극히 효율적인 방열이 가능해진다. 더욱이, 후술하는 바와 같이, 금속박판은 압출형재에 의해 가공성형할 수도 있고, 또는 판금 절곡(折曲)에 의해 작성할 수도 있는데, 이것으로 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한 본 기술분야에서 알려진 어떤 방법이든 사용할 수 있다.
여기서, 고반사 플레이트이기도 한 금속박판(102)은, 높은 광반사능력을 가지고 전반사율이 95% 이상이면 충분한 양의 광추출이 가능한데, 전반사율 98% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 금속박판(102)은 예를 들어, 알루미늄 기재 위에 접착층을 형성하고, 순알루미늄층이나 순은층을 형성하며, 더욱이 산화티탄이나 산화실리콘을 증착함으로써 증반사막을 형성함으로써 실장할 수 있다. 또한, 이 증반사막에 의해 내층의 순알루미늄이나 순은의 산화에 따른 열화를 줄이는 것이 가능해져서, 초기 반사율을 보다 길게 유지할 수 있고, 제품품질을 안정시킬 수 있다.
금속박판(102)은 예를 들어, 프레스 가공 등에 의해 원하는 형상으로 마무리한 금속에, 상술한 바와 같은 접착층 및 순알루미늄층이나 순은층에 산화티탄이나 산화실리콘을 증착하여 증반사막을 형성하여 제조할 수도 있고, 또는 판형상 또는 코일형상의 금속에 이와 같은 증반사막을 형성한 후, 프레스 가공 등에 의해 원하는 형상으로 마무리할 수도 있다. 본 실시예의 일례에서는 아라노드사 제품인 MIRO2-SILVER 및 MIRO2를 사용하였는데, 이 제품들은 각각 98% 및 95%의 전반사율을 가진다. 본 발명에 사용하는 금속박판으로는, 아라노드사 제품 이외에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것이면, 본 기술분야에서 알려진 어떤 것이든 사용할 수 있다. 한편, 금속박판(102)에 도전성 와이어(201)를 접속함으로써, 금속박판(102) 자체를 한쪽 전극으로 하는 것도 가능하다.
프린트 기판(103)은, 적어도 금속박판(102)을 전기적으로 절연하고, 또한 적어도 반도체 발광소자(104)가 발한 광을 외부로 투과시키기 위한 구멍을 가지는 형상이면, 본 기술분야에서 알려진 어느 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 나타내는 바와 같은 형상의 FR4나 폴리이미드 등의 기판을 작성하여 금속박판(102)에 배치하도록 하여 프린트 기판(103)을 형성시키거나, 절연기능을 가지는 접착제를 사용하여 배전막과 금속박판(102)을 접착하는 동시에 절연하는 절연층을 형성시켜서 프린트 기판(103)의 일부로 할 수도 있다.
물론, 일반적인 프린트 기판을 사용함으로써 프린트 기판(103)을 형성할 수도 있는데, 어느 쪽이든 프린트 기판의 형성 및 금속박판(102) 및 반도체 발광소자(104)와의 접속은 본 기술분야에서 알려진 어떠한 방법에 의해서도 가능하다.
이상, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈(101)의 기본구조를 설명하였는데, 실제로는 도 2에 나타내는 바와 같이, 반도체 발광모듈(101)에서는, 금속박판(102)에 반도체 발광소자(104)를 감싸도록 반사부재가 되는 볼록부(202)를 형성하고, 반도체 발광소자(104)와 프린트 기판(103)은 예를 들어 와이어(201) 등으로 접속된다. 이와 같은 반도체 발광모듈은 이 상태에서 기본적으로는 기능을 만족하는데, 도 3을 참조하면, 후술하는 바와 같이 소자 및 본딩 와이어부를 보호하는 등을 위하여, 외부로 노출된 상태의 투과구멍 부분에 수지 등의 본 기술분야에서 알려진 재료(301)를 밀봉할 수도 있다. 여기서, 밀봉에 사용하는 재료(301)로서 실리콘이나 에폭시 등을 사용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 6개의 광원을 가지는 반도체 발광모듈로서, 6개의 금속박판(102), 반도체 발광소자(104)의 광이 통과하는 구멍이 뚫린 1개의 프린트 기판(103), 및 6개의 반도체 발광소자(104)로 구성되는데, 이것으로 한정되지 않고, 1을 포함하는 임의의 수의 반도체 발광소자를 사용할 수 있다. 또한, 도 7a에 나타내는 바와 같이 1개의 금속박판(102) 위에 복수개 예를 들어, 3개의 서로 다른 색의 반도체 발광소자를 놓고, 1개의 금속박판(102)을 이용하여 풀컬러로 발광시킬 수도 있다.
(반도체 발광모듈의 제조방법)
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 소자(104)를 본딩하는 금속박판(102) 부분이 평탄부로 되어 있고, 먼저 반도체 발광소자(104) 주위에 볼록부(202)를 형성한다. 이 볼록부(202)는, 금속박판(102)을 이면으로부터 눌러 구부려서 소자 주위를 감싸고, 또한 반도체 발광소자(104)보다 높게 형성한다. 도 3이나 도 4에 나타내는 반도체 발광소자(104)를 본딩하는 평탄부를 참조하면, 반도체 발광소자(104)를 본딩하는 평탄부와 볼록부 주위의 바깥쪽에서 금속판의 이면이 동일 평면 위에 있는데, 이에 의해 반도체 발광소자(104) 본딩시의 초음파 접합기에 있어서, 복잡한 지그나 공구를 준비하지 않고 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 금속박판(102)의 반도체 발광소자(104)를 놓는 쪽의 이면으로부터 절곡함으로써, 평판부의 표면과 볼록부(202)에 의해 생성된 경사면(401)으로 형성되는 각이 둔각이 되어, 반도체 발광소자(104)로부터 발한 광을 정면(도 4에서는 위쪽)으로 효율적으로 반사하는 반사판의 역할을 가지게 되는 것이다.
더욱이, 이 반도체 발광소자(104)를 다이본딩하는 평탄부 주위의 볼록부 형성법에 따르면, 종래기술과 비교하여 박판을 사용하는 것이 가능해져서 경량의 모듈이 된다. 예를 들어, 도 5a에 종래의 모듈 형상을 나타내는데, 반사부재도 겸하는 오목부(502)를 형성하기 위하여 모듈의 기본체(501)는 일정한 두께가 있는 블록으로 할 필요가 있었는데, 본 실시예의 예인 도 5b에 나타내는 모듈 형상에서는 금속박판(102)을 사용할 수 있기 때문에, 아주 경량으로 콤팩트하게 작성할 수 있다. 이는, 후술하는 증반사막을 형성하는 처리를 표면에 실시한 금속박판(102)을, 반도체 발광소자(104)를 다이본딩하기 위한 기재로서 사용할 수 있게 하기 위해서도 필요한 기술이다. 미리 증반사막이 형성된 금속박판에 휨가공을 실시하면 표면의 증반사막에 금이 가고, 반도체 발광모듈로서 충분한 밝기를 확보할 수 없는데, 반도체 발광소자(104)를 다이본딩하는 면이 초기의 평면과 동일한 평면 혹은 대략 평면이기 때문에, 금 등의 열화를 최소한으로 할 수 있게 되는 것 외에, 방열용 케이싱 등을 금속박판(102)에 접합하여 방열을 할 때도 평면이기 때문에 접합성, 방열성을 높일 수 있다. 예를 들어, 도 16a에 나타내는 바와 같이 방열판(1602)에 절결가공부(1601)를 작성해두고, 반도체 발광모듈(101)을 방열판(1602)에 밀착시켜서 절결가공부(1601)로 끼움으로써, 쉽게 고정하여 양호한 방열특성을 얻을 수 있는 구조로 할 수 있다. 즉, 횡면도(도 16b)의 확대인 도 16c에 나타내는 바와 같이, 반도체 발광모듈(101)을 절결가공부(1601)로 끼워서 고정한다. 이 경우, 본 실시예의 반도체 발광모듈(101)의 이면이 평면을 가지고 있기 때문에 이와 같은 방열에 유효하게 작용하는 것이다. 따라서, 이와 같은 작성법이나 구조를 사용함으로써, 미리 증반사막이 형성된 비교적 저가의 재료를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 반도체 발광소자(104)로부터 발생한 열이 방열되는 경로로는, 이면에 열을 전달하여 방열하는 경로와, 표면으로부터 방열시키는 경로가 있는데, 예를 들어, 이 모듈을 히트싱크나 방열면의 역할을 하는 케이싱에 밀착시켜서 사용하는 경우, 이면으로부터의 방열을 위해서는, 반도체 발광모듈과 히트싱크나 방열면의 역할을 하는 케이싱이 접하는 면적이 큰 것이 바람직하고, 볼록부로 둘러싸인 부분의 폭(b)은 탑재하는 칩의 크기?수에 따라 적정화할 필요가 있다. 예를 들어, (a)가 0.3mm 정도인 칩을 3개 탑재하는 경우에는 3mm 정도가 적당하고, 6개 탑재하는 경우에는 5mm 정도가 바람직하다. 또한, 본 실시예의 형성방법에서는 볼록부(202)의 높이가 어느 정도 한정되기 때문에, 경사면(401)의 광반사기능을 고려하여도, 반도체 발광소자(104)를 놓는 평탄부를 너무 큰 영역으로 하는 것은 바람직하지 않다. 단, 볼록부의 폭(도 4의 (j)의 길이)은 극히 작은 것이 바람직하다.
이상을 고려하여, 본 실시예에서는 도 4에 나타내는 바와 같은 치수의 모듈을 사용하고 있는데, 이것으로 한정되지 않고, 경사면(401)에 의해 충분한 광의 반사가 얻어지도록, 볼록부의 높이(도 4의 예에서는 (g)의 0.3mm)가 반도체 발광소자(104)(도 4의 예에서는 (e)의 0.1mm)보다 높으면, 볼록부가 형성할 수 있는 범위내에서 어떤 치수로든 할 수 있다. 단, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이, 이와 같은 반도체 발광소자(104)를 둘러싸도록 형성된 볼록부로 정해진 영역에, 형광체 또는 확산제를 함유하는 수지를 도포하여 반도체 발광소자(104)로부터의 광을 직접 외부로 추출하는 것이 아니라, 이와 같이 형광체 혹은 확산제를 통하여 보다 효율적으로 광을 추출가능하게 할 수 있는데, 이와 같은 방법에 따르면, 본 실시예의 볼록부(202)에서도 유효한 광이 얻어진다. 즉, 본 실시예의 볼록부(202)는 그 형상이나 높이 등으로 인해, 광의 직접 반사라는 점에서는 통상의 포물선형이나 역돔형의 반사부재보다 반사광이 적어지는 것도 생각할 수 있다. 하지만, 상술한 바와 같은 형광체나 확산제에 의해 간접적으로 광을 얻는 경우에는, 많은 광은 형광체나 확산제가 존재하는 위치에서 발광하기 때문에, 큰 반사부재를 구비하지 않아도 금속박판(102) 자체의 반사효율만 높으면 충분한 발광효율을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서 볼록부(202)는 원형으로 되어 있는데, 이는 구부리기 용이함이나 모듈 전체의 형상으로부터 선택된 것이며, 반도체 발광소자(104)를 감싸는 형상으로서 발광한 광을 반사할 수 있는 형상이면, 예를 들어 타원이나 사각형 등 임의의 형상으로 할 수 있다.
더욱이, 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속박판(102)이 프린트 기판(103)으로부터 튀어나와 있는 구조로 함으로써, 상술한 바와 같이 금속박판이 표면에 노출하여 효과적인 방열을 할 수 있는 동시에, 노출된 부분을 모듈을 제작할 때의 설치부로서 기능하게 할 수도 있다. 이는 프린트 기판(103)에 부하를 걸지 않기 때문에, 와이어 본딩부의 단선 등의 위험을 피하는 것으로 이어지는 동시에, 예를 들어 금속의 케이스체 등에 설치하였을 경우에는 방열효과를 더욱 얻을 수 있다.
이어서, 프린트 기판으로서 폴리이미드 등의 재료에 의해 기판을 작성하고, 금속박판의 윗면에 적층한다.
도 7a 및 도 7b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 또 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 도 7a 및 도 7b에 나타내는 예에서, 금속박판(102)에 반도체 발광소자(104)를 감싸도록 형성된 볼록부로 정해진 영역에 형광체 또는 확산제를 함유하는 수지를 도포하고, 표면 장력을 이용하여 안정된 치수 정밀도를 가지는 돔(701)을 형성한다. 이와 같은 방법에 의해 돔(701)을 형성함으로써, 종래에 비하여 손실광이 적어지고 광의 추출효율이 향상되어 고휘도 발광을 가능하게 할 수 있다. 여기서, 일반적으로 반도체 발광소자(104)가 1개인 경우, 돔(701)은 반구형상이 되는 것이 바람직하다. 한편, 도 7a 및 도 7b에 나타내는 반도체 발광모듈(101)은 반도체 발광소자(104)를 복수개 탑재한 것인데, 도면을 참조하면 알 수 있듯이, 형광체층의 돔(701)은 반구가 아니다. 이는, 복수개의 발광소자를 이용하는 경우, 1개인 경우와 비교하여 형광체층을 완전한 반구로 하지 않아도 광의 손실이 나오는 경우가 적기 때문이다. 자외선의 발광소자를 이용하는 경우에도 마찬가지로, 발광소자와 형광체의 색균형을 가질 필요가 없기 때문에, 돔(701)을 보다 낮게 억제할 수 있다. 이와 같이 돔(701)의 형상은 장치의 설계에 따라 적절하게 함으로써 최적의 발광모듈로 할 수 있다.
종래의 일반적인 형광체 또는 확산제의 형성구조를 나타내는 도 8을 참조하면, 종래기술에 비하여 도 7a 및 도 7b에 나타내는 본 실시예에 따른 구조는, 형광체 또는 확산제를 균일한 구조로 형성할 수 있기 때문에 광의 손실을 보다 방지할 수 있다. 이 점을 상세히 설명하면, 도 8에 나타내는 종래의 일반적인 형광체 또는 확산제의 형성구조의 경우, 반도체 발광소자로부터 발한 광의 방향에 따라서, 형광체 또는 확산제의 함유량이 다르고, 균일한 백색이나 확산광을 얻기가 어려워진다. 그 결과, 형광체 또는 확산제의 함유량이 많은 방향으로 발한 광은, 그 만큼 손실이 커져서 전체적으로 추출효율이 떨어지게 된다. 이는, 도 8에 파선으로 나타내는 광의 경로를 참조하면, 종래 구조의 경우에는 방향에 따라 형광체 또는 확산제를 많이 통과시켜야 하는 것을 알 수 있다. 즉, 반도체 발광소자로부터 바로 위로 발한 광과 비스듬한 방향으로 발한 광은, 형광체 함유 수지(801)를 통과하는 거리가 다른 것이 분명하기 때문에, 손실이 발생하는 것을 알 수 있다.
이와 같은 종래의 불균일한 형광체 또는 확산제에 의한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에서는 도 7b에 나타내는 바와 같이, 광이 발한 방향에 상관없이 균일한 양의 형광체 또는 확산제를 광이 통과하도록, 반도체 발광소자(104)를 중심으로 하는 돔(701)이 형광체 또는 확산제의 수지에 의해 형성되도록 하였다. 하지만, 일반적으로 형광체 또는 확산제는 실리콘이나 에폭시라는 수지에 혼입되어 형성되는데, 반도체 발광소자(104)를 중심으로 평면상에 균일한 양으로 수지의 돔(701)을 형성하는 것은 매우 어렵다.
그래서, 본 실시예에서는, 금속박판(102) 위에 반도체 발광소자(104)를 중심으로 하는 원형상의 볼록부(202)에 의해, 그 위에 수지의 표면장력을 이용하여 돔(701)을 형성함으로써, 반도체 발광소자(104)를 중심으로 하여 광이 수지 안을 같은 거리만큼 통과하도록 수지가 균일한 층을 형성하였다. 이 볼록부(202)의 크기, 위치, 형상은 수지의 표면장력을 이용할 수 있으면 어떠한 것이어도 되고, 예를 들어, 프레스 가공에 의해 형성할 수 있는 것 외에, 본 기술분야에서 알려진 어떤 방법이라도 사용할 수 있다. 또한, 마찬가지의 효과는 도 3의 방식에서도 실현가능하다. 이 경우, 도 2에 나타내는 실크인쇄부(이중 링부)를 형성할 때, 잉크에 실리카 등의 바인더를 함유시킴으로써, 마찬가지의 표면장력을 이용한 돔 형성을 실현할 수 있게 된다.
(본 발명의 반도체 발광모듈의 효과)
도 9는, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 반사 플레이트의 소재로서 전반사율 75%의 알루미늄의 압연에 의한 경면(鏡面) 마무리제품, 상술한 아라노드사 제품 MIRO2 및 MIRO2-Silver를 이용하여 휘도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 여기서, LED로서는 같은 특성을 가지는 반도체 발광소자(104)를 사용하고, 형광체를 함유한 실리콘 수지를 동일 조건에서 돔을 형성시키고, 적분구를 이용하여 전광속(全光束)을 측정하였다. 도 9를 참조하면, 종래의 알루미늄의 압연품에 비하여, MIRO2-Silver에서는 2배 이상의 발광효율까지 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. MIRO2-Silver를 이용하였을 때의 와트당 루멘값은 114루멘/W인데, 이는 현재 시장평균의 약 1.5배의 발광효율이 된다. 이는 반사 플레이트의 반사율이 발광효율에 영향을 미치기 때문이다.
즉, 반도체 발광소자로부터 발한 광은 수지 안에 함유되는 형광체에 조사되고, 원래의 광과 여기된 광이 수지 안에서 여러번 반사를 반복하기 때문에, 반사면의 반사율 차이가 매우 크게 영향을 미치기 때문이다. 도 10을 참조하면, 반사 플레이트의 반사율이 높을수록, 반사를 반복한 후의 반사광량의 감쇠가 억제되는 것을 알 수 있다. 따라서, 반사광의 감쇠가 적은 것이 발광효율의 향상으로 이어지는 것을 알 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 실시예의 발광효율 테스트 결과를 나타내는 도면이다.
이어서, 도 11 내지 도 13에 나타내는 결과는, 발광효율이 경년변화에 따라서 어떻게 변하는가를 나타낸 것이다. 도 11 내지 도 13을 참조하면, 고온고습 시험에 따른 경년변화 시뮬레이션에 따르면, 본 실시예의 MIRO2-Silver를 사용한 반도체 모듈이 90%를 유지하고 있는데 대하여, 종래의 은도금품은 80%를 차지하고 있어서, 본 실시예의 반도체 모듈이 초기의 발광효율을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
본 발명은 큰 전력에 의한 고휘도 발광을 가능하게 하는 반도체 발광모듈, 장치, 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 발광소자에서 발생한 열을 효율적으로 방열시켜서 온도상승을 억제함으로써, 큰 전류를 흘려도 휘도특성이 악화되는 것을 방지하고 고휘도를 얻을 수 있는 반도체 발광모듈, 장치, 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
(제2 실시예)
도 14a 및 도 14b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 본 실시예의 반도체 모듈은 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 금속박판(102)에 반도체 발광소자(104)를 감싸도록 반사부재가 되는 볼록부(202)를 형성하고, 반도체 발광소자(104)와 프린트 기판(103)을 예를 들어 와이어(201) 등으로 접속하는 점은 같은데, 도 14b에 나타내는 바와 같이 금속박판(102)을 덮는 프린트 기판(103)과 볼록부(202)의 간격 부분에 고반사 도료부(1401)를 설치하는 점에서 상이하다.
즉, 제1 실시예에서는 볼록부(202)를 형성한 상태의 프린트 기판(103)을 금속박판(102) 위에 적층하도록 형성하는데, 도 14b에 나타내는 횡측면도를 참조하면 알 수 있듯이, 이와 같은 구조상, 볼록부(202)는 프린트 기판(103)보다 약간 낮고, 볼록부(202)와 프린트 기판(13) 사이에는 약간의 간극부가 생긴다. 반도체 발광소자(104)로부터 발한 광 중에서 이 틈 부분에 도래한 광은, 이 부분에 아무런 처리도 하지 않으면 최악의 경우 도래한 광이 모두 이용되지 않거나, 미세한 비율로 밖에 활용되지 않을 가능성이 있다.
본 실시예에서는 이와 같은 틈 부분에 고반사 도료를 배치하여 고반사 도료부(1401)를 형성하고, 고반사 도료부(1401)에 도래한 광을 낭비없이 반사하여 반사효율을 높일 수 있다. 본 실시예에서 사용하는 도료로는 예를 들어, 타이요 잉크 메뉴펙츄어링 컴퍼니 리미티드 제품의 포토파이나 PSR-4000 LEW1/CA-40 LEW1을 이용할 수 있는데, 이것으로 한정되지 않고 본 기술분야에서 알려진 어떠한 고반사특성을 가지는 도료라도 사용할 수 있다. 도 17에 포토파이너 PSR-4000 LEW1/CA-40 LEW1의 파장마다 반사율을 측정한 값을 나타낸다. 조건은, 동판 위에 직접 막두께 23㎛로 도포한 경우의 측정값이다. 도 17을 참조하면, 본 실시예에서 주로 상정하고 있는 파장역의 광에 대한 반사율은 82% 이상으로, 양호한 반사특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 상기와 같이 틈 부분에는 특정 시판되는 도료 외에, 고반사 도료로서 하이브리드 수지에 백색 산화티탄을 적절한 분량으로 배합한 것도 사용할 수 있다.
이와 같은 고반사 도료는, 예를 들어 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 볼록부(202)를 형성하고 프린트 기판(103)을 적층한 후, 스탬핑(전사)이나 디스펜서에 의한 도포 등 본 기술분야에서 알려진 방법을 사용할 수 있는데, 비용을 고려하면 스탬핑이 바람직하다. 더욱이, 잉크젯에 의한 도포를 사용할 수 있으며, 각각 비용, 사용환경에 맞춘 적절한 방법으로 도포할 수 있다. 이와 같이, 고반사 도료를 스탬핑 혹은 도포한 후 반도체 발광소자(104)를 배치하여 와이어(201)를 접속한다. 그 이후의 제조공정은 제1 실시예와 마찬가지이다. 또한, 도 14b에 나타내는 횡측면도를 참조하면 알 수 있듯이, 표면장력 등의 결과, 완성한 고반사 도료부는 적당한 오목부를 형성하여 광을 더욱 위쪽으로 반사하기 쉬운 형상이 된다. 실제로, 고반사 도료부(1401)가 있는 경우와 없는 경우에 휘도를 측정하면, 고반사 도료부(1401)를 가지지 않는 반도체 발광모듈이 5.3루멘인데 대하여, 고반사 도료부(1401)를 가지는 반도체 모듈은 7.3루멘이다.
이어서, 고반사 도료의 도포방법의 다른 예를 설명한다. 도 18a 및 도 18b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 본 실시예에서도 틈 부분에 고반사 도료를 배치하는 점에서 마찬가지인데, 도 18b의 고반사 도료부(1801)와 같이 볼록한 형상으로 도료부를 형성함으로써, 도 14b에 나타내는 바와 같은 오목한 형상의 고반사 도료부(1401)에 비하여 동등한 반사효율을 얻을 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 볼록부(202)와 프린트 기판(103)이 접하는 부분에 고반사 도료를 적용함으로써, 그 부분에 도래하는 광도 낭비하지 않고 고반사율로 보다 높은 조도를 얻을 수 있게 된다.
(제3 실시예)
도 15b 및 도 15b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 본 실시예의 반도체 모듈은, 상술한 제2 실시예와 금속박판(102)을 덮는 프린트 기판(103)의 개구부의 단부에 고반사 도료부(1501)를 설치하는 점에서 같고, 금속박판(102)에 반도체 발광소자(104)를 둘러싸도록 반사부재가 되는 볼록부(202)가 없다는 점에서 제2 실시예와 다르다.
즉, 제2 실시예에서는 볼록부(202)를 형성한 상태의 프린트 기판(103)을 금속박판(102) 위에 적층하도록 형성하고, 볼록부(202)의 경사면이 반사판의 역할을 하여 반사효율을 높이는 한편, 도 14b에 나타내는 횡측면도를 참조하면 알 수 있듯이, 고반사 도료부(1401)는 어디까지나 이와 같은 반사판 구조의 보조적 역할을 담당하고 있는데 지나지 않는다. 본 실시예에서는 볼록부가 아니라 금속박판(102)의 평면부분에 고반사 도료부(1501)를 형성하기 때문에, 보다 반사판에 가까운 형상이 된다.
본 실시예에서는 이것을 이용하여 볼록부가 없어도 높은 반사율을 얻을 수 있는 반도체 모듈을 제공할 수 있는 것이다. 한편, 본 실시예에서 사용하는 도료로는 예를 들어, 타이요 잉크 메뉴펙츄어링 컴퍼니 리미티드 제품의 포토파이나 PSR-4000 LEW1/CA-40 LEW1을 이용할 수 있는데, 이것으로 한정되지 않고 본 기술분야에서 알려진 어떠한 고반사특성을 가지는 도료라도 사용할 수 있다. 상술한 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 최종적으로 형광체 등을 밀봉부재로서 사용할 수 있기 때문에, 제1 및 제2 실시예와 같은 볼록부(202)를 가지지 않아도 일정한 발광효과를 얻을 수 있다. 한편, 상기와 같이 틈 부분에는 특정 시판되는 도료 외에, 고반사 도료로서 하이브리드 수지에 백색 산화티탄을 적절한 분량으로 배합한 것도 사용할 수 있다.
이와 같은 고반사 도료는, 예를 들어 상술한 제2 실시예와 달리, 볼록부(202)를 형성하지 않고 프린트 기판(103)을 적층한 후, 스탬핑(전사)이나 디스펜서에 의한 도포 등 본 기술분야에서 알려진 방법을 사용할 수 있는데, 비용을 고려하면 스탬핑이 바람직하다. 더욱이, 잉크젯에 의한 도포를 사용할 수 있으며, 각각 비용, 사용환경에 맞춘 적절한 방법으로 도포할 수 있다. 이와 같이, 고반사 도료를 스탬핑 혹은 도포한 후 반도체 발광소자(104)를 배치하여 와이어(201)를 접속한다. 그 이후의 제조공정은 제1 실시예와 같다.
이어서, 제2 실시예와 마찬가지로, 고반사 도료의 도포방법의 다른 예를 설명한다. 도 19a 및 도 19b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 다른 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 본 실시예에서도 틈 부분에 고반사 도료를 배치하는 점에서 마찬가지인데, 도 19b의 고반사 도료부(1901)와 같이 볼록한 형상으로 도료부를 형성함으로써, 도 15b에 나타내는 바와 같은 오목한 형상의 고반사 도료부(1501)에 비하여 동등한 반사효율을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 프린트 기판(103)의 개구부의 단부에 고반사 도료를 적용함으로써, 볼록부를 설치하지 않고 그 부분에 도래하는 광을 낭비없이 더욱 저가로 고반사율로 보다 높은 조도를 얻을 수 있게 된다. 실제로, 제2 실시예의 반도체 모듈과 본 실시예의 반도체 모듈에서 휘도를 비교하면 거의 차이가 없는 것을 알 수 있었다.
(제4 실시예)
도 6은 본 실시예의 반도체 발광모듈의 평면도이다. 본 실시예의 반도체 모듈은 상술한 제1 실시예와 같은 어레이 형상의 1열이 아니고, 도 6에 나타내는 바와 같이 복수열로 면형상의 발광 다이오드 모듈을 형성한 패턴으로 되어 있다. 즉, 6개의 금속박판(102)을 1개의 프린트 기판(103)으로 1열로 접속한 모듈열을 접속부(601)에서 접속하여 복수개 나열함으로써 평면 형상으로 하였다.
이와 같이, 반도체 모듈을 형성함으로써 평면으로서 고휘도의 모듈로 할 수 있을 뿐만 아니라, 금속박판(102)끼리를 가로로 잇는 접속부(601) 부분에서 절곡함으로써, 유사곡면의 광원 모듈도 작성할 수 있게 된다.
또한, 이와 같이 접속부(601)에서 접속한 복수개의 금속판과 복수개의 프린트 기판을 격자형상으로 부착함으로써, 예를 들어 열경화성 접착제로 접합하는 경우의 열팽창율의 차이에 따른 휨을 방지할 수 있다. 본 실시예와 같은 격자형상의 모듈을 작성하고 나서, 접속부(601)에서 잘라내어 제1 실시예의 어레이 형상의 모듈로 할 수도 있다. 이와 같은 제조방법, 구조를 가짐으로써, 더욱 저가의 반도체 발광모듈을 제공할 수 있다.
(제5 실시예)
도 20a 및 도 20b는 본 실시예에 따른 반도체 발광모듈의 일례의 구조를 나타내는 정면도 및 횡측면도이다. 본 실시예의 반도체 모듈은, 상술한 제2 및 제3 실시예와 금속박판(102)을 덮는 프린트 기판(103)의 개구부의 단부에 고반사 도료부(1501)를 설치하는 점 등 기본적인 구조는 같은데, 반도체 발광소자를 포함하는 발광부 전체를 둘러싸는 댐(2001)을 더욱 설치한다는 점에서 다르다.
즉, 제2 및 제3 실시예의 고반사 도료부(1401) 등에 의해 종래 틈에서 새어나온 광을 이용할 수 있어서 높은 반사율이 얻어졌는데, 본 실시예에서는 이것에 더하여, 돔(701) 주위에 고반사 도료의 댐(2001)을 설치함으로써, 돔(701)의 둘레부에서 새어나왔던 광을 더욱 활용할 수 있다. 댐(2001)은 상술한 고반사 도료를 이용하여 고반사 도료부(1401) 등 마찬가지 방법으로 형성할 수 있으며, 혹은 본 기술분야에서 알려진 어떤 방법이라도 사용할 수 있다.
이와 같이, 댐(2001)을 형성한 후, 상술한 어느 실시예와 같은 수지를 밀봉하여 모듈을 작성할 수 있다.
또한, 도 20b에서는, 제1 실시예와 마찬가지의 낮은 돔밖에 형성하지 않았지만, 투명수지를 사용하는 단색 발광 제품인 경우에는, 도 21에 나타내는 바와 같이 댐(2001)을 형성하여 두면, 그 후 수지를 밀봉할 때 표면장력에 의해 도 21에 나타내는 돔(2101)과 같이 보다 높은 돔을 형성할 수 있다. 이와 같이 높게 돔을 형성함으로써, 광의 지향특성을 조작할 수 있게 된다. 여기서, 수지로는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등을 사용하는데, 수지성형품을 에폭시 수지나 실리콘 수지 또는 투광성 접착제를 사용하여 고정하여도 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 단,형광체 함유 수지만으로 돔을 형성하였을 경우, 확산광 그대로로서, 광의 지향특성 조작이라는 효과는 적지만, 이와 같은 백색발광의 경우에는, 형광체 함유 수지에 의한 밀봉을 종래의 높이까지로 하고, 그 윗면에 투명수지를 사용하여 돔을 더욱 형성함으로써 지향특성 조작을 가능하게 할 수 있다. 또한, 캐스팅 케이스 등을 이용하여 돔을 형성할 수도 있다.
더욱이, 높은 돔(2101) 대신에 도 22에 나타내는 도광판(2201)을 이용할 수도 있다. 즉, 도 22에 나타내는 바와 같이, 고반사 도료(수지)에 의해 볼록한 형상의 댐(2001)을 형성한 후에 수지밀봉(형광체 함유)(301)함으로써, 종래 기판에 대하여 수평방향으로 발한 광을 수직방향을 향하게 할 수 있게 된다. 이에 의해, 예를 들어 도광판 등에 광을 입광하는 경우의 손실광을 줄일 수 있다.
또한, 도광판(2201) 대신에 도 23에 나타내는 은증착 리플렉터(2301)를 사용할 수도 있다. 즉, 도 23에 나타내는 바와 같이, 고반사 도료(수지)로 볼록한 형상의 댐을 형성한 후에 수지밀봉(형광체 함유)함으로써, 예를 들어, 은증착 리플렉터(2301) 등과 조합하고 집광하도록 하면 발광점을 줄일 수 있기 때문에, 종래의 수지 돔에 비하여 리플렉터(2301)의 내경을 줄일 수 있게 되고, 이에 의해 집광설계가 용이해진다. 또한, 종래의 은증착 리플렉터(2301) 등의 도전성 부품과 조합하여 사용하는 경우, 프린트 기판 위의 회로패턴과의 절연 목적으로 절연시트를 접착하거나, 종래 은증착 리플렉터 등과 프린트 기판 사이에 충분한 틈을 가지게 하였기 때문에, 공정수?재료비용의 증가나 손실광의 발생 등 문제가 있었다. 하지만, 본 실시예와 같이 볼록한 형상의 댐(2001)이 절연소재이기 때문에, 과도한 틈을 설치할 필요도 없어지고, 효율적인 광추출이 과도한 비용을 들이지 않고 실현되게 된다.
이상에 의해 본 실시예에 따르면, 상술한 실시예의 반사율보다 더 높은 반사율을 기대할 수 있는데, 실제로 측정한 결과, 도 14b의 형상의 모듈에 따른 휘도가 상술한 바와 같이 7.3루멘인데 대하여, 도 20b의 예에서는 8.0루멘의 휘도가 얻어졌다.
본 발명은, 반도체 발광소자 각각을 표면에 접하여 배치한 고반사 플레이트와, 고반사 플레이트의 표면의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 임의의 부분을 덮고, 각 반도체 발광소자에 전기적으로 접속되어 전력을 공급하는 전극이 되는 기판으로서, 고반사 플레이트의 일부가 노출하도록 고반사 플레이트보다 작은 면적이 되도록 구성되는 기판을 구비하여, 보다 높은 반사율을 유지하고, 그리고 광추출효율을 향상시켜서 고휘도 발광을 가능하게 하는 동시에, 경량박형화할 수 있는 반도체 발광모듈 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
101: 반도체 발광모듈 102: 금속박판
103: 프린트 기판 104: 반도체 발광소자
201: 와이어 202: 볼록부
301: 수지밀봉 401: 경사면
501: 기본체 502: 오목부
601: 접속부 701:돔
801: 형광체 함유 수지
1401: 고반사 도료부 1501: 고반사 도료부
1601: 절결가공부 1602: 방열판
1801: 고반사 도료부 1901: 고반사 도료부
2001: 댐 2101: 돔
2201: 도광판 2301: 은증착 리플렉터

Claims (7)

  1. 반도체 발광소자와, 상기 반도체 발광소자 각각을 표면에 접하여 배치한 플레이트와, 상기 플레이트 표면의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 임의의 부분을 덮고, 상기 각 반도체 발광소자에 전기적으로 접속되어 전력을 공급하는 기판으로서, 상기 플레이트를 덮는 부분이 상기 플레이트의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 부분보다 작은 면적이 되도록 구성되는, 상기 플레이트의 일부가 노출되도록 하는 기판을 포함하는 반도체 발광 모듈; 및
    상기 플레이트 표면의 노출된 부분과 상기 플레이트의 이면을, 상기 플레이트의 이면이 접촉하도록 끼워서 상기 반도체 발광 모듈을 보유하는 협지부를 포함한 방열판을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 표면에 증(增)반사막을 형성함으로써 상기 반도체 발광소자로부터의 광을 반사시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플레이트의 재료는 철, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속, 이들의 합금, 및 열전도율을 높이기 위하여 탄소계 재료와 상기 금속 또는 합금을 복합화한 복합재료 중 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  4. 복수의 반도체 발광소자와, 상기 반도체 발광소자 각각을 표면에 접하여 배치한 복수의 플레이트와, 상기 복수의 플레이트 각각의 표면의 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 임의의 부분을 덮고, 상기 각 반도체 발광소자에 전기적으로 접속되어 전력을 공급하는 단일 기판으로서, 상기 복수의 플레이트 각각을 접속하고, 상기 플레이트를 덮는 부분이 상기 플레이트 중 상기 각 반도체 발광소자 및 그 근방을 제외한 부분보다 작은 면적이 되도록 구성되어 일부가 노출되도록 한 기판을 포함하는 반도체 발광모듈; 및
    상기 플레이트 표면의 노출되는 부분과 상기 플레이트의 이면을, 상기 플레이트의 이면이 접촉하도록 끼워서 상기 반도체 발광모듈을 보유하는 협지부를 포함하는 방열판을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 플레이트는 어레이 형상으로 배치되고, 상기 어레이 형상으로 세로로 배치된 복수의 플레이트의 폭은 상기 단일 기판의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트는 표면에 증(增)반사막을 형성함으로써 상기 반도체 발광소자로부터의 광을 반사시키도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트의 재료는 철, 은, 동 또는 알루미늄 등의 금속, 이들의 합금, 및 열전도율을 높이기 위하여 탄소계 재료와 상기 금속 또는 합금의 복합화한 복합재료 중 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
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