KR20130063620A - 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프 - Google Patents

광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프 Download PDF

Info

Publication number
KR20130063620A
KR20130063620A KR1020110130060A KR20110130060A KR20130063620A KR 20130063620 A KR20130063620 A KR 20130063620A KR 1020110130060 A KR1020110130060 A KR 1020110130060A KR 20110130060 A KR20110130060 A KR 20110130060A KR 20130063620 A KR20130063620 A KR 20130063620A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
source module
barrier
light source
light emitting
disposed
Prior art date
Application number
KR1020110130060A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101868540B1 (ko
Inventor
조윤민
이종우
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110130060A priority Critical patent/KR101868540B1/ko
Publication of KR20130063620A publication Critical patent/KR20130063620A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101868540B1 publication Critical patent/KR101868540B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/255—Lenses with a front view of circular or truncated circular outline
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/39—Attachment thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F21V29/763—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치된 발광소자 어레이; 및 상기 발광소자 어레이 주변에 배치된 배리어(barrier)를 포함하고, 상기 배리어는 투광성 글라스로 이루어진 광원 모듈을 제공한다.

Description

광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프{LIGHT SOURCE MODULE AND HEAD LAMP INCLUDING THE SAME}
실시예는 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프에 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 나타낸 도면이다.
종래의 광원 모듈(10)은 회로기판(1)과, 회로기판(1)에 접착층(2)을 통하여 배치되고 캐비티가 형성된 세라믹 기판(3)과, 세라믹 기판(3)의 캐비티 내에 배치되는 적어도 하나의 발광소자(5)를 포함한다.
각각의 발광소자(5)는 세라믹 기판(3)에 접착층(3)을 통하여 고정되고 있으며, 캐비티 내에 네 개의 발광소자(5)를 도시하였으나, 그 이상 또는 그 이하의 발광소자가 배치될 수 있다. 그리고, 발광소자(5)는 기판(1)과 와이어 본딩되어 있다.
그러나, 종래의 광원 모듈은 다음과 같은 문제점이 있다.
발광소자(5)가 세라믹 기판(3) 내의 캐비티 내에 배치되어, 발광소자(5)로부터 방출되는 빛이 캐비티의 측벽을 이루는 세라믹 기판(5)에 흡수되어 광도가 저하될 수 있다. 즉, 세라믹 재질의 세라믹 기판(3)이 빛을 흡수할 수 있으며, 세라믹 기판(3)이 폴리머로 이루어지는 경우에도 상술한 빛의 흡수에 의한 광도 저하가 발생할 수 있다.
실시예는 광원 모듈에서 발광소자에서 방출된 빛의 광도 저하를 줄이고자 한다.
실시예는 기판; 상기 기판 상에 배치된 발광소자 어레이; 및 상기 발광소자 어레이 주변에 배치된 배리어(barrier)를 포함하고, 상기 배리어는 투광성 글라스로 이루어진 광원 모듈을 제공한다.
배리어의 내측면과 외측면 중 적어도 하나에 반사층이 배치될 수 있다.
배리어의 내측면과 외측면 중 적어도 하나에 투광층이 배치될 수 있다.
발광소자 어레이는 상기 기판과 와이어 본딩되고, 상기 배리어의 높이는 상기 와이어의 높이보다 높을 수 있다.
배리어는 상기 발광소자 어레이의 주변 영역을 둘러싸고 배치될 수 있다.
배리어는 서로 마주보는 2쌍의 2개의 변을 포함할 수 있다.
광원 모듈은 회로기판의 하부에 배치되는 방열 부재를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 회로기판과 상기 방열 부재의 사이에 배치된 열전 시트를 더 포함할 수 있다.
방열 부재는 상기 회로기판과 반대 방향에 배치된 복수 개의 방열핀을 포함할 수 있다.
회로기판은 인쇄회로기판, 메탈기판, FPCB 및 FR-4 중 하나일 수 있다.
광원 모듈은 발광소자와 회로기판 사이에 배치된 세라믹 기판을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예는 상술한 광원 모듈; 상기 광원 모듈에서 방출된 빛을 반사시키는 리플렉터; 상기 광원 모듈에서 방출된 빛 및 상기 리플렉터에서 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하는 헤드 램프를 제공한다.
실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프는, 배리어의 높이 조절로 와이어의 보호가 가능하며 지향각도 조절할 수 있다.
도 1은 종래의 광원 모듈을 나타낸 도면이고,
도 2는 광원 모듈의 일실시예의 평면도이고,
도 3은 도 2의 광원 모듈의 단면도이고,
도 4는 도 3의 'A'의 확대도이고,
도 5와 도 6은 도 2의 발광소자의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 7은 도 2의 광원 모듈의 배리어의 작용을 나타낸 도면이고,
도 8은 광원 모듈의 다른 실시예의 단면도이고,
도 9는 헤드 램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 광원 모듈의 일실시예의 평면도이고, 도 3은 도 2의 광원 모듈의 단면도이고, 도 4는 도 3의 'A'의 확대도이다. 이하에서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 광원 모듈의 일실시예를 설명한다.
실시예에 따른 광원 모듈(100)은 회로 기판(110)과, 회로기판(110)에 배치되는 지지기판(120)과, 상기 지지기판(120)에 배치되는 발광소자(200)와 발광소자(200)의 둘레에 배치된 배리어(130, barrier)를 포함하여 이루어진다. 회로기판(100)의 일측면에는 각각 양(+)과 음(-)의 얼라인 마크가 표시된 전극 단자(140, 145)가 배치되고, 각각의 전극 단자(140, 145)에는 와이어(150)가 연결될 수 있다. 회로기판(110)에는 센서(160)가 배치되어 광원 모듈(100)이 배치된 환경의 조명 상태 등을 감지할 수 있다.
회로기판(110)은 인쇄호로기판, FPCB, FR-4 등일 수 있으며, 회로 패턴이 형성되어 와이어(150)을 통하여 전극 단자(140, 145)에 전류가 인입될 수 있다.
세라믹 기판(120)은 질화 알루미늄(AlN) 등을 포함할 수 있는데, 도전성 페이스트(미도시)를 통하여 회로기판(110)에 본딩될 수 있고, 도전성 페이스트는 높은 열 전도성을 가지는 은(Ag)을 포함할 수 있다. 발광소자(200)가 회로기판(110)에 직접 배치되면 발광소자(200)와 회로기판(110) 사이에 전기적 쇼트가 발생할 수 있기 때문에, 높은 열전도성과 전기 절연성을 가진 세라믹 기판(120)에 발광소자(200)가 고정되어 회로기판(110)에 배치될 수 있다.
발광소자(200)는 수평형 또는 수직형 발광소자 등이 배치될 수 있는데, 회로기판(120)에 와이어(210)로 연결될 수 있다. 도 3에서 세라믹 기판(120)에 4개의 발광소자(200)가 배치되어 있으나 4개 미만이나 5개 이상의 발광소자(200)가 배치될 수도 있고, 가장 자리에 배치된 발광소자(200) 만이 회로기판(110)에 와이어(210) 본딩된 것으로 도시되어 있으나 각각의 발광소자(200)가 회로기판(100)에 와이어(210) 본딩될 수 있다.
세라믹 기판(120)의 가장 자리의 배리어(130)는 투광성 글라스로 이루어질 수 있는데, 배리어(130)의 높이(hb)는 200 마이크로 미터 정도인 와이어(210)의 높이(hw)보다 높게 배치될 수 있다. 이러한 배치는, 광원 모듈(100) 위에 커버 글라스 등이 배치될 때 배리어(130)가 상술한 커버 글라스 등을 지지하여 와이어(210)의 손상을 방지할 수 있다. 단, 배리어(130)의 높이가 너무 높으면 지향각의 조절이 어려우므로, 배리어(130)의 높이는 와이어(210)의 높이의 1.5배 이하로 할 수 있다.
세라믹 기판(120)과 배리어(130)의 거리(d1)보다, 가장 자리에 배치된 발광소자(200)와 배리어(130)와의 거리(d2)가 클 수 있다. 배리어(130)와 발광소자(200)와의 거리(d2)와, 배리어(130)의 높이에 따라서 광원 모듈(100)의 지향각이 결정될 수 있다. 따라서, 배리어(130)의 높이(hb)를 와이어(210)의 높이보다 높게 배치하고, 원하는 지향각에 따라서 발광소자(200)와 배리어(130)와의 거리(d2)를 조절하여 배치할 수 있다.
상술한 지향각의 조절을 위하여, 도 4에서, 회로기판(110)에 배치된 배리어의 내측면(130a)과 외측면(130b)에 각각 반사층을 형성할 수 있다.
또한, 광원 모듈(100)은 투광성 글라스로 이루어진 배리어에 반사층이 형성되면 빛의 지향각 조절이 어려울 수 있으므로, 배리어(130)의 내측면(130a) 또는 외측면(130b)에 투광층을 코팅할 수 있다.
회로기판(110)에서 발광소자(200)가 배치되고, 발광소자(200)의 인접 영역에 센서(160)가 배치되어 주변의 광을 탐지할 수 있다. 그리고, 전극 단자(140, 145)는 발광소자(200)에 대하여 반대 방향에 배치되고 있는데, 이러한 배치 관계를 다를 수 있다.
배리어(130)는 발광소자(200) 어레이의 주변 영역을 둘러싸고 배치되는데, 도 2에서 배리어(130)의 단면이 사각형으로 배치되고 있으나 꼭지점이 라운드 가공되며 마주보는 2쌍의 2개의 변을 포함하는 형상일 수도 있다.
도 5와 도 6은 도 2의 발광소자의 일실시예들을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같은 수평형 발광소자는 기판(210) 상에, 버퍼층(230)과, 개구면을 가지는 제1 도전형 반도체층(232)과 활성층(234) 및 제2 도전형 반도체층(236)을 포함하는 발광 구조물(230)이 구비된다.
기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수있다. 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
버퍼층(220)은, 기판(210)과 발광 구조물(230) 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 상기 버퍼층(220)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
발광 구조물(230)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(232)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(232)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(232)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
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(232) 상에 활성층(234)이 형성될 수 있다.
상기 활성층(234)은 제1 도전형 반도체층(232)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(236)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(234)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(234)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(234)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(234)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조를 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
그리고, 상기 활성층(234) 상에 제2 도전형 반도체층(236)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(236)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(236)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(132)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
제2 도전형 반도체층(236) 위에는 투광성 도전층(240)이 배치되어, 제2 도전형 반도체층(236)과 제2 전극(285)의 접촉특성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상술한 바와 다르게, 상기 제1 도전형 반도체층(232)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(236)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(232) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 상기 발광소자는 n-p, p-n, n-p-n, p-n-p 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체층(232) 및 제2 도전형 반도체층(236) 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(232)의 일부가 메사 식각되어 형성된 개구면 상에 제1 전극(280)이 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(236) 상에 제2 전극(285)이 형성된다. 상기 제1 전극(280)과 제2 전극(285)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 6에 도시된 수직형 발광소자(200)는 지지기판(265)과, 상기 지지기판(265)에 배치된 반사층(255) 및 오믹층(250)과, 상기 오믹층(250) 상의 발광 구조물(230)을 포함할 수 있다.
상기 지지기판(260)은 발광 구조물(230)을 지지하며, 전도성 기판일 수 있다. 또한, 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지기판(260)은 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)으로서, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(262)과 활성층(264) 및 제2 도전형 반도체층(266)은 상술한 바와 같다.
상기 발광 구조물(230)의 제2 도전형 반도체층(236)과 접하여 오믹층(250)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(236)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 금속과의 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 오믹층(250)은 이러한 오믹 특성을 개선하기 위한 것으로 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
상기 오믹층(250)은 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
상기 오믹층(250) 하부에 반사층(255)이 배치될 수 있다. 상기 반사층(255)은 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 반사층(260)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한, 반사층(255)이 발광 구조물(예컨대, 제2 도전형 반도체층(236)과 오믹 접촉하는 물질로 형성될 경우, 오믹층(250)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(255)은 상기 활성층(234)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
상기 반사층(255)과 상기 지지기판(265) 사이에는 결합층(260)이 형성될 수 있다. 결합층(260)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.
그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(232)의 표면에 요철이 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(232)의 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.
또한, 상기 발광 구조물(230)의 측면 및 제1 도전형 반도체층(232) 상의 적어도 일부에 패시베이션층(290)이 형성될 수 있다.
상기 패시베이션층(290)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어져 발광 구조물을 보호한다. 일 예로서, 상기 패시베이션층은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
도 7은 도 2의 광원 모듈의 배리어의 작용을 나타낸 도면이다.
(a)에서 배리어(130)의 내측면 및/또는 외측면에 반사층이 코팅 등의 방법으로 형성되어, 발광소자(200)로부터 방출되는 빛의 지향각을 조절하고 있다. (a)에서 가장 자리에 배치된 발광소자(200)로부터 방출되어 배리어(130)로 향하는 빛과 배리어(130)가 이루는 각도(θ)가 지향각을 결정할 수 있다.
(b)에서 배리어(130)에 투광층이 배치될 수 있다. (a)에서 발광소자로부터 직접 외부로 방출되는 빛(a, b)의 각도 조절은 용이하나, 배리어(130)에서 반사된 빛(c, d)의 각도 조절이 용이하지 않을 수 있으므로, 배리어(130)의 내측면 및/또는 외측면에 투광층을 코팅할 수 있다. (b)에 도시된 실시예에서, 발광소자로부터 직접 방출되는 빛(a, c) 외에 배리어(130)를 통과하여 빛(b)이 외부로 방출되어 지향각이 (a)에 도시된 실시예보다 넓어질 수 있다.
도 8은 광원 모듈의 다른 실시예의 단면도이다.
본 실시예에 따른 광원 모듈은 회로기판(110) 하부에 방열 부재(170)가 배치될 수 있다.
방열 부재(170)는 발광소자(200)에서 발생되는 열을 외부로 방출하여 광원 모듈의 신뢰성을 유지하기 위한 것이므로 열 전도성이 높을 물질로 이루어질 수 있다.
방열 부재(170)는 회로기판(110) 및 세라믹 기판(120)이 위치하는 상부면과 반대되는 하부면에, 공기와 접하는 면적을 넓혀서 열 방출 효과를 높일 수 있도록 상기 하부면으로부터 연장되는 방향으로 형성된 복수 개의 방열핀(170a)이 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기 방열 부재(170)와 회로기판(110) 사이에는 열전 시트(thermal sheet, 175)가 위치할 수 있다. 열전 시트(175)는 우수한 열전도성과 전기 절연성 및 난연성을 가져서 발열 부위와 방열 부재를 밀착시켜 줌으로써 열 전달 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 9는 상술한 실시예들에 따른 광원 모듈을 포함하는 헤드램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.
광원 모듈(400)에서 생성된 빛이 리플렉터(420) 및 쉐이드(430)에서 반사되며, 광원 모듈(100)에서 생성된 빛 및 상기 리플렉터(420)에서 반사된 빛이 렌즈(440)에서 굴절되어 차체의 전방을 향할 수 있다.
상기 광원 모듈(100)은 상술한 실시예들에 따른 광원 모듈일 수 있으며, 회로기판 상의 발광소자를 포함하여 이루어진다.
본 헤드 램드 내에 배치되는 광원 모듈(100)은, 배리어의 높이 조절로 인하여 와이어의 손상을 방지하고 지향각을 조절할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1, 110: 회로기판 2,4: 접착층
3, 120: 세라믹 기판 5, 200: 발광소자
6,150, 210: 와이어 10, 100: 광원 모듈
130 : 배리어 140, 145: 전극 단자
160 : 센서 170: 방열 부재
175: 열전시트 200: 발광소자
210: 기판 220: 버퍼층
230: 발광 구조물 232, 236: 제1,2 도전형 반도체층
234: 활성층 240: 투광성 도전층
250: 오믹층 255: 반사층
260: 결합층 265: 지지기판
280, 285:제1,2 전극 290: 패시베이션층
400: 광원 모듈 420: 리플렉터
430: 쉐이드

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 발광소자 어레이; 및
    상기 발광소자 어레이 주변에 배치된 배리어(barrier)를 포함하고,
    상기 배리어는 투광성 글라스로 이루어진 광원 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배리어의 내측면과 외측면 중 적어도 하나에 반사층이 배치된 광원 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배리어의 내측면과 외측면 중 적어도 하나에 투광층이 배치된 광원 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자 어레이는 상기 기판과 와이어 본딩되고, 상기 배리어의 높이는 상기 와이어의 높이보다 높은 광원 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배리어는 상기 발광소자 어레이의 주변 영역을 둘러싸고 배치되는 광원 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 배리어는 서로 마주보는 2쌍의 2개의 변을 포함하는 광원 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 회로기판의 하부에 배치되는 방열 부재를 더 포함하는 광원 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 방열 부재의 사이에 배치된 열전 시트를 더 포함하는 광원 모듈.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 방열 부재는, 상기 회로기판과 반대 방향에 배치된 복수 개의 방열핀을 포함하는 광원 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 회로기판은 인쇄회로기판, 메탈기판, FPCB 및 FR-4 중 하나인 광원 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자와 회로기판 사이에 배치된 세라믹 기판을 더 포함하는 광원 모듈.
  12. 제1 항 내지 제11항 중 어느 한 항의 광원 모듈;
    상기 광원 모듈에서 방출된 빛을 반사시키는 리플렉터;
    상기 광원 모듈에서 방출된 빛 및 상기 리플렉터에서 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하는 헤드 램프.
KR1020110130060A 2011-12-07 2011-12-07 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프 KR101868540B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110130060A KR101868540B1 (ko) 2011-12-07 2011-12-07 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110130060A KR101868540B1 (ko) 2011-12-07 2011-12-07 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130063620A true KR20130063620A (ko) 2013-06-17
KR101868540B1 KR101868540B1 (ko) 2018-06-19

Family

ID=48860871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110130060A KR101868540B1 (ko) 2011-12-07 2011-12-07 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101868540B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210145590A (ko) 2020-05-25 2021-12-02 삼성전자주식회사 발광 소자를 포함하는 광원 모듈

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245084A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Mitsubishi Electric Corp 発光装置
KR20080100451A (ko) * 2006-03-10 2008-11-18 미츠비시 레이온 가부시키가이샤 면 광원장치
KR20100113418A (ko) * 2009-04-13 2010-10-21 주식회사 인성전자 엘이디 조명 및 램프의 효율적 방열을 위한 엘이디 패키지와 그 엘이디 방열 장치 및 이를 이용한 엘이디 소켓
KR101035483B1 (ko) * 2009-12-28 2011-05-20 주식회사 삼광산전 조명용 ｌｅｄ 광원램프

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245084A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Mitsubishi Electric Corp 発光装置
KR20080100451A (ko) * 2006-03-10 2008-11-18 미츠비시 레이온 가부시키가이샤 면 광원장치
KR20100113418A (ko) * 2009-04-13 2010-10-21 주식회사 인성전자 엘이디 조명 및 램프의 효율적 방열을 위한 엘이디 패키지와 그 엘이디 방열 장치 및 이를 이용한 엘이디 소켓
KR101035483B1 (ko) * 2009-12-28 2011-05-20 주식회사 삼광산전 조명용 ｌｅｄ 광원램프

Also Published As

Publication number Publication date
KR101868540B1 (ko) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10411166B2 (en) Light emitting device and lighting apparatus
KR20140089984A (ko) 발광소자 패키지
US10971649B2 (en) Semiconductor device and light emitting device package comprising same
KR101852390B1 (ko) 광원 모듈
KR101976531B1 (ko) 발광 모듈
KR102315124B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101785644B1 (ko) 발광소자 및 그 발광 소자의 제조 방법
KR102540645B1 (ko) 발광소자
KR20130020320A (ko) 광원 모듈
KR101954202B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR101908653B1 (ko) 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프
KR101868540B1 (ko) 광원 모듈 및 이를 포함하는 헤드 램프
KR20130006846A (ko) 발광소자
KR102007401B1 (ko) 발광소자
KR20130053781A (ko) 광원 모듈
KR101863872B1 (ko) 광원 모듈
KR102239628B1 (ko) 렌즈 및 이를 포함하는 발광소자 모듈
KR102261957B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR101948138B1 (ko) 광원 모듈
KR102170219B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20130021917A (ko) 발광소자 패키지
KR20170082872A (ko) 발광소자
KR102302321B1 (ko) 발광 소자
KR101904324B1 (ko) 발광소자
KR20140056929A (ko) 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant