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KR101381947B1 - Led module with thermoelectric semiconductor - Google Patents

Led module with thermoelectric semiconductor Download PDF

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KR101381947B1
KR101381947B1 KR1020130044137A KR20130044137A KR101381947B1 KR 101381947 B1 KR101381947 B1 KR 101381947B1 KR 1020130044137 A KR1020130044137 A KR 1020130044137A KR 20130044137 A KR20130044137 A KR 20130044137A KR 101381947 B1 KR101381947 B1 KR 101381947B1
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KR
South Korea
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thermoelectric semiconductor
electrode pattern
thermoelectric
led module
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KR1020130044137A
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Korean (ko)
Inventor
윤복룡
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(주) 세일테크노
주식회사 비에스엘
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Abstract

본 발명은, 일면과 타면을 갖는 제1기판; 상기 제1기판의 타면과 마주보는 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 복수 개의 열전 반도체; 및 상기 제1기판의 일면에 실장되는 발광소자를 포함하는, 열전 반도체 일체형 LED 모듈을 개시한다.The present invention, the first substrate having one side and the other side; A second substrate facing the other surface of the first substrate; A plurality of thermoelectric semiconductors disposed between the first substrate and the second substrate; And it discloses a thermoelectric semiconductor integrated LED module comprising a light emitting device mounted on one surface of the first substrate.

Description

열전 반도체 일체형 LED 모듈{LED module with thermoelectric semiconductor}Thermoelectric semiconductor integrated LED module {LED module with thermoelectric semiconductor}

본 발명은 열전 모듈에 직접 LED가 실장된 LED 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an LED module in which the LED is mounted directly on the thermoelectric module.

발광소자(Light Emitting Diode, 이하 LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 형성시키고 이들의 재결합에 의하여 소정 파장의 광을 발산하는 소자로서, GaAsP 등을 이용한 적색 발광소자, GaP 등을 이용한 녹색 발광소자, InGaN/AlGaN 더블 헤테로 구조를 이용한 청색 발광소자 등 다양한 종류가 알려져 있다.A light emitting diode (LED) is a device that forms a minority carrier (electron or hole) injected by using a pn junction structure of a semiconductor and emits light having a predetermined wavelength by recombination thereof. Various types are known, such as a red light emitting device, a green light emitting device using GaP, etc., and a blue light emitting device using InGaN / AlGaN double hetero structure.

LED는 광 변환 효율이 높으므로 소비전력이 상대적으로 매우 낮으며, 응답 속도가 빠르고, 점등회로가 간단하며, 안전성이 우수한 장점 때문에 최근 디스플레이 또는 조명용으로 널리 사용되고 있다.LEDs have been widely used for display or lighting because of their high light conversion efficiency and relatively low power consumption, fast response speed, simple lighting circuit, and excellent safety.

그러나, LED는 상대적으로 열이 많이 방출되어 쉽게 열화되는 문제가 있으며, 고온에 의해 광 출력 효율이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, LED를 냉각하는 기술은 최근 이슈화되고 있는 기술이며 LED가 상용화되기 위한 필수적인 해결과제이다.However, LEDs have a problem in that a large amount of heat is emitted and deteriorated easily, and a light output efficiency is deteriorated by high temperature. Therefore, the technology for cooling the LED is a technology that has been recently issued and is an essential problem for the commercialization of the LED.

최근에는 열전모듈의 펠티어 효과를 이용한 LED 냉각 기술에 대한 연구가 활발하다. 일 예로 한국공개특허 제2009-0029341호에서는 LED 칩이 실장된 인쇄회로기판을 열전모듈에 고정하여 냉각하는 기술을 개시하고 있다. Recently, research on LED cooling technology using Peltier effect of thermoelectric module has been actively conducted. As an example, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2009-0029341 discloses a technology in which a printed circuit board on which an LED chip is mounted is fixed to a thermoelectric module and cooled.

그러나, 도 1과 같이 이러한 구조는 LED(1)가 실장된 인쇄회로기판(2)이 접착제 또는 솔더링에 의해 열전모듈(6)의 상면기판(3)에 부착되는 구조이므로, 접착제 또는 솔더링에 의한 열저항이 높아지는 문제가 있다. 따라서, 열전 반도체(5)에 의해 하부 기판(4)으로 열이 방출되는 효율이 감소된다. 또한, 인쇄회로기판(2) 자체의 열저항도 발생하므로 더욱 방열특성이 떨어지는 문제가 있다. However, as shown in FIG. 1, the structure in which the printed circuit board 2 on which the LED 1 is mounted is attached to the upper substrate 3 of the thermoelectric module 6 by adhesive or soldering may be applied by adhesive or soldering. There is a problem that the heat resistance increases. Thus, the efficiency with which heat is released to the lower substrate 4 by the thermoelectric semiconductor 5 is reduced. In addition, since the thermal resistance of the printed circuit board 2 itself also occurs, there is a problem that the heat dissipation characteristics are further deteriorated.

본 발명은 열전모듈에 직접 LED가 실장되어 방열성능이 극대화된 열전 반도체 일체형 LED 모듈을 제공한다.The present invention provides a thermoelectric semiconductor integrated LED module in which the LED is mounted directly on the thermoelectric module to maximize the heat dissipation performance.

본 발명은 열전모듈 상에 직접 전극패턴을 형성하고, 솔더링시 전극패턴이 벗겨지지 않아 신뢰성이 우수한 열전 반도체 일체형 LED 모듈을 제공한다.The present invention forms an electrode pattern directly on the thermoelectric module and provides a thermoelectric semiconductor integrated LED module having excellent reliability since the electrode pattern is not peeled off during soldering.

본 발명의 일 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈은, 일면과 타면을 갖는 제1기판; 상기 제1기판의 타면과 마주보는 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 복수 개의 열전 반도체; 및 상기 제1기판의 일면에 실장되는 발광소자를 포함한다.Thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an aspect of the present invention, the first substrate having one surface and the other surface; A second substrate facing the other surface of the first substrate; A plurality of thermoelectric semiconductors disposed between the first substrate and the second substrate; And a light emitting device mounted on one surface of the first substrate.

본 발명의 일 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈에서, 상기 제1기판과 제2기판은 알루미나(Al2O3) 기판이고, 상기 열전 반도체는 상기 제1기판에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 제2기판으로 방출한다.In the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an aspect of the present invention, the first substrate and the second substrate is an alumina (Al 2 O 3 ) substrate, the thermoelectric semiconductor absorbs heat generated from the first substrate to Release to 2 boards.

본 발명의 일 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈에서, 상기 제1기판의 일면에는 상기 발광소자가 실장되는 제1전극패턴이 형성되고, 상기 제1전극패턴은 은(Ag)과 납(Pd)을 포함한다.In the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an aspect of the present invention, a first electrode pattern on which the light emitting device is mounted is formed on one surface of the first substrate, and the first electrode pattern includes silver (Ag) and lead (Pd). It includes.

본 발명의 일 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈에서, 상기 제1전극패턴은 은(Ag)과 납(Pd)이 5:5 내지 7:3으로 혼합된 합금일 수 있다.In the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an aspect of the present invention, the first electrode pattern may be an alloy in which silver (Ag) and lead (Pd) are mixed at 5: 5 to 7: 3.

본 발명의 일 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈에서, 상기 발광소자와 상기 제1전극패턴을 접합하는 제1솔더를 포함하고, 상기 제1솔더는 주석(Sn)을 포함한다.In the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an aspect of the present invention, it comprises a first solder to bond the light emitting element and the first electrode pattern, the first solder comprises tin (Sn).

본 발명의 또 다른 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈은, 열전모듈의 일면에 형성된 전극패턴에 LED가 솔더에 의해 접합되고, 상기 전극패턴은 은(Ag)와 납(Pd)이 혼합된 합금으로 형성되고 상기 솔더는 주석(Sn)을 포함한다.In the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to another aspect of the present invention, an LED is bonded to an electrode pattern formed on one surface of the thermoelectric module by solder, and the electrode pattern is an alloy in which silver (Ag) and lead (Pd) are mixed. And the solder comprises tin (Sn).

본 발명의 또 다른 특징에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈에서, 상기 열전모듈의 일면은 알루미나 재질이고, 상기 전극패턴은 은(Ag)와 납(Pd)이 5:5 내지 7:3의 비율로 혼합된 합금일 수 있다.In a thermoelectric semiconductor integrated LED module according to another aspect of the present invention, one surface of the thermoelectric module is made of alumina, and the electrode pattern is mixed with silver (Ag) and lead (Pd) in a ratio of 5: 5 to 7: 3. Alloys.

본 발명에 따르면, 열전모듈에 직접 LED가 실장되어 방열성능이 극대화된다.According to the invention, the LED is mounted directly on the thermoelectric module to maximize the heat dissipation performance.

또한, 열전모듈 상에 직접 전극패턴을 형성하고, 솔더링시 전극패턴이 벗겨지지 않아 신뢰성이 우수하다.In addition, since the electrode pattern is directly formed on the thermoelectric module, the electrode pattern does not come off during soldering, and thus the reliability is excellent.

도 1은 종래 열전모듈에 LED 모듈이 장착된 구조를 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈의 사시도이고,
도 3은 도 2의 A-A방향 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 제1기판의 일면과 타면을 보여주는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 제2기판의 일면과 타면을 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 구성을 보여주는 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED에서 방출된 열을 열전모듈이 방출하는 과정을 보여주는 개념도이다.
1 is a view showing a structure in which the LED module is mounted on a conventional thermoelectric module,
2 is a perspective view of a thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view along the AA direction of FIG.
4 is a view showing one surface and the other surface of the first substrate of the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing one surface and the other surface of the second substrate of the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,
6 is a view showing the configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,
7 is a conceptual diagram illustrating a process in which a thermoelectric module emits heat emitted from an LED according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈의 단면도이다.2 is a perspective view of a thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of a thermoelectric semiconductor integrated LED module according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈은, 열전모듈(100)과, 상기 열전모듈(100) 상에 장착된 발광소자(140)와, 상기 열전모듈(100)에서 인가된 열이 방출되는 방열 플레이트(200), 및 방열 플레이트(200)에 고정되는 방열부재(300)를 포함한다.2 and 3, the thermoelectric semiconductor integrated LED module according to the present invention includes a thermoelectric module 100, a light emitting device 140 mounted on the thermoelectric module 100, and the thermoelectric module 100. It includes a heat dissipation plate 200, and the heat dissipation member 300 is fixed to the heat dissipation plate 200, the heat applied from.

열전모듈(100)은 제1기판(110)과 제2기판(120) 사이에 복수 개의 열전 반도체(130)가 배치되어 전원이 인가되면 제1기판(110)의 열을 흡수하여 제2기판(120)으로 방출하도록 구성된다. 이러한 열전모듈(100)은 펠티어 효과(Peltier effect)를 구현할 수 있는 다양한 공지의 구조가 적용될 수 있다.In the thermoelectric module 100, a plurality of thermoelectric semiconductors 130 are disposed between the first substrate 110 and the second substrate 120 to absorb heat from the first substrate 110 when power is applied to the second substrate ( 120). The thermoelectric module 100 may be applied to a variety of known structures that can implement the Peltier effect.

발광소자(140)는 열전모듈(100)의 제1기판(110) 상에 직접 장착되어 발광소자(140)에서 방출되는 열을 신속히 외부로 방출할 수 있도록 구성된다. 기존의 발광소자는 회로기판에 실장되어 패키지를 구성한 후 접착제 등을 이용하여 열전모듈에 부착하기 때문에 접착제 및 기판에서 발생하는 열저항에 의해 열방출 효율이 떨어지는 문제가 있다.The light emitting device 140 is directly mounted on the first substrate 110 of the thermoelectric module 100 and configured to quickly discharge heat emitted from the light emitting device 140 to the outside. Existing light emitting devices are mounted on a circuit board to form a package, and then attached to the thermoelectric module using an adhesive or the like, which causes a problem in that the heat dissipation efficiency decreases due to the heat resistance generated from the adhesive and the substrate.

그러나, 본 발명에 따르면 별도의 회로기판 없이 발광소자(140)가 열전모듈(100)에 직접 실장되므로 열방출이 극대화되는 장점이 있다. 즉, 열전모듈(100)의 일면이 회로기판의 역할을 수행하는 것이다.However, according to the present invention, since the light emitting device 140 is directly mounted on the thermoelectric module 100 without a separate circuit board, heat dissipation is maximized. That is, one surface of the thermoelectric module 100 serves as a circuit board.

이때, 발광소자(140)는 LED 패키지로 구성되어 제1기판(110)에 형성된 전극패턴에 전기적으로 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 LED 칩(베어칩)이 직접 실장될 수도 있다. 발광소자(140)가 LED 칩인 경우에는 별도의 커버 및 형광층의 구성이 추가될 수 있다. 이하에서는 발광소자(140)가 LED 패키지인 것으로 설명한다.In this case, the light emitting device 140 may be configured as an LED package and electrically connected to an electrode pattern formed on the first substrate 110. However, the light emitting device 140 is not limited thereto, and an LED chip (bare chip) may be directly mounted. When the light emitting device 140 is an LED chip, a separate cover and a fluorescent layer may be added. Hereinafter, the light emitting device 140 will be described as being an LED package.

방열 플레이트(200)는 열전모듈(100)과 접촉하여 열을 외부로 방출하는 역할을 수행한다. 방열 플레이트(200)는 열전모듈(100)이 안착되도록 적어도 열전모듈(100)보다 크게 제작될 수 있으며, 열전모듈(100)에서 인가된 열을 신속히 외부로 방출할 수 있도록 별도의 방열부재(300)가 고정될 수 있다.The heat dissipation plate 200 serves to discharge heat to the outside in contact with the thermoelectric module 100. The heat dissipation plate 200 may be made larger than the thermoelectric module 100 so that the thermoelectric module 100 is seated, and a separate heat dissipation member 300 so as to quickly discharge the heat applied from the thermoelectric module 100 to the outside. ) Can be fixed.

방열부재(300)는 열방출이 용이한 구성이면 모두 적용가능하며, 도시된 파이프 형상 이외에도 방열핀과 같은 형상으로 제작될 수 있다. 이때, 방열부재(300)는 클립(310)에 의해 방열 플레이트(200)에 고정될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 별도의 접착제를 이용하여 고정될 수도 있다.The heat dissipation member 300 may be applied to any of the heat dissipating components, and may be manufactured in the same shape as the heat dissipation fin in addition to the pipe shape shown. In this case, the heat dissipation member 300 may be fixed to the heat dissipation plate 200 by the clip 310. However, the present invention is not limited thereto and may be fixed using a separate adhesive.

본 발명에 따르면, LED(140)가 열전모듈(100)에 직접 실장되기 때문에 LED(140)에서 방출되는 열이 열전모듈(100)을 통해 바로 방출되므로 냉각효과가 극대화되는 장점이 있다.According to the present invention, since the LED 140 is directly mounted on the thermoelectric module 100, the heat emitted from the LED 140 is directly emitted through the thermoelectric module 100, and thus the cooling effect is maximized.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 제1기판의 일면과 타면을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 제2기판의 일면과 타면을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 구성을 보여주는 도면이다.4 is a view showing one surface and the other surface of the first substrate of the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a view showing one surface and the other surface of the second substrate of the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention. 6 is a view showing the configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a)를 참고하면, 열전모듈(100)의 제1기판(110)의 일면(111)에는 LED(140)가 실장될 수 있는 제1전극패턴(113)이 형성된다. 제1전극패턴(113)은 LED(140)가 실장되는 개수와 동일하게 형성되고 끝단에는 전원이 연결되는 패드(115, 116)가 형성된다. Referring to FIG. 4A, a first electrode pattern 113 on which the LED 140 may be mounted is formed on one surface 111 of the first substrate 110 of the thermoelectric module 100. The first electrode patterns 113 are formed in the same number as the LEDs 140 are mounted, and pads 115 and 116 are formed at ends thereof to which power is connected.

제1기판(110)과 제2기판(120)은 전기적으로 절연되고 열전도도가 높은 재질(예: 알루미나 기판)로 제작될 수 있다. 따라서, 전극패턴이 형성된 이외의 영역은 전기적으로 절연된다.The first substrate 110 and the second substrate 120 may be made of a material (eg, an alumina substrate) that is electrically insulated and has high thermal conductivity. Therefore, regions other than the electrode pattern are formed are electrically insulated.

구체적으로 제1전극패턴(113)은 은(Ag)과 납(Pd)이 5:5 내지 7:3으로 혼합된 합금으로 형성된다. LED(140) 실장시 접착제를 사용하는 경우 열저항이 높아 열방출 효율이 떨어지는 문제가 있다 따라서, 본 발명에서는 솔더를 사용하여 LED(140)를 제1전극패턴(113)에 실장한다. In detail, the first electrode pattern 113 is formed of an alloy in which silver (Ag) and lead (Pd) are mixed at 5: 5 to 7: 3. When the adhesive is used when the LED 140 is mounted, there is a problem that the heat dissipation efficiency is low due to high thermal resistance. Therefore, in the present invention, the LED 140 is mounted on the first electrode pattern 113 using solder.

그러나, 솔더는 일반적으로 주석(Sn)과 은(Ag)이 혼합된 페이스트(paste)이므로 제1전극패턴(113)을 은(Ag)으로만 형성하는 경우 은(Ag) 성분이 솔더의 주석(Sn)과 반응하게 된다. 따라서, 제1전극패턴(113)이 기판에서 벗겨지는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 LED(140)의 신뢰성이 저하에 영향을 미친다.However, the solder is generally a paste in which tin and silver are mixed, so when the first electrode pattern 113 is formed only of silver, the silver component is formed of tin of the solder. Sn). Thus, a problem arises in which the first electrode pattern 113 is peeled off the substrate. This problem affects the reliability of the LED 140.

따라서, 본 발명에서는 은(Ag)과 납(Pd)을 혼합한 합금으로 제1전극패턴(113)을 형성하여 솔더링시 전극패턴이 벗겨지는 현상을 방지한다. 바람직하게는 은(Ag)과 납(Pd)을 5:5 내지 7:3으로 혼합하면 솔더링시 전극의 벗겨짐을 방지하는데 유리하다. Therefore, in the present invention, the first electrode pattern 113 is formed of an alloy mixed with silver (Ag) and lead (Pd) to prevent the electrode pattern from peeling off during soldering. Preferably, silver (Ag) and lead (Pd) are mixed at 5: 5 to 7: 3, which is advantageous to prevent peeling of the electrode during soldering.

도 4의 (b)를 참고하면, 제1기판(110)의 타면(112)에는 제2전극패턴(117)이 형성된다. 제2전극패턴(117)에는 전원이 직접 연결되지는 않고, N형 열전 반도체와 P형 열전 반도체를 전기적으로 연결하는 역할을 수행한다. Referring to FIG. 4B, a second electrode pattern 117 is formed on the other surface 112 of the first substrate 110. The second electrode pattern 117 is not directly connected to a power source, but serves to electrically connect the N-type thermoelectric semiconductor and the P-type thermoelectric semiconductor.

제2전극패턴(117)은 도전물질이면 종류에 관계없이 적용할 수 있다. 예를 들면, 은(Ag)과 납(Pd)이 혼합된 합금을 이용하여 전극패턴을 형성할 수 있다. 제2전극패턴(117)의 배치는 열전 반도체(130)의 삽입 위치에 따라 적절히 조절된다.The second electrode pattern 117 may be applied to any kind of conductive material. For example, an electrode pattern may be formed using an alloy in which silver (Ag) and lead (Pd) are mixed. The arrangement of the second electrode pattern 117 is appropriately adjusted according to the insertion position of the thermoelectric semiconductor 130.

도 5의 (a)를 참고하면, 제2기판(120)의 일면(121)에는 제3전극패턴(123)이 형성된다. 제3전극패턴(123)은 N형 열전 반도체(130)와 P형 열전 반도체(130)에 접촉하여 전원을 인가하는 전극이다. 일면(121)의 끝단에는 전원이 인가되는 패드(124. 125)가 형성된다. 또한, 도 5의 (b)와 같이 제2기판(120)의 타면(122)에는 금속층(126)이 인쇄되어 방열 플레이트(200)와 솔더링에 의해 접착될 수 있도록 구성된다. 금속층(126)의 재질에는 제한이 없다. Referring to FIG. 5A, a third electrode pattern 123 is formed on one surface 121 of the second substrate 120. The third electrode pattern 123 is an electrode that contacts the N-type thermoelectric semiconductor 130 and the P-type thermoelectric semiconductor 130 to apply power. Pads 124 and 125 to which power is applied are formed at ends of one surface 121. In addition, as shown in (b) of FIG. 5, the metal layer 126 is printed on the other surface 122 of the second substrate 120 to be bonded to the heat dissipation plate 200 by soldering. The material of the metal layer 126 is not limited.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈의 구성을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED에서 방출된 열을 열전모듈이 방출하는 과정을 보여주는 개념도이다.6 is a view showing the configuration of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a conceptual diagram showing a process in which the thermoelectric module emits heat emitted from the LED according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제1기판(110)의 제2전극패턴(117)과 제2기판(120)의 제3전극패턴(123) 사이에 N형 열전 반도체(131)와 P형 열전 반도체(132)가 실장된다. 이때, 열전 반도체(130)를 커버하는 에폭시 코팅을 할 수 있다. Referring to FIG. 6, an N-type thermoelectric semiconductor 131 and a P-type thermoelectric semiconductor may be interposed between the second electrode pattern 117 of the first substrate 110 and the third electrode pattern 123 of the second substrate 120. 132 is mounted. In this case, an epoxy coating covering the thermoelectric semiconductor 130 may be performed.

도 7을 참고하면, 열전 반도체(131, 132)에 전원이 인가시 제1기판(110) 영역에서 흡열 반응이 일어나고 제2기판(120) 영역에서 발열반응이 일어나게 된다. 따라서, LED(140)에서 방출된 열이 열전반도체(130)를 통해 제2기판(120)으로 신속히 방출될 수 있다. 전술한 바와 같이, LED(140)가 제1기판(110)의 상면에 직접 형성되므로 열 방출이 더욱 극대화되는 것이다.
Referring to FIG. 7, when power is applied to the thermoelectric semiconductors 131 and 132, an endothermic reaction occurs in the region of the first substrate 110 and an exothermic reaction occurs in the region of the second substrate 120. Therefore, heat emitted from the LED 140 may be rapidly released to the second substrate 120 through the thermoelectric semiconductor 130. As described above, since the LED 140 is directly formed on the upper surface of the first substrate 110, heat dissipation is further maximized.

이하에서는 따른 열전 반도체 일체형 LED 모듈의 제조단계를 설명한다.Hereinafter, a manufacturing step of the thermoelectric semiconductor integrated LED module will be described.

먼저, 제1알루미나 기판(110)의 일면에 Ag/Pd 전극패턴(제1전극패턴, 113)을 형성하고 이를 건조한다. 이후 타면에 Ag/Pd 전극패턴(제2전극패턴, 117)을 형성하고 이를 건조한 후, 제1알루미나 기판을 850℃ 이상의 온도로 소성하여 제1알루미나 기판에 패턴 형성을 종료한다.First, an Ag / Pd electrode pattern (first electrode pattern 113) is formed on one surface of the first alumina substrate 110 and dried. After the Ag / Pd electrode pattern (second electrode pattern, 117) is formed on the other surface and dried, the first alumina substrate is fired at a temperature of 850 ° C. or higher to finish pattern formation on the first alumina substrate.

이후, 제2알루미나 기판(120)의 일면에 Ag/Pd 전극패턴(제3전극패턴, 123)을 형성하고 이를 건조한다. 이후 타면에 Ag층(126)을 형성하고 이를 건조한 후, 제1알루미나 기판(120)을 850℃ 이상의 온도로 소성하여 제2알루미나 기판에 패턴 형성을 종료한다.Thereafter, an Ag / Pd electrode pattern (third electrode pattern 123) is formed on one surface of the second alumina substrate 120 and dried. After the Ag layer 126 is formed on the other surface and dried, the first alumina substrate 120 is baked at a temperature of 850 ° C. or more to finish pattern formation on the second alumina substrate.

이후, 제2전극패턴(117)과 제3전극패턴(123)에 96.5sn, 3.5Ag의 고온 솔더를 인쇄하고, 그 사이에 열전 반도체(130)를 실장한 후 솔더링하여 열전모듈(100)을 제작한다.Subsequently, high temperature solders of 96.5 sn and 3.5 Ag are printed on the second electrode pattern 117 and the third electrode pattern 123, and the thermoelectric module 100 is soldered after mounting the thermoelectric semiconductor 130 therebetween. To make.

이후, 제1알루미나 기판의 일면에 형성된 제1전극패턴(113)에 저온 솔더를 인쇄하고 LED(140)를 실장한다.Thereafter, a low temperature solder is printed on the first electrode pattern 113 formed on one surface of the first alumina substrate and the LED 140 is mounted.

이후, 제2알루미나 기판(120)의 타면에 형성된 Ag층(126)과 방열플레이트(200) 사이에 솔더를 인쇄하고 솔더링한다. 이후, 열전반도체(140)에 에폭시 코팅을 한 뒤 경화시켜 제작을 완료한다.Thereafter, solder is printed and soldered between the Ag layer 126 formed on the other surface of the second alumina substrate 120 and the heat dissipation plate 200. Thereafter, the epoxy coating on the thermoelectric semiconductor 140 is cured to complete the fabrication.

하기 표는 전술한 방법으로 제조된 열전 반도체 일체형 LED 모듈에 의해 LED에서 방출된 열이 효과적으로 방출되었는지를 실험한 데이터이다. 여기서 비교예는 도 1에 도시된 종래 열전모듈의 구조로 실험하였다.The table below shows data experimenting whether the heat emitted from the LED was effectively released by the thermoelectric semiconductor integrated LED module manufactured by the above-described method. Here, the comparative example was experimented with the structure of the conventional thermoelectric module shown in FIG.

LED 모듈 부하인가LED module load LED 온도LED temperature 비교예(종래)Comparative example (conventional) 실험예(본 발명)Experimental Example (Invention) DC 13.5V, 500mADC 13.5V, 500mA 36.2℃36.2 ℃ 25.4℃25.4 DEG C 1.7℃1.7 ℃ DC 13.5V, 700mADC 13.5V, 700mA 46.6℃46.6 ℃ 34.4℃34.4 ℃ 10.5℃10.5 ℃ DC 13.5V, 1.0ADC 13.5V, 1.0A 62.5℃62.5 DEG C 43.5℃43.5 ℃ 19.2℃19.2 ℃ DC 13.5V, 1.2ADC 13.5V, 1.2A 76.5℃76.5 ℃ 50.6℃50.6 ℃ 28.2℃28.2 ℃ DC 13.5V, 1.4ADC 13.5V, 1.4A 88.0℃88.0 ℃ 60.2℃60.2 ℃ 37.5℃37.5 ℃

상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 구조에 비해 본 발명에 의하면 열방출 효율이 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 전류량을 높여 LED 모듈의 온도가 높아질수록 열 방출 효과의 차이가 커짐을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, according to the present invention as compared to the conventional structure it can be seen that the heat dissipation efficiency is significantly improved. Specifically, it can be seen that the difference in heat dissipation effect increases as the temperature of the LED module increases with increasing amount of current.

LED에서 인가되는 전류가 1.4A가 되는 경우 LED의 온도는 88℃까지 올라가나, 열전모듈에 의해 신속히 열이 방출되므로 37.5℃까지 하강하였음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 LED의 열화 방지나 광 출력 효율을 향상시키는데 매우 뛰어남을 알 수 있다.
When the current applied to the LED is 1.4A, the temperature of the LED goes up to 88 ° C, but since the heat is rapidly released by the thermoelectric module, it can be seen that the temperature falls to 37.5 ° C. Therefore, it can be seen that the present invention is very excellent in preventing degradation of LEDs and improving light output efficiency.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100: 열전모듈 110: 제1기판
120: 제2기판 130: 열전 반도체
140: LED 200: 방열 플레이트
300: 방열부재
100: thermoelectric module 110: the first substrate
120: second substrate 130: thermoelectric semiconductor
140: LED 200: heat dissipation plate
300: heat dissipating member

Claims (12)

일면과 타면을 갖는 제1기판;
상기 제1기판의 타면과 마주보는 제2기판;
상기 제1기판과 제2기판 사이에 배치된 복수 개의 열전 반도체;
상기 제1기판의 일면에 직접 실장되는 발광소자;
상기 제1기판의 일면에는 형성되어 상기 발광소자가 실장되는 제1전극패턴; 및
상기 발광소자와 상기 제1전극패턴이 접합하는 제1솔더를 포함하되,
상기 제1전극패턴은 은(Ag)과 납(Pd)을 포함하고, 상기 솔더는 주석(Sn)을 포함하는, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
A first substrate having one side and the other side;
A second substrate facing the other surface of the first substrate;
A plurality of thermoelectric semiconductors disposed between the first substrate and the second substrate;
A light emitting device mounted directly on one surface of the first substrate;
A first electrode pattern formed on one surface of the first substrate to mount the light emitting device; And
A first solder is bonded to the light emitting device and the first electrode pattern,
The first electrode pattern includes silver (Ag) and lead (Pd), and the solder includes tin (Sn), thermoelectric semiconductor integrated LED module.
제1항에 있어서,
상기 제1기판과 제2기판은 알루미나(Al2O3) 기판이고, 상기 열전 반도체는 상기 제1기판에서 발생하는 열을 흡수하여 상기 제2기판으로 방출하는, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
The first substrate and the second substrate is an alumina (Al 2 O 3 ) substrate, the thermoelectric semiconductor absorbs heat generated in the first substrate and emits to the second substrate, the thermoelectric semiconductor integrated LED module.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1전극패턴은 은(Ag)과 납(Pd)이 5:5 내지 7:3으로 혼합된 합금인, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
The first electrode pattern is an alloy in which silver (Ag) and lead (Pd) are mixed in a 5: 5 to 7: 3, thermoelectric semiconductor integrated LED module.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1솔더는 주석(Sn)과 은(Ag)이 혼합된 합금인, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
The first solder is an alloy in which tin (Sn) and silver (Ag) are mixed, the thermoelectric semiconductor integrated LED module.
제1항에 있어서,
상기 제1기판의 타면과 상기 제2기판의 일면에는 상기 열전 반도체에 전원을 인가하는 전극패턴이 형성된, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
The thermoelectric semiconductor integrated LED module, the electrode pattern for applying power to the thermoelectric semiconductor is formed on the other surface of the first substrate and one surface of the second substrate.
제1항에 있어서,
상기 제2기판이 부착되는 방열 플레이트를 포함하고,
상기 제2기판과 상기 방열 플레이트는 제2솔더에 의해 접합된, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
A heat dissipation plate to which the second substrate is attached,
And the second substrate and the heat dissipation plate are joined by a second solder.
제8항에 있어서,
상기 방열 플레이트에 부착되는 방열부재를 포함하는, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
9. The method of claim 8,
Thermoelectric semiconductor integrated LED module comprising a heat radiation member attached to the heat radiation plate.
제1항에 있어서,
상기 발광소자는 LED 칩 또는 LED 패키지인, 열전 반도체 일체형 LED 모듈.
The method of claim 1,
The light emitting device is an LED chip or LED package, thermoelectric semiconductor integrated LED module.
삭제delete 삭제delete
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