JP2015503208A - 発光システム - Google Patents

Abstract

複数の電気部品ダイを電気的に接続する導電経路を有する基板を含む発光アセンブリ。前記電気部品は、基板に沿って係合されて発光ダイオードと基板との間の境界面を形成する少なくとも１個の発光ダイオードを含む。したがって、発光ダイオード・ダイからの熱伝導の結合統一ベクトルは、熱伝導の結合統一ベクトルが発光ダイオード・ダイから基板へ境界面と交差するとき、この境界面に垂直である。【選択図】図１

Description

相互参照
本出願は、２０１１年１２月１４日に提出されたＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓと題する米国仮特許出願第６１／５７０，５５２号への利益を主張しそれに基づき、２０１２年８月１４日に提出されたＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍと題する米国特許出願第１３／５８５，８０６号からの利益を主張する。これらの出願は、参照により本出願に全体として援用される。

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）発光アセンブリに関する。より具体的には、本発明は、発光構造体の部品を最小化するＬＥＤ発光アセンブリに関する。

典型的なＬＥＤ発光素子は、複雑であり、したがって高価であり、かつ、製造が難しい。これは、ＬＥＤに給電するために使用され、ＬＥＤとともに過度の熱を発生させる複雑な回路に起因する。よって、既存のＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤとＬＥＤ駆動回路の両方のために熱伝導が必要であるために、熱伝導経路が複雑である。一般的にアルミニウム・ヒート・シンクによりＬＥＤ支持機構およびＡＣ電源回路などの複数の熱源からの放熱が行われる。アルミニウムは高価であるので、製造コストを上昇させる。

種々の熱源からの熱をヒート・シンクに移動させるか、または導く必要がある。一般的に、ヒート・シンクにより電子部品から熱を移動して放散する。装置によっては、ＬＥＤに供給されるエネルギーの４０％〜６０％が熱として放散（すなわち浪費）される。駆動／電源回路の効率は、約８０％であってもよい。現行システムには、熱源（ＬＥＤおよび回路）が発熱する場所がいくつか存在する。したがって、ＬＥＤライトに含まれるヒート・シンクは、複雑である。

加えて、既存ＬＥＤ発光装置の電子機器は大きく、一般的に、ＬＥＤを支持する構造体とは別の構造体（たとえばアセンブリすなわち基板）の上に搭載される。既存ＬＥＤ発光装置では、これらの機能は、様々に異なるサブコンポーネントを用いて実現される。この場合、ＬＥＤは１つのモジュールに搭載され、駆動回路（大きさに関係なく）は別の個別モジュールに搭載され、ヒート・シンク機能はいくつかの伝導プロセスを用いて達成される。したがって、既存の装置は、複数の個別部品を含んでおり、それらが、それぞれ別々に、ＬＥＤ、電力調整、機械的支持（構造）および熱伝導の諸機能を相異なる別々の機能としている。

他の装置では、追加または別の機械的構造または構成を使用して調整回路、熱伝導要素およびＬＥＤ要素を搭載または保持している。このような装置は、たとえば、種々の部品（たとえば、調整回路、熱伝導／ヒート・シンク、ＬＥＤ等）を搭載する支持物を含んでもよい。また、既存の発光装置では、装置中に含まれる別々のモジュールは、標準ワイヤ、結線および／またはハンダ（一定の構造のＰＣＢ上）を使用して相互に接続される。さらに、ＬＥＤ発光装置に含まれ得る光拡散システムの製造は、困難かつ非効率的である。

現行のＬＥＤ発光装置の別の問題は、種々のワット数定格を有する電球の部品および在庫管理のコストが高いことである。現在、すべての電球が独特である。すなわち、６０Ｗの電球は、主要な部品の製造および電球の組立において１００Ｗの電球とは異なっている。その結果、相異なるワット数定格を有するこれらの電球は、必然的に同じ製造ラインで製造することはできない。同様に、種々のバルブの製造は、複数の在庫係数を必要とする。その結果、各ワット数定格の電球の別々の在庫が必要となり、大量の電球在庫をもたらす。

電子機器がヒート・シンク内またはヒート・シンクに沿って配置される現在の構造にも別の問題がある。電子機器も熱を発生し、その熱は、ＬＥＤ基板／ヒート・スプレッダへ戻る方向を含むすべての方向に拡散する。よって既存構造では、ＬＥＤおよび回路は別々の基板上に配置され、かつ、この構造におけるＬＥＤおよびこれらの回路により発生された熱は、したがって、互いに反対に作用し得る別々の熱経路を有する。この構造は、そのプロセスのために複数の熱経路を必要とする場合がある。たとえば、それらの熱伝導のベクトルが相異なる方向に移動するように発熱駆動回路（回路の複雑さに関係なく）およびＬＥＤを配置しない構造の場合である。

現在のＬＥＤライト・アセンブリのさらなる問題は、標準白熱電球および電灯ソケット／形状（Ｅｄｉｓｏｎ Ａ１９電球およびその他の電球など）と互換的に構成するために、電力がワイヤにより運ばれて電流を口金から電子機器に還流させなければならないことである。代案として、集められてソケットに戻される電力を標準口金部品、すなわち、ねじこみ電球のねじこみ部分経由で完結する方法がある。この設計方法は、コストおよび製造の複雑さを増大させる（ワイヤを両端に接続することおよびワイヤを口金から電子機器へ空洞経由で這わせること）。

したがって、本発明の主要な目的は、標準的なＬＥＤ発光装置における部品数を低減することである。

本発明のさらに別の目的は、ＬＥＤ照明装置の製造に関する製造コストを低減することである。

これらおよびその他の目的、特徴および長所は、明細書および請求項から明らかとなるであろう。

トランジスタおよび発光ダイオードなどの複数の電気部品ダイを電気的に接続する導電経路を有する基板を備える発光アセンブリ。これらの電気部品ダイは、基板に沿って係合されて電気部品ダイと基板間の境界面を形成する。したがって、電気部品ダイからの熱伝導の統一結合ベクトルは、熱ベクトルが電気部品ダイから基板へ境界面と交差するとき、境界面の平面に垂直である。

図１は、発光アセンブリのプラットフォーム・アセンブリの分解透視図である。 図２は、発光アセンブリのプラットフォーム・アセンブリのエンジンの上面図である。 図３は、発光アセンブリのプラットフォーム・アセンブリの透視図である。 図４は、発光アセンブリのプラットフォーム・アセンブリおよびヒート・シンクの透視図である。 図５は、発光アセンブリの断面図である。 図６は、発光アセンブリの透視図である。 図７は、発光アセンブリの基板の切り欠き側面図である。

これらの図は、共通処理エンジン１４を有するプラットフォーム・アセンブリ１２を含む発光アセンブリ１０を示す。一実施形態では、共通処理エンジン１４は、ＡＣ入力１６から電力を受け取る電気部品ダイ１５を含む。具体的には、整流器１８がＡＣ入力１６から電力を受け取り、エンジン１４は、ヒューズまたはＭＯＶなどの保護要素および駆動要素２０を含み得る。駆動要素２０は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ２４への給電および減光を行うＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＦＥＴ、または同様なものなどのトランジスタ２２を含む。さらに、電気コネクタ２５がエンジン１４から伸びて他の装置への電気的通信路を与えている。

一実施形態における処理エンジン１４は、一実施形態では印刷回路板である基板２６の上に形成される。別案では、基板２６は、ハイブリッド基板であるか、または別の種類の電気回路の形態をとる。基板２６は、どのような形状または寸法でもよく、ある実施形態では円形であり、また、ＬＥＤダイ２４は、円形基板の周りのアーチを含む任意の形状で直列に配置される。さらにトランジスタ２２およびＬＥＤダイ２４は、ＬＥＤダイ２４の減光および追加制御を可能にするバイパス回路を形成するように構成することができる。

改良ＬＥＤ発光プラットフォームの基板２６は、ＬＥＤダイ２４を搭載して光の方向を定める追加要素、すなわち二次移動台または構造物を必要とせずに、ＬＥＤダイ２４の向きを変えて１つ以上の選択された方向に光りを照射することもできる。１つの例では、単一の平面要素により、標準電子機器製造を用いる製造および基板２６すなわち機械的支持物の平面から離れる方向へ光を向けることを可能にする。

単一の平面要素すなわち基板２６を使用する上記の構造は製造を簡単にするが、基板２６または機械的支持物は平面構造を有する必要はなく、その代わりに任意の個数の形状を有することができる。１つの例では、機械的支持物は、たとえば、立方体（この場合、６個の面すべてにＬＥＤダイを配置することができる）または球（この場合、ＬＥＤダイ２４は球の表面に配置される）とすることができる。

別の例では、ＬＥＤダイ２４は、機械的移動台／支持物２６の単一の平面（または表面）に形成される任意の個数の基礎構造上に配置することができる。この例では、上記の単一の平面（または表面）は、その平面から盛りあがる突起部またはピラミッド状の構造を有し得る。この平面に対して必ずしも垂直でない角度を有する方向にＬＥＤダイ２４により発生された光を向けるために、ＬＥＤダイ２４は突起部またはピラミッド状構造の上に配置される。

基板２６は、セラミック材料、ハイブリッド用材料、または同様な物などの熱伝導材料から製造された熱伝導または熱拡散基板としても働く。別案として、この基板２６の材料は、単純印刷回路板を含む任意の数の技術または導電性ポリマーによる導電性プラスチックとすることもできる。

電気部品１５は、回路２０およびＬＥＤダイ２４から熱拡散基板２６に熱を伝える接着剤またはその他の取り付け方法を使用して熱拡散基板２６の上に直接に確実に取り付けることができる。したがって、これらの要素（すなわち、回路２０およびＬＥＤダイ２４）は、熱的および電気的伝導材料により基板２６に接合することができる。この実施形態の場合、熱伝導は、電気素子を電気的活性の基板２６に接続する熱伝導エポキシ樹脂を通じて行われる。

別の実施形態では、電気部品１５は、基板２６上に配置され、かつ、ワイヤボンドにより電気的活性のハイブリッド／基板２６に接合される。さらに別の実施形態では、ＬＥＤ発光プラットフォーム１２も、たとえば、抵抗性電気経路として基板２６の中に直接に抵抗を形成することにより、基板２６内にその部品のいくつかを含むことができる。

図７に示す好ましい実施形態では、基板は、複数の導電経路すなわち配線２７Ｂを有している。この基板は、ヒート・スプレッダの働きも行う。この実施形態では、電気部品ダイ１５は、基板２６の上面２７Ｃに係合され、それに沿って伸びて各電気部品ダイ１５と基板２６間の境界面２７Ｄを形成する。次に電気コネクタ２７Ｅにより電機部品１５を配線２７Ｂに電気的に接続する。基板２６の上面２７Ｃを係合することにより、熱伝導ベクトル２７Ｆは、境界面２７Ｄおよび上面２７Ｃに垂直かつ互いに平行な方向に向かって境界面２７Ｄを横切る方向に向いている。

とりわけ、熱伝導ベクトル２７Ｆは、熱伝導の結合統一ベクトルである。詳しくは、熱伝導ベクトルは、放熱と熱放散または熱伝導などの大きさと方向の両方の成分を有している。熱伝導ベクトルの伝導成分を合計すると、平均ベクトルは、下方に向かい、基板２６の上面２７Ｃにより画定される平面２７Ｇに垂直である。この合計された平均ベクトルは、熱伝導の結合統一ベクトルと考えられる。上面２７Ｃを横切り、上面２７Ｃに垂直な熱伝導のこの結合統一ベクトルの結果として、基板２６の上面２７Ｃから基板２６を経由して熱を移動する効率が最大化される。

電気部品ダイ１５から基板２６経由で熱をより効率的に移動するほか、この構造は、電気部品ダイを単一の平面２７Ｇ上に配線２７Ｂに沿って配置することを可能にする。したがって、アセンブリ１０の電気部品ダイ１５のすべてが同一平面２７Ｇに配置されるのでアセンブリ１０全体の寸法が大幅に低減され、アセンブリ１０の実用的機能が向上する。さらに、この構造の結果として、アセンブリ１０により発生される熱のすべてが基板２６の上面２７Ｃのみに存在するので、これによっても効率が高められ、アセンブリ１０の小型化を可能とし、かつ、アセンブリ１０の製造を大幅に簡易化する。

任意選択で、基板２６に固定される一体化ヒート・シンク２８を設けることができる。この方法では、基板２６は、回路からシンク２８へ熱を拡散する熱拡散器として機能する。ＬＥＤ発光プラットフォーム１２は、したがって、共通処理エンジン１２とＬＥＤダイ２４の両方により発生された熱を運び去る一体化ヒート・シンク２８を与える。一実施形態では、熱伝導基板２６は、ヒート・シンク２８上に取り付けられる。したがって、一体化プラットフォーム１２は照明部を支持するのみならず、電気部品ダイ１５から熱を運び去り、熱を基板平面２７Ｇに拡散し、かつ／または熱のヒート・シンク２８への伝導を可能にすることによりヒート・シンクの機能も果たす。

ヒート・シンク２８を利用する実施形態では、熱ベクトルを同一方向に移動するために熱的かつ電気的伝導性接着剤３０を使用する。詳しくは、熱は、発光アセンブリ１０の平面２７Ｇの上の第１象限方向にはあまり消散しない（すなわち、ＬＥＤダイの上の電球容積の中へ − 空気は熱絶縁体であり、熱は、熱伝導性エポキシ樹脂経由で下方に移動できる）。したがって、熱伝導のベクトルを同じく下方へ（すべての回路は同一場所に配置されている）、すなわち平面２７Ｇの下の第２象限に向ける構造が提供される。具体的には、熱伝導の結合統一ベクトル（熱拡散器としても働く基板２６上のＬＥＤダイ２４により発生される熱）は、基板２６から離れて第２象限に向かう方向を有し、かつ、ヒート・シンク２８の中を進むにつれて減衰する大きさを有する。

熱伝導の結合統合ベクトル２７Ｆの下では、すべての熱勾配が発光平面２７Ｇから離れる方向を指し／その方向へ移動し、それにより他の部品が同一平面から熱を取り込むことが全くないようにする方法が与えられる（すなわち、回路とＬＥＤダイを同じ場所に配置する）。したがって、この構造では、電気部品ダイ１５は同じ方向を指す熱ベクトルを有し、したがって熱抵抗は最適化されてこの同じ方法により熱処理を行う。

単一ベクトル熱方向は、電気部品１５からの放熱、ランプ構造全体の簡素化、空洞の必要性の除去、使用材料の低減を可能にすること、ヒート・シンク２８へ熱を移動させる必要性の低減を容易にする。これは、一部分、当該要素（ヒート・スプレッダ）からシンク２８のヒート・シンクの受け入れ部または転送部（シンクの頂部）へ熱を伝導するために最大限の表面面積で取り付けられる平坦なＬＥＤプラットフォーム１２により促進される。

ヒート・シンク２８は、ヒート・シンク２８に沿って種々の熱伝導特性を有することができる。すなわち、ベクトルの大きさが最大である場所において（たとえば、ＬＥＤプラットフォームからの転送点およびヒート・シンクの熱転送受け取り部それ自体、熱伝導基板２６に対するヒート・シンク２８の取り付け点付近、および／または電気部品ダイ１５に最も近いヒート・シンク２８の一部分）、ヒート・シンク２８は、最も多量の熱を放散する必要があり得る。より多くの熱を放散するために、ヒート・シンク２８は、ヒート・シンク２８がより多くの放散を必要とする部位においてより多くの材料すなわち放熱フィンを有するように形成することができる。

別案として、より多くの放熱を必要とするヒート・シンク２８の部位は、高い熱伝導特性および放熱特性を有する材料から形成することができる。この熱ベクトルは単一方向性であるから、発熱するＬＥＤダイおよび回路から遠くに位置する領域においてベクトルの大きさが低減するにつれて（熱の一部はすでに放散している）、ヒート・シンク２８の性能はそれほど高いことを要さず、ヒート・シンク２８は、少ない材料（たとえば、先細り状のヒート・シンク）、または低い熱伝導特性および熱放散特性を有する材料から形成することができる。

熱伝導に関する別の実施形態では、一様なベクトルを前提として、熱伝導冷却のための能動要素を使用することができる。記述される実施形態は、１つの接触点に沿って導管に取り付けられるかまたは一体化されたＬＥＤプラットフォーム１２を有する角パイプ（または冷却剤のためのその他の導管）を含むことができる。導管内に水などの冷却剤を流して導管と冷却剤の間で奪熱および／または与熱を行うことができる。

一実施形態では、ヒート・シンク２８は、フライアッシュ製である。具体的には、フライアッシュはコスト的に廉価であり、かつ、低重量である。他の高価な材料ほど効果的なヒート・シンク２８ではないが、プラットフォーム１２の構造のために、低品質のヒート・シンク２８を使用することができる。しかし、フライアッシュを使用するヒート・シンク構造の場合、ヒート・シンクの性能が常に最低要求性能を満たすようにするために、大量の低品質フライアッシュ材料に関わる最悪状況の許容誤差を考慮する必要がある。

別の実施形態では、導線３２は、ヒート・シンク２８と一体化されるかまたは直接それに埋め込まれる。別案として、ヒート・シンク２８は、ヒート・シンク構造体に埋め込まれた１本以上の導線３２を備える。これらの導線３２は、絶縁ワイヤ、絶縁導線スティック等を含む種々の型とすることができる。ヒート・シンク材料が熱伝導性であるが、導電性でない場合、導線を絶縁する必要はない。導線３２を備えることにより、発光アセンブリ１０の総合コストを低減しつつ、プラットフォーム１２の信頼性を高める。さらに、電気的に活性のヒート・シンクは、発光アセンブリ１０の製造（組立）を簡素化する。また、ヒート・シンク２８は、たとえば射出成形を使用することにより、またはポリマーを使用する場合に押し出される精選導電性ポリマーを使用することにより、導線３２を用いてその容積内に製造することができる。

したがって、ヒート・シンク２８と一体化されるかまたはそれに埋め込まれる導線３２を利用することにより、電気的に活性な電気コネクタ２５または端子がヒート・シンク２８の表面に突き出る。その結果として、電気コネクタ２５が補助装置３６のための簡単な接続点を与え、これによりエンジン１４と補助装置３６間の電気的通信路が構成される。

ある実施形態では、補助装置３６は、ヒート・シンク２８を含み、かつ、接続要素４０を備える口金部品３８を有する電球アセンブリである。この接続要素は、エンジン１４と電球アセンブリ３６間の接続を与える。したがって、口金部品３８は電球の口金４１と接触して、たとえば、口金部品３８に留めることおよび／またはＬＥＤプラットフォーム１２に留めるなどにより簡単に接続を行うことができるようにする。電気的導通および信頼性を確保するために、導電性エポキシ樹脂、ワイヤ接続またはコネクタ（たとえば、自動車／電子機器において使用されているような力による保持）、レーザーまたは超音波溶接等のいずれであれ、任意の個数の接続を行うことができる。

さらに電球アセンブリ３６は、複数の機能のための単一アセンブリとして標準化することができる。詳しくは、単一ＬＥＤプラットフォーム１２は、選択可能な輝度またはワット数定格を有する。したがって単一ＬＥＤプラットフォーム１２は、１００Ｗ電球、６０Ｗ電球として、またはその他の適当な型式／輝度／ワット数の電球として選択的に動作することができる。ＬＥＤプラットフォーム１２は、したがって多数の種々の輝度またはワット数定格のための共通要素として機能を果たすことができる。バルブアセンブリ３６の輝度またはワット数定格は、製造工程の最終段階において設定または選択される。換言すると、製造コストを節減するために、選択可能な輝度またはワット数定格で動作できる単一ＬＥＤプラットフォーム１２を常に組み立てる。

ＬＥＤプラットフォーム１２のすべての電球は同一のサブアセンブリを有しているので、工程在庫のコストを節減するためには、ただ１種類のサブアセンブリのみ製造する必要があり得る。さらに、在庫管理を単純化するために、電球アセンブリ１２は、輝度／ワット数定格を設定または選択する時点まであらかじめ組み立てておくことができ、かつ、所望の輝度／ワット数定格が分かった後に製造工程を完了することができる。したがって、４０Ｗ、６０Ｗ、７５Ｗおよび１００Ｗ相当電球となるように調整または設定することができるＬＥＤプラットフォームなどの広い範囲の電球相当品のための照明輝度またはワット数定格を与え得るＬＥＤプラットフォーム１２を製造する。

各ＬＥＤプラットフォーム１２は、したがって、可能な輝度／ワット数定格のすべてにより要求される部品を含んでいる。輝度が選択された後、低照度電球におけるＬＥＤプラットフォーム１２のＬＥＤダイ２４の一部には、給電されないであろう（しかし、それにもかかわらず、これらのＬＥＤダイは標準ＬＥＤプラットフォームに含まれる）。

ＬＥＤプラットフォーム１２は、光拡散器を除いて全面的に組み立てることができ、かつ、最終組立ステップの直前に設定することができる。ＬＥＤプラットフォーム１２は、ＬＥＤプラットフォーム中の一定のＬＥＤダイ２４を起動または停止して輝度を変更するヒューズ・リンクの設定により、またはすべてのＬＥＤダイ２４の輝度を変更する点抵抗（またはそれより電力効率の良い別の手段）の方法（すべてのＬＥＤダイが点灯されるが、それらのＬＥＤダイが低輝度で点灯されるようにする）により設定することができる。

一実施形態における電球アセンブリ３６は、ワイヤ４２を口金部品３８からプラットフォーム・アセンブリ１２に導くスリーブ要素４０すなわちステムを含む。ある実施形態では、ワイヤ４２は、ヒート・シンク２８内の導線３２である。電球アセンブリ３６のレンズ４３すなわち球は、任意の結合手段によりヒート・シンク２８および／または基板２６に結合または固定される。一実施形態では、この結合は、ロッキングまたは圧接を行う摩擦結合である。たとえば、ワイヤを含むステムの頂部に発光エンジン１４を容易に摩擦嵌合することができるようにするために、スリーブ要素４０の頂部の容器中のポップ（ｐｏｐ）のような結合アセンブリ４４も設ける。この構造は、冷却フィンの頂部で接着剤を使用する必要性を除去し、かつ、ボトルにかぶされるボトル・キャップのように、整列している発光エンジンに「かぶせる」工具を使用して行う発光アセンブリの機械組立を可能にする。別案として、拡散器のエッジに組み込まれたクリップにより、エンジンを所定の位置に配置した後に、頂部の「はめ込み」を可能にして、やはり接着剤の必要性を除去する。冷却フィンは、フィンの周縁部上で拡散器を特定の位置に置く必要なしにクリップを片方向形式ロッキングに受け入れるように、機械加工することができる。

一体化されているスリーブ要素４０すなわちシャフトは、従来型のソケットおよび配線４２すなわちＬＥＤプラットフォーム１２への機械的連絡部と結合するねじ込み部分４６（ねじ込み式電球のねじ込み部）を含んでいる口金部品を含む。この方法により配線は、口金構造４８すなわち準電球口金５０のワイヤに物理的および電気的に結合され、標準ソケットへの標準的な接続を与えることができる。

一体化されているスリーブ要素４０すなわちシャフトは、ヒート・シンク２８内の空洞５２経由で立ち上がることも可能であるが、しかし、依然としてヒート・シンク２８とは別の部品である。具体的には、ヒート・シンク２８は埋め込み導線３２および配線を含んでいるので、ヒート・シンク２８は堅牢性を保っている。

蛍光体５４は、発光プラットフォーム１２の上に配置されており、ＬＥＤダイ２４およびその他の電気部品ダイ１５を封入している変換物質を与えている。蛍光体５４すなわち光学的に透明な物質は電気部品ダイ１５も封入しているので、これは、電気部品ダイを実装する必要性を除去する。蛍光体５４は、青ＬＥＤダイ２４から白への色の変換も行う。発光プラットフォーム１２中のすべてのＬＥＤダイ２４は、単一の基板２６上（たとえば、平面基板の表面上）に搭載され、また、蛍光体５４は、ＬＥＤ２４の搭載されている基板２６（または基板の表面）の上に塗布されている。したがって、蛍光体５４は、各個別ＬＥＤに別々に蛍光体を塗布することを必要とせずに、発光プラットフォーム１２中のすべてのＬＥＤダイ２４に単一加工段階において容易に塗布することができる。このように変換蛍光体層５４が電気部品ダイ１５を含む基板２６の相当な部分を覆うので、ＬＥＤダイ２４のすべてが変換蛍光体５４により覆われる。

動作中、発光アセンブリ１０の共通処理エンジン１４は、プラットフォーム・アセンブリ１２を駆動する機能を果たし、かつ、電流／電圧調整を行う。さらに、処理エンジン１４は、プラットフォーム・アセンブリ１２の減光およびその他の制御機能を果たす。また、基板２６は、熱伝導素子として働いてプラットフォーム・アセンブリ１２を冷却する。さらに、エンジン１４は、機械的かつ電気的に基板２６に接続されている。ヒート・シンク２８も回路から熱を運び去るために働くが、これは単一方向に移動する熱ベクトルを与えることにより達成される。

また、共通処理エンジン１４を備えることにより、エンジン１４は、ＬＥＤダイ２４を発光させるＡＣ入力１６に接続するために、電球アセンブリ３６またはその他の光源または光回路を結合する電気接点２５を与える。具体的には、電球アセンブリ３６をプラットフォーム１２に摩擦嵌合させて従来型の発光アセンブリ１０を得ることができる。

したがって、遂行されるべき種々の機能を１つの共通処理エンジン１４により統合する共通処理エンジン１４が提供される。これらの機能は、ＡＣ電力調整、熱伝導機能（冷却）、機械的連結、電気的連結／接続、光の拡散、構造的完全性、光の構成／固有性、電力の配分および帰還を含む。これらの機能は、ＬＥＤランプ１０の効率的な動作（すなわち、調整された電力、発生される光等）のために必要な多数の機能を果たし、それによりＬＥＤランプ１０の関連機能すべてが単一の発光多機能装置に組み込まれる。この統合された機能は、トランジスタおよび電力の集積を超えて回路およびＬＥＤダイ２４からの熱排出を含む共通アセンブリを提供する。

基板２６は、電気部品１５の機械的支持を与える。改良ＬＥＤ発光プラットフォーム１２は、ヒート・シンク／熱伝導機能、光拡散機能、機械的連結および構造的化完全性（たとえば、改良ＬＥＤ発光プラットフォームを支持物、ソケット、ワイヤ、またはその他の電源に連結すること、および／または電球／ＬＥＤまたはその他の光源をプラットフォームに連結すること）、および／または同様なものを与える共通の物理的基盤すなわち基板２６を含むことができる。１つの例では、機械的支持物は、ＬＥＤダイ２４を搭載する基板２６の形態をとる。

したがって、改良ＬＥＤ発光プラットフォーム１２は、機械的支持物を単一の装置または機構に組み込む単一の構造を使用する。たとえば、この単一構造は、表面上にまたは容積内に共通処理エンジン１４の回路を形成した基板２６とすることができる。基板２６は、したがって、発光プラットフォーム１２の物理的構造を与え、かつ、物理的構造の一部として設けられる付属物、取り付け具、または同様なものを含むことができる。

この単一の構造または機構を使用することにより、製造（ここでは、少なくとも単一の平面装置／機構）は、ピックアンドプレースおよびワイヤボンド技術などのハイブリッド用の既存製造装置を使用して行うことができる。ハイブリッドは、ハイブリッド回路および基板、印刷配線板、および回路または部品を搭載するために使用されるその他の物理的媒体を含むことができる。ハイブリッドは、ハイブリッド上に搭載される回路または部品を電気的に相互接続するためにその表面またはその容積中に形成される電気配線を含むことができる。

さらに、改良ＬＥＤ発光プラットフォーム１２は、電気部品１５を電気的に活性の基板２６に接続するために、任意の種類の接続概念、機械的固定、溶接、熱的および電気的伝導接着剤（好ましい実施形態において）を使用する。この方法は、複数の目的に役立ち、かつ、構造を単純化する。たとえば、この方法では確実に、機械的（固定）と電気的（電力）接続の両方が単一の接続作用により共有され達成される。エポキシ樹脂は、この要素を基板に接着する。

改良発光アセンブリ１０の構造の結果として、他のライトにおける種々の部品のための数種類の製造方法を有する代わりに、改良発光プラットフォーム１２は、種々の部品すべて（ＡＣ回路、ＬＥＤダイ等）についてシリコン・ダイによる同一製造装置および同一製造技法／技術を使用して製造を促進かつ簡素化するために使用され得る共通の製造方法を用いることができる。したがって、種々の部品すべての実装は、同じ技術を用いて行うことができる。

表面実装は、衝撃、振動または乱暴な取り扱いによる故障に対する相当な耐力をもたらす。１つの例では、基板に接続される２個以上の素子間の基板経由の電気的接続を行うために複数の配線（基板中のワイヤ）を使用することができる（たとえば、多層基板において）。改良ＬＥＤ発光プラットフォーム１２は、たとえばＡＣ調整回路を使用することにより、ダイ形態のすべての技術をシリカに組み込むことができる。ダイ形態の技術の組み込みは、回路にリアクタンス性部品（誘導子、コンデンサ）または電圧変換技術（変圧器）が含まれないようにすることにより可能にすることができる。

さらに、プラットフォーム１２の簡素化の結果として、電球アセンブリ３６をプラットフォームに摩擦的に結合することにより在来からの外観を有する美学的に美しい電球アセンブリ１０を実現することができる。したがって、控えめに言っても前述の目的のすべてが達成された。

Claims (17)

1. ＡＣ入力と；
   複数の電気部品ダイを電気的に接続する導電経路を有する基板と；を備え、
   前記電気部品ダイは、前記基板に沿って係合されて前記発光ダイオード・ダイと前記基板との間の境界面を形成する少なくとも１個の発光ダイオード・ダイを含み；
   前記電気部品ダイは、少なくとも１個のトランジスタを含む駆動部品ダイを含み；
   前記電気部品ダイは、前記発光ダイオード・ダイのための前記ＡＣ入力からの駆動電気入力を与え；
   前記発光ダイオード・ダイからの熱伝導の結合統一ベクトルは、熱伝導の前記結合統一ベクトルが前記発光ダイオード・ダイから前記基板へ前記境界面と交差するとき前記境界面に垂直であり；かつ
   前記基板は、前記電気部品ダイから熱を運び去るヒート・シンクに取り付けられる、ことを特徴とする発光アセンブリ。
2. 請求項１の発光アセンブリにおいて、前記基板が前記導電経路およびヒート・スプレッダを含むことを特徴とする発光アセンブリ。
3. 請求項１の発光アセンブリにおいて、前記電気部品ダイが蛍光体により封入されることを特徴とする発光アセンブリ。
4. ＡＣ入力と；
   上面に導電経路を有する基板と；
   前記導電経路と電気的に連絡する駆動部品ダイおよび少なくとも１個の発光ダイオード・ダイの両方を含む複数の電気部品ダイと；を備え、
   前記駆動部品ダイは、少なくとも１個のトランジスタを含み；
   前記電気部品ダイは、前記発光ダイオード・ダイのための前記ＡＣ入力からの駆動電気入力を与え；かつ
   前記駆動部品ダイ、整流器および前記発光ダイオード・ダイは、同一平面に配置される、ことを特徴とする発光アセンブリ。
5. 請求項４の発光アセンブリにおいて、前記平面が前記基板の前記上面であり、かつ、前記駆動部品ダイ、整流器および発光ダイオード・ダイのそれぞれが前記上面に係合されることを特徴とする発光アセンブリ。
6. 請求項５の発光アセンブリにおいて、前記発光アセンブリの電気部品ダイが前記基板の前記上面により形成される前記平面と異なる平面に存在しないことを特徴とする発光アセンブリ。
7. ＡＣ入力と；
   導電経路を有する基板を備えるプラットフォーム・アセンブリと；
   前記導電経路経由で電気的に接続され、かつ、前記基板の上面に取り付けられる複数の電気部品と；
   前記プラットフォーム・アセンブリに接続されるヒート・シンクと；を備え、
   前記電気部品は、複数の発光ダイオードのための前記ＡＣ入力からの駆動電気入力を与え；
   前記複数の電気部品は、整流器を含み；かつ、
   前記基板の前記上面上またはその上方において発生した熱のみが前記ヒート・シンクに運ばれる、ことを特徴とする発光アセンブリ。
8. 請求項７の発光アセンブリにおいて、前記基板がセラミック材料製であることを特徴とする発光アセンブリ。
9. 請求項７の発光アセンブリにおいて、前記基板が印刷配線板であることを特徴とする発光アセンブリ。
10. 請求項７の発光アセンブリにおいて、接着剤が前記基板を機械的に結合することを特徴とする発光アセンブリ。
11. 請求項７の発光アセンブリにおいて、熱伝導の結合統一ベクトルが前記基板の前記上面をなす平面の上方の第１象限から前記基板の前記上面の下方の第２象限に移動することを特徴とする発光アセンブリ。
12. 請求項７の発光アセンブリにおいて、前記ヒート・シンクがフライアッシュ製であることを特徴とする発光アセンブリ。
13. 請求項７の発光アセンブリにおいて、少なくとも１つの導線が前記ヒート・シンクに埋め込まれることを特徴とする発光アセンブリ。
14. 請求項７の発光アセンブリにおいて、さらに前記基板上に塗布される蛍光体を含むことを特徴とする発光アセンブリ。
15. 請求項７の発光アセンブリにおいて、前記ヒート・シンクの前記上面において発生した熱が前記発光アセンブリにより発生された熱のみであることを特徴とする発光アセンブリ。
16. 請求項７の発光アセンブリにおいて、前記複数の電気部品が前記基板の上面に係合される複数の電気部品ダイであることを特徴とする発光アセンブリ。
17. 請求項１６の発光アセンブリにおいて、前記電気部品ダイが前記基板の前記上面上の前記導電経路に隣接して配置されることを特徴とする発光アセンブリ。

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