JP5131668B2

JP5131668B2 - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP5131668B2
Application number: JP2012166547A
Authority: JP
Inventors: 直也遠山; 卓也井上; 浩一熊谷; 高羽國枝
Original assignee: Liquid Design Systems Inc
Current assignee: Liquid Design Systems Inc
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: JP2012199259A

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）電球の寿命を長くするために、ＬＥＤ素子から発生する熱を効率よく放熱して、ＬＥＤ素子やＬＥＤ制御回路が熱により損傷するのを抑制する必要がある。そこで、ＬＥＤ点灯時の点灯回路の温度上昇を抑制して点灯回路の寿命を維持するＬＥＤ電球が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１のＬＥＤ電球では、同文献の図１に示すように、ＬＥＤモジュール１１が放熱部１２に取り付けられ、放熱部１２の複数の放熱フィン１８からＬＥＤの熱を放熱する。放熱部１２のグローブ１４の反対側の口金１６の中空部２３には、ＬＥＤを点灯する点灯回路１７が内蔵されている。

このような特許文献１のＬＥＤ電球においては、ＬＥＤモジュール１１と点灯回路１１の距離を長くすることができ、また、放熱部１２と口金１６とは絶縁部１５で隔離されている。これにより、ＬＥＤモジュール１１のＬＥＤから発生した熱は、点灯回路１７に伝わらず、ほとんど放熱部１２で放熱されるので、点灯回路１７の温度上昇が抑制される。

特開２０１０−５６０５９号公報

しかし、特許文献１のＬＥＤ電球は、点灯回路１７を口金１６の中空部２３に内蔵する必要があるので、Ｅ２６口径のような比較的に大きな口径の電球しか対応できない問題がある。

例えばＥ１７口径のように、口金の口径がＥ２６口径に比べて非常に小さい場合、点灯回路を口金の中空部に内蔵できず、特許文献１の技術を適用することができない。このため、小さな口径の場合では、ＬＥＤで発生する熱を効率よく放熱できず、点灯回路やＡＤコンバータなどの回路に伝わってしまうので、ＬＥＤ素子や回路が熱によって損傷して、照明装置の寿命が短くなってしまうという問題がある。

また、特許文献１で使用される基板は通常セラミックで構成されており、セラミックとＬＥＤ基板の熱膨張率は大きく異なる。このため、ＬＥＤの点滅が繰り返されると、接合部にクラック（裂け目）が生じてしまうという問題もある。

本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、ＬＥＤ素子で発生する熱を放出して、長寿命化を図ることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ照明装置は、１つ以上のＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が実装されたシリコン基板と、前記シリコン基板の端部に接合され、前記シリコン基板を囲うように形成された熱伝導性を有する放熱部材と、前記シリコン基板上のＬＥＤ素子実装面と反対側の面に貼り合わされた断熱基板と、前記断熱基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされたチップ実装基板と、前記チップ実装基板上の前記断熱基板側と反対側の面に実装された１つ以上の回路チップと、前記ＬＥＤ素子と電気的に接続され、電源が入力される電源入力端子と、を備えている。
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、１つ以上のＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子が実装されたシリコン基板と、前記シリコン基板上のＬＥＤ素子実装面と反対側の面に貼り合わされた断熱基板と、シリコンを包含する基板で構成され、前記断熱基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされたチップ実装基板と、前記チップ実装基板上の前記断熱基板側と反対側の面に実装された１つ以上の回路チップと、前記シリコン基板と前記断熱基板の間に設けられた熱伝導板と、前記チップ実装基板及び前記熱伝導板の各端部にそれぞれ接合され、前記シリコン基板、前記チップ実装基板及び前記熱伝導板をそれぞれ囲うように形成された熱伝導性を有する放熱部材と、前記ＬＥＤ素子と電気的に接続され、電源が入力される電源入力端子と、を備えている。

本発明によれば、ＬＥＤ素子の熱を外部に放出し、長寿命化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の断面図である。アルミダイキャストの内部に配置された３次元シリコンインターポーザを示す断面図である。３次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。ＬＥＤ素子側からみた３次元シリコンインターポーザの平面図である。ＬＥＤ素子実装面の反対側からみた３次元シリコンインターポーザの平面図である。第２の実施形態に係る３次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す断面図である。３次元シリコンインターポーザ２０の詳細な構造を示すＬＥＤ素子を駆動する駆動電流の拡大断面図である。第３の実施形態に係る３次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。ＬＥＤ素子側からみた３次元シリコンインターポーザの平面図である。ＬＥＤ素子実装面の反対側からみた３次元シリコンインターポーザの平面図である。シリコン基板である第２基板を用いた場合の３次元シリコンインターポーザの詳細な構造を示す拡大断面図である。第４の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。ＬＥＤ素子側のＬＥＤ照明装置の平面図である。ＬＥＤ実装面の反対側のＬＥＤ照明装置の平面図である。第２基板がシリコン基板である場合のＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。ＬＥＤ実装面と反対側のＬＥＤ照明装置の平面図である。ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。第５の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。制御回路チップ基板がシリコン基板である場合のＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の構成を示す図である。第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、電球型に成形されており、ＬＥＤ素子２１が実装された３次元シリコンインターポーザ２０と、ＬＥＤ素子２１で発生された光を外部へ放出するグローブ１１と、３次元シリコンインターポーザ２０を支持すると共に熱を外部へ放熱するアルミダイキャスト１２と、複数の放熱フィン１３ａを有する放熱部１３と、電球ソケットにねじ込まれる金属部分である口金１４と、を備えている。なお、上記ＬＥＤ照明装置は、グローブ１１の代わりにレンズを備えてもよい。

図２は、アルミダイキャスト１２の内部に配置された３次元シリコンインターポーザ２０を示す断面図である。アルミダイキャスト１２は、熱伝導性が高く、３次元シリコンインターポーザ２０を支持する基板支持部材である。アルミダイキャスト１２は、円筒状であって３次元シリコンインターポーザ２０の端部を囲うように形成された円筒状部材１２ａと、この円筒状部材１２ａの２つの開口端のうちＬＥＤ素子２１が設けられた側と反対側の開口端を覆うように形成された底面部１２ｂと、を有している。なお、円筒状部材１２ａの２つの開口端のうちＬＥＤ素子２１が設けられた側には、ＬＥＤ素子２１を覆うようにグローブ１１の開口部が接合されている。

アルミダイキャスト１２の円筒状部材１２ａの内部には、４つのＬＥＤ素子２１が面実装された３次元シリコンインターポーザ２０が配置されている。なお、ＬＥＤ素子２１の数は４つに限定されず、１つ以上であればよい。そして、３次元シリコンインターポーザ２０で発生した熱は、アルミダイキャスト１２へ伝導して外部へ放熱されると共に、放熱部１３へも伝導される。

放熱部１３は、アルミダイキャスト１２の底面部１２ｂに接合された複数の放熱フィン１３ａを有している。そのため、放熱部１３は、３次元シリコンインターポーザ２０で発生した熱を効率よく放熱する。口金１４は、ソケットにねじ込み可能なように溝が形成されている。また、口金１４は、３次元シリコンインターポーザ２０の配線Ｌと電気的に接続されていると共に、放熱部１３に接合されている。

図３は、３次元シリコンインターポーザ２０の詳細な構造を示す拡大断面図である。

３次元シリコンインターポーザ２０は、４つのＬＥＤ素子２１を有するＬＥＤモジュール２１Ａ、第１基板２２、断熱用有機基板２３、第２基板２４、ＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６、を有している。

４つのＬＥＤ素子２１は、それぞれ異なる発光色でもよいし、全部又は一部が同じ発光色でもよい。ＬＥＤ素子２１は、第１基板２２の上面に、マイクロバンプＭＢを介して、実装されている。なお、第１基板２２は、複数の階層を有しており、シリコンを包含する基板（以下「シリコン基板」という。）で構成されている。また、ＬＥＤ素子２１の片面側に両電極が設けられ、この両電極にそれぞれマイクロバンプＭＢが接続され、電極側と反対の面から発光される。

なお、ＬＥＤ素子２１の数は特に限定されるものではなく、１つのでもよいし、２つ又は４つ以上であってもよい。さらに、ＬＥＤ素子のタイプは、シングルチップ方式でもよいし、マルチチップ方式でもよい。

また、ＬＥＤ素子２１に接続された各マイクロバンプＭＢは、第１基板２２内の配線Ｌに接続されている。第１基板２２上のＬＥＤ素子実装面と反対側の面は、断熱用有機基板２３に貼り合わされている

断熱用有機基板２３は、第１基板２２と第２基板２４の間に設けられ、第１基板２２と第２基板２４とを断熱している。また、断熱用有機基板２３は貫通孔２３ａを有しており、貫通孔２３ａを介して、第１基板２２の配線Ｌと第２基板２４の配線Ｌとが接続されている。これにより、ＬＥＤ素子２１をワイヤボンディング接続する必要がなくなり、ワイヤボンディングによる断線を回避することができる。

第２基板２４は、一般的な有機基板で構成されている。第２基板２４の片面には、断熱用有機基板２３が貼り付けられている。第２基板２４の他方の面には、マイクロバンプＭＢ、基板２５Ｋ１を介して、ＬＥＤ制御回路チップ２５が実装されていると共に、マイクロバンプＭＢ、基板２６Ｋ１を介して、アプリケーションチップ２６が実装されている。また、第２基板２４内の配線は、断熱用有機基板２３の貫通孔２３ａ内の配線Ｌに接続されていると共に、ＬＥＤ制御回路チップ２５及びアプリケーションチップ２６に接続されたマイクロバンプＭＢに接続されている。

ＬＥＤ制御回路チップ２５は、例えばＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）パッケージで構成されている。具体的には、ＬＥＤ制御回路チップ２５は、パッケージ２５Ｐで覆われると共に、基板２５Ｋ１とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプＭＢを介して第２基板２４に実装されている。

アプリケーションチップ２６は、例えばＢＧＡパッケージで構成されている。具体的には、アプリケーションチップ２６は、パッケージ２６Ｐで覆われると共に、基板２６Ｋ１とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプＭＢを介して第２基板２４に実装されている。

第１基板２２及び第２基板２４は、放熱伝導用ヒートパイプ３１を介して、アルミダイキャスト１２に接続されている。なお、放熱伝導用ヒートパイプ３１は、主にアルミニウムで形成されており、熱伝導性が高い。

図４は、ＬＥＤ素子側からみた３次元シリコンインターポーザ２０の平面図である。図５は、ＬＥＤ素子実装面の反対側からみた３次元シリコンインターポーザ２０の平面図である。図５に示すように、第２基板２４のＬＥＤ素子実装面の反対側の面には、上述したＬＥＤ制御回路チップ２５及びアプリケーションチップ２６の他に、センサチップ２７、アプリケーションチップ２８がマイクロバンプを介して実装されている。なお、センサチップ２７、アプリケーションチップ２８は、ＢＧＡパッケージで構成されている。また、ＬＥＤ素子実装面の反対側の面には、ここで例示されたチップに限らず、他のチップが実装されてもよい。

このような構成のＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤ点灯時では、ＬＥＤ制御回路チップ２５及び図示しない電源回路が動作し、ＬＥＤ素子２１は、アプリケーションチップ２６の動作に影響を受けることなく点灯する。アプリケーションチップ２６、センサチップ２７、アプリケーションチップ２８などの回路素子は、必要に応じて動作するので（単独でも動作可能）、ソケットのインフラを利用した電子機器として動作することもできる。

ところで、ＬＥＤ素子の電気の変換効率は約１０％であり、約９０％は熱に変わっている。よって、ＬＥＤ素子を駆動する駆動電流の電流値によってはＬＥＤ素子の温度はかなり上昇する。そこで、ＬＥＤ素子によって発生された熱をどのように逃がすかによって、ＬＥＤ照明装置の寿命が大きく異なる。

ここで、第１基板２２は、主にシリコンを含んで構成されており、一般の有機基板よりも熱伝導率が高く、熱が伝わりやすい。このため、ＬＥＤ素子２１の発光により発生した熱は、第１基板２２、放熱伝導用ヒートパイプ３１を介して、アルミダイキャスト１２に伝導される。また、アルミダイキャスト１２は熱伝導性が高いアルミニウムで主に形成されているので、ＬＥＤ素子２１で発生した熱は、アルミダイキャスト１２から放熱され、更に放熱部１３からも放熱される。

また、第１基板２２と第２基板２４の間には断熱用有機基板２３が設けられているので、ＬＥＤ素子２１で発生した熱は、第２基板２４に伝導されない。これにより、ＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６，２８、センサチップ２７は熱により損傷を受けることがない。

なお、断熱用有機基板２３の貫通孔２３ａの直径は例えば１００〜３００μｍ程度の大きさであるので、貫通孔２３ａの配線Ｌを介して、ＬＥＤ素子２１で発生した熱が第２基板２４に伝わることはほとんどない。

以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子２１に熱が発生しても、断熱用有機基板２３によりＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６などに熱が伝導するのを防止すると共に、熱伝導性のよい第１基板２２を介して外部に放熱する。

これにより、ＬＥＤ素子を点灯させるためのチップを１チップで構成すると共に、ＬＥＤ素子２１、ＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６等が熱により損傷されるのを抑制できるので、長寿命化、高輝度化を図ることができる。また、ＬＥＤ素子２１は第１基板２２上に実装されているので、ＬＥＤ素子２１と第１基板２２の熱膨張率に大きな違いがないので、クラックの発生が抑制される。

なお、アプリケーションチップ２６，２８は、いずれの実施形態においても特に限定されるものではないが、例えば、高速無線ＬＡＮチップ（例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）など）、ＰＨＳ電波中継チップ、ＴＶ／ラジオチューナーチップなどが該当する。また、センサチップ２７は、特に限定されるものではないが、人感センサ、磁気センサ、温度センサ、振動センサ、イメージセンサ、煙センサ、電磁波センサ、地震センサなどが該当する。また、放熱部１３は、複数の放熱フィン１３ａを備えているが、放熱可能であれば、このような構成に限定されるものではない。

［第２の実施形態］
つぎに第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第１の実施形態では、第２基板２４は、一般的な有機基板で構成されていた。これに対して、第２の実施形態では、第２基板２４に代えて、シリコン基板で構成された第２基板２４Ａが用いられる。

図６は、第２基板２４Ａがシリコン基板である場合の３次元シリコンインターポーザ２０を示す断面図である。図７は、３次元シリコンインターポーザ２０の詳細な構造を示す拡大断面図である。

第２基板２４Ａは、第１基板２２と同様に複数の階層で構成されている。また、第２基板２４Ａ内の配線Ｌは、断熱用有機基板２３の貫通孔２３ａ内の配線Ｌに接続されていると共に、マイクロバンプＭＢ及び基板２５Ｋ２を介してＬＥＤ制御回路チップ２５に接続され、更に、マイクロバンプＭＢ及び基板２６Ｋ２を介してアプリケーションチップ２６に接続されている。

このような構成により、第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６等の動作によって第２基板２４Ａに熱が発生したとしても、その熱を放熱伝導用ヒートパイプ３１、アルミダイキャスト１２、放熱部１３を介して、外部へ放熱させる。よって、第２基板２４Ａに実装されている各チップが熱により破壊されるのを防止することができる。

また、３次元シリコンインターポーザ２０は、いわゆる１チップ構造であるものの、ＬＥＤ素子２１で発生して第１基板２２に伝導された熱だけでなく、及びＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６等で発生して第２基板２４Ａに伝導された熱についても効率よく放熱できる。このため、例えばＥ１７口径のように、比較的小さな口径のＬＥＤ照明装置にも適用することができ、この結果、口径の小さなＬＥＤ照明装置の長寿命化を図ることができる。

［第３の実施形態］
つぎに第３の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８は、第３の実施形態に係る３次元シリコンインターポーザ２０の詳細な構造を示す拡大断面図である。第１の実施形態では、第１基板２２の熱は、放熱伝導用ヒートパイプ３１によってアルミダイキャスト１２へ伝導された。これに対して、第３の実施形態では、第１基板２２の熱は、放熱伝導用アルミ基板３２によってアルミダイキャスト１２へ伝導される。

放熱伝導用アルミ基板３２は、断熱用有機基板２３と第１基板２２の間に設けられている。放熱伝導用アルミ基板３２の表面は絶縁物（酸化膜）によって被膜されている。なお、放熱伝導用アルミ基板３２の表面を被膜する代わりに、第１基板２２の表面が絶縁物で被膜されてもよい。また、放熱伝導用アルミ基板３２は、断熱用有機基板２３上に貼り付けられると共に、アルミダイキャスト１２に接合されている。さらに、放熱伝導用アルミ基板３２は複数の貫通孔３２ａを有している。第１基板２２の配線Ｌは、放熱伝導用アルミ基板３２の貫通孔３２ａ、断熱用有機基板２３の貫通孔２３ａを通って、第２基板２４の配線に接続されている。

図９は、ＬＥＤ素子側からみた３次元シリコンインターポーザ２０の平面図である。図１０は、ＬＥＤ素子実装面の反対側からみた３次元シリコンインターポーザ２０の平面図である。本実施形態では、図９及び図１０に示すように、放熱伝導用アルミ基板３２は円形状に形成され、放熱伝導用アルミ基板３２の縁はアルミダイキャスト１２の内側に接合されている。但し、放熱伝導用アルミ基板３２がアルミダイキャスト１２に接合され、放熱伝導用アルミ基板３２がアルミダイキャスト１２に熱を伝導することができれば、放熱伝導用アルミ基板３２の形状はこれに限定されるものではない。

図９に示すように、放熱伝導用アルミ基板３２上には、第１基板２２が貼り付けられている。また、図８に示すように、放熱伝導用アルミ基板３２には、第１基板２２内の配線Ｌと第２基板２４内の配線Ｌとを接続するための複数の貫通孔３２ａが形成されている。

以上のような構成により、ＬＥＤ素子２１で発生した熱が第１基板２２に伝導されると、放熱伝導用アルミ基板３２は、第１基板２２の熱を全面で受けて、この熱をアルミダイキャスト１２へ伝導する。

このため、第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子２１の発光によって第１基板２２に生じた熱を放熱伝導用アルミ基板３２の全面で受け取って、アルミダイキャスト１２に伝導して放熱することができるので、ＬＥＤ素子２１の長寿命化、高輝度化を図ることができる。

以上の説明では、第２基板２４が一般的な有機基板である場合（第１の実施形態の変形例）を例に挙げたが、シリコン基板である第２基板２４Ａを用いた場合（第２の実施形態の変形例）も同様にすることができる。

図１１は、シリコン基板である第２基板２４Ａを用いた場合の３次元シリコンインターポーザ２０の詳細な構造を示す拡大断面図である。この場合、放熱伝導用アルミ基板３２は、第１基板２２の熱を全面で受けて、この熱をアルミダイキャスト１２へ伝導する。さらに、第２基板２４は、熱伝導性がよいので、ＬＥＤ制御回路チップ２５、アプリケーションチップ２６などの動作により生じた熱を、放熱伝導用ヒートパイプ３１へ効率よく伝導し、この結果、熱がアルミダイキャスト１２を介して外部へ放熱される。

［第４の実施形態］
つぎに第４の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第１から第３の実施形態では、電球タイプについて説明したが、第４の実施形態では、直管形蛍光管型について説明する。

図１２は、第４の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。図１３は、ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。このように、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、第３の実施形態と比べて、ほぼ同様の要素で構成されているが、直管形蛍光管の形状に対応するように各要素の配置が異なっている。

ＬＥＤ照明装置は、図１３に示すように、複数の放熱フィン４１を有する放熱部４０と、ＬＥＤ素子２１の光を外部に放出するアクリルレンズ５０と、放熱部４０及びアクリルレンズ５０の内部に収納される放熱伝導用アルミ基板３２と、を備えている。なお、ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ素子２１の光を外部に放出できるものであれば、アクリルレンズ５０の代わりに、他の光透過部材を用いてもよい。

放熱部４０及びアクリルレンズ５０は、一対の箱型形状になっており、長手状に形成された放熱伝導用アルミ基板３２を収納している。このため、放熱部４０の断面は図１３に示すように矩形状になっており、放熱部４０の外側に複数の放熱フィン４１が設けられている。また、放熱伝導用アルミ基板３２の長手方向の縁は、放熱部４０の開口部に接合されている。これにより、放熱伝導用アルミ基板３２の一方の面（第２基板２４側）が放熱部４０に覆われている。

アクリルレンズ５０の断面は、放熱部４０と同様に矩形状に形成されている。アクリルレンズ５０は、放熱伝導用アルミ基板３２の他方の面（第１基板２２側）を覆うように、放熱部４０の端に接合している。さらに、図１２に示すように、長手方向の両端には電源電圧が供給される一対の端子５２がそれぞれ設けられ、端子５２は第１基板２２及び第２基板２４の配線に接続されている。

図１４は、ＬＥＤ素子側のＬＥＤ照明装置の平面図である。複数のＬＥＤモジュール２１Ａがマトリクス状に実装された第１基板２２は、放熱伝導用アルミ基板３２の一方の面を覆うように貼り付けられている。また、図１２に示すように、放熱伝導用アルミ基板３２の他方の面には、ＬＥＤ制御回路チップ２５及びアプリケーションチップ２６が実装された第２基板２４、２４Ａが、放熱伝導用アルミ基板３２の長手方向に沿って貼り付けられている。なお、第１基板２２及び第２基板２４，２４Ａの配列は、上述した例に限定されるものではない。例えば、放熱伝導用アルミ基板３２のＬＥＤ実装面と反対側の面（第２基板２４側）には、各種のモジュールが実装されてもよい。隠れた

図１５は、ＬＥＤ実装面の反対側のＬＥＤ照明装置の平面図である。放熱伝導用アルミ基板３２には、ＬＥＤ制御モジュール５５、無線モジュール５６、画像処理モジュール５７が、放熱伝導用アルミ基板３２の長手方向に沿って貼り付けられている。

上記のように構成されたＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ素子２１が発光すると、光はアクリルレンズ５０を透過して外部へ放出される。また、ＬＥＤ素子２１で発生した熱は、第１基板２２、放熱伝導用アルミ基板３２を介して放熱部４０に伝導され、複数の放熱フィン４１から放熱される。

以上のように、第４の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、放熱伝導用アルミ基板３２上に多くのＬＥＤ素子２１を配列させることができるので、一般的な直管形（棒状）の蛍光管に比べて薄型にすることができる。この結果、空間を広く使用でき、デザイン性を向上させることができる。なお、ＬＥＤ照明装置は、上述した例に限定されず、次のような構成でもよい。

図１６は、第２基板２４Ａがシリコン基板である場合のＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。同図に示すように、アプリケーションチップ２６は、マイクロバンプＭＢを介して、シリコン基板である第２基板２４に実装されている。また、アプリケーションチップ２６、その他のチップは、ＢＧＡパッケージではないので、ＢＧＡパッケージに比べて薄型に構成されている。このため、ＬＥＤ照明装置は、更に薄型で構成される。

図１７は、ＬＥＤ実装面と反対側のＬＥＤ照明装置の平面図である。同図に示すように、ＬＥＤ制御回路チップ２５及びアプリケーションチップ２６が実装された第２基板２４Ａが、放熱伝導用アルミ基板３２の長手方向に沿って、放熱伝導用アルミ基板３２上に貼り付けられている。また、ＬＥＤ照明装置は、次のような形状であってもよい。

図１８は、ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。このＬＥＤ照明装置は、従来の管形蛍光管と同じ形状である。よって、放熱部４０及びアクリルレンズ５０の断面が半円状になっている。

［第５の実施形態］
つぎに第５の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する

図１９は、第５の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。図２０は、ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。すなわち、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、第４の実施形態の構成に、センサ６１及びこれを制御するセンサ制御回路チップ７１を追加したものである。

センサ６１は、シリコン基板で構成されたセンサ基板６０に実装され、マイクロバンプＭＢを介してセンサ基板６０内の配線Ｌに接続されている。また、センサ６１の周囲には、遮光フード６２が取り付けられている。なお、センサ６１は、例えば、熱センサ、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサなど特に限定されるものではない。センサ基板６０は、第１基板２２と同様に放熱伝導用アルミ基板３２に貼り付けられている。

センサ制御回路チップ７１は、センサ６１を制御するためのチップであり、例えばＢＧＡパッケージで構成されている。具体的には、センサ制御回路チップ７１は、パッケージ７１Ｐで覆われると共に、基板７１Ｋ１とワイヤーでボンディングされ、マイクロバンプＭＢを介して制御回路チップ基板７０に実装されている。そして、端子５２を介して、電源がセンサ６１及びセンサ制御回路チップ７１に供給される。

以上のような構成により、第５の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、センサ６１を備えているので、人に気づかれることなく、人物や物体を検出することができる。また、ＬＥＤ照明装置は、センサ６１が画像センサの場合、センサ６１で生成した画像をアプリケーションチップ２６のメモリ内に格納し、この画像を圧縮して、無線通信により外部へ送信することも可能である。

図２１は、制御回路チップ基板７０がシリコン基板である場合のＬＥＤ照明装置の長手方向の断面図である。図２２は、ＬＥＤ照明装置の長手方向に直交する方向の断面図である。この場合、センサ制御回路チップ７１は、基板７１Ｋ２、マイクロバンプＭＢを介して、シリコン基板である制御回路チップ基板７０Ａに実装されている。すなわち、このＬＥＤ照明装置は、制御回路チップ基板７０がシリコン基板である場合でも、適用可能である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で設計変更されたものについても適用可能である。例えば、上述した実施形態では、３次元シリコンインターポーザ２０は、放熱伝導用ヒートパイプ３１を介してアルミダイキャスト１２に接合されていたが、アルミダイキャスト１２に直接接合されてもよい。

また、上述した各実施形態において、第１基板２２、第２基板２４、センサ基板６０、制御回路チップ基板７０を構成するシリコン基板として、アモルファスシリコン基板を用いてもよい。ＬＥＤ素子２１が発光した場合にアモルファスシリコン基板で得られる電気エネルギーを、ＬＥＤ素子２１やその他のチップに供給してもよい。これにより、省エネルギー化、高輝度化を図ることができる。

１１グローブ
１２アルミダイキャスト
１３放熱部
１４口金
２０３次元シリコンインターポーザ
２１ＬＥＤ素子
２２第１基板
２３断熱用有機基板
２４，２４Ａ第２基板
２５ＬＥＤ制御回路チップ
２６アプリケーションチップ

Claims

１つ以上のＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子が実装されたシリコン基板と、
前記シリコン基板の端部に接合され、前記シリコン基板を囲うように形成された熱伝導性を有する放熱部材と、
前記シリコン基板上のＬＥＤ素子実装面と反対側の面に貼り合わされた断熱基板と、
前記断熱基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされたチップ実装基板と、
前記チップ実装基板上の前記断熱基板側と反対側の面に実装された１つ以上の回路チップと、
前記ＬＥＤ素子と電気的に接続され、電源が入力される電源入力端子と、
を備えたＬＥＤ照明装置。
前記チップ実装基板は、シリコン基板であり、
前記放熱部材は、さらに、前記チップ実装基板の端部に接合され、前記チップ実装基板を囲うように形成された
請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
１つ以上のＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子が実装されたシリコン基板と、
前記シリコン基板上のＬＥＤ素子実装面と反対側の面に貼り合わされた断熱基板と、
シリコンを包含する基板で構成され、前記断熱基板上の前記シリコン基板側と反対側の面に貼り合わされたチップ実装基板と、
前記チップ実装基板上の前記断熱基板側と反対側の面に実装された１つ以上の回路チップと、
前記シリコン基板と前記断熱基板の間に設けられた熱伝導板と、
前記チップ実装基板及び前記熱伝導板の各端部にそれぞれ接合され、前記シリコン基板、前記チップ実装基板及び前記熱伝導板をそれぞれ囲うように形成された熱伝導性を有する放熱部材と、
前記ＬＥＤ素子と電気的に接続され、電源が入力される電源入力端子と、
を備えたＬＥＤ照明装置。
前記回路チップは、ＬＥＤ制御回路チップ、アプリケーションチップ、センサチップの少なくとも１つである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置。