JP2010251248A - Heat sink for led lighting and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、LED照明用ヒートシンク及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat sink for LED lighting and a method for manufacturing the same.
従来、照明器具として白熱灯や蛍光灯を用いた製品は一般化しているが、近年は白熱灯や蛍光灯に変わり、長寿命で発光効率がよい発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下、「LED」という)を用いた照明器具が急速に普及してきている。 Conventionally, products that use incandescent lamps and fluorescent lamps as lighting fixtures have become commonplace, but in recent years they have been replaced by incandescent lamps and fluorescent lamps, and light emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) with long life and good luminous efficiency. Lighting fixtures using ”are rapidly spreading.
一方でLEDは、発光時の発熱により、発光効率が低下してしまったり、LED自体の温度が高くなりすぎると壊れてしまう。また、LEDの表面に設置される封止樹脂も高熱に弱く、封止樹脂が劣化してしまうと光透過度が落ちてしまう。そして、LEDはそれ単体では、発光した光が分散してしまうため、効率よく照明するためには集光する必要がある。したがって、照明器具としてLEDを使用する際は、まずLEDの基板を固定する部分を設け、そして、LED発光時の発熱温度の上昇を下げるためのヒートシンクとしての放熱フィン、及び、LEDの光を集光するためのリフレクタがそれぞれ設けられる(特許文献1、2)。
On the other hand, the LED is broken if the light emission efficiency decreases due to heat generation during light emission or the temperature of the LED itself becomes too high. Moreover, the sealing resin installed on the surface of the LED is also vulnerable to high heat, and if the sealing resin deteriorates, the light transmittance is lowered. In addition, since the LED itself is dispersed, the LED needs to be condensed for efficient illumination. Therefore, when using an LED as a lighting fixture, first provide a part for fixing the LED substrate, and then collect heat radiation fins as a heat sink to reduce the rise in heat generation temperature during LED emission, and LED light. Reflectors for illuminating are respectively provided (
しかし、このように従来技術では、LED基板固定部、放熱フィン、リフレクタと別々に設けられているため、それらを製造するには各工程が必要となり、製造効率が悪い上、費用もかさむ。また、放熱フィンとリフレクタをそれぞれ装着するスペースが必要となりランプ全体の形状がかさばり大きくなる。 However, in the prior art, since the LED substrate fixing portion, the heat radiating fin, and the reflector are separately provided, each process is required to manufacture them, and the manufacturing efficiency is low and the cost is increased. In addition, a space for mounting the radiating fin and the reflector is required, and the overall shape of the lamp becomes bulky and large.
この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、製造効率がよく、かつ、かさばらず、LEDの温度を効果的に下げることのできるLED照明用ヒートシンクを提供しようとするものである。 The present invention was devised in view of the above-described problems of the prior art, and aims to provide a heat sink for LED lighting that is effective in manufacturing, is not bulky, and can effectively lower the temperature of the LED. Is.
このため、本発明に係るLED照明用ヒートシンクは、本体を笠状に形成させてなり、その底部を平坦に形成させるとともに、笠状先端を放射状突起、内側面が反射面となるように形成させてなることを特徴とするものである。 For this reason, the heat sink for LED lighting according to the present invention is formed so that the main body is formed in a shade shape, the bottom thereof is formed flat, the tip of the shade shape is a radial protrusion, and the inner surface is a reflection surface. It is characterized by.
本願にいう笠状とは、照明器具におけるリフレクタとなりうる、先端が開口となるあらゆる形状を指し、実施形態例に示すお椀のような形状ももちろん含むが、それのみでなく、切頭円錐状や切頭角錐状、円筒状、角筒状であったり、さらに多少奥行きが深いような形状も含むものである。 The shade shape as used in the present application refers to any shape that can be a reflector in a lighting fixture and has an opening at the tip, and of course includes the shape of the bowl shown in the embodiment, but not only that, but also a truncated cone shape or It includes a truncated pyramid shape, a cylindrical shape, a rectangular tube shape, and a shape having a slightly deeper depth.
ところで、一般的に普及している電球型のLED照明は、白熱電球を設置することを考慮し、そのヒートシンクは三次元形状となっている。そのような三次元形状のヒートシンクの製造方法として、ダイカスト製法と押出し製法がある。 By the way, in general light bulb type LED lighting, the heat sink has a three-dimensional shape in consideration of installing an incandescent light bulb. As a method for producing such a three-dimensional heat sink, there are a die casting method and an extrusion method.
ダイカスト製法は、三次元形状をした鋳型に溶湯を流し込む製法であり、三次元形状のヒートシンクを容易に製造することができる。一方で、ダイカスト製法に適したアルミは、ADC12に代表されるように、材質上、熱伝導率が悪いため放熱効率が悪い。また、ダイカスト製法は、鋳型に溶湯を流し込むと同時に凝固が始まるため、細かい形状に対応しずらく、薄く縦長なものを製造するのは難しい。 The die casting manufacturing method is a manufacturing method in which a molten metal is poured into a three-dimensional mold, and a three-dimensional heat sink can be easily manufactured. On the other hand, aluminum suitable for the die casting method has poor heat dissipation efficiency due to its poor thermal conductivity due to its material, as represented by ADC12. Also, in the die casting method, solidification starts as soon as the molten metal is poured into the mold, so that it is difficult to produce a thin and long product that is difficult to cope with a fine shape.
押出し製法は、適温に加熱し半溶解状態のアルミを決まった型の形状に押出す製法であり、ダイカスト製法では製造できない、より複雑な形状のものを製造することができる。さらに、押出し製法に適したアルミは、A6063に代表されるように、材質上、熱伝導率がよいため、放熱効率がよい。その一方で、押し出し後は、棒状であるため、それを三次元形状とするために、施盤等の追加工が必要となる。 The extrusion manufacturing method is a manufacturing method in which aluminum in a semi-molten state is heated to an appropriate temperature and extruded into a predetermined mold shape, and a more complicated shape that cannot be manufactured by a die casting method can be manufactured. Furthermore, since aluminum suitable for the extrusion manufacturing method has good thermal conductivity in terms of material, as typified by A6063, heat dissipation efficiency is good. On the other hand, since it is rod-shaped after extrusion, additional processing such as lathe is required to make it a three-dimensional shape.
このように、従来の三次元形状のヒートシンクの製造方法であるダイカスト製法と押出し製法にはそれぞれ一長一短がある。このような前提において、本発明者は、本発明に係るヒートシンクを効率よく、コストを抑えて、高品質に製造できる方法を押出し製法を用いることによって見出した。 As described above, the die casting manufacturing method and the extrusion manufacturing method, which are conventional methods for manufacturing a three-dimensional heat sink, have advantages and disadvantages. Under such a premise, the present inventor has found a method capable of producing the heat sink according to the present invention efficiently, at a low cost, and with high quality by using an extrusion method.
このため、本発明に係る請求項1記載のLED照明用ヒートシンクの製造方法は、円柱の外周に放射状突起が形成された棒状押出材を、所定厚さに切断して板状に形成し、該板状押出材を、笠状型に載置したうえ、先端が平坦となる押型でプレス加工して、底部が平坦、先端が放射状突起、内側面が反射面となる笠状ヒートシンク本体を製造することを特徴とするものである。
For this reason, in the manufacturing method of the heat sink for LED lighting according to
上記LED照明用ヒートシンクの底部は平坦なため、LED基板を固定するLED基板固定部となり、先端側の放射状突起は、ヒートシンクとして機能する放熱フィン部となり、また内側面の反射面はリフレクタ部となる。したがって、請求項1に係るヒートシンクは、LED基板固定部と放熱フィン部とリフレクタ部とを兼ねそなえた一体型として形成される。そのため、効率よく製造することができ、照明器具全体もかさばらないようになる。また、LED基板固定部と放熱フィン部とが一つの部材で成型されることから、LEDの温度をより効果的に下げる構造となっている。
Since the bottom of the LED lighting heat sink is flat, it becomes an LED substrate fixing portion for fixing the LED substrate, the radial protrusion on the tip side becomes a heat radiating fin portion that functions as a heat sink, and the reflection surface on the inner surface becomes a reflector portion . Therefore, the heat sink according to
請求項2に係るヒートシンクの製造方法によれば、板状押出材に放熱フィンを施盤等で追加工する必要がないため、効率よく製造できる上、材料費を抑えることができる。また、押出し製法に適したアルミ材を用いることにより放熱フィン部の熱伝導率を高くすることができ、放熱を効率的に行える。さらには、プレス加工により、押型と接触したアルミ表面が滑らかにされるため、リフレクタ部の反射効率を高めることも可能となる。したがって、前記の顕著な効果を有する請求項1に係るヒートシンクを効率よく、コストを抑えて、高品質に製造することができる。
According to the method for manufacturing a heat sink according to
本願に係る発明の具体的実施形態例を図面に基づき説明する。なお、本願に係る発明が以下の形態例に限定されるものでないことは当然である。 Specific embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings. Of course, the present invention is not limited to the following embodiments.
本形態例のLED照明用のヒートシンクは、図5に示すような電球型ランプに適用される。なお、本発明は、このようなLEDを用いる電球型照明器具を前提とするものであり、絶縁部や口金が天井、側壁、床等に組み込まれた形状であってももちろん適用可能となる。 The heat sink for LED illumination of this embodiment is applied to a light bulb type lamp as shown in FIG. The present invention is premised on a bulb-type lighting fixture using such an LED, and can of course be applied even when the insulating portion or the base is incorporated in the ceiling, side wall, floor, or the like.
図1(a)は、本発明に係るヒートシンクの平面図、図1(b)は、本発明に係るヒートシンクの正面図であり、図中、1はヒートシンク本体、2はヒートシンク底部、3は笠状先端となるヒートシンク先端部、8はヒートシンク内側面を各示す。 FIG. 1 (a) is a plan view of a heat sink according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a front view of the heat sink according to the present invention, in which 1 is a heat sink body, 2 is a heat sink bottom, and 3 is a shade. The heat sink front end portion, which is the shape front end, 8 indicates the inner surface of the heat sink.
ヒートシンク本体1は、お椀のような笠状に形成されており、その底部2は、LED基板を固定するため、平坦に形成され、本形態例では円形平面状に構成される。また開口側となるヒートシンク先端部3には、放射状突起が形成される。ヒートシンク内側面8は、反射面として所定の曲率の曲面に形成されている。なお、内側面8は曲面に限らず、平面であってもよい。
The
本形態例において、LED基板はヒートシンク底部2に固定され(以下、このヒートシンク底部を「LED基板固定部」ともいう)、LEDが発光すると、ヒートシンク内側面8によってその光が集光される(以下、このヒートシンク内側面を「リフレクタ部」ともいう)。また、LEDにより生じた熱は、ヒートシンク本体1全体に伝導され、ヒートシンク先端部3の放射状突起がフィンの役割を果たすことによって、効率的に放熱される(以下、放射状突起が形成されたこのヒートシンク先端部を「放熱フィン部」ともいう)。
In this embodiment, the LED substrate is fixed to the heat sink bottom 2 (hereinafter, this heat sink bottom is also referred to as “LED substrate fixing portion”), and when the LED emits light, the light is condensed by the heat sink inner side surface 8 (hereinafter referred to as “LED heat sink”). The inner surface of the heat sink is also called a “reflector part”). Also, the heat generated by the LED is conducted to the entire
図2は、以上説明したヒートシンク本体1を製造する手順を示す説明図であり、図2(a)は加圧前の状態、図2(b)は加圧時の状態を示し、図中、4は押型、5は笠状型、6は板状押出材を各示す。
FIG. 2 is an explanatory view showing a procedure for manufacturing the
押型4は、先端が細くなるテーパ状に形成され、その先端部は円形平面状に形成される。また、テーパ部は、ヒートシンク内側面8が反射面となるように、所定の曲率の曲面に形成されている。なお、テーパ部は、曲面に限らず平面に形成されてもよい。笠状型5には、前記のヒートシンク本体1の笠状に対応したくぼみが形成される。なお、笠状型5は、切頭円錐状や切頭角錐状、円筒状、角筒状であったり、さらに多少奥行きが深いような形状であってもよい。
The pressing die 4 is formed in a tapered shape with a thin tip, and the tip is formed in a circular flat shape. The tapered portion is formed in a curved surface with a predetermined curvature so that the heat sink
板状押出材6は、上記の押出し製法により形成されたアルミ材であり、図3(a)、(b)はその一形態例を示す。該形態例では、円柱の外周に放射状突起が形成された棒状押出材を得る型を用いており、その型を用いて棒状押出材を得た後、その押出材を、所定の厚さに切断したものが図3に示す板状押出材6である。放射状突起の数は、本形態例では24つ設けているが、その用途に合わせて適宜増減させてもよい。
The plate-like
以下、図2に基づき本発明に係るプレス加工工程を説明する。押型4を上部に設け、それに対応して笠状型5を下部に設置する。板状押出材6を、笠状型5に載置したうえ、押型4を板状押出材6に押圧していくことによってプレス加工する。プレス加工された板状押出材6は、図1に示す本形態例の形状となる。
Hereinafter, the press working process according to the present invention will be described with reference to FIG. A stamping die 4 is provided at the top, and a cap-shaped
また、図4(a)、(b)に示すようにプレス加工に使用される板状押出材6に、あらかじめ押出し工程で、単数又は複数の穴7を形成しておいてもよい。穴7を形成することにより、プレス加工時の抵抗が減り、荷重を軽減することが可能となる。荷重が軽減されることによって、設備費の低減・笠状型5の金型の小型化が実現でき、また、一度のプレス加工でヒートシンクを成型することが可能となる。さらには、その後の配線用の穴を設ける工程を省略することができる。
Further, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), one or a plurality of
以上、記載したとおり、図1に示したヒートシンク本体1は、LED基板固定部2と放熱フィン部3とリフレクタ部8とを兼ねそなえた一体型となっているため、効率よく製造することができ、ランプ全体もかさばらず、小型のものを成型することも可能となる。また、LED基板固定部2と放熱フィン部3とが一つの部材で成型されることからも、LEDの温度を効果的に下げることができる。
As described above, the heat sink
ヒートシンク本体1を製造する方法によれば、板状押出材に放熱フィンを施盤等で追加工する必要がないため、効率よく製造できる上、材料費を抑えることができる。また、押出し製法に適したアルミを用いることにより放熱フィン部3の熱伝導率を高くすることができ、放熱を効率的に行える。さらには、プレス加工により、押型と接触したアルミ表面が滑らかにされるため、リフレクタ部8の反射効率を高めることも可能となる。その表面をより滑らかにしたいときは、アルミ蒸着処理を施してもよい。このように上記方法によれば、顕著な効果を有するヒートシンク本体1を効率よく、コストを抑えて、高品質に製造することができる。
According to the method of manufacturing the heat sink
なお、本発明が以上の形態に限定されないことは上述したとおりであり、特許請求の範囲の構成を満足させる形態であれば、押出し型、押型、笠状型等の上記形状を適宜変更しても当然にその技術的範囲に属するものである。 As described above, the present invention is not limited to the above-described form. If the form satisfies the structure of the claims, the shape of the extrusion mold, the pressing mold, the cap-shaped mold, etc. may be changed as appropriate. Naturally, it belongs to the technical scope.
この発明は、LED基板が適用される電球型照明器具に適用可能である。 The present invention is applicable to a bulb-type lighting fixture to which an LED substrate is applied.
1 ヒートシンク本体
2 ヒートシンク底部
3 ヒートシンク先端部(笠状先端)
4 押型
5 笠状型
6 板状押出材
7 穴
8 ヒートシンク内側面
1 Heat sink body
2 Heat sink bottom
3 Heat sink tip (shade tip)
4 Stamping die
5 Shade type
6 Extruded plate
7 holes
8 Inside surface of heat sink
Claims (2)
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