JP2012003907A - Linear lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ライン状照明具に関するものであって、更に詳しくは発光ダイオード(以下、LEDという。)を用いたライン状照明具に関するものである。 The present invention relates to a line illuminator, and more particularly to a line illuminator using a light emitting diode (hereinafter referred to as LED).
LEDを用いた照明具では、発光効率の低下や、LEDの短寿命化を防止するため、十分な放熱が必要となる。このような観点から、LEDを用いた照明具では、LEDを搭載した基板には熱伝導率の高いアルミ板をコア材としたものが使用されている。
しかし、アルミ基板は、加工性が低い、価格が高い、などの問題がある。また、放熱性を向上させるために基板にフィンを設ける場合があるが、アルミ基板にフィンを設けると照明具の重量が増加し、例えば天井に配置する場合には安全上の問題が生じるおそれがある。例えば、現行の蛍光灯には、総重量の規制(500g以下)が設けられている。
このため、アルミ基板に代替可能なガラスエポキシ基板を使用することが試みられている。一般的なガラスエポキシ基板は、プリント基板などの一般的な電子回路基板として広く用いられているものであるが、当該ガラスエポキシ基板は熱伝導率が約0.3W/mKと低く、放熱性が非常に低いため、LEDの温度が上昇してしまう。そこで、放熱性を高めたガラスエポキシ基板の開発が行われているものの、その熱伝導率は約1W/mKであり、十分な熱伝導性、放熱性が実現されているとは言い難い。
In an illuminator using an LED, sufficient heat dissipation is required in order to prevent a decrease in luminous efficiency and a shortened life of the LED. From such a viewpoint, in an illuminator using an LED, a substrate on which the LED is mounted is made of an aluminum plate having a high thermal conductivity as a core material.
However, the aluminum substrate has problems such as low processability and high price. In addition, fins may be provided on the substrate to improve heat dissipation, but if fins are provided on the aluminum substrate, the weight of the luminaire increases. For example, when it is placed on the ceiling, a safety problem may occur. is there. For example, current fluorescent lamps are provided with a total weight restriction (500 g or less).
For this reason, an attempt has been made to use a glass epoxy substrate that can replace the aluminum substrate. A general glass epoxy board is widely used as a general electronic circuit board such as a printed circuit board. However, the glass epoxy board has a low thermal conductivity of about 0.3 W / mK and has a heat dissipation property. Since it is very low, the temperature of the LED will rise. Thus, although a glass epoxy substrate with improved heat dissipation has been developed, its thermal conductivity is about 1 W / mK, and it is difficult to say that sufficient thermal conductivity and heat dissipation are realized.
この改善策として、LEDを搭載した基板に熱伝導性グラファイトを設けた電球形LEDランプ(特許文献1)や線状光源装置(特許文献2)、LED実装基板を固定したケースの底部背面にグラファイト層を設けた面照明装置(特許文献3)が提案されている。また、熱伝導性の改善されたグラファイトフィルムも提案されている(特許文献4)。
しかしながら、特許文献1のLEDランプは電球形であって、例えば蛍光灯のような細長形状のライン状照明具とは基板の構造が異なり、小型であることから、基板を収容する本体部の構成によっても放熱性の向上が可能であるため、基板における熱伝導性や放熱性は実際には問題にならない。特許文献2に記載の線状光源装置は、バックライトの導光板の一側面に配置されるものであり、基板にLEDが搭載された線状光源部と保持枠との間にグラファイトシートが設けられている。しかし、当該線状光源装置では、複数の線状光源部およびグラファイトシートが、保持枠の長手方向全長に亘り、断続的に設けられているだけであり、長手方向の熱伝導性および放熱性は必ずしも十分とはいえない。特許文献3に記載の面照明装置では、LED実装基板ではなく、該基板を固定したケースの低部背面にグラファイト層を設けたものであり、熱伝導性および放熱性は必ずしも十分とはいえない。また、特許文献2および3に記載の照明装置は、蛍光灯のような細長形状のライン状照明具を想定したものでもない。さらに、特許文献2や3に記載の照明装置を液晶表示装置などのバックライトとして用いる場合は、蛍光灯のような前記の重量規制がないため、一般に、LED実装基板は熱伝導性の良い金属のフレームに固定することも可能である。一方、今後蛍光灯に対する代替照明具として期待されるLEDを用いたライン状照明具の場合は、その性質上軽量化が必須なため、液晶表示装置などに用いる場合とは異なり、熱伝導性の良い金属フレームを使用することが困難なことが想定され、より効率的な放熱対策が求められている。
As an improvement measure, a light bulb shaped LED lamp (Patent Document 1) or a linear light source device (Patent Document 2) in which a thermally conductive graphite is provided on a substrate on which an LED is mounted, or a graphite on the back of the bottom of a case where an LED mounting substrate is fixed. A surface illumination device provided with a layer (Patent Document 3) has been proposed. A graphite film with improved thermal conductivity has also been proposed (Patent Document 4).
However, the LED lamp of Patent Document 1 has a light bulb shape, and has a substrate structure that is different from an elongated line illuminator such as a fluorescent lamp, for example. However, the heat conductivity and heat dissipation in the substrate are not actually a problem. The linear light source device described in
上記のような問題点に鑑みて、本発明の目的は、蛍光灯のような細長形状のライン状照明具において、照明具の重量の増加を抑制しつつ、LEDを配列した基板の温度上昇を抑えて、LEDの発光効率の低下や短寿命化を抑制することができるライン状照明具を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the temperature of a substrate on which LEDs are arranged while suppressing an increase in the weight of the illuminator in an elongated line illuminator such as a fluorescent lamp. An object of the present invention is to provide a line-shaped illuminator that can suppress the decrease in the luminous efficiency and the shortening of the lifetime of the LED.
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、LEDを長手方向に沿って配列した細長形状の基板のLEDと反対側の面等に、該基板の長手方向に亘る同じく細長形状のグラファイトシートよりなる伝熱層を設けることにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本願発明の要旨は、以下のとおりである。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that the surface of the elongated substrate in which the LEDs are arranged along the longitudinal direction is opposite to the LED, etc., from the same elongated elongated graphite sheet in the longitudinal direction of the substrate. It has been found that the above problem can be solved by providing the heat transfer layer, and the present invention has been completed. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1)複数のLEDを長手方向に沿って配列した細長形状の基板と、
該基板の両側端部を長手方向に亘って支持する同じく細長形状の本体部よりなるライン状照明具であって、
前記基板のLEDと反対側の面又は前記基板内部に、該基板の長手方向に亘る同じく細長形状のグラファイトシートを含む伝熱層を設けたことを特徴とするライン状照明具。
(1) an elongated substrate in which a plurality of LEDs are arranged along the longitudinal direction;
A line-shaped illuminating device comprising a main body having an elongated shape that supports both side ends of the substrate in the longitudinal direction,
A line-shaped illuminating device, wherein a heat transfer layer including a graphite sheet having an elongated shape extending in the longitudinal direction of the substrate is provided on the surface of the substrate opposite to the LED or inside the substrate.
(2)前記基板表面に設けられる伝熱層の外面に放熱部材からなる放熱層を設けた(1)記載のライン状照明具。 (2) The line illuminator according to (1), wherein a heat radiation layer made of a heat radiation member is provided on the outer surface of the heat transfer layer provided on the substrate surface.
(3)前記放熱層の側端部が、前記伝熱層の対面する側端部を覆うように折り曲げられている(2)記載のライン状照明具。 (3) The linear lighting device according to (2), wherein a side end portion of the heat dissipation layer is bent so as to cover a side end portion facing the heat transfer layer.
(4)前記放熱部材が、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、アクリル系ポリマーシート、シリコーン系ポリマーシートまたはアルミ板よりなる(2)または(3)に記載のライン状照明具。 (4) The line-shaped lighting device according to (2) or (3), wherein the heat dissipation member is made of a polyethylene terephthalate sheet, a polyethylene sheet, a polypropylene sheet, an acrylic polymer sheet, a silicone polymer sheet, or an aluminum plate.
(5)前記放熱部材の放射率が0.9以上である(2)〜(4)の何れかに記載のライン状照明具。 (5) The linear illumination tool according to any one of (2) to (4), wherein the emissivity of the heat dissipation member is 0.9 or more.
(6)前記伝熱層が、前記基板側となる内面側に粘着材層を設けてなる(1)〜(5)の何れかに記載のライン状照明具。 (6) The line-shaped lighting device according to any one of (1) to (5), wherein the heat transfer layer is provided with an adhesive layer on the inner surface side that is the substrate side.
(7)前記粘着材層の側端部が、前記グラファイトシートの対面する側端部を覆うように折り曲げられている(6)記載のライン状照明具。 (7) The linear lighting device according to (6), wherein a side end portion of the adhesive material layer is bent so as to cover a side end portion facing the graphite sheet.
(8)前記伝熱層が、前記放熱層側となる外面側に粘着材層を設けてなる(2)〜(6)の何れかに記載のライン状照明具。 (8) The line-shaped lighting device according to any one of (2) to (6), wherein the heat transfer layer is provided with an adhesive layer on an outer surface side that is the heat radiation layer side.
(9)前記基板が基板本体とLEDを保持する側の絶縁層より構成され、
前記伝熱層を、前記基板の基板本体と絶縁層の間に介装してなる(1)記載のライン状照明具。
(9) The substrate is composed of a substrate body and an insulating layer on the side holding the LED,
The line illuminator according to (1), wherein the heat transfer layer is interposed between a substrate body and an insulating layer of the substrate.
(10)前記伝熱層が、基板本体側となる面側に粘着材層を設けてなる(9)記載のライン状照明具。 (10) The line illuminator according to (9), wherein the heat transfer layer is provided with an adhesive material layer on a surface side which is the substrate body side.
(11)前記基板のLED側の面にも、同じく該基板の長手方向に亘る細長形状のグラファイトシートを含む伝熱層を設けた(1)記載のライン状照明具。 (11) The line-shaped lighting device according to (1), wherein a heat transfer layer including an elongated graphite sheet extending in the longitudinal direction of the substrate is also provided on the LED side surface of the substrate.
(12)前記基板の長手方向の長さと短手方向の長さの比(長/短)が、10以上である(1)〜(11)の何れかに記載のライン状照明具。 (12) The linear illumination device according to any one of (1) to (11), wherein a ratio (length / short) of a length in a longitudinal direction and a length in a lateral direction of the substrate is 10 or more.
(13)前記基板の短手方向の長さが30mm以下である(12)の何れかに記載のライン状照明具。 (13) The line-shaped lighting device according to any one of (12), wherein a length of the substrate in a short direction is 30 mm or less.
(14)前記基板と前記伝熱層の面積比(伝熱層/基板)が0.9以下である(1)〜(13)の何れかに記載のライン状照明具。 (14) The line illuminator according to any one of (1) to (13), wherein an area ratio of the substrate to the heat transfer layer (heat transfer layer / substrate) is 0.9 or less.
(15)前記伝熱層の両側端部が、基板側端部から更に前記本体部内面側に延設されている(1)〜(14)の何れかに記載のライン状照明具。 (15) The line-shaped lighting device according to any one of (1) to (14), wherein both end portions of the heat transfer layer are further extended from the substrate-side end portion to the main body portion inner surface side.
(16)前記基板と前記伝熱層との間に小孔を設けてなる(1)〜(15)の何れかに記載のライン状照明具。 (16) The line illuminator according to any one of (1) to (15), wherein a small hole is provided between the substrate and the heat transfer layer.
(17)前記伝熱層が前記基板に対してフィン状に折り曲げられている請求項(1)〜(8)、(11)〜(16)の何れかに記載のライン状照明具。 (17) The line illuminator according to any one of (1) to (8) and (11) to (16), wherein the heat transfer layer is bent in a fin shape with respect to the substrate.
(18)前記伝熱層が、その両側端部を貼り合わせて筒状に構成され、その外面の一部または全体が前記基板のLEDと反対側の面と前記本体部の内面とに密着状態で支持されている(1)〜(8)、(11)〜(16)の何れかに記載のライン状照明具。 (18) The heat transfer layer is formed in a cylindrical shape by bonding both end portions thereof, and a part or the whole of the outer surface is in close contact with the surface of the substrate opposite to the LED and the inner surface of the main body. (1) to (8) and (11) to (16).
(19)前記グラファイトシートが、熱伝導率1000W/mK以上、厚み10〜50μm、MIT曲げ寿命が10000回以上である(1)〜(18)の何れかに記載のライン状照明具。 (19) The line illuminator according to any one of (1) to (18), wherein the graphite sheet has a thermal conductivity of 1000 W / mK or more, a thickness of 10 to 50 μm, and an MIT bending life of 10,000 times or more.
(20)前記基板が、熱伝導率120W/mK以下、厚み1.5mm以下である請求項(1)〜(19)の何れかに記載のライン状照明具。 (20) The linear illumination tool according to any one of (1) to (19), wherein the substrate has a thermal conductivity of 120 W / mK or less and a thickness of 1.5 mm or less.
(21)前記本体部が透光性チューブよりなる(1)〜(20)の何れかに記載のライン状照明具。 (21) The line-shaped lighting device according to any one of (1) to (20), wherein the main body portion is made of a translucent tube.
(22)前記透光性チューブがポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、オレフィン系樹脂およびシリコーン樹脂から選択される1種又は2種以上により形成されてなる(21)記載のライン状照明具。 (22) The line illuminator according to (21), wherein the translucent tube is formed of one or more selected from polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene terephthalate resin, olefin resin, and silicone resin.
(23)前記基板と前記グラファイトシートの重量が、80g以下である(1)〜(22)の何れかに記載のライン状照明具。 (23) The line illuminator according to any one of (1) to (22), wherein the weight of the substrate and the graphite sheet is 80 g or less.
以上にしてなる本発明に係るライン状照明具は、照明具の重量の増加を抑制しつつ、LEDを配列した基板の温度上昇を抑えて、LEDの発光効率の低下や短寿命化を抑制することができるライン状照明具である。 The line illuminating device according to the present invention as described above suppresses an increase in the weight of the illuminating device, suppresses a temperature rise of the substrate on which the LEDs are arranged, and suppresses a decrease in light emission efficiency and a shortened life of the LED. It is a line illuminator that can.
本発明に係るライン状照明具は、複数のLEDを長手方向に沿って配列した細長形状の基板と、該基板の両側端部を長手方向に亘って支持する同じく細長形状の本体部よりなるライン状照明具であって、前記基板のLEDと反対側の面又は前記基板内部に、該基板の長手方向に亘る同じく細長形状のグラファイトシートよりなる伝熱層を設けたものである。 The line-shaped illuminating device according to the present invention is a line composed of an elongated substrate in which a plurality of LEDs are arranged along the longitudinal direction, and a similarly elongated body that supports both end portions of the substrate in the longitudinal direction. In the shape lighting device, a heat transfer layer made of a graphite sheet having the same elongated shape extending in the longitudinal direction of the substrate is provided on the surface of the substrate opposite to the LED or inside the substrate.
本発明では、上記のように、伝熱層を、前記基板のLEDと反対側の面又は前記基板内部に設けたものである。そこで、先ず、前記基板のLEDと反対側の面に伝熱層を設けた構成を第1形態として説明する。 In the present invention, as described above, the heat transfer layer is provided on the surface of the substrate opposite to the LED or inside the substrate. First, a configuration in which a heat transfer layer is provided on the surface of the substrate opposite to the LED will be described as a first mode.
本発明では、複数のLEDを細長形状の基板に、その長手方向に沿って配列したものである。当該複数のLEDは、基板の長手方向に沿って配されれば、その配列のさせ方は、特に制限はなく、長手方向に一列で配列させても良いし、複数列に配列させても良い。また複数列に配列させる場合、各列を同位相で配列させても良いし、千鳥状に配列させても良いし、それらを適宜組み合わせても良い。更に、使用する基板は1つでも複数用いてもよい。また、当該LEDは、公知のものを適宜使用することができる。さらに、LEDは、その保護や放熱等を目的として、照明の妨げにならない範囲で、シリコーン樹脂などで被覆されていても良い。 In the present invention, a plurality of LEDs are arranged on an elongated substrate along the longitudinal direction. As long as the plurality of LEDs are arranged along the longitudinal direction of the substrate, the arrangement method is not particularly limited, and the LEDs may be arranged in one row in the longitudinal direction, or may be arranged in a plurality of rows. . Further, when arranging in a plurality of rows, each row may be arranged in the same phase, may be arranged in a staggered manner, or may be appropriately combined. Further, one or more substrates may be used. Moreover, the said LED can use a well-known thing suitably. Furthermore, the LED may be covered with a silicone resin or the like as long as it does not hinder illumination for the purpose of protection or heat dissipation.
前記基板は、複数のLEDを長手方向に沿って配列することができる細長形状を有するものである。細長形状としては、特に制限はないが、前記基板の長手方向の長さと短手方向の長さの比(長/短)が、10以上であるとよい。また、前記基板の短手方向の長さが30mm以下であるとよい。このような細長形状としては、例えば現在一般に使用されている蛍光灯の長手方向と短手方向の長さの比が挙げられる。また、当該基板は、全長に亘り平板であっても良いし、LEDが配された面が凸面となるようにしても良い。さらに、基板は1個でも良いし、複数個であってもよい。 The substrate has an elongated shape in which a plurality of LEDs can be arranged along the longitudinal direction. The elongated shape is not particularly limited, but the ratio of the length in the longitudinal direction to the length in the short direction of the substrate (long / short) is preferably 10 or more. The length of the substrate in the short direction is preferably 30 mm or less. Examples of such an elongated shape include the ratio of the length in the longitudinal direction to the short direction of fluorescent lamps that are currently generally used. Further, the substrate may be a flat plate over the entire length, or the surface on which the LEDs are arranged may be a convex surface. Further, the number of substrates may be one or plural.
また、当該基板としては、熱伝導率が120W/mK以下、厚み1.5mm以下であるのが好ましい。このような特性を有すると、LEDにおいて発生した熱を伝熱層へ拡散させ、LEDの温度上昇を抑制することが容易となる傾向にある。また、前記基板の構成は特に限定はなく、樹脂で構成されたもの、金属で構成されたもの、金属表面に絶縁層を設けたもの、等公知のものを利用することができる。 In addition, the substrate preferably has a thermal conductivity of 120 W / mK or less and a thickness of 1.5 mm or less. With such characteristics, heat generated in the LED tends to be diffused to the heat transfer layer, and the temperature rise of the LED tends to be easily suppressed. Moreover, the structure of the said board | substrate does not have limitation in particular, Well-known things, such as what was comprised with resin, the thing comprised with the metal, the thing which provided the insulating layer on the metal surface, can be utilized.
前記本体部は、前記基板の両側端部を長手方向に亘って支持し、前記基板と同じく細長形状を有するものである。基板を支持する構成は特に限定はなく、本体部および基板の材質等を考慮し、公知の構造を採用すれば良い。 The main body supports both side ends of the substrate in the longitudinal direction, and has an elongated shape similar to the substrate. The structure for supporting the substrate is not particularly limited, and a known structure may be adopted in consideration of the material of the main body and the substrate.
本体部の形状としては、前記基板を内部に収容することが可能な細長形状であれば特に制限はなく、全体の外観を円柱状、角柱状など、各種形状にすることができる。例えば、図1に示すように、本体部4として、LEDを配置していない側から基板3などを支持する支持部5、LEDを配置した側から基板3などを覆うカバー6、支持部5とカバー6との両側端部に配され外部電源との接続を担う接続ピン12を備えたキャップ7から構成しても良いし、支持部とカバーとを一体として円筒状の成形体(透光性チューブ)から構成してもよい。本体部が前者である場合、支持部5に熱伝導性のよい金属(例えばアルミニウム)、カバー6に透光性の樹脂を用いるとよい。当該樹脂は後述する透光性チューブと同様のものを用いることができる。また、本体部が後者、即ち支持部とカバーとを一体とした透光性チューブよりなる場合、該透光性チューブは、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、オレフィン系樹脂およびシリコーン樹脂から選択される1種又は2種以上により形成することができる。オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの直鎖状ポリオレフィンの他、環状ポリオレフィンなどが例示できる。また当該チューブは、放射率の良い樹脂を選択するのが好ましい。押出成形、射出成形など公知の方法により成形することができる。
The shape of the main body is not particularly limited as long as it is an elongated shape capable of accommodating the substrate therein, and the overall appearance can be various shapes such as a columnar shape and a prismatic shape. For example, as shown in FIG. 1, as the main body portion 4, a support portion 5 that supports the
第1形態では、前記伝熱層は、前記基板のLEDと反対側の面に設けられ、かつ、該基板の長手方向に亘る同じく細長形状のグラファイトシートを含むものである。このように、伝熱層が、細長形状の基板の長手方向に同じく細長形状のグラファイトシートが配されることにより、LEDの発光により比較的高温になる基板の長手方向の中央部から、両端部へと熱を容易に拡散させることが可能になり、放熱性を向上させて、LEDの温度上昇を抑制することが可能となる。一方、グラファイトシートが、長手方向に断続的に配される(長手方向の長さの短いグラファイトシートを複数用いる)場合は、グラファイトシートの継ぎ目部分において熱伝導性が著しく低下し、前記中央部における放熱性が低下する。 In the first form, the heat transfer layer is provided on the surface of the substrate opposite to the LED, and includes an elongated graphite sheet extending in the longitudinal direction of the substrate. In this way, the heat transfer layer is arranged in the longitudinal direction of the elongated substrate in the same manner, and the both ends from the central portion in the longitudinal direction of the substrate that becomes relatively high temperature due to the light emission of the LED. Heat can be easily diffused to improve heat dissipation and suppress an increase in LED temperature. On the other hand, when the graphite sheet is intermittently arranged in the longitudinal direction (using a plurality of graphite sheets having a short length in the longitudinal direction), the thermal conductivity is remarkably lowered at the joint portion of the graphite sheet, Heat dissipation is reduced.
伝熱層を構成するグラファイトシートは、LEDにおいて発生した熱を拡散可能で、該基板の長手方向に亘る細長形状であれば、特にその形状に限定はない。例えば、基板のLEDと反対側の面全体に配されるような形状でも良いし、当該面よりも小さくして配するような形状でも、大きくして配するような形状でもよい。 The shape of the graphite sheet constituting the heat transfer layer is not particularly limited as long as it is capable of diffusing heat generated in the LED and has an elongated shape extending in the longitudinal direction of the substrate. For example, the shape may be arranged on the entire surface of the substrate opposite to the LED, the shape may be arranged smaller than the surface, or the shape may be arranged larger.
伝熱層を基板のLEDと反対側の面よりも小さくして配する場合、前記基板と前記伝熱層の面積比(伝熱層/基板)が0.9以下であるのが好ましい。このような面積比にすると、基板と伝熱層を圧着する際の負荷が同じであれば、面積比が小さくなれば、単位面積あたりの伝熱層に負荷される圧力が大きくなり、基板表面のわずかな凹凸に伝熱層が入り込み密着性を向上させることができる。その結果、基板から伝熱層への熱伝導性が向上し、LEDの温度上昇を抑制することができる。
また、伝熱層を基板のLEDと反対側の面よりも大きくして配する場合、伝熱層の形状は、例えば後述する(i)〜(iv)のような各種形状を採用することができる。
When the heat transfer layer is arranged smaller than the surface of the substrate opposite to the LED, the area ratio of the substrate to the heat transfer layer (heat transfer layer / substrate) is preferably 0.9 or less. With such an area ratio, if the load when the substrate and the heat transfer layer are pressure-bonded is the same, if the area ratio decreases, the pressure applied to the heat transfer layer per unit area increases, and the substrate surface The heat transfer layer enters the slight unevenness, and the adhesion can be improved. As a result, the thermal conductivity from the substrate to the heat transfer layer is improved, and the temperature rise of the LED can be suppressed.
Moreover, when arranging a heat-transfer layer larger than the surface on the opposite side to LED of a board | substrate, the shape of a heat-transfer layer can employ | adopt various shapes like (i)-(iv) mentioned later, for example. it can.
また、本形態では、前記基板のLED側の面にも、同じく該基板の長手方向に亘る細長形状のグラファイトシートよりなる伝熱層を設けてもよい。この場合、LEDからの光の照射を妨げないように、LEDの部分には、グラファイトシートを配さないように構成することは言うまでもない。尚、本構成は第2形態でも採用することができる。 In this embodiment, a heat transfer layer made of an elongated graphite sheet extending in the longitudinal direction of the substrate may also be provided on the LED side surface of the substrate. In this case, it goes without saying that a graphite sheet is not disposed in the LED portion so as not to prevent the irradiation of light from the LED. This configuration can also be adopted in the second embodiment.
前記グラファイトシートの特性は特に限定はないが、効率的な熱拡散の観点からは、熱伝導率が1000W/mK以上であることが好ましい。尚、当該熱伝導率は後述のようにして測定することができる。 The characteristics of the graphite sheet are not particularly limited, but it is preferable that the thermal conductivity is 1000 W / mK or more from the viewpoint of efficient thermal diffusion. The thermal conductivity can be measured as described later.
また、グラファイトシートの厚みは、10〜50μmが好ましい。厚みが10μm以上であれば、LEDから発生する熱を十分に拡散することができ、温度低減効果を得ることができる。また、基板上にアルミ板やヒートシンクなどの放熱部材を設ける際、基板と放熱材をの間にグラファイトシートを設ける場合、10μm以上であれば、グラファイトシートが緩衝材の効果を発揮し、接触抵抗を低減させることができるので、温度低減効果を得ることができる。50μm以下であれば、グラファイトシートを設けた際も重量増加を抑えることができる。尚、当該厚みは後述のようにして算出することができる。 Moreover, as for the thickness of a graphite sheet, 10-50 micrometers is preferable. If thickness is 10 micrometers or more, the heat | fever which generate | occur | produces from LED can fully be spread | diffused and the temperature reduction effect can be acquired. In addition, when providing a heat radiating member such as an aluminum plate or a heat sink on the substrate, if a graphite sheet is provided between the substrate and the heat radiating material, the graphite sheet exhibits the effect of a buffer material if the thickness is 10 μm or more, and contact resistance Therefore, a temperature reduction effect can be obtained. If it is 50 micrometers or less, a weight increase can be suppressed also when a graphite sheet is provided. The thickness can be calculated as described below.
また、グラファイトシートのMIT曲げ寿命は10000回以上であるのが好ましい。MIT曲げ寿命が10000回以上であれば、例えば後述する放熱層、グラファイトシート、粘着材層を順次積層した部材を構成し、当該部材を基板に貼り付ける際に、グラファイトシートに折れや破れを発生させることなく、基板上に貼り合わせることができる。また、貼り間違えなどで一度基板から剥がして、再度貼り合わせる場合でもグラファイトシートに損傷を与えることなく引き剥がし、再貼り合わせを行うことができる。尚、当該MIT曲げ寿命は後述のようにして測定することができる。 Moreover, it is preferable that the MIT bending life of a graphite sheet is 10,000 times or more. If the MIT bending life is 10000 times or more, for example, a member in which a heat-dissipating layer, a graphite sheet, and an adhesive material layer, which will be described later, are sequentially laminated is formed, and when the member is attached to the substrate, the graphite sheet is broken or torn. It can be bonded onto the substrate without causing it. Moreover, even if it peels off from a board | substrate once by mistake in sticking etc. and it sticks together again, it can peel without damaging a graphite sheet, and it can bond again. The MIT bending life can be measured as described below.
このような特性を有する細長形状のグラファイトシートは、下記のような方法により製造することができる。
例えば図8に示すような内筒35、外筒36および外筒の両端部に配される蓋37からなる容器38を準備する。蓋37に設けられる穴39は、炭化時に発生する分解ガスを容器38の系外へ排出するために設けたものである。当該容器は、下記のような高温での連続使用に耐え得る材質で構成されたものであり、黒鉛、セラミックなどが例示できる。容器の大きさは、得られるグラファイトシートの大きさなどを考慮して、適宜決定することができる。そして、細長形状(例えば、幅100〜500mm、長さ35m)の高分子化合物より構成されたフィルム状のシートを内筒35に巻き付ける。前記シートを構成する高分子化合物としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドなど特許文献4に記載のものを用いることができるが、上記の物性を得る観点からは、ポリイミドが好ましい。
An elongated graphite sheet having such characteristics can be produced by the following method.
For example, a
次に、前記シートを巻きつけた内筒35を容器38内に配して、容器38を、電気炉内に横向き(図8に示すように蓋37が左右に配した状態、以下同じ。)に配置する。そして、窒素雰囲気下で、1400℃まで昇温し、炭素化処理を行う。この際の昇温速度としては、シートの融着、割れ、折れ、波打ちを防止するため、1〜5℃/minとし、1400℃での保持時間は概ね5分間にすると良い。
Next, the
その後、外筒36を取り外した状態でグラファイト化炉内に配置し(蓋37と内筒35で支持されて炭化したシートが宙に浮く状態)、2800℃まで昇温し、黒鉛化処理を行う。この際の昇温速度としては、ブツ(微小な突起)、皺、破れ、たるみを防止するため、0.5〜10℃/minとすると良い。2800℃での保持時間は概ね5分間とすればよい。その後、常温まで冷却後、黒鉛化処理により得られたグラファイトシートを内筒35に緩みのないように巻き締め、先の黒鉛化処理の場合と同様にしてグラファイト化炉内に横向きに配置し、2900℃まで昇温し、黒鉛化処理を行う。昇温速度などは先の黒鉛化処理と同様である。
Thereafter, the
常温に冷却後、黒鉛化処理を2回行って得られたグラファイトシートを、常温で、圧縮処理する。圧縮処理としては、長尺のグラファイトシートを圧縮することができる公知の装置を用いて行えばよい。この際の荷重としては、厚み方向に、40〜120kgf/cm2(3.9〜11.8MPa)とすればよい。
幅が30mm以下のグラファイトシートは、上記のようにして得られたグラファイトシートを切断処理して得ることができる。
After cooling to room temperature, the graphite sheet obtained by performing the graphitization treatment twice is compressed at room temperature. The compression process may be performed using a known apparatus that can compress a long graphite sheet. The load at this time may be 40 to 120 kgf / cm 2 (3.9 to 11.8 MPa) in the thickness direction.
A graphite sheet having a width of 30 mm or less can be obtained by cutting the graphite sheet obtained as described above.
このようにして得られるグラファイトシートは、1回目よりも高温で再度黒鉛化処理を施し、圧縮処理しているため、長手方向に弛みがなく、平坦性の高いグラファイトシートが得られる。このように平坦性が向上することにより、グラファイトシートを含む伝熱層を放熱層、粘着剤層、基板などに接合する際に、皺などの発生を抑制することができ、密着性を向上させることもできる。 The graphite sheet obtained in this way is re-graphitized at a higher temperature than the first time and subjected to compression treatment, so that a graphite sheet having no flatness and high flatness can be obtained. By improving the flatness in this way, generation of wrinkles can be suppressed and the adhesion can be improved when the heat transfer layer including the graphite sheet is bonded to the heat dissipation layer, the adhesive layer, the substrate, and the like. You can also
平坦性は、圧縮処理して得られたグラファイトシートのたるみ測定を行うことにより確認でき、例えば30mm幅のシートにおいて測定される最端部(30mm幅シートではその両側部付近)と中央部(30mm幅のシートでは両側部から15mm付近)のたるみの差として下式から算出される値Aが、8mm以下であるのが好ましい。
A=(最端部のたるみ)−(中央部のたるみ)
The flatness can be confirmed by measuring the sag of the graphite sheet obtained by the compression treatment. For example, the outermost portion measured in a 30 mm width sheet (near both sides of the 30 mm width sheet) and the central portion (30 mm). It is preferable that the value A calculated from the following equation as a difference in sag in the width sheet (around 15 mm from both sides) is 8 mm or less.
A = (sag at the end) − (sag at the center)
グラファイトシートのたるみの評価は、JIS C2151に準拠して行うことができる。具体的には、所定の長さのフィルム(試験片)を巻き戻し、1500mm離れた2本の平行する棒に直角方向に載せ、中央部で均一な懸垂線からの偏差を測定する。尚、グラファイトシートは極めて裂けやすい材料であるため、シートに加える張力は、シートの幅10mm当たり20gf(0.20N)とする。また、試験片は、巻き戻すのに必要な最小限の張力でゆっくりとグラファイトシートのロールから新しく約2000mmの長さを引き出したものを用いる。この際、試験片を取り出す部分は、ロールの巻きの中央付近とする。例えば、40m巻きのロールである場合、巻き終わりから20m付近から試験片を3枚取り出すようにする。試験片のたるみの値は3回の測定値の中央値とする。 The sag of the graphite sheet can be evaluated according to JIS C2151. Specifically, a film (test piece) of a predetermined length is unwound and placed on two parallel bars separated by 1500 mm in a perpendicular direction, and the deviation from a uniform catenary line is measured at the center. Since the graphite sheet is a material that is extremely easy to tear, the tension applied to the sheet is 20 gf (0.20 N) per 10 mm of the sheet width. In addition, a test piece is used which is slowly drawn from a roll of graphite sheet with a minimum tension necessary for unwinding to a new length of about 2000 mm. At this time, the portion from which the test piece is taken out is near the center of the roll winding. For example, in the case of a 40-m roll, three test pieces are taken out from around 20 m from the end of winding. The slack value of the test piece is the median value of three measurements.
前記Aの算出は、前記と同様にJIS C2151に準拠して、最端部のたるみと中央部のたるみを測定し、その差をAとして算出する。具体的には、所定の長さのフィルム(試験片)を巻き戻し、1500mm離れた2本の平行する棒に直角方向に載せ、最端部の懸垂線からのたるみの長さを測定し、次に、中央部の懸垂線からのたるみの長さを測定し、A値を算出する。シートの両側について同様の測定を行い、その平均値を1回の測定とした。端部のたるみの値は、3枚の試験片に対して実施して、その中央値とする。 The calculation of A is based on JIS C2151 as described above, and the sag at the end and the sag at the center are measured, and the difference is calculated as A. Specifically, a film (test piece) of a predetermined length is rewound and placed on two parallel bars separated by 1500 mm in a perpendicular direction, and the length of slack from the catenary line at the end is measured. Next, the length of slack from the catenary line at the center is measured, and the A value is calculated. The same measurement was performed on both sides of the sheet, and the average value was taken as one measurement. The value of the sagging at the end is carried out for three test pieces, and the median value thereof is taken.
また、当該グラファイトシートの面方向の熱伝導率は、下式のように面方向の熱拡散率、密度、比熱を乗じて、算出できる。
λ=αdC
λ:面方向の熱伝導率(W/mK)
α:面方向の熱拡散率(m2/s)
d:密度(kg/m3)
C:比熱(J/kg・K)
Further, the thermal conductivity in the plane direction of the graphite sheet can be calculated by multiplying the thermal diffusivity, density, and specific heat in the plane direction as in the following formula.
λ = αdC
λ: thermal conductivity in the plane direction (W / mK)
α: thermal diffusivity in the plane direction (m 2 / s)
d: Density (kg / m 3 )
C: Specific heat (J / kg · K)
前記面方向の熱拡散率は、光交流法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社から入手可能な「LaserPit」)を用いて、グラファイトフィルムを4×40mmのサンプル形状に切り取り、20℃の雰囲気下、10Hzにおいて測定することにより求めることができる。 The thermal diffusivity in the plane direction was measured by cutting a graphite film into a 4 × 40 mm sample shape using a thermal diffusivity measuring device (“LaserPit” available from ULVAC-RIKO Co., Ltd.) by an optical alternating current method. It can be determined by measuring at 10 Hz in an atmosphere of ° C.
前記密度は、グラファイトシートの重量(g)をグラファイトシートの縦、横、厚みの積で算出した体積(cm3)で除して算出することができる。 The density can be calculated by dividing the weight (g) of the graphite sheet by the volume (cm 3 ) calculated by the product of the vertical, horizontal and thickness of the graphite sheet.
前記比熱は、エスアイアイナノテクノロジー株式会社製の熱分析システムである示差走査熱量計DSC220CUを使用し、20℃から260℃まで10℃/minの昇温条件で測定することができる。 The specific heat can be measured from 20 ° C. to 260 ° C. under a temperature rising condition of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter DSC220CU which is a thermal analysis system manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.
グラファイトシートの厚みは、200mm×250mmのグラファイトシートを厚みゲージ(ハイデンハイン(株)社製、HEIDENHAIN−CERTO)を用い、室温25℃の恒温室にて、任意の10点を測定し、その平均値を用いる。厚みのバラツキは、10枚のグラファイトシートについて、シート面内の任意の10点を測定し、その平均値との差とする。 The thickness of the graphite sheet is a 200 mm × 250 mm graphite sheet using a thickness gauge (HEIDENHAIN-CERTO, manufactured by HEIDENHAIN Co., Ltd.), measuring 10 points in a constant temperature room at 25 ° C., and averaging Use the value. As for the thickness variation, about 10 graphite sheets, arbitrary 10 points in the sheet surface are measured and taken as a difference from the average value.
グラファイトシートのMIT曲げ寿命(MIT耐屈曲試験)は、グラファイトシートを1.5×10cmにカットし、東洋精機(株)製のMIT耐揉疲労試験機型式Dを用いて、試験荷重100gf(0.98N)、速度90回/分、折り曲げクランプの曲率半径Rは2mmで行う。折り曲げ角度は左右へ135°で測定する。なお、スプリングはφ14mmのものを使用する。 The MIT bending life (MIT flex resistance test) of the graphite sheet was obtained by cutting the graphite sheet to 1.5 × 10 cm and using a MIT fatigue resistance tester model D manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., with a test load of 100 gf (0 .98 N), the speed is 90 times / minute, and the radius of curvature R of the bending clamp is 2 mm. The bending angle is measured at 135 ° to the left and right. A spring with a diameter of 14 mm is used.
第1形態では、前記基板表面に設けられる伝熱層の外面に放熱部材からなる放熱層を設けても良い。この場合、放熱層の側端の位置は、対応する伝熱層の側端の位置と一致するように設けても良いし(例えば図2〜5に示す伝熱層と放熱層の位置関係)、放熱層の側端部が、前記伝熱層の対面する側端部を覆うように折り曲げて設けても良い(例えば図6に示す伝熱層と放熱層の側端部の配置)。このように放熱層を設けることにより、伝熱層からの放熱性が向上し、LEDによる温度上昇をより抑制することが可能となる。 In a 1st form, you may provide the thermal radiation layer which consists of a thermal radiation member in the outer surface of the heat-transfer layer provided in the said board | substrate surface. In this case, the position of the side end of the heat dissipation layer may be provided so as to coincide with the position of the side end of the corresponding heat transfer layer (for example, the positional relationship between the heat transfer layer and the heat dissipation layer shown in FIGS. 2 to 5). Further, the side end portion of the heat dissipation layer may be bent so as to cover the side end portion facing the heat transfer layer (for example, arrangement of the heat transfer layer and the side end portion of the heat dissipation layer shown in FIG. 6). By providing the heat dissipation layer in this manner, the heat dissipation from the heat transfer layer is improved, and the temperature rise due to the LED can be further suppressed.
また、放熱層の側端部が、前記伝熱層の対面する側端部を覆うように折り曲げて設けた場合で、さらに伝熱層が放熱層とは反対側の面に後述する粘着材層を設けた場合(例えば、図6に示す場合)は、グラファイトシートが放熱層と粘着材層に被覆されるため、当該構成、即ち、グラファイトシートを被覆するように放熱層、グラファイトシート、粘着材層を順次積層して一体化したシートを単体の部材として形成した場合に、グラファイトシートの粉落ちを防止することができる。また、当該部材を基板に貼り付ける際に、誤って一旦基板に貼り付けたグラファイトシートを基板から引き剥がす際に、層間強度の弱いグラファイトシートの層間剥離を防止することができる。尚、このような構成の典型例は図6に示す構成であるが、粘着材層が図のグラファイトシート上面近傍まで側端に沿って伸び、その外側に放熱層を配する構成や、粘着材層とグラファイトシートの側端を一致させ、それらの側端に沿って放熱層を配する構成などを例示できる。 Further, when the side end portion of the heat dissipation layer is provided so as to cover the side end portion facing the heat transfer layer, the heat transfer layer is further provided on the surface opposite to the heat dissipation layer, which will be described later. Is provided (for example, in the case shown in FIG. 6), the graphite sheet is covered with the heat dissipation layer and the adhesive material layer, so that the configuration, that is, the heat dissipation layer, the graphite sheet, and the adhesive material so as to cover the graphite sheet. When a sheet in which the layers are sequentially laminated and integrated is formed as a single member, it is possible to prevent the graphite sheet from falling off. Moreover, when the member is attached to the substrate, it is possible to prevent delamination of the graphite sheet having low interlayer strength when the graphite sheet once accidentally attached to the substrate is peeled off from the substrate. A typical example of such a configuration is the configuration shown in FIG. 6, but the configuration in which the adhesive layer extends along the side edge to the vicinity of the upper surface of the graphite sheet in the figure, and the heat radiation layer is arranged outside thereof, A configuration in which the side edges of the layer and the graphite sheet are made to coincide with each other and the heat dissipation layer is arranged along these side edges can be exemplified.
前記放熱部材としては、伝熱層からの放熱を促進することが可能であれば特に限定はないが、放射効率、即ち、放熱性の観点から、ポリエチレンテレフタレートシート(PETシート)、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、アクリル系ポリマーシート、シリコーン系ポリマーシートまたはアルミ板よりなる部材を用いるのが好ましい。また、高い放熱性を確保する観点から、放射率が0.9以上である部材を用いるのが好ましい。
放射率は、所定の大きさ(例えば100×100mm)の放熱部材を株式会社ジャパンセンサー製の放射率測定装置、TSS−5Xを使用して23℃において測定を行うことにより測定することができる。放射率が高いほど、熱を赤外線ないし遠赤外線に変換し、放射する能力が高いため、放熱特性に優れるといえる。
また、放熱層を構成する放熱部材の厚みは、特に限定はなく、使用する材料の放熱特性により適宜決定すれば良い。
The heat dissipation member is not particularly limited as long as it can promote heat dissipation from the heat transfer layer, but from the viewpoint of radiation efficiency, that is, heat dissipation, a polyethylene terephthalate sheet (PET sheet), a polyethylene sheet, and polypropylene. It is preferable to use a member made of a sheet, an acrylic polymer sheet, a silicone polymer sheet, or an aluminum plate. Moreover, it is preferable to use the member whose emissivity is 0.9 or more from a viewpoint of ensuring high heat dissipation.
The emissivity can be measured by measuring a heat radiating member having a predetermined size (for example, 100 × 100 mm) at 23 ° C. using an emissivity measuring apparatus manufactured by Japan Sensor Co., Ltd., TSS-5X. The higher the emissivity, the higher the ability to convert and radiate heat from infrared rays to far infrared rays.
Moreover, the thickness of the heat radiating member which comprises a heat radiating layer does not have limitation in particular, What is necessary is just to determine suitably with the heat radiating characteristic of the material to be used.
第1形態では、前記伝熱層に、前記基板側となる内面側に粘着材層を設けてもよい。この場合、粘着材層は、その側端の位置がグラファイトシートの対応する側端の位置と一致するように設けても良いし(例えば図2〜5に示すグラファイトシートと粘着材層の位置関係)、粘着材層の側端部がグラファイトシートの対面する側端部を覆うように折り曲げて設けても良い(例えば図6に示すグラファイトシートと粘着材層の側端部の配置)。このように粘着材層を設けることにより、基板と伝熱層の密着性が向上し、基板から伝熱層への熱伝導性が向上し、LEDの温度上昇を抑制することが可能となる。また、粘着材層を、粘着材層の側端部がグラファイトシートの対面する側端部を覆うように折り曲げて設け、さらに放熱層をも設けた場合には、放熱層の説明において詳述したのと同様のことがあてはまる。 In the first embodiment, an adhesive layer may be provided on the inner surface side that is the substrate side in the heat transfer layer. In this case, the pressure-sensitive adhesive layer may be provided so that the position of its side edge coincides with the position of the corresponding side edge of the graphite sheet (for example, the positional relationship between the graphite sheet and the pressure-sensitive adhesive layer shown in FIGS. 2 to 5). ), And may be provided so that the side edge of the adhesive layer covers the side edge of the graphite sheet facing (for example, the arrangement of the graphite sheet and the side edge of the adhesive layer shown in FIG. 6). By providing the adhesive material layer in this manner, the adhesion between the substrate and the heat transfer layer is improved, the thermal conductivity from the substrate to the heat transfer layer is improved, and the temperature rise of the LED can be suppressed. Further, when the adhesive material layer is provided so that the side end portion of the adhesive material layer covers the side end portion facing the graphite sheet, and further provided with a heat dissipation layer, it is described in detail in the description of the heat dissipation layer. The same applies to.
また、前記伝熱層の外面に放熱層を設ける場合、前記放熱層側となる外面側に粘着材層を設けてもよい。このように粘着材層を設けることにより、放熱層と伝熱層の密着性が向上し、伝熱層から放熱層への熱伝導性が向上し、LEDの温度上昇を抑制することが可能となる。
上記のような粘着材層としては、熱伝導性が確保されれば特に限定はなく、市販の粘着材、例えば、シリコーン系粘着材、アクリル系粘着材などを用いることができる。
Moreover, when providing a thermal radiation layer in the outer surface of the said heat-transfer layer, you may provide an adhesive material layer in the outer surface side used as the said thermal radiation layer side. By providing the adhesive material layer in this way, the adhesion between the heat dissipation layer and the heat transfer layer is improved, the thermal conductivity from the heat transfer layer to the heat dissipation layer is improved, and the temperature rise of the LED can be suppressed. Become.
The adhesive layer as described above is not particularly limited as long as thermal conductivity is ensured, and a commercially available adhesive material such as a silicone-based adhesive material or an acrylic adhesive material can be used.
前記のように、伝熱層を基板のLEDと反対側の面よりも大きくして配する場合、放熱性を向上させる手段として、伝熱層の形状を、例えば下記の(i)〜(iv)のような各種形状を採用することができる。また、これらの形状を可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。 As described above, when the heat transfer layer is arranged larger than the surface of the substrate opposite to the LED, the shape of the heat transfer layer is, for example, the following (i) to (iv) ) Can be employed. Moreover, you may combine these shapes suitably in the possible range.
(i)前記伝熱層の両側端部(短手方向の側端部)が、基板側端部から更に前記本体部内面側に延設されるように構成する。これにより、伝熱層から本体部分への熱拡散が図られ、本体部からの放熱を可能にすることで放熱性をより向上させることが可能となる。 (I) Both end portions (side ends in the short direction) of the heat transfer layer are configured to further extend from the substrate side end portion to the inner surface of the main body portion. Thereby, thermal diffusion from the heat transfer layer to the main body portion is achieved, and heat dissipation can be further improved by enabling heat dissipation from the main body portion.
(ii)前記伝熱層が前記基板に対してフィン状に折り曲げられるように構成する。これにより、本体部の内部での空気の流動が促進され、伝熱層のうちのフィン状に構成された部分での放熱性が向上する。 (Ii) The heat transfer layer is configured to be bent in a fin shape with respect to the substrate. Thereby, the flow of the air inside a main-body part is accelerated | stimulated, and the heat dissipation in the part comprised in the fin shape among heat-transfer layers improves.
(iii)前記基板と前記伝熱層との間に小孔を設ける。小孔の配置は、空気を効果的に流動させることができれば特に限定はなく、例えば、基板の長手方向のほぼ全長に亘って設けてもよし、部分的に設けても良い。このように、小孔部分に空気が流れることにより、伝熱層の放熱性が向上する。 (Iii) A small hole is provided between the substrate and the heat transfer layer. The arrangement of the small holes is not particularly limited as long as air can be effectively flowed. For example, the small holes may be provided over substantially the entire length in the longitudinal direction of the substrate, or may be provided partially. Thus, the heat dissipation of the heat transfer layer is improved by the air flowing through the small hole portion.
(iv)前記伝熱層が、その両側端部を貼り合わせて筒状に構成され、その外面の一部または全体が前記基板のLEDと反対側の面と前記本体部の内面とに密着状態で支持されているように構成する。このように伝熱層が基板のLEDと反対側の面と本体部の内面と密着していることで、本体部への伝熱が促進され、LEDの温度上昇を効果的に抑制することができる。また、伝熱層を支持するために、筒状の内部に芯材を配してもよい。当該芯材を配することで、伝熱層を本体部の内面に密着させることが容易になる。
また、伝熱層を構成するグラファイトシートを筒状に形成する際に、当該形状を保持することが容易になる。例えば、芯材にグラファイトシートを巻き付けることで容易に筒状を形成させることができ、本発明のように、伝熱層を細長形状に形成する際に特に有効である。当該芯材としては、特に限定はないが、発泡体を用いるのが好ましい。発泡体を用いることで、柔軟な形状変化が可能となり、本体部と基板との間で押圧された場合に応力を緩和することができ、伝熱層を構成するグラファイトシートに損傷を与えることなく、伝熱層と基板や本体部との密着性をも向上させることが可能になる。発泡体としては、特に限定はなく、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂などの発泡樹脂を公知の方法にて成形したものを用いることができる。
(Iv) The heat transfer layer is formed in a cylindrical shape by sticking both end portions thereof, and a part or the whole of the outer surface is in close contact with the surface of the substrate opposite to the LED and the inner surface of the main body. It is configured to be supported by In this way, the heat transfer layer is in intimate contact with the surface of the substrate opposite to the LED and the inner surface of the main body, so that heat transfer to the main body is promoted and the temperature rise of the LED can be effectively suppressed. it can. Moreover, in order to support a heat-transfer layer, you may arrange | position a core material inside a cylinder shape. By arranging the core material, the heat transfer layer can be easily adhered to the inner surface of the main body.
Moreover, when the graphite sheet which comprises a heat-transfer layer is formed in a cylinder shape, it becomes easy to hold | maintain the said shape. For example, a cylindrical sheet can be easily formed by wrapping a graphite sheet around a core material, which is particularly effective when the heat transfer layer is formed in an elongated shape as in the present invention. Although there is no limitation in particular as the said core material, It is preferable to use a foam. By using a foam, flexible shape change is possible, stress can be relieved when pressed between the main body and the substrate, without damaging the graphite sheet constituting the heat transfer layer In addition, the adhesion between the heat transfer layer and the substrate or the main body can be improved. The foam is not particularly limited, and a foamed resin such as a urethane resin or a styrene resin formed by a known method can be used.
上記構成を、図面を用いてより詳細に説明する。図1は、本発明に係るライン状照明具の一実施形態の概略を示した切り欠き斜視図である。図1に示すライン状照明具1は、複数のLED2が一列に配された基板3(アルミニウム製基板(アルミ基板とも称する。)9と絶縁層8から構成される)、本体部4から構成され、本体部4は、LEDを配置していない側から基板3の両側端部を長手方向に沿って支持する支持部5、LEDを配置した側から基板3を覆うカバー6、外部電源との接続を担う接続ピン12を備え、支持部5とカバー6の長手方向の両端部に配されて両者を固定するキャップ7とから構成される。また、支持部5とカバー6はフック13により嵌合固定される。さらに、基板3のLED2を配した面とは反対側の裏面側に伝熱層10と放熱層11が順次積層されている。
The above configuration will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cutaway perspective view showing an outline of an embodiment of a line illuminator according to the present invention. A line-shaped luminaire 1 shown in FIG. 1 includes a substrate 3 (consisting of an aluminum substrate (also referred to as an aluminum substrate) 9) and an insulating layer 8 on which a plurality of
図2〜4は、本発明に係るライン状照明具の短手方向断面図であり、放熱層の側端の位置は、対応する伝熱層の側端の位置と一致するように設けた点で共通するが、それぞれ異なる基板、伝熱層、放熱層の構成を有する実施形態を示したものである。図2(a)に示す実施形態は、本体部としてポリカーボネート製の透光性チューブ14を採用し、アルミニウム製基板9の表面側(図の基板9の下側)に絶縁層8を配した基板3にLED2を配列し、基板9の裏面(図の基板の上側)全体に伝熱層10および放熱層11を設けたライン状照明具である。また、図2(b)に示すように、放熱層11は、伝熱層10の外面(図の上側)に例えばPETシートを用いて層状に設けられている。さらに、伝熱層11は、基板側となる内面側(図2(b)の下側)から外面に向かい順に粘着材層16およびグラファイトシート15が層状に設けられている。
2-4 is a cross-sectional view in the short-side direction of the line illuminator according to the present invention, and the position of the side end of the heat dissipation layer is provided so as to coincide with the position of the side end of the corresponding heat transfer layer. However, the embodiments have different substrates, heat transfer layers, and heat dissipation layers, respectively. In the embodiment shown in FIG. 2 (a), a light-transmitting
図3に示す実施形態は、ガラスエポキシ基板17の表面側(図3(a)の基板17の下側)にLED2を配列した点で図2に示した実施形態とは異なる。基板17の裏面(図3(a)の基板17の上側)全体に伝熱層10と放熱層11を層状に配し、伝熱層10および放熱層11の各構成は図2(b)に示した実施形態と同様である(図3(b)参照)。
The embodiment shown in FIG. 3 is different from the embodiment shown in FIG. 2 in that the
図4に示す実施形態は、ガラスエポキシ基板17の表面側(図4(a)の基板17の下側)にLED2を配列する点、基板17の裏面(図4(a)の基板17の上側)全体に伝熱層18と放熱層19を配する点は、図3に示す実施形態と同様であるが、本実施形態では、放熱層19を構成する放熱部材がアルミ板である点、伝熱層18が、図4(b)に示すように、基板側となる内面側(図4(b)の下側)および放熱層側となる外面側(図4(b)の上側)に粘着材層16を設けている点で図3の実施形態とは異なる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the
図5は、放熱層と伝熱層の構成につき、他の実施形態を模式的に示す斜視図である。図5に示す実施形態は、図2〜4に示す実施形態における放熱層と伝熱層の構成とは異なり、放熱層20の側端部21a、bが、伝熱層を構成するグラファイトシート15の対面する側端部22a、bを覆うように折り曲げて設けられ、粘着材層23の側端部24a、bが、前記グラファイトシート15の対面する側端部22a、bを覆うように折り曲げて設けられたものである。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing another embodiment of the configuration of the heat dissipation layer and the heat transfer layer. The embodiment shown in FIG. 5 is different from the configurations of the heat dissipation layer and the heat transfer layer in the embodiment shown in FIGS. 2 to 4, and the side edges 21 a and 21 b of the
図6(a)〜(d)は、それぞれ、図3に示す実施形態をベースとし、伝熱層と放熱層の構造を変更したライン状照明具の他の実施形態を示す断面図であり、図6(e)は、図6(d)の伝熱層と放熱層の構成部分を拡大した模式図である。 6 (a) to 6 (d) are cross-sectional views showing other embodiments of the line illuminating device based on the embodiment shown in FIG. 3 and changing the structure of the heat transfer layer and the heat dissipation layer, FIG.6 (e) is the schematic diagram which expanded the structural part of the heat-transfer layer of FIG.6 (d), and a thermal radiation layer.
図6(a)の変更例は、伝熱層10と放熱層11の両側端部を、基板側端部25から更に本体部を構成する透光性チューブ14の内面側26に延設する延設部27を設けたものであり、前記(i)の一実施形態を示すものである。延設部27は長手方向の全長に亘り設けても良いし、部分的に設けても良い。
6 (a) is an example in which both end portions of the
図6(b)の変更例は、基板17と伝熱層10との間に小孔28を設けたものであり、前記(ii)の一実施形態を示すものである。小孔28は、長手方向の全長に亘り設けても良いし、部分的に設けても良い。また、本変更例では、伝熱層と放熱層に凸部を設けた例を示したが、伝熱層などは平面状に形成し、基板17側に溝を設けることにより基板と伝熱層との間に小孔を形成しても良い。
In the modified example of FIG. 6B, a
図6(c)の変更例は、伝熱層10と放熱層11の両側端部を折り曲げて、フィン状の突起部29を設けたものであり、前記(iii)の一実施形態を示すものである。突起部29は長手方向の全長に亘り設けても良いし、部分的に設けても良い。また、突起部の端部を本体部を構成する透光性チューブ14の内面と接合させても良い。
In the modified example of FIG. 6C, both end portions of the
図6(d)の変更例は、伝熱層10が、その両側端部を貼り合わせて筒状に構成され、その外面の一部が基板17のLED2と反対側の面30と本体部を構成する透光性チューブ14の内面26とに密着状態で支持されているように構成したものであり、前記(iv)の一実施形態を示すものである。本実施形態では、筒状の内部に芯材31が内部全体にわたり配置されている。図6(e)は、図6(d)の伝熱層10、放熱層11、および芯材31により構成される部分を示す拡大図であり、図6(e)の芯材31の側から順に放射状に、放熱層11を構成するPETシート、伝熱層10を構成するグラファイトシート15、粘着材層16が配される。
In the modified example of FIG. 6D, the
次に、前記基板内部に伝熱層を設けた構成である、第2形態について説明する。ここでは、第2形態に特有の点についてのみ説明し、第1形態と共通する部分は説明を省略する。
ここで、基板内部とは、基板の表裏面以外の部分を意味し、層構造の基板の場合の中間層を構成する場合は、本発明における「基板内部」に含まれる。従って、基板が基板本体とLEDを保持する側の絶縁層より構成される場合、前記伝熱層を、前記基板の基板本体と絶縁層の間に介装させても良い。この際に用いられる伝熱層としては、その形状や材質は第1形態の場合と同様のものを採用することができる。
また、基板本体と伝熱層との密着性を向上させ、伝熱性を向上させる観点から、前記伝熱層が、基板本体側となる面側に粘着材層を設けても良い。尚、第2形態では、基板本体が放熱層の役割を担うため、放熱層は設けない。
Next, a second embodiment, which is a configuration in which a heat transfer layer is provided inside the substrate, will be described. Here, only points peculiar to the second embodiment will be described, and description of portions common to the first embodiment will be omitted.
Here, the inside of the substrate means a portion other than the front and back surfaces of the substrate, and the case where the intermediate layer in the case of the substrate having the layer structure is included in the “inside of the substrate” in the present invention. Therefore, when the substrate is composed of the substrate main body and the insulating layer on the side holding the LED, the heat transfer layer may be interposed between the substrate main body and the insulating layer of the substrate. As the heat transfer layer used at this time, the same shape and material as in the first embodiment can be adopted.
In addition, from the viewpoint of improving the adhesion between the substrate body and the heat transfer layer and improving the heat transfer property, the heat transfer layer may be provided with an adhesive layer on the surface side which is the substrate body side. In the second embodiment, since the substrate body plays the role of the heat dissipation layer, no heat dissipation layer is provided.
第2形態を、図面を用いてより詳細に説明する。図7(a)は、本発明に係るライン状照明具の短手方向断面図であり、本体部としてポリカーボネート製の透明チューブ14を採用し、アルミニウム製の基板本体(アルミ基板本体とも称する)32の表面側(図中、基板本体32の下側)に伝熱層34を設け、さらに伝熱層34の下側に絶縁層33を配してLED2を配列したライン状照明具である。図7(b)に示すように、本実施形態における伝熱層34は、グラファイトシート15の基板本体34側に粘着材層16を設けて積層したものである。
A 2nd form is demonstrated in detail using drawing. FIG. 7A is a cross-sectional view in the short-side direction of the line-shaped illuminating device according to the present invention. The
本発明に係るライン照明具は、細長形状のグラファイトシートを含む伝熱層を設けたものであるため、従来金属性基板に設けられていた金属性のフィンを設けることなく、伝熱性を向上させ、LEDの温度上昇を抑制可能であるため、ライン状照明具を構成する前記基板と前記グラファイトシートの重量を、80g以下とすることが可能である。従って、本発明は、蛍光灯の代替可能な、軽量で、LEDの発光効率の低下や短寿命化を抑制することができるライン状照明具として特に好適である。 Since the line illuminator according to the present invention is provided with a heat transfer layer including an elongated graphite sheet, the heat transfer performance is improved without providing the metal fins conventionally provided on the metal substrate. Since the temperature rise of the LED can be suppressed, the weight of the substrate and the graphite sheet constituting the line illuminator can be 80 g or less. Therefore, the present invention is particularly suitable as a line-shaped illuminator that can be used in place of a fluorescent lamp, is light, and can suppress a decrease in LED light emission efficiency and a reduction in lifetime.
次に、実施例により、本発明をより詳細に説明する。
(製造例)
先ず、本発明において用いる細長形状のグラファイトシートの製造例を以下に説明する。
<厚み40μmのグラファイトシート>
厚さ75μm、幅250mm、長さ35mのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、アピカルAV)を、図8に示す容器38を用い、外径100mm、長さ300mmの黒鉛製の内筒35に巻き付け、内径130mmの外筒36、蓋37を被せた。容器38を、電気炉内に横向きにセットし、窒素雰囲気下、1400℃まで昇温速度2℃/minで昇温し、炭素化処理をおこなった。1400℃での保持時間は5分とした。次に、得られたロール状の炭化フィルムを横向きにグラファイト化炉内にセットし(支えにより炭化フィルムを宙に浮かせた状態)、2800℃まで昇温速度3℃/minで昇温し、黒鉛化処理を実施した。2800℃での保持時間は5分とした。冷却後、この黒鉛化処理により得られたグラファイトフィルムを再び、外径100mmの内筒35にゆるみのないように巻き締め、容器38を再びグラファイト炉内に横向きにセットし、再度2900℃まで昇温速度5℃/minで昇温し、黒鉛化処理を実施した。2900℃での保持時間は5分とした。
得られたグラファイトフィルムを圧縮処理(厚み方向に、80kgf/cm2(7.8MPa)の荷重を加えてプレス機で押す)し、厚み40μmのグラファイトシートを得た。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.
(Production example)
First, an example of producing an elongated graphite sheet used in the present invention will be described below.
<Graphite sheet with a thickness of 40 μm>
A polyimide film having a thickness of 75 μm, a width of 250 mm, and a length of 35 m was wound around a graphite
The obtained graphite film was subjected to compression treatment (in the thickness direction, a load of 80 kgf / cm 2 (7.8 MPa) was applied and pressed with a press machine) to obtain a graphite sheet having a thickness of 40 μm.
<厚み25μmのグラファイトシート>
厚さ50μm、幅250mm、長さ50mのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、アピカルAV)を用いたこと以外は厚み40μmのグラファイトシートと同様にして厚み25μmのグラファイトシートを得た。
<Graphite sheet with a thickness of 25 μm>
A graphite sheet having a thickness of 25 μm was obtained in the same manner as the graphite sheet having a thickness of 40 μm, except that a polyimide film having a thickness of 50 μm, a width of 250 mm, and a length of 50 m was used (Apical AV manufactured by Kaneka Corporation).
<グラファイトシートの特性の測定>
上記のようにして得られたそれぞれのグラファイトシートについて、上述した方法にて、熱伝導率、厚み、MIT曲げ寿命を算出した。各シートの厚みはそれぞれ25μm、40μmであり、熱伝導率はいずれも、1200W/mK、MIT曲げ寿命はいずれも、10000回以上であった。また、平坦性の指標である前記のA値はいずれのシートも8mm以下であった。
<Measurement of characteristics of graphite sheet>
About each graphite sheet obtained by making it above, the heat conductivity, thickness, and MIT bending life were computed by the method mentioned above. The thickness of each sheet was 25 μm and 40 μm, respectively, the thermal conductivity was 1200 W / mK, and the MIT bending life was 10,000 times or more. Further, the A value as an index of flatness was 8 mm or less for all sheets.
(シミュレーション)
本発明では、既に方法が確立しているシミュレーション技術を用いて、本発明による放熱性を検証した。即ち、所定条件においてライン状照明具を点灯させた時のLED表面中央部の最高温度を参照し、当該温度の程度を検証した。そこで、先ず、シミュレーション条件について説明する。尚、LEDの温度は、ライン状照明具の長手方向の端部と中央部に位置するLEDを参照した値である。
(simulation)
In this invention, the heat dissipation by this invention was verified using the simulation technique which the method has already established. That is, the maximum temperature at the center of the LED surface when the line-shaped illuminator was turned on under a predetermined condition was referred to, and the degree of the temperature was verified. First, simulation conditions will be described. In addition, the temperature of LED is the value which referred LED located in the edge part and center part of the longitudinal direction of a linear illuminating device.
図9は、シミュレーションにおいて採用したライン状照明具44の全体構造の概略を示したものである。図9に示すように、本体部43を構成する透光性チューブ40(ポリカーボネート製)およびキャップ42を含む全体形状としては方形を採用した。また、本体部43内部には、基板41にLED2が配されている。尚、図9に示すように、ライン状照明具44の短手方向をx、長手方向をy、高さ方向をzとしてシミュレーションを行った。
FIG. 9 shows an outline of the overall structure of the line-shaped
図10は、基板41部分等の概略を示したものである。LED2の数は100個、LED2の大きさは2×3×2mm、発熱量は120mW/個とした。発熱量は、一般的なLED灯(17W)の公表値から、光への変換効率を0.3と仮定し、全消費電力をLEDの個数で除し、0.7で乗じて算出した値である。ライン状照明具44の長手方向の長さ(L)を1178m、短手方向の長さ(W)を30mmとした。また、図11(a)に示すように、本体部43の高さ(H)は30mmとした。基板41、本体部43を構成する透光性チューブ40およびキャップ7の厚みは何れも1mmとした。また、表1に、使用したソフトウェア等の諸条件をまとめた。
FIG. 10 shows an outline of the portion of the
(実施例1〜12、比較例1〜4)
基板、本体部、伝熱層、放熱層の構成を表3〜5に示すように設定し、表2に示す材料物性値を用いて、シミュレーションを行った。伝熱層は基板の長手方向の全長に亘り設けた。表2中、LED(シリコーン樹脂)とは、LEDとそれを被覆するシリコーン樹脂とからなる部材についての物性を示したものである。
(Examples 1-12, Comparative Examples 1-4)
The configurations of the substrate, the main body, the heat transfer layer, and the heat dissipation layer were set as shown in Tables 3 to 5, and simulations were performed using the material property values shown in Table 2. The heat transfer layer was provided over the entire length in the longitudinal direction of the substrate. In Table 2, LED (silicone resin) indicates physical properties of a member composed of an LED and a silicone resin covering the LED.
基板、伝熱層および放熱層の構造は、図2〜4、図7、図6(a)、(d)(実施例)および図12(a)〜(c)(比較例)に対応するものを採用した。尚、実施例11、12は、それぞれ図6(d)、(a)に対応する構成である。実施例9は、図2に示す基板3、放熱層11、伝熱層10の構成をベースとして、その形状を図6(d)に示す、筒状の層を設けた構成としたものである。実施例10は、図2に示す基板3、放熱層11、伝熱層10の構成をベースとして、その形状を図6(a)に示す、延設部を設けた構成としたものである。尚、これらの構成は、表3中の構成例として、便宜的に図6(a)’、図6(d)’と記載した。
The structures of the substrate, the heat transfer layer, and the heat dissipation layer correspond to FIGS. 2 to 4, 7, 6 (a) and 6 (d) (Example) and FIGS. 12 (a) to (c) (Comparative Example). The thing was adopted. In addition, Example 11 and 12 is a structure corresponding to FIG.6 (d) and (a), respectively. Example 9 is based on the configuration of the
尚、実施例9〜12においては、伝熱層、放熱層の積層構造以外の形状を、図11(b)、(c)に示す、伝熱層と放熱層からなる層45の延設部46、芯材47を内腔部に有する筒状にした層45の断面形状のように、曲線ではなく直線を基調とした形状を採用してシミュレーションを行った。図11(b)では、延設部46の長さ(h1)を5mmとした。図11(c)の、芯材47を内腔部に有する筒状にした層45の高さ(h2)を13mm、基板41と透光性チューブ40の内面とに密着した幅(w1)を7mmとした。
In Examples 9 to 12, the shape other than the laminated structure of the heat transfer layer and the heat dissipation layer is an extension portion of the
図12(a)は、図2の構成から伝熱層10および放熱層11を取り除いた態様を示したものである。図12(b)は、図3の構成から伝熱層10および放熱層11を取り除いた態様を示したものである。図12(c)は、図4の構成から伝熱層18を取り除いた態様を示したものである。図12(d)は、図7の構成から伝熱層34を取り除いた態様を示したものである。尚、図12(a)と(d)とは、アルミ基板またはアルミ基板本体に絶縁層を設けた点で、実質的に同じ構成を有することになる。
FIG. 12A shows a mode in which the
実施例および比較例の構成、およびシミュレーション結果に基づく評価結果を表3〜5に示す。表3〜5に記載の温度に関する評価としては、それぞれ表中の比較例の中央部の値を基準値とし、各実施例の「中央部」の温度から基準の「中央部」の温度を引いた値を示した。基準とした比較例の効果の欄は0となる。また、重量に関する評価としては、Aは75g以下、Bは75.1〜100g、Cは、100.1〜160g、Dは160.1g以上とした。またGSはグラファイトシートの略称である。 The structure of an Example and a comparative example and the evaluation result based on a simulation result are shown to Tables 3-5. As evaluation about the temperature of Tables 3-5, the value of the center part of the comparative example in a table | surface is made into a reference value, respectively, and the temperature of the reference | standard "center part" is subtracted from the temperature of "center part" of each Example. The value was shown. The column of the effect of the comparative example as a reference is 0. Moreover, as evaluation regarding a weight, A was 75 g or less, B was 75.1-100 g, C was 100.1-160 g, D was 160.1 g or more. GS is an abbreviation for graphite sheet.
基板としてガラスエポキシ基板を用いた場合(比較例2)、120W/mKと熱伝導率が高いアルミ基板を用いた場合(比較例1)に比べ、重量を軽量化させることができるものの、LED温度が極端に上昇してしまう結果となった。
実施例3、4では、細長形状の基板としてガラスエポキシ基板を用いているが、該基板の裏面に、その全長に亘り細長形状のグラファイトシートよりなる伝熱層およびその外面にPETシートからなる放熱層を貼り付けることで、比較例2に比べてLEDの温度は中央部の温度で78℃程度と、大幅に温度を低下させることができ、十分な放熱性を得ることができた。この点は実施例11、12の場合も同様である。また、グラファイトシートよりなる伝熱層およびPETシートからなる放熱層の重量は、幅30mm、長手方向長さ1178mmで、厚みが25μmの場合は4.6g、同じ幅、長さで、厚みが40μmの場合は5.6gと非常に軽いため、実施例3、4は、比較例2と比べても重量の増加は僅かで、アルミ基板を用いた比較例1と比べると20g以上重量を軽くすることができた。この点は、伝熱層と放熱層の幅を40mmとし、その構造を特定の形状にした実施例11、12の場合も同様である。
Compared to the case where a glass epoxy substrate is used as the substrate (Comparative Example 2) and the case where an aluminum substrate having a high thermal conductivity of 120 W / mK is used (Comparative Example 1), the weight can be reduced, but the LED temperature Resulted in an extreme rise.
In Examples 3 and 4, a glass epoxy substrate is used as the elongated substrate. On the back surface of the substrate, a heat transfer layer composed of an elongated graphite sheet over the entire length and a heat radiation composed of a PET sheet on the outer surface thereof. By sticking the layer, the temperature of the LED was about 78 ° C. at the central portion as compared with Comparative Example 2, and the temperature could be drastically reduced, and sufficient heat dissipation was obtained. This is the same in the case of Examples 11 and 12. The weight of the heat transfer layer made of the graphite sheet and the heat radiation layer made of the PET sheet is 30 mm in width, 1178 mm in the length in the longitudinal direction, and 4.6 g when the thickness is 25 μm, and the thickness is 40 μm with the same width and length. In this case, since the weight is very light at 5.6 g, the weight of Examples 3 and 4 is only slightly increased compared to Comparative Example 2, and the weight is reduced by 20 g or more compared to Comparative Example 1 using an aluminum substrate. I was able to. This is the same in the case of Examples 11 and 12 in which the width of the heat transfer layer and the heat dissipation layer is 40 mm and the structure is a specific shape.
次に細長形状の基板としてアルミ基板またはアルミ基板本体と絶縁層の積層体を用いた場合について検討する。比較例3のように、比較例1に対して基板の厚みを2倍にした場合、重量が88gも重くなったのにも関わらず、温度低減効果は中央部の温度で低下幅が2℃程度と僅かな効果しか得られなかった。一方、実施例1、2のようにアルミ基板の裏面にその長手方向全長に亘りグラファイトシートよりなる伝熱層およびその外面に放熱層を設けた場合は、比較例1に比べ、重量増加は5g程度と僅かである上に、中央部の温度で5℃程度の温度低減効果を得ることができた。この点は、伝熱層と放熱層の構造を特定の形状にした実施例9、10の場合も同様である。 Next, the case where an aluminum substrate or a laminate of an aluminum substrate body and an insulating layer is used as an elongated substrate will be considered. As in Comparative Example 3, when the thickness of the substrate was doubled compared to Comparative Example 1, the temperature reduction effect was reduced by 2 ° C. at the temperature of the central portion, even though the weight increased by 88 g. Only a slight effect was obtained. On the other hand, when the heat transfer layer made of a graphite sheet is provided on the back surface of the aluminum substrate over the entire length in the longitudinal direction as in Examples 1 and 2, and the heat dissipation layer is provided on the outer surface, the weight increase is 5 g compared to Comparative Example 1. In addition to the slight degree, a temperature reduction effect of about 5 ° C. could be obtained at the temperature at the center. This is the same as in the case of Examples 9 and 10 in which the structures of the heat transfer layer and the heat dissipation layer have a specific shape.
また、伝熱層を構成するグラファイトシートを設ける位置として、実施例5、6のようにアルミ基板本体と絶縁層との間に配することでも、同様の温度低減効果を得られることがわかった。ただし、実施例1および2のように、基板の裏面に、その全長に亘り細長形状のグラファイトシートからなる伝熱層とその外面に放熱層とを設けた場合に比べ、実施例5および6のように基板と絶縁層の間に、該基板の全長に亘り細長形状のグラファイトシートからなる伝熱層を設けた場合は、中央部の温度で、1.5℃程度ではあるが、温度が高くなった。これは、表面の放射による熱拡散効率の違いによるものであると考えられる。実施例5、6のように基板の裏面に伝熱層と放熱層が設けられていない場合は、アルミ基板の放射率が低いために放射による放熱が小さくなる。一方、実施例1、2では伝熱層を構成するグラファイトシートの外面に放射率の高いPETシートが設けられているため、放射による放熱効果がアルミに比べて高く、基板の裏面にグラファイトシートよりなる伝熱層およびその外面にPETシートからなる放熱層を設けた方が、放熱効果が高くなったと考えられる。 Further, it was found that the same temperature reduction effect can be obtained by arranging the graphite sheet constituting the heat transfer layer between the aluminum substrate body and the insulating layer as in Examples 5 and 6. . However, as in Examples 1 and 2, compared to the case where a heat transfer layer made of an elongated graphite sheet is provided on the back surface of the substrate and a heat radiation layer is provided on the outer surface of the substrate, the surfaces of Examples 5 and 6 are compared. When a heat transfer layer made of an elongated graphite sheet is provided between the substrate and the insulating layer as described above, the temperature at the center is about 1.5 ° C., but the temperature is high. became. This is thought to be due to the difference in thermal diffusion efficiency due to surface radiation. When the heat transfer layer and the heat dissipation layer are not provided on the back surface of the substrate as in the fifth and sixth embodiments, the heat dissipation due to the radiation is reduced because the emissivity of the aluminum substrate is low. On the other hand, in Examples 1 and 2, since the PET sheet having a high emissivity is provided on the outer surface of the graphite sheet constituting the heat transfer layer, the heat radiation effect by radiation is higher than that of aluminum, and from the graphite sheet on the back surface of the substrate. It is considered that the heat dissipation effect was enhanced when the heat transfer layer and the heat dissipation layer made of PET sheet were provided on the outer surface.
さらに、細長形状の基板としてガラスエポキシ基板を用い、アルミ板を放熱部材として用いた場合(実施例7、8)は、比較例4のようにガラスエポキシ基板に直接アルミ板を設けるよりも、ガラスエポキシ基板とアルミ板の間にグラファイトシートよりなる伝熱層を介装したほうが、放熱効果が高くなった。これは、グラファイトシートをガラスエポキシ基板とアルミ板の間に挟み込むことで、グラファイトシートがクッションのような働きをし、接触抵抗を低減でき、伝熱性が向上したためであると考えられる。このように基板上にアルミ板などのヒートシンクのような放熱部品を搭載するような場合でも、グラファイトシートよりなる伝熱層を基板の長手方向全長に亘り設けることで、伝熱性がより向上し、更なる放熱効果を得ることができると考えられる。 Further, when a glass epoxy substrate is used as the elongated substrate and an aluminum plate is used as the heat radiating member (Examples 7 and 8), the glass plate is formed rather than the aluminum plate directly provided on the glass epoxy substrate as in Comparative Example 4. The heat dissipation effect was higher when a heat transfer layer made of graphite sheet was interposed between the epoxy substrate and the aluminum plate. This is considered to be because the graphite sheet acts like a cushion by sandwiching the graphite sheet between the glass epoxy substrate and the aluminum plate, the contact resistance can be reduced, and the heat transfer is improved. Thus, even in the case where a heat dissipation component such as a heat sink such as an aluminum plate is mounted on the substrate, by providing a heat transfer layer made of a graphite sheet over the entire length in the longitudinal direction of the substrate, the heat transfer property is further improved. It is considered that a further heat dissipation effect can be obtained.
1 ライン状照明具
2 LED
3 基板
4 本体部
5 支持部
6 カバー
7 キャップ
8 絶縁層
9 アルミニウム製基板(アルミ基板)
10 伝熱層
11 放熱層
12 接続ピン
13 フック
14 透光性チューブ
15 グラファイトシート
16 粘着材層
17 ガラスエポキシ基板
18 伝熱層
19 放熱層(アルミ板)
20 放熱層
21a、b 放熱層20の側端部
22a、b グラファイトシート15の側端部
23 粘着材層23
24a、b 粘着材層23の側端部
25 基板側端部
26 透光性チューブ14の内面側
27 延設部
28 小孔
29 フィン状の突起部
30 基板17のLED2と反対側の面
31 芯材
32 アルミニウム製の基板本体(アルミ基板本体)
33 絶縁層
34 伝熱層
35 内筒
36 外筒
37 蓋37
38 容器
39 穴
40 透光性チューブ
41 基板
42 キャップ
43 本体部
44 ライン状照明具
45 伝熱層と放熱層からなる層45
46 延設部
47 芯材
L 長手方向長さ
W 短手方向長さ
H 本体部の高さ
h1 延設部46の長さ
h2 芯材47を内腔部に有する筒状にした層45の高さ
w1 基板41と透光性チューブ40の内面とに密着した幅
1
3 Substrate 4 Body portion 5 Support portion 6
DESCRIPTION OF
20
24a, b
33 Insulating
38
46
Claims (23)
該基板の両側端部を長手方向に亘って支持する同じく細長形状の本体部よりなるライン状照明具であって、
前記基板のLEDと反対側の面又は前記基板内部に、該基板の長手方向に亘る同じく細長形状のグラファイトシートを含む伝熱層を設けたことを特徴とするライン状照明具。 An elongated substrate in which a plurality of LEDs are arranged along the longitudinal direction;
A line-shaped illuminating device comprising a main body having an elongated shape that supports both side ends of the substrate in the longitudinal direction,
A line-shaped illuminating device, wherein a heat transfer layer including a graphite sheet having an elongated shape extending in the longitudinal direction of the substrate is provided on the surface of the substrate opposite to the LED or inside the substrate.
前記伝熱層を、前記基板の基板本体と絶縁層の間に介装してなる請求項1記載のライン状照明具。 The substrate is composed of a substrate body and an insulating layer on the side holding the LED,
The line-shaped lighting device according to claim 1, wherein the heat transfer layer is interposed between a substrate body and an insulating layer of the substrate.
The weight of the said board | substrate and the said graphite sheet is 80 g or less, The linear lighting fixture in any one of Claims 1-22.
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