JP2012084565A - Heat dissipation sheet and lighting device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、発光ダイオード等の発光素子で発生する熱を放熱する放熱シート及びこの放熱シートを用いた照明装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a heat dissipation sheet that dissipates heat generated by a light emitting element such as a light emitting diode, and an illumination device that uses the heat dissipation sheet.
近年、電子機器の小型化が進み、基板上には、電子部品が高密度に実装されている。このため、電子部品間のすきまが少なくなり、各電子部品で発生した熱の放熱が問題となっている。特に、LEDチップ(発光ダイオード)等の発光素子を用いた照明装置(LEDモジュール)では、発光素子の温度が上昇するに従い、光出力の低下とともに寿命にも影響を与える。このため、LEDチップやEL素子等の固体発光素子を光源とする照明装置では、寿命、発光効率を改善するために、発生した熱を効率良く放熱して発光素子の温度上昇を抑制する必要がある。 In recent years, electronic devices have been miniaturized, and electronic components are mounted on a substrate at high density. For this reason, the clearance between the electronic components is reduced, and heat radiation generated in each electronic component is a problem. In particular, in a lighting device (LED module) using a light emitting element such as an LED chip (light emitting diode), as the temperature of the light emitting element rises, the light output decreases and the life is affected. For this reason, in an illumination device using a solid light emitting element such as an LED chip or an EL element as a light source, it is necessary to efficiently dissipate the generated heat to suppress the temperature rise of the light emitting element in order to improve the lifetime and the light emission efficiency. is there.
従来の電子機器では、電子部品で発生する熱の放熱性を高めるために、電子部品が実装される基板と放熱部材(例えば、放熱板や筺体)との間、もしくは、電子部品と放熱部材との間に、熱伝導性の高いシリコーンゲルを主成分とした放熱シートを介在させることが提案されている(例えば非特許文献1参照)。 In a conventional electronic device, in order to improve the heat dissipation of heat generated in the electronic component, between the substrate on which the electronic component is mounted and a heat radiating member (for example, a heat radiating plate or a housing), or between the electronic component and the heat radiating member, In the meantime, it has been proposed to interpose a heat dissipation sheet mainly composed of a silicone gel having high thermal conductivity (see, for example, Non-Patent Document 1).
例えば、照明装置に上記放熱シートを使用する場合、放熱シートをランプユニットと、このランプユニットを取り付けるソケットとの間に放熱シートを挟んで使用することになる。照明装置には、ランプユニットを回転(回動)させることでソケットへ固着(ツイスト&ロック)するタイプがあるが、従来の放熱シートは粘着性(タッグ性)が高く、ランプユニットを回転させながら固着する際に放熱シートがランプユニットとソケットとの間で滑らないため、放熱シートがねじれてしまい放熱性が低下するという問題があった。また、ランプユニットを回転させる際に、放熱シートにせん断力が生じるため放熱シートの耐久性が低下し、繰り返し使用することができないという問題があった。
本発明の実施形態は、このような問題を解決するためになされたもので、放熱性を確保しつつ、粘着性を低減した放熱シート及びこの放熱シートを用いた照明装置を提供することを目的とする。
For example, when the heat dissipation sheet is used in a lighting device, the heat dissipation sheet is used with the heat dissipation sheet sandwiched between a lamp unit and a socket to which the lamp unit is attached. There is a type in which the lighting unit is fixed (twisted and locked) to the socket by rotating (turning) the lamp unit, but the conventional heat radiation sheet has high adhesiveness (tag property), and while rotating the lamp unit Since the heat dissipation sheet does not slip between the lamp unit and the socket when fixed, there is a problem in that the heat dissipation sheet is twisted and heat dissipation is reduced. Further, when the lamp unit is rotated, a shearing force is generated in the heat radiating sheet, so that the durability of the heat radiating sheet is deteriorated and cannot be used repeatedly.
An embodiment of the present invention was made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a heat radiating sheet with reduced adhesiveness while securing heat radiating properties and a lighting device using the heat radiating sheet. And
実施形態に係る放熱シートは、有機材料を母材とするシートと、このシートの少なくとも一方の面に形成された金属層とを備える。 The heat dissipation sheet according to the embodiment includes a sheet having an organic material as a base material and a metal layer formed on at least one surface of the sheet.
本発明によれば、有機材料を母材とするシートの少なくとも一方の面に金属層を形成しているので、放熱性を確保しつつ、粘着性を低減することが期待できる。 According to the present invention, since the metal layer is formed on at least one surface of a sheet having an organic material as a base material, it can be expected that adhesiveness is reduced while ensuring heat dissipation.
(実施形態)
実施形態に係る照明装置は、発光手段を内蔵するランプユニットと、このランプユニットへ電力を供給すると共に、ランプユニットを回動により着脱可能に固着するソケットと、ランプユニットとソケットとの間に介在し、ランプユニットで生じる熱をソケットへ伝達する放熱シートとを備える。放熱シートは、1.85〜3.00kPaの圧力で押圧されている。また、放熱シートは、有機材料を母材とするシートと、このシートの少なくとも一方の面に形成された金属層とを備える。さらに、シートのマルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率は、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内である。
(Embodiment)
An illuminating device according to an embodiment includes a lamp unit including a light emitting unit, a socket that supplies electric power to the lamp unit and that is detachably fixed by rotation, and is interposed between the lamp unit and the socket. And a heat dissipating sheet that transfers heat generated in the lamp unit to the socket. The heat dissipation sheet is pressed at a pressure of 1.85 to 3.00 kPa. The heat dissipation sheet includes a sheet having an organic material as a base material and a metal layer formed on at least one surface of the sheet. Furthermore, the Martens hardness, creep rate, and elastic modulus of the sheet are in the range of 0.01 to 0.60 N / mm 2 , 0.5 to 20.0%, and 5.0 to 30.0%, respectively.
図1は、実施形態に係る照明装置1の外観斜視図である。図2は、実施形態に係る照明装置1の断面図である。図3は、シートの特性を説明するための図である。以下、図1〜3を参照して、実施形態に係る照明装置1について詳細に説明する。
FIG. 1 is an external perspective view of a
図1に示すように、実施形態に係る照明装置1は、ランプユニット100と、ランプユニット100で生じる熱をソケット300へ伝達する放熱シート200と、ランプユニット100を取り付けるためのソケット300とを備える。なお図1中のxは、天井を示している。
As shown in FIG. 1, the
(ランプユニット100)
図2に示すように、ランプユニット100は、発光体としてのLEDチップ101と、LEDチップ101を実装した基板102と、LEDチップ101の点灯、消灯、調光、調色等を制御する制御回路103と、LEDチップ101が実装される基板102及び制御回路103を収容する筺体104と、後述のソケット300を介して供給される電力及び制御信号を受信する端子105と、カバー106を備える。
(Lamp unit 100)
As shown in FIG. 2, the
LEDチップ101は、チップ・オン・ボード方式で基板102に1個以上実装される。LEDチップ101の実装個数は任意である。白色光を実現するために、青、緑及び赤の各色に発光する3つのLEDチップ101を基板102に実装してもよいし、青色光を発するLEDチップ101を基板102に実装してもよい。
One or
基板102は、金属製、例えば、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料で形成されている。基板102を絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。基板102の表面側には、配線が形成されており、LEDチップ101は、この表面上に形成された配線を介して制御回路103から供給される電力により発光する。
The
制御回路103は、後述する端子105を介して供給される交流電圧100Vを直流電圧24Vに変換して基板102を介してLEDチップ101へ供給すると共に、端子105を介して伝達される制御信号に基づいてLEDチップ101の点灯、消灯、調光、調色等を制御する。基板102及び制御回路103は、図示しないねじ等の係止部材により筺体104へ固定される。
The
筺体104は、LEDチップ101が実装される基板102及び制御回路103を収容すると共に、これら基板102及び制御回路103を支持する。筺体104には、ランプユニット100をソケット300に固着するための係合突起104a(図1では、ランプユニット100の背面側にあるため図示されていない)が設けられている。端子105は、ソケット300を介して供給される電力及び制御信号を受信する。カバー106は、ランプユニット100のグローブを構成し、透明もしくは光拡散性を有する半透明の部材、例えば、ガラスや有機材料等で構成される。
The
放熱シート200は、有機材料を母材とするシート201と、このシートの一方の面に形成された金属層202とを備える。放熱シート200は、ランプユニット100で生じる熱を後述するソケット300に設けられた放熱板301へ伝達する機能を有する。
The
(シート201)
シート201は、無機フィラーを含有する高分子ゲルシートからなる。フィラーは、熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料、例えば、アルミナ(Al2O3)、酸化シリコン(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、カーボン(C)などからなる。これらフィラーは、粉末状(粒子状)に加工したものを高分子ゲルに含有してもよい。
(Sheet 201)
The
高分子ゲルシートは、シリコーン又はアクリルからなり、形状を保持できる程度の硬さがあればよい。シリコーンゲルは、アクリルゲルに比べて経時変化が少ないため、シート201の母材としてより好適である。また、高分子ゲルシートへ添加するフィラーの割合は、10〜80wt%であることが好ましい。添加量が少ないと、熱伝導性が低くなり、添加量が多すぎると、シート201の密着性が損なわれる虞がある。
The polymer gel sheet is made of silicone or acrylic, and may be hard enough to maintain the shape. Silicone gel is more suitable as a base material for the
次に、シート201の特性(マルテンス硬さ、クリープ率、弾性率)について、図3を参照して説明する。
Next, the characteristics (Martens hardness, creep rate, elastic modulus) of the
(マルテンス硬さ)
マルテンス硬さは、ISO14577−1 Metallic materials - Instrumented indentation test for hardness and materials parameters Part1:Test method「金属材料―硬さのためのインデンテーション試験テストと材料パラメータ」で規定されている測定方法で得られる物性値である。そして、この物性値は、荷重と、当該押し込み深さとを用いて計算した。
(Martens hardness)
Martens hardness is obtained by the measurement method specified in ISO14577-1 Metallic materials-Instrumented indentation test for hardness and materials parameters Part1: Test method "Metal materials-Indentation test for hardness and material parameters" It is a physical property value. This physical property value was calculated using the load and the indentation depth.
シート201のマルテンス硬さは、0.01〜0.60N/mm2の範囲内であり、より好ましくは、0.01〜0.30N/mm2の範囲内である。マルテンス硬さが0.60N/mm2を超えると、シート201が硬くなりすぎて、ランプユニット100及びソケット300の放熱板301の形状に追従できず、ランプユニット100及び放熱板301の表面に存在する微小な凹凸を埋めることができない。このため、シート201とランプユニット100及びシート201と放熱板301との間に気泡が生じる。この気泡が断熱材となり、ランプユニット100から熱を効率良く放熱板301へ伝達できなくなる。また、マルテンス硬さが0.01N/mm2未満であると、シート201が液状もしくはジェル状となり、高分子ゲルシートに含まれる液体成分の乾燥等による経時変化が大きく長期の使用に適さない。
The Martens hardness of the
(クリープ率)
クリープ率(押し込みクリープ率とも言う)は、ある一定時間荷重を一定にした場合における深度(くぼみ深さ)の変化率であり、クリープ率をCとすると、以下の(1)式で表される。
C=((h2−h1)/h1)×100・・・(1)
(1)式のh1は設定試験荷重に達した時(図3のB点)の深度、h2は設定試験荷重を保持している時(図3のC点)の深度である。
(Creep rate)
The creep rate (also referred to as indentation creep rate) is the rate of change of depth (indentation depth) when the load is constant for a certain period of time. If the creep rate is C, it is expressed by the following equation (1). .
C = ((h2-h1) / h1) × 100 (1)
In equation (1), h1 is the depth when the set test load is reached (point B in FIG. 3), and h2 is the depth when the set test load is held (point C in FIG. 3).
シート201のクリープ率は、0.5〜20.0%の範囲内であり、より好ましくは、5.0〜20.0%の範囲内である。クリープ率が0.5%未満であると、シート201が変形しにくいため、ランプユニット100及びソケット300の放熱板301の形状に追従できず、ランプユニット100及び放熱板301の表面に存在する微小な凹凸を埋めることができない。このため、シート201とランプユニット100及びシート201と放熱板301との間に気泡が生じる。この気泡が断熱材となり、ランプユニット100から熱を効率良く放熱板301へ伝達できない。また、クリープ率が20.0%を超えると、シート201が変形しやすく、外部から加えられる力により断絶しやすくなる等の問題がある。
The creep rate of the
(弾性率)
弾性率は、変形のしにくさを表す物性値であり、弾性変化内での、応力とひずみの間の比例定数である。図3では、C点での深度とD点での深度との比率、すなわちC点とD点とを結ぶ線分の傾きで表わされる。
(Elastic modulus)
The elastic modulus is a physical property value representing the difficulty of deformation, and is a proportional constant between stress and strain within the elastic change. In FIG. 3, the ratio between the depth at the point C and the depth at the point D, that is, the slope of the line segment connecting the points C and D is represented.
シート201の弾性率は、5.0〜30.0%の範囲内であり、好ましくは、5.0〜15.0%の範囲内である。弾性率が30%を超えると、シート201が硬くなりすぎて、ランプユニット100及びソケット300の放熱板301の形状に追従できず、ランプユニット100及び放熱板301の表面に存在する微小な凹凸を埋めることができない。このため、シート201とランプユニット100及びシート201と放熱板301との間に気泡が生じる。この気泡が断熱材となり、ランプユニット100から熱を効率良く放熱板301へ伝達できない。また、弾性率が5%未満であると、シート201が液状もしくはジェル状となり、高分子ゲルシートに含まれる液体成分の乾燥等による経時変化が大きく長期の使用に適さない。
The elastic modulus of the
(金属層202)
金属層202は、ランプユニット100を後述するソケット300へツイスト&ロック方式で固着する際の滑り(非タッグ性)を確保するため、シート201の一方の面に形成される。金属層202を形成することにより、ランプユニット100又は放熱板301との間の摩擦抵抗が低減される。このため、ランプユニット100を回転(回動)させる際に、放熱シート200がランプユニット100と放熱板301との間で滑り、ランプユニット100の回転に合わせて放熱シート200も回転する。その結果、放熱シート200がねじれて変形してしまうことを防止できる。
(Metal layer 202)
The
なお、金属層202を形成した面は、ランプユニット100又はソケット300の放熱板301の表面の微小な凹凸(形状)に追従しにくくなるため、金属層202を形成しない場合に比べて熱伝導性が若干劣ることになる。このため、金属層202は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、銀(Ag)、錫(Sn)、Au(金)等、熱伝導性の高い金属又はこれらの合金から構成することが好ましく、その厚みも10μm程度とすることが好ましい。また、金属層202は、シート201の両面に形成してもよいが、熱伝導性を考慮して片面のみに形成することが好ましい。
Note that the surface on which the
金属層202は、上述した金属又は合金の薄膜を接着剤等によりシート201へ貼り付けて形成してもよく、上述した金属又は合金を蒸発させてシート201へ付着させる蒸着法を用いて形成してもよい。また、金属又は合金の微粒子を塗布(印刷)して形成してもよい。なお、シート201の厚みd1が、金属層202の厚みd2に比べて小さいと、シート201がランプユニット100及び放熱板301の表面の形状に追従できず、ランプユニット100及び放熱板301の表面に存在する微小な凹凸を埋めることができない。このため、シート201の厚みd1は、金属層202の厚みd2よりも大きい(d1>d2)ことが好ましい。
The
(ソケット300)
図2に示すように、ソケット300は、天井や壁等に取り付けられ、ランプユニット100を着脱可能に支持すると共にランプユニット100へ電力を供給する。ソケット300は、中央部が窪んだドーナツ形状をしており、この窪み(凹部)内には、ランプユニット100の係合突起104aと着脱可能に係合する係合溝300aが形成されている。また、ソケット300には、ランプユニット100の端子105をソケット300内へ挿入するための挿入孔300bが形成されている。
(Socket 300)
As shown in FIG. 2, the
挿入孔300b内には、ランプユニット100の端子105と係合して、ランプユニット100の端子105へ電力及び制御信号を伝達する端子(図示せず)が設けられている。この端子には、ソケット300外部から電力供給の電力線W1と制御信号を伝達する信号線W2が接続されている。また、ソケット300は、中央部に形成された窪みの底面には、200を介して伝達される熱を放熱するための放熱板301を備える。
A terminal (not shown) that engages with the
放熱板301は、ランプユニット100で生ずる熱を放熱する。このため、放熱板301は、熱伝導率の高い金属材料又は樹脂材料等で形成されている。金属材料としては、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等がある。また、放熱板301が樹脂材料で形成されている場合、アルマイト処理することが好ましい。アルマイト処理することにより放熱効果を高めることができる。
The
ランプユニット100の係合突起104aを、ソケット300の係合溝300aの位置に合わせた後、ソケット300中央部の窪みへランプユニット100の凸部100aを挿入しランプユニット100を図1の矢印の方向に回転させることで、ランプユニット100がソケット300に着脱可能に固着される(ツイスト&ロック)。なお、この実施形態では、ランプユニット100に係合突起104aを設け、ソケット300に係合溝300aを設けているが、ランプユニット100に係合溝を設け、ソケット300に係合突起を設けるようにしてもよい。
After the
次に、上記のように構成された照明装置1の作用について、図2を参照して説明する。
制御回路103から基板102を介してLEDチップ101に電力が供給されると、LEDチップ101が発光する。LEDチップ101で発生した光は、カバー106から照射される。この際、LEDチップ101の発光により生じた熱によりランプユニット100が熱くなるが、この熱はランプユニット100から放熱シート200を介して、ソケット300の放熱板301へと放熱される。
Next, the effect | action of the illuminating
When power is supplied from the
以上のように、この実施形態に係る放熱シート200は、シート201の一方の面に、熱伝導性の高い金属又はこれら金属の合金からなる金属層202を備えているので、放熱性を確保しつつ、粘着性を低減することができる。このため、ランプユニット100を回転させる際のランプユニット100又はソケット300の放熱板301との間の摩擦抵抗が低減され、放熱シート200がねじれて変形してしまうことを防止できる。結果、ランプユニット100と放熱シート200との密着性及び放熱シート200と放熱板301との密着性を保つことができ、放熱性が低下することを防止できる。
As described above, the
また、ランプユニット100を回転させる際に、放熱シート200の変形を防止することができるので、せん断力の発生を防止することができ、放熱シート200の耐久性が低下することを抑制することができる。
Further, when the
さらに、放熱シート200のシート201のマンテルス硬さ、クリープ率及び弾性率を、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内とし、より好ましくは、0.01〜0.30N/mm2、5.0〜20.0%及び5.0〜15.0%の範囲内としているので、追従性に優れ、ランプユニット100及び放熱板301の表面に存在する微小な凹凸を埋めることができる。
Further, the Mantels hardness, creep rate, and elastic modulus of the
このため、ランプユニット100及び放熱板301との接触面積が増大し、ランプユニット100のLEDチップ101で生じる熱を効率良くソケット300の放熱板301へ放熱できる。このため、ランプユニット100のLEDチップ101の温度上昇を抑制して光出力の低下を防止することができる。
For this reason, the contact area between the
さらに、放熱シート200のシート201は、アクリルやシリコーンなどの有機材料に対して、熱伝導性が良好で放熱性に優れたフィラー、例えば、アルミナ(Al2O3)、酸化シリコン(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、カーボン(C)などを10〜80wt%の割合で添加しているので、これらフィラーを介して熱が伝達されるため放熱性がさらに向上する。
Further, the
次に、実施形態に係るシートの具体的実施例及びその評価結果について記載する。なお、金属層202を形成した状態では、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率を測定することは困難であるため、以下の実施例1〜3及び比較例4〜8では、金属層202を形成していない状態、すなわち、シートのみのマルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率を測定している。また、実施例1〜3及び比較例1〜5のマルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率は、一般的な硬度測定機を用いて室温で測定した。
Next, specific examples of the sheet according to the embodiment and evaluation results thereof will be described. In addition, in the state which formed the
マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率の測定条件を以下に示す。
試験モード :負荷―除荷試験
試験力 :1mN
最小試験力 :0.002mN
負荷速度 :3(0.0500mN/sec)
負荷保持時間:10sec
除荷保持時間:0sec
The measurement conditions of Martens hardness, creep rate, and elastic modulus are shown below.
Test mode: Load-unloading test test force: 1 mN
Minimum test force: 0.002 mN
Load speed: 3 (0.0500 mN / sec)
Load holding time: 10 sec
Unloading retention time: 0 sec
(実施例1)
実施例1では、Al2O3(フィラー)を30wt%添加したアクリルゲルシートをシートとした。実施例1のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.20N/mm2、10.0%、9.0%及び0.6℃/Wであった。
Example 1
In Example 1, an acrylic gel sheet to which 30 wt% of Al 2 O 3 (filler) was added was used as a sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Example 1 were 0.20 N / mm 2 , 10.0%, 9.0%, and 0.6 ° C./W, respectively.
(実施例2)
実施例2では、Al2O3(フィラー)を40wt%添加したシリコーンゲルシートをシートとした。実施例2のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.30N/mm2、6.0%、30.0%及び0.7℃/Wであった。
(Example 2)
In Example 2, a silicone gel sheet added with 40 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as the sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Example 2 were 0.30 N / mm 2 , 6.0%, 30.0%, and 0.7 ° C./W, respectively.
(実施例3)
実施例3では、Al2O3(フィラー)を70wt%添加したシリコーンゲルシートをシートとした。実施例3のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.5N/mm2、13.0%、2.0%及び0.3℃/Wであった。
(Example 3)
In Example 3, a silicone gel sheet added with 70 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as a sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus and thermal resistance of the sheet of Example 3 were 0.5 N / mm 2 , 13.0%, 2.0% and 0.3 ° C./W, respectively.
(比較例1)
比較例1では、Al2O3(フィラー)を40wt%添加したシリコーンゲルシートをシートとした。比較例1のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.00N/mm2、0.0%、0.0%及び0.3℃/Wであった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a silicone gel sheet added with 40 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as a sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Comparative Example 1 were 0.00 N / mm 2 , 0.0%, 0.0%, and 0.3 ° C./W, respectively.
(比較例2)
比較例2では、Al2O3(フィラー)を30wt%添加したアクリルゲルシートをシートとした。比較例2のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.40N/mm2、3.0%、50.0%及び1.2℃/Wであった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, an acrylic gel sheet added with 30 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as the sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Comparative Example 2 were 0.40 N / mm 2 , 3.0%, 50.0%, and 1.2 ° C./W, respectively.
(比較例3)
比較例3では、Al2O3(フィラー)を40wt%添加したシリコーンゲルシートをシートとした。比較例3のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.70N/mm2、1.0%、30.0%及び1.5℃/Wであった。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a silicone gel sheet added with 40 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as a sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Comparative Example 3 were 0.70 N / mm 2 , 1.0%, 30.0%, and 1.5 ° C./W, respectively.
(比較例4)
比較例4では、Al2O3(フィラー)を40wt%添加したシリコーンゲルシートをシートとした。比較例4のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.55N/mm2、0.3%、30.0%及び1.8℃/Wであった。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, a silicone gel sheet added with 40 wt% of Al 2 O 3 (filler) was used as the sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Comparative Example 4 were 0.55 N / mm 2 , 0.3%, 30.0%, and 1.8 ° C./W, respectively.
(比較例5)
比較例5では、Al2O3(フィラー)を40wt%添加したシリコーンゲルシートを放シートとした。比較例5のシートのマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率及び熱抵抗は、それぞれ0.02N/mm2、25.0%、5.0%及び1.2℃/Wであった。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, a silicone gel sheet to which 40 wt% of Al 2 O 3 (filler) was added was used as a release sheet. The Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of the sheet of Comparative Example 5 were 0.02 N / mm 2 , 25.0%, 5.0%, and 1.2 ° C./W, respectively.
表1は、実施例1〜3及び比較例1〜5のマルテンス硬さ、クリープ率、弾性率および熱抵抗の測定結果を表にしたものである。なお、表1の試料A〜Cが上記実施例1〜3に対応し、試料D〜Hが上記比較例1〜5に対応する。 Table 1 lists the measurement results of Martens hardness, creep rate, elastic modulus, and thermal resistance of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5. Samples A to C in Table 1 correspond to Examples 1 to 3 above, and Samples D to H correspond to Comparative Examples 1 to 5 above.
表1から明らかなように、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率が、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内である実施例1〜3の試料A〜Cについては、熱抵抗がそれぞれ0.6℃/W、0.7℃/W、0.3℃/W(1℃/W未満)であり、良好な熱伝導性が得られることがわかる。 As apparent from Table 1, the Martens hardness, creep rate, and elastic modulus are in the range of 0.01 to 0.60 N / mm 2 , 0.5 to 20.0%, and 5.0 to 30.0%, respectively. For the samples A to C of Examples 1 to 3 in the above, the thermal resistance is 0.6 ° C / W, 0.7 ° C / W, 0.3 ° C / W (less than 1 ° C / W), respectively. It can be seen that good thermal conductivity is obtained.
一方、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率が、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内にない比較例2〜5の試料E〜Hについては、熱抵抗がそれぞれ1.2℃/W、1.5℃/W、1.8℃/W、1.2℃/W(1℃/W以上)であり、実施例1〜3の試料A〜Cに比較して熱伝導性が劣ることがわかる。 On the other hand, the comparative example 2 whose Martens hardness, a creep rate, and an elasticity modulus are not in the range of 0.01-0.60 N / mm < 2 >, 0.5-20.0%, and 5.0-30.0%, respectively. For the samples E to H of -5, the thermal resistance is 1.2 ° C / W, 1.5 ° C / W, 1.8 ° C / W, 1.2 ° C / W (1 ° C / W or more), respectively It turns out that heat conductivity is inferior compared with sample AC of Examples 1-3.
なお、比較例1の試料Dは、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率が、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内にないにもかかわらず、熱抵抗が0.3℃/W(1℃/W未満)であり、一見熱伝導性が良好であるように思われる。しかし、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率が、それぞれ0.0N/mm2、0.0.%及び0.0%であるため、シートが液状もしくはジェル状となり、このシートに含まれる液体成分の乾燥等による経時変化が大きく実用に耐えない。 Sample D of Comparative Example 1 has a Martens hardness, a creep rate, and an elastic modulus of 0.01 to 0.60 N / mm 2 , 0.5 to 20.0%, and 5.0 to 30.0%, respectively. The thermal resistance is 0.3 ° C./W (less than 1 ° C./W) although it does not fall within the range, and the thermal conductivity seems to be good. However, the Martens hardness, creep rate, and elastic modulus are 0.0 N / mm 2 , 0.0. % And 0.0%, the sheet becomes liquid or gel, and the change over time due to the drying of the liquid component contained in the sheet is so great that it cannot be put into practical use.
また、比較例5の試料Hは、クリープ率が25%であることから、シートが変形しやすく密着性が向上し、熱抵抗が低くなるようにも思われる。しかし、実際には、熱抵抗は高い値となっている。これは、クリープ率が高いと、シートが容易に変形するために、シートの取付時における一時的な荷重の影響でシートが大きく変形し、基板及び筺体との間に隙間が生じ、却って密着性が損なわれたことに起因する。 Moreover, since the creep rate of the sample H of Comparative Example 5 is 25%, it seems that the sheet is easily deformed, the adhesion is improved, and the thermal resistance is lowered. However, in practice, the thermal resistance is high. This is because when the creep rate is high, the sheet is easily deformed, so that the sheet is greatly deformed due to the effect of a temporary load at the time of mounting the sheet, and a gap is formed between the substrate and the housing, and the adhesion is This is due to the damage.
以上、表1に示す結果から、マルテンス硬さ、クリープ率及び弾性率が、それぞれ0.01〜0.60N/mm2、0.5〜20.0%及び5.0〜30.0%の範囲内である実施例1〜3の試料A〜Cについては、熱抵抗が低く、良好な熱伝導性が得られることがわかった。 As described above, from the results shown in Table 1, the Martens hardness, the creep rate, and the elastic modulus are 0.01 to 0.60 N / mm 2 , 0.5 to 20.0%, and 5.0 to 30.0%, respectively. About sample AC of Examples 1-3 which are in the range, it turned out that heat resistance is low and favorable thermal conductivity is obtained.
図4は、放熱シート200の熱抵抗と荷重(圧力)との関係を調べた結果を示す図である。図4において、縦軸は熱抵抗(℃/W)、横軸は圧力(Pa)である。図4の試料(以下、放熱シートと称する)には、実施例3の試料Cの片側の全面にアルミ(Al)を10μm形成したものを使用した。また、荷重(圧力)の測定には、富士フィルム社製のプレスケールを使用した。プレスケールは、圧力に応じて色が変化し、変化後の色を保持する。このため、加圧後のプレスケールの色を観察することで、圧力を測定することが可能である。また、プレスケールは、フィルム全体が圧力を検出するセンサーとなるため、平面全体の圧力のバランス、分布、大きさ等を正確に測定することができる。
FIG. 4 is a diagram showing the results of examining the relationship between the thermal resistance and the load (pressure) of the
図4に示すように、放熱シートにかかる圧力が1850Paまでは熱抵抗が高いが、放熱シートにかかる圧力が1850Pa以上になると熱抵抗が急激に低くなり、その後、放熱シートにかかる圧力が増加しても熱抵抗は略0.10(℃/W)で飽和することがわかる。以上のことから、放熱シートへの荷重(圧力)は、1.85〜3.00kPaの範囲内とすることが好ましいことがわかる。圧力が1.85kPa未満では熱抵抗が高く、3.00kPaを超えると放熱シートが変形し、ランプユニット100及びソケット300の放熱板301との間に隙間が生じ却って密着性が損なわれる虞があるためである。
As shown in FIG. 4, the thermal resistance is high until the pressure applied to the heat radiating sheet is up to 1850 Pa. However, when the pressure applied to the heat radiating sheet is 1850 Pa or higher, the thermal resistance decreases rapidly, and then the pressure applied to the heat radiating sheet increases. However, it can be seen that the thermal resistance is saturated at about 0.10 (° C./W). From the above, it can be seen that the load (pressure) to the heat dissipation sheet is preferably in the range of 1.85 to 3.00 kPa. If the pressure is less than 1.85 kPa, the thermal resistance is high, and if it exceeds 3.00 kPa, the heat radiating sheet is deformed, and there is a possibility that a gap is formed between the
図5は、放熱シートの熱抵抗の変化を調べた結果を示す図である。図5において、縦軸は熱抵抗増加率(%)、横軸は加熱時間(hour)である。熱抵抗増加率の測定は、温度150℃、荷重(圧力)2kPaの状態で行った。図5の試料には、実施例3の試料Cと、実施例3の試料Cの片側の全面にアルミニウム(Al)を10μm形成したもの(放熱シート)とを使用した。また、圧力の測定には、富士フィルム社製のプレスケールを使用した。 FIG. 5 is a diagram showing the results of examining changes in the thermal resistance of the heat dissipation sheet. In FIG. 5, the vertical axis represents the rate of increase in thermal resistance (%), and the horizontal axis represents the heating time (hour). The rate of increase in thermal resistance was measured at a temperature of 150 ° C. and a load (pressure) of 2 kPa. As the sample in FIG. 5, the sample C of Example 3 and the sample C of Example 3 formed with 10 μm of aluminum (Al) on the entire surface on one side (heat radiation sheet) were used. In addition, a prescale manufactured by Fuji Film was used for the pressure measurement.
熱抵抗増加率は、加熱状態の放熱シートの熱抵抗を、加熱していない状態の放熱シートの熱抵抗(初期値)で除算した値であり、初期値から熱抵抗がどれだけ増加もしくは減少したかを示す。熱抵抗増加率がプラス(+)の場合は、熱抵抗が初期値から増加したことを示し、熱抵抗増加率がマイナス(―)の場合は、熱抵抗が初期値から低下したことを示す。 The thermal resistance increase rate is the value obtained by dividing the thermal resistance of the heat dissipation sheet in the heated state by the thermal resistance (initial value) of the heat dissipation sheet in the unheated state, and how much the thermal resistance has increased or decreased from the initial value. Indicate. When the thermal resistance increase rate is positive (+), it indicates that the thermal resistance has increased from the initial value, and when the thermal resistance increase rate is negative (−), it indicates that the thermal resistance has decreased from the initial value.
図5に示すように、金属膜(アルミニウム)の有無にかかわらず、熱抵抗増加率に大きな変化の違いは見られず、良好な結果が有られていることがわかる。また、合わせて非粘着性(非タッグ性)についても確認したが、金属膜(アルミニウム)を形成した面に粘着性(タッグ性)が生じる等の問題は見られなかった。 As shown in FIG. 5, it can be seen that there is no significant change in the rate of increase in thermal resistance regardless of the presence or absence of a metal film (aluminum), and that there are good results. In addition, although non-adhesiveness (non-tagging) was also confirmed, there was no problem such as the occurrence of adhesiveness (tagging) on the surface on which the metal film (aluminum) was formed.
1…照明装置、100…ランプユニット、100a…凸部、101…LEDチップ、102…基板、103…制御回路、104…筺体、104a…係合突起、105…端子、106…カバー、200…放熱シート、201…シート、202…金属層、300…ソケット、300a…係合溝、300b…挿入孔、301…放熱板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記シートの少なくとも一方の面に形成された金属層と、
を備えることを特徴とする放熱シート。 A sheet based on an organic material;
A metal layer formed on at least one surface of the sheet;
A heat dissipating sheet comprising:
前記ランプユニットへ電力を供給すると共に、前記ランプユニットを回動により着脱可能に固着するソケットと、
前記ランプユニットと前記ソケットとの間に介在し、前記ランプユニットで生じる熱を前記ソケットへ伝達する請求項1又は請求項2記載の放熱シートと、
を備えることを特徴とする照明装置。 A lamp unit incorporating a light emitting means;
A socket for supplying electric power to the lamp unit, and removably fixing the lamp unit by rotation;
The heat dissipation sheet according to claim 1 or 2, wherein the heat dissipation sheet is interposed between the lamp unit and the socket and transfers heat generated in the lamp unit to the socket.
A lighting device comprising:
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