JP2015056235A - Lighting device and radiator for lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED等の半導体発光素子を使用する照明装置及び照明装置用の放熱器に関する。 The present invention relates to an illumination device that uses a semiconductor light emitting element such as an LED, and a radiator for the illumination device.
近年、新たな照明として、発光ダイオード(LED)や半導体ダイオード(LD)等の半導体発光素子を光源として用いた照明装置が開発されている。これらは、低消費電力であり、小型で耐衝撃性が高く、長寿命であるなどの利点を有する。特に近年は、LEDの高出力化が進み、蛍光灯を置き換える他、水銀灯やハロゲンランプのような高出力の光源にも代替可能な高出力のタイプも開発されてきている。 In recent years, as new illumination, an illumination device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor diode (LD) as a light source has been developed. These have advantages such as low power consumption, small size, high impact resistance, and long life. In particular, in recent years, LEDs have increased in output, and in addition to replacing fluorescent lamps, high output types that can be replaced with high output light sources such as mercury lamps and halogen lamps have been developed.
しかしながら、このような半導体発光素子は、高出力化に伴い発熱量も大きくなるため、その効果的な放熱構造が求められている。例えば、LEDは、低消費電力であり、長寿命であることがその利点とされているが、長時間にわたって連続使用することで、その温度が異常な高温(例えば100℃以上)まで上昇すると、その寿命が著しく短くなる等の問題点がある。このため、LEDを使用する照明装置においては、長時間連続使用する状態においても、LEDの温度が実質使用上問題のない温度(好ましくは80℃未満)となるように温度制御されることが望ましい。特に、LEDはサイズ自体が小型であることから、放熱できる面積が少なく、長期にわたって安定した信頼性を確保するには効率の良い放熱構造が必須となる。そこで、金属製の放熱フィンなどをLEDチップと熱結合状態とした放熱構造が知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。
However, since such a semiconductor light-emitting element also generates a large amount of heat as the output increases, an effective heat dissipation structure is required. For example, LED has low power consumption and long life as its advantage, but when used continuously for a long time, when its temperature rises to an abnormally high temperature (for example, 100 ° C. or higher), There is a problem that the lifetime is remarkably shortened. For this reason, in a lighting device using LEDs, it is desirable that the temperature of the LEDs be controlled so that the temperature of the LEDs is substantially free from problems in use (preferably less than 80 ° C.) even when used continuously for a long time. . In particular, since the size of the LED itself is small, an area that can dissipate heat is small, and an efficient heat dissipating structure is essential to ensure stable reliability over a long period of time. Thus, a heat dissipation structure in which a metal heatsink fin or the like is thermally coupled to the LED chip is known (see, for example,
このような金属製の放熱フィンは、熱伝導性と軽量化とを考慮してアルミニウム製のものが多用されている。しかしながら、アルミニウムといえども重量は相当あり、どうしても大型化が避けられない。特に、水銀灯に代わるような高出力タイプにおいては、放熱性能も相応に求められる結果、極めて大型で重い放熱フィンを照明装置の背面に付加するような形態となっている。また、水銀灯のような高出力タイプの照明は、工場用の照明やスタジアムの照明、街路灯、高速道路やトンネル用の照明といった用途で利用されているところ、これらは高所に設置されることが多い。このような用途においては、重い照明装置の設置作業の作業性が悪くなる。さらに、照明装置の重量が重くなると、その固定構造も相応の強度が求められ、特に、交換やメンテナンスが困難な高所取り付け用の照明装置においては耐久性も高い仕様が求められ、取り付け作業の手間の増大やコストアップが伴う。このため、より軽量で取り付け作業の容易な照明装置が求められていた。 Such metal radiating fins are often made of aluminum in consideration of thermal conductivity and weight reduction. However, even aluminum is quite heavy and inevitably increases in size. In particular, in a high-output type that replaces a mercury lamp, heat dissipation performance is also required, and as a result, a very large and heavy heat dissipation fin is added to the back surface of the lighting device. In addition, high-power type lighting such as mercury lamps are used in applications such as factory lighting, stadium lighting, street lighting, highway and tunnel lighting, etc. There are many. In such an application, workability of installation work of a heavy lighting device is deteriorated. Furthermore, when the weight of the lighting device increases, the fixing structure is required to have a suitable strength.In particular, the lighting device for mounting at high places that is difficult to replace or maintain is required to have high durability specifications. Increases labor and costs. For this reason, there has been a demand for a lighting device that is lighter and easier to mount.
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、放熱構造の軽量化を図った照明装置及び照明装置用の放熱器を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. A main object of the present invention is to provide an illuminating device and a radiator for the illuminating device in which the heat dissipation structure is reduced in weight.
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置によれば、一以上の半導体発光素子1と、前記半導体発光素子1が実装面2Xに実装される実装基板2と、前記半導体発光素子1に供給する電力を調整するための電源部6と、前記実装基板2の第二面2Yに熱結合状態で固定される金属製の支持体3と、前記支持体3に熱結合状態で固定される複数の放熱板4とを備え、前記放熱板4が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする。
上記構成により、照明装置に装備される放熱器の放熱板を紙製として、従来の金属製の放熱板に比べて大幅な軽量化を図ることができ、もって設置のための作業を省力化でき信頼性を向上できる利点が得られる。
In order to achieve the above object, according to the illumination device of the present invention, one or more semiconductor
With the above configuration, the heatsink of the heatsink installed in the lighting device can be made of paper, making it significantly lighter than conventional metal heatsinks, thus saving labor for installation. The advantage that reliability can be improved is obtained.
本発明の照明装置は、前記支持体3を板状として、前記実装基板2に対して略垂直姿勢に配置すると共に、該支持体3の表面から突出するように前記複数の放熱板4を固定することができる。
上記構成により、支持体を板状として実装基板に対して略垂直姿勢に配置することで、支持体の裏面側の領域を有効に利用しながら広い放熱面積を確保できる。とくに、板状の支持体の表面から多数の放熱板を突出させることでより効果的に放熱できる。
In the lighting device according to the present invention, the
With the above configuration, by arranging the support in a plate shape in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate, it is possible to ensure a wide heat radiation area while effectively using the region on the back side of the support. In particular, heat can be radiated more effectively by projecting a large number of heat radiating plates from the surface of the plate-like support.
本発明の照明装置は、前記複数の放熱板4を、隣接する放熱板4同士が互いに離間される姿勢で前記支持体3の両面に固定することができる。
上記構成により、支持体の両面に放熱板を突出させることで放熱面積を広くしながら、隣接する放熱板同士を互いに離間させることで各放熱板の放熱効果を向上できる。
In the lighting device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, the heat dissipation effect of each heat dissipation plate can be improved by separating adjacent heat dissipation plates from each other while widening the heat dissipation area by projecting the heat dissipation plates on both sides of the support.
本発明の照明装置は、前記複数の放熱板4を、前記実装基板2に対して略垂直姿勢で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の軸方向に配置することで、複数の放熱板に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板の第二面から放出される熱を、略垂直姿勢の放熱板に沿って移動させて効果的に放熱できる。
In the illuminating device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, by disposing a plurality of heat radiating plates in the axial direction of the support body, heat can be radiated by heat conduction evenly to the plurality of heat radiating plates. Further, the heat released from the second surface of the mounting substrate can be effectively radiated by moving along the heat sink plate in a substantially vertical posture.
本発明の照明装置は、前記支持体3が、軸方向に延びる複数列の連結溝34を互いに略平行に形成して、各々の連結溝34に前記放熱板4の側縁を挿入して固定することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の定位置に簡単に固定できる。
In the illuminating device of the present invention, the
With the above configuration, the plurality of heat sinks can be easily fixed at a fixed position of the support.
本発明の照明装置は、前記放熱板4を、前記第二面2Yに熱結合状態で連結することができる。
上記構成により、実装基板から放熱板に直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。
In the illumination device of the present invention, the
With the above configuration, heat can be radiated more efficiently by conducting heat directly from the mounting board to the heat sink.
本発明の照明装置は、前記支持体3を、前記実装基板2の第二面2Yであって、前記実装面2Xにおいて前記半導体発光素子1の実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、半導体発光素子から発生する熱をより効果的に支持体に熱伝導させて放熱できる。
In the illuminating device of the present invention, the
With the above configuration, the heat generated from the semiconductor light emitting element can be more effectively conducted to the support to dissipate heat.
本発明の照明装置は、前記支持体3が、前記半導体発光素子1の実装された位置と対応する部位に、前記第二面2Yとの接触面積を大きくする熱伝導部36を備えることができる。
上記構成により、支持体は、熱伝導部を介してより広い面積で実装基板に熱結合できる。とくに、支持体の熱伝導部を半導体発光素子の実装位置と対応する部位に配置することで、より効果的に半導体発光素子の発熱を伝導して放熱できる。
In the illuminating device of the present invention, the
With the above configuration, the support body can be thermally coupled to the mounting substrate with a larger area via the heat conducting portion. In particular, by disposing the heat conducting portion of the support at a portion corresponding to the mounting position of the semiconductor light emitting element, heat generated from the semiconductor light emitting element can be more effectively conducted and dissipated.
本発明の照明装置は、前記支持体3が、断面視を円弧状とする板状の本体部31と、前記本体部31の両側部に連結された連結部32とを備え、該支持体3を前記連結部32を介して前記実装基板2に固定することができる。
上記構成により、円弧状の支持体の端面を実装基板の第二面に当接させて、支持体を安定した起立姿勢で固定できる。また、以上の構成により、金属製の支持体が、半導体発光素子から伝導される熱によって熱膨張する場合においても、支持体と実装基板との連結部分に負荷がかかるのを低減して、支持体と実装基板との熱結合状態を維持できる。それは、円弧状の本体部の両側に設けた連結部を介して実装基板に固定される支持体が、熱膨張により円弧状の本体部を湾曲させるように変形することで支持体の熱膨張を吸収できるからである。これにより、熱膨張する支持体と実装基板との熱結合状態を良好に維持できる。
In the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, the support body can be fixed in a stable standing posture by bringing the end surface of the arc-shaped support body into contact with the second surface of the mounting substrate. In addition, with the above configuration, even when the metal support is thermally expanded by the heat conducted from the semiconductor light emitting element, it is possible to reduce the load applied to the connection portion between the support and the mounting substrate, thereby supporting the metal support. The thermal coupling state between the body and the mounting board can be maintained. This is because the support fixed to the mounting substrate via the connecting portions provided on both sides of the arc-shaped main body portion is deformed so as to bend the arc-shaped main body portion due to thermal expansion. This is because it can be absorbed. Thereby, the thermal coupling state between the thermally expanding support and the mounting substrate can be maintained satisfactorily.
本発明の照明装置は、一の支持体3と、該支持体3に固定された複数の放熱板4とで放熱ユニット9を構成し、前記放熱ユニット9を前記実装基板2の第二面2Yに複数配置することができる。
上記構成により、同一構造の放熱ユニットを安価に多量生産しながら、複数の放熱ユニットを実装基板に固定して放熱器の放熱効果を向上できる。また、実装基板に固定される放熱ユニットの個数や形状等を種々に変更して放熱効果を調整できるので、様々な仕様に容易に対応できる利点が得られる。
In the lighting device of the present invention, a
With the above configuration, the heat dissipation effect of the radiator can be improved by fixing a plurality of heat dissipation units to the mounting substrate while mass-producing heat dissipation units having the same structure at low cost. In addition, since the heat radiation effect can be adjusted by variously changing the number and shape of the heat radiation units fixed to the mounting substrate, an advantage that it can easily cope with various specifications can be obtained.
本発明の照明装置は、互いに隣接する放熱ユニット9同士の間に通気隙間29を設けることができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットの間に通気隙間を設けることで各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
In the lighting device of the present invention, a
With the above configuration, the heat radiation effect of each heat radiation unit can be improved by providing a ventilation gap between the plurality of heat radiation units.
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット9を、前記実装基板2の第二面に2Yおいて、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットを実装基板に対して均等に配置して、効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
In the illuminating device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, a plurality of heat dissipation units can be evenly arranged with respect to the mounting substrate, and heat can be radiated efficiently and in a balanced manner.
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット9を同一形状として、各放熱ユニット9を、前記実装基板2の中心に対する回転の軌跡上に配置することができる。
上記構成により、同一形状の放熱ユニットを実装基板の定位置に同一姿勢で固定するので、効率よく、しかもバランス良く放熱できる構造としながら、製造工程における組立作業を能率良くできる。
In the illuminating device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, the heat radiation unit having the same shape is fixed to the fixed position of the mounting substrate in the same posture, so that the assembly work in the manufacturing process can be efficiently performed while having a structure capable of efficiently and well radiating heat.
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット9が、前記支持体3の両面に複数の放熱板4を固定して、該支持体3の一方の面が前記実装基板2の外周縁側に、他方の面が前記実装基板2の中心部側に対向する姿勢で前記第二面2Yに固定されて、前記実装基板2の外周縁側に配置される複数の放熱板4の先端縁を、平面視において前記実装基板2の外周縁に接近して延長すると共に、前記実装基板2の中心部側に配置される放熱板4の先端縁を、平面視において前記実装基板2の中心部に接近して延長することができる。
上記構成により、支持体の両面に固定されて実装基板の第二面に配置される複数の放熱板を、実装基板の広い領域にわたって配置でき、実装基板全体をより効果的に放熱できる。
In the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, the plurality of heat sinks fixed to both surfaces of the support and disposed on the second surface of the mounting substrate can be disposed over a wide area of the mounting substrate, and the entire mounting substrate can be radiated more effectively.
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット9を偶数個備えて、奇数番目に配置される放熱ユニット9Gを第一放熱ユニット9Gxとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、偶数番目に配置される放熱ユニット9Gを第二放熱ユニット9Gyとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、異なる形状の放熱ユニットを交互に配列することで、実装基板全体を効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
The illuminating device of the present invention includes an even number of the
With the above configuration, by dissipating heat radiation units having different shapes alternately, the entire mounting board can be radiated efficiently and in a balanced manner.
本発明の照明装置は、前記実装基板2の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板5を備えて、前記実装基板2と前記背面板5との間に複数個の放熱ユニット9を配置すると共に、該放熱ユニット9の支持体3でもって前記実装基板2と前記背面板5とを連結することができる。
上記構成により、金属製の支持体を放熱板の固定機能に加えて、実装基板と背面板とを固定する連結機能を兼用させることができる。また、背面板を金属製として支持体に連結することで、各支持体の放熱効果を向上できる。
The illuminating device of the present invention includes a metal back
With the above configuration, the metal support can be used in addition to the function of fixing the heat sink, and can also have the function of connecting the mounting substrate and the back plate. Moreover, the thermal radiation effect of each support body can be improved by connecting a back plate to a support body as metal.
本発明の照明装置は、前記背面板5に背面板通気口53を開口して設けることができる。
上記構成により、放熱板から放熱される熱を、背面板に開口された背面板通気口を介して外部に排気して放熱効果を向上できる。
The illuminating device of the present invention can be provided by opening a
With the above-described configuration, the heat radiated from the heat radiating plate can be exhausted to the outside through the back plate vent opened in the back plate, thereby improving the heat radiating effect.
本発明の照明装置は、前記実装基板2が、前記支持体3に固定される前記複数の放熱板4に対向して基板通気口2Bを開口することができる。
上記構成により、実装基板の基板通気口を介して複数の放熱板に空気を通過させて、放熱器の放熱効果を向上できる。
In the illuminating device of the present invention, the mounting
With the above configuration, the heat dissipation effect of the radiator can be improved by allowing air to pass through the plurality of heat radiating plates via the substrate vent of the mounting substrate.
本発明の照明装置は、前記放熱板4の熱伝導率を15W/(m・K)以上とすることができる。
In the lighting device of the present invention, the heat conductivity of the
本発明の照明装置用の放熱器は、一以上の半導体発光素子1が実装面2Xに実装される実装基板2を備える照明装置と接続され、該半導体発光素子1から発生する熱を放熱するための放熱器であって、実装基板2の実装面2Xの裏面側に、該実装基板2と熱結合状態で固定するための固定構造を有する金属製の支持体3と、前記支持体3に熱結合状態で固定される複数の放熱板4とを備えており、前記放熱板4が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする。
上記構成により、放熱板を紙製として、従来の金属製の放熱板に比べて大幅な軽量化を図ることができ、もって設置のための作業を省力化でき信頼性を向上できる利点が得られる。
The radiator for a lighting device of the present invention is connected to a lighting device including a mounting
With the above configuration, the heat sink can be made of paper, and can be significantly reduced in weight as compared to conventional metal heat sinks. Thus, it is possible to save the work for installation and improve the reliability. .
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体3を板状として、実装基板2に対して略垂直姿勢に配置すると共に、該支持体3の表面から突出するように前記複数の放熱板4を固定することができる。
上記構成により、支持体を板状として実装基板に対して略垂直姿勢に配置することで、支持体の裏面側の領域を有効に利用しながら広い放熱面積を確保できる。とくに、板状の支持体の表面から多数の放熱板を突出させることでより効果的に放熱できる。
The radiator for the lighting device according to the present invention is configured such that the
With the above configuration, by arranging the support in a plate shape in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate, it is possible to ensure a wide heat radiation area while effectively using the region on the back side of the support. In particular, heat can be radiated more effectively by projecting a large number of heat radiating plates from the surface of the plate-like support.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱板4を、隣接する放熱板4同士が互いに離間される姿勢で前記支持体3の両面に固定することができる。
上記構成により、支持体の両面に放熱板を突出させることで放熱面積を広くしながら、隣接する放熱板同士を互いに離間させることで各放熱板の放熱効果を向上できる。
The radiator for the lighting device of the present invention can fix the plurality of
With the above configuration, the heat dissipation effect of each heat dissipation plate can be improved by separating adjacent heat dissipation plates from each other while widening the heat dissipation area by projecting the heat dissipation plates on both sides of the support.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱板4を、実装基板2に対して略垂直姿勢で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の軸方向に配置することで、複数の放熱板に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板から放出される熱を、略垂直姿勢の放熱板に沿って移動させて効果的に放熱できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, by disposing a plurality of heat radiating plates in the axial direction of the support body, heat can be radiated by heat conduction evenly to the plurality of heat radiating plates. Further, the heat released from the mounting board can be effectively radiated by moving along the heat radiating plate in a substantially vertical posture.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体3が、軸方向に延びる複数列の連結溝34を互いに略平行に形成して、各々の連結溝34に前記放熱板4の側縁を挿入して固定することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の定位置に簡単に固定できる。
In the radiator for the lighting device according to the present invention, the
With the above configuration, the plurality of heat sinks can be easily fixed at a fixed position of the support.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱板4を、実装基板2の第二面2Yに熱結合状態で連結することができる。
上記構成により、実装基板から放熱板に直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, heat can be radiated more efficiently by conducting heat directly from the mounting board to the heat sink.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体3を、実装基板2の第二面2Yであって、実装面2Xにおいて半導体発光素子1の実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、半導体発光素子から発生する熱をより効果的に支持体に熱伝導させて放熱できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, the heat generated from the semiconductor light emitting element can be more effectively conducted to the support to dissipate heat.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体3が、実装基板2との接触面積を大きくする熱伝導部36を備えることができる。
上記構成により、支持体は、熱伝導部を介してより広い面積で実装基板に熱結合でき、これによって、半導体発光素子の発熱をより効果的に支持体に伝導して放熱できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, the support can be thermally coupled to the mounting substrate in a wider area via the heat conducting portion, and thereby, heat generated by the semiconductor light emitting element can be more effectively conducted to the support and dissipated.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体3が、断面視を円弧状とする板状の本体部31と、前記本体部31の両側部に連結された連結部32とを備え、該支持体3を前記連結部32を介して実装基板2に固定することができる。
上記構成により、円弧状の支持体の端面を実装基板の第二面に当接させて、支持体を安定した起立姿勢で配置できる。また、以上の構成により、金属製の支持体が、半導体発光素子から伝導される熱によって熱膨張する場合においても、支持体と実装基板との連結部分に負荷がかかるのを低減して、支持体と実装基板との熱結合状態を維持できる。それは、円弧状の本体部の両側に設けた連結部を介して実装基板に固定される支持体が、熱膨張により円弧状の本体部を湾曲させるように変形することで支持体の熱膨張を吸収できるからである。これにより、熱膨張する支持体と実装基板との熱結合状態を良好に維持できる。
The radiator for the lighting device of the present invention includes the
With the above configuration, the support body can be disposed in a stable standing posture by bringing the end surface of the arc-shaped support body into contact with the second surface of the mounting substrate. In addition, with the above configuration, even when the metal support is thermally expanded by the heat conducted from the semiconductor light emitting element, it is possible to reduce the load applied to the connection portion between the support and the mounting substrate, thereby supporting the metal support. The thermal coupling state between the body and the mounting board can be maintained. This is because the support fixed to the mounting substrate via the connecting portions provided on both sides of the arc-shaped main body portion is deformed so as to bend the arc-shaped main body portion due to thermal expansion. This is because it can be absorbed. Thereby, the thermal coupling state between the thermally expanding support and the mounting substrate can be maintained satisfactorily.
本発明の照明装置用の放熱器は、一の支持体3と、該支持体3に固定された複数の放熱板4とで放熱ユニット9を構成し、前記放熱ユニット9を実装基板2の第二面2Yに複数配置することができる。
上記構成により、同一構造の放熱ユニットを安価に多量生産しながら、複数の放熱ユニットを実装基板に固定して放熱器の放熱効果を向上できる。また、実装基板に固定される放熱ユニットの個数を種々に変更して放熱効果を調整できるので、様々な仕様に容易に対応できる利点が得られる。
In the radiator for the lighting device according to the present invention, a
With the above configuration, the heat dissipation effect of the radiator can be improved by fixing a plurality of heat dissipation units to the mounting substrate while mass-producing heat dissipation units having the same structure at low cost. Further, since the heat dissipation effect can be adjusted by variously changing the number of heat dissipation units fixed to the mounting substrate, there is an advantage that various specifications can be easily accommodated.
本発明の照明装置用の放熱器は、互いに隣接する放熱ユニット9同士の間に通気隙間29を設けることができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットの間に通気隙間を設けることで各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the
With the above configuration, the heat radiation effect of each heat radiation unit can be improved by providing a ventilation gap between the plurality of heat radiation units.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱ユニット9を、実装基板2の第二面2Yにおいて、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットを実装基板に対して均等に配置して、効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, a plurality of heat dissipation units can be evenly arranged with respect to the mounting substrate, and heat can be radiated efficiently and in a balanced manner.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱ユニット9を同一形状として、各放熱ユニット9を、実装基板2の中心に対する回転の軌跡上に配置することができる。
上記構成により、同一形状の放熱ユニットを実装基板の定位置に同一姿勢で固定するので、効率よく、しかもバランス良く放熱できる構造としながら、製造工程における組立作業を能率良くできる。
In the radiator for the lighting device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, the heat radiation unit having the same shape is fixed to the fixed position of the mounting substrate in the same posture, so that the assembly work in the manufacturing process can be efficiently performed while having a structure capable of efficiently and well radiating heat.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱ユニット9が、前記支持体3の両面に複数の放熱板4を固定して、該支持体3の一方の面が実装基板2の外周縁側に、他方の面が実装基板2の中心部側に対向する姿勢で実装基板2に固定されて、実装基板2の外周縁側に配置される複数の放熱板4の先端縁を、平面視において実装基板2の外周縁に接近して延長すると共に、実装基板2の中心部側に配置される放熱板4の先端縁を、平面視において実装基板2の中心部に接近して延長することができる。
上記構成により、支持体の両面に固定されて実装基板の第二面に配置される複数の放熱板を、実装基板の広い領域にわたって配置でき、実装基板全体をより効果的に放熱できる。
In the radiator for the lighting device according to the present invention, the
With the above configuration, the plurality of heat sinks fixed to both surfaces of the support and disposed on the second surface of the mounting substrate can be disposed over a wide area of the mounting substrate, and the entire mounting substrate can be radiated more effectively.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱ユニット9を偶数個備えて、奇数番目に配置される放熱ユニット9Gを第一放熱ユニット9Gxとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、偶数番目に配置される放熱ユニット9Gを第二放熱ユニット9Gyとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、異なる形状の放熱ユニットを交互に配列することで、実装基板全体を効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
The radiator for the lighting device of the present invention includes an even number of the
With the above configuration, by dissipating heat radiation units having different shapes alternately, the entire mounting board can be radiated efficiently and in a balanced manner.
本発明の照明装置用の放熱器は、実装基板2の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板5を備えて、実装基板2と前記背面板5との間に複数個の放熱ユニット9を配置すると共に、該放熱ユニット9の支持体3でもって実装基板2と前記背面板5とを連結することができる。
上記構成により、金属製の支持体を放熱板の固定機能に加えて、実装基板と背面板とを固定する連結機能を兼用させることができる。また、背面板を金属製として支持体に連結することで、各支持体の放熱効果を向上できる。
The radiator for the lighting device according to the present invention includes a metal back
With the above configuration, the metal support can be used in addition to the function of fixing the heat sink, and can also have the function of connecting the mounting substrate and the back plate. Moreover, the thermal radiation effect of each support body can be improved by connecting a back plate to a support body as metal.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記背面板5に背面板通気口53を開口して設けることができる。
上記構成により、放熱板から放熱される熱を、背面板に開口された背面板通気口を介して外部に排気して放熱効果を向上できる。
The radiator for the lighting device of the present invention can be provided by opening the
With the above-described configuration, the heat radiated from the heat radiating plate can be exhausted to the outside through the back plate vent opened in the back plate, thereby improving the heat radiating effect.
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱板4の熱伝導率を15W/(m・K)以上とすることができる。
In the radiator for the lighting device according to the present invention, the heat conductivity of the
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置及び照明装置用の放熱器を例示するものであって、本発明は照明装置及び照明装置用の放熱器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a lighting device and a radiator for the lighting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is a radiator for the lighting device and the lighting device. Is not specified as below. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
本発明の一実施の形態に係る照明装置を図1〜図7に示す。図1は照明装置の垂直断面図を、図2は図1に示す照明装置を下側から見た分解斜斜視図を、図3は図2に示す照明装置をさらに分解した分解斜斜視図を、図4は図2に示す照明装置を上側から見た斜斜視図を、図5は図4に示す照明装置の分解斜斜視図を、図6は図1に示す照明装置の実装基板の底面図を、図7は図5に示す照明装置の実装基板の平面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す照明装置は、一以上の半導体発光素子1と、半導体発光素子1が実装面2Xに実装される実装基板2と、半導体発光素子1に供給する電力を調整するための電源部6と、半導体発光素子1から発生する熱を放熱する放熱器10とを備えている。なお、本明細書における上下方向は、図1における上下方向とする。
A lighting device according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 is a vertical sectional view of the illumination device, FIG. 2 is an exploded oblique perspective view of the illumination device shown in FIG. 1 as viewed from below, and FIG. 3 is an exploded oblique perspective view of the illumination device shown in FIG. 4 is an oblique perspective view of the illumination device shown in FIG. 2 as viewed from above, FIG. 5 is an exploded oblique view of the illumination device shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a bottom surface of the mounting board of the illumination device shown in FIG. FIG. 7 shows a plan view of the mounting substrate of the lighting device shown in FIG. The illumination device shown in these drawings includes one or more semiconductor
(半導体発光素子1)
半導体発光素子1は、光源として光を照射できる種々の発光素子が使用できる。図1、図3、及び図6に示す半導体発光素子1は、COB(chip on board)タイプの発光素子としている。このような半導体発光素子1として、セラミック基板等のボードに、複数の発光ダイオード(LED)を実装したものが利用できる。図の半導体発光素子1は、ボード上に複数の発光ダイオードを所定の配列で実装すると共に、これ等の表面を封止樹脂で被覆している。ただ、半導体発光素子1は、COB(chip on board)タイプには特定せず、実装基板2に実装可能な他のタイプのものも使用できる。
(Semiconductor light emitting element 1)
The semiconductor
半導体発光素子1は、実装基板2の実装面2Xの定位置に固定される。照明装置は、好ましくは、複数の半導体発光素子1を実装基板2に実装する。図の照明装置は、6個の半導体発光素子1を備えている。ただ、照明装置は、1〜5個の半導体発光素子を備えることも、7個以上の半導体発光素子を備えることもできる。半導体発光素子1は、その出力を大きくして明るくでき、また、実装する個数を多くして明るくできる。照明装置に実装する半導体発光素子1の出力及び個数は、その用途により種々に変更されるが、例えば、工場の天井等に水銀灯の代替用照明として使用される照明装置においては、COB(chip on board)タイプで出力28Wの半導体発光素子を6個使用して、全体の出力を168Wとすることができ、あるいは、COB(chip on board)タイプで出力28Wの半導体発光素子を3個使用して、全体の出力を84Wとすることができる。
The semiconductor
(実装基板2)
実装基板2は、半導体発光素子1が実装される基板であって、好ましくは、熱伝導性に優れた板材が使用できる。図1〜図7に示す実装基板2は金属製の板材であって、アルミニウム板としている。ただ、実装基板は、アルミニウム以外の金属製とすることも、プラスチック製とすることもできる。プラスチック製の実装基板は、金属化合物からなる各種フィラー、例えばシリカやアルミナ等の酸化物フィラー、窒化ホウ素や窒化アルミニウム等の窒化物フィラー、あるいは、炭化ケイ素等のカーボンフィラーを樹脂に混入することで熱伝導性を向上することができる。さらに、金属製の実装基板2は、好ましくは実装面2Xに絶縁性の塗料を塗布して実装面2Xの表面を絶縁構造とする。
(Mounting board 2)
The mounting
図の実装基板2は、外形を円形状としている。ただ、実装基板は、外形を正多角形状とすることもできる。円形状ないし正多角形状の実装基板2は、好ましくは、外周部に複数の半導体発光素子1を所定の間隔で実装する。図3と図6に示す実装基板2は、外周部に6個の半導体発光素子1を配置している。この実装基板2は、6個の半導体発光素子1を、円形状の実装基板2の外周縁に沿う同一円周上に等間隔で配置している。すなわち、実装基板2は、6個の半導体発光素子1の中心を通る半径同士が作る中心角が等しくなるように、6個の半導体発光素子1を基準円21の周上であって、周方向に60度間隔で配置している。同一円周上に配置される6個の半導体発光素子1は、図6に示すように、正六角形の6つの頂点に位置する配列となるように実装基板2に固定される。同様にして、n個の半導体発光素子を同一円周上に配置する実装基板は、n個の半導体発光素子が正n角形のn個の頂点に位置する配列となるように実装することができる。
The mounting
ここで、複数の半導体発光素子1が配置される円周を形成する基準円21は、実装基板2の最適な領域に半導体発光素子1を配列できるようにその半径(r)が特定される。基準円21の半径(r)は、例えば、実装基板2の半径(R)に対する割合として特定することができる。実装基板は、基準円の半径(r)を小さくすると、複数の半導体発光素子が実装基板の中心部側に偏在して、実装基板の中心部に熱がこもりやすくなる。これに対して、基準円の半径(r)を大きくすると、半導体発光素子が実装基板の外周縁に接近して、半導体発光素子の発熱を放熱するための放熱領域が狭くなる。したがって、実装基板は、以上のことを考慮して、基準円の半径(r)を、実装基板の半径(R)の50〜90%、好ましくは60〜80%とする。
Here, the radius (r) of the
なお、実装基板は、その中心部に半導体発光素子を実装することもできる。例えば、1個の半導体発光素子を備える照明装置は、実装基板の中心部に半導体発光素子を実装でき、また、複数の半導体発光素子を備える照明装置においても、実装基板の中心部と外周部に半導体発光素子を実装することができる。 Note that the mounting substrate can also be mounted with a semiconductor light emitting element at the center thereof. For example, a lighting device including one semiconductor light-emitting element can mount a semiconductor light-emitting element at the center of the mounting substrate, and also in a lighting device including a plurality of semiconductor light-emitting elements, at the center and the outer periphery of the mounting substrate. A semiconductor light emitting device can be mounted.
実装基板2は、実装面2Xの定位置に各半導体発光素子1が熱結合状態で固定される。半導体発光素子1は、止ネジやホルダ等の連結具(図示せず)を介して固定され、あるいは接着して実装基板2に固定される。実装基板2の定位置に固定された半導体発光素子1は、後述する電源部6に電気接続されて電力が供給される。図1と図6の実装基板2は、配線用の貫通穴22を中心部に開口しており、電源部6から半導体発光素子1に電力を供給する電源ケーブル62をこの貫通穴22に貫通させて配線している。貫通穴22は、電源ケーブル62を挿通できる大きさに開口されている。実装基板2は、貫通穴22に電源ケーブル62が挿通される状態で、貫通穴22と電源ケーブル61との隙間を閉塞材23で閉塞している。この閉塞材12には、樹脂やゴム、接着剤が使用できる。このように、貫通穴22と電源ケーブル61との隙間を閉塞材12で閉塞することで、この部分から虫や水分が侵入するのを防止できる。
In the mounting
(カバーキャップ11)
実装基板2に固定された半導体発光素子1は、各々がカバーキャップ11でカバーされている。カバーキャップ11は、透光性を有しており、半導体発光素子1から照射される光を外部に透過させている。図1と図3のカバーキャップ11は有底の浅い筒状で、半導体発光素子1の周囲を囲む筒部11Aの下端を、カバー部11Bで閉塞してなる形状に樹脂で成形している。筒部11Aは、半導体発光素子1の発光を反射させる反射層を内面に設けている。カバー部11Bは、中央部をドーム状に膨らむ形状に成形されている。さらに、カバーキャップ11は、カバー部11Bを透過する光を拡散させる構造としている。樹脂製のカバーキャップ11は、例えば、透過光を拡散させるフィラーを混入して、半導体発光素子1から照射される光を拡散させながら透過させる拡散特性を持たせることができる。また、カバーキャップは、樹脂に蛍光体を混入させることもできる。このカバーキャップは、半導体発光素子から照射される光の波長を蛍光体で変化させて、半導体発光素子から照射される光の色合いを変更できる。ただ、スポットライト等に使用される照明装置においては、必ずしもカバーキャップに拡散特性を持たせる必要はなく、集光特性を持たせることもできる。
(Cover cap 11)
Each of the semiconductor
カバーキャップ11は、図6に示すように、筒部11Aの両側に設けた固定片11Cを貫通する止ネジ13を介して実装基板2の定位置に固定される。実装基板2は、カバーキャップ11を実装面2Xにネジ止めして固定するために、複数のネジ孔23を設けている。ネジ孔23は、6個のカバーキャップ11を実装基板2の定位置に固定する位置に設けられている。
As shown in FIG. 6, the
(反射板16)
さらに、実装基板2の実装面2X側には、反射板16が配置されている。反射板16は、実装基板2の外形とほぼ等しい形状に成形されている。反射板は、図1に示すように、実装基板2と平行な姿勢で、実装基板2に対して離間された状態で配置されており、この隙間にリード線63や接続リード64が配線されている。さらに、反射板16には、複数のガイド穴16Aが開口されている。ガイド穴16Aは、半導体発光素子1をカバーするカバーキャップ11を案内するための貫通孔で、この貫通孔にカバーキャップ11を案内すると共に、カバーキャップ11の中央凸のカバー部11Bを反射板16から突出させる状態で案内できるようにしている。反射板16は、カバーキャップ11を透過して照射される光に対して反射性を有する白色系の表面層を有している。反射板16は、金属や樹脂を板状に成形し、表面に白色系の塗料を塗布して表面層を設けることができ、あるいは、白色の樹脂で成形して表面層を設けることができる。
(Reflector 16)
Further, a
(透明カバー8)
さらに、図1と図2に示す照明装置は、反射板16の下面側に透明カバー8を備えている。図の照明装置は、実装基板2が固定される固定リング7を備えており、この固定リング7を介して、透明カバー8を実装基板2に固定している。透明カバー8は、半導体発光素子1が実装された実装基板2の実装面2X側に配置されて、半導体発光素子1の照射面側をカバーする。透明カバー8は、ガラスまたは透光性を有するプラスチックで成形されており、半導体発光素子1の発光を透過させて外部に照射する。さらに、透光カバーに拡散タイプを利用することにより、光の照射範囲、明るさ、まぶしさ等の調整ができる。
(Transparent cover 8)
Further, the lighting device shown in FIGS. 1 and 2 includes a
(固定リング7)
固定リング7は、実装基板2の外周縁に沿うリング状の短い筒状で、実装基板2を位置決めするために、内周面から内側に突出するリング状の内側リング7Aを備えている。さらに、固定リング7は、内側リング7Aの数カ所に固定片7Bを設けており、この固定片7Bを貫通する止ネジ17を介して実装基板2を固定リング7に固定している。なお、図に示す照明装置は、この止ネジ17を、反射板16を固定する部材にも兼用している。すなわち、図の照明装置は、反射板16と固定片7Bを貫通する止ネジ17を実装基板2にねじ込んで、反射板16と固定リング7を実装基板2に固定している。
(Fixing ring 7)
The fixing
(電源部6)
電源部6は、商用電源等の外部電源から供給される交流電力を、半導体発光素子1に供給する直流電力に変換して出力する電源回路60を備えている。電源回路60は、図示しないが、供給される交流を直流に変換する整流回路と、整流回路の出力を所定の電圧に変換して出力する電圧調整回路とを備えている。図1に示す照明装置は、これ等の回路を実現する電子部品をケーシング61に内蔵して、このケーシング61を照明装置本体の外部に配置して接続している。ただ、電源回路は、実装基板に実装することもできる。図1に示す照明装置は、半導体発光素子1の照射面と反対側であって、照明装置本体の上側に電源部6のケーシング61を配置している。ケーシング61からは、実装基板2に実装される半導体発光素子1に電力を供給する電力供給ラインとなる電源ケーブル62が引き出されている。図1に示す照明装置は、電源ケーブル62を、放熱器10の中心部を通過させて実装基板2の貫通穴22に貫通させている。実装基板2を貫通する電源ケーブル62は、実装基板2の実装面2Xにおいて、半導体発光素子1に電気接続される。図6に示す照明装置は、6個の半導体発光素子1を3個ずつ直列接続して2つのブロックに分割している。各ブロックの半導体発光素子1は、接続リード64を介して直列接続されると共に、両端の半導体発光素子1には、電源ケーブル62から延びるリード線63が接続されている。以上のように、複数の半導体発光素子1をブロックに分けて接続する構造は、ブロック単位で供給電力を調整して、照明装置の明るさを調整することができる。ただ、複数の半導体発光素子1は、2個を直列接続することも、6個全てを直列接続することも、あるいは全てを並列接続することもできる。すなわち、複数の半導体発光素子1の接続方法は、電源部6から供給される電力で各半導体発光素子1を点灯できる種々の接続方法とすることができる。
(Power supply unit 6)
The
(放熱器10)
放熱器10は、実装基板2の第二面2Yであって、半導体発光素子1が実装される実装面2Xの裏面側に熱結合状態で接続されて、半導体発光素子1から発生する熱を放熱する。図1〜図5、及び図7に示す放熱器10は、実装基板2の第二面2Yに熱結合状態で固定される金属製の支持体3と、この支持体3に熱結合状態で固定される複数の放熱板4とを備えている。支持体3は、図8と図9に示すように、複数の放熱板4を、表面から突出するように熱結合状態で固定している。図の放熱器10は、一の支持体3とこの支持体3に固定された複数の放熱板4とで放熱ユニット9を構成している。
(Heatsink 10)
The
(放熱ユニット9)
図1〜図5に示す放熱器10は、実装基板2の第二面2Yに複数の放熱ユニット9を配置している。複数の放熱ユニット9は、同一形状に形成されており、所定の配列で実装基板2の第二面2Yに熱結合状態で固定されている。図7の放熱器10は、複数の放熱ユニット9を、実装基板2の外周部において、円周上に等間隔で配置している。放熱器10は、互いに隣接する放熱ユニット9同士を非接触状態で配置して、隣接する放熱ユニット9同士の間に通気隙間29を設けている。これにより、各放熱ユニット9の放熱効果を向上させている。
(Heat dissipation unit 9)
1 to 5 has a plurality of
図7の放熱器10は、複数の半導体発光素子1が実装される前述の実装基板2の基準円21の裏側に位置して、この基準円21に沿って複数の放熱ユニット9を配置している。基準円21に沿って配置される複数の放熱ユニット9は、実装基板2の実装面2Xに実装される半導体発光素子1の裏面側に位置して配置されている。図に示す照明装置は、実装基板2の実装面に6個の半導体発光素子1を配置しているので、これ等の半導体発光素子1の裏側に位置して6個の放熱ユニット9を配置している。この構造は、半導体発光素子1から発生する熱をより効果的に放熱ユニット9に熱伝導させて放熱できる。ただ、放熱器10は、放熱ユニット9の数を6個に限定しない。放熱器は、1〜5個の放熱ユニットを備えることも、7個以上の放熱ユニットを備えることもできる。放熱器は、実装基板の大きさや、これに実装される半導体発光素子の個数や発熱量、さらには、各放熱ユニットの大きさや放熱量に応じて、放熱ユニットの個数を種々に変更することができる。さらに、照明装置は、必ずしも実装基板の実装面に実装される半導体発光素子の数と、裏側面に固定される放熱ユニットの数を等しくする必要はなく、また、実装基板の両面において、半導体発光素子と放熱ユニットを対向する位置に配置する構造には特定しない。
The
図7の放熱器10は、各放熱ユニット9を、実装基板2の中心に対する回転の軌跡上に配置している。この放熱器10は、各放熱ユニット9が実装基板2の中心を回転の中心として回転移動された配列となるように、複数の放熱ユニット9を配置している。すなわち、図7の放熱器は、6個の放熱ユニット9を60度間隔で回転移動してなる配列で配置している。同様に、n個(ただしn≧2)の放熱ユニットを備える放熱器においては、各放熱ユニットを360/n度間隔で回転移動してなる配列で配置することができる。以上の構造の放熱器10は、半導体発光素子1から実装基板2に伝導される熱を、効率よく、しかも均一に複数の放熱ユニット9に伝導させて放熱できる。ただ、放熱器は、複数の放熱ユニットを線対称な配列で配置することも、点対称な配列で配置することも、あるいはランダムな配列で配置することもできる。
In the
以上の形状の放熱ユニット9は、支持体の長さ(L)や放熱板の長さ(D)、さらには、支持体3に固定される複数の放熱板4の横幅(W)を変更することにより放熱レベルを調整することができる。ここで、図に示す放熱ユニット9は、各放熱板4の長さ(D)を支持体3の長さ(L)と等しくし、各放熱板4の横幅(W)を、放熱ユニット9の配列パターンによって変更している。
The
(支持体3)
支持体3は金属製で、実装基板2の熱を効率よく伝導しながら放熱できるようにしている。金属製の支持体3は、体積を大きくすることで熱容量を大きくして効率よく熱伝導できる。ただ、金属製の支持体3は、体積を大きくすると重量が大きくなって照明装置全体が重くなる。したがって、金属製の支持体3は、これ等のことを考慮して、全体の形状や大きさが決定される。図7〜図10に示す支持体3は、全体の形状を板状に形成している。板状の支持体3は、実装基板2に対して略垂直姿勢で配置されている。この支持体3は、図3〜図5に示すように、一方の端面を実装基板2の第二面2Yに対して面接触状態で固定して熱結合させると共に、反対側の端縁を実装基板2の裏面側に突出する姿勢で配置される。このように、支持体3を板状として、実装基板2に対して略垂直姿勢に配置する構造は、支持体3の重量を軽くしながら、実装基板2の裏面側の領域を有効に利用して広い放熱面積を確保できる特徴がある。ただ、支持体は、必ずしも全体を板状とする形状には限定せず、全体をブロック状とすることも、部分的にブロック状や環状としてなる板状とすることも、あるいはまた、部分的に中空状としてなるブロック状とすることもできる。
(Support 3)
The
支持体3は、実装基板2に固定するために連結部32を備えている。図8〜図10の支持体3は、板状の本体部31の両側部に連結部32を備えており、この連結部32を介して実装基板2に固定されている。図に示す連結部32は、本体部31の両側縁に沿って一体的に設けた筒部としており、この筒部に、実装基板2を貫通する固定ネジ14をねじ込んで支持体3を実装基板2に固定している。図8〜図10に示す連結部32は、完全な筒状ではなく、支持体3の長さ方向である軸方向に沿って部分的にスリット状の開口部33を設けて断面視をC字状としている。この構造の連結部32は、簡単に成形できることに加えて、固定ネジ14をねじ込む状態で、開口部33を通して固定ネジ14の先端部を視認できる特徴がある。ただ、連結部は、必ずしも筒状とする必要はなく、また開口部を設けることなく支持体の側縁部に連結穴を設けて、この連結穴に固定ネジをねじ込んで固定することもできる。
The
支持体3は、好ましくは、実装基板2の第二面2Yであって、実装面2Xにおいて半導体発光素子1が実装された位置と対応する部位に配置される。図7の支持体3は、本体部31の中央部が、半導体発光素子1が実装された位置と対応する部位となるように実装基板2に固定している。この構造は、半導体発光素子1から発生する熱をより効率よく支持体3に熱伝導させて放熱できる。とくに、支持体3の中央部を半導体発光素子1の中央部の裏側に配置させることで支持体3全体に効率よく熱伝導できる。ただ、支持体は、必ずしも実装面に実装される半導体発光素子に対向して固定する必要はなく、位置をずらして配置することもできる。この構造は、半導体発光素子から発生する熱を、実装基板を介して支持体に熱伝導させる。
The
さらに、支持体3は、複数の放熱板4を、表面から突出するように熱結合状態で固定している。図7〜図9に示す支持体3は、板状の本体部31の両面に、複数の放熱板4を固定している。複数の放熱板4は、隣接する放熱板4同士が所定の間隔で互いに離間される姿勢となるように支持体3の表面に固定されている。このように、支持体3の両面から多数の放熱板4を突出させることで放熱面積を広くしてより効果的に放熱できる。さらに、複数の放熱板4は、図4と図5に示すように、実装基板2に対して略垂直姿勢となるように配置されている。この構造は、複数の放熱板4を支持体3の延長方向に配置することで、実装基板2から伝導される熱を、複数の放熱板4に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板2の第二面2Yから放出される熱を放熱板4に沿って移動させて効果的に放熱できる。
Furthermore, the
図7〜図10の支持体3は、複数の放熱板4を、表面から突出する状態で固定するために、支持体3の長さ方向である軸方向に延びる複数列の連結溝34を形成して設けている。複数列の連結溝34は互いに略平行に形成されており、各々の連結溝34に放熱板4の側縁部を挿入して放熱板4を定位置に固定するようにしている。図に示す支持体3は、本体部31の表面に、軸方向に延びる一対の対向壁35を設けて、これ等の対向壁35の間に連結溝34を設けている。ただ、支持体は、表面に対向壁を設けて連結溝を形成する構造には限定しない。支持体は、表面を軸方向に切削して連結溝を設けることも、金属板をプレス成形して連結溝を設けることもできる。
7 to 10 form a plurality of rows of connecting
一対の対向壁35で連結溝34を形成する支持体3は、対向壁35の突出方向によって連結溝34の開口方向、すなわち、連結溝34に挿入される放熱板4の先端の延長方向が特定される。図7と図8に示す支持体3は、本体部31の両面に固定される複数の放熱板4の先端方向がそれぞれ末広がりとなるように、連結溝34の開口方向を特定している。この支持体3は、各々の連結溝34に放熱板4を固定する状態で、複数の放熱板4の先端が末広がりの姿勢で配列される。このため、複数の放熱板4をより広範囲に配置して放熱効果を向上できる特徴がある。ただ、支持体は、必ずしも本体部の表面に固定される複数の放熱板を、先端に向かって末広がりの姿勢で配列する構造には特定しない。支持体は、複数の放熱板を平行な姿勢で固定することも、先端に向かって先窄み状態で固定することもできる。支持体は、本体部の両面に固定される複数の放熱板が所定の方向に延長されるように連結溝の開口方向を決定する。
In the
図8〜図10の支持体3は、断面視を略円弧状に形成された板状としている。この支持体3は、板状の本体部31の横断面形状を円弧状として、全体の形状を略円弧状としている。円弧状の本体部31は、その曲率半径を、前述の基準円21の半径(r)よりもやや小さくしている。ただ、円弧状の本体部の曲率半径は、基準円の半径(r)にほぼ等しくし、あるいはやや大きくすることもできる。
The
本体部31を円弧状とする図8〜図10の支持体3Aは、両面に複数の放熱板4を固定するために、円弧状の本体部31の外周面側と内周面側にそれぞれ複数列の連結溝34を設けている。図8〜図10に示す支持体3Aは、円弧状の本体部31の外周面側に9列の連結溝34を設けて9枚の放熱板4a〜4iを固定し、内周面側に7列の連結溝34を設けて7枚の放熱板4j〜4pを固定するようにしている。この支持体3Aは、外周面側に形成される9列の連結溝34を等間隔に形成すると共に、各連結溝34の開口方向を円弧状の本体部31に対して垂直方向、言い換えると、円弧状の本体部31の半径方向として、外周面側に固定される9枚の放熱板4a〜4iの先端方向が末広がりとなるようにしている。また、この支持体3Aは、内周面側に形成される7列の連結溝34を、外周面に固定される9枚の放熱板4a〜4iのうち、両端の放熱板4a、4iを除く中間の放熱板4b〜4hと対向する位置に設けている。内周面側に形成される7列の連結溝34は、ここに固定される7枚の放熱板4j〜4pの先端方向が末広がりとなるように各連結溝34の開口方向を特定している。この支持体3Aは、内周面側に配置される複数の放熱板4j〜4pを本体部31の中央部に接近させることで、半導体発光素子1から本体部31の中央部に伝導される熱を効率よく放熱板4j〜4pに伝導できる。
The
ただ、円弧状の支持体3は、図11に示す形状とすることもできる。図11に示す支持体3Bは、円弧状の本体部31の外周面側に9列の連結溝34を設けて9枚の放熱板4a〜4iを固定し、内周面側に7列の連結溝34を設けて7枚の放熱板4j〜4pを固定するが、内周面側に形成される7列の連結溝34を、内周面の全体にわたって設けている。図11の支持体3Bは、本体部31の内周面に固定される7枚の放熱板4j〜4pのうち、両端の放熱板4j、4pが、外周面側の両端に固定される放熱板4a、4iと対向する位置となるように配置している。この支持体3Bは、内周面側に配置される複数の放熱板4j〜4pを本体部31のほぼ全体にわたって配置することで、実装基板2から本体部31に伝導される熱を均一に放熱板4j〜4pに伝導できる。
However, the
さらに、円弧状の支持体3は、図12に示す形状とすることもできる。図12に示す支持体3Cは、円弧状の本体部31の外周面側に7列の連結溝34を設けて7枚の放熱板4a〜4gを固定し、内周面側に7列の連結溝34を設けて7枚の放熱板4j〜4pを固定するようにしている。この支持体3Cは、外周面側と内周面側に形成される7列ずつの連結溝34をそれぞれ等間隔に形成している。さらに、この支持体3Cは、外周面側に形成される7列の連結溝34と内周面側に形成される7列の連結溝34とを互いに対向する位置に設けると共に、対向する連結溝34の開口方向を同一直線上としている。すなわち、この支持体3Cは、各連結溝34の開口方向を円弧状の本体部31に対して垂直方向、言い換えると、円弧状の本体部31の半径方向として、外周面側に固定される7枚の放熱板4a〜4gの先端方向が末広がりとなり、内周面側に固定される7枚の放熱板4j〜4pの先端方向が先窄みとなるようにしている。
Furthermore, the
以上のように、円弧状に湾曲する支持体3A、3B、3Cは、端面を実装基板2に面接触させる状態で、実装基板2との接触点が直線上ではなく平面上に位置するので、実装基板2に対して特定の姿勢、例えば、垂直に起立する姿勢に保持される特徴がある。すなわち、円弧状の支持体3A、3B、3Cは、両側の連結部32を実装基板2に固定する状態では、両側の連結部32を結ぶ直線から離れるように湾曲する本体部31が面接触状態で実装基板2に固定されるので、実装基板2に対して垂直に起立する姿勢に安定して保持される。
As described above, since the
さらに、金属製の支持体3は、半導体発光素子1から伝導される熱によって熱膨張することがあるが、この場合においても、円弧状に湾曲する形状として両側部が実装基板2に固定される支持体3は、図10の鎖線で示すように、本体部31を外側に膨らむように湾曲させることで金属の膨張を吸収できる。すなわち、円弧状の支持体3を両側部で実装基板2に固定することにより、支持体3を構成する金属が熱膨張する状態においても、本体部31の曲率半径が変化するように全体をスムーズに湾曲させて金属の膨張を吸収できる。したがって、熱膨張によって支持体3が不規則に変形するのを防止して、支持体3の連結部32と実装基板2との連結不良が生じたり、支持体3の端面と実装基板2との熱結合状態が不良になるのを確実に阻止できる。
Further, the
さらに、支持体3は、図13に示すように、円弧状に湾曲された本体部31の中間に、実装基板2の第二面2Yとの接触面積を大きくする熱伝導部36を設けることもできる。図の支持体3Dは、円弧状の本体部31を中間で二分割すると共に、これ等の間に環状の熱伝導部36を連結してなる形状としている。図の支持体3Dは、熱伝導部36を断面視がC字状となるように、長さ方向に延びる開口部36Aを設けて、それぞれの開口縁部に、分割された本体部31を連結している。この形状の支持体3Dは、中央部に設けた熱伝導部36の端面を実装基板2の第二面2Yに接触させることで、広い面積で実装基板2に熱結合できる。とくに、支持体3Dを、半導体発光素子1の実装された位置と対応する部位に配置する構造においては、この熱伝導部36を半導体発光素子1に対向して配置することで、より効果的に半導体発光素子1の発熱を伝導して放熱できる特徴がある。さらに、この形状の支持体3Dも、熱膨張する状態において、中間に設けた熱伝導部36を変形させることで全体をスムーズに湾曲させて金属の膨張を吸収できる。なお、図13の支持体3Dは、分割された本体部31の両面と環状の熱伝導部36に複数の対向壁35を設けて連結溝34を形成している。図の支持体3Dは、一方の面に8列の連結溝34を設けて8枚の放熱板4a〜4hを固定し、他方の面に8列の連結溝34を設けて8枚の放熱板4j〜4qを固定するようにしている。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the
以上の支持体3は、断面視を略円弧状としているが、支持体は、必ずしも円弧状に湾曲させる形状には特定せず、中間で折曲してなる形状とすることもできる。中間で折曲された支持体も、熱膨張する状態において、全体をスムーズに折曲させて金属の膨張を吸収できる。
The
さらに、支持体は、断面視を直線状とすることもできる。図14の平面図に示す支持体3Hは、所定の厚さに切断された板状の金属ブロックで構成されており、全体の形状を直線状としている。図の支持体3Hは、表面を長さ方向に切削して複数列の連結溝34を互いに平行に設けており、これらの連結溝34に放熱板4を固定して、複数の放熱板4を外側に突出する状態で固定している。図14の支持体3Hは、一方の面に形成される8列の連結溝34と、他方の面に形成される7列の連結溝34とをそれぞれ等間隔で形成すると共に、互いに隣接する連結溝34の間に、反対側の面に設けた連結溝34が位置するようにしている。また、図の支持体3Hは、両端部に、連結部32としての貫通孔を開口しており、実装基板2を貫通する固定ネジをねじ込んで実装基板2に固定できるようにしている。この支持体は、図示しないが、両端部に設ける貫通穴を長孔として、あるいは、実装基板に開口する固定孔を長孔として、金属製の支持体が熱膨張する状態における直線方向の変形を吸収することもできる。この支持体3Hは、全体を金属ブロックで構成することにより、熱容量を大きくして、効率よく熱伝導しながら放熱できる。さらに、表面を直線状に切削して連結溝34を設けることができるので、簡単かつ容易に製造できる特徴もある。
Further, the support can be linear in cross-sectional view. The
さらに、支持体3は、図15に示すように、全体を直線状として、その中間に、実装基板2の第二面2Yとの接触面積を大きくする熱伝導部36を設けることもできる。図の支持体3Iは、直線状の本体部37を中間で二分割すると共に、これ等の間に中空状の熱伝導部36を連結してなる形状としている。図の支持体3Iは、熱伝導部36の外形を断面視方形状として、内部には断面視円形状の中空部36Bを設けると共に、熱伝導部36の両側面に、分割された本体部37を連結している。また、熱伝導部36は、一方の面の中央部を長さ方向に開口して開口部36Aを設けている。この形状の支持体3Iも、中央部に設けた熱伝導部36の端面を実装基板2の第二面2Yに接触させることで、広い面積で実装基板2に熱結合できる。とくに、支持体3Iを、半導体発光素子1の実装された位置と対応する部位に配置する構造においては、熱伝導部36を半導体発光素子1に対向して配置することで、より効果的に半導体発光素子1の発熱を伝導して放熱できる特徴がある。ただ、熱伝導部は、必ずしも開口部を設ける必要はなく、筒状の中空部を設けることもできる。また、熱伝導部は、中空部を設けることなく、中身の詰まったブロック状とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 15, the
さらに、図15の支持体3Iは、分割された本体部37の両面と熱伝導部36の両面において、支持体3Iの長さ方向に延びる連結溝34を切削して設けている。図の支持体3Iは、一方の面に8列の連結溝34を設けて8枚の放熱板4a〜4hを固定し、他方の面に6列の連結溝34を設けて6枚の放熱板4j〜4oを固定するようにしている。この支持体3I、本体部37と熱伝導部36を金属ブロックで構成することにより、熱容量を大きくして、効率よく熱伝導しながら放熱できる。さらに、本体部37や熱伝導部36の表面を直線状に切削して連結溝34を設けることができるので、簡単かつ容易に製造できる特徴もある。
Further, the support body 3I of FIG. 15 is provided by cutting the connecting
以上の支持体3は、複数の放熱板4を固定するために、表面に複数列の連結溝34を形成して設けているが、支持体は、必ずしも表面に連結溝を設ける必要はない。支持体は、図16に示すように、支持体3の表面に、複数の放熱板4を直接に接着して固定することもできる。図16に示す支持体3Jは、板状の本体部38の表面に連結溝を設けることなく、表面を平滑面として、両面に複数の放熱板4を接着して熱結合させている。複数の放熱板4は、支持体3の表面に接着するための糊代として、後端部をL字状に折曲して連結片4Yを設けている。このように、複数の放熱板4に連結片4Yを設けて支持体3Jの表面に接着する構造は、支持体3Jの構造を簡単にして、軽量かつ低コストにしながら、各放熱板4を広い面積で支持体3に熱結合させて、支持体3Jから放熱板4に効率よく熱伝導して放熱できる。図16に示す支持体3Jは、本体部38を断面視円弧状に湾曲させているが、この支持体も板状の本体部を断面視直線状に形成することができる。
The
金属製の支持体3は、軽量であって、かつ熱伝導性に優れた金属、例えばアルミニウムで製造される。アルミニウム製の支持体3は、好ましくは押出成形により製造される。以上の支持体3は、押出成形することにより、表面を複雑な形状としながら、簡単かつ容易に成形できる。例えば、図8〜図13に示す支持体3A、3B、3C、3Dは、本体部31の表面に設けられる複数列の連結溝34を、金属の押出方向に延びる溝状とすると共に、本体部31の両側縁に設けられる連結部32を、金属の押出方向に延びる筒状とし、さらに押出方向に延びるスリット状の開口部33を設けてなる形状としている。したがって、これらの支持体3A、3B、3C、3Dは、連結溝34や連結部32をアルミニウムの押出方向に延長する形状としながら効率よく多量生産できる。また、図14と図15に示す支持体3H、3Iは、全体の外形をアルミニウムの押出成形で製造した後、表面を切削加工して、複数列の連結溝34を形成することができる。押出成形で製造される支持体3は、例えば、押出成形により所定の断面形状に成形された細長い成形材を所定の長さに切断することにより、能率良く多量生産される。ただ、支持体は、必ずしも押出成形による製造には特定しない。支持体は、鋳造やプレス加工等により製造することもできる。
The
(放熱板4)
支持体3に固定される放熱板4は、カーボンを含有する紙製としている。紙製の放熱板4は、カーボンを含有する紙シートを所定の寸法と厚さに形成して製造されて、支持体3に固定される。支持体3に固定される複数の放熱板4は、図8と図9に示すように、支持体3の全長(L)と同じ長さ(D)であって、横幅(W)が異なる長方形状に成形されている。長方形の放熱板4は、一方の側縁部が支持体3の表面に設けた連結溝34に案内される状態で定位置に配置されて、熱結合状態に固定される。支持体に固定される複数の放熱板4は、互いに隣接する放熱板4同士が所定の配列となるように横幅(W)を個々に調整している。
(Heatsink 4)
The
複数の放熱板4の横幅(W)は、実装基板2に固定される支持体3の形状や向き、その個数等によって最適な長さとなるように調整される。支持体3に固定される複数の放熱板4は、図7、及び図18〜図24に示すように、複数の放熱ユニット9が実装基板2に固定される状態で、各放熱板4の先端が、互いに隣接する放熱ユニット9に接触しないように、また、実装基板2の外周縁から外側に突出しないようにその横幅(W)が調整される。すなわち、支持体3に固定される複数の放熱板4は、支持体3の一方の面であって、実装基板2の外側に向かって配置される放熱板4については、その先端縁が、実装基板2の外周縁からは突出しない寸法となるように横幅(W)が調整され、また、支持体3の他方の面であって、実装基板2の内側に向かって配置される放熱板4については、隣接する放熱ユニット9に接近するが、接触しない寸法となるようにその横幅(W)が調整される。
The lateral width (W) of the plurality of
さらに、図9に示す放熱板4は、長方形の一方の側縁部を厚く成形して、支持体3の連結溝34に案内される挿入連結部4Xを設けている。図に示す放熱板4は、挿入連結部4Xを多層構造として、連結溝34に嵌入できる厚さに形成している。嵌入連結部4Xの厚さは、支持体3に設けた連結溝34の溝幅にほぼ等しくし、あるいはやや小さくし、あるいはやや大きくすることもできる。嵌入連結部の厚さが、連結溝の溝幅よりもやや小さい放熱板は、嵌入連結部を簡単に連結溝に挿入できる。この放熱板は、接着して連結溝に熱結合状態で固定できる。嵌入連結部の厚さが、連結溝の溝幅よりもやや大きい放熱板は、嵌入連結部を連結溝に圧入して固定できる。この構造は、接着剤等を使用することなく放熱板を連結溝に挿入して固定できる。ただ、連結溝に圧入される放熱板を、さらに接着剤で接着することもできる。
Further, the
さらに、図16に示す放熱板4は、支持体3の表面に接着するために、長方形の一方の側縁部をL字状に折曲して連結片4Yを設けている。この放熱板4は、カーボンを含有する紙シートを所定の寸法に裁断した後、一方の側縁部を所定の幅で折曲して連結片4Yが形成される。連結片4Yを介して支持体3に固定される放熱板4は、連結片4Yの折曲角βを調整して、放熱板4の先端の延長方向を特定できる。図16において、断面視円弧状の本体部38の外周面側に固定される複数の放熱板4a〜4iは、連結片4Yの折曲角βを約90度としており、外周面側に固定される放熱板4の先端が末広がりの姿勢となるようにしている。また、断面視円弧状の本体部38の内周面側に固定される複数の放熱板4j〜4pは、中央に配置される放熱板4mの連結片4Yの折曲角βを約90度とすると共に、その両側に配置される放熱板4j〜4l、4n〜4pの連結片4Yの折曲角βを、中央から両側に向かって次第に小さくして、内周面側に固定される放熱板4の先端が末広がりの姿勢となるようにしている。ただ、連結片の折曲角βは、互いに隣接する複数の放熱板が平行となるように調整することも、先端に向かって先窄みとなるように調整することもできる。さらに、放熱板は、全ての放熱板の折曲角βを等しくすることもできる。
Further, the
ここで、図16に示す放熱板4は、一方の側縁部をL字状に折曲して連結片4Yを設ける構造としているが、放熱板4は、図17に示すように、側縁部に設ける連結片4Yを放熱板4の長さ方向に沿って左右に交互に折曲することもできる。図に示す放熱板4は、側縁部に設ける連結片4Yを複数に分割すると共に、互いに隣接する連結片4Y同士を交互に逆方向に折曲している。この構造の放熱板4は、両方向に折曲された連結片4Yを介して支持体3に接着されるので、支持体3に対して所定の起立姿勢で安定して固定できる特徴がある。この放熱板も連結片の折曲角を調整することで、複数の放熱板の先端の延長方向を特定しながら支持体に固定できる。
Here, the
カーボンを含有する紙シートで構成される放熱板4は、その熱伝導率が15W/(m・K)以上、好ましくは20W/(m・K)以上となるように調整される。
The
(紙シートの製造方法)
以上の放熱板4は、カーボンを含有する紙シートを製造すると共に、この紙シートを所定の寸法に裁断して製造される。カーボンを含有する紙シートは、繊維にカーボンを添加して湿式抄紙して製造され、あるいは、紙製シートの表面にカーボンをコーティングして、または紙製シートの内部にカーボンを含浸させて製造され、あるいは、カーボンを含有するシート材を紙製シートに積層して製造される。
(Paper sheet manufacturing method)
The
[湿式抄紙による製造方法]
湿式抄紙して製造される紙シートは、繊維とカーボンとを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙してシート状とし、これを乾燥して製造される。この紙シートは、好ましくは、抄紙用スラリーに、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とを懸濁し、この叩解パルプと非叩解繊維とでもって、抄紙用スラリーに懸濁してなるカーボンを繊維に結合してシート状に抄紙して製造するものが使用される。
[Production method by wet papermaking]
A paper sheet produced by wet papermaking is produced by suspending fibers and carbon in water to form a papermaking slurry, wet-making the papermaking slurry into a sheet, and drying it. This paper sheet is preferably made by suspending beating pulp in which infinite number of fine fibers are provided on the surface of the papermaking slurry and non-beating fibers that are not beaten, and with the beating pulp and non-beating fibers. In addition, a carbon fiber produced by binding carbon suspended in a papermaking slurry to a fiber and making it into a sheet is used.
カーボンを含有する紙シートは、以下のように湿式抄紙して製造できる。
黒鉛100重量部(平均粒子径100μmのものを50重量部と平均粒径を40μmのものを50重量部を添加)、
叩解パルプとしてのアクリルパルプ(カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)50ml、平均繊維長1.45mm)21重量部、
非叩解繊維としてのポリエステル繊維(0.1dtex×3mm)4重量部、
バインダー繊維としてのポリエステル繊維からなるバインダー繊維(1.2dtex×5mm)14重量部、
炭素繊維(直径7μm)2.9重量部からなる組成物を水中に混合分散し、固形分1%〜5%からなるスラリーを調製する。このスラリーを、すでに湿式の紙製造機として使用されている短網抄紙機で湿式抄紙して抄紙シートとし、この抄紙シートをプレスして乾燥させた後、2本の熱ロール間に通過させる熱圧処理によって高密度化された紙シートとする。熱圧処理は、表面温度を180℃、外径を250mm、ロール間の圧力を150kg/cmとする金属ロールの間に、5m/minの速度で通過させる。
The paper sheet containing carbon can be manufactured by wet papermaking as follows.
100 parts by weight of graphite (50 parts by weight having an average particle diameter of 100 μm and 50 parts by weight having an average particle diameter of 40 μm),
21 parts by weight of acrylic pulp as beating pulp (Canadian Standard Freeness (CSF) 50 ml, average fiber length 1.45 mm),
4 parts by weight of polyester fiber (0.1 dtex × 3 mm) as non-beaten fiber,
14 parts by weight of binder fiber (1.2 dtex × 5 mm) made of polyester fiber as binder fiber,
A composition comprising 2.9 parts by weight of carbon fiber (
以上の工程で製造された紙シートは、厚さが0.26mm、密度が1.155g/cm3、坪量が294g/m3、熱伝導率が54.2W/(m・K)となる。 The paper sheet manufactured by the above steps has a thickness of 0.26 mm, a density of 1.155 g / cm 3 , a basis weight of 294 g / m 3 , and a thermal conductivity of 54.2 W / (m · K). .
以上の紙シートは、叩解パルプにアクリルパルプを使用して、非叩解繊維にはポリエステル繊維を使用するが、叩解パルプには合成繊維からなる叩解パルプと、天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。また、合成繊維からなる叩解パルプには、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維、ポリスルホン系繊維等が使用でき、天然パルプには、木材パルプ、非木材パルプなどが使用できる。また、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などが使用できる。 The above paper sheet uses acrylic pulp for beating pulp and polyester fiber for non-beating fiber, but for beating pulp, either beating pulp made of synthetic fibers or natural pulp is used alone or in combination. It can be used as a mixture of seeds. In addition, acrylic fiber, polyarylate fiber, polyamide fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fiber, rayon fiber, polysulfone fiber, etc. can be used for beating pulp made of synthetic fiber. Natural pulp For this, wood pulp, non-wood pulp and the like can be used. Non-beaten fibers include polyester fiber, polyamide fiber, polypropylene fiber, polyimide fiber, polyethylene fiber, acrylic fiber, carbon fiber, PBO fiber, polyvinyl acetate fiber, rayon fiber, polyvinyl alcohol fiber, ethylene vinyl alcohol fiber, poly Arylate fibers, metal fibers, glass fibers, ceramic fibers, fluorine fibers, polysulfone fibers, polyphenylene sulfide fibers and the like can be used.
また、以上の紙シートは、熱で溶融される非叩解繊維であるバインダー繊維を使用して、湿式抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工しているが、バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などを使用することができる。 In addition, the above paper sheet is processed into a sheet by using a binder fiber that is a non-beaten fiber that is melted by heat, and heat-pressing the wet paper sheet to melt the binder fiber. As the binder fiber, polyester fiber, polypropylene fiber, polyamide fiber, polyethylene fiber, polyvinyl acetate fiber, polyvinyl alcohol fiber, ethylene vinyl alcohol fiber, polysulfone fiber, polyphenylene sulfide fiber, or the like can be used.
さらに、紙シートは、必ずしも繊維に叩解パルプと非叩解繊維を使用することなく、たとえば叩解パルプのみを使用して製造することができる。
さらにまた、以上の紙シートは、シートマシンを用いてスラリーをシート化して抄紙シートとして製作したが、シートマシンに代わって、モールド抄紙によって抄紙シートとして製作することもできる。
Furthermore, the paper sheet can be manufactured using only beaten pulp, for example, without necessarily using beaten pulp and non-beaten fiber.
Furthermore, although the above paper sheet was produced as a papermaking sheet by forming a slurry into a sheet using a sheet machine, it can be produced as a papermaking sheet by mold papermaking instead of the sheet machine.
さらに、紙シートは、バインダーの合成樹脂を含むことで、放熱板4として成形された状態における強度を向上できる。このバインダーの合成樹脂には、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかが使用できる。
Furthermore, the strength in the state shape | molded as the
また、以上の紙シートは、繊維に添加するカーボンとして、平均粒子径100μmとする黒鉛と、平均粒子径40μmとする黒鉛とを使用するが、カーボンには、黒鉛に代わって、あるいは黒鉛に加えて、木炭、竹炭、無定形炭素、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カルビン、グラフェン、炭素繊維、グラファイトの粉末等を使用することができ、また平均粒径も0.01μm〜500μm、好ましくは、1μm〜200μmとすることができる。カーボンは、平均粒径が小さすぎても大きすぎても、湿式抄紙する工程で繊維に付着する割合が少なくなって利用効率が悪くなるので、使用する繊維の種類などを考慮して最適な平均粒径のものを使用する。 Further, the above paper sheet uses graphite having an average particle diameter of 100 μm and graphite having an average particle diameter of 40 μm as carbon to be added to the fiber, but instead of or in addition to graphite, carbon is used. Charcoal, bamboo charcoal, amorphous carbon, diamond, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, carbine, graphene, carbon fiber, graphite powder, etc., and an average particle size of 0.01 μm to 500 μm, Preferably, it can be set to 1 μm to 200 μm. Even if the average particle size is too small or too large, the ratio of adhering to the fiber in the wet papermaking process decreases and the utilization efficiency deteriorates, so the optimum average considering the type of fiber used etc. Use a particle size.
さらに、紙シートは、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。たとえば、紙シートは、難燃剤を含浸することで難燃特性を向上できる。たとえば、難燃剤にリン酸グアニジンを使用し、これを10重量%の割合で含浸してなる紙シートは、UL94 V−0程度の難燃効果を実現する。
さらに、本発明の放熱シートの製造方法は、抄紙用スラリーに、バインダーとして、合成樹脂を添加して抄紙することができる。合成樹脂として、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂のいずれかを含む熟硬化性樹脂のいずれかを使用することができる。
Further, the paper sheet can be improved in flame retardant properties by adding a flame retardant. For example, a paper sheet can improve a flame retardance characteristic by impregnating a flame retardant. For example, a paper sheet obtained by using guanidine phosphate as a flame retardant and impregnating the guanidine phosphate at a ratio of 10% by weight achieves a flame retardant effect of about UL94 V-0.
Furthermore, the manufacturing method of the heat-radiation sheet of the present invention can be made by adding a synthetic resin as a binder to the papermaking slurry. As a synthetic resin, a thermoplastic resin including any of a polyacrylate copolymer resin, a polyvinyl acetate resin, a polyvinyl alcohol resin, an NBR (acrylonitrile butadiene rubber) resin, an SBR (styrene butadiene rubber) resin, a polyurethane resin, or Any of curable resins containing any of phenolic resin and epoxy resin can be used.
さらにまた、紙シートは、抄紙用スラリーをシート状に抄紙して得られる抄紙シートを熱プレスして製造することもできる。この場合、熱プレスの表面温度を100℃ないし400℃、面圧を3MPa〜40MPaとする。この熱プレスにおいて、面圧を10MPa〜40MPaと高くすると、抄紙シートの空隙を無くして高密度のシートとしてより熱伝導率をより高くすることができる。 Furthermore, the paper sheet can also be produced by hot pressing a papermaking sheet obtained by making a papermaking slurry into a sheet. In this case, the surface temperature of the hot press is set to 100 ° C. to 400 ° C., and the surface pressure is set to 3 MPa to 40 MPa. In this hot press, when the surface pressure is increased to 10 MPa to 40 MPa, the voids of the papermaking sheet can be eliminated and the thermal conductivity can be further increased as a high density sheet.
[コーティングまたは含浸による製造方法]
さらに、カーボンを含有する紙シートは、紙製シートの表面にカーボンをコーティングして、または、紙製シートの内部にカーボンを含浸させて製造することができる。この方法は、湿式または乾式によって紙製シートを抄紙すると共に、カーボンの粉末を混合してなる樹脂を紙製シートの表面に塗布し、または、紙製シートの内部に含浸させて製造される。この方法は、カーボンの粉末に対して、バインダーとなる樹脂を所定の比率で添加して、カーボン含有樹脂を調製し、溶融状態にあるカーボン含有樹脂を紙製シートの表面に塗布し、あるいは、紙製シートの内部に含浸させる。カーボン含有樹脂は、例えば、カーボンの粉末100重量部に対して、バインダー樹脂を1〜50重量部、好ましくは10〜30重量部を添加して調製される。カーボンの粉末には、平均粒径を0.01μm〜500μm、好ましくは、1μm〜200μmとするカーボン粉末であって、前述の黒鉛、木炭、竹炭、無定形炭素、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カルビン、グラフェン、炭素繊維、グラファイト等の粉末が使用できる。また、添加するバインダー樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂、または、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂等が使用できる。
[Production method by coating or impregnation]
Furthermore, the paper sheet containing carbon can be manufactured by coating the surface of the paper sheet with carbon, or impregnating the inside of the paper sheet with carbon. In this method, a paper sheet is made by a wet or dry process, and a resin obtained by mixing carbon powder is applied to the surface of the paper sheet, or impregnated inside the paper sheet. In this method, a resin serving as a binder is added to the carbon powder at a predetermined ratio to prepare a carbon-containing resin, and the molten carbon-containing resin is applied to the surface of the paper sheet, or Impregnation into the paper sheet. The carbon-containing resin is prepared, for example, by adding 1 to 50 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight of a binder resin to 100 parts by weight of carbon powder. The carbon powder is a carbon powder having an average particle size of 0.01 μm to 500 μm, preferably 1 μm to 200 μm, and the aforementioned graphite, charcoal, bamboo charcoal, amorphous carbon, diamond, diamond-like carbon, fullerene, Powders such as carbon nanotubes, carbine, graphene, carbon fiber, and graphite can be used. In addition, as a binder resin to be added, a thermosetting resin containing any of an epoxy resin and a phenol resin, or a polyacrylate copolymer resin, a polyvinyl acetate resin, a polyvinyl alcohol resin, and an NBR (acrylonitrile butadiene rubber) resin A thermoplastic resin containing any of SBR (styrene butadiene rubber) resin and polyurethane resin can be used.
紙製シートの表面にカーボン含有樹脂を塗布する工程では、紙製シートの表面に溶融状態にあるカーボン含有樹脂をスプレーし、あるいは、溶融状態のカーボン含有樹脂を付着しているローラーを紙製シートの表面で転動させて塗布することができる。また、紙製シートの内部にカーボン含有樹脂を含浸させる工程では、例えば、溶融状態で液状のカーボン含有樹脂を付着しているローラーを対向して配置すると共に、これらのローラーの間に紙製シートを通過させて、溶融状態のカーボン含有樹脂を紙製シートに転写し、紙製シートの隙間に含浸させる。この方法は、紙製シートを両面からローラーで挟着する状態で通過させることにより、紙製シートの隙間の内部にまで確実に溶融状態のカーボン含有樹脂を含浸できる。さらに、溶融状態で液状のカーボン含有樹脂に紙製シートを浸漬すると共に、液状のカーボン含有樹脂を隙間内まで含浸した紙製シートをローラー等で絞って最適な含浸状態とすることもできる。その後、カーボン含有樹脂が塗布または含浸された紙製シートを、両面からローラーで挟着し、あるいは平板プレスによってプレスすることにより、加熱・加圧して樹脂を硬化させて、カーボンを含有する紙シートが製造される。 In the step of applying the carbon-containing resin to the surface of the paper sheet, the paper sheet is sprayed with a carbon-containing resin that is in a molten state on the surface of the paper sheet, or a roller that adheres the molten carbon-containing resin to the paper sheet. It can be applied by rolling on the surface. Further, in the step of impregnating the carbon-containing resin inside the paper sheet, for example, a roller to which a liquid carbon-containing resin is adhered in a molten state is disposed to face the paper sheet, and the paper sheet is interposed between these rollers. The carbon-containing resin in a molten state is transferred to a paper sheet and impregnated in a gap between the paper sheets. In this method, by passing the paper sheet in a state of being sandwiched by rollers from both sides, the molten carbon-containing resin can be reliably impregnated into the gaps of the paper sheet. Further, the paper sheet can be immersed in the liquid carbon-containing resin in a molten state, and the paper sheet impregnated with the liquid carbon-containing resin into the gap can be squeezed with a roller or the like to obtain an optimum impregnated state. After that, a paper sheet coated or impregnated with a carbon-containing resin is sandwiched with rollers from both sides, or pressed by a flat plate press to cure the resin by heating and pressurizing, and a paper sheet containing carbon Is manufactured.
[積層による製造方法]
さらに、カーボンを含有する紙シートは、カーボンを含有するシート材を紙製シートの表面に積層して、接着または熱溶着等の方法で結合させて製造することもできる。この方法は、湿式または乾式によって抄紙された紙製シートの表面に、カーボン含有シートを積層し、これらを互いに結合させて1枚のシート状に成形される。カーボン含有シートには、例えば、炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材にプラスチックを含浸してなるプリプレグ等が使用できる。プリプレグであるカーボン含有シートは、短繊維の炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材に、未硬化状態にある熱硬化性樹脂を含浸させて製造される。カーボン含有シートは、好ましくは、熱硬化性樹脂の含有量を50重量%ないし90重量%とし、かつ、炭素繊維の含有量を10重量%ないし50重量%とする。
[Production method by lamination]
Furthermore, the paper sheet containing carbon can also be manufactured by laminating a sheet material containing carbon on the surface of the paper sheet and bonding them by a method such as adhesion or heat welding. In this method, carbon-containing sheets are laminated on the surface of a paper sheet made by wet or dry processing, and these are bonded together to form a single sheet. As the carbon-containing sheet, for example, a prepreg formed by impregnating a plastic into a fiber base material obtained by processing carbon fibers into a sheet shape can be used. A carbon-containing sheet that is a prepreg is manufactured by impregnating a thermosetting resin in an uncured state into a fiber base material obtained by processing short-fiber carbon fibers into a sheet shape. The carbon-containing sheet preferably has a thermosetting resin content of 50 wt% to 90 wt% and a carbon fiber content of 10 wt% to 50 wt%.
繊維基材は、短繊維の炭素繊維を湿式抄紙してシート状の抄紙シートに加工し、この抄紙シートの炭素繊維を、バインダー繊維で結合して製造される。繊維基材を湿式抄紙する工程では、加熱溶融されて炭素繊維を結合する熱可塑性樹脂あるいは湿熱溶融型樹脂からなるバインダー繊維を、100重量部の炭素繊維に対して3重量部ないし30重量部加えて分散液に添加すると共に、炭素繊維とバインダー繊維の添加された分散液をメッシュコンベアの抄紙面に吸引して炭素繊維を堆積してシート状に加工する。炭素繊維は、平均繊維長さを0.5mmないし13mmとするものを使用する。バインダー繊維には、加熱溶融されて炭素繊維を結合する熱可塑性樹脂、あるいは、加湿溶融されて炭素繊維を結合する湿熱溶融型樹脂であって、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチルビニルアルコール繊維のいずれか、あるいは、これ等を複数種混合したものを使用する。湿式抄紙された抄紙シートを加熱して、抄紙シートに含まれるバインダー繊維を溶融させて、炭素繊維を交点で結合させる。抄紙シートは、溶融されたバインダー繊維の熱可塑性樹脂あるいは湿熱溶融型樹脂によって、炭素繊維が結合されて繊維基材となる。 The fiber base is produced by wet papermaking short carbon fibers and processing them into sheet-like papermaking sheets, and binding the carbon fibers of the papermaking sheets with binder fibers. In the process of wet papermaking of the fiber base material, 3 to 30 parts by weight of binder fiber made of thermoplastic resin or wet heat melting type resin that is melted by heating and bonding carbon fiber is added to 100 parts by weight of carbon fiber. In addition to adding to the dispersion liquid, the carbon fiber and binder fiber-added dispersion liquid is sucked onto the paper making surface of the mesh conveyor to deposit the carbon fiber and process it into a sheet. Carbon fibers having an average fiber length of 0.5 mm to 13 mm are used. The binder fiber is a thermoplastic resin that is heated and melted to bond the carbon fiber, or a wet heat melting type resin that is humidified and melted to bond the carbon fiber, and is polyester fiber, polypropylene fiber, polyimide fiber, polyethylene fiber, Any one of vinyl acetate fiber, polyvinyl alcohol fiber, ethyl vinyl alcohol fiber, or a mixture of these is used. The wet papermaking sheet is heated to melt the binder fibers contained in the papermaking sheet and bond the carbon fibers at the intersections. In the papermaking sheet, carbon fibers are bonded to each other by a molten binder fiber thermoplastic resin or wet heat melting type resin to form a fiber base material.
以上のようにして製造された繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させる。繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂は、繊維基材に含浸性を有し、後述する紙製シートに積層する工程での取り扱い性が確保できる引張強度を有する未硬化状態の熱硬化性樹脂を使用する。繊維基材に含浸される熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂を使用する。ただ、熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂の何れかを使用することもできる。 The fiber base produced as described above is impregnated with an uncured thermosetting resin. The thermosetting resin to be impregnated into the fiber base material is an uncured thermosetting resin having a tensile strength capable of ensuring the handleability in the process of laminating the fiber base material and laminating on the paper sheet described later. Is used. An epoxy resin is used as the thermosetting resin impregnated in the fiber base material. However, any of an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, and an unsaturated polyester resin can be used as the thermosetting resin.
含浸工程では、繊維基材の表面に、未硬化状態にある熱硬化性樹脂シートを積層して加熱し、熱硬化性樹脂シートを溶融させて未硬化状態にある熱硬化性樹脂を繊維基材の隙間に含浸させる。この方法は、加熱されると低粘度な液状となる熱硬化性樹脂シートを積層し、これを加熱することで低粘度に液化した液状の熱硬化性樹脂をスムーズに繊維の隙間に含浸できる。また、含浸工程では、表面に未硬化の熱硬化性樹脂を付着しているローラを繊維基材の表面に押し付けて、繊維基材の隙間に含浸させることもできる。この方法は、例えば、未硬化で液状の熱硬化性樹脂を付着しているローラを対向して配置すると共に、これらのローラの間に繊維基材を通過させて、未硬化の熱硬化性樹脂を繊維基材に転写し、繊維基材の隙間に含浸させる。この方法は、繊維基材を両面からローラーで挟着する状態で通過させることにより、繊維基材の隙間の内部にまで確実に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸できる。さらに、含浸工程は、未硬化で液状の熱硬化性樹脂に繊維基材を浸漬すると共に、液状の熱硬化性樹脂を隙間内まで含浸した繊維基材をローラー等で絞って最適な含浸状態とすることもできる。 In the impregnation step, a thermosetting resin sheet in an uncured state is laminated and heated on the surface of the fiber substrate, and the thermosetting resin in an uncured state is melted by heating the thermosetting resin sheet. Impregnate the gap. In this method, a thermosetting resin sheet that becomes a low-viscosity liquid when heated is laminated, and the liquid thermosetting resin that has been liquefied to a low viscosity by heating this can be smoothly impregnated in the gaps of the fibers. In the impregnation step, a roller having an uncured thermosetting resin attached to the surface can be pressed against the surface of the fiber base material to impregnate the gaps of the fiber base material. In this method, for example, a roller to which an uncured and liquid thermosetting resin is attached is disposed to face the fiber base material between the rollers, and an uncured thermosetting resin is passed between the rollers. Is transferred to a fiber base material and impregnated in the gaps of the fiber base material. In this method, the fiber base material can be impregnated with the uncured thermosetting resin even inside the gaps of the fiber base material by passing the fiber base material in a state of being sandwiched by rollers from both sides. Furthermore, the impregnation step includes immersing the fiber base material in an uncured and liquid thermosetting resin, and squeezing the fiber base material impregnated with the liquid thermosetting resin into the gap with a roller or the like to obtain an optimal impregnation state. You can also
以上のようにして製造されたカーボン含有シートを紙製シートに積層し、これを加熱してカーボン含有シートの熱硬化性樹脂を硬化させてシート状に結合し、カーボンを含有する紙シートを製造する。カーボン含有シートは、好ましくは、紙製シートの両面に積層することで、熱伝導特性を向上できる。カーボン含有シートと紙製シートは、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂を介して、互いに積層された状態で強固に結合されて1枚のシート状に成形される。 The carbon-containing sheet produced as described above is laminated on a paper sheet, and this is heated to cure the thermosetting resin of the carbon-containing sheet and bond it into a sheet to produce a paper sheet containing carbon To do. The carbon-containing sheet is preferably laminated on both sides of the paper sheet to improve heat conduction characteristics. The carbon-containing sheet and the paper sheet are firmly bonded to each other through a thermosetting resin that is cured by heating, and are formed into a single sheet.
さらに、紙製シートに積層されるカーボン含有シートは、プリプレグには特定せず、カーボンを含有してなる種々のシート材とすることもできる。このような、カーボン含有シートは、熱硬化性樹脂を含浸させることなく、紙製シートとの間にバインダーを塗布して積層して接着し、あるいは、バインダーとなる未硬化状態の熱硬化性樹脂シートを介して積層し、加熱・加圧して熱硬化性樹脂シートを溶融させて互いに結合させることもできる。このようなカーボン含有シートとして、例えば黒鉛シート等が使用できる。 Furthermore, the carbon-containing sheet laminated | stacked on a paper-made sheet is not specified to a prepreg, It can also be set as the various sheet materials formed by containing carbon. Such a carbon-containing sheet is not impregnated with a thermosetting resin, but is applied by laminating and bonding a binder to a paper sheet, or an uncured thermosetting resin that becomes a binder. It is also possible to laminate through sheets, heat and press to melt the thermosetting resin sheets and bond them together. As such a carbon containing sheet, a graphite sheet etc. can be used, for example.
以上の紙シートは、繊維が交差する状態で集合される紙製シートの構造により、折れ変形や振動に強い特徴がある。このため、紙製のシートにカーボンを含有させて紙シートを製造し、この紙シートから製造される放熱板4は、長期間にわたって変形や劣化が阻止されて優れた放熱特性を持続できる特徴がある。
The above-mentioned paper sheet has a feature that is strong against bending deformation and vibration due to the structure of the paper sheet assembled in a state where the fibers intersect. For this reason, a paper sheet is manufactured by containing carbon in a paper sheet, and the
以上のようにして製造された紙シートを所定の寸法に裁断して放熱板4を製作する。裁断された紙シートは、複数枚を積層、接着して厚さを調整することもできる。複数枚の紙シートを積層してなる放熱板は、強度を高くできる。また、図8と図9に示すように、側縁部に厚みのある嵌入連結部を有する放熱板は、側縁部に積層片を積層・接着して嵌入連結部を形成することができる。
The
以上のようにして、所定の寸法に形成された複数の放熱板4が支持体3に所定の配列で固定されて放熱ユニット9が製造される。以下、放熱器に使用される放熱ユニットの実施例と、その配列パターンの実施例について、図7、及び図18〜図24に基づいて詳述する。なお、以下に示す実施例は、6個の半導体発光素子1を実装してなる実装基板2の第二面2Yにおいて、半導体発光素子1と対向する位置に、6個の放熱ユニット9をそれぞれ60度間隔で回転移動してなる配列で配置する例を示している。
As described above, the
さらに、以下に示す実施例の放熱器10は、放熱ユニット9の支持体3を実装基板2の外周縁に対して平行ないし傾斜する姿勢で固定している。言い換えると、複数の放熱ユニット9は、支持体3の向きが前述の基準円21に沿う方向となり、あるいは基準円21に対して交差する姿勢となるように実装基板2に固定されている。各放熱ユニット9は、支持体3の延長方向と、実装基板2の基準円21の接線方向との交差角αが所定の角度となるように配置している。ここで、支持体3の延長方向とは、円弧状の支持体3においては、両側の連結部32を結ぶ直線方向であって、本体部31の中間点における接線方向を示しており、直線状の支持体3においては、その延長方向を示している。また、実装基板2の基準円21の接線方向は、支持体3の中間点において支持体3の延長方向に引いた延長ラインmと、この延長ラインmと基準円21との交差点pにおける基準円21の接線sの方向としている。すなわち、支持体3と基準円21との交差角αは、支持体3の中間点から引いた延長ラインmと、この延長ラインmと基準円21との交差点pにおける基準円21の接線sとのなす角を示している。実装基板2に固定される放熱ユニット9の交差角αは、0度〜90度であって、その角度に応じて、各放熱ユニット9の支持体3に固定される複数の放熱板4の横幅(W)が特定される。放熱ユニット9に固定される複数の放熱板4の横幅(W)は、好ましくは、実装基板2の第二面2Yの広い領域にわたって配置できるように設計される。
Furthermore, the
[実施例1]
図7に示す放熱器10Aは、図8と図9に示す構造の放熱ユニット9Aであって、図10に示す支持体3Aと16枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Aを備えている。図7の放熱器10Aは、各放熱ユニット9Aを、円弧状の支持体3Aの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット9Aは、支持体3Aと基準円21のなす交差角αが25度〜35度(図においては約30度)となるように配置されている。
[Example 1]
A
この放熱ユニット9Aは、実装基板2の外周縁側に配置される9枚の放熱板4a〜4iの先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4a〜4iの横幅(W)を放熱板4aから放熱板4iに向かって次第に長くしている。とくに、円弧状の支持体3Aの外周面側に固定される放熱板4a〜4iは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板2の外周縁部において、より広い領域に放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
The
また、この放熱ユニット9Aは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、放熱板4jから放熱板4pに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体3Aの内周面側に固定される放熱板4j〜4pは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット9Aに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9A同士の間に通気隙間29を設けている。とくに、最も内側に配置される放熱板4pは、その先端縁を、実装基板2の中心部に接近させている。これにより、実装基板2の中心部の近傍の領域においても放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
Further, in the
[実施例2]
図18に示す放熱器10Bは、図11に示す構造の支持体3Bと16枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Bを備えている。図18の放熱器10Bは、各放熱ユニット9Bを、円弧状の支持体3Bの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット9Bは、支持体3Bと基準円21のなす交差角αが15度〜25度(図においては約20度)となるように配置されている。
[Example 2]
A
この放熱ユニット9Bは、実装基板2の外周縁側に配置される9枚の放熱板4a〜4iのうち、放熱板4a〜4eについては、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4a〜4eの横幅(W)を放熱板4aから放熱板4eに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板4a〜4eは、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板4e〜4iは、その横幅(W)を等しくしている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Bの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
The
また、この放熱ユニット9Bは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、放熱板4jから放熱板4pに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体3Bの内周面側に固定される放熱板4j〜4pは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、放熱板4j〜4oについては、その先端縁が、隣接する放熱ユニット9Bに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9B同士の間に通気隙間29を設けており、中心部側に接近して配置される放熱板4o、4pについては、その先端縁が実装基板2の中心部に接近する長さに調整されている。これにより、実装基板2の中心部の近傍の領域においても放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
Further, in the
[実施例3]
図19に示す放熱器10Cは、図12に示す構造の支持体3Cと14枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Cを備えている。図19の放熱器10Cは、各放熱ユニット9Cを、円弧状の支持体3Cの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット9Cは、支持体3Cと基準円21のなす交差角αが15度〜25度(図においては約20度)となるように配置されている。
[Example 3]
A heat radiator 10C shown in FIG. 19 includes a
この放熱ユニット9Cは、実装基板2の外周縁側に配置される7枚の放熱板4a〜4gの先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4a〜4gの横幅(W)を放熱板4aから放熱板4gに向かって次第に長くしている。とくに、円弧状の支持体3の外周面側に固定される放熱板4a〜4gは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板2の外周縁部において、より広い領域に放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
The
また、この放熱ユニット9Cは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を全て等しくしている。この放熱ユニット9Cは、円弧状の支持体3Cの内周面側に固定される7枚の放熱板4j〜4pを、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が互いに接触することなく、かつ、隣接する放熱ユニット9Cに接触しない長さに調整して、互いに隣接する放熱ユニット9C同士の間に通気隙間29を設けている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Cの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
Further, in the
[実施例4]
図20に示す放熱器10Dは、図12に示す構造の支持体3Cと14枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Dを備えている。図20の放熱器10Dは、各放熱ユニット9Dを、円弧状の支持体3Cの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット9Dは、支持体3Cと基準円21のなす交差角αが45度〜80度(図においては約65度)となるように配置している。
[Example 4]
A
この放熱ユニット9Dは、実装基板2の外周縁側に配置される7枚の放熱板4a〜4gのうち、放熱板4a〜4cの先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4a〜4cの横幅(W)を放熱板4aから放熱板4cに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板4a〜4cは、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板4d〜4gは、その横幅(W)を等しくすると共に、放熱板4cの横幅(W)よりも大きくしている。さらに、最も内側に配置される放熱板4gは、その先端縁が隣接する放熱ユニット9Dに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9D同士の間に通気隙間29を設けている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Dの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
The
また、この放熱ユニット9Dは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、放熱板4jから放熱板4pに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体3Cの内周面側に固定される放熱板4j〜4pは、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット9Dに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9D同士の間に通気隙間29を設けている。
Further, in the
[実施例5]
図21に示す放熱器10Eは、図12に示す構造の支持体3Cと14枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Eを備えている。図21の放熱器10Eは、各放熱ユニット9Eを、円弧状の支持体3Cの内周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢、すなわち、図20に示す放熱器10Dの放熱ユニット9Dに対して反転する姿勢で配置している。各放熱ユニット9Eは、支持体3Cと基準円21のなす交差角αが35度〜60度(図においては約50度)となるように配置している。
[Example 5]
A
この放熱ユニット9Eは、実装基板2の外周縁側に配置される7枚の放熱板4j〜4pのうち、放熱板4l〜4pの先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4l〜4pの横幅(W)を放熱板4pから放熱板4lに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板4l〜4pは、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板4j〜4lは、その横幅(W)を等しくしている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Eの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
The
また、この放熱ユニット9Eは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4a〜4gの横幅(W)を全て等しくしている。この放熱ユニット9Eは、円弧状の支持体3Cの外周面側に固定される7枚の放熱板4a〜4gを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が隣接する放熱ユニット9Eに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9E同士の間に通気隙間29を設けている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Eの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。ただ、この放熱ユニットは、実装基板2の中心部側に配置される放熱板4a、4bを他の放熱板4c〜4gよりも長くして、より広い領域に放熱板4を配置することもできる。
Further, in the
[実施例6]
図22に示す放熱器10Fは、図12に示す構造の支持体3Cと14枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Fを備えている。図22の放熱器10Fは、各放熱ユニット9Fを、円弧状の支持体3Cの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット9Fは、円弧状の支持体3Cが実装基板2の外周縁に沿う略平行な姿勢となるように、言い換えると、支持体3Cと基準円21のなす交差角αが0度となるように配置されている。
[Example 6]
A
この放熱ユニット9Fは、実装基板2の外周縁側に配置される7枚の放熱板4a〜4gの横幅(W)を全て等しくしている。この放熱ユニット9Fは、円弧状の支持体3Cの外周面側に固定される7枚の放熱板4a〜4gを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。これにより、実装基板2の外周縁部において、より広い領域に放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。また、同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Fの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
In the
また、この放熱ユニット9Fは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)も全て等しくしている。この放熱ユニット9Fは、円弧状の支持体3Cの内周面側に固定される7枚の放熱板4j〜4pを、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が互いに接触することなく、かつ、隣接する放熱ユニット9Cに接触しない長さに調整して、互いに隣接する放熱ユニット9C同士の間に通気隙間29を設けている。このように同じ寸法の放熱板4を複数使用することにより、放熱ユニット9Cの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。さらに、この放熱器10Fは、隣接する放熱ユニット9F同士の間に形成される通気隙間29を広く確保できるので、優れた通気性を実現できる。
Further, in the
[実施例7]
図23に示す放熱器10Gは、図11に示す構造の支持体3Bと16枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Gを備えている。この放熱器10Gは、偶数個(図においては6個)の放熱ユニット9Gを備えており、これ等の放熱ユニット9Gを奇数番目と偶数番目とで異なる構造としている。この放熱器10Gは、奇数番目に配置される放熱ユニット9Gを第一放熱ユニット9Gxとして同一形状とすると共に、偶数番目に配置される放熱ユニット9Gを第二放熱ユニット9Gyとして同一形状としている。この放熱器10Gは、複数の第一放熱ユニットGxと複数の第二放熱ユニットGyを、それぞれ実装基板2の中心を中心とする同一円周上に等間隔で配置している。図23の放熱器10Gは、3個の第一放熱ユニット9Gxを、120度間隔で回転移動してなる配列で配置すると共に、3個の第二放熱ユニット9Gyを、120度間隔で回転移動してなる配列で配置している。
[Example 7]
A
さらに、図23に示す放熱器10Gは、第一放熱ユニット9Gx及び第二放熱ユニット9Gyを、円弧状の支持体3Bの外周面側が実装基板2の外周縁側に向く姿勢で配置している。第一放熱ユニットGx及び第二放熱ユニット9Gyは、円弧状の支持体3Bが実装基板2の外周縁に沿う略平行な姿勢となるように、言い換えると、支持体3Bと基準円21のなす交差角αが0度となるように配置されている。ただ、放熱器は、第一放熱ユニット及び第二放熱ユニットの両方、又はいずれか一方を、円弧状の支持体の外周面側が実装基板の中心部側に向く姿勢で配置することも、支持体が基準円に対して交差する姿勢となるように配置することもできる。
Further, in the
第一放熱ユニット9Gxは、実装基板2の外周縁側に配置される9枚の放熱板4a〜4iの横幅(W)を全て等しくしている。この第一放熱ユニット9Gxは、円弧状の支持体3Bの外周面側に固定される9枚の放熱板4a〜4iを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。また、第一放熱ユニット9Gxは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、両側の放熱板4j、4pから中央の放熱板4mに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体3Bの内周面側に固定される放熱板4j〜4pは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が隣接する第二放熱ユニット9Gyの放熱板4j、4pに接近するが接触しない長さに調整されて、隣接する第二放熱ユニット9Gyとの間に通気隙間29を設けている。
In the first heat radiation unit 9Gx, the horizontal widths (W) of the nine
第二放熱ユニット9Gyは、実装基板2の外周縁側に配置される9枚の放熱板4a〜4iの横幅(W)を全て等しくしている。この第二放熱ユニット9Gyは、円弧状の支持体3Bの外周面側に固定される9枚の放熱板4a〜4iを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。また、第二放熱ユニット9Gyは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、中央の放熱板4mから両側の放熱板4j、4pに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体3Bの内周面側に固定される放熱板4j〜4pは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板2の中心部に向かって延長されるが、隣接する第一放熱ユニット9Gxや第二放熱ユニットGyの放熱板4に接触しない長さに調整されており、隣接する第一放熱ユニット9Gxとの間に通気隙間29を設けている。
In the second heat radiation unit 9Gy, the horizontal widths (W) of the nine
[実施例8]
図24に示す放熱器10Hは、図14に示す構造の直線状の支持体3Hと15枚の放熱板4とで構成される放熱ユニット9Hを備えている。図14の放熱器10Hは、複数の放熱ユニット9Hを、直線状の支持体3Hと基準円21のなす交差角αが25度〜35度(図においては約30度)となるように配置している。
[Example 8]
A
この放熱ユニット9Hは、実装基板2の外周縁側に配置される8枚の放熱板4a〜4hの先端縁が実装基板2の外周縁に接近するように、放熱板4a〜4hの横幅(W)を放熱板4aから放熱板4hに向かって次第に長くしている。とくに、直線状の支持体3Hの一方の面に固定される放熱板4a〜4hは、互いに平行な姿勢であって、その先端縁が実装基板2の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板2の外周縁部において、より広い領域に放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
This
また、この放熱ユニット9Hは、実装基板2の中心部側に配置される7枚の放熱板4j〜4pの横幅(W)を、放熱板4jから放熱板4pに向かって次第に長くしている。直線状の支持体3Hの他方の面に固定される放熱板4j〜4pは、互いに平行な姿勢であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット9Hに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット9H同士の間に通気隙間29を設けている。とくに、最も内側に配置される放熱板4pは、その先端縁を、実装基板2の中心部に接近させている。これにより、実装基板2の中心部の近傍の領域においても放熱板4を配置して理想的に放熱できるようにしている。
Further, in the
(熱伝導部材)
以上の実施例1〜8の放熱器10は、実装基板2の第二面2Yに複数の放熱ユニット9を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット9は、実装基板2に対して優れた熱結合状態を実現するために、支持体3と実装基板2との間に熱伝導部材を介在させている。このような熱結合部材として、熱伝導性に優れたグリスや接着剤が使用できる。放熱ユニット9は、グリスや接着剤等の熱伝導部材を支持体3の端面に塗布した状態で実装基板2に固定されて、あるいは支持体3を実装基板2に固定した状態で支持体3と実装基板2との境界部分にグリスや接着剤等の熱伝導部材が塗布されて熱結合状態に固定される。さらに、放熱ユニットは、支持体から突出する複数の放熱板を実装基板に熱結合状態で固定することもできる。この放熱ユニットは、放熱板の端縁にグリスや接着剤等の熱伝導部材が塗布されて、放熱板が実装基板に熱結合状態に連結される。この構造は、実装基板の熱を直接に放熱板に伝導できるので、放熱ユニットの放熱性をさらに向上できる。
(Heat conduction member)
The
さらに、放熱ユニットと実装基板との間に介在される熱伝導部材25は、図25に示すように、熱伝導シート25Aとすることもできる。熱伝導シート25Aは、熱伝導性に優れたシート材であって、好ましくは、実装基板2に対して押圧状態で固定される支持体3や放熱板4に密着状態で接触する弾力性を有するシート材が使用される。このような熱伝導シート25Aとして、例えば、シリコンシートやプラスチックシート等が使用できる。熱伝導シート25Aは、実装基板2の第二面2Yにおいて、放熱ユニット9との間に積層されて、支持体3の端面や放熱板4の端縁に密着状態で連結される。このように、実装基板2と放熱ユニット9との間に熱伝導シート25Aを配置する構造は、図25に示すように、実装基板2と熱伝導シート25Aを貫通する固定ネジ14を支持体3の連結部32にねじ込んで、放熱ユニット9を実装基板2に固定することができる。
Furthermore, the heat
(背面板5)
さらに、図1〜図5の放熱器10は、実装基板2の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板5を備えている。放熱器10は、実装基板2と背面板5との間に複数個の放熱ユニット9を配置しており、これらの放熱ユニット9の支持体3でもって実装基板2と背面板5とを連結している。
(Back plate 5)
Furthermore, the
背面板5は、実装基板2に固定された複数の放熱ユニット9の外周に沿う形状であって、図4と図5に示すように、円形の外形としている。さらに、円形状の背面板5は、中心部に中心孔52を開口して、全体の形状をドーナツ状としている。この背面板5は、ドーナツ状の外周部においても、複数の背面板通気口53を開口している。複数の背面板通気口53は、実装基板2に固定される複数の支持体3、及び支持体3に固定される複数の放熱板4に対向して開口されており、支持体3や放熱板4の放熱により加温された空気を外部に排出するための換気口としている。放熱器10から放熱される熱によって加温された内部の空気は、自然対流によって上昇する。図に示す背面板5は、放熱器10の上面に固定されるので、背面板5に開口された背面板通気口53から加温された内部の空気が排出されて換気される。
The
以上の背面板5は、固定ネジ15を介して支持体3に固定されて放熱器10の定位置に固定される。図に示す背面板5は、固定ネジ15を貫通させる複数の固定孔54を開口している。複数の固定孔54は、支持体3に設けた連結部32に対向して開口されており、背面板5を貫通する固定ネジ15を支持体3の連結部32にねじ込んで背面板5を支持体3に固定している。すなわち、この背面板5は、支持体3を介して実装基板2に固定されている。
The
さらに、図に示す背面板5は、両側に対向して、外周方向に突出する突出片51を備えており、この突出片51の先端側を上方に折曲させている。この突出片51は、例えば、照明装置を固定する固定具として使用され、あるいは、図1に示すように、外部に配置される電源部6を固定する部材に兼用される。ただ、背面板は必ずしも突出片を設ける必要はなく、円板状として複数の放熱ユニットの上面に固定することもできる。
Furthermore, the
(外装カバー18)
さらに、照明装置は、図1の鎖線で示すように、放熱器10の外周を被覆する外装カバー18を備えることもできる。この外装カバー18は、実装基板2の裏面側に配置された放熱器10の外周に沿って配置されて、放熱器10の周囲をカバーする。外装カバー18は、例えば、実装基板2が固定される固定リング7の外周縁に沿う円筒状の筒体とすることができる。図1に示す外装カバー18は、固定リング7の上端縁から外側方向に突出するフランジ部7Cの外周縁に沿う筒状としている。この外装カバー18は、好ましくは、内側に配置される放熱ユニット9との間に隙間を設ける状態で配置される。筒状の外装カバー18は、下端を固定リング7に固定し、上端部を背面板5の突出片51に固定して照明装置の定位置に固定することができる。外装カバー18は、放熱器10に対して外気を通過できるように、通気孔を設けることができる。このような外装カバーは、スリットや貫通孔を開口して通気孔とし、あるいは網材で製造して通気孔を設けることができる。以上の外装カバーは、金属製あるいはプラスチック製として、照明装置の外周を補強することができる。
(Exterior cover 18)
Furthermore, the illuminating device can also include an
(実装基板、反射板、及び透明カバーの変形例)
さらに、図26と図27に示す照明装置は、実装基板2、反射板16、及び透明カバー8に、通気口を開口して設けている。図27に示す実装基板2は、実装面2Xに固定される半導体発光素子1の間に位置して複数の基板通気口2Bを開口している。これ等の基板通気口2Bは、実装基板2に固定される放熱ユニット9の複数の放熱板4に対向して設けられている。さらに、図27に示す反射板16は、カバーキャップ11を表出させるガイド穴16Aの間に位置して複数の反射板通気口16Bを開口している。反射板16に開口される複数の反射板通気口16Bは、実装基板2に開口される複数の基板通気口2Bと対向する位置に開口されており、実装基板2の基板通気口2Bとほぼ等しい形状と大きさに形成されている。これにより、反射板16の反射板通気口16Bと実装基板2の基板通気口2Bとを通過する空気を効率よく実装基板2の裏面側に通過させて放熱器10を換気できる。図27に示す実装基板2と反射板16に設けられる基板通気口2Bと反射板通気口16Bは、外周縁部から中心部に向かって延びる長円形状として、その開口面積を大きくしている。さらに、図に示す透明カバー8は、低い筒状の側面に、複数のカバー通気口8Bを開口して設けている。以上の照明装置は、図26の矢印で示すように、透明カバー8の側面に開口されたカバー通気口8Bから流入される外気を、反射板16の反射板通気口16Bと実装基板2の基板通気口2Bに通過させて放熱器10に流入させて、放熱器10の上面側から外部に排出できる。この構造は、放熱器10の下部から上部への通気を実現して、優れた放熱性を実現できる。
(Modifications of mounting substrate, reflector, and transparent cover)
Further, in the lighting device shown in FIGS. 26 and 27, the mounting
本発明の照明装置の放熱特性を以下のようにして測定した。
照明装置には、図1ないし図9に示す実施例1にかかる構造の照明装置を使用した。半導体発光素子1にはCOB(chip on board)タイプで出力28Wの半導体発光素子を6個使用し、照明装置全体の出力を168Wとした。実装基板2には、アルミニウム製の金属板を使用した。実装基板2の第二面2Yには、熱伝導部材25として、厚みを2mm、熱伝導率を3W/(m・K)とするシリコンシートからなる熱伝導シート25Aを積層し、この熱伝導シート25Aを介在させて6個の放熱ユニット9を固定した。6個の放熱ユニット9は、図7に示すように、実装面2Xに配置される6個の半導体発光素子1の裏側の部位であって、支持体3の中央部が位置するように配置した。各放熱ユニット9には、図8〜図10に示す構造の放熱板4を固定した。各放熱ユニット9を構成する支持体3の全長(L)及び複数の放熱板4の全長(D)は150mmとした。各測定点の温度は、熱電対を用いて測定した。半導体発光素子1の温度は、図6に示すように、互いに直列に接続された2系列の半導体発光素子1について、A点とB点で示す位置で測定した。実装基板2の温度は、図6においてC点で示す位置で測定した。放熱板4の温度は、図7と図9においてT点で示すように、幅方向の中央部付近であって、実装基板2に接近する根元側の部位で測定した。環境温度は25℃で測定した。以上の測定結果を表1と図28のグラフに示す。
The heat dissipation characteristics of the lighting device of the present invention were measured as follows.
As the lighting device, the lighting device having the structure according to Example 1 shown in FIGS. 1 to 9 was used. As the semiconductor
表1と図28に示すように、照明装置を連続使用する状態において、半導体発光素子1の温度は、30分を過ぎると75℃〜79℃で飽和状態となって温度上昇が抑制された。この温度は、半導体発光素子1に与える悪影響を考慮すると、実質的に問題のない温度レベルであって、半導体発光素子1を長時間にわたって使用する上で、半導体発光素子1の温度が信頼性を保証できる温度範囲に抑制されることが実証された。
As shown in Table 1 and FIG. 28, in the state where the lighting device is continuously used, the temperature of the semiconductor
また、従来の照明装置に使用される放熱器であって、図1〜図7に示す放熱器と同程度の表面積を有するアルミニウム製の放熱フィンを備える放熱器とその重量を比較すると、従来のアルミニウム製の放熱フィンでは506g×6個=3036gであるのに対し、本発明の放熱器の放熱ユニットでは260g×6個=1560gにでき、約1/2の軽量化が実現された。 Moreover, it is a heat radiator used for the conventional lighting apparatus, Comparing its weight with a heat radiator having an aluminum heat radiation fin having the same surface area as the heat radiator shown in FIGS. The heat radiation fin made of aluminum is 506 g × 6 pieces = 3036 g, whereas the heat radiation unit of the radiator of the present invention can be made 260 g × 6 pieces = 1560 g, and a weight reduction of about ½ is realized.
本発明の照明装置と照明装置用の放熱器は、水銀灯等の代替用の照明装置として、工場用の照明や街路灯等に好適に使用できる。とくに、本発明の照明装置と照明装置用の放熱器は、LED等の半導体発光素子を光源に使用する構造としながら、優れた放熱特性と軽量化を実現して、高所に設置する照明装置として好適に利用できる。 The illuminating device and the radiator for the illuminating device of the present invention can be suitably used for factory lighting, street lamps, and the like as alternative illuminating devices such as mercury lamps. In particular, the illumination device and the radiator for the illumination device of the present invention have a structure that uses a semiconductor light emitting element such as an LED as a light source, and realizes excellent heat dissipation characteristics and weight reduction, and is installed at a high place. Can be suitably used.
1…半導体発光素子
2…実装基板
2X…実装面;2Y…第二面
2B…基板通気口
3…支持体
3A、3B、3C、3D、3H、3I、3J…支持体
4…放熱板
4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g、4h、4i…放熱板
4j、4k、4l、4m、4n、4o、4p…放熱板
4X…挿入連結部
4Y…連結片
5…背面板
6…電源部
7…固定リング
7A…内側リング;7B…固定片;7C…フランジ部
8…透明カバー
8B…カバー通気口
9…放熱ユニット
9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G、9H…放熱ユニット
9Gx…第一放熱ユニット;9Gy…第二放熱ユニット
10…放熱器
10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H…放熱器
11…カバーキャップ
11A…筒部;11B…カバー部;11C…固定片
12…閉塞材
13…止ネジ
14…固定ネジ
15…固定ネジ
16…反射板
16A…ガイド穴;16B…反射板通気口
17…止ネジ
18…外装カバー
21…基準円
22…貫通穴
23…ネジ孔
24…固定孔
25…熱伝導部材
25A…熱伝導シート
29…通気隙間
31…本体部
32…連結部
33…開口部
34…連結溝
35…対向壁
36…熱伝導部
36A…開口部;36B…中空部
37…本体部
38…本体部
51…突出片
52…中心孔
53…背面板通気口
54…固定孔
60…電源回路
61…ケーシング
62…電源ケーブル
63…リード線
64…接続リード
m…延長ライン
s…接線
p…交差点
DESCRIPTION OF
Claims (37)
前記半導体発光素子が実装面に実装される実装基板と、
前記半導体発光素子に供給する電力を調整するための電源部と、
前記実装基板の第二面に熱結合状態で固定される金属製の支持体と、
前記支持体に熱結合状態で固定される複数の放熱板と
を備える照明装置であって、
前記放熱板が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする照明装置。 One or more semiconductor light emitting devices;
A mounting substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted on a mounting surface;
A power supply unit for adjusting power supplied to the semiconductor light emitting element;
A metal support fixed in a thermally coupled state to the second surface of the mounting substrate;
A lighting device comprising a plurality of heat sinks fixed in a thermally coupled state to the support,
The lighting device, wherein the heat radiating plate is made of paper containing carbon.
前記支持体が板状で、前記実装基板に対して略垂直姿勢に配置されると共に、
該支持体の表面から突出するように前記複数の放熱板が固定されてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 1,
The support is plate-shaped and is disposed in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate.
The lighting device, wherein the plurality of heat radiating plates are fixed so as to protrude from a surface of the support.
前記複数の放熱板は、隣接する放熱板同士が互いに離間される姿勢で前記支持体の両面に固定されてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 2,
The lighting device according to claim 1, wherein the plurality of heat radiating plates are fixed to both surfaces of the support body in a posture in which adjacent heat radiating plates are separated from each other.
前記複数の放熱板は、前記実装基板に対して略垂直姿勢で配置されてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 2 or 3,
The plurality of heat dissipation plates are arranged in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate.
前記支持体が、軸方向に延びる複数列の連結溝を互いに略平行に形成しており、各々の連結溝に前記放熱板の側縁を挿入して固定してなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-4,
A plurality of rows of connecting grooves extending in the axial direction are formed substantially parallel to each other, and the support body is formed by inserting and fixing the side edges of the heat radiating plates in the respective connecting grooves. .
前記放熱板が、前記第二面に熱結合状態で連結されてなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-5,
The said heat sink is connected with said 2nd surface in the heat coupling state, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記支持体が、前記実装基板の第二面であって、前記実装面において前記半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に配置されてなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-6,
The illuminating device, wherein the support is disposed on a second surface of the mounting substrate and corresponding to a position where the semiconductor light emitting element is mounted on the mounting surface.
前記支持体が、前記半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に、前記第二面との接触面積を大きくする熱伝導部を備えることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 7,
The lighting device according to claim 1, wherein the support includes a heat conducting portion that increases a contact area with the second surface at a portion corresponding to a position where the semiconductor light emitting element is mounted.
前記支持体が、断面視を円弧状とする板状の本体部と、前記本体部の両側部に連結された連結部とを備えており、該支持体が前記連結部を介して前記実装基板に固定されてなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-8,
The support includes a plate-like main body having an arc shape in cross section, and connecting portions connected to both side portions of the main body, and the support is connected to the mounting substrate via the connecting portions. An illuminating device fixed to the lighting device.
一の支持体と、該支持体に固定された複数の放熱板とで放熱ユニットを構成しており、
前記放熱ユニットを前記実装基板の第二面に複数配置してなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-9,
A heat radiating unit is composed of one support and a plurality of heat radiating plates fixed to the support.
A lighting device comprising a plurality of the heat dissipating units arranged on the second surface of the mounting substrate.
互いに隣接する放熱ユニット同士の間に通気隙間を設けてなることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 10,
A lighting device, wherein a ventilation gap is provided between adjacent heat dissipation units.
前記複数の放熱ユニットが、前記実装基板の第二面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 10 or 11,
The lighting device, wherein the plurality of heat dissipation units are arranged on the second surface of the mounting substrate at equal intervals on the circumference.
前記複数の放熱ユニットは同一形状であって、各放熱ユニットが前記実装基板の中心に対する回転の軌跡上に配置されてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 12,
The plurality of heat radiation units have the same shape, and each heat radiation unit is disposed on a locus of rotation with respect to the center of the mounting board.
前記放熱ユニットは、前記支持体の両面に複数の放熱板が固定されると共に、該支持体の一方の面が前記実装基板の外周縁側に、他方の面が前記実装基板の中心部側に対向する姿勢で前記第二面に固定されており、
前記実装基板の外周縁側に配置される複数の放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の外周縁に接近して延長されると共に、
前記実装基板の中心部側に配置される放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の中心部に接近して延長されてなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 10-13,
In the heat dissipation unit, a plurality of heat dissipation plates are fixed to both surfaces of the support, and one surface of the support is opposed to the outer peripheral edge of the mounting substrate, and the other surface is opposed to the central portion of the mounting substrate. Fixed to the second surface in a posture to
The front edges of the plurality of heat sinks arranged on the outer peripheral side of the mounting substrate are extended close to the outer peripheral edge of the mounting substrate in plan view,
A lighting device, wherein a front end edge of a heat dissipating plate disposed on a central portion side of the mounting substrate is extended close to the central portion of the mounting substrate in a plan view.
前記放熱ユニットを偶数個備えており、
奇数番目に配置される放熱ユニットを第一放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、
偶数番目に配置される放熱ユニットを第二放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置してなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 10-14,
An even number of the heat dissipation units are provided,
The odd-numbered heat dissipating units have the same shape as the first heat dissipating unit, and are arranged at equal intervals on the circumference,
An illuminating device characterized in that even-numbered heat radiation units have the same shape as the second heat radiation unit and are arranged at equal intervals on the circumference.
前記実装基板の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板を備えており、
前記実装基板と前記背面板との間に複数個の放熱ユニットが配置されると共に、該放熱ユニットの支持体でもって前記実装基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to any one of claims 10 to 15, further comprising:
It is provided with a metal back plate disposed on the back side of the mounting substrate so as to be spaced substantially parallel to each other,
A plurality of heat dissipating units are disposed between the mounting substrate and the back plate, and the mounting substrate and the back plate are connected by a support of the heat dissipating unit. .
前記背面板に背面板通気口が開口して設けられてなることを特徴とする照明装置。 A lighting device according to claim 16, comprising:
A lighting device, wherein a back plate vent is opened in the back plate.
前記実装基板が、前記支持体に固定される前記複数の放熱板に対向して基板通気口を開口してなることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-17,
The lighting device, wherein the mounting substrate is formed by opening a substrate vent so as to face the plurality of heat radiation plates fixed to the support.
前記放熱板の熱伝導率が15W/(m・K)以上であることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 1-18,
The heat radiation plate has a thermal conductivity of 15 W / (m · K) or more.
実装基板の実装面の裏面側に、該実装基板と熱結合状態で固定するための固定構造を有する金属製の支持体と、
前記支持体に熱結合状態で固定される複数の放熱板と
を備えており、
前記放熱板が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする照明装置用の放熱器。 One or more semiconductor light emitting elements are connected to a lighting device including a mounting substrate mounted on a mounting surface, and a heat radiator for radiating heat generated from the semiconductor light emitting elements,
On the back side of the mounting surface of the mounting substrate, a metal support having a fixing structure for fixing to the mounting substrate in a thermally coupled state;
A plurality of heat sinks fixed in a thermally coupled state to the support,
The radiator for an illuminating device, wherein the radiator plate is made of paper containing carbon.
前記支持体が板状で、実装基板に対して略垂直姿勢に配置されると共に、
該支持体の表面から突出するように前記複数の放熱板が固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 20,
The support is plate-shaped and disposed in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate,
A radiator for an illuminating device, wherein the plurality of radiator plates are fixed so as to protrude from a surface of the support.
前記複数の放熱板は、隣接する放熱板同士が互いに離間される姿勢で前記支持体の両面に固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 21,
The radiator for the lighting device, wherein the plurality of heat radiating plates are fixed to both surfaces of the support in a posture in which adjacent heat radiating plates are separated from each other.
前記複数の放熱板は、実装基板に対して略垂直姿勢で配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 21 or 22,
The radiator for the lighting device, wherein the plurality of heat sinks are arranged in a substantially vertical posture with respect to the mounting substrate.
前記支持体が、軸方向に延びる複数列の連結溝を互いに略平行に形成しており、各々の連結溝に前記放熱板の側縁を挿入して固定してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 20-23,
A plurality of rows of connecting grooves extending in the axial direction are formed substantially parallel to each other, and the support body is formed by inserting and fixing the side edges of the heat radiating plates in the respective connecting grooves. Heatsink.
前記放熱板が、実装基板の第二面に熱結合状態で連結されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 20 to 24,
A radiator for an illuminating device, wherein the radiator plate is connected to the second surface of the mounting substrate in a thermally coupled state.
前記支持体が、実装基板の第二面であって、実装面において半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 20 to 25,
The radiator for an illuminating device, wherein the support is a second surface of the mounting substrate and is disposed at a position corresponding to a position where the semiconductor light emitting element is mounted on the mounting surface.
前記支持体が、実装基板との接触面積を大きくする熱伝導部を備えることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claims 20-26, Comprising:
The said support body is provided with the heat conductive part which enlarges a contact area with a mounting substrate, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記支持体が、断面視を円弧状とする板状の本体部と、前記本体部の両側部に連結された連結部とを備えており、該支持体が前記連結部を介して実装基板に固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 20 to 27, wherein:
The support includes a plate-like main body having an arc shape in cross section, and a connecting portion connected to both sides of the main body, and the support is attached to the mounting substrate via the connecting portion. A radiator for a lighting device, characterized by being fixed.
一の支持体と、該支持体に固定された複数の放熱板とで放熱ユニットを構成しており、
前記放熱ユニットを実装基板の第二面に複数配置してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 20 to 28,
A heat radiating unit is composed of one support and a plurality of heat radiating plates fixed to the support.
A radiator for an illuminating device, wherein a plurality of the radiation units are arranged on a second surface of a mounting substrate.
互いに隣接する放熱ユニット同士の間に通気隙間を設けてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 29,
A radiator for an illuminating device, wherein a ventilation gap is provided between adjacent radiator units.
前記複数の放熱ユニットが、実装基板の第二面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 29 or 30,
The radiator for a lighting device, wherein the plurality of heat dissipation units are arranged on the second surface of the mounting substrate at equal intervals on the circumference.
前記複数の放熱ユニットは同一形状であって、各放熱ユニットが実装基板の中心に対する回転の軌跡上に配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 31,
The radiator for the lighting device, wherein the plurality of heat radiation units have the same shape, and each heat radiation unit is arranged on a locus of rotation with respect to the center of the mounting substrate.
前記放熱ユニットは、前記支持体の両面に複数の放熱板が固定されると共に、該支持体の一方の面が前記実装基板の外周縁側に、他方の面が前記実装基板の中心部側に対向する姿勢で実装基板に固定されており、
前記実装基板の外周縁側に配置される複数の放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の外周縁に接近して延長されると共に、
前記実装基板の中心部側に配置される放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の中心部に接近して延長されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 29 to 32,
In the heat dissipation unit, a plurality of heat dissipation plates are fixed to both surfaces of the support, and one surface of the support is opposed to the outer peripheral edge of the mounting substrate, and the other surface is opposed to the central portion of the mounting substrate. Is fixed to the mounting board in a posture
The front edges of the plurality of heat sinks arranged on the outer peripheral side of the mounting substrate are extended close to the outer peripheral edge of the mounting substrate in plan view,
A radiator for an illuminating device, wherein a front end edge of a heat radiating plate disposed on a central portion side of the mounting substrate is extended close to the central portion of the mounting substrate in a plan view.
前記放熱ユニットを偶数個備えており、
奇数番目に配置される放熱ユニットを第一放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、
偶数番目に配置される放熱ユニットを第二放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 29 to 33,
An even number of the heat dissipation units are provided,
The odd-numbered heat dissipating units have the same shape as the first heat dissipating unit, and are arranged at equal intervals on the circumference,
A radiator for an illuminating device, characterized in that the even-numbered heat dissipating units have the same shape as the second heat dissipating unit and are arranged at equal intervals on the circumference.
実装基板の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板を備えており、
実装基板と前記背面板との間に複数個の放熱ユニットが配置されると共に、該放熱ユニットの支持体でもって実装基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 29 to 34, further comprising:
It is equipped with a metal back plate that is arranged on the back side of the mounting substrate so as to be spaced substantially parallel to each other.
A plurality of heat dissipating units are disposed between the mounting substrate and the back plate, and the mounting substrate and the back plate are connected by a support of the heat dissipating unit. Radiator.
前記背面板に背面板通気口が開口して設けられてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to claim 35,
A radiator for a lighting device, wherein a back plate vent is opened in the back plate.
前記放熱板の熱伝導率が15W/(m・K)以上であることを特徴とする照明装置用の放熱器。 A radiator for a lighting device according to any one of claims 20 to 36,
A heat radiator for a lighting device, wherein the heat dissipation plate has a thermal conductivity of 15 W / (m · K) or more.
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