JP2016018617A - Radiator, heat radiation unit for radiator and lighting device with radiator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用状態で熱を生じる発熱部材に熱結合されて、発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器とこの放熱器に使用される放熱ユニット、並びにこの放熱器を備える照明装置、例えば、LED等の半導体発光素子を使用する照明装置に関する。 The present invention relates to a radiator that is thermally coupled to a heat generating member that generates heat in use, and dissipates heat generated from the heat generating member, a heat radiating unit used in the heat radiator, and an illumination device including the heat radiator, for example, The present invention relates to an illumination device that uses a semiconductor light emitting element such as an LED.
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.
さらに、照明装置に限らず、使用状態で熱を生じる発熱部材を備える機器においても、発生した熱を放熱するために放熱器が使用される。これ等の放熱器においても、発熱部材から発生する熱を効率よく放熱するために、多数の放熱フィンを備える構造が採用されている。多数の放熱フィンを備える構造は、薄い板状に成形された多数の金属プレートを互いに離間して配列するための構造が複雑になって、安価に多量生産するのが難しい問題点がある。とくに、放熱効果を向上させるために、放熱フィンの数を多くすると、さらに構造が複雑になって重量も大きくなってしまう問題点がある。したがって、このような放熱器においても、多数の放熱フィンを設ける構造を簡単としながら、軽量化を図ることが切望されている。 Furthermore, not only the lighting device but also a device including a heat generating member that generates heat in a use state, a radiator is used to radiate the generated heat. Also in these radiators, a structure including a large number of radiation fins is employed in order to efficiently dissipate the heat generated from the heat generating member. The structure having a large number of heat dissipating fins has a problem that it is difficult to mass-produce at low cost because the structure for arranging a large number of metal plates formed in a thin plate shape apart from each other is complicated. In particular, if the number of heat dissipating fins is increased in order to improve the heat dissipating effect, there is a problem that the structure is further complicated and the weight is increased. Therefore, even in such a radiator, it is desired to reduce the weight while simplifying the structure in which a large number of radiation fins are provided.
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、放熱構造を簡単にしながら軽量化を図った放熱器及び放熱器用の放熱ユニット並びに放熱器を備える照明装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. SUMMARY OF THE INVENTION The main object of the present invention is to provide a radiator, a radiator unit for a radiator, and a lighting device including the radiator, which are reduced in weight while simplifying a radiator structure.
本発明の放熱器によれば、発熱部材9に熱結合されて、発熱部材9から発生する熱を放熱する放熱器であって、発熱部材9に熱結合される基板2と、前記基板2に熱結合状態で固定されて、発熱部材9から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット3とを備えており、前記放熱ユニット3は、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート4と、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート4同士の間に介在されるスペーサ5と、前記スペーサ5を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート4の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ6と、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具7とを備えることを特徴とする。
According to the heat radiator of the present invention, the heat radiator is thermally coupled to the
上記構成によれば、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層してなる放熱ユニットを備えることで、従来の金属製の放熱板を使用する放熱器に比べて大幅な軽量化を図ることができる。また、放熱器に使用する放熱ユニットは、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定するので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる特徴が実現できる。さらにまた、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。 According to the above configuration, by providing a heat dissipation unit formed by laminating a plurality of thermally conductive sheets having fibers in a posture separated from each other, it is significantly more than a heat radiator using a conventional metal heat sink. Can be reduced in weight. In addition, the heat dissipation unit used in the heatsink is fastened and fixed by a connecting tool penetrating them in a state where a plurality of thermally conductive sheets having fibers are alternately stacked with spacers interposed therebetween. In addition, it is possible to easily fix a large number of heat conductive sheets, and to realize a feature that the heat coupling state of each heat conductive sheet can be easily exhibited. Furthermore, since the heat radiation effect can be adjusted by variously changing the number and shape of the heat radiation units fixed to the substrate, there is an advantage that various specifications can be easily accommodated.
本発明の放熱器は、前記スペーサ5及び前記ホルダ6を前記基板2に対して略垂直方向に延長された柱状とし、前記熱伝導性シート4を前記スペーサ5及び前記ホルダ6の延長方向に延在する面状とすると共に、前記スペーサ5及び前記ホルダ6を、平面視において直線上に配置して、前記連結具7を介して直線状に連結することができる。
上記構成により、面状の熱伝導性シートを柱状のスペーサ及びホルダで連結することで、熱伝導性シートの表面積を大きくして広い放熱面積を確保しながら、これ等を支持するスペーサ及びホルダの体積を小さくして全体の軽量化を図ることができる。とくに、スペーサ及びホルダを連結具で直線状に連結することで、複数枚の熱伝導性シートを簡単かつ強固に固定できる。また、面状の熱伝導性シートや柱状のスペーサ及びホルダを基板に対して略垂直方向に延長して配置することで、基板表面の領域を有効に利用しながら効率よく放熱できる。
In the radiator of the present invention, the
With the above configuration, by connecting the planar heat conductive sheet with the columnar spacer and the holder, the surface area of the heat conductive sheet is increased to secure a wide heat radiation area, and the spacer and the holder for supporting these are provided. The overall weight can be reduced by reducing the volume. In particular, a plurality of thermally conductive sheets can be easily and firmly fixed by connecting the spacer and the holder in a straight line with a connector. Further, by disposing the planar heat conductive sheet, the columnar spacer, and the holder so as to extend in a substantially vertical direction with respect to the substrate, heat can be efficiently radiated while effectively using the region of the substrate surface.
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート4を幅方向の中間において前記スペーサ5に連結すると共に、両側部を前記スペーサ5から離れる方向に突出させて突出部とし、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列することができる。
上記構成により、直線状に連結されるスペーサの両側に熱伝導性シートを突出させることで広い範囲に効率よく熱伝導性シートを配置して放熱面積を広くしながら、隣接する熱伝導性シート同士を互いに離間させることで各熱伝導性シートの放熱効果を向上できる。また、スペーサを熱伝導性シートの中間に配置することで、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させて放熱できる。
The heat radiator of the present invention connects the plurality of thermal
With the above configuration, adjacent thermal conductive sheets can be disposed while efficiently disposing the thermal conductive sheet in a wide range by projecting the thermal conductive sheets on both sides of the spacers that are linearly connected, thereby widening the heat radiation area. By separating them from each other, the heat dissipation effect of each thermally conductive sheet can be improved. Moreover, by disposing the spacer in the middle of the heat conductive sheet, heat can be dissipated by conducting heat uniformly to the plurality of heat conductive sheets.
本発明の放熱器は、前記熱伝導性シート4が弾性を有すると共に、前記連結具7がねじ止めによって前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5の積層体を締結することができる。
上記構成によると、連結具をねじ止め構造としてホルダと熱伝導性シートとスペーサの積層体を締結すると共に、熱伝導性シートを弾性を有する繊維質とすることで、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の構造を実現することができる。
In the radiator of the present invention, the thermal
According to the above configuration, the coupling tool is screwed to fasten the laminate of the holder, the heat conductive sheet, and the spacer, and the heat conductive sheet is made of an elastic fiber, so that it is difficult for screws to loosen. A reliable structure with excellent vibration resistance can be realized.
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート4同士を等間隔に離間して、略平行に配列することができる。
上記構成により、複数の熱伝導性シートを広い面積にわたって効率よく配置しながら、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させてバランス良く放熱できる。
In the heat radiator of the present invention, the plurality of heat
With the above-described configuration, heat can be radiated in a well-balanced manner by uniformly conducting heat to the plurality of heat conductive sheets while efficiently arranging the plurality of heat conductive sheets over a wide area.
本発明の放熱器は、前記放熱ユニット3と前記基板2の境界において、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5の端面を前記基板2に熱結合させることができる。
上記構成により、基板に熱結合されるスペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面から直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。とくに、基板との境界において、スペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面から伝導される熱を、その延長方向に沿って移動させて効果的に放熱できる。
The radiator of the present invention can thermally couple the end face of the
With the above configuration, heat can be radiated more efficiently by directly conducting heat from the end surfaces of the spacer, the holder, and the thermally conductive sheet that are thermally coupled to the substrate. In particular, at the boundary with the substrate, the heat conducted from the end surfaces of the spacer, the holder, and the heat conductive sheet can be moved along the extending direction to effectively dissipate heat.
本発明の放熱器は、前記連結具7が、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5とを貫通するロッド部7aを有すると共に、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5には、前記ロッド部7aを挿通させる貫通孔6a、4a、5aを開口して設けることができる。
上記構成により、ホルダと熱伝導性シートとスペーサとを貫通するロッド部によって、簡単かつ確実に複数枚の熱伝導性シートを所定の配列で固定できる。また、ホルダと熱伝導性シートとスペーサに開口した貫通孔にロッドを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる特徴がある。
In the radiator of the present invention, the
With the above configuration, a plurality of thermally conductive sheets can be fixed in a predetermined arrangement easily and reliably by the rod portion that penetrates the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer. Moreover, there is a feature that these can be connected at an accurate position by inserting a rod through a through hole opened in the holder, the heat conductive sheet and the spacer.
本発明の放熱器は、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート4同士の間にそれぞれ2列ずつのスペーサ5を配置して、各列のスペーサ5に、それぞれ前記ロッド部7aを貫通させて、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5とを一体的に連結することができる。
上記構成により、対向する熱伝導性シート同士の間に2列のスペーサを介在させることで、複数枚の熱伝導性シートをより確実に所定の姿勢で連結できる。また、スペーサを2列に配列することで、放熱ユニットと基板との連結強度や熱結合状態を良好にできる。
In the radiator of the present invention, two rows of
With the above configuration, a plurality of thermal conductive sheets can be more reliably connected in a predetermined posture by interposing two rows of spacers between the opposing thermal conductive sheets. Further, by arranging the spacers in two rows, the connection strength and the thermal coupling state between the heat dissipation unit and the substrate can be improved.
本発明の放熱器は、前記ホルダ6が前記基板2に固定するための連結部6Bを備えて、前記連結部6Bを介して前記放熱ユニット3を前記基板2に固定することができる。
上記構成により、放熱ユニットを簡単かつ容易に基板に固定できる。
The radiator of the present invention includes a
With the above configuration, the heat dissipation unit can be fixed to the substrate easily and easily.
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート4を、中央部に配置される熱伝導性シート4から両端に配置される熱伝導性シート4に向かって横幅(W)を次第に小さくすることができる。
上記構成により、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シートの横幅を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。
In the radiator of the present invention, the lateral width (W) of the plurality of thermal
By the said structure, the heat | fever conducted by the center part can be efficiently thermally radiated by enlarging the lateral width of the heat conductive sheet arrange | positioned in the center part where heat is most likely to be stored.
本発明の放熱器は、互いに連結される前記複数のスペーサ5において、中央部に配置されるスペーサ5の横幅(D)を、両端部に配置されるスペーサ5の横幅(D)よりも大きくすることができる。
上記構成により、中央部に配置される横幅の広いスペーサを介して、より広い面積で基板に熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を基板に当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを発熱部材の実装位置に接近させて配置することで、より効果的に発熱部材の発熱を伝導して放熱できる。
In the radiator of the present invention, in the plurality of
With the above configuration, the spacer can be thermally coupled to the substrate with a wider area through the wide spacer disposed at the center, and the spacer can be stably raised by bringing the end face of the wider spacer into contact with the substrate. It can be fixed with. In particular, by disposing a wide spacer close to the mounting position of the heat generating member, heat generated by the heat generating member can be conducted more effectively and dissipated.
本発明の放熱器は、前記放熱ユニット3を前記基板2に複数配置すると共に、互いに隣接する放熱ユニット3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 of the present invention, a plurality of 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.
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット3を、前記基板2の表面において、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 heat radiator of the present invention, the plurality of
With the above configuration, a plurality of heat radiating units are evenly arranged with respect to the substrate, and heat can be radiated efficiently and in a balanced manner.
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット3を同一形状として、各放熱ユニット3を前記基板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。また、放熱ユニットを同一構造とすることで、製造コストを低減して安価に多量生産できる。
In the radiator of the present invention, the plurality of
With the above configuration, since the heat radiation unit having the same shape is fixed to the fixed position of the substrate in the same posture, the assembly work in the manufacturing process can be efficiently performed while making the structure capable of heat radiation efficiently and in a balanced manner. Moreover, by making the heat radiating unit the same structure, the manufacturing cost can be reduced and mass production can be performed at a low cost.
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット3を、前記連結具7の連結方向が前記基板2の中心に対する円周の接線方向となるように配置すると共に、各放熱ユニット3の複数枚の熱伝導性シート4を、平面視において、前記スペーサ5の両側方向に突出させて、前記スペーサ5から前記基板2の外周縁側に延びる先端縁を、前記基板2の外周縁に接近して延長すると共に、前記スペーサ5から前記基板2の中心部側に延びる先端縁を、前記基板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、連結具で連結されるスペーサの両側に突出する複数の熱伝導性シートを、基板の広い領域にわたって配置でき、基板全体をより効果的に放熱できる。
In the radiator of the present invention, the plurality of
By the said structure, the some heat conductive sheet which protrudes on the both sides of the spacer connected with a connector can be arrange | positioned over the wide area | region of a board | substrate, and the whole board | substrate can be thermally radiated more effectively.
本発明の放熱器は、前記基板2に略平行に離間して配置された金属製の背面板50を備えて、前記基板2と前記背面板50との間に複数個の放熱ユニット3を配置すると共に、該放熱ユニット3を介して前記基板2と前記背面板50とを連結することができる。
上記構成により、金属製の背面板を放熱ユニットに連結することで、各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
The radiator of the present invention includes a metal back
With the above configuration, the heat radiation effect of each heat radiating unit can be improved by connecting the metal back plate to the heat radiating unit.
本発明の放熱器は、前記背面板50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、熱伝導性シート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 of the present invention can be provided by opening a
By the said structure, the heat radiated from a heat conductive sheet can be exhausted outside via the back plate vent opened to the back plate, and the heat dissipation effect can be improved.
本発明の放熱器は、前記複数の熱伝導性シート4を、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとすることができる。
上記構成により、熱伝導性シートの熱伝導率を向上させて、放熱器の放熱効果を向上できる。
In the radiator of the present invention, the plurality of heat
By the said structure, the heat conductivity of a heat conductive sheet can be improved and the heat dissipation effect of a heat radiator can be improved.
本発明の放熱器は、前記複数の熱伝導性シート4の面方向の熱伝導率を15W/m・K以上とすることができる。
In the radiator of the present invention, the thermal conductivity in the surface direction of the plurality of thermal
本発明の放熱器は、前記基板2に熱結合される発熱部材9を発光ダイオードとすることができる。
In the radiator of the present invention, the
本発明の放熱ユニットは、発熱部材9に熱結合されて、発熱部材9から発生する熱を放熱する放熱器用の放熱ユニットであって、互いに離間した姿勢で配列されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート4と、互いに対向して配列される前記熱伝導性シート4同士の間に介在されるスペーサ5と、前記スペーサ5を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート4の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ6と、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具7とを備えることを特徴とする。
The heat dissipating unit of the present invention is a heat dissipating unit for a radiator that is thermally coupled to the
上記構成により、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層することで、従来の金属製の放熱板を使用する構造に比べて大幅な軽量化を図ることができる。また、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定できるので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる。 With the above configuration, by laminating a plurality of thermally conductive sheets having fibers in a posture separated from each other, a significant weight reduction can be achieved as compared with a structure using a conventional metal heat sink. In addition, a plurality of thermally conductive sheets having fibrous materials can be fastened and fastened by a connecting tool penetrating them in a state of being alternately laminated with spacers interposed therebetween, so that a large number of thermally conductive sheets can be fixed. The work can be easily performed, and the thermal bonding state of each heat conductive sheet can be easily exhibited.
本発明の放熱ユニットは、前記スペーサ5及び前記ホルダ6を一方向に延長された柱状とし、前記熱伝導性シート4を前記スペーサ5及び前記ホルダ6の延長方向に延在する面状とすると共に、前記スペーサ5及び前記ホルダ6を、横断面方向において直線上に配置して、前記連結具7を介して直線状に連結することができる。
上記構成により、面状の熱伝導性シートを柱状のスペーサ及びホルダで連結することで、熱伝導性シートの表面積を大きくして広い放熱面積を確保しながら、これ等を支持するスペーサ及びホルダの体積を小さくして全体の軽量化を図ることができる。とくに、スペーサ及びホルダを連結具で直線状に連結することで、複数枚の熱伝導性シートを簡単かつ強固に固定できる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the
With the above configuration, by connecting the planar heat conductive sheet with the columnar spacer and the holder, the surface area of the heat conductive sheet is increased to secure a wide heat radiation area, and the spacer and the holder for supporting these are provided. The overall weight can be reduced by reducing the volume. In particular, a plurality of thermally conductive sheets can be easily and firmly fixed by connecting the spacer and the holder in a straight line with a connector.
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート4を、幅方向の中間において前記スペーサ5に連結して、両側部を前記スペーサ5から離れる方向に突出させて突出部とし、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列することができる。
上記構成により、直線状に連結されるスペーサの両側に熱伝導性シートを突出させることで広い範囲に効率よく熱伝導性シートを配置して放熱面積を広くしながら、隣接する熱伝導性シート同士を互いに離間させることで各熱伝導性シートの放熱効果を向上できる。また、スペーサを熱伝導性シートの中間に配置することで、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させて放熱できる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the plurality of heat
With the above configuration, adjacent thermal conductive sheets can be disposed while efficiently disposing the thermal conductive sheet in a wide range by projecting the thermal conductive sheets on both sides of the spacers that are linearly connected, thereby widening the heat radiation area. By separating them from each other, the heat dissipation effect of each thermally conductive sheet can be improved. Moreover, by disposing the spacer in the middle of the heat conductive sheet, heat can be dissipated by conducting heat uniformly to the plurality of heat conductive sheets.
本発明の放熱ユニットは、前記熱伝導性シート4が弾性を有すると共に、前記連結具7がねじ止めによって前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5の積層体を締結することができる。
上記構成によると、連結具をねじ止め構造としてホルダと熱伝導性シートとスペーサの積層体を締結すると共に、熱伝導性シートを弾性を有する繊維質とすることで、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の高い放熱ユニットを得ることができる。
In the heat radiating unit of the present invention, the thermal
According to the above configuration, the coupling tool is screwed to fasten the laminate of the holder, the heat conductive sheet, and the spacer, and the heat conductive sheet is made of an elastic fiber, so that it is difficult for screws to loosen. Thus, it is possible to obtain a highly reliable heat radiating unit having excellent vibration resistance.
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート4同士を等間隔に離間して、略平行に配列することができる。
上記構成により、複数の熱伝導性シートを広い面積にわたって効率よく配置しながら、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させてバランス良く放熱できる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the plurality of heat
With the above-described configuration, heat can be radiated in a well-balanced manner by uniformly conducting heat to the plurality of heat conductive sheets while efficiently arranging the plurality of heat conductive sheets over a wide area.
本発明の放熱ユニットは、発熱部材9に熱結合される側の端面において、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5の端面を同一平面上に配置することができる。
上記構成により、発熱部材が熱結合される基板等の部材に対して、同一平面上に配置されるスペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面を直接に熱結合させて、より効率よく熱伝導させて放熱できる。
In the heat radiating unit of the present invention, the end face of the
With the above configuration, the spacer, the holder, and the end face of the heat conductive sheet that are arranged on the same plane are directly thermally coupled to a member such as a substrate to which the heat generating member is thermally coupled, thereby conducting heat more efficiently. To dissipate heat.
本発明の放熱ユニットは、前記連結具7が、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5とを貫通するロッド部7aを有すると共に、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5には、前記ロッド部7aを挿通させる貫通孔6a、4a、5aを開口して設けることができる。
上記構成により、ホルダと熱伝導性シートとスペーサとを貫通するロッド部によって、簡単かつ確実に複数枚の熱伝導性シートを所定の配列で固定できる。また、ホルダと熱伝導性シートとスペーサに開口した貫通孔にロッドを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる特徴がある。
In the heat dissipation unit of the present invention, the
With the above configuration, a plurality of thermally conductive sheets can be fixed in a predetermined arrangement easily and reliably by the rod portion that penetrates the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer. Moreover, there is a feature that these can be connected at an accurate position by inserting a rod through a through hole opened in the holder, the heat conductive sheet and the spacer.
本発明の放熱ユニットは、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート4同士の間にそれぞれ2列ずつのスペーサ5を配置して、各列のスペーサ5に、それぞれ前記ロッド部7aを貫通させて、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5とを一体的に連結することができる。
上記構成により、対向する熱伝導性シート同士の間に2列のスペーサを介在させることで、複数枚の熱伝導性シートをより確実に所定の姿勢で連結できる。
In the heat dissipating unit of the present invention, two rows of
With the above configuration, a plurality of thermal conductive sheets can be more reliably connected in a predetermined posture by interposing two rows of spacers between the opposing thermal conductive sheets.
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート4を、中央部に配置される熱伝導性シート4から両端に配置される熱伝導性シート4に向かって横幅(W)を次第に小さくすることができる。
上記構成により、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シートの横幅を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the plurality of thermal
By the said structure, the heat | fever conducted by the center part can be efficiently thermally radiated by enlarging the lateral width of the heat conductive sheet arrange | positioned in the center part where heat is most likely to be stored.
本発明の放熱ユニットは、互いに連結される前記複数のスペーサ5において、中央部に配置されるスペーサ5の横幅(D)を、両端部に配置されるスペーサ5の横幅(D)よりも大きくすることができる。
上記構成により、発熱部材が熱結合される基板等の部材に対して、中央部に配置される横幅の広いスペーサをより広い面積で熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを発熱部材の熱結合位置に接近させて配置することで、より効果的に発熱部材の発熱を伝導して放熱できる。
In the heat dissipating unit of the present invention, in the plurality of
With the above configuration, the wide spacer disposed in the center can be thermally coupled with a wider area to a member such as a substrate to which the heat generating member is thermally coupled, and the end surface of the wide spacer is brought into contact with the member. Thus, the spacer can be fixed in a stable standing posture. In particular, by disposing a wide spacer close to the heat coupling position of the heat generating member, heat generated by the heat generating member can be more effectively conducted and dissipated.
本発明の放熱ユニットは、前記複数の熱伝導性シート4を、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとすることができる。
上記構成により、熱伝導性シートの熱伝導率を向上させて、放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the plurality of heat
By the said structure, the heat conductivity of a heat conductive sheet can be improved and the thermal radiation effect of a thermal radiation unit can be improved.
本発明の放熱ユニットは、前記複数の熱伝導性シート4の面方向の熱伝導率を15W/m・K以上とすることができる。
In the heat dissipation unit of the present invention, the thermal conductivity in the surface direction of the plurality of heat
本発明の照明装置は、一以上の半導体発光素子1と、前記半導体発光素子1が第一面2Xに実装される基板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60と、前記半導体発光素子1から発生する熱を放熱する放熱器10とを備える。前記放熱器10は、前記基板2の第二面2Yに熱結合状態で固定されて、前記半導体発光素子1から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット3を備えている。前記放熱ユニット3は、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート4と、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート4同士の間に介在されるスペーサ5と、前記スペーサ5を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート4の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ6と、前記ホルダ6と前記熱伝導性シート4と前記スペーサ5に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具7とを備えている。
The lighting device of the present invention includes one or more semiconductor
上記構成により、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層してなる放熱ユニットを備えることで、従来の金属製の放熱板を使用する構造に比べて大幅な軽量化を図ることができる。この照明装置は、全体の重量を軽くできるので、その固定構造を簡単にして製造コストを低減できると共に、設置時における作業性も向上できる。さらに、軽量化された照明装置は、高所に設置される使用状態において、長期間にわたって安定して安全に使用でき、信頼性を向上できる。また、放熱器に使用する放熱ユニットは、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定するので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる特徴が実現できる。さらにまた、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、様々な仕様の照明装置に容易に対応できる利点が得られる。 Due to the above configuration, it has a heat-dissipating unit that is made by laminating a plurality of thermally conductive sheets having fibrous properties so as to be spaced apart from each other, thereby significantly reducing the weight compared to a structure using a conventional metal heat-radiating plate. Can be achieved. Since the overall weight of the lighting device can be reduced, the fixing structure can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and workability at the time of installation can be improved. Furthermore, the reduced weight lighting device can be used stably and safely over a long period of time in a use state installed at a high place, and the reliability can be improved. In addition, the heat dissipation unit used in the heatsink is fastened and fixed by a connecting tool penetrating them in a state where a plurality of thermally conductive sheets having fibers are alternately stacked with spacers interposed therebetween. In addition, it is possible to easily fix a large number of heat conductive sheets, and to realize a feature that the heat coupling state of each heat conductive sheet can be easily exhibited. Furthermore, since the heat dissipation effect can be adjusted by variously changing the number and shape of the heat dissipation units fixed to the substrate, an advantage that it can be easily applied to lighting devices having various specifications can be obtained.
本発明の照明装置は、前記基板2の第一面2Xにおいて、複数の半導体発光素子1を円周上に等間隔で配置し、前記基板2の第二面2Yにおいて、複数の放熱ユニット3を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、基板上に固定される複数の半導体発光素子から発生する熱を、複数の放熱ユニットに効果的に熱伝導させて放熱できる。
In the lighting device of the present invention, a plurality of semiconductor
With the above configuration, the heat generated from the plurality of semiconductor light emitting elements fixed on the substrate can be effectively conducted to the plurality of heat radiating units to be radiated.
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット3が、前記半導体発光素子1が実装された位置と対応する部位に前記スペーサ5を配置することができる。
上記構成により、各半導体発光素子から発生する熱を、対向する位置に配置されるスペーサを介して、より効率よく放熱ユニットに熱伝導させて放熱できる。
In the illuminating device of the present invention, the plurality of
With the above configuration, the heat generated from each semiconductor light emitting element can be more efficiently conducted to the heat radiating unit through the spacers arranged at the opposing positions to be radiated.
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット3が、互いに連結される前記複数のスペーサ5のうち、中央部に配置されるスペーサ5の横幅(D)を、両端部に配置されるスペーサ5の横幅(D)よりも大きくして、前記半導体発光素子1が実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、中央部に配置される横幅の広いスペーサを介して、より広い面積で基板に熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を基板に当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを、発熱部材である半導体発光素子の実装位置と対応する部位に配置するので、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 lighting device of the present invention, among the plurality of
With the above configuration, the spacer can be thermally coupled to the substrate with a wider area through the wide spacer disposed at the center, and the spacer can be stably raised by bringing the end face of the wider spacer into contact with the substrate. It can be fixed with. In particular, since the spacer having a wide width is disposed at a position corresponding to the mounting position of the semiconductor light emitting element, which is a heat generating member, heat generated from the semiconductor light emitting element can be more effectively conducted and dissipated.
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放熱器及び放熱器用の放熱ユニット並びに放熱器を備える照明装置を例示するものであって、本発明は放熱器及び放熱ユニット並びに照明装置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 radiator for embodying the technical idea of the present invention, a radiator unit for the radiator, and a lighting device including the radiator. The heat radiating unit and the lighting device are not specified as follows. 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.
以下、本発明の放熱器の一例として、照明装置に使用される放熱器について詳述する。この放熱器は、照明装置に実装される発光部材を発熱部材とし、この発光部材から発生する熱を放熱する。ただ、本発明の放熱器は、その用途を照明装置には限定せず、発光部材以外の発熱部材から発生する熱を放熱する用途にも使用できる。例えば、放熱器は、半導体素子やトランス、ディスプレイ等の発熱部材を備える電子機器に装備されて、これ等の発熱部材から発生する熱を放熱する用途に使用することもできる。 Hereinafter, as an example of the radiator of the present invention, a radiator used in the lighting device will be described in detail. The radiator uses a light emitting member mounted on the lighting device as a heat generating member, and dissipates heat generated from the light emitting member. However, the radiator of the present invention is not limited to the lighting device, and can be used for radiating heat generated from a heat generating member other than the light emitting member. For example, the heat radiator can be used in an application in which an electronic device including a heat generating member such as a semiconductor element, a transformer, or a display is provided and heat generated from the heat generating member is radiated.
本発明の一実施の形態に係る放熱器を備える照明装置を図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に示す照明装置の基板の底面図を、図7は図5に示す照明装置の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が第一面2Xに実装される基板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60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。この照明装置は、基板2に実装される半導体発光素子1を発熱部材9としており、その使用状態において半導体発光素子1から発生する熱を放熱器10で放熱する。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。
An illuminating device provided with the heat radiator which concerns on one embodiment of this 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 perspective view of the illumination device shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a bottom view of the substrate of the illumination device shown in FIG. FIG. 7 is a plan view of the substrate of the lighting device shown in FIG. The illumination device shown in these figures 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3と図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、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、基板2の第一面2Xである実装面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
(基板2)
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、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、金属製の基板2は、好ましくは第一面2Xに絶縁性の塗料を塗布して実装面の表面を絶縁構造とする。
(Substrate 2)
The board |
図の基板2は、外形を円形状としている。ただ、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。この基板2は、6個の半導体発光素子1を、円形状の基板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、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 illustrated
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、図6と図7に示すように、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、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。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基板の中心部側に偏在して、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、基板は、以上のことを考慮して、基準円の半径(r)を、基板の半径(R)の50〜90%、好ましくは60〜80%とする。
Here, the
なお、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、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、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 a semiconductor light emitting element can be mounted on the center of the substrate. For example, a lighting device including one semiconductor light emitting element can mount a semiconductor light emitting element at the center of the substrate, and a lighting device including a plurality of semiconductor light emitting elements also emits semiconductor light at the center and outer periphery of the substrate. An element can be mounted.
基板2は、第一面2Xである実装面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、あるいは接着して基板2に固定される。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60に電気接続されて電力が供給される。図1と図6の基板2は、配線用の貫通穴22を中心部に開口しており、電源部60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。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62との隙間を閉塞材12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62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
(カバーキャップ11)
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、図3、及び図6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3と図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を介して基板2の定位置に固定される。基板2は、カバーキャップ11を第一面2Xにねじ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 FIGS. 3 and 6, the
(透光カバー35)
さらに、図1〜図3に示す照明装置は、基板2の下面側に透光カバー35を備えている。図の照明装置は、基板2が固定される固定リング30を備えており、この固定リング30を介して、透光カバー35を基板2に固定している。透光カバー35は、半導体発光素子1が実装された基板2の実装面側に配置されて、半導体発光素子1の照射面側をカバーする。透光カバー35は、ガラスまたは透光性を有するプラスチックで円板状に成形されており、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。
(Translucent cover 35)
Furthermore, the illuminating device shown in FIGS. 1 to 3 includes a
さらに、照明装置は、図示しないが、基板の実装面側であって、透光カバーの内側に反射板を配置することもできる。この反射板は、基板の外形とほぼ等しい形状に成形されて、基板と平行な姿勢で、基板に対して離間された状態で配置される。この反射板は、複数のガイド穴が開口されて、このガイド穴には半導体発光素子をカバーするカバーキャップが案内される。この反射板は、カバーキャップ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設けることができる。反射板は、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。 Further, although the lighting device is not shown, it is also possible to dispose a reflection plate on the mounting surface side of the substrate and inside the translucent cover. The reflecting plate is formed in a shape substantially equal to the outer shape of the substrate, and is disposed in a state parallel to the substrate and spaced from the substrate. A plurality of guide holes are opened in the reflector, and a cover cap that covers the semiconductor light emitting element is guided in the guide holes. The reflecting plate can be provided with a white surface layer having reflectivity with respect to light irradiated through the cover cap. The reflection plate can be formed by forming a metal or a resin into a plate shape and applying a white paint on the surface to provide a surface layer, or can be formed by using a white resin to provide a surface layer.
(固定リング30)
固定リング30は、基板2の外周縁に沿うリング状の短い筒状で、円板状の透光カバー35を支持するために、下端縁から内側方向に突出する内側リング32を備えている。固定リング30は、その内形を透光カバー35の外形とほぼ等しくし、あるいはやや大きくすると共に、内側リング32の内形を透光カバー35の外形よりも多少小さくしている。これにより、固定リング30の内側に案内される透光カバー35を、内側リング32によって落下しないように支持している。さらに、固定リング30は、基板2に対して位置決めして固定するために、上端縁から外側方向に突出するフランジ部33を備えている。フランジ部33は、基板2の外周縁に沿うリング状で、このフランジ部33が基板2の外周縁部に固定されて固定リング30が基板2に固定される。固定リング30のフランジ部33は、止ネジ等の連結具を介して基板2に固定され、あるいは接着や溶着により基板2に固定される。
(Fixing ring 30)
The fixing
(電源部60)
電源部60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65を備えている。電源回路65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、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60のケーシング61を配置している。ケーシング61からは、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基板2の貫通穴22に貫通させている。基板2を貫通する電源ケーブル62は、基板2の第一面2Xである実装面において、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 60)
The
(放熱器10)
放熱器10は、発熱部材9である半導体発光素子1から発生する熱を放熱するために、半導体発光素子1が熱結合される基板2と、この基板2に熱結合状態で固定されて、半導体発光素子1から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット3を備えている。図3〜図5、及び図7に示す放熱器10は、発熱部材9である半導体素子1が実装される基板2を、放熱ユニット3が固定される基板2に兼用している。この構造は、1枚の基板2の第一面2Xを実装面として半導体発光素子1を実装しながら、第二面2Yを放熱面として放熱ユニット3を固定することで、半導体素子1から発生する熱を効率よく放熱ユニット3に熱伝導できる特徴がある。ただ、放熱器は、放熱ユニットが固定される基板と半導体素子が実装される基板とを別部材とすることもできる。
(Heatsink 10)
The
(放熱ユニット3)
放熱ユニット3は、図8〜図10に示すように、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート4と、互いに対向して配置される熱伝導性シート4同士の間に介在されるスペーサ5と、スペーサ5を介在して積層された複数枚の熱伝導性シート4の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ6と、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具7とを備えている。この放熱ユニット3は、複数枚の熱伝導性シート4を、スペーサ5を介在させた状態で積層して、複数枚の熱伝導性シート4を互いに離間させた姿勢で配列している。さらに、放熱ユニット3は、スペーサ5を介在して積層された複数枚の熱伝導性シート4の両側端面にホルダ6を配置しており、これ等の積層体を貫通する連結具7を介して、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5とを一体的に連結している。
(Heat dissipation unit 3)
As shown in FIGS. 8 to 10, the
図8と図9に示す放熱ユニット3は、スペーサ5とホルダ6を、一方向に延長された柱状とし、熱伝導性シート4をスペーサ5及びホルダ6の延長方向に延在する面状としている。図9の放熱ユニット3は、外形を長方形とする複数枚の熱伝導性シート4と、細長い角柱状に成形されたスペーサ5とを交互に積層すると共に、熱伝導性シート4の積層体の両側端面にはそれぞれホルダ6を配置して、これ等の積層体を連結具7で締結している。この放熱ユニット3は、図10に示すように、熱伝導性シート4と交互に積層される複数のスペーサ5と、両端に配置されるホルダ6とを、横断面方向において直線上に配置しており、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5と貫通する連結具7を介して、これ等を直線状に締結している。
8 and 9, the
連結具7は、図9と図10に示すように、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5と貫通するロッド部7aを有しており、このロッド部7aをホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5とに開口して設けた貫通孔6a、4a、5aに挿通してこれ等を締結している。この放熱ユニット3は、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5とを貫通するロッド部7aでスペーサ5とホルダ6とを直線状に締結することで、これ等を強固に連結しながら複数枚の熱伝導性シート4を所定の配列にできる。さらに、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5に開口した貫通孔6a、4a、5aにロッド部7aを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
図9と図10に示す放熱ユニットは、15枚の熱伝導性シート4と14本のスペーサ5とを交互に積層すると共に、両外側にホルダ6を配置し、さらに、一方のホルダ6から他方のホルダ6に向かって、これ等を貫通するロッド部7aを有する連結具7を挿通して締結している。連結具7は、ホルダ6の長さ方向に離して2箇所に挿通されている。ただ、放熱ユニットは、その用途に応じて、積層する熱伝導性シートの枚数を種々に変更することができる。さらに、放熱ユニットは、ホルダの長さ方向に離して、3箇所以上を連結具で締結することもできる。
9 and 10, 15 heat
さらに、図8〜図10の放熱ユニット3は、複数枚の熱伝導性シート4を互いに離間させた姿勢で配置している。複数枚の熱伝導性シート4は、幅方向の中間においてスペーサ5に連結されており、両側部をスペーサ5から離れる方向に突出させて突出部としている。この放熱ユニット3は、スペーサ5の両側に複数の突出部を突出させており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列している。複数の熱伝導性シート4は、隣接する熱伝導性シート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スペーサ5の対向面に熱結合状態で連結されている。このように、スペーサ5の両側に多数の熱伝導性シート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。
なお、本明細書においては、放熱ユニット3が基板2から突出する方向であって、基板2に対して垂直な方向を長さ方向とし、基板2と平行な方向であって、熱伝導性シート4とスペーサ5とホルダ6を連結具で締結する連結方向を厚さ方向とし、基板2と平行な方向であって、厚さ方向に対して垂直な方向を幅方向とする。
Furthermore, the
In the present specification, the
図8〜図10に示す放熱ユニット3は、複数枚の熱伝導性シート4同士を等間隔に離間して、略平行に配列している。図9の放熱ユニット3は、複数の熱伝導性シート4を等間隔で配列するために、互いに隣接する熱伝導性シート4同士の間に介在される複数のスペーサ5の厚さ(d)を等しくしている。図に示すスペーサ5は、横断面形状を矩形状とする角柱状として、その厚さ(d)を等しくしている。これにより、複数枚の熱伝導性シート4を、等間隔で平行に配列している。この放熱ユニット3は、スペーサ5の厚さ(d)によって、対向する熱伝導性シート4同士の間隔が特定される。さらに、図10の放熱ユニット3は、スペーサ5の横断面形状を矩形状とすることにより、スペーサ5の対向面で支持される各熱伝導性シート4の延長方向を連結具7の連結方向に対して垂直方向としている。
The
さらに、図9の放熱ユニット3は、複数枚の熱伝導性シート4を、所定の長さ(L)と横幅(W)の長方形に形成している。熱伝導性シートの長さ(L)は、スペーサ5の全長(S)及びホルダ6の全長(H)と等しくしており、放熱ユニット3の両端において、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5の端面が同一平面上に位置するようにしている。この放熱ユニット3は、発熱部材9に熱結合される側、すなわち、基板2の第二面2Y側において、同一平面上に配置されるホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5の端面を、基板2に密着させる状態で熱結合させることができる。このため、スペーサ5、ホルダ6、及び熱伝導性シート4の端面を、基板2に直接に熱結合させて、より効率よく熱伝導させて放熱できる。また、この放熱ユニット3は、基板2と反対側において、同一平面上に配置されるホルダ6とスペーサ5の端面を、後述する背面板50に密着させる状態で熱結合させることができる。
Furthermore, the
複数の熱伝導性シート4は、長さ(L)を等しくするが、その配列に応じて横幅(W)を変更している。複数の熱伝導性シート4の横幅(W)は、放熱ユニット3の形状や向き、基板2に固定される位置等によって最適な長さとなるように調整される。複数の熱伝導性シート4は、図7に示すように、複数の放熱ユニット3が基板2に固定される状態で、スペーサ5から突出する各熱伝導性シート4の先端が、互いに隣接する放熱ユニット3に接触しないように、また、基板2の外周縁から外側に突出しないように、スペーサ5との連結位置とその横幅(W)が調整される。すなわち、スペーサ5に固定される複数の熱伝導性シート4は、基板2の外側に向かって突出する突出部の先端縁が基板2の外周縁から外側に突出しない寸法となり、基板2の中心側に向かって突出する突出部の先端縁が、隣接する放熱ユニット3に接近するが、接触しない寸法となるように、スペーサ5との連結位置とその横幅(W)が調整される。
The plurality of heat
以上の放熱ユニット3は、スペーサ5の長さ(S)と横幅(D)及び厚さ(d)、ホルダ6の長さ(H)、熱伝導性シート4の長さ(L)と横幅(W)、スペーサ5及びホルダ6と熱伝導性シート4の連結位置とを種々に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9に示す放熱ユニット3は、各熱伝導性シート4の長さ(L)をスペーサ5の長さ(S)及びホルダ6の長さ(H)と等しくし、各熱伝導性シート4の横幅(W)を場所によって変更している。
The
図8〜図10に示す放熱ユニット3は、複数枚の熱伝導性シート4の横幅(W)を、中央部に配置される熱伝導性シート4から両端に配置される熱伝導性シート4に向かって次第に小さくしている。この放熱ユニット3は、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シート4の横幅(W)を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。さらに、中央部から両端に向かって熱伝導性シート4の横幅(W)を次第に小さくする放熱ユニット3は、図10に示すように、直線状に連結されるスペーサ5の両側に突出する熱伝導性シート4の突出部の突出量が中央部から両端に向かって次第に小さくなるようにしている。この構造の放熱ユニット3は、平面視において、略おうぎ形状に形成される。このように、略おうぎ形状に形成される放熱ユニットは、図7に示すように、複数個を円形状に配列する状態で効率よく配置でき、基板2の第二面2Yの広い領域に配置できる。
ただ、放熱器に使用される放熱ユニット3の外形、すなわち、放熱ユニット3に配列される複数枚の熱伝導性シート4の横幅(W)やスペーサ5からの突出量は、放熱器の用途や形状、発熱部材が熱結合される基板の形状、基板に固定される放熱ユニットの数や配置等により種々に変更することができる。
8 to 10, the lateral width (W) of the plurality of thermal
However, the outer shape of the
(熱伝導性シート4)
熱伝導性シート4は、繊維質を有するシート材であって、好ましくは、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとする。熱伝導フィラーを含有する繊維シートは、繊維に熱伝導フィラーを添加して湿式抄紙して製造され、あるいは、紙製シートや不織布シートの表面に熱伝導フィラーをコーティングして、または紙製シートや不織布シートの内部に熱伝導フィラーを含浸させて製造され、あるいはまた、熱伝導フィラーとバインダー樹脂からなる熱伝導フィラー含有シートを紙製シートや不織布シートに積層して製造される。
(Thermal conductive sheet 4)
The heat
熱伝導フィラーは、好ましくは、カーボンを使用する。カーボンには、黒鉛が最適である。ただ、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る。また、熱伝導フィラーは、カーボンに代わって、あるいはカーボンに加えて、金属粉末や無機粉末も使用できる。金属粉末の熱伝導フィラーは、アルミニウム、鉄、銅、銀、金などの粉末が使用できる。また、無機粉末の熱伝導フィラーは、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、シリカ等の粉末が使用できる。これらの熱伝導フィラーは、平均粒径を0.01μm〜500μm、好ましくは、1μm〜200μmとすることができる。 As the heat conductive filler, carbon is preferably used. Graphite is optimal for carbon. However, instead of graphite or in addition to graphite, charcoal, bamboo charcoal, amorphous carbon, diamond, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotubes, carbine, graphene, carbon fiber, graphite powder, etc. are used for carbon. be able to. Further, as the heat conductive filler, metal powder or inorganic powder can be used instead of or in addition to carbon. As the heat conductive filler of the metal powder, powder of aluminum, iron, copper, silver, gold or the like can be used. In addition, as the thermally conductive filler of the inorganic powder, powders of silicon nitride, aluminum nitride, magnesia, alumina silicate, silicon, silicon carbide, boron nitride, alumina, silica and the like can be used. These heat conductive fillers can have an average particle size of 0.01 μm to 500 μm, preferably 1 μm to 200 μm.
さらに、熱伝導性シートは、熱伝導フィラーに加えて、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。熱伝導性シートは、例えば、繊維シートに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繊維シートは、UL94 V−0程度の難燃効果を実現する。 Furthermore, in addition to a heat conductive filler, a heat conductive sheet can add a flame retardant and can improve a flame-retardant characteristic. A heat conductive sheet can improve a flame retardance characteristic, for example by impregnating a fiber sheet with a flame retardant. For example, a fiber sheet obtained by using guanidine phosphate as a flame retardant and impregnating it with a proportion of 10% by weight achieves a flame retardancy effect of about UL94 V-0.
[湿式抄紙による製造方法]
湿式抄紙して製造される繊維シートは、繊維と熱伝導フィラー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。この繊維シートは、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熱伝導フィラーを繊維に結合してシート状に抄紙して製造されたものが使用される。さらに、繊維シートは、抄紙用スラリーに、バインダーとして合成樹脂を含むことで、シート状に成形された状態における強度を向上できる。さらにまた、繊維シートは、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。この熱プレスにおいて、面圧を高くすると、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。
[Production method by wet papermaking]
A fiber sheet produced by wet papermaking is produced by suspending fibers and a heat conductive filler in water to form a papermaking slurry, wetmaking papermaking this papermaking slurry into a sheet, and drying it. This fiber sheet is preferably formed 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. A sheet produced by binding a thermally conductive filler suspended in a papermaking slurry to fibers and making a sheet is used. Furthermore, the fiber sheet can improve the strength in a state of being formed into a sheet by including a synthetic resin as a binder in the papermaking slurry. Furthermore, the fiber sheet can also be produced by hot pressing a papermaking sheet obtained by making a papermaking slurry into a sheet. In this hot press, when the surface pressure is increased, voids in 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]
コーティングや含浸による製造方法は、湿式または乾式によって抄紙された紙製シートや不織布シートの表面に、熱伝導フィラーの粉末を混合してなる樹脂を塗布し、または、紙製シートや不織布シートの内部に含浸させて製造される。この方法は、熱伝導フィラーの粉末に対して、バインダーとなる樹脂を所定の比率で添加して、熱伝導フィラー含有樹脂を調製し、溶融状態にある熱伝導フィラー含有樹脂を紙製シートや不織布シートの表面に塗布し、あるいは、紙製シートや不織布シートの内部に含浸させる。紙製シートや不織布シートは、溶融状態にある熱伝導フィラー含有樹脂を表面にスプレーし、あるいは、溶融状態の熱伝導フィラー含有樹脂を付着しているローラーを表面で転動させて塗布することができる。また、紙製シートや不織布シートは、溶融状態で液状の熱伝導フィラー含有樹脂を付着しているローラーの間に通過させて、溶融状態の熱伝導フィラー含有樹脂を転写して含浸させることができる。さらに、紙製シートや不織布シートは、溶融状態で液状の熱伝導フィラー含有樹脂に浸漬した後、ローラー等で絞って最適な含浸状態とすることができる。熱伝導フィラー含有樹脂が塗布または含浸された紙製シートや不織布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、熱伝導フィラーを含有する繊維シートが製造される。
[Production method by coating or impregnation]
The manufacturing method by coating or impregnation is applied to the surface of a paper sheet or non-woven sheet made by wet or dry processing, or a resin made by mixing a powder of a heat conductive filler, or the inside of a paper sheet or non-woven sheet. It is manufactured by impregnating. In this method, a resin serving as a binder is added at a predetermined ratio to the heat conductive filler powder to prepare a heat conductive filler-containing resin, and the heat conductive filler-containing resin in a molten state is made into a paper sheet or non-woven fabric. It is applied to the surface of the sheet or impregnated inside a paper sheet or non-woven sheet. Paper sheets and non-woven sheets can be applied by spraying the surface with a thermally conductive filler-containing resin in a molten state, or by rolling a roller to which a thermally conductive filler-containing resin in a molten state is attached on the surface. it can. Moreover, a paper sheet or a nonwoven fabric sheet can be passed between rollers in which a molten heat conductive filler-containing resin is adhered in a molten state, and the heat conductive filler-containing resin in a molten state can be transferred and impregnated. . Further, the paper sheet or the nonwoven fabric sheet can be brought into an optimum impregnated state by being immersed in a liquid heat conductive filler-containing resin in a molten state and then squeezed with a roller or the like. A paper sheet or a nonwoven fabric sheet coated or impregnated with a heat conductive filler-containing resin is sandwiched by rollers from both sides, or pressed by a flat plate press to heat and press the resin to cure the heat conductive filler. The containing fiber sheet is manufactured.
[積層による製造方法]
積層による製造方法は、熱伝導フィラーとバインダー樹脂からなる熱伝導フィラー含有シートを紙製シートや不織布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や不織布シートの表面に熱伝導フィラー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。熱伝導フィラー含有シートには、例えば、炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材に熱硬化性樹脂の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。この方法は、例えば、プリプレグである熱伝導フィラー含有シートを紙製シートに積層し、これを加熱して熱伝導フィラー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、熱伝導フィラーを含有する繊維シートを製造する。熱伝導フィラー含有シートは、好ましくは、両面に紙製シートを積層することで、熱伝導フィラーが表面から脱落するのを防止して、熱伝導特性を向上できる。熱伝導フィラー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。ただ、熱伝導フィラー含有シートは、プリプレグには特定せず、熱伝導フィラー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、熱伝導フィラー含有シートは、熱硬化性樹脂を含浸させることなく、紙製シートや不織布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。このような熱伝導フィラー含有シートとして、例えば黒鉛シート等が使用できる。
[Production method by lamination]
The production method by lamination is carried out by laminating a heat conductive filler-containing sheet composed of a heat conductive filler and a binder resin on the surface of a paper sheet or a nonwoven fabric sheet and bonding them by a method such as adhesion or heat welding. In this method, heat conductive filler-containing sheets are laminated on the surface of a paper sheet or a non-woven sheet made by a wet method or a dry method, and these are bonded together to be formed into a single sheet. For the thermally conductive filler-containing sheet, for example, a prepreg formed by impregnating a fiber base material obtained by processing carbon fiber into a sheet shape with a thermosetting resin plastic can be used. In this method, for example, a thermally conductive filler-containing sheet, which is a prepreg, is laminated on a paper sheet, and this is heated to cure the thermosetting resin of the thermally conductive filler-containing sheet and bond it into a sheet shape. Is produced. The heat conductive filler-containing sheet is preferably laminated with paper sheets on both sides, thereby preventing the heat conductive filler from falling off the surface and improving the heat conductive characteristics. The thermally conductive filler-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. However, a heat conductive filler containing sheet | seat is not specified to a prepreg, but can also be made into the various sheet | seat material containing a heat conductive filler. Such a thermally conductive filler-containing sheet is not impregnated with a thermosetting resin, and is bonded and laminated with a binder between a paper sheet or a nonwoven fabric sheet, or an uncured state that becomes a binder The thermosetting resin sheets can be laminated, and heated and pressurized to melt the thermosetting resin sheets and bond them together. As such a heat conductive filler-containing sheet, for example, a graphite sheet or the like can be used.
以上の熱伝導フィラーを含有する繊維シートは、面方向の熱伝導率が15W/m・K以上、好ましくは20W/m・K以上となるように、含有される熱伝導フィラーの種類や粒径、含有量等が調整される。 The fiber sheet containing the above heat conductive filler has a kind and particle size of the heat conductive filler contained so that the thermal conductivity in the plane direction is 15 W / m · K or more, preferably 20 W / m · K or more. The content etc. are adjusted.
以上の繊維シートは、繊維が交差する状態で集合される構造により、折れ変形や振動に強い特徴がある。このため、紙製シートや不織布シートに熱伝導フィラーを含有させて繊維シートを製造し、この繊維シートから製造される熱伝導性シート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 fiber sheet has a feature that is strong against bending deformation and vibration due to the structure in which the fibers are gathered in an intersecting state. For this reason, a fiber sheet is manufactured by adding a heat conductive filler to a paper sheet or a non-woven sheet, and the heat
以上のようにして製造された熱伝導フィラーを含有する繊維シートを所定の寸法である、長さ(L)と横幅(W)に裁断して熱伝導性シート4を製作する。裁断された繊維シートは、複数枚を積層、接着して厚さを調整することもできる。複数枚の繊維シートを積層してなる熱伝導性シートは、強度を高くできる。
The fiber sheet containing the heat conductive filler manufactured as described above is cut into length (L) and width (W), which are predetermined dimensions, to manufacture the heat
さらに、繊維シートからなる熱伝導性シート4は、好ましくは弾性を有する。弾性を有する熱伝導性シート4は、複数枚を積層して連結具7によって締結される状態で、厚さ方向に弾性変形する。このように弾性変形する熱伝導性シート4を、後述する連結具7によってねじ止めして締結する構造においては、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の高い放熱ユニット3を実現できる。
Furthermore, the heat
さらに、所定の外形に裁断された熱伝導性シート4は、連結具7のロッド部7aを貫通させるための貫通孔4aが開口される。各熱伝導性シート4は、貫通孔4aの開口位置によってスペーサ5との連結位置が特定され、これにより、スペーサ5からの突出量が特定される。したがって、各熱伝導性シート4は、横幅(W)とスペーサ5の両側に突出させる突出量とを考慮して、幅方向における貫通孔4aの開口位置を決定する。さらに、各熱伝導性シート4は、対向するセパレータ5及びホルダ6に設けた貫通孔5a、6aと対向するように、長さ方向における貫通孔4aの開口位置が決定される。
Furthermore, the heat
(スペーサ5)
スペーサ5は金属製で、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。金属製のスペーサ5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、金属製のスペーサ5は、体積を大きくすると重量が大きくなって装置全体が重くなる。したがって、金属製のスペーサ5は、これ等のことも考慮して、全体の形状や大きさが決定される。図8〜図10に示すスペーサ5は、全体の形状を細長い柱状に形成している。柱状のスペーサ5は、互いに対向する熱伝導性シート4の間に介在されて、これ等の熱伝導性シート4を離間された姿勢に保持する。図のスペーサ4は角柱状で、対向する熱伝導性シート4の幅方向の中間において、側面を密着させる状態で配置されている。図のスペーサ3は、横断面形状を矩形状としており、対向する両側面に配置される熱伝導性シート4同士が互いに平行となるように離間させた姿勢で配置している。
(Spacer 5)
The
金属製のスペーサ5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。アルミニウム製のスペーサ5は、好ましくは押出成形により製造される。以上のスペーサ5は、押出成形することにより、軸方向において横断面形状が等しい柱状に、簡単かつ容易に成形できる。柱状に形成された金属製のスペーサ5は、互いに対向する側面同士であって、積層される熱伝導性シート4と対向する面に、連結具7を挿通するための貫通孔5aが開口される。
The
柱状のスペーサ5は、基板2に対して略垂直姿勢で配置される。このスペーサ5は、一方の端面を基板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、スペーサ5を柱状として、基板2に対して略垂直姿勢に配置する構造は、スペーサ5の重量を軽くしながら、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、スペーサは、必ずしも全体の断面積が等しい角柱状とする必要はなく、部分的に横幅が異なる柱状とすることもできる。
The
(ホルダ6)
ホルダ6は、スペーサ5を介在して積層される熱伝導性シート4の積層体の両側に配置されて、この積層体を両側から挟着する。図のホルダ6は、熱伝導性シート4に対向して配置される支持プレート部6Aを備えており、この支持プレート部6Aを熱伝導性シート4の幅方向の中間であって、スペーサ5と対向する位置に沿って配置している。支持プレート部6Aは細長い板状で、対向する熱伝導性シート4に幅の広い側面を密着させる状態で配置されている。
(Holder 6)
The
さらに、ホルダ6は、放熱ユニット3を基板2に固定するための連結部6Bを備えている。図8〜図10のホルダ6は、支持プレート部の外側に連結部6Bを備えており、この連結部6Bを介して基板2に固定される。図に示す連結部6Bは、支持プレート部6Aの外側に一体的に設けた筒部としており、この筒部に、基板2を貫通する固定ネジ14をねじ込んで放熱ユニット3を基板2に固定している。図8〜図10に示す連結部6Bは、完全な筒状ではなく、ホルダ6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6bを設けて断面視をC字状としている。この構造の連結部6B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6b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ホルダ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。
Furthermore, the
金属製のホルダ6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。アルミニウム製のホルダ6も、好ましくは押出成形により製造される。押出成形されるホルダ6は、軸方向において横断面形状が等しい柱状に、簡単かつ容易に成形できる。図9と図10のホルダ6は、熱伝導性シート4と対向する支持プレート部6Aを板状としながら、その外側に形成される連結部6B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6bを設けてなる形状としている。したがって、これらのホルダ6は、支持プレート部6Aや連結部6B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。以上の形状のホルダ6は、アルミニウムの押出成形により、支持プレート部6Aの外側に筒状の連結部6Bが一体的に連結された柱状に成形した後、軸方向に延びる連結部6Bの上下において、2箇所の中間部を除去して、この除去部分において支持プレート部6Aの平面部を露出させて、この露出面6cに連結具7を挿通する貫通孔6aを開口している。
The
押出成形で製造されるスペーサ5やホルダ6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柱状の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、スペーサやホルダは、必ずしも押出成形による製造には特定しない。スペーサやホルダは、鋳造やプレス加工等により製造することもできる。
The
以上のように、複数枚の熱伝導性シート4を挟着する状態で固定して所定の間隔に保持するスペーサ5やホルダ6は、好ましくは金属製とする。スペーサ5やホルダ6を金属製とする放熱ユニット3は、全体の強度を高めて、基板2との連結強度を強くできる。また、スペーサ5とホルダ6を金属で構成することにより、熱容量を大きくして、優れた熱伝導特性を実現し、効率よく放熱できる特徴もある。ただ、ホルダは、硬質のプラスチック製とすることもできる。
As described above, the
(連結具7)
連結具7は、互いに積層されたホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5とを貫通して、これ等の積層体を一体的に締結する。図9と図10の連結具7は、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5とを貫通するロッド部7aを有するボルト7Aと、このボルト7Aの先端にねじ込まれるナット7Bとを備えている。図10のボルト7Aは、ロッド部7aの先端部に雄ネジを設けると共に、中間部からネジ頭にかけては円柱状としてホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5に開口された貫通孔6a、4a、5aに挿通できるようにしている。この連結具7は、ボルト7Aのロッド部7aを、互いに積層されたホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5に貫通させると共に、先端部にナット7Bをねじ込んで、ホルダ6と熱伝導性シート4とスペーサ5を締結する。ただ、先端部に雄ネジを設けたボルトは、ナットにねじ込むことなく、ボルトの先端側に配置されるホルダの貫通孔の内面に雌ネジを設けて、このホルダにねじ込んで締結することもできる。さらに、連結具は、両端に雄ネジを有するロッド部と、両端の雄ネジにねじこまれるナットで構成することもできる。
(Connector 7)
The
(放熱ユニットの変形例1)
さらに、放熱ユニット3は、互いに対向して配置される熱伝導性シート4同士の間にそれぞれ2列ずつのスペーサ5を配置することもできる。図11と図12に示す放熱ユニット3は、対向する熱伝導性シート4同士の間に角柱状のスペーサ5を2本ずつ互いに平行に並べた姿勢で配置している。この放熱ユニット3は、各列のスペーサ5に、それぞれ連結具7のロッド部7aを貫通させて、ホルダ6と放熱シート4とスペーサ5とを一体的に連結している。図12に示す放熱ユニット3は、2列のスペーサ5を定位置で連結するために、ホルダ6の上下部の2箇所において、連結部6Bを除去して露出させた露出面6cに、連結具7のロッド部7aを挿通する貫通孔6aを2個並べて設けている。さらに、各スペーサ5には、露出面6cに開口された貫通孔6aに対向して、それぞれ貫通孔5aを開口して設けている。さらに、熱伝導性シート4は、2列に配置される2本スペーサ5の貫通孔5aに対向して、長円形の貫通孔4aを開口している。長円形の貫通孔4aは、平行な姿勢で挿通される2本のロッド部7aによって位置決めしながら定位置に配置される大きさと形状に開口されている。
(
Further, in the
以上のように、対向する熱伝導性シート4の間に介在されるスペーサ5を2本とする放熱ユニット3は、端面を基板2に面接触させる状態で、基板2との接触面積が広くなるので、基板2に対して安定して垂直に起立する姿勢に保持できる特徴がある。さらに、基板2との接触面積が大きくなることで効率よく熱伝導できる特徴もある。
As described above, the
(放熱ユニットの他の変形例2)
さらに、放熱ユニット3は、図13に示すように、互いに連結される複数のスペーサ5において、中間部に配置されるスペーサ5の横幅(D)を両端部に配置されるスペーサ5の横幅(D)よりも大きくすることもできる。この構造は、基板2上に放熱ユニット3を配置する状態で、基板2とスペーサ5との接触面積を大きくできるので、熱伝導を向上できると共に、基板2に対して起立する姿勢に安定して保持できる特徴がある。とくに、スペーサ5を、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する構造においては、この幅広のスペーサ5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。
(
Further, as shown in FIG. 13, in the plurality of
ここで、図13に示す放熱ユニット3は、中間部に配置されるスペーサ5の基板2側の端部の横幅(D)を広くして幅広部5hとしている。この構造は、スペーサ5の基板2側のみの横幅(D)を大きくすることで、全体の重量が増加するのを低減しながら、基板2との熱伝導特性を向上し、かつ基板2に対して安定して固定できる特徴を実現できる。ただ、中間部に配置されるスペーサは、図13の鎖線で示すように、全体にわたって横幅を大きくして、熱容量を大きくすることもできる。
Here, in the
以上のように、一対のスペーサ5で挟着され、あるいはスペーサ5とホルダ6とで挟着されて積層される熱伝導性シート4は、対向するスペーサ5やホルダ6の対向面に沿って配置される。このため、スペーサ5やホルダ6の対向面の方向によって熱伝導性シート4の延長方向が特定される。すなわち、熱伝導性シート4を挟着するスペーサ5同士あるいはスペーサ5とホルダ6の対向面の向きによって熱伝導性シート4の先端の延長方向が特定される。
As described above, the heat
(放熱ユニットの他の変形例3)
以上の放熱ユニット3は、互いに対向する熱伝導性シート4同士の間に介在されるスペーサ5の横断面形状を矩形状としており、対向するスペーサ5で挟着される複数枚の熱伝導性シート4を互いに平行な姿勢で配列している。ただ、放熱ユニットは、スペーサの対向面に傾斜面を設けて、対向するスペーサ同士で挟着される熱伝導性シートを中間で折曲する構造とすることもできる。この放熱ユニットは、互いに隣接して配列される複数枚の熱伝導性シートの折曲角度を調整することで、先端に向かって末広がりとなるように配列することも、先端に向かって先窄みとなるように配列することもできる。
(
In the
図14に示す放熱ユニット3は、熱伝導性シート4を中間で折曲された状態で所定の形状に配列するために、対向するスペーサ5やホルダ6との対向面に熱伝導性シート4の折曲部に沿う傾斜面5k、6kを設けている。図14に示す放熱ユニット3は、スペーサ5同士の対向面、あるいはスペーサ5とホルダ6との対向面を山形面または谷形面としており、これ等の間に挟着される熱伝導性シート4を所定の折曲角αで保持できるようにしている。ここで、折曲角αとは、基板2と平行な面内において、連結具7の連結方向に対して垂直な方向と、傾斜する状態で突出する熱伝導性シート4の突出方向とがなす角を示している。
In order to arrange the heat
図14の熱伝導性シート4は、幅方向の中間においてく字状に折曲されている。この熱伝導性シート4は、長さ(L)と横幅(W)とを所定の寸法に裁断した後、幅方向の中間において、長さ方向に延びる折曲ラインに沿って折曲される。折曲された熱伝導性シート4は、対向面を山形とするスペーサ5と対向面を谷形とするスペーサ5とに挟着されて、所定の姿勢で保持される。折曲される熱伝導性シート4は、折曲角αを調整して、熱伝導性シート4の先端の延長方向を特定できる。図14に示す放熱ユニット3は、中央部分に配置される熱伝導性シート4から、外側に配置される熱伝導性シート4に向かって折曲角αの大きさを次第に大きくしている。この放熱ユニット3は、中央に配置される熱伝導性シート4を折曲されない平面状(平面図においては直線状)として、外側に配置される熱伝導性シート4の折曲角αを、中央から外側に向かって次第に大きくして、スペーサ5の両側に突出する突出部が先端に向かって末広がりの姿勢となるようにしている。この形状の放熱ユニット3は、複数の熱伝導性シート4を固定する状態で、複数の熱伝導性シート4の先端が末広がりの姿勢で配列される。このため、複数の熱伝導性シート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。
The heat
ただ、放熱ユニットは、スペーサから突出する突出部が先端に向かって先窄みとなるようにすることも、複数枚の熱伝導性シートの内、一部の熱伝導性シートについて、スペーサから突出する突出部同士が互いに平行となり、あるいは末広がりとなり、あるいはまた先窄みとなるようにすることもできる。これらの放熱ユニットは、熱伝導性シートの折曲角とスペーサ及びホルダの対向面における傾斜面の傾斜角を調整することで、スペーサから突出する突出部の姿勢を特定できる。 However, the heat radiating unit can be configured such that the protruding portion protruding from the spacer is tapered toward the tip, and some of the thermally conductive sheets protrude from the spacer. It is also possible for the protruding portions to be parallel to each other, to be divergent, or to be tapered. These heat radiating units can specify the attitude | position of the protrusion part which protrudes from a spacer by adjusting the bending angle of a heat conductive sheet, and the inclination angle of the inclined surface in the opposing surface of a spacer and a holder.
(複数の放熱ユニット3の配置)
図7に示す放熱器10は、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の裏面側に、複数個の放熱ユニット3を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット3は、同一形状に形成されており、所定の配列で基板2の第二面2Yに固定されている。図7の放熱器10は、複数の放熱ユニット3を、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3同士を非接触状態で配置して、隣接する放熱ユニット3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3の放熱効果を向上させている。
(Arrangement of multiple heat dissipation units 3)
A
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3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3は、基板2の第一面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、基板2の第一面2Xに6個の半導体発光素子1を配置しているので、基板2の第二面2Yであって、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3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各放熱ユニット3に熱伝導させて放熱できる。ただ、放熱器は、放熱ユニットの数を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、基板の大きさや、これに熱結合される発熱部材(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、必ずしも基板の第一面に実装される半導体発光素子の数と、第二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、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。
7 is located on the back side of the
図7の放熱器10は、各放熱ユニット3を、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3が基板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3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3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3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
さらに、図7の放熱器10は、基板2の第二面2Yに固定される放熱ユニット3を、基板2の第一面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している。この放熱ユニット3は、直線状に連結されたスペーサ5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スペーサ5に熱伝導させて放熱できる。とくに、中央部分のスペーサ5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このスペーサ5に効率よく熱伝導でき、これにより、放熱ユニット3全体に効率よく熱伝導できる。ただ、放熱ユニットは、必ずしも実装面に実装される半導体発光素子に対向する部位にスペーサを配置する必要はなく、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、基板を介してスペーサに熱伝導させる。
Further, in the
(熱伝導部材)
以上の放熱器10は、基板2の第二面2Yに複数の放熱ユニット3を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット3は、基板2に対して優れた熱結合状態を実現するために、放熱ユニット3と基板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3は、グリスや接着剤等の熱伝導部材をスペーサ5の端面に塗布した状態で基板2に固定されて、あるいはスペーサ5を基板2に固定した状態でスペーサ5と基板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、複数の熱伝導性シートやホルダも基板に熱結合状態で固定することができる。この放熱ユニットは、熱伝導性シートやホルダの端面にグリスや接着剤等の熱伝導部材を塗布して、熱伝導性シートやホルダを基板に熱結合状態で連結する。この構造は、基板の熱を直接に熱伝導性シートやホルダに伝導できるので、放熱ユニットの放熱性をさらに向上できる。
(Heat conduction member)
The
放熱ユニット3と基板2との間に介在される熱伝導部材25は、図15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、基板2に対して押圧状態で固定されるスペーサ5、ホルダ6、及び熱伝導性シート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、基板2の第二面2Yにおいて、放熱ユニット3との間に積層されて、スペーサ5及びホルダ6の端面や熱伝導性シート4の端縁に密着状態で連結される。このように、基板2と放熱ユニット3との間に熱伝導シート25Aを配置する構造は、図15に示すように、基板2と熱伝導シート25Aを貫通する固定ネジ14をホルダ6の連結部6Bにねじ込んで、放熱ユニット3を基板2に固定することができる。
The heat
(背面板50)
さらに、図1〜図5の放熱器10は、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50を備えている。放熱器10は、基板2と背面板50との間に複数個の放熱ユニット3を配置しており、これらの放熱ユニット3を介して基板2と背面板50とを連結している。
(Back plate 50)
Furthermore, the
背面板50は、基板2に固定された複数の放熱ユニット3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50は、プレート部55の中心部に中心孔52を開口すると共に、その周囲及び外周部に形状と大きさの異なる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、基板2に固定される複数の放熱ユニット3の複数の熱伝導性シート4に対向して開口されており、スペーサ5や熱伝導性シート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50は、放熱器10の上面に固定されるので、背面板50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。さらに、背面板50は、背面板通気口53が開口されないプレート部55を放熱ユニット3のスペーサ5と対向する位置に配置しており、これ等を熱結合させることで、放熱ユニット3のスペーサ5から伝導される熱を直接に背面板50に熱伝導させて放熱できるようにしている。
The
以上の背面板50は、固定ネジ15を介して放熱ユニット3のホルダ6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50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、ホルダ6に設けた連結部6Bに対向して開口されており、背面板50を貫通する固定ネジ15をホルダ6の連結部6Bにねじ込んで背面板50をホルダ6に固定している。すなわち、この背面板50は、放熱ユニット3を介して基板2に固定されている。
The
さらに、図に示す背面板50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60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
以上の放熱器10は、図1〜図5に示すように、放熱器10の側面である外周面において、複数の放熱ユニット3の熱伝導性シート4を露出させる状態で配置することで、放熱ユニット3に対する通気性を向上してより効果的に放熱できる。ただ、放熱器は、図示しないが、放熱器の外周を被覆する外装カバーを備えることもできる。この外装カバーは、基板の裏面側に配置された放熱器の外周に沿って配置されて、放熱器の周囲をカバーする。外装カバーは、例えば、基板及び背面板の外周縁に沿う円筒状の筒体とすることができる。この外装カバーは、放熱器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。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
本発明の放熱器及び放熱器用の放熱ユニットは、使用状態で熱を生じる発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器に好適に使用できる。とくに、本発明の放熱器及び放熱ユニットは、優れた放熱特性と軽量化を実現して、発熱部材を備える装置に好適に利用できる。
また、本発明の照明装置は、水銀灯等の代替用の照明装置として、とくに、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、工場用の照明や街路灯等の高所に配設される照明装置に好適に使用できる。
The radiator of the present invention and the radiator unit for the radiator can be suitably used for a radiator that radiates heat generated from a heat generating member that generates heat in a use state. In particular, the heat radiator and the heat radiating unit of the present invention realize excellent heat radiating characteristics and weight reduction, and can be suitably used for an apparatus including a heat generating member.
In addition, the lighting device of the present invention is used as an alternative lighting device such as a mercury lamp, especially in a high place such as a factory lighting or a street lamp while having a structure using a semiconductor light emitting element such as an LED as a light source. It can use suitably for the illuminating device.
1…半導体発光素子
2…基板
2X…第一面;2Y…第二面
3…放熱ユニット
4…熱伝導性シート
4a…貫通孔
5…スペーサ
5a…貫通孔;5h…幅広部;5k…傾斜面
6…ホルダ
6A…支持プレート部;6B…連結部
6a…貫通孔;6b…開口部;6c…露出面;6k…傾斜面
7…連結具
7A…ボルト;7B…ナット
7a…ロッド部
9…発熱部材
10…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
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
30…固定リング
32…内側リング
33…フランジ部
35…透光カバー
50…背面板
51…突出片
52…中心孔
53…背面板通気口
54…固定孔
55…プレート部
60…電源部
61…ケーシング
62…電源ケーブル
63…リード線
64…接続リード
65…電源回路
DESCRIPTION OF
Claims (36)
発熱部材に熱結合される基板と、
前記基板に熱結合状態で固定されて、発熱部材から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニットと、
を備えており、
前記放熱ユニットは、
互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする放熱器。 A heat radiator that is thermally coupled to the heat generating member and dissipates heat generated from the heat generating member,
A substrate thermally coupled to the heating member;
One or more heat dissipating units fixed to the substrate in a thermally coupled state and dissipating heat conducted from the heat generating member;
With
The heat dissipation unit is
A plurality of thermally conductive sheets having a fibrous structure, arranged in a posture separated from each other;
A spacer interposed between the thermally conductive sheets disposed opposite to each other;
Holders respectively disposed on both side end surfaces of the plurality of thermally conductive sheets laminated via the spacers;
A connector for penetrating the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer to fasten these laminates;
A heat radiator characterized by comprising:
前記スペーサ及び前記ホルダが前記基板に対して略垂直方向に延長された柱状で、前記熱伝導性シートが前記スペーサ及び前記ホルダの延長方向に延在する面状であって、前記スペーサ及び前記ホルダが、平面視において直線上に配置されて、前記連結具を介して直線状に連結されてなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to claim 1,
The spacer and the holder have a columnar shape extending in a direction substantially perpendicular to the substrate, and the thermally conductive sheet has a planar shape extending in the extending direction of the spacer and the holder, the spacer and the holder However, it is arrange | positioned on a straight line in planar view, and is connected with the linear form via the said connector, The heat radiator characterized by the above-mentioned.
前記複数枚の熱伝導性シートが幅方向の中間において前記スペーサに連結されて、両側部を前記スペーサから離れる方向に突出させて突出部としており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列してなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to claim 2,
The plurality of thermally conductive sheets are connected to the spacer in the middle of the width direction, and both side portions are protruded in a direction away from the spacer, and are arranged in a posture in which the protruding portions facing each other are separated from each other. A heat radiator characterized by being formed.
前記熱伝導性シートが弾性を有すると共に、前記連結具がねじ止めによって前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの積層体を締結してなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 3,
The heat conductive sheet has elasticity, and the radiator is formed by fastening the laminate of the holder, the heat conductive sheet, and the spacer by screwing.
前記複数枚の熱伝導性シート同士が等間隔に離間され、略平行に配列されてなることを特徴とする放熱器。 It is a heat radiator as described in any one of Claim 1 to 4, Comprising:
The heat radiator, wherein the plurality of heat conductive sheets are spaced apart at equal intervals and arranged substantially in parallel.
前記放熱ユニットと前記基板の境界において、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの端面が前記基板に熱結合されてなることを特徴とする放熱器。 It is a heat radiator as described in any one of Claim 1 to 5,
An end face of the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer is thermally coupled to the substrate at the boundary between the heat dissipation unit and the substrate.
前記連結具が、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを貫通するロッド部を有すると共に、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサが、前記ロッド部を挿通させる貫通孔を開口してなることを特徴とする放熱器。 It is a heat radiator as described in any one of Claim 1 to 6,
The connector has a rod portion that penetrates the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer, and the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer open a through hole through which the rod portion is inserted. A heatsink characterized by
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間にそれぞれ2列ずつのスペーサを配置しており、
各列のスペーサに、それぞれ前記ロッド部を貫通させて、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを一体的に連結してなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to claim 7,
Two rows of spacers are arranged between the thermally conductive sheets arranged opposite to each other,
The radiator, wherein the rod part is penetrated through the spacers in each row and the holder, the heat conductive sheet, and the spacer are integrally connected.
前記ホルダが、前記基板に固定するための連結部を有しており、前記連結部を介して前記放熱ユニットが前記基板に固定されてなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 8,
The radiator has a connecting portion for fixing to the substrate, and the heat dissipation unit is fixed to the substrate through the connecting portion.
前記複数枚の熱伝導性シートが、中央部に配置される熱伝導性シートから両端に配置される熱伝導性シートに向かって横幅(W)が次第に小さくなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 9,
The radiator having the lateral width (W) gradually decreases from the thermal conductive sheet disposed in the central portion toward the thermal conductive sheets disposed at both ends of the plurality of thermal conductive sheets.
互いに連結される前記複数のスペーサにおいて、中央部に配置されるスペーサの横幅が両端部に配置されるスペーサの横幅(D)よりも大きいことを特徴とする放熱器。 A heat radiator according to any one of claims 1 to 10,
In the plurality of spacers connected to each other, the radiator having the lateral width disposed at the center is larger than the lateral width (D) of the spacer disposed at both ends.
前記放熱ユニットを前記基板に複数配置すると共に、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放熱器。 A radiator according to any one of claims 1 to 11,
A heat radiator comprising a plurality of the heat radiating units arranged on the substrate and a ventilation gap provided between the heat radiating units adjacent to each other.
前記複数の放熱ユニットが、前記基板の表面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする放熱器。 A radiator according to claim 12,
The heat radiator, wherein the plurality of heat radiating units are arranged at equal intervals on the circumference of the surface of the substrate.
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放熱器。 A heat radiator according to claim 12 or 13,
The plurality of heat dissipating units have the same shape, and each heat dissipating unit is arranged on a locus of rotation with respect to the center of the substrate.
前記複数の放熱ユニットは、前記連結具の連結方向が、前記基板の中心に対する円周の接線方向となるように配置されており、
各放熱ユニットの複数枚の熱伝導性シートは、平面視において、前記スペーサの両側方向に突出しており、前記スペーサから前記基板の外周縁側に延びる先端縁が、前記基板の外周縁に接近して延長されると共に、前記スペーサから前記基板の中心部側に延びる先端縁が、前記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放熱器。 A heat radiator according to any one of claims 12 to 14,
The plurality of heat dissipating units are arranged such that the connecting direction of the connector is a tangential direction of the circumference with respect to the center of the substrate,
The plurality of heat conductive sheets of each heat radiating unit protrudes in both directions of the spacer in plan view, and a leading edge extending from the spacer toward the outer peripheral edge of the substrate approaches the outer peripheral edge of the substrate. A radiator which is extended and has a leading edge extending from the spacer toward the center of the substrate and extending close to the center of the substrate.
前記基板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、該放熱ユニットを介して前記基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする放熱器。 The heat radiator according to any one of claims 1 to 15, further comprising:
Comprising a metal back plate arranged spaced substantially parallel to the substrate;
A plurality of heat dissipating units are disposed between the substrate and the back plate, and the substrate and the back plate are connected via 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放熱器。 A radiator according to claim 16, wherein
A radiator having a back plate vent opening in the back plate.
前記複数の熱伝導性シートが、熱伝導フィラーを含有する繊維シートであることを特徴とする放熱器。 A heat radiator according to any one of claims 1 to 17,
The heat radiator, wherein the plurality of heat conductive sheets are fiber sheets containing a heat conductive filler.
前記複数の熱伝導性シートは、面方向の熱伝導率が15W/m・K以上であることを特徴とする放熱器。 A heat radiator according to any one of claims 1 to 18,
The plurality of heat conductive sheets have a heat conductivity in a plane direction of 15 W / m · K or more.
前記基板に熱結合される発熱部材が発光ダイオードであることを特徴とする放熱器。 A heat radiator according to any one of claims 1 to 19,
A heat radiator, wherein the heat generating member thermally coupled to the substrate is a light emitting diode.
互いに離間した姿勢で配列されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配列される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit for a radiator that is thermally coupled to a heat generating member and dissipates heat generated from the heat generating member,
A plurality of thermally conductive sheets having a fibrous structure, arranged in a posture separated from each other;
A spacer interposed between the thermally conductive sheets arranged opposite to each other;
Holders respectively disposed on both side end surfaces of the plurality of thermally conductive sheets laminated via the spacers;
A connector for penetrating the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer to fasten these laminates;
A heat dissipating unit comprising:
前記スペーサ及び前記ホルダは、一方向に延長された柱状で、
前記熱伝導性シートは、前記スペーサ及び前記ホルダの延長方向に延在する面状で、
前記スペーサ及び前記ホルダは、横断面方向において直線上に配置されて、前記連結具を介して直線状に連結されてなることを特徴とする放熱ユニット。 The heat dissipating unit according to claim 21,
The spacer and the holder are columnar extending in one direction,
The thermally conductive sheet is a planar shape extending in the extending direction of the spacer and the holder,
The said spacer and the said holder are arrange | positioned on a straight line in the cross-sectional direction, and are connected linearly via the said coupling tool, The heat radiating unit characterized by the above-mentioned.
前記複数枚の熱伝導性シートは、幅方向の中間において前記スペーサに連結されて、両側部を前記スペーサから離れる方向に突出させて突出部としており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列してなることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipating unit according to claim 22,
The plurality of thermally conductive sheets are connected to the spacer in the middle of the width direction, projecting both sides in a direction away from the spacer, and projecting from each other. A heat dissipation unit characterized by being arranged.
前記熱伝導性シートが弾性を有すると共に、前記連結具がねじ止めによって前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの積層体を締結してなることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipating unit according to claim 21 to 23,
The heat conductive sheet has elasticity, and the connector is formed by fastening a stack of the holder, the heat conductive sheet, and the spacer by screwing.
前記複数枚の熱伝導性シート同士が等間隔に離間されて、略平行に配列されてなることを特徴とする放熱ユニット。 The heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 24,
The heat dissipating unit, wherein the plurality of heat conductive sheets are spaced apart at equal intervals and arranged substantially in parallel.
発熱部材に熱結合される側の端面において、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの端面が同一平面上に配置されてなることを特徴とする放熱ユニット。 The heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 25,
The heat radiation unit is characterized in that, on the end surface on the side thermally coupled to the heat generating member, the end surfaces of the holder, the heat conductive sheet, and the spacer are arranged on the same plane.
前記連結具が、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを貫通するロッド部を有すると共に、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサが、前記ロッド部を挿通させる貫通孔を開口してなることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipating unit according to any one of claims 21 to 26,
The connector has a rod portion that penetrates the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer,
The holder, the thermally conductive sheet, and the spacer are formed by opening a through hole through which the rod portion is inserted.
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間にそれぞれ2列ずつのスペーサを配置しており、
各列のスペーサに、それぞれ前記ロッド部を貫通させて、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを一体的に連結してなることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit according to claim 27,
Two rows of spacers are arranged between the thermally conductive sheets arranged opposite to each other,
A heat dissipation unit, wherein the rod portion is penetrated through each row of spacers, and the holder, the heat conductive sheet, and the spacer are integrally connected.
前記複数枚の熱伝導性シートは、中央部に配置される熱伝導性シートから両端に配置される熱伝導性シートに向かって横幅(W)が次第に小さくなることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 28,
The plurality of thermally conductive sheets have a width (W) that gradually decreases from a thermally conductive sheet disposed at a central portion toward a thermally conductive sheet disposed at both ends.
互いに連結される前記複数のスペーサは、中央部に配置されるスペーサの横幅が両端部に配置されるスペーサの横幅よりも大きいことを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 29,
The plurality of spacers connected to each other is characterized in that the lateral width of the spacers arranged at the center is larger than the lateral width of the spacers arranged at both ends.
前記複数の熱伝導性シートが、熱伝導フィラーを含有する繊維シートであることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 30, wherein
The heat dissipation unit, wherein the plurality of heat conductive sheets are fiber sheets containing a heat conductive filler.
前記複数の熱伝導性シートは、面方向の熱伝導率が15W/m・K以上であることを特徴とする放熱ユニット。 A heat dissipation unit according to any one of claims 21 to 31,
The plurality of heat conductive sheets have a heat conductivity in a plane direction of 15 W / m · K or more, and a heat dissipation unit.
前記半導体発光素子が第一面に実装される基板と、
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、
前記半導体発光素子から発生する熱を放熱する放熱器と、
を備える照明装置であって、
前記放熱器は、前記基板の第二面に熱結合状態で固定されて、前記半導体発光素子から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニットを備えており、
前記放熱ユニットは、
互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする照明装置。 One or more semiconductor light emitting devices;
A substrate on which the semiconductor light emitting element is mounted on the first surface;
A power supply unit for adjusting power supplied to the semiconductor light emitting element;
A radiator that dissipates heat generated from the semiconductor light emitting element;
A lighting device comprising:
The radiator is fixed in a thermally coupled state to the second surface of the substrate, and includes one or more heat radiating units that radiate heat thermally conducted from the semiconductor light emitting element,
The heat dissipation unit is
A plurality of thermally conductive sheets having a fibrous structure, arranged in a posture separated from each other;
A spacer interposed between the thermally conductive sheets disposed opposite to each other;
Holders respectively disposed on both side end surfaces of the plurality of thermally conductive sheets laminated via the spacers;
A connector for penetrating the holder, the thermally conductive sheet, and the spacer to fasten these laminates;
A lighting device comprising:
前記基板の第一面において、複数の半導体発光素子が円周上に等間隔で配置されており、
前記基板の第二面において、複数の放熱ユニットが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 33,
On the first surface of the substrate, a plurality of semiconductor light emitting elements are arranged at equal intervals on the circumference,
On the second surface of the substrate, a plurality of heat dissipating units are arranged on the circumference at equal intervals.
前記複数の放熱ユニットは、前記半導体発光素子が実装された位置と対応する部位に前記スペーサが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 34,
The lighting device according to claim 1, wherein the plurality of heat dissipating units are configured such that the spacers are disposed at positions corresponding to positions where the semiconductor light emitting elements are mounted.
前記放熱ユニットは、互いに連結される前記複数のスペーサのうち、中央部に配置されるスペーサの横幅(D)を両端部に配置されるスペーサの横幅(D)よりも大きくして、前記半導体発光素子が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。 36. A lighting device according to claim 35, wherein
The heat dissipation unit is configured to increase the lateral width (D) of a spacer disposed at a central portion of the plurality of spacers connected to each other to be larger than the lateral width (D) of spacers disposed at both ends. A lighting device, wherein the lighting device is arranged at a position corresponding to a position where an element is mounted.
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