JP6137439B2

JP6137439B2 - 絶縁放熱用ゴム成形品

Info

Publication number: JP6137439B2
Application number: JP2012088076A
Authority: JP
Inventors: 山本　博樹; 博樹山本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: US9989221B2; EP2837880A4; US20150070913A1; WO2013153849A1; JP2013218860A; EP2837880B1; EP2837880A1

Description

本発明は、ゴム成形品に係り、更に詳しくは、作動に伴って発熱する電気機器を基台に取り付けるときに電気機器および基台間に介装されることにより電気機器からの放熱を促進するとともに電気機器および基台間を電気的に絶縁するための絶縁放熱用ゴム成形品に関する。本発明のゴム成形品は例えば、ＬＥＤ照明機器関連の分野で用いられ、またはその他の発熱部品で放熱性と絶縁性が必要な全ての分野で用いられる。

例えば、ＬＥＤは点灯時に発熱し、その発熱を効率良く逃がさないと、ＬＥＤの温度が上昇し、回路部品が徐々に劣化し、最終的には損傷して寿命が短くなってしまう。また、照明器具は落雷などの異常電圧がかかった際にも破壊されないよう、高い絶縁性も要求され、絶縁試験が義務付けられている。

そこで、図３に示すように、照明機器などに使用されるＬＥＤパッケージ（アルミよりなる基板２２上に発光素子回路２３が形成されたもの）２１は、熱伝導性を備えた絶縁性シート２４を介し、照明機器の基体やアルミニウムヒートシンクなどの基台２５に取り付けられる（特許文献１参照）。

ここで、上記構成で用いられる絶縁性シート２４は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２と基台２５との間の短絡をより確実に防ぐため、アルミ基板２２の大きさよりも大きく設置する必要があり、このため絶縁性シート２４はアルミ基板２２よりも一回り大きな平面形状に設定されている。

しかしながら、この絶縁性シート２４はその名のとおりシート状であって、１枚の平面状ゴム成形品であるに過ぎない。したがってこの平面状の絶縁性シート２４は予めＬＥＤパッケージ２１に組み付けることができず両者２１，２４を一体品として取り扱うことができないものであって、ＬＥＤパッケージ２１を基台２５に取り付けるときにその都度、両者２１，２４を位置合わせしなければならず、取付作業時の取り扱い性が良くない。

特開２０１１−１８１２４８号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ＬＥＤパッケージ等の電気機器に予め組み付けることが可能であって取付作業時の取り扱い性を向上させることができ、しかも優れた絶縁性および放熱性を発揮することが可能な絶縁放熱用ゴム成形品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による絶縁放熱用ゴム成形品は、作動に伴って発熱する電気機器を基台に取り付けるときに前記電気機器および基台間に介装されることにより前記電気機器からの放熱を促進するとともに前記電気機器および基台間を電気的に絶縁する絶縁放熱用ゴム成形品であって、絶縁性の熱伝導性フィラーを配合したシリコーンゴムよりなり、前記電気機器および基台間に配置される平面部と、前記電気機器の周りに配置される側面部とを一体に備えることにより立体的形状とされ、前記側面部を前記電気機器の周りに嵌め込むかたちにて前記電気機器に組み付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項２による絶縁放熱用ゴム成形品は、上記した請求項１記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、前記側面部のほかに、取付ネジの周りに配置される取付ネジ包囲部を一体に備えることにより立体的形状とされていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による絶縁放熱用ゴム成形品は、上記した請求項２記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、前記側面部および／または取付ネジ包囲部は、その高さを前記電気機器の厚みと同等以上に設定されていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項４による絶縁放熱用ゴム成形品は、上記した請求項１、２または３記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、前記電気機器は、照明機器であることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の絶縁放熱用ゴム成形品は、電気機器および基台間に配置される平面部と、電気機器の周りに配置される側面部とを一体に備えることにより単なる平面状ではなく立体的形状とされており、側面部を電気機器の周りに嵌め込むかたちにて電気機器に予め組み付けることが可能とされている。したがってこのように絶縁放熱用ゴム成形品を電気機器に予め組み付けてから、これらを基台に取り付けることにより、取付作業時の取り扱い性を向上させることが可能とされる。

また、絶縁放熱用ゴム成形品は、電気機器の周りに配置される側面部を備えているので、この側面部が電気機器および基台間の短絡を抑制する新たな絶縁層を形成する。すなわち側面部が設けられていないと、絶縁放熱用ゴム成形品が電気機器に対し平面上ずれた位置に配置されることにより電気機器および基台が直接接触して短絡する虞があるところ、本発明では側面部が電気機器に対する位置合わせ機能を発揮するため、絶縁放熱用ゴム成形品が電気機器に対し平面上正確に位置合わせされる。したがって電気機器が基台に接触することがなく短絡しにくい。したがって絶縁性を向上させることが可能とされる。

また、絶縁放熱用ゴム成形品は、電気機器の周りに配置される側面部を備えているので、この側面部が電気機器の発熱を吸収する新たな放熱層を形成する。したがって放熱性を向上させることが可能とされる。

電気機器が取付ネジによって基台に取り付けられる場合には、この取付ネジを介して電気機器および基台間が短絡することが懸念される。そこでこのような場合には、絶縁放熱用ゴム成形品に側面部のほかに、取付ネジの周りに配置される取付ネジ包囲部を一体に設け、この取付ネジ包囲部によって電気機器および取付ネジ間を絶縁する。取付ネジ包囲部は側面部とともにゴム成形品の立体的形状を形成することになる。

また、これら側面部および／または取付ネジ包囲部は、その高さを電気機器の厚みと同等以上に設定するのが好適であり、この場合には電気機器の厚み面に対する側面部および／または取付ネジ包囲部の接触面積が最大となる。したがって十分な絶縁性を確保するとともに電気機器の厚み面に対する最大限の放熱性（熱吸収性）を獲得することが可能とされる。

電気機器としては、照明機器、特にＬＥＤパッケージを代表例として挙げることができ、照明機器、特にＬＥＤパッケージは絶縁性および放熱性が双方共に必要とされる組み付け対象である。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては以上説明したように、絶縁放熱用ゴム成形品が、電気機器および基台間に配置される平面部と、電気機器の周りに配置される側面部とを一体に備えることにより立体的形状とされ、側面部を電気機器の周りに嵌め込むかたちにて電気機器に予め組み付けることが可能とされている。したがってこのように絶縁放熱用ゴム成形品を電気機器に予め組み付けてから、これらを基台に取り付けることにより、取付作業時の取り扱い性を向上させることができる。また、側面部によって新たな絶縁層および放熱層が形成されるため、ゴム成形品全体としての絶縁性および放熱性を向上させることができる。

絶縁放熱用ゴム成形品が側面部のほかに取付ネジ包囲部を一体に備える場合には、取付ネジ包囲部が電気機器および取付ネジ間を絶縁するため、取付ネジを介して電気機器および基台間が短絡するのを抑制することができる。側面部および／または取付ネジ包囲部の高さが電気機器の厚みと同等以上に設定される場合には、電気機器の厚み面に対する側面部および／または取付ネジ包囲部の接触面積が最大となるために、十分な絶縁性と最大限の放熱性を獲得することができる。

本発明の実施例に係る絶縁放熱用ゴム成形品をＬＥＤパッケージと組み合わせるときの説明図である。同絶縁放熱用ゴム成形品をＬＥＤパッケージと組み合わせた状態の説明図であって、図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。（Ａ）および（Ｂ）とも従来例に係る説明図である。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１および図２に示すように、本発明の実施例に係る絶縁放熱用ゴム成形品１１は、電気機器（照明機器）の一種であるＬＥＤパッケージ２１に組み付けられる。絶縁放熱用ゴム成形品１１はその備える機能からして、放熱性（熱伝導性）を備える絶縁シートとも称される。

絶縁放熱用ゴム成形品１１およびＬＥＤパッケージ２１は、ワッシャー２７付きの取付ネジ２６によって照明機器の基体やアルミニウムヒートシンクなどの基台２５に取り付けられる。

ＬＥＤパッケージ２１は、アルミよりなる基板２２上に発光素子回路２３が形成されたものであって、図２に示す取付状態においてアルミ基板２２および基台２５間が短絡しないように、絶縁放熱用ゴム成形品１１には絶縁性が必要とされる。

また、ＬＥＤパッケージ２１は作動時（点灯時）に発熱するので、過熱状態とならないように、絶縁放熱用ゴム成形品１１には放熱性が必要とされ、このため高い熱伝導性が必要とされる。

したがって絶縁放熱用ゴム成形品１１は、絶縁性および高い熱伝導性を備えるゴム材料（例えば絶縁性の熱伝導性フィラーを配合したシリコーンゴムなど）によって成形されている。

絶縁放熱用ゴム成形品１１は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２および基台２５間に配置されるプレート状の平面部１２を備え、この平面部１２に、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに配置される側面部１３が一体成形されており、これにより絶縁放熱用ゴム成形品１１は全体として平面状ではなく立体的形状、すなわちトレイ状に形成されている。

また、平面部１２には併せて、取付ネジ２６の周りに配置される取付ネジ包囲部１４が一体成形されており、これによっても絶縁放熱用ゴム成形品１１は全体として平面状ではなく立体的形状に形成されている。

ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２は平面長方形状に形成されているので、平面部１２はこれも平面長方形状に形成され、その周囲四辺の全長に亙ってすなわち平面部１２の周縁部に全周に亙って、側面部１３が平面部１２の厚み方向一方へ向けて立ち上げ成形されている。

今、この４辺それぞれの側面部１３に、符号１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを付けてこれらを区別すると、互いに対向する二辺の側面部１３Ａ，１３Ｃ間の間隔は、これに対応するＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の長さ寸法（縦長さ寸法）と同等に設定されている。また、これらと直交する別の二辺の側面部１３Ｂ，１３Ｄ間の間隔は、これに対応するＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の長さ寸法（横幅寸法）と同等に設定されている。したがって側面部１３はＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに着脱可能に嵌め込むことが可能とされている。

側面部１３の高さ寸法は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の厚み寸法と同等以上（例えば寸法差０．１ｍｍ程度）に設定されている。

また、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２は、頭部２６ａ付きの取付ネジ２６のネジ部２６ｂを差し通すネジ挿通孔２８を備えているので、取付ネジ包囲部１４はこのネジ挿通孔２８に挿入される大きさに形成されている。ネジ挿通孔２８は円孔とされているので、取付ネジ包囲部１４は円筒状とされ、円孔の内径寸法と円筒の外径寸法は同等に設定されている。取付ネジ包囲部１４の内周は、取付ネジ２６のネジ部２６ｂを差し通すネジ挿通孔１５とされ、このネジ挿通孔１５は平面部１２を厚み方向に貫通している。

取付ネジ包囲部１４の高さ寸法は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の厚み寸法と同等以上（例えば寸法差０．１ｍｍ程度）に設定されている。したがって取付ネジ包囲部１４の高さ寸法は側面部１３の高さ寸法と同等に設定されることが多い。

尚、取付ネジ２６は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の対角線上の二箇所に亙って用いられるので、アルミ基板２２のネジ挿通孔２８、絶縁放熱用ゴム成形品１１の取付ネジ包囲部１４およびネジ挿通孔１５も同様に二箇所に亙って設けられている。

上記構成の絶縁放熱用ゴム成形品１１は、側面部１３をＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の外周に嵌め込むとともに取付ネジ包囲部１４をアルミ基板２２のネジ挿通孔２８に挿入することによってＬＥＤパッケージ２１に組み付けられ、その後、図２に示すように、ＬＥＤパッケージ２１とともに取付ネジ２６によって基台２５に取り付けられるものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち上記構成の絶縁放熱用ゴム成形品１１は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２および基台２５間に配置される平面部１２と、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに配置される側面部１３と、取付ネジ２６の周りに配置される取付ネジ包囲部１４とを一体に備えることにより立体的形状とされ、側面部をＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに嵌め込むとともに取付ネジ包囲部１４をアルミ基板２２のネジ挿通孔２８に挿入することにより、ＬＥＤパッケージ２１に予め組み付けることが可能とされている。したがってこのように絶縁放熱用ゴム成形品をＬＥＤパッケージ２１に予め組み付けてから、これらを基台２５に取り付けることにより、取付作業時の取り扱い性を向上させることができる。

また、絶縁放熱用ゴム成形品１１は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに配置される側面部１３を備えているので、この側面部１３がＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２および基台２５間の短絡を抑制する絶縁層を形成する。また、絶縁放熱用ゴム成形品１１は、取付ネジ２６の周りに配置される取付ネジ包囲部１４を備えているので、この取付ネジ包囲部１４が取付ネジ２６を介してのＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２および基台２５間の短絡を抑制する絶縁層を形成する。したがってこれら絶縁層が追加されるため、ゴム成形品１１全体としての絶縁性を向上させることができる。

また、絶縁放熱用ゴム成形品１１は、ＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の周りに配置される側面部１３を備えているので、この側面部１３がＬＥＤパッケージ２１の発熱を吸収する放熱層を形成する。また、絶縁放熱用ゴム成形品１１は、取付ネジ２６の周りに配置されるとともにアルミ基板２２のネジ挿通孔に挿入される取付ネジ包囲部１４を備えているので、この取付ネジ包囲部１４がＬＥＤパッケージ２１の発熱を吸収する放熱層を形成する。したがってこれら放熱層が追加されるため、ゴム成形品１１全体として放熱性を向上させることができる。

本願発明者らは、熱伝導性０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上および絶縁性１ＴΩ・ｍ以上のゴム材料を用いて、図１および図２の形状のゴム成形品１１を作成し、ＬＥＤおよびヒートシングに組み付けて使用した。その結果として、耐電圧試験１．５ＫＶでもＬＥＤが破損せず、連続運転時の発熱も抑えることができることを確認することができた。したがってＬＥＤの長寿命化を実現することができる。

また、上記構成の絶縁放熱用ゴム成形品１１は、従来対比でその平面形状を小型化し、設置スペースを縮小することができる。すなわち上記図３の従来技術では上記したようにＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２と基台２５との間の短絡をより確実に防ぐため、絶縁性シート２４がアルミ基板２２よりも一回り大きな平面形状に設定され、絶縁性シート２４の周縁部にアルミ基板２２の平面形状からはみ出す部位（はみ出し部）が設けられていたところ、本発明実施例ではこのはみ出し部に代えて側面部１３が設けられている。したがってこのはみ出し部のはみ出し寸法よりも側面部１３の厚み寸法のほうが小さい場合には、ゴム成形品１１の平面形状を小型化し、設置スペースを縮小することができる。従来技術におけるはみ出し部のはみ出し寸法は一般に５ｍｍ程度であるので、側面部１３の厚み寸法はこれよりも小さければ良いが、側面部１３の厚み寸法は例えば０．５ｍｍ程度とされるので、大幅な平面形状の小型化・設置スペースの縮小が実現される。

更にまた、上記実施例については、その構成を以下のように付加、変更することが考えられる。

（１）上記実施例では、側面部１３および取付ネジ包囲部１４の高さ寸法をＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の厚み寸法と同等以上に設定したが、これに代えて、側面部１３および／または取付ネジ包囲部１４の高さ寸法をＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の厚み寸法よりも短絡しない程度に小さく設定する。この場合、その高さ寸法すなわちアルミ基板２２の厚み面に対する接触面積の大きさに見合った放熱性を獲得することができる。尚、側面部１３および／または取付ネジ包囲部１４の高さ寸法をＬＥＤパッケージ２１のアルミ基板２２の厚み寸法より大きく設定した場合には、より確実に絶縁を確保することができる。

（２）取付ネジ２６が金属など導電性材質の場合、ワッシャー２７は絶縁性保持の観点からして、樹脂など非導電性材質とすることが好ましいが、取付ネジ２６を樹脂など非導電性材質とすることでも絶縁性を保持することができる。

１１絶縁放熱用ゴム成形品
１２平面部
１３側面部
１４取付ネジ包囲部
１５，２８ネジ挿通孔
２１ＬＥＤパッケージ（電気機器）
２２アルミ基板
２３発光素子回路
２５基台
２６取付ネジ
２７ワッシャー

Claims

作動に伴って発熱する電気機器を基台に取り付けるときに前記電気機器および基台間に介装されることにより前記電気機器からの放熱を促進するとともに前記電気機器および基台間を電気的に絶縁する絶縁放熱用ゴム成形品であって、
絶縁性の熱伝導性フィラーを配合したシリコーンゴムよりなり、前記電気機器および基台間に配置される平面部と、前記電気機器の周りに配置される側面部とを一体に備えることにより立体的形状とされ、
前記側面部を前記電気機器の周りに嵌め込むかたちにて前記電気機器に組み付けられることを特徴とする絶縁放熱用ゴム成形品。
請求項１記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、
前記側面部のほかに、取付ネジの周りに配置される取付ネジ包囲部を一体に備えることにより立体的形状とされていることを特徴とする絶縁放熱用ゴム成形品。
請求項２記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、
前記側面部および／または取付ネジ包囲部は、その高さを前記電気機器の厚みと同等以上に設定されていることを特徴とする絶縁放熱用ゴム成形品。
請求項１、２または３記載の絶縁放熱用ゴム成形品において、
前記電気機器は、照明機器であることを特徴とする絶縁放熱用ゴム成形品。