JP2012209059A

JP2012209059A - Ｌｅｄ電球用ヒートシンク

Info

Publication number: JP2012209059A
Application number: JP2011072546A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Konishi; 晴之小西; Nobuo Hattori; 伸郎服部; Ryoji Shoda; 良治正田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】軽量化が図れ、複雑な形状の金型が不要なことは勿論のこと、ＬＥＤ発光源からの放熱を効率的に行うことができ、ＬＥＤ電球の長寿命化が図れ、また、部品点数が増加することもなく、従来と比較して製造コストも低減することができるＬＥＤ電球用ヒートシンクを提供することを課題とする。
【解決手段】金属製板材から形成されたＬＥＤ電球用ヒートシンクＡであって、表面側にＬＥＤ発光源４が載置固定された円盤状部２と、円盤状部２と一体になって形成された筒状の放熱部１より成り、筒状の放熱部１の先端側には口径が狭められた筒状の口金取付部３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を発光源とするＬＥＤ電球が、発光時に発生する熱を周囲に放熱するためのＬＥＤ電球用ヒートシンクに関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を発光源とする照明は、低消費電力であり且つ長寿命であることから徐々に市場に浸透し始めている。その中でも、近年特に注目を集めているのが、白熱電球や蛍光ランプといった既存の電球からの置き換えを狙って開発された一般電球型のＬＥＤ電球である。

しかしながら、このＬＥＤ電球のＬＥＤ素子は熱に非常に弱く、許容温度を超えると発光効率が低下し、また、その寿命にも影響を及ぼすという問題がある。この問題を解決するためには、ＬＥＤ素子の発光時の熱を周囲の外気中に放熱する必要があるため、ＬＥＤ電球には大型のヒートシンクが備えられている。このヒートシンクＡとしては、図３に示すような、アルミニウム或いはアルミニウム合金等で成るダイキャスト製のヒートシンクＡが多く採用されている。しかしながら、このダイキャスト製のヒートシンクＡは、重い上に製造コストが高くなり、また、表面に多くの放熱フィンを形成する等、複雑な形状に加工する場合には、複雑な形状の金型が必要になるという問題があった。

一方で、質量が重く、また、複雑な金型が必要になるというダイキャスト製のヒートシンクＡ特有の問題を解決するために、アルミニウム或いはアルミニウム合金等で成る板材をプレス成形等で加工したヒートシンクＡも最近開発されている。しかしながら、このヒートシンクＡは、例えば、図４に示すように、両端部の径が異なる筒状の放熱部１とその放熱部１の小径側端面にその放熱部１と一体になって形成された底板部６よりなるヒートシンク本体７と、そのヒートシンク本体７の開口側を被覆するようにして取り付けられる円盤状部品８とより構成されており、ＬＥＤ発光源４はその円盤状部品８の表面側に載置固定されている。

このように、板材をプレス成形等で加工したＬＥＤ電球用ヒートシンクＡは、ＬＥＤ発光源４を載置固定する円盤状部品８と、そのＬＥＤ発光源４から発生される熱を周囲に放熱するための放熱部１を有するヒートシンク本体７とより構成されるため、ＬＥＤ発光源４から円盤状部品８に伝わった熱が、放熱部１に伝わる際に、その接合部分の熱抵抗によって熱伝導の効率が低下し、ＬＥＤ発光源４からの放熱が効率的に行われないという問題があった。

また、このＬＥＤ電球用のヒートシンクＡを構成する部品として、少なくとも円盤状部品８とヒートシンク本体７が必要で、少なくとも２部品が必要なため、部品点数が増加すると共に、製造コストが高くなるという問題があった。

このＬＥＤ素子を発光源とする照明に関する技術は、近年多く提案されており、ＬＥＤ電球用ヒートシンクについても、特許文献１〜３等に開示されている。特許文献１および特許文献２に開示されたヒートシンクは、アルミニウム或いはアルミニウム合金等で成るダイキャスト製のヒートシンクである。

また、特許文献３に開示されたヒートシンクは、アルミニウム或いはアルミニウム合金で成る板材をプレス成形等で加工してなるヒートシンクである。しかしながら、このヒートシンクは、筒状のカバー部材と、そのカバー部材の外周部に環合してなる環状の放熱部材とを組み合わせて構成されたヒートシンクであり、接合部分の熱抵抗によって熱伝導の効率が低下し、ＬＥＤ発光源からの放熱が効率的に行われないという問題、部品点数が増加すると共に、製造コストが高くなるという問題は解消されていない。

特開２００９−４１３０号公報特開２００９−１７０１１４号公報特開２０１０−２７７９１０号公報

本発明は、軽量化が図れ、複雑な形状の金型が不要なことは勿論のこと、ＬＥＤ発光源からの放熱を効率的に行うことができ、ＬＥＤ電球の長寿命化が図れ、また、部品点数が増加することもなく、従来と比較して製造コストも低減することができるＬＥＤ電球用ヒートシンクを提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、金属製板材から形成されたＬＥＤ電球用ヒートシンクであって、表面側にＬＥＤ発光源が載置固定された円盤状部と、前記円盤状部と一体になって形成された筒状の放熱部より成り、前記筒状の放熱部の先端側には口径が狭められた筒状の口金取付部が形成されていることを特徴とするＬＥＤ電球用ヒートシンクである。

請求項２記載の発明は、前記金属製板材は、アルミニウム製或いはアルミニウム合金製である請求項１記載のＬＥＤ電球用ヒートシンクである。

請求項３記載の発明は、前記金属製板材の表面に放射率εが０．６以上の表面塗装が施されている請求項１または２記載のＬＥＤ電球用ヒートシンクである。

本発明のＬＥＤ電球用ヒートシンクは、金属製板材から形成されているに関わらず、熱抵抗によって熱伝導の効率を低下させる接合部分がないため、ＬＥＤ発光源からの放熱を効率的に行うことができ、ダイキャスト製のヒートシンクと比べて遜色のない放熱性を得ることができる。よって、ダイキャスト製のヒートシンクと同様にＬＥＤ電球の長寿命化を図ることができる。

また、金属製板材から形成されているため、軽量化が図れると共に、製造時に複雑な形状の金型を用いる必要もない。更には、金属製板材から形成されているに関わらず、部品点数が増加することもないので、部品のプレス代が安くなるほか、複数部品に組み立てに要する費用が不要なことから、従来と比較して製造コストも低減することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球用ヒートシンクを組み込んだＬＥＤ電球を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球用ヒートシンクを組み込んだＬＥＤ電球の外観を示す正面図である。ダイキャスト製の従来のＬＥＤ電球用ヒートシンクを示す縦断面図である。金属製板材をプレス成形等で加工して形成した従来のＬＥＤ電球用ヒートシンクを示す縦断面図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

図１および図２に示すように、本発明に係るＬＥＤ電球用ヒートシンクＡ（以下、単にヒートシンクと説明することもある。）は、例えば、板厚が０．３〜５ｍｍのアルミニウム製或いはアルミニウム合金製の一枚の金属製板材に、プレス加工等を施すことにより成形されたものである。尚、ヒートシンクＡの製造に用いる金属製板材としては、ＪＩＳ１０００系の純アルミニウム、ＪＩＳ３０００系のアルミニウム合金、ＪＩＳ５０００系のアルミニウム合金などの熱伝導率および成形性に優れた金属素材を用いることが特に望ましいが、ＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金材など他の熱伝導率および成形性の良いアルミニウム合金材、或いは銅等の他の金属製板材を用いても構わない。

尚、金属製板材がアルミニウム製或いはアルミニウム合金製である場合、その金属製板材の板厚は０．３〜５ｍｍであると先に例示したが、その理由は、金属製板材１Ａの板厚が５ｍｍを超えた場合は、その質量が重くなりすぎてＬＥＤ電球のヒートシンクＡとして用いるには適切でないためであり、一方、板厚が０．３ｍｍより薄い場合は、ＬＥＤ電球の構成部材として十分な強度を確保することが不可能となり、ＬＥＤ電球のヒートシンクＡとして用いるには適切でないためである。より好ましい金属製板材の板厚は０．３５〜２．５ｍｍである。

具体的には、本発明に係るＬＥＤ電球用ヒートシンクＡは、表面側にＬＥＤ発光源４が載置固定された円盤状部２と、その円盤状部２と一体になって形成された筒状の放熱部１とで構成される。その放熱部１の円盤状部２側とは反対の先端には口径が狭められた筒状の口金取付部３が形成されている。

放熱部１は、後述するＬＥＤ発光源４で発光時に発生する熱を、その表面から周囲の外気中に向けて放熱する機能を有している。この放熱部１の表面からの放熱を効率性良く行うためには、その表面積を出来る限り大きくすること、並びに表面の放射率εを高くすることが望ましい。

放熱部１の表面積を大きくするためには、放熱部１の表面に溝を形成する方法、放熱部１を形成する金属製板材自体を波板状に加工する方法等を採用すれば良い。一方、放熱部１の表面の放射率εを高くするためには、放射率εが高くなるように、平板素材に塗装を施すプレコート、あるいは成形後にスプレー等で塗装を行うアフターコート、あるいはアルマイト処理などの表面塗装を施せば良い。その放射率εは０．６以上とすることが好ましく、より好ましくは０．７以上、更に好ましくは０．８以上とする。

尚、特に図示はしないが、放熱部１の内部に形成される空洞には、ＬＥＤ発光源４を発光させるための駆動部品が収容される。また、放熱部１の断面形状を図１に例示するが、この放熱部１の断面形状は、両端側が夫々直立した直線状、それらの中間が傾斜した直線状になっており、筒状の放熱部１は、円盤状部２から遠ざかるに伴い径が狭められた形状となっている。尚、この放熱部１の断面形状は、必ずしも図１に示したような形状でなくても良く、単に傾斜した直線状、或いは曲線状等の断面形状であっても良い。以下、本明細書では、筒状の放熱部１の両端側のうち、径が大きい円板状部２側を大径側、径が小さい円盤状部２側とは反対側を小径側として説明する。

この放熱部１の小径側の先端には、更に狭められた口径を有する円筒形状の口金取付部３が形成されている。この口金取付部３を被覆するようにして口金が取り付けられる。

円盤状部２は、放熱部１の大径側端面、すなわち放熱部１の一端を閉鎖するようにして放熱部１と一体になって形成された円形の板であり、放熱部１と円盤状部２を一体にした形状は、一端（小径側）に開口を設けた末広がりの容器状である。また、円盤状部２の表面側中央にはＬＥＤ発光源４が載置固定されている。このＬＥＤ発光源４は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を、アルミニウム合金をベースとした基板に実装したものである。

以上説明したように、ＬＥＤ発光源４は、ヒートシンクＡの円盤状部２の表面側に取り付けられるので、ＬＥＤ発光源２を構成するＬＥＤ素子の発光時に発生した熱は、円盤状部２を介してその円盤状部２と一体になった放熱部１に伝導され、その放熱部１の表面から外気中に効率性良く放熱される。従って、ＬＥＤ素子の温度上昇を防止することができる。

また、図１および図２に示すように、本発明のヒートシンクＡには、ＬＥＤ発光源４を被覆するようにして、半球状のグローブ（カバー）５が取り付けられている。このグローブ５は、例えば、乳白色のポリカーボネート等の樹脂、或いはガラス等からなり、ＬＥＤ素子から発光する光を透過させて効率性良く拡散させることができる。

尚、グローブ５が樹脂製であるとＬＥＤ電球の軽量化が図れると共に、落としたとき等に割れにくく安全性が高まるという長所を有する。白熱電球や蛍光ランプといった既存の電球ではグローブ５を樹脂製とすることは難しいが、ＬＥＤ電球では可能である。これはＬＥＤ電球が出す光は赤外線成分が他の電球と比べて少なく、光が当たった部分が温度上昇しにくいためである。

Ａ…ＬＥＤ電球用ヒートシンク
１…放熱部
２…円盤状部
３…口金取付部
４…ＬＥＤ発光源
５…グローブ
６…底板部
７…ヒートシンク本体
８…円盤状部品

Claims

金属製板材から形成されたＬＥＤ電球用ヒートシンクであって、
表面側にＬＥＤ発光源が載置固定された円盤状部と、前記円盤状部と一体になって形成された筒状の放熱部より成り、
前記筒状の放熱部の先端側には口径が狭められた筒状の口金取付部が形成されていることを特徴とするＬＥＤ電球用ヒートシンク。
前記金属製板材は、アルミニウム製或いはアルミニウム合金製である請求項１記載のＬＥＤ電球用ヒートシンク。
前記金属製板材の表面に放射率εが０．６以上の表面塗装が施されている請求項１または２記載のＬＥＤ電球用ヒートシンク。