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技術 LEDランプ用ヒートシンク

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 小西晴之
出願日 2011年12月27日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2011-285770
公開日 2013年7月8日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2013-135145
状態 特許登録済
技術分野 LED素子のパッケージ 照明装置の素子の配置,冷却,密封,その他 発光ダイオード 非携帯用の照明装置またはそのシステム
主要キーワード 裏当て材 金属製板材 コイニング加工 構造とも ダイキャスト製 一般電球 アルミダイキャスト クッションピン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年7月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

軽量化が図れることは勿論のこと、LED基板を取り付けるための部品別途必要とせず、部品構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができるLEDランプ用ヒートシンクを提供する。

解決手段

金属製板材Bから形成されたLEDランプ用ヒートシンクAであって、ヒートシンク本体部1と、ヒートシンク本体部1より表面側に膨出する、LED基板取付用台座部2とより成り、ヒートシンク本体部1と台座部2はコイニング加工により一体成形されている。台座部2の裏面側には裏当て材4が積層されていても良い。

概要

背景

発光ダイオードLED)素子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浸透し始めている。このLEDランプには、白熱電球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電球自動車ヘッドライトなどの車載LED照明建物やその他の分野での埋め込み照明などがある。

しかしながら、このLEDランプの発光源である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ランプには大型のヒートシンクが備えられている。

これらヒートシンクとしては、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(以下、アルミダイキャスト構造とも述べる)のヒートシンクが多く採用されており。また、提案されている。例えば、特許文献1〜3に示すヒートシンクはLED電球のヒートシンク、特許文献4〜6に示すヒートシンクは車載LED照明のヒートシンク、特許文献7〜8に示すヒートシンクは埋め込み照明のヒートシンクであるが、これら特許文献に示すヒートシンクは全てダイキャスト製のヒートシンクである。

このようなアルミダイキャスト構造によるヒートシンクにおいては、図4に示すように、LED基板3を取り付けるための取り付け部が、ヒートシンク本体1と一体に成形されることが一般的であった。また、取り付けたLED基板3のLED素子の発光時の光の軌跡を確保しやすくするために、LED基板3の取り付け部(台座部2)の周辺は、他の部位(ヒートシンク本体1)より高さを高めた形状とされることが多かった。

しかしながら、この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を製造しようとすると、製造コストが高くなってしまい、また、ヒートシンクが重くなるという問題もあり、特に重い場合はLED電球のヒートシンクには不向きであり、更には、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もあった。

このように、アルミダイキャスト構造のヒートシンクは、重い上に製造コストが高くなるという問題点を有していたため、アルミニウム或いはアルミニウム合金等の金属製板材でヒートシンクを製造することも検討されている。しかしながら、一枚の板材だけでLED基板を取り付けるための取り付け部を形成することは困難であり、その結果、複数の部品が必要となり部品点数が増加すると共に、複数部品の組み立てが必要でこの点からも製造コストが高くなるという問題を有していた。

概要

軽量化がれることは勿論のこと、LED基板を取り付けるための部品を別途必要とせず、部品構成の簡略化や製造コストの低減をることができるLEDランプ用ヒートシンクを提供する。金属製板材Bから形成されたLEDランプ用ヒートシンクAであって、ヒートシンク本体部1と、ヒートシンク本体部1より表面側に膨出する、LED基板取付用の台座部2とより成り、ヒートシンク本体部1と台座部2はコイニング加工により一体成形されている。台座部2の裏面側には裏当て材4が積層されていても良い。

目的

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、軽量化が図れることは勿論のこと、LED基板を取り付けるための部品を別途必要とせず、部品構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができるLEDランプ用ヒートシンクを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

金属製板材から形成されたLEDランプ用ヒートシンクであって、ヒートシンク本体部と、前記ヒートシンク本体部より表面側に膨出する、LED基板取付用台座部とより成り、前記台座部は、コイニング加工により前記ヒートシンク本体部と一体成形されていることを特徴とするLEDランプ用ヒートシンク。

請求項2

金属製板材から形成されたLEDランプ用ヒートシンクであって、ヒートシンク本体部と、前記ヒートシンク本体部より表面側に膨出する、LED基板取付用の台座部とより成り、前記台座部の裏面側には裏当て材が積層されており、前記台座部は、コイニング加工により前記ヒートシンク本体部と一体成形されていることを特徴とするLEDランプ用ヒートシンク。

請求項3

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または2記載のLEDランプ用ヒートシンク。

技術分野

0001

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

背景技術

0002

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浸透し始めている。このLEDランプには、白熱電球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電球自動車ヘッドライトなどの車載LED照明建物やその他の分野での埋め込み照明などがある。

0003

しかしながら、このLEDランプの発光源である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ランプには大型のヒートシンクが備えられている。

0004

これらヒートシンクとしては、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(以下、アルミダイキャスト構造とも述べる)のヒートシンクが多く採用されており。また、提案されている。例えば、特許文献1〜3に示すヒートシンクはLED電球のヒートシンク、特許文献4〜6に示すヒートシンクは車載LED照明のヒートシンク、特許文献7〜8に示すヒートシンクは埋め込み照明のヒートシンクであるが、これら特許文献に示すヒートシンクは全てダイキャスト製のヒートシンクである。

0005

このようなアルミダイキャスト構造によるヒートシンクにおいては、図4に示すように、LED基板3を取り付けるための取り付け部が、ヒートシンク本体1と一体に成形されることが一般的であった。また、取り付けたLED基板3のLED素子の発光時の光の軌跡を確保しやすくするために、LED基板3の取り付け部(台座部2)の周辺は、他の部位(ヒートシンク本体1)より高さを高めた形状とされることが多かった。

0006

しかしながら、この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を製造しようとすると、製造コストが高くなってしまい、また、ヒートシンクが重くなるという問題もあり、特に重い場合はLED電球のヒートシンクには不向きであり、更には、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もあった。

0007

このように、アルミダイキャスト構造のヒートシンクは、重い上に製造コストが高くなるという問題点を有していたため、アルミニウム或いはアルミニウム合金等の金属製板材でヒートシンクを製造することも検討されている。しかしながら、一枚の板材だけでLED基板を取り付けるための取り付け部を形成することは困難であり、その結果、複数の部品が必要となり部品点数が増加すると共に、複数部品の組み立てが必要でこの点からも製造コストが高くなるという問題を有していた。

先行技術

0008

特開2009−170114号公報
特開2009−4130号公報
特開2004−296245号公報
特開2009−266436号公報
特開2010−3621号公報
特開2011−28963号公報
特開2008−117558号公報
特開2009−163955号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、軽量化が図れることは勿論のこと、LED基板を取り付けるための部品を別途必要とせず、部品構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができるLEDランプ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。

課題を解決するための手段

0010

請求項1記載の発明は、金属製板材から形成されたLEDランプ用ヒートシンクであって、ヒートシンク本体部と、前記ヒートシンク本体部より表面側に膨出する、LED基板取付用の台座部とより成り、前記台座部は、コイニング加工により前記ヒートシンク本体部と一体成形されていることを特徴とするLEDランプ用ヒートシンクである。

0011

請求項2記載の発明は、金属製板材から形成されたLEDランプ用ヒートシンクであって、ヒートシンク本体部と、前記ヒートシンク本体部より表面側に膨出する、LED基板取付用の台座部とより成り、前記台座部の裏面側には裏当て材が積層されており、前記台座部は、コイニング加工により前記ヒートシンク本体部と一体成形されていることを特徴とするLEDランプ用ヒートシンクである。

0012

請求項3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または2記載のLEDランプ用ヒートシンクである。

発明の効果

0013

本発明のLEDランプ用ヒートシンクによると、金属製板材から形成されるため、軽量化が図れることは勿論のこと、ダイキャスト製のように製造時に複雑な形状の金型を用いる必要もない。また、LED基板を取り付けるための台座部が、コイニング加工によりヒートシンク本体部と一体成形されているため、LED基板を取り付けるための部品を別途必要とせず、部品構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができる。

0014

また、台座部の裏面側に裏当て材を積層することにより、台座部の板厚をヒートシンク本体部の板厚より厚くすることができ、LED基板からの発熱を周囲に効率良く熱伝導させることができる。よって、台座部の裏面側に裏当て材を積層した場合は、放熱性をより向上させることができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクを示す縦断面図である。
本発明の異なる実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクを示す縦断面図である。
本発明の一実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクをコイニング加工により製造している状態を示す縦断面図である。
従来のダイキャスト製のLEDランプ用ヒートシンクを示す縦断面図である。

実施例

0016

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。

0017

図1は本発明の一実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクA(以下、単にヒートシンクと称して説明することもある。)を示す。このヒートシンクA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、コイニング加工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が良く、高強度な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。

0018

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ランプのヒートシンク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ランプ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ランプのヒートシンク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。

0019

具体的には、本実施形態のLEDランプ用ヒートシンクAは、ヒートシンク本体部1と、そのヒートシンク本体部1より表面側(図1では上側)に膨出する縦断面台形状の台座部2より成り、台座部2の表面側にLED基板3が取り付けられることでヒートシンクAは構成される。尚、LED基板3は、複数の発光ダイオード(LED)素子をアルミニウム合金板等の表面に実装したものである。また、台座部2の裏面側には凹所5が形成されている。

0020

次に、本発明の一実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクAの製造方法を図3に基づいて説明する。

0021

図3ではLEDランプ用ヒートシンクAの製造に用いる金型を表しており、Bは、ヒートシンクAを製造するために用いる金属製板材である。金型を構成する部品のうち、6は、台座部2の表面を形成するための凹部6aが下面に設けられたダイス、7は、台座部2の裏面に凹所5を形成することで台座部2を形成するためのパンチであり、8はブランクホルダである。また、9はボルスタ、10はクッションピンである。

0022

まず、金属製板材Bがブランクホルダ8の上面に載せられた後、ダイス6が下降し、下降したダイス6と一対のブランクホルダ8,8で金属製板材Bが挟持される。更にダイスが下降を続けると、パンチ7が金属性板材Bに対して相対的に接近し、金属製板材Bの一部(中間部)がダイス6の凹部6a内に押し上げられる。この時、金属製板材Bの両側部はダイス6と一対のブランクホルダ8,8で挟持されたままである。押し上げられた金属製板材Bの一部は、ダイス6の凹部6aとパンチ7の上面で強く圧縮されて縦断面台形状に成形され、台座部2となる。

0023

ダイス6の凹部6aとパンチ7の上面で金属製板材Bの一部を圧縮した際、台座部2の裏面側には凹所5が形成される。また、ダイス6とブランクホルダ8で挟持された金属製板材Bの残部がヒートシンク本体部1となる。

0024

図2は本発明の異なる実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクAを示す。このヒートシンクAも、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金属製板材に、コイニング加工を施すことにより成形されたものであり、ヒートシンク本体部1と、そのヒートシンク本体部1より表面側に膨出する縦断面台形状の台座部2より成る構成は、図1に示す実施形態と同様である。

0025

尚、以下この実施形態の説明では、LEDランプ用ヒートシンクAのヒートシンク本体部1と台座部2より成る部位を、便宜上、ヒートシンク本体aと称して説明する。

0026

図2に示す実施形態が図1に示す実施形態と異なるのは、台座部2を含むヒートシンク本体aの裏面側に沿うようにして裏当て材4が積層されてLEDランプ用ヒートシンクAが構成されている点である。この裏当て材4もヒートシンク本体aと同様に、熱伝導率および成形性の良いアルミニウム製或いはアルミニウム合金製の金属製板材を用いて形成されていることが好ましいが、銅等の他の金属製板材を用いて形成されていても構わない。

0027

この実施形態に係るLEDランプ用ヒートシンクAもコイニング加工により製造されるが、1回の成形を施してLEDランプ用ヒートシンクAを製造する方法、2回の成形を施してLEDランプ用ヒートシンクAを製造する方法の何れを採用しても構わない

0028

1回の成形を施してLEDランプ用ヒートシンクAを製造する場合は、ヒートシンク本体aを形成する金属製板材の裏面に、裏当て材4を形成する金属製板材を積層した状態として、図3に示す金型を用いてコイニング加工を施すことによりLEDランプ用ヒートシンクAを製造する。

0029

2回の成形を施してLEDランプ用ヒートシンクAを製造する場合は、図3に示す方法により、まず、ヒートシンク本体aを成形した後に、ヒートシンク本体aの裏面に、台座部2の裏面の凹所5を跨ぐようにして、裏当て材4を形成する金属製板材を当てがい、再度成形する。尚、このように2回の成形を施す場合は、1回目の成形は予備成形とし、2回目の成形でコイニング加工することが好ましい。

0030

本発明のLEDランプ用ヒートシンクAは、図1或いは図2に示すような単なる板状であっても構わないし、ヒートシンク本体部1がヒートシンクの形状に合わせ様々な形状に加工されていても構わない。また、このLEDランプ用ヒートシンクAは、LED電球のヒートシンク、車載LED照明のヒートシンク、建物等の埋め込み照明のヒートシンクなど、様々なLEDランプ用のヒートシンクとして用いることができる。

0031

A…LEDランプ用ヒートシンク
B…金属製板材
a…ヒートシンク本体
1…ヒートシンク本体部
2…台座部
3…LED基板
4…裏当て材
5…凹所
6…ダイス
6a…凹部
7…パンチ
8…ブランクホルダ
9…ボルスタ
10…クッションピン

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