JP3163777U

JP3163777U - ヒートシンクおよびｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP3163777U
Application number: JP2010005591U
Authority: JP
Inventors: 蔡文貴
Original assignee: 佶益投資股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2020-08-20
Also published as: US8419237B2; CN202074467U; DE202011000301U1; TWM406145U; US20110215723A1

Abstract

【課題】優れた放熱性能を有するＬＥＤランプ用のヒートシンクを提供する。【解決手段】内片１１０と、外片１２０とを含んだヒートシンクにあって、内片１１０は、側面１１６を有する。外片１２０は、内片の周りに配置されて、内側面１２２を有する。ここで、内片の側面は、外片の内側面にリベット留めされて、インターフェース１３０を形成し、インターフェースと内片の側面の面積比は、０．６〜０．９５の間とする。内片１１０は、円形で厚さは１ｍｍ〜１０ｍｍの間とし、その材料は銅、アルミニウム、セラミックまたは窒化アルミニウムとする。また、外片１２０は、中空構造とし、アルミニウムで形成する。又、インターフェース１３０の縦の長さは、０．６ｍｍ〜９．５ｍｍの間とする。【選択図】図１

Description

本考案は、放熱素子および照明装置に関するものであり、特に、放熱効率の高いヒートシンクおよび発光ダイオード（light emitting device, LED）ランプに関するものである。

ＬＥＤは、半導体装置である。発光チップは、主に、ＧａＰやＧａＡｓ等のIII〜V族の化学元素を含んだ化合物半導体材料で作られ、電気エネルギーを光に変換する原理に基づいて機能する。つまり、化合物半導体は、電子と正孔（hole）の組合せにより過剰エネルギーを解放して、光子（光）を発するよう駆動される。ＬＥＤは、熱くならずに光を発することができ、あるいは、光を発する時に放電しない。そのため、ＬＥＤの寿命は、１０，０００時間にまで達し、アイドルタイム（idling time）を必要としない。また、ＬＥＤは、反応速度が速い（およそ１０^-9秒）、体積が小さい、節電できる、汚染が少ない、信頼性が高い、大量生産が容易である等の利点を有する。したがって、ＬＥＤは、例えば、大型掲示板、信号機、携帯電話、スキャナー、ファックス等の光源および照明装置をはじめ、多くの分野において集中的に使用されてきた。

現在、ＬＥＤの発光輝度および効率が継続的に改良され、輝度の高い白色ＬＥＤが大量生産できるようになったため、室内照明や外の街灯のような照明装置において、次第に白色ＬＥＤを用いるようになってきた。通常、高出力ＬＥＤにとっては、放熱性能（heat dissipation performance）が重要である。ＬＥＤを高温で操作した場合、ＬＥＤが提供できる輝度は減少し、寿命も減少する。そのため、ＬＥＤの放熱性能をどのように向上させるかが、研究開発者にとっての重要な題目となっている。

現在、ＬＥＤの放熱素子は、成形によってアルミニウムから作られているが、この方法では、成形後に残ったアルミニウムは廃棄されるため、資源の無駄が生じる。つまり、残ったアルミニウムは使用されない。また、この方法で使用できる材料は、優れた拡張機能を有する材料に限定される。

本考案は、発熱機器から生じた熱を放散させることのできるヒートシンクを提供することを目的とする。

本考案は、優れた放熱性能を有するＬＥＤランプを提供することを目的とする。

本考案は、内片（inner piece）と、外片（outer piece）とを含んだヒートシンクを提供する。内片は、側面を有する。外片は、内片の周りに配置されて、内側面を有する。ここで、内片の側面は、外片の内側面にリベット留めされて、インターフェースを形成し、インターフェースと内片の側面の面積比は、０．６〜０．９５の間である。

本考案のある実施形態中、内片を構成する材料は、銅、アルミニウム、セラミック、または窒化アルミニウム（aluminum nitride, AIN）を含む。

本考案のある実施形態中、外片を構成する材料は、アルミニウムを含む。

本考案のある実施形態中、内片の厚さは、１ミリメートル〜１０ミリメートルの間である。

本考案のある実施形態中、インターフェースの縦の長さは、０．６ミリメートル〜９．５ミリメートルの間である。

本考案のある実施形態中、内片は、円形を有する。

本考案のある実施形態中、外片は、中空構造（hollow structure）を有する。

本考案は、さらに、ヒートシンクと、電流制御回路と、ＬＥＤ光源と、接続部とを含んだＬＥＤランプを提供する。ヒートシンクは、内片と、外片とを含む。内片は、上面と、上面に対向する下面と、上面および下面に接続された側面とを有する。外片は、内片の周りに配置され、内側面を有する。ここで、内片の側面は、外片の内側面にリベット留めされて、インターフェースを形成し、インターフェースと内片の側面の面積比は、０．６〜０．９５の間である。電流制御回路は、ヒートシンクの内片の上に配置され、上面に設けられる。ＬＥＤ光源は、電流制御回路の上に配置され、電流制御回路と電気的に接続される。接続部は、ヒートシンクの内片の上に配置され、下面に設けられる。

本考案のある実施形態中、内片を構成する材料は、銅、アルミニウム、セラミック、または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。

本考案のある実施形態中、内片の上面および外片の内側面の上部は、第１収容スペースを形成し、第１収容スペースの中に電流制御回路およびＬＥＤ光源が配置される。

本考案のある実施形態中、内片の下面および外片の内側面の下部は、第２収容スペースを形成し、第２収容スペースの中に接続部が配置される。

本考案のある実施形態中、ヒートシンクの内片は、円形を有する。

本考案のある実施形態中、ヒートシンクの外片は、中空構造を有する。

本考案のある実施形態中、電流制御回路は、プリント回路板を含む。

本考案のある実施形態中、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤパッケージを含む。

本考案のある実施形態中、ＬＥＤランプは、さらに、ヒートシンクに接続されたランプ笠を含む。

以上のように、本考案において、ヒートシンクは内片と、外片とを備え、内片は外片にリベット留めされるため、ヒートシンクの製造プロセスにおいて使用する材料を従来の技術で製造する時の材料と比較して減らすことができ、且つ内片および外片によって形成されたインターフェースによって生じるインターフェースの熱抵抗を効果的に減らすことができる。また、内片および外片は、異なる材料を用いて、ヒートシンクの放熱効率を向上させてもよい。

本考案の上記及び他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

本考案の実施形態に係るヒートシンクを示す断面図である。本考案の実施形態に係るＬＥＤランプを示す断面図である。

以下、本考案の好ましい実施形態を添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。各図面および関連説明において、同一または類似する構成要素には、同一の参照番号を使用する。

図１は、本考案の実施形態に係るヒートシンクを示す断面図である。図１を参照すると、ヒートシンク１００は、内片１１０と、外片１２０とを含む。以下、添付の図面を参照しながら、ヒートシンク１００の各構成要素と構成要素間の接続関係について説明する。

内片１１０は、上面１１２と、上面１１２に対向する下面１１４と、上面１１２および下面１１４に接続された側面１１６とを備える。本実施形態において、内片１１０は円形を有し、内片１１０の厚さＴは、1ミリメートル〜１０ミリメートルの間である。また、内片１１０は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金によって形成された複合材料、およびアルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成された複合材料から成る金属材料で作られ、ヒートシンク１００の放熱効率を向上させることができる。当然、内片１１０の材料は、セラミックまたは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んでもよい。

外片１２０は、内片１１０の周りに配置され、内側面１２２を有する。ここで、内片１１０の側面１１６は、外片１２０の内側面１２２にリベット留めされて、インターフェース１３０を形成し、インターフェース１３０と内片１１０の側面１１６の面積比は、０．６〜０．９５の間である。本実施形態において、外片１２０は、例えば、中空構造であり、インターフェース１３０の縦の長さＬは、０．６ミリメートル〜９．５ミリメートルの間である。また、外片１２０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料で作られ、ヒートシンク１００の放熱効率を向上させることができる。

さらに詳しく説明すると、本実施形態において、ヒートシンク１００は、単一の材料または複数の材料で製造してもよい。つまり、ヒートシンク１００の内片１１０と外片１２０は、同じ材料または異なる材料で製造してもよい。例えば、本実施形態のヒートシンク１００の製造方法は、まず、成形によってアルミニウムまたはアルミニウム合金で外片１２０を作り、優れた放熱機能を提供するとともに、外片１２０の製造プロセスで使用する原材料を従来の技術で製造する時の材料と比較して減らす。それから、外片１２０と同じ材料を有する内片１１０を提供する。最後に、内片１１０の側面１１２を外片１２０の内側面１２２にリベット留めして、インターフェース１３０と内片１１０の側面１１６の面積比を０．６〜０．９５の間にする。こうして、インターフェースの熱抵抗を効果的に減らし、放熱効率を向上させることができる。また、ヒートシンク１００の放熱効率を向上させるため、内片１１０の材料は、例えば、銅または熱伝導率の高い材料を用いて、熱エネルギーの放散を向上させてもよい。ユーザは、同じまたは異なる材料を使用して内片１１０および外片１２０を製造してもよく、ここで示したヒートシンク１１０の材料は、本分野の技術者が本考案を実施するための単なる例であって、本考案の範囲を限定するものではない。

要約すると、本実施形態のヒートシンク１００は、内片１１０と、外片１２０とを備え、内片１１０は外片１２０にリベット留めされるため、ヒートシンク１００の製造プロセスにおいて使用する原材料を従来の技術で製造する時の材料と比較して減らすことができ、且つ内片１１０および外片１２０によって形成されたインターフェース１３０によって生じるインターフェースの熱抵抗を効果的に減らすことができる。また、内片１１０および外片１２０は、異なる材料でもよく、例えば、内片１１０の材料は銅で、外片１２０の材料はアルミニウムである。内片１１０の材料は、アルミニウム以外の異なる材料から選択してもよいため、ヒートシンク１００の放熱効率を向上させることができる。

図２は、本考案の実施形態に係るＬＥＤランプを示す断面図である。図２を参照すると、ＬＥＤランプ２００は、上述したヒートシンク１００と、電流制御回路２１０と、ＬＥＤ光源２２０と、接続部２３０とを含む。電流制御回路２１０は、ヒートシンク１００の内片１１０の上に配置され、内片１１０の上面１１２に設けられる。ＬＥＤ光源２２０は、電流制御回路２１０の上に配置され、電流制御回路２１０と電気的に接続される。接続部２３０は、ヒートシンク１００の内片１１０の上に配置され、内片１１０の下面１１４に設けられる。

さらに詳しく説明すると、本実施形態において、内片１１０の上面１１２および外片１２０の内側面１２２の上部は、第１収容スペース１３２を形成し、第１収容スペース１３２の中に電流制御回路２１０およびＬＥＤ光源２２０が配置される。内片１１０の下面１１４および外片１２０の内側面１２２の下部は、第２収容スペース１３４を形成し、第２収容スペース１３４の中に接続部２３０が配置される。さらに、電流制御回路２１０は、例えば、プリント回路板であり、単一の回路層を有する回路板、または複数の回路層を有する回路板でもよい。ＬＥＤ光源２２０は、例えば、ＬＥＤパッケージであり、ＳＭＤ型パッケージ、または他の種類のパッケージでもよい。接続部２３０は、ＬＥＤ光源２２０および電流制御回路２１０に電源を導通するコネクタ（図示せず）および複数の内部構成要素（図示せず）を備えてもよい。

また、ＬＥＤランプ２００は、さらに、ヒートシンク１００に接続されたランプ笠２４０を備え、ＬＥＤ光源２２０を保護する。一般的に、ほとんどのランプ笠２４０は、光を通過させることのできる曇りガラス（frosted glass）またはプラスチック材料によって製造され、光を均一に拡散させることができるため、まぶしさの少ないソフトな光を提供することができる。

上述したように、ＬＥＤ光源２２０は、ヒートシンク１００の内片１１０に直接実装され、金属材料で作られた内片１１０によってＬＥＤ光源２２０が作動中に発生した熱を放散することができるため、放熱効率を向上させることができる。

以上のように、本考案において、ヒートシンクは内片と、外片とを備え、内片は外片にリベット留めされるため、ヒートシンクの製造プロセスにおいて使用する材料を従来の技術で製造する時の材料よりも減らすことができ、且つ内片および外片によって形成されたインターフェースによって生じるインターフェースの熱抵抗を効果的に減らすことができる。また、内片および外片は、異なる材料でもよく、つまり、内片の材料は、銅または熱伝導率の高い他の材料を用いて、ヒートシンクの放熱効率を向上させてもよい。さらに、ＬＥＤ光源はヒートシンクの内片に直接実装され、ヒートシンクの内片に通じる電流制御回路によってＬＥＤ光源が作動中に発生した熱を放散することができるため、放熱効率を向上させることができる。

以上のごとく、この考案を実施形態により開示したが、もとより、この考案を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この考案の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その実用新案権保護の範囲は、実用新案登録請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

１００ヒートシンク
１１０内片
１１２上面
１１４下面
１１６側面
１２０外片
１２２内側面
１３０インターフェース
１３２第１収容スペース
１３４第２収容スペース
２００ＬＥＤランプ
２１０電流制御回路
２２０ＬＥＤ光源
２３０接続部
２４０ランプ笠
Ｌインターフェースの長さ
Ｔ内片の厚さ

Claims

上面と、前記上面に対向する下面と、前記上面および前記下面に接続された側面とを有する内片と、
前記内片の周りに配置され、内側面を有する外片と
を含み、前記内片の前記側面が、前記外片の前記内側面にリベット留めされて、インターフェースを形成し、前記インターフェースと前記内片の前記側面の面積比が、０．６〜０．９５の間であるヒートシンクと、
前記ヒートシンクの前記内片の上に配置され、前記上面に設けられた電流制御回路と、
前記電流制御回路の上に配置され、前記電流制御回路と電気的に接続されたＬＥＤ光源と、
前記ヒートシンクの前記内片の上に配置され、前記下面に設けられた接続部と
を含んだＬＥＤランプ。
前記内片を構成する材料が、銅、アルミニウム、セラミック、または窒化アルミニウムを含む請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記外片を構成する材料が、アルミニウムを含む請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記内片の厚さが、１ミリメートル〜１０ミリメートルの間である請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記インターフェースの縦の長さが、０．６ミリメートル〜９．５ミリメートルの間である請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記内片の前記上面および前記外片の前記内側面の上部が、第１収容スペースを形成し、前記第１収容スペースの中に前記電流制御回路および前記ＬＥＤ光源が配置された請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記内片の前記下面および前記外片の前記内側面の下部が、第２収容スペースを形成し、前記第２収容スペースの中に前記接続部が配置された請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記ヒートシンクの前記内片が、円形を有し、前記ヒートシンクの前記外片が、中空構造を有する請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記電流制御回路が、プリント回路板を含み、前記ＬＥＤ光源が、ＬＥＤパッケージを含んだ請求項1記載のＬＥＤランプ。
前記ヒートシンクに接続されたランプ笠をさらに含んだ請求項1記載のＬＥＤランプ。