(54)【考案の名称】LEDモジュールユニット用接続・放熱体

(73)【実用新案権者】株式会社セライズ

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、LEDモジュールユニット用接続・放熱体に関し、詳しくは、LEDモジュールユニット及び当該LEDモジュールユニットの裏面側に配置される金属製放熱筐体であるヒートシンクに対する的確な保持・接続機構を有し、かつ、LEDモジュールユニット(例えばCOB:Chip on board)の電極部とヒートシンクとの充分な絶縁性、沿面距離を確保し更に放熱部の耐久性かならなる安定した熱伝導により放熱の信頼性を向上させたLEDモジュールユニット用接続・放熱体に関するものである。

【従来の技術】

【0002】
近年、省電力効果の大きいLEDモジュールユニットが種々の分野で採用されるようになっているが、照明等の分野では、LED素子が基板に実装された大光束COBが主力光源として採用されている。
この主のLEDモジュールユニットは、放熱部から発生する熱をヒートシンクへLED素子寿命より長く安定した放熱によりLEDモジュールユニットの寿命が保証される。
また、COBの電極部とヒートシンクとは、絶縁距離JIS基準(C8147−1)以上の性能によりLEDモジュールユニットの保護と安全性が確保される事から、今後、特に屋外照明、景観照明、施設照明等で使用されるLED照明器具は、耐久性が高く、かつ、放熱及び絶縁性が高い部材による絶縁が必要とされ、光源部の寿命とヒートシンの能力を発揮し軽量化を図るという放熱部の性能向上が不可欠となる。
【0003】
従来から熱伝導性が良好であることが要求される電気機器等においては、LEDモジュールユニットの放熱部に、放熱グリス又は放熱シート・パッドなどを使用しヒートシンクへ放熱する構造が主力となり世の中のLED照明器具についても、同じ手法により光束、紫外線、熱による劣化等で熱伝導部の耐久性能・絶縁性能が確実ではないLED照明器具が主力になっている。絶縁性素材(セラミックス関係)は、厚みにより放熱グリスや放熱シート・パッドよりも熱伝導率が劣る為に特殊な器具しか採用されていない現状がある。
【0004】
高い絶縁性・絶縁破壊電圧が求められる屋外照明・施設照明・道路灯・高天井用・投光器等の照明器具の分野では、雷サージ耐電圧が6KV以上必要とされるような絶縁性を確保するためにセラミックス絶縁板を使用しているが、取付構造・機能が無く挟み込むような工夫をしながら使用しているために部品点数の増加、構造の複雑化を招いてしまう。
【0005】
LEDモジュールユニット(Chip on boardを含む)自体も放熱板と絶縁板でセラミックス板を使用する事例はあるが、セラミックス材を照明器具本体の保持機能を持たせる用途に使用する場合、割れる可能性が高く、他方、金属材であれば割れないが要求される絶縁性が確保できないという問題がある。
【0006】
次に、セラミックス成型品の、形状、精度面について考察すると、既存のセラミックスプレス成型品においては、放熱板を製作した場合に穴など付加する事ができるが、厚みの薄い板状への成型が困難で面精度も出ないために、肉厚を厚く成型して焼成した後、研磨仕上げなどの後加工が必要になり成型品が高価になってしまうことから商品化が難しかった。
【0007】
また、汎用のセラミックス基板は、シート成型方式・ドクターブレード方式により板厚が薄い・平面精度も高い基板が簡単に成型でき市販されているが、これらは接続端子等の金属部品を取付けるための穴や溝などの加工が困難で、既述したような用途のみに採用されているのが現状である。
【0008】
次に、LEDモジュールユニットの技術分野について更に考察すると、従来におけるこの種の分野の基材として、熱抵抗を減らすために、厚さ2mm以下の放熱板が必要であったが、従来の場合、セラミックス材は、2mm以下の放熱板を成型し焼成する時点で反りが出る為に、一旦、2mm以上で製作した後、加工(研磨)などで平坦度を出しつつ2mm以下の放熱板を成型していたので、量産性・コスト面で問題があって量産化が困難であった。
【0009】
特許文献1には、LEDモジュール基板を保持及び電気接続するためのコネクタであって、LEDモジュール基板を載置する下カバー部材と、当該LEDモジュール基板に有する給電パッドに弾性接触する給電用の接続端子を備えた上カバー部材とを有し、前記下カバー部材は、少なくともLEDモジュール基板の底面に位置する部分が熱伝導性絶縁材で形成され、前記上カバー部材はLEDモジュール基板から発光される光が外部に照射されるようになっていて、前記下カバー部材にLEDモジュール基板を載置させた状態で当該下カバー部材に前記上カバー部材を係着させることで組み立てたコネクタとして構成したことにより、当該コネクタの下カバー部材の裏面をヒートシンクに載置した状態で当該コネクタをヒートシンクに固定可能にしたLEDモジュール基板用コネクタが開示されている。
【0010】
しかし、特許文献1のLEDモジュール基板用コネクタの場合、熱伝導部としてシリコン材(シリコン系放熱シート等)、外枠材としてプラスチック材を用いて構成しているが、熱伝導部のシリコン系放熱シート等による経年劣化・熱劣化等でLED光源が短寿命になってしまう惧れがあった。
【0011】
上述したように、従来においては絶縁性能があるセラミックス材等を用いて成形すると割れの問題、コストの問題、形状の問題、面精度の問題があるため、放熱板(熱伝導板)としては採用されていないのが現状である。
【0012】

【効果】

【0015】
請求項1記載の考案によれば、LEDモジュールユニット及びヒートシンクに対する的確な保持機能を有し、かつ、優れた放熱性、絶縁性を備え、更に耐久性に富み、組立容易性、量産性、コストの点でも優れたLEDモジュールユニット用接続・放熱体を実現し提供することができる。
【0016】
請求項2記載の考案によれば、前記請求項1記載の考案と同様な効果を奏し、かつ、金属外枠体に設けたLEDモジュールユニットを保持し、光学系周辺部品の固定、セラミックス板の固定、ヒートシンクの固定を行うための所要数の孔、凹部からなる保持機構により、LEDモジュールユニットの保持、光学部品の組み込みを容易に行うことができ、照明器具の構造を簡素化させられる。また、器具組み込み時の放熱板の割れも防止できるLEDモジュールユニット用接続・放熱体を実現し提供することができる。
【0017】
請求項3記載の考案によれば、前記請求項1又は2記載の考案と同様な効果を奏し、かつ、LEDモジュールユニットにおける放熱部とヒートシンクを放熱板の当接平面に強く押し付けることができ、ヒートシンクから放熱板への熱伝導、更には金属外枠体への熱拡散とヒートシンクへの放熱をLED素子寿命以上の放熱部の耐久性かならなる安定した熱伝導により放熱の信頼性を向上させヒートシンクの能力を最大限に発揮させた結果、軽量化が図れる放熱特性に優れたLEDモジュールユニット用接続・放熱体を実現し提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は本考案の実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体の表面側、裏面側を示す図である。
【図2】図2は本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体における金属外枠体と放熱板とを分離した状態の表面側、裏面側を示す図である。
【図3】図3は本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体における金属外枠体、放熱板の厚さの関係を示す説明図である。
【図4】図4は本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側にLEDモジュール(COB:Chip on board)を取り付けた状態を示す概略図である。
【図5】図5は本実例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側にLEDモジュールユニットを取り付けた状態を示す概略図である。図5(a)は本実例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側にLEDモジュールユニットを取り付けた状態を示す表面図であり、図5(b)は図5(a)の中央横断面図で、図5(c)は図5(a)の中央縦断面図で、図5(d)は図5(a)の部分の断面図である。
【図6】図6は本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側に第2のLEDモジュールユニットを取り付けた状態を示す概略図である。
【図7】図7は図5に示すLEDモジュールユニットに対して更に接続ブラケットを介してテーパー円筒状の反射鏡光学系部品を取り付けた状態を示す概略図である。

【0019】
本考案は、LEDモジュールユニット及びヒートシンクに対する的確な保持・接続機構を有し、かつ、LEDモジュールユニットの電極部とヒートシンクとの充分な絶縁性、沿面距離を確保し更に放熱部の耐久性からなる安定した熱伝導により放熱の信頼性を向上させられる安価で量産性があるLEDモジュールユニット用接続・放熱体を実現し提供するという目的を、加工性・機械強度・熱伝導性に優れる厚さ2.0mm以下の板厚からなり、中央部に開口部を形成し開口部の外側にLEDモジュールユニットを保持し、電気的接続を行うための所要数の孔、凹部からなる保持機構を設けた導電金属製の平坦な金属外枠体と、前記開口部を塞ぐように配置した厚さ2.0mm以下の板厚からなり、放熱性、絶縁性に優れLEDモジュールユニットの放熱部に当接させるセラミックス製の平坦な放熱板と、を有する構成により実現した。
【0020】
以下、本考案の実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体について図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体1は、図1乃至図3に示すように、加工性・機械強度・熱伝導性に優れる厚さ2.0mm以下の板厚からなり、中央部に開口部3を形成した例えばアルミニウム製の平坦な金属外枠体2と、前記開口部3内に配置した例えばセラミックス製の平坦な放熱板11とを有している。
【0022】
前記金属外枠体2は、全体として平面視略四角形状で各隅部を弧状に丸めて形成されて、その中央部に、前記放熱板11が装着可能な例えば四角形状の開口部3を形成している。
【0023】
また、前記金属外枠体2における前記開口部3を画する周辺部(上辺、下辺)の一部には、LEDモジュールユニットの電極部との沿面距離を確保するための弧状を呈する凹部4、4を形成し、前記開口部3の外側に位置する金属外枠体2の下片、側片には、後述する第1のLEDモジュールユニット(Chip On boardを含む)21Aとの接続に用いる接続端子用の例えばD字形状の取り付け穴5を形成している。
【0024】
前記開口部3の外側に位置する金属外枠体2の下片には小孔6を形成している。
【0025】
更に、開口部3の外側に位置する金属外枠体2の上辺、下辺には、LEDモジュールユニットをクリップを使用して固定するための凹陥部7、7を各々形成するととともに、上辺、下辺片の各中央部から各々外方へ突出部8、8を設け、各突出部8、8にネジ等を挿通するための円形孔9を設けている。
【0026】
更にまた、前記開口部3の外側に位置する金属外枠体2の側片にもネジ等を挿通するための円形孔10を設けている。円形孔10はコネクタを止めるための例えばハトメ穴である。
【0027】
前記放熱板11は、絶縁性・耐久性・耐熱性に優れ熱伝導率が20℃で23W/(m・k)以上の性能を持つ板厚2.0mm以下のセラミックス材により形成しているとともに、前記開口部3の寸法よりも僅かに小さい寸法を有する四角形状に形成して、この放熱板11の周辺部を前記開口部3の内壁部に密着するようにして接着等で装着することで、前記金属外枠体2、前記放熱板11の上面が略平坦に揃う形態となるように一体的に構成している。
【0028】
すなわち、図1上欄に示す前記金属外枠体2、放熱板11の表面側に、後述するように、第1のLEDモジュールユニット21A等を光源として取付保持可能な構造を有し、かつ、放熱機能も発揮するLEDモジュールユニット用支持・放熱体1を構成するようにしている。
【0029】
更に付言すれば、前記金属外枠体2により、機構的に例えば第1のLEDモジュールユニット21Aを保持し、かつ、電気的な導電機能を発揮させ、更に、前記放熱板11により絶縁機能、放熱機能を発揮させるように構成している。
【0030】
前記放熱板11としては、各種セラミックスのうち、例えば、熱伝導率が大きい(20℃で180W/(m・k))窒化アルミニウム材を採用する。また、窒化アルミニウム材の絶縁性能は1014(Ω・cm)よりも大きく、優れた絶縁機能を発揮する。
【0031】
上述した放熱板11によれば、例えば窒化アルミニウム材を用いて形成することにより、絶縁距離としてJIS基準:(C8147−1)以上、耐電圧性能6KV以上、沿面距離5mm以上というこの種の基材の条件を確保でき、絶縁性能・耐電圧性能に優れたLED製品としての安全性と信頼性の向上に寄与することができる。
【0032】
前記放熱板11は、例えば、2mm以下のセラミックス板材として市場で販売されている汎用品(長さ約20cm、幅約5cmのセラミックス板材)を用い、これを所定寸法に切り抜くことで形成している。
【0033】
なお、前記放熱板11としては、上述した窒化アルミニウム材の他に、炭化珪素材(熱伝導率:20℃で200W/(m・k)を採用することも可能である。
【0034】
図2は、前記LEDモジュールユニット用支持・放熱体1における金属外枠体2、放熱板11を分離した状態を示すものであり、図2上欄は金属外枠体2、放熱板11を分離した表面側の態様を、図2下欄は金属外枠体2、放熱板11を分離した裏面側の態様を各々示すものである。
【0035】
また、図3は、前記金属外枠体2、放熱板11の厚さの関係を示すもので、前記金属外枠体2の厚さt1を2.0mm以下である1.9mmとし、前記放熱板11の厚さt2を2.0mmとした例を示すものである。
【0036】
これにより、前記放熱板11の上面は、前記金属外枠体2の上面よりも0.1mm高くなり、放熱板11の上面よりも僅かに上方に突出する段差を持ち当接平面を形成する構造としている。
【0037】
このような構造とすることにより、前記金属外枠体2に対して第1のLEDモジュールユニット21Aを取り付ける際に、前記放熱板11の当接平面に強く押し付けることができ、図3に示すLEDモジュール基板22から発生する熱を放熱板11へ熱伝導し、更には金属外枠体2への熱拡散をしてヒートシンク24への放熱を良好なものとすることができる利点がある。
【0038】
前記第1のLEDモジュールユニット21Aは、公知のLEDモジュール基板22、LED素子部23を具備している。
【0039】
なお、前記厚さt1、t2の関係は上述した場合に限定されるものではなく、前記金属外枠体2、放熱板11を均等の厚さとしたり、0.2mmの差を有するものとすることもでき、種々の変形実施が可能である。
【0040】
次に、本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体1の具体的使用例について、図4乃至図7を参照して説明する。
【0041】
図4は、本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体1に対して、その表面側に、LEDモジュール基板22、LED素子部23を具備するLEDモジュール(COB:Chip on board)を取り付けた状態を示すものである。
【0042】
前記LEDモジュール(COB:Chip on board)の前記LEDモジュールユニット用接続・放熱体1に対する取付構造の詳細については説明を省略する。
【0043】
図5は、本実例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側に第1のLEDモジュールユニット21Aを取り付けた状態を示す概略図である。
【0044】
図5(a)は、本実例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体に対して、その表面側に第1のLEDモジュールユニット21Aを取り付けた状態を示す表面図であり、図5(b)は図5(a)の中央横断面図であり、図5(c)は図5(a)の中央縦断面図であり、図5(d)は図5(a)の部分の断面図である。
図5中の符号10aは、カシメ枢着部であり、前記第1のLEDモジュールユニット21Aの上面に当該カシメ枢着部10aにより枢着された上ケース或いは蓋部(図示せず)が、第1のLEDモジュールユニット21Aに対してスライドしつつ開閉できるようになっている。
【0045】
図6は本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体1に対して、その表面側に第2のLEDモジュールユニット21Bを取り付けた状態を示すものである。
【0046】
なお、前記第2のLEDモジュールユニット21BのLEDモジュールユニット用接続・放熱体1に対する取付構造の詳細については説明を省略する。
【0047】
図7は、図5に示す第1のLEDモジュールユニット21Aに対して更に接続ブラケット25を介してテーパー円筒状の反射鏡ユニット26を付加した状態を示すものである。
【0048】
以上説明した本実施例に係るLEDモジュールユニット用接続・放熱体1によれば、金属外枠体2と、安価な汎用のセラミックス材により形成した放熱板11との組み合わせにより構成しているので、LEDモジュールユニット21A、21Bに対する的確な保持機能、電気的接続機能を有し、かつ、優れた放熱性、絶縁性を備え、更に耐久性に富み簡単にLED照明器具等を製作することが可能なLEDモジュールユニット用接続・放熱体1を実現することができる。
【0049】
また、金属外枠体2側に、第1のLEDモジュールユニット21A等の保持用及び電気的接続用の取り付け穴5、凹陥部7、円形孔9等を設けているので、放熱板11によりセラミックス材よりなる第1のLEDモジュールユニット21A等を直接支持する必要が無く、これにより、当該放熱板11に穴等を加工する必要が無くなって放熱板11の割れ防止、更には耐久性向上を図ることができる。
【0050】
また、従来のこの種の品は、シリコン系放熱シート等による経年劣化・熱劣化などでLED光源が短寿命になってしまう惧れがあったが、本実施例の放熱板11によればかかる問題はなくなる。
【0051】
更に、本実施例のLEDモジュールユニット用接続・放熱体1によれば、放熱板11を市場で販売されている汎用の2mm以下のセラミックス板材を用いて簡略に作製できるので、大幅な量産性向上とコスト低減を実現できる。
【0052】
本実施例のLEDモジュールユニット用接続・放熱体1によれば、金属外枠体2、放熱板11を既述した構造とすることにより、コネクタ・LED光源・ミラー・反射板等のLED素子を光源化するに必要な部材、部品を簡略安易に保持し、かつ、電気的接続も容易に行うことができ、器具組立性の向上を図ることができる。
【0053】
本実施例によれば、取付け対象物である他の電気部品の的確な保持機能、電気的接続機能と、優れた絶縁性能、放熱性能を待った斬新なコネクタ製品を実現する為のLEDモジュールユニット用接続・放熱体1を実現し提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本考案のLEDモジュールユニット用接続・放熱体は、小型、大型を問わず各種のLED搭載器具、例えば室内灯、外路灯、自動車用照明器具等を構成するためのコネクタ部品として広範に適用可能である。
【0055】
1 モジュールユニット用接続・放熱体
2 金属外枠体
3 開口部
4 凹部
5 取り付け穴
6 小孔
7 凹陥部
8 突出部
9 円形孔
10 円形孔
10a カシメ枢着部
11 放熱板
21A LEDモジュールユニット
21B LEDモジュールユニット
22 LEDモジュール基板
23 LED素子部
24 ヒートシンク
25 接続ブラケット
26 反射鏡ユニット

(57)【要約】

【課題】LEDモジュールユニットに対する的確な保持機能を有し、かつ、金属製放熱筐体であるヒートシンクとの充分な絶縁性、沿面距離を確保し、更に信頼性を向上させたLEDモジュールユニット用接続・放熱体を提供する。【解決手段】加工性・機械強度・熱伝導性に優れる厚さ2.0mm以下の板厚からなり、中央部に開口部3を形成し開口部3の外側にLEDモジュールユニット等を保持し、当該LEDモジュールユニットの裏面側に配置される金属製放熱筐体であるヒートシンクの固定を行うための所要数の凹部4、取り付け穴5等からなる保持機構を設けた導電金属製の平坦な金属外枠体2と、前記開口部3を塞ぐように配置した厚さ2.0mm以下の板厚からなり、放熱性、絶縁性に優れLEDモジュールユニットの放熱部及びヒートシンクに当接させるセラミックス製の平坦な放熱板11とを有する構成としたものである。


【パテントレビュー】

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【インターネット特許番号リンク】

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