特許 6196019 発光ダイオード用放熱体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6196019

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】発光ダイオード用放熱体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20170904BHJP

   B21C 23/14 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 Z

   B21C23/14

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-33705(P2012-33705)

(22)【出願日】2012年2月20日

(65)【公開番号】特開2013-171900(P2013-171900A)

(43)【公開日】2013年9月2日

【審査請求日】2015年1月27日

【審判番号】不服2016-11791(P2016-11791/J1)

【審判請求日】2016年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】597130214

【氏名又は名称】上田金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098202

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100077241

【弁理士】

【氏名又は名称】桑原 稔

(72)【発明者】

【氏名】杉山 金正

【合議体】

【審判長】 酒井 朋広

【審判官】 國分 直樹

【審判官】 井上 信一

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１５１８６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平８−１８１２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−８７４６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−１３３９００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01L23/34-23/473

B21C23/00-35/06

F21V23/00-99/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされ、かつ、この切断面を発光ダイオードの固定面とし、さらに、表面に前記押出方向に沿った複数の細溝が形成されて前記表面をローレット状としてなるコア部分と、
アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされ、かつ、表面に前記押出方向に沿った複数の細溝が形成されて前記表面をローレット状としてなるフィン部分とを有しており、
前記コア部分の外周には嵌合部が形成されていると共に、前記フィン部分の一端にはこの嵌合部に対する被嵌合部が形成されており、
この嵌合部及び被嵌合部の一方は、前記押出方向に直交する向きの断面において頭部と頸部を持った形状となっていると共に、
前記嵌合部及び被嵌合部の他方は、前記頭部を納めると共に溝口を前記頸部は通すがこの頭部は通さない広さとした溝状をなしており、
前記嵌合部と被嵌合部とを嵌め合わせた状態から、前記頭部に対し前記切断による一方の切断面側から接する加圧体と前記切断による他方の切断面の側から接する加圧体とによって外力を作用させることにより、両切断面の間において前記頭部を膨大させるような塑性変形を生じさせて、前記嵌合部と前記被嵌合部とを圧着させてなることを特徴とする発光ダイオード用放熱体の製造方法。

【請求項2】

アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされた追加フィン部分を有しており、
フィン部分の他端には嵌合部が形成されていると共に、前記追加フィン部分の一端にはこの嵌合部に対する被嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード用放熱体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、発光ダイオードから生じる熱を放熱させる放熱体の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

住宅や店舗の照明などとして利用される発光ダイオードは高出力化してきている。このため、この種の照明装置などにおいては、発光ダイオードから生じる熱の放熱手段が重視されるに至っている。発光ダイオードを、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属から構成した放熱体（ヒートシンク）に固定すれば、かかる放熱体を介して発光ダイオードを冷やすことが可能となる。ここで、押出成形により得られた母材をその押出方向に交叉する向きに切断して前記放熱体を構成するようにすれば、要求される放熱性能を備えた放熱体を容易且つ低廉に供給可能となる。一方、かかる放熱体の放熱性能を向上させるためにはその表面積をできるだけ大きくさせることが必要となるが、前記押出成形では得られる成形品の断面外郭形状を複雑化させ難く、かかる表面積の最大化には限界がある。なお、ＬＥＤランプ用の放熱部材として特許文献１に示されるものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１１３８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の放熱体を、可及的にその表面積を増大可能な態様で、金属の押出成形を利用して適切に構成できるようにする点にある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を達成するために、この発明にあっては、発光ダイオード用放熱体の製造方法を、 アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされ、かつ、この切断面を発光ダイオードの固定面とし、さらに、表面に前記押出方向に沿った複数の細溝が形成されて前記表面をローレット状としてなるコア部分と、
アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされ、かつ、表面に前記押出方向に沿った複数の細溝が形成されて前記表面をローレット状としてなるフィン部分とを有しており、
前記コア部分の外周には嵌合部が形成されていると共に、前記フィン部分の一端にはこの嵌合部に対する被嵌合部が形成されており、
この嵌合部及び被嵌合部の一方は、前記押出方向に直交する向きの断面において頭部と頸部を持った形状となっていると共に、
前記嵌合部及び被嵌合部の他方は、前記頭部を納めると共に溝口を前記頸部は通すがこの頭部は通さない広さとした溝状をなしており、
前記嵌合部と被嵌合部とを嵌め合わせた状態から、前記頭部に対し前記切断による一方の切断面側から接する加圧体と前記切断による他方の切断面の側から接する加圧体とによって外力を作用させることにより、両切断面の間において前記頭部を膨大させるような塑性変形を生じさせて、前記嵌合部と前記被嵌合部とを圧着させてなるものとした。

【0006】

かかる構成によれば、発光ダイオードの固定面を持ったコア部分に対し、所望の数のフィン部分をこのコア部分の所望の箇所に、前記嵌合部と被嵌合部との嵌め合わせとこれに続く前記圧着により、不可分一体に備えさせることができ、可及的に表面積を大きくさせた放熱体をそれぞれ押出成形によって得られるコア部分とフィン部分とから適切に構成させることができる。また、かかるコア部分に組み合わされるフィン部分の数、コア部分の前記押出方向の寸法、フィン部分の前記押出方向の寸法、コア部分及びフィン部分の前記切断面の面積は、固定される発光ダイオードの出力などの条件に応じて調整決定すれば良く、本発明にかかる放熱体ではかかる調整は極めて容易である。

【0007】

かかる放熱体がさらに、アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成されると共に、この押出方向に交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされた追加フィン部分を有し、前記フィン部分の他端に形成された嵌合部に対する被嵌合部をこの追加フィン部分の一端に形成させるようにしておけば、追加フィン部分の一端に形成された被嵌合部をフィン部分の嵌合部に嵌め合わせた後、前記のようにこの被嵌合部の頭部に外力を作用させることで、フィン部分に追加フィン部分を不可分一体に連続させて放熱体を構成させることができる。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、発光ダイオードの放熱体を、可及的にその表面積を増大可能な態様で、金属の押出成形を利用して適切に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は実施の形態にかかる放熱体を発光ダイオードの固定面側から見て示した正面図である。

【図2】図２は前記放熱体を構成するコア部分とフィン部分とを分離した状態で示した斜視図である。

【図3】図３は前記コア部分とフィン部分とを一体化させる工程を理解しやすいように示した側面図であり、ａ図のようにフィン部分を移動させてその被嵌合部をコア部分の嵌合部にｂ図のように嵌め合わせた後、ｂ図の矢印の向きに上下から外力を作用させてコア部分とフィン部分とは一体化される。

【図4】図４は前記コア部分の正面図である。

【図5】図５は前記フィン部分の正面図である。

【図6】図６は前記フィン部分とこれと一体化される追加フィン部分とを分離した状態で示した正面図であり、追加フィン部分は想像線で表している。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１〜図６に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかる発光ダイオード用放熱体は、発光ダイオードの固定面１０を有し、この固定面１０に固定された発光ダイオード（図示は省略する。）から生じる熱を放熱させるものである。

【0011】

かかる放熱体は、コア部分１と、フィン部分２とを有する。典型的には、かかる放熱体は、一つのコア部分１と、複数のフィン部分２…２とから構成される。コア部分１に発光ダイオードの前記固定面１０が設けられる。フィン部分２は、このコア部分１に組み合わされて一体化され、放熱体全体の表面積を可及的に増大させる。図示の例では、フィン部分２はコア部分１を中心とした放射方向にこのコア部分１から延び出すようにこのコア部分１に組み合わされるようになっている。図１に示される例では、一つのコア部分１に、このコア部分１の中心を周回する方向において、隣り合うフィン部分２との間に９０度分の間隔を空けて、四つのフィン部分２…２を組み合わせて放熱体を構成させている。

【0012】

かかるコア部分１に組み合わされるフィン部分２の数、コア部分１の後述の押出方向ｘの寸法（長さ）、フィン部分２の後述の押出方向ｘの寸法（長さ）、コア部分１及びフィン部分２の後述の切断面１１、２３の面積は、固定される発光ダイオードの出力などの条件に対応して調整決定されるものであり、本実施の形態にかかる放熱体はかかる調整が極めて容易である。これらの長さや面積を大きくすればするほど、放熱体の表面積は大きくなり、放熱体の放熱性能は向上される。典型的には、放熱体は、固定される発光ダイオードの温度を摂氏７０度以上にさせない放熱性能を持つように、調整される。

【0013】

前記コア部分１は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成される。それと共に、かかるコア部分１は、この押出方向ｘに交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされ、かつ、この切断面１１を発光ダイオードの固定面１０としている。

【0014】

図示の例では、かかるコア部分１は、略円柱状をなす軸状部１２と、この軸状部１２から放射方向に突き出すひれ部１３とを有している。ひれ部１３は、軸状部１２を周回する方向において、隣り合うひれ部１３との間に間隔を開けるようにして、複数設けられている。各ひれ部１３は前記押出方向ｘに沿った一辺部を軸状部１２に一体に連接させ、この一辺部に対向する他辺部を突き出し端１３ａとしている。各ひれ部１３の軸状部１２からの突き出し寸法は等しく、各ひれ部１３の突き出し端１３ａは、前記軸状部１２の中心を円心とした仮想の円の円弧上に位置されるようになっている。図示の例では、各ひれ部１３の表面は、前記成形方向に沿った複数の細溝が形成されてローレット状となっており、ひれ部１３において放熱体の表面積をさらに増やすようにしてある。

【0015】

かかるコア部分１の軸状部１２に前記切断によって前記固定面１０が形成されている。典型的には、かかる固定面１０にチップ型の発光ダイオードの出力側と反対の面部を密着させるようにして、前記コア部分１の軸状部１２に発光ダイオードは固定される。

【0016】

一方、前記フィン部分２は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金又はチタニウム若しくはチタニウム合金製であって押出成形により構成される。それと共に、かかるフィン部分２は、この押出方向ｘに交叉する向きの切断により所望の長さを持つようにされる。

【0017】

図示の例では、フィン部分２は、板状をなす幹部２０と、枝部２１とを有する。幹部２０の一端においてフィン部分２はコア部分１に組み合わされるようになっている。この幹部２０の他端と、この幹部２０の突きだし方向略中程の位置と、両者の間となる位置にそれぞれ、枝部２１が形成されている。各枝部２１は、フィン部分２をコア部分１に組み合わせた状態において前記軸状部１２の中心を円心とした仮想の円の円弧に沿うように幹部２０から延び出している。また、枝部２１は、前記他端及び各位置においてそれぞれ、幹部２０の両面にそれぞれ形成されている。図示の例では、前記各枝部２１の突きだし端２１ａは、前記軸状部１２の中心から放射方向に延びる仮想の直線上に位置されるようになっている。また、図示の例では、かかる幹部２０及び枝部２１の表面は、前記成形方向に沿った複数の細溝が形成されてローレット状となっており、フィン部分２においても放熱体の表面積をさらに増やすようにしてある。

【0018】

そして、この実施の形態にあっては、前記コア部分１の外周には嵌合部１４が形成されていると共に、前記フィン部分２の一端、図示の例では、前記幹部２０の一端にはかかる嵌合部１４に対する被嵌合部２２が形成されている。

【0019】

かかる嵌合部１４及び被嵌合部２２の一方は、前記押出方向ｘに直交する向きの断面において頭部２２ａと頸部２２ｂを持った形状となっている。図示の例では、フィン部分２に形成された被嵌合部２２が、かかる頭部２２ａと頸部２２ｂとを持った形状となっている。図示の例では、頭部２２ａは、前記幹部２０の末端に形成されており、前記断面において仮想の円の円弧に沿った輪郭形状を持つように構成されている。一方、頸部２２ｂは、前記幹部２０の両面側にそれぞれ形成されて前記頭部２２ａと幹部２０の他の箇所とを区分する前記押出方向ｘに沿った溝２０ａから構成されている。かかる溝２０ａの一方の溝壁は、頭部２２ａの周面により構成される。かかる溝２０ａの他方の溝壁は、この溝の溝口に向かうに連れてこの溝の溝幅を漸増させる傾斜面２０ｂにより構成されている。

【0020】

また、前記嵌合部１４及び被嵌合部２２の他方は、前記嵌合部１４の頭部２２ａを納めると共に溝口１４ａを前記嵌合部１４の頸部２２ｂは通すがこの頭部２２ａは通さない広さとした溝状をなしている。図示の例では、コア部分１に形成された嵌合部１４が、かかる溝状に構成されている。図示の例では、嵌合部１４は、コア部分１の軸状部１２の外周部分のうち、隣り合う前記ひれ部１３、１３の根元１３ｂ間に形成されている。かかる嵌合部１４は、前記押出方向ｘに直交する向きの断面において内面輪郭形状を、これと同じ向きの前記被嵌合部２２の前記断面の輪郭形状と相補状をなす形状としている。すなわち、嵌合部１４の奥側は前記押出方向ｘに沿って形成された円形状の穴１４ｂによって構成され、溝口１４ａはこの１４ｂ穴に連通する前記押出方向ｘに沿って形成されたスリット１４ｃから構成されている。また、前記ひれ部１３の根元１３ｂのうち、かかる溝口１４ａの両側にある箇所にはそれぞれ、前記頸部２２ｂを構成する傾斜面２０ｂに整合する傾斜面１３ｃが形成されている。

【0021】

そして、この実施の形態にかかる放熱体は、前記嵌合部１４と被嵌合部２２とを嵌め合わせた状態から、前記頭部２２ａに外力を作用させてこの嵌合部１４と被嵌合部２２とを圧着させることにより、前記コア部分１にフィン部分２を一体に組み合わせてなる。

【0022】

図示の例では、前記コア部分１の一方の切断面１１とフィン部分２の一方の切断面２３とを向き合わせるようにして、この一方の切断面１１、２３の側から前記嵌合部１４内に前記被嵌合部２２を入れ込み、続いて、前記押出方向ｘに沿ってフィン部分２を移動又は相対的に移動させることで、コア部分１の長さ方向に亘って前記嵌合部１４内に前記被嵌合部２２がはめ入れられるようになっている。（図３（ａ）から図３（ｂ））フィン部分２は前記頸部２２ｂの傾斜面２０ｂとひれ部１３の根元１３ｂに形成された前記傾斜面１３ｃとの整合により、前記軸状部１２の中心から放射方向に延びる仮想の直線に幹部２０を沿わせた状態でコア部分１に組み合わされる。図示の例では、この状態から、（図３（ｂ）)の状態から）フィン部分２の被嵌合部２２の頭部２２ａに対し一方の切断面２３の側から接する図示しない加圧体と他方の切断面２３の側から接する図示しない加圧体とによって外力を作用させることにより、両切断面２３、２３の間においてこの頭部２２ａを膨大させるような塑性変形を生じさせて、嵌合部１４と被嵌合部２２とを圧着させている。

【0023】

この実施の形態にかかる放熱体にあっては、発光ダイオードの固定面１０を持ったコア部分１に対し、所望の数のフィン部分２をこのコア部分１の所望の箇所に、前記嵌合部１４と被嵌合部２２との嵌め合わせとこれに続く前記圧着により、不可分一体に備えさせることができ、可及的に表面積を大きくさせた放熱体をそれぞれ押出成形によって得られるコア部分１とフィン部分２とから適切に構成させることができる。

【0024】

なお、この実施の形態にあっては、前記フィン部分２の他端にさらに、前記嵌合部１４と実質的に同一の構成を備えた嵌合部２４を形成させている。そして、かかるフィン部分２と実質的に同一の構成を備えた追加フィン部分２’の一端に形成された前記被嵌合部２２と実質的に同一の構成を備えた被嵌合部２５を、フィン部分２の嵌合部２４に嵌め合わせた後、前記のようにこの被嵌合部２５の頭部２２ａに外力を作用させることで、フィン部分２に追加フィン部分２’を不可分一体に連続させることができるようになっている。（図６）

【符号の説明】

【0025】

ｘ 押出方向
１ コア部分
１０ 固定面
１４ 嵌合部
２ フィン部分
２２ 被嵌合部
２２ａ 頭部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】