ＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法
【課題】セラミック熱伝導片の上でＬＥＤ発光子を確実に固定でき、導電及び熱伝導を有効に行うことができるＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法を提供する。
【解決手段】セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形するステップ５１と、セラミック熱導電片の低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップ５２と、導電結合材を選定して、塗布することにより、銀層の表面に導電結合材をレイアウトして、銀層の表面に導電結合材による電線を形成するステップ５３と、導電結合材の二つづつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接するステップ５４と、ＬＥＤ発光子が貼り付けられているセラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップ５５と、を含む。
【解決手段】セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形するステップ５１と、セラミック熱導電片の低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップ５２と、導電結合材を選定して、塗布することにより、銀層の表面に導電結合材をレイアウトして、銀層の表面に導電結合材による電線を形成するステップ５３と、導電結合材の二つづつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接するステップ５４と、ＬＥＤ発光子が貼り付けられているセラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップ５５と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明器具に関し、特に、寿命を長く延びることができ、光度を高く保持できるＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ発光子を有する照明器具の研究開発が盛んになっているが、ＬＥＤ発光子は、発光しているときの温度が極めて高いため、高熱による光度の減衰が発生しやすく、更に損壊しやすい。
【０００３】
上記の問題を解決するために、放熱する灯ベースは、非金属の素材で作製され、多数の穴を有するが、放熱構成が外部に露呈するため、見栄えが良くなく、そしてユーザが放熱構成と接触すると、火傷が発生しやすい。上記の問題を解決するために、灯ベース内に放熱構成を内蔵するものがあるが、発光ユニットと笠の内壁面の距離が大きいため、輻射により発光ユニットからの熱が笠に伝えられて大気に放出する。しかし、このような構成によれば、放熱の効率が極めて低いため、高熱による光度の減衰が発生しやすく、ＬＥＤ照明器具の寿命が短縮される。上記の問題を解決するために、複数の放熱板の中心部分を直列接続して、熱が水平に設けられている複数の放熱板の中心から、外側に伝導されて大気に放出するものがあるが、熱をガイドする通路が狭すぎるため、放熱の効率は良くない。
【０００４】
上記の問題を解決するために、本願の出願人は、特許文献１の「ＬＥＤ照明器具用被覆式放熱構成」を提案した。これは、セラミックの上でＬＥＤランプを固定することにより、放熱効率を増加するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許公開第９９２０９８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、セラミック熱伝導片の上でＬＥＤ発光子を確実に固定でき、導電及び熱伝導を有効に行うことができるＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形し、セラミック熱導電片が低温端を有するステップと、セラミック熱導電片の低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップと、導電結合材を選定して、塗布することにより、銀層の表面に導電結合材をレイアウトして、銀層の表面に導電結合材によるリードを形成するステップと、導電結合材の二つずつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接することにより、ＬＥＤ発光子と導電結合材のレイアウトが電気回路を形成するステップと、ＬＥＤ発光子が貼り付けられているセラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック熱導電片の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンであることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、銀面印刷は、印刷、又は人工による塗布により、セラミック熱導電片の表面での予定通路に銀層を形成し、銀層の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％であり、銀層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、乾燥は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、銀層に還元する作業は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、導電結合材は、銀層に合せてすず膏を選定し、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック熱伝導片での導電結合材によって形成されるリードの電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御され、導電結合材と電源ケーブルを接続する端部が第１接点であり、第１接続線が第１接点から延び、第１接続線から適当に離れる箇所では、導電結合材で形成され第１接続線に平行する第２接続線が設けられ、第１接続線と第２接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、第２接続線から端部が延び、端部と導電結合材で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線の末端が第２接点であり、第２接点に電源ケーブルを電気的に接続すると、全体がクローズドループとなることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造によると、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法により作製され、セラミック熱伝導片がＬＥＤ照明器具に設けられ、ＬＥＤ照明器具は、灯ベースと、灯ベースの開口に嵌め設けられる灯ケースと、を有し、灯ベースはケース状を呈するベースケースを有し、ベースケースの一端には、灯ケースと連接する開口が設けられ、ベースケースの他端が外部の電源と接続可能な電力接続部に形成され、電力接続部は、電源ケーブルを介してベースケース内の複数のＬＥＤ発光子と電気的に接続し、各ＬＥＤ発光子が互いに電気的に接続し、セラミック熱伝導片の他端が放熱子と連接し、放熱子の他端がベースケースの底部に固定され、セラミック熱伝導片は、ＬＥＤ発光子に対向する端面が低温端であり、放熱子に対向する端面が高温端であり、放熱子は熱伝導パネルを有し、熱伝導パネルの他面の中心に中心柱が設けられ、固定ボルトが中心柱を挿通してベースケースの底部に締結され、多数のフィンは、片状を呈し、中心柱を中心として放射状に形成され、熱伝導パネルと連接し、ベースケースの底部に貫通孔が複数設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法によれば、寿命を長く延びることができ、光度を高く保持できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例の組合済み状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明のセラミック熱伝導片の構成を示す模式図である。
【図５】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子を結合する作製方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子を結合する作製方法を示す模式図である。
【図７】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１乃至図３を参照する。本発明の一実施例の照明器具は、従来のものと同じように、灯ベース１０と、灯ベース１０の開口に嵌め設けられる灯ケース２０と、を有する。灯ベース１０はケース状を呈するベースケース１１を有する。ベースケース１１の一端には、灯ケース２０と連接する開口が設けられる。ベースケース１１の他端が外部の電源と接続可能な電力接続部１２に形成される。電力接続部１２は、電源ケーブル１３を介してベースケース１１内の複数のＬＥＤ発光子１４と電気的に接続する。各ＬＥＤ発光子１４は互いに電気的に接続する。複数のＬＥＤ発光子１４は一つのセラミック熱伝導片３０に固定される。セラミック熱伝導片３０の他端が放熱子４０と連接する。放熱子４０の他端はベースケース１１の底部に固定される。セラミック熱伝導片３０は、ＬＥＤ発光子１４に対向する端面が低温端であり、放熱子４０に対向する端面が高温端である。
【００１９】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片３０とＬＥＤ発光子１４の結合の作製方法は、セラミック熱伝導片を成形するステップ５１と、銀層を形成するステップ５２と、レイアウトするステップ５３と、回流溶接機によってＬＥＤ発光子と導電結合材によるリードを溶接するステップ５４と、セラミック熱伝導片の完成品を完成するステップ５５と、を含む。
【００２０】
セラミック熱伝導片を成形するステップ５１は、酸化マグネシウム、アルミナ又は窒化アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムなどのセラミック素材を一定の比例で混合して熱圧して、熱起電力の機能を有するセラミック熱導電片３０を成形する。セラミック熱導電片３０の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％である。前記熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンである。
【００２１】
銀層を形成するステップ５２は、セラミック熱導電片３０の低温端３０１の表面に、銀面印刷５２０、乾燥５２１及び銀層還元５２２を順次に行って、予定の通路に一定の厚さを有する銀層３１を形成する。銀面印刷５２０は、印刷、又は人工による塗布により、セラミック３０熱導電片の表面での予定通路に、一定の厚さを有する銀層３１を形成する。銀層３１の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％である。銀層３１の厚さは０．１〜０．５ｍｍである。乾燥５２１は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行う。銀層還元５２２は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行う。このように、セラミック３０熱導電片の表面での予定通路に、一定の厚さを有する銀層３１を形成できる。
【００２２】
レイアウトするステップ５３は、導電結合材３２は、銀層３１に合せてすず膏を選定し、すず膏である導電結合材３２の成分は、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％である。塗布作業５３１は、銀層３１の表面に導電結合材３２を塗布することにより、銀層３１の表面には、導電結合材３２によるリードが形成される。
【００２３】
回流溶接機によってＬＥＤ発光子と導電結合材によるリードを溶接するステップ５４は、導電結合材３２の二つずつのリードの間にＬＥＤ発光子１４を貼り付けて、回流溶接機によってＬＥＤ発光子１４と導電結合材３２によるリードを溶接する。このように、ＬＥＤ発光子１４と導電結合材３２によるリードから構成される電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御される。
【００２４】
セラミック熱伝導片の完成品を完成するステップ５５は、ＬＥＤ発光子１４が貼り付けられているセラミック熱伝導片３０に電源ケーブル１３を電気的に接続して、駆動回路と電気的に接続すると、セラミック熱伝導片３０の完成品が完成した。
【００２５】
図４を参照する。本発明の作製方法によって作製する完成品の構成は、セラミック熱伝導片３０の低温端３０１の表面での予定通路に銀層３１が設けられ、銀層３１の表面に導電結合材３２が設けられ、二つずつの導電結合材３２の間にＬＥＤ発光子１４が設けられる。ＬＥＤ発光子１４は、基板１４１の上でＬＥＤチップ１４０が設けられ、これにより、ＬＥＤ発光子１４からの熱は、導電結合材３２及び銀層３１を快速に経由して、セラミック熱伝導片３０に伝えられて熱起電力を発生する。
【００２６】
導電結合材３２と銀層３１は、高導電性及び高熱伝導性を有する材料であり、且つ銀層３１の粒がセラミック熱伝導片３０の表面での穴に染み込むことができるため、銀層３１はセラミック熱伝導片３０と確実に結合することができ、熱はセラミック熱伝導片３０に有効に伝導することができ、導電結合材３２にある電圧は、銀層３１を介してセラミック熱伝導片３０の熱起電力をより確実にすることができる。
【００２７】
放熱子４０は、図３に示すように、面積がセラミック熱伝導片３０と同じである熱伝導パネル４１を有する。これにより、セラミック熱伝導片３０の高温端３０２の熱を熱伝導パネル４１に伝導することができる。なお、熱伝導パネル４１の他面の中心に中心柱４２が設けられ、固定ボルト４３が中心柱４２の中心を挿通してベースケース１１の底部に締結される。多数のフィン４２０は、片状を呈し、中心柱４２を中心として放射状に形成され、熱伝導パネル４１と連接する。すなわち、フィン４２０は、一端が中心柱４２と連接し、他端が熱伝導パネル４１と連接する。このように、熱伝導パネル４１の熱は、各フィン４２０に快速に伝導されて、各フィン４２０の表面から大気に放出することができる。
【００２８】
照明器具全体の放熱効果を増加するために、ベースケース１１の底部に貫通孔１１０が複数設けられる。放熱子４０からの熱は、貫通孔１１０を経由して外部に放出できる。
【００２９】
セラミック熱伝導片３０の低温端３０１の表面での導電結合材によって形成されるレイアウトの形態は、多数直列接続及び多数並列接続の形態である。図７に示すように、導電結合材３２と電源ケーブル１３を接続する端部が第１接点３２０であり、第１接続線３２１が第１接点３２０から延び、第１接続線３２１から適当に離れる箇所では、導電結合材３２で形成され第１接続線３２１に平行する第２接続線３２２が設けられる。第１接続線３２１と第２接続線３２２の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子１４を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子１４が並列接続されている。第２接続線３２２から端部が延び、前記端部と導電結合材３２で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子１４を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子１４が並列接続されている。これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組１４を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線３２３の末端は第２接点３２４である。第２接点３２４に電源ケーブル１３を電気的に接続すると、全体がクローズドループとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ＬＥＤ照明器具に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：灯ベース
１１：ベースケース
１２：電力接続部
１３：リード
１４：ＬＥＤ発光子
２０：灯ケース
３０：セラミック熱伝導片
３１：銀層
３２：導電結合材
４０：放熱子
４１：熱伝導パネル
４２：中心柱
４３：固定ボルト
１１０：貫通孔
１４０：ＬＥＤチップ
１４１：基板
３０１：低温端
３０２：高温端
３２０：第１接点
３２１：第１接続線
３２２：第２接続線
３２３：第Ｎ接続線
３２４：第２接点
４２０：フィン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明器具に関し、特に、寿命を長く延びることができ、光度を高く保持できるＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ発光子を有する照明器具の研究開発が盛んになっているが、ＬＥＤ発光子は、発光しているときの温度が極めて高いため、高熱による光度の減衰が発生しやすく、更に損壊しやすい。
【０００３】
上記の問題を解決するために、放熱する灯ベースは、非金属の素材で作製され、多数の穴を有するが、放熱構成が外部に露呈するため、見栄えが良くなく、そしてユーザが放熱構成と接触すると、火傷が発生しやすい。上記の問題を解決するために、灯ベース内に放熱構成を内蔵するものがあるが、発光ユニットと笠の内壁面の距離が大きいため、輻射により発光ユニットからの熱が笠に伝えられて大気に放出する。しかし、このような構成によれば、放熱の効率が極めて低いため、高熱による光度の減衰が発生しやすく、ＬＥＤ照明器具の寿命が短縮される。上記の問題を解決するために、複数の放熱板の中心部分を直列接続して、熱が水平に設けられている複数の放熱板の中心から、外側に伝導されて大気に放出するものがあるが、熱をガイドする通路が狭すぎるため、放熱の効率は良くない。
【０００４】
上記の問題を解決するために、本願の出願人は、特許文献１の「ＬＥＤ照明器具用被覆式放熱構成」を提案した。これは、セラミックの上でＬＥＤランプを固定することにより、放熱効率を増加するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許公開第９９２０９８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、セラミック熱伝導片の上でＬＥＤ発光子を確実に固定でき、導電及び熱伝導を有効に行うことができるＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形し、セラミック熱導電片が低温端を有するステップと、セラミック熱導電片の低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップと、導電結合材を選定して、塗布することにより、銀層の表面に導電結合材をレイアウトして、銀層の表面に導電結合材によるリードを形成するステップと、導電結合材の二つずつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接することにより、ＬＥＤ発光子と導電結合材のレイアウトが電気回路を形成するステップと、ＬＥＤ発光子が貼り付けられているセラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック熱導電片の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンであることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、銀面印刷は、印刷、又は人工による塗布により、セラミック熱導電片の表面での予定通路に銀層を形成し、銀層の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％であり、銀層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、乾燥は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、銀層に還元する作業は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、導電結合材は、銀層に合せてすず膏を選定し、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法によると、セラミック熱伝導片での導電結合材によって形成されるリードの電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御され、導電結合材と電源ケーブルを接続する端部が第１接点であり、第１接続線が第１接点から延び、第１接続線から適当に離れる箇所では、導電結合材で形成され第１接続線に平行する第２接続線が設けられ、第１接続線と第２接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、第２接続線から端部が延び、端部と導電結合材で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線の末端が第２接点であり、第２接点に電源ケーブルを電気的に接続すると、全体がクローズドループとなることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造によると、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法により作製され、セラミック熱伝導片がＬＥＤ照明器具に設けられ、ＬＥＤ照明器具は、灯ベースと、灯ベースの開口に嵌め設けられる灯ケースと、を有し、灯ベースはケース状を呈するベースケースを有し、ベースケースの一端には、灯ケースと連接する開口が設けられ、ベースケースの他端が外部の電源と接続可能な電力接続部に形成され、電力接続部は、電源ケーブルを介してベースケース内の複数のＬＥＤ発光子と電気的に接続し、各ＬＥＤ発光子が互いに電気的に接続し、セラミック熱伝導片の他端が放熱子と連接し、放熱子の他端がベースケースの底部に固定され、セラミック熱伝導片は、ＬＥＤ発光子に対向する端面が低温端であり、放熱子に対向する端面が高温端であり、放熱子は熱伝導パネルを有し、熱伝導パネルの他面の中心に中心柱が設けられ、固定ボルトが中心柱を挿通してベースケースの底部に締結され、多数のフィンは、片状を呈し、中心柱を中心として放射状に形成され、熱伝導パネルと連接し、ベースケースの底部に貫通孔が複数設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造とその作製方法によれば、寿命を長く延びることができ、光度を高く保持できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例の組合済み状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明のセラミック熱伝導片の構成を示す模式図である。
【図５】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子を結合する作製方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子を結合する作製方法を示す模式図である。
【図７】本発明のセラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１乃至図３を参照する。本発明の一実施例の照明器具は、従来のものと同じように、灯ベース１０と、灯ベース１０の開口に嵌め設けられる灯ケース２０と、を有する。灯ベース１０はケース状を呈するベースケース１１を有する。ベースケース１１の一端には、灯ケース２０と連接する開口が設けられる。ベースケース１１の他端が外部の電源と接続可能な電力接続部１２に形成される。電力接続部１２は、電源ケーブル１３を介してベースケース１１内の複数のＬＥＤ発光子１４と電気的に接続する。各ＬＥＤ発光子１４は互いに電気的に接続する。複数のＬＥＤ発光子１４は一つのセラミック熱伝導片３０に固定される。セラミック熱伝導片３０の他端が放熱子４０と連接する。放熱子４０の他端はベースケース１１の底部に固定される。セラミック熱伝導片３０は、ＬＥＤ発光子１４に対向する端面が低温端であり、放熱子４０に対向する端面が高温端である。
【００１９】
本発明のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片３０とＬＥＤ発光子１４の結合の作製方法は、セラミック熱伝導片を成形するステップ５１と、銀層を形成するステップ５２と、レイアウトするステップ５３と、回流溶接機によってＬＥＤ発光子と導電結合材によるリードを溶接するステップ５４と、セラミック熱伝導片の完成品を完成するステップ５５と、を含む。
【００２０】
セラミック熱伝導片を成形するステップ５１は、酸化マグネシウム、アルミナ又は窒化アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムなどのセラミック素材を一定の比例で混合して熱圧して、熱起電力の機能を有するセラミック熱導電片３０を成形する。セラミック熱導電片３０の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％である。前記熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンである。
【００２１】
銀層を形成するステップ５２は、セラミック熱導電片３０の低温端３０１の表面に、銀面印刷５２０、乾燥５２１及び銀層還元５２２を順次に行って、予定の通路に一定の厚さを有する銀層３１を形成する。銀面印刷５２０は、印刷、又は人工による塗布により、セラミック３０熱導電片の表面での予定通路に、一定の厚さを有する銀層３１を形成する。銀層３１の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％である。銀層３１の厚さは０．１〜０．５ｍｍである。乾燥５２１は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行う。銀層還元５２２は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行う。このように、セラミック３０熱導電片の表面での予定通路に、一定の厚さを有する銀層３１を形成できる。
【００２２】
レイアウトするステップ５３は、導電結合材３２は、銀層３１に合せてすず膏を選定し、すず膏である導電結合材３２の成分は、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％である。塗布作業５３１は、銀層３１の表面に導電結合材３２を塗布することにより、銀層３１の表面には、導電結合材３２によるリードが形成される。
【００２３】
回流溶接機によってＬＥＤ発光子と導電結合材によるリードを溶接するステップ５４は、導電結合材３２の二つずつのリードの間にＬＥＤ発光子１４を貼り付けて、回流溶接機によってＬＥＤ発光子１４と導電結合材３２によるリードを溶接する。このように、ＬＥＤ発光子１４と導電結合材３２によるリードから構成される電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御される。
【００２４】
セラミック熱伝導片の完成品を完成するステップ５５は、ＬＥＤ発光子１４が貼り付けられているセラミック熱伝導片３０に電源ケーブル１３を電気的に接続して、駆動回路と電気的に接続すると、セラミック熱伝導片３０の完成品が完成した。
【００２５】
図４を参照する。本発明の作製方法によって作製する完成品の構成は、セラミック熱伝導片３０の低温端３０１の表面での予定通路に銀層３１が設けられ、銀層３１の表面に導電結合材３２が設けられ、二つずつの導電結合材３２の間にＬＥＤ発光子１４が設けられる。ＬＥＤ発光子１４は、基板１４１の上でＬＥＤチップ１４０が設けられ、これにより、ＬＥＤ発光子１４からの熱は、導電結合材３２及び銀層３１を快速に経由して、セラミック熱伝導片３０に伝えられて熱起電力を発生する。
【００２６】
導電結合材３２と銀層３１は、高導電性及び高熱伝導性を有する材料であり、且つ銀層３１の粒がセラミック熱伝導片３０の表面での穴に染み込むことができるため、銀層３１はセラミック熱伝導片３０と確実に結合することができ、熱はセラミック熱伝導片３０に有効に伝導することができ、導電結合材３２にある電圧は、銀層３１を介してセラミック熱伝導片３０の熱起電力をより確実にすることができる。
【００２７】
放熱子４０は、図３に示すように、面積がセラミック熱伝導片３０と同じである熱伝導パネル４１を有する。これにより、セラミック熱伝導片３０の高温端３０２の熱を熱伝導パネル４１に伝導することができる。なお、熱伝導パネル４１の他面の中心に中心柱４２が設けられ、固定ボルト４３が中心柱４２の中心を挿通してベースケース１１の底部に締結される。多数のフィン４２０は、片状を呈し、中心柱４２を中心として放射状に形成され、熱伝導パネル４１と連接する。すなわち、フィン４２０は、一端が中心柱４２と連接し、他端が熱伝導パネル４１と連接する。このように、熱伝導パネル４１の熱は、各フィン４２０に快速に伝導されて、各フィン４２０の表面から大気に放出することができる。
【００２８】
照明器具全体の放熱効果を増加するために、ベースケース１１の底部に貫通孔１１０が複数設けられる。放熱子４０からの熱は、貫通孔１１０を経由して外部に放出できる。
【００２９】
セラミック熱伝導片３０の低温端３０１の表面での導電結合材によって形成されるレイアウトの形態は、多数直列接続及び多数並列接続の形態である。図７に示すように、導電結合材３２と電源ケーブル１３を接続する端部が第１接点３２０であり、第１接続線３２１が第１接点３２０から延び、第１接続線３２１から適当に離れる箇所では、導電結合材３２で形成され第１接続線３２１に平行する第２接続線３２２が設けられる。第１接続線３２１と第２接続線３２２の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子１４を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子１４が並列接続されている。第２接続線３２２から端部が延び、前記端部と導電結合材３２で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子１４を設置可能であり、複数のＬＥＤ発光子１４が並列接続されている。これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組１４を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線３２３の末端は第２接点３２４である。第２接点３２４に電源ケーブル１３を電気的に接続すると、全体がクローズドループとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ＬＥＤ照明器具に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：灯ベース
１１：ベースケース
１２：電力接続部
１３：リード
１４：ＬＥＤ発光子
２０：灯ケース
３０：セラミック熱伝導片
３１：銀層
３２：導電結合材
４０：放熱子
４１：熱伝導パネル
４２：中心柱
４３：固定ボルト
１１０：貫通孔
１４０：ＬＥＤチップ
１４１：基板
３０１：低温端
３０２：高温端
３２０：第１接点
３２１：第１接続線
３２２：第２接続線
３２３：第Ｎ接続線
３２４：第２接点
４２０：フィン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形し、前記セラミック熱導電片が低温端を有するステップと、
前記セラミック熱導電片の前記低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップと、
導電結合材を選定して、塗布することにより、前記銀層の表面に前記導電結合材をレイアウトして、前記銀層の表面に前記導電結合材によるリードを形成するステップと、
前記導電結合材の二つずつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接することにより、前記ＬＥＤ発光子と前記導電結合材のレイアウトが電気回路を形成するステップと、
前記ＬＥＤ発光子が貼り付けられている前記セラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップと、を含むことを特徴とするＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項２】
前記セラミック熱導電片の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項３】
前記熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項４】
前記銀面印刷は、印刷、又は人工による塗布により、前記セラミック熱導電片の表面での予定通路に前記銀層を形成し、前記銀層の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％であり、前記銀層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項５】
前記乾燥は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行うことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項６】
前記銀層に還元する作業は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行うことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項７】
前記導電結合材は、銀層に合せてすず膏を選定し、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％であることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項８】
前記セラミック熱伝導片での前記導電結合材によって形成されるリードの電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御され、前記導電結合材と前記電源ケーブルを接続する端部が第１接点であり、第１接続線が前記第１接点から延び、前記第１接続線から適当に離れる箇所では、前記導電結合材で形成され前記第１接続線に平行する第２接続線が設けられ、前記第１接続線と前記第２接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、前記複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、前記第２接続線から端部が延び、前記端部と前記導電結合材で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、前記複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線の末端が第２接点であり、前記第２接点に前記電源ケーブルを電気的に接続すると、全体がクローズドループとなることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項９】
請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法により作製され、
前記セラミック熱伝導片がＬＥＤ照明器具に設けられ、前記ＬＥＤ照明器具は、灯ベースと、前記灯ベースの開口に嵌め設けられる灯ケースと、を有し、前記灯ベースはケース状を呈するベースケースを有し、前記ベースケースの一端には、前記灯ケースと連接する開口が設けられ、前記ベースケースの他端が外部の電源と接続可能な電力接続部に形成され、前記電力接続部は、電源ケーブルを介して前記ベースケース内の複数のＬＥＤ発光子と電気的に接続し、前記各ＬＥＤ発光子が互いに電気的に接続し、前記セラミック熱伝導片の他端が放熱子と連接し、前記放熱子の他端が前記ベースケースの底部に固定され、前記セラミック熱伝導片は、前記ＬＥＤ発光子に対向する端面が低温端であり、前記放熱子に対向する端面が高温端であり、
前記放熱子は熱伝導パネルを有し、前記熱伝導パネルの他面の中心に中心柱が設けられ、固定ボルトが前記中心柱を挿通して前記ベースケースの底部に締結され、多数のフィンは、片状を呈し、前記中心柱を中心として放射状に形成され、前記熱伝導パネルと連接し、
前記ベースケースの底部に貫通孔が複数設けられることを特徴とするＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造。
【請求項１】
セラミック素材を混合して熱圧してセラミック熱導電片を成形し、前記セラミック熱導電片が低温端を有するステップと、
前記セラミック熱導電片の前記低温端に銀面を印刷して乾燥して、銀層に還元することにより銀層を形成するステップと、
導電結合材を選定して、塗布することにより、前記銀層の表面に前記導電結合材をレイアウトして、前記銀層の表面に前記導電結合材によるリードを形成するステップと、
前記導電結合材の二つずつの電線の間にＬＥＤ発光子を貼り付けて、回流溶接機によって両者を溶接することにより、前記ＬＥＤ発光子と前記導電結合材のレイアウトが電気回路を形成するステップと、
前記ＬＥＤ発光子が貼り付けられている前記セラミック熱導電片に、電源ケーブルとアースケーブルを電気的に接続するステップと、を含むことを特徴とするＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項２】
前記セラミック熱導電片の素材とその混合比例は、酸化マグネシウムが１０〜１５％であり、アルミナ又は窒化アルミニウムが６５〜７０％であり、シリカが１０〜１５％であり、酸化亜鉛が５〜１０％であり、酸化ニオブ、酸化ビスマス、又は酸化ジルコニウムが５〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項３】
前記熱圧の条件は、温度が３５０〜１４００℃範囲であり、時間が１〜１５秒間であり、圧力が１５０〜２５０トンであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項４】
前記銀面印刷は、印刷、又は人工による塗布により、前記セラミック熱導電片の表面での予定通路に前記銀層を形成し、前記銀層の成分は、銀粉が５０〜６０％であり、接着剤であるシリカが５０〜６０％であり、前記銀層の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項５】
前記乾燥は、１２０〜２００℃で、８〜２２分間に行うことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項６】
前記銀層に還元する作業は、７００〜８００℃で、１〜３時間に行うことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項７】
前記導電結合材は、銀層に合せてすず膏を選定し、すずが５０〜６０％であり、他の添加剤が４０〜５０％であることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項８】
前記セラミック熱伝導片での前記導電結合材によって形成されるリードの電気回路は、多数直列接続多数並列接続の形態であり、全体の電圧が３６ボルト以下に保持され、電流が２５０ｍＡ以下に制御され、前記導電結合材と前記電源ケーブルを接続する端部が第１接点であり、第１接続線が前記第１接点から延び、前記第１接続線から適当に離れる箇所では、前記導電結合材で形成され前記第１接続線に平行する第２接続線が設けられ、前記第１接続線と前記第２接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、前記複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、前記第２接続線から端部が延び、前記端部と前記導電結合材で形成される次の接続線の間の距離は、複数のＬＥＤ発光子を設置可能であり、前記複数のＬＥＤ発光子が並列接続されており、これらの並列接続されているＬＥＤ発光子組を直列接続して、接続回路の最後である第Ｎ接続線の末端が第２接点であり、前記第２接点に前記電源ケーブルを電気的に接続すると、全体がクローズドループとなることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法。
【請求項９】
請求項１に記載のＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合の作製方法により作製され、
前記セラミック熱伝導片がＬＥＤ照明器具に設けられ、前記ＬＥＤ照明器具は、灯ベースと、前記灯ベースの開口に嵌め設けられる灯ケースと、を有し、前記灯ベースはケース状を呈するベースケースを有し、前記ベースケースの一端には、前記灯ケースと連接する開口が設けられ、前記ベースケースの他端が外部の電源と接続可能な電力接続部に形成され、前記電力接続部は、電源ケーブルを介して前記ベースケース内の複数のＬＥＤ発光子と電気的に接続し、前記各ＬＥＤ発光子が互いに電気的に接続し、前記セラミック熱伝導片の他端が放熱子と連接し、前記放熱子の他端が前記ベースケースの底部に固定され、前記セラミック熱伝導片は、前記ＬＥＤ発光子に対向する端面が低温端であり、前記放熱子に対向する端面が高温端であり、
前記放熱子は熱伝導パネルを有し、前記熱伝導パネルの他面の中心に中心柱が設けられ、固定ボルトが前記中心柱を挿通して前記ベースケースの底部に締結され、多数のフィンは、片状を呈し、前記中心柱を中心として放射状に形成され、前記熱伝導パネルと連接し、
前記ベースケースの底部に貫通孔が複数設けられることを特徴とするＬＥＤ照明器具用セラミック熱伝導片とＬＥＤ発光子の結合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０５５４７（Ｐ２０１３−１０５５４７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６９５３（Ｐ２０１１−２４６９５３）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（５１１２７３４６９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（５１１２７３４６９）
【Ｆターム（参考）】
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