(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を取付けた基板の側面に、この基板を頂部とする板状放熱面を一体かつ連続して有するヒートシンクであって、前記板状放熱面の互いに異なる二つの方向の投影面積が、前記板状放熱面に対して各々直角方向から照射される平行光によって投影される各投影面積Ｐとして、前記ＬＥＤ素子の取付位置を通るとともに前記投影面と互いに平行な断面である前記基板の各断面積Ｓに対して、Ｐ≧８×ＳおよびＰ／Ｓが３３以下を各々満足しており、空気の対流が生じない自動車のヘッドライトに用いられることを特徴とするＬＥＤ照明用ヒートシンク。
【請求項２】
前記基板と板状放熱面によって３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有する請求項１のＬＥＤ照明用ヒートシンク。
【請求項３】
前記基板が平面視で四角形であり、この四角形の一辺以上に前記板状放熱面を形成した請求項１または２に記載のＬＥＤ照明用ヒートシンク。
【請求項４】
前記基板が平面視で円形であり、この円形の辺の一部または全部に前記板状放熱面を筒状に形成した請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明用ヒートシンク。
【請求項５】
前記基板と板状放熱面とが熱伝導率λが１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるとともに、前記基板と板状放熱面との表面放射率εが０．６５以上であり、前記基板と板状放熱面との板厚を０．７〜６ｍｍの範囲とした請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明用ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を発光源とするＬＥＤランプが発光時に発生する熱を、閉空間からなる周囲の空間に放射により放熱するための、ＬＥＤ照明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に浸透し始めている。その中でも、近年特に注目を集めているのが、自動車のヘッドライトなどの車載ＬＥＤランプ（車両用灯具、車両用前照灯）であり、ＬＥＤ素子への置き換えが始まっている。また、この車載ＬＥＤランプ(ＬＥＤ照明)を応用して、建物等その他の分野の埋め込み照明でも、ＬＥＤランプへの置き換えが始まっている。
【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、例えば１００℃などの許容温度を超えると発光効率が低下し、更には、その寿命にも影響を及ぼしてしまうという問題がある。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空間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】
このＬＥＤランプ（ＬＥＤ照明）用ヒートシンクには、従来から、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）を材料とした、アルミダイキャストや押出形材によるものが多く採用されている。（特許文献１〜４参照）。これら従来のヒートシンクは、図４に斜視図で例示するように、共通して、ＬＥＤ素子（光源）Ｌが正面側に配置固定された基板部３０と、その基板部３０の背面側に間隔を置いて突出する複数枚の平行に配置されたフィン部４０を有してなる。
【０００５】
これらＬＥＤランプ用ヒートシンクを車載ＬＥＤランプ（車両用灯具）に組み込む場合の、灯具ユニット（ＬＥＤランプユニット）の構造は、一般的に前面レンズとハウジングとによって灯室が形成され、その灯室内に光源となるＬＥＤが支持される（例えば特許文献５、６参照）。これらの灯具ユニットは、具体的には、図５に例示するように、車両用ＬＥＤ灯具５１は前面レンズ５２とハウジング５３によって灯室５４が形成され、灯室５４内に灯具ユニット５５が支持されている。
【０００６】
灯具ユニット５５は光学系と放熱系を備えており、光学系はＬＥＤ素子（光源）５６、ＬＥＤ素子５６の実装基板が載置されたマウントプレート５７、この基板７に連接されたリフレクタ（反射板）５８、このリフレクタ５８に連接されたレンズホルダ５９、レンズホルダ５９内底面から上方に延びる遮蔽体６０およびレンズホルダ５９に支持された投影レンズ６１で構成され、プロジェクタランプを形成している。
【０００７】
一方、放熱系はＬＥＤ素子５６の実装基板が載置されたマウントプレート５７、この基板５７に固定されたヒートシンク６２、およびマウントプレート５７とヒートシンク６２とが一体化された放熱部材６３に接続されたリフレクタ５８で構成されている。これら、基板５７、ヒートシンク１２およびリフレクタ５８はいずれもＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金のうちいずれかの金属からなっている。
【０００８】
次に、光学系は、ＬＥＤ素子（光源）５６が点灯して光を発すると、ＬＥＤ素子５６からリフレクタ５８の光反射面６４に向かう光は、この光反射面６４で反射されて前方の投影レンズ６１方向に向かい、その一部は遮蔽体６０によって光路が遮られる。一方、リフレクタ５８の光反射面６４で反射された光のうち遮蔽体６０に遮られることのない光は、レンズホルダ５９内を導光されて投影レンズ６１に至り、投影レンズ６１で所望の配光に制御されて、車両の前面レンズ５２を介して車両用ＬＥＤ灯具５１の前方に照射される。
【０００９】
また、放熱系における熱については、ＬＥＤ素子５６が点灯すると、光を発すると共に熱も発生する。そこで、ＬＥＤ素子５６で発生した熱（自己発熱）はＬＥＤ素子５６が実装された基板（図示せず）に移動し、この基板を伝導されて、この基板が載置されたマウントプレート５７に移動する。そして、マウントプレート５７を伝導された熱は、マウントプレート５７に固定されたヒートシンク６２に移動する。そして、ヒートシンク６２に移り、ヒートシンク６２内を伝導されて、ヒートシンク６２の表面に達した熱は、表面近傍の空気に熱伝達されて移動し、空気を媒体としてヒートシンク６２外に放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１９３９６０号公報
【特許文献２】特開２００８−７５５８号公報
【特許文献３】特開２００９−２７７５３５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２７８３５０号公報
【特許文献５】特開２００８−１３０２３２号公報
【特許文献６】特開２００９−７６３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ただ、このようなヒートシンクを自動車のヘッドライトやテールランプなどの車載照明としてハウジングに組み込んで適用する場合には、前記図５のように、必然的に、限られた狭い空間乃至閉鎖空間のなかに設置され、使用されることになる。
【００１２】
このような車載照明用のハウジングの狭い空間内乃至閉鎖空間内では、放熱空間も小さく限定され、図４で前記した従来のヒートシンクの基板部３０やフィン部４０が位置する周囲の放熱空間（容積）も小さくなり、空気の対流がほとんどない。このような使用環境下では、空気の対流による放熱効果がほとんど期待できず、放射による放熱が必要とされる。
【００１３】
しかし、従来のヒートシンクは、記載した通り、前記図４のフィン部４０や前記図５のヒートシンク６２などの放熱面の面積を増加させた、この放熱面からの空気の対流による放熱効果を主体としており、前記放射による放熱が考慮されていない。このため、従来のヒートシンクは、必然的に、前記放射による放熱が不十分となり、車載照明用のハウジングの狭い空間内乃至閉鎖空間内では、効率的な放熱が達成できない問題を抱えていた。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、放射による効率的な放熱が可能なＬＥＤ照明用ヒートシンクを提供することにある。言い換えると、空気による対流がないか少ない（空気の対流による放熱が期待できない）閉鎖された空間内に設置される場合であっても、ＬＥＤ発光源からの熱を放射主体で効率的に放熱できる、ＬＥＤ照明用ヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的達成のために、本発明ＬＥＤ照明用ヒートシンクは、ＬＥＤ素子を取付けた基板の側面に、この基板を頂部とする板状放熱面を一体かつ連続して有するヒートシンクであって、前記板状放熱面の互いに異なる二つの方向の投影面積が、前記板状放熱面に対して各々直角方向から照射される平行光によって投影される各投影面積Ｐとして、前記ＬＥＤ素子の取付位置を通るとともに前記投影面と互いに平行な断面である前記基板の各断面積Ｓに対して、Ｐ≧８×ＳおよびＰ／Ｓが３３以下を各々満足しており、空気の対流が生じない自動車のヘッドライトに用いられることである。
【発明の効果】
【００１６】
ここで、前記板状放熱面の互いに異なる二つの方向の投影面積Ｐが、前記Ｐ≧８×Ｓを各々満足しているとは、この関係を満足している互いに異なる二つの方向の前記板状放熱面さえあれば、これを満足しない前記板状放熱面が他にあったとしても、これを許容するという意味である。
このように、本発明ではＬＥＤ照明用ヒートシンクにおける板状放熱面の互いに異なる二つの方向の投影面積Ｐを、前記基板の断面積Ｓとの関係で規定した、一定以上の大きさとしている。前記基板の側面にこの基板を頂部とする板状放熱面を一体かつ連続して形成した立体形状のタイプのヒートシンクでは、車載ＬＥＤランプ用などの空気による対流がないか少ない閉鎖された空間内で使用される場合に、その放熱面形状や立体形状との相乗による、特有の問題として、その板状放熱面の投影面積が、放射による放熱に大きく影響する。
【００１７】
本発明によれば、この板状放熱面の投影面積を一定以上に大きくして、前記基板を頂部として板状放熱面を一体かつ連続して形成したタイプのヒートシンクの、放射を主体とする放熱効率を格段に向上させることができる。このため、素材のムダをなくして、素材使用量を最小限にし、ヒートシンクの小型化及び薄型化が可能で、デザインの自由度が高く、製造コストが廉価なＬＥＤ照明用ヒートシンク、特に車両用ＬＥＤ灯具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明ヒートシンクの一態様を示す斜視図である。
【図２】本発明ヒートシンクの他の態様を示す斜視図である。
【図３】本発明ヒートシンクの他の態様を示す斜視図である。
【図４】従来のヒートシンクの一態様を示す斜視図である。
【図５】従来のヒートシンクを組み込んだ車載ＬＥＤランプの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
ヒートシンクの基本構造：
図１〜２を用いて、ＬＥＤ素子発光源からの熱を放射主体で効率的に放熱するための、本発明ヒートシンク１の前提となる基本構造の態様を、先ず以下に説明する。
【００２１】
図１〜２において、本発明ヒートシンク１は、共通して、基板２の表面３にＬＥＤ素子９を取付け（実装し）ている。そして、この基板２の側面（板厚乃至厚み方向の側面）５、６、７、８のいずれかまたは全部に、基板２を頂部とする板状放熱面１０〜１２を、一つ以上、一体かつ連続して有している。これら板状放熱面１０〜１２は、基板２とともに、ＬＥＤ素子９を中心として、このＬＥＤ素子９の周囲（基板２の辺乃至周縁）に配置された熱放射面（以下、放熱面とも言う）となる。
【００２２】
ここで、基板２を頂部とするとは、本発明ヒートシンク１の基板２と板状放熱面１０〜１２とが形成する三次元立体形状において、基板２を平坦な（平面な）頂部あるいは頂点として、その下方に向かって板状放熱面１０〜１２が延在する、ヒートシンク１の全体形状を言う。このような構成とすることによって、基板２と板状放熱面１０〜１２とによって、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向など、３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有することができる。
【００２３】
図１〜２において、各板状放熱面１０〜１２は、基板２の平坦面（平面）の向きをＹ方向とすると、これに対して各々直角方向（９０方向）のＸ、Ｚ方向に向いて（対向して）いる。ただ、基板２の平坦面（平面）も厳密にＹ方向である必要はなく、各板状放熱面１０〜１２も、このＹ方向に対して、厳密に各直角方向（９０方向）であるＸ、Ｚ方向に各々向く必要はなく、相対的に多少の角度のズレは勿論許容される。すなわち、基板２と板状放熱面１０〜１２とによって３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有するとは、互いに厳密に各直角方向（９０方向）に向き合う関係である必要はなく、多少の角度のズレは許容される。したがって、板状放熱面１０〜１２の各投影面積Ｐや、基板２の各断面積Ｓも、これら板状放熱面１０〜１２が各々向く方向に見合った（対応する）方向を選択する。
【００２４】
板状放熱面１０〜１２は、基板２の平坦面（平面）に対して、必ずしも９０度の角度で直交する必要はない。また、基板２も、その平坦面あるいは平面が水平方向に延在しても良く、水平方向から傾いても良い。例えば、ヒートシンク１の用途や設計に応じて、９０度よりも大きく山の裾野状に板状放熱面１０〜１２が広がって延在しても、９０度よりも小さく漏斗状に板状放熱面１０〜１２が狭まって延在しても良い。また、板状放熱面１０〜１２の基板２の平坦面（平面）に対してなす角度をすべての板状放熱面で同じ角度とする必要はなく、板状放熱面ごとに変えても良い。
【００２５】
基板２の形状につき、図１〜２では、平面視で矩形（四角形）あるいは円形の平板状乃至平面形状を例示している。ただ、この基板２の平面形状（平面視形状）では、ＬＥＤ照明用ヒートシンクの用途に応じて、三角形、多角形、不定形などの平面形状、あるいは設計に応じて、必要な段差や凹凸形状、切り欠き、スリットなどを設けることが適宜選択できる。また、図１〜２では、共通して、基板２の表面３の中央部にＬＥＤ素子９を取付け（実装し）ているが、取り付け位置は設計に応じて自由に選択できる。これらの形状は、例えば素材をアルミニウムとすると、押出棒材の機械加工、圧延板材の曲げ加工、鋳造などにより製造できる。
【００２６】
図１：
図１は、平面視が四角形（矩形）の基板２の表面３に、ＬＥＤ素子９を取付け（実装し）ている。そして、この基板２の四周囲の側面５、６、７、８のうちの互いに直角に交差する二つの側面（二つの辺）５、６に、基板２を頂部として、各々平面視が四角形（矩形）の板状放熱面１０、１１を２つ、一体かつ連続して形成してなる。すなわち、この図１の態様では、基板２の平坦面（平面）の向きをＹ方向とすると、Ｘ方向に向く板状放熱面１０と、Ｚ方向に向く板状放熱面１１との各々の投影面積Ｐが、板状放熱面の互いに異なる二つの方向の投影面積となる。したがって、これらの投影面積が、基板２の各断面積Ｓに対して、Ｐ≧８×Ｓを各々満足するかどうかが問題となる。
【００２７】
図１のこれら板状放熱面１０、１１の各長さ（幅）は、各々対応する前記基板２の二つの側面（二つの辺）５、６の各長さ（幅）と、それぞれ同じ長さ（幅）を有する。ただ、これら板状放熱面１０、１１のうちの少なくともひとつが、規定する投影面積を得られるのであれば、いずれか、あるいは両方とも、各々対応する前記基板２の二つの側面５、６の長さ（幅）よりも小さくしても良い。また、同じ板状放熱面１０、１１に、基板側面５、６の延在方向で隙間やスリットを設けて、板状放熱面１０、１１を幾つかに分割あるいは放熱面の面積（大きさ）や形状を変えて、投影面積を部分的に変えるようにしても良い。
【００２８】
また、これら二つの板状放熱面１０、１１は、基板２（表面３）を頂部とし、直角に交差するものの、直交せずに、間隔（隙間）２４を介して立設させている。しかし、これら板状放熱面１０、１１のうちの少なくともひとつが、規定する投影面積を得られるのであれば、これら放熱面（放熱フィン）１０、１１同士を、隙間２４を介さずに、あるいは部分的に介在させて、互いに直交させて一体化（連続化）させても良い。これらは、基板２の他の側面７、８などに板状放熱面を一体かつ連続して形成した場合も同様である。
【００２９】
図２：
図２は、平面視が真円形（円盤）あるいは楕円形であるような、円形基板２の表面３に、ＬＥＤ素子９を取付け（実装し）ている。そして、この基板２の周囲の円弧状に連続する側面全部（全周）に、基板２を頂部とする円筒状の板状放熱面１２を、放熱面としては一つ、一体かつ連続して形成している。この図２の態様では、基板２の平坦面（平面）の向きをＹ方向とすると、互いに異なるＸ、Ｚ方向に各々向く、二つの方向の投影面積Ｐ２、Ｐ３が、互いに異なる二つの方向の投影面積となる。このＸ方向に向く投影面積Ｐ２と、Ｚ方向に向く投影面積Ｐ３が基板２の各断面積Ｓに対して、Ｐ≧８×Ｓを各々満足するかどうかが問題となる。
【００３０】
勿論、規定する投影面積を得られるのであれば、基板２の周囲の円弧状に連続する側面（板厚乃至厚み方向の側面）部分５、６、７、８のうちの一部のみに、円筒状の板状放熱面１２を、基板２を頂部として一体かつ連続して形成して良い。すなわち、板状放熱面１２を基板２の周囲（円周）の側面全部（全周）に設けずとも、円周方向でスリットや隙間を設けて、いくつかに分割するか、板状放熱面１２を円周方向で部分的に設けず、基板側面５、６、７、８のうちのいずれかが部分的に露出するようにしても良い。
【００３１】
図２では、基板２の周囲（円周）の側面全部に設けられた円筒状の板状放熱面１２の長さ（幅）は、当然ながら基板２の円周に相当する。ちなみに、この板状放熱面１２が規定する投影面積を得られるのであれば、前記分割した他の板状放熱面や、一体であっても板状放熱面１２が部分的に、規定する投影面積を満たさず、小さな投影面積であっても良い。また、基板が平面視で三角形や四角形、多角形であれば、板状放熱面１２もこの形状に対応した三角形や四角形、多角形の角筒状となる。この点、図１は基板が平面視で四角形の二辺のみに板状放熱面１０、１１を設けた角筒状とも言える。
【００３２】
これら本発明のヒートシンク１は、例えば、好ましくはアルミニウムなどの一定の板厚を有する金属薄板を一体に成形してなり、全体が中空な筒状の立体形状を有している。すなわち、これら本発明のヒートシンク１は、金属薄板を曲げ加工あるいは絞り加工するによって、一枚の金属薄板から基板２と板状放熱面１０〜１２とを一体かつ連続して形成する実施形態が好ましい。
【００３３】
放熱面：
これら図１〜２のヒートシンク１の場合、各々共通して、前記した通り、基板２の側面５、６、７、８のいずれかまたは全部に、板状放熱面１０〜１２を、基板２を頂部として、一体かつ連続して形成してなる。このため、これら基板２と、板状放熱面１０〜１２とで、ＬＥＤ素子９の周囲に配置された、３次元のＸ、Ｙ、Ｚの３方向全てに各々向く、連続した放熱面を形成している。すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有する。
【００３４】
図１では、Ｙ方向に各々向く基板２の表裏面３、４と、Ｘ方向、Ｚ方向の２方向に各々向く板状放熱面１０、１１の平板状の表裏面とで、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に各々向く、連続した平板状放熱面を形成している。更に、この図１では、好ましくは０．７〜６ｍｍの範囲の一定の板厚さえあれば、基板２の板厚方向（厚み方向）の側面７、８や、板状放熱面１０の板厚方向（厚み方向）の各両側面１４、１５と底面１６、板状放熱面１１の板厚方向（厚み方向）の各両側面１７、１８と底面１９も、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に各々向く、連続した平板状放熱面を形成している。板状放熱面１０、１１との間に前記隙間３０を介在させれば、このような板状放熱面１０の板厚方向の側面１５と、板状放熱面１１の板厚方向側面１６とを得ることができる利点もある。以上の通り、図１では、基板や板状放熱面（放熱フィン）の各表裏面の平板状放熱面だけでなく、基板や板状放熱面の前記板厚方向の各放熱面も含めて、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有する。
【００３５】
図２の場合にはひとつの板状放熱面１２のみである。ただ、この板状放熱面１２は基板２の周囲の円形な（円弧状に連続する）側面全部（全周）に亘って、円形に（円弧状あるいは円筒状に）連続して一体かつ連続して形成されている。したがって、この図２でも、Ｙ方向に各々向く基板２の表裏面３、４と、Ｘ、Ｚ方向に各々向く板状放熱面１２の平板状の表裏面と、好ましくは０．７〜６ｍｍの範囲の一定の板厚さえあれば、Ｙ方向に各々向く円形に（円弧状に）連続した底面２０とで、連続した放熱面を形成している。以上の通り、図２でも、基板や板状放熱面（放熱フィン）の各表裏面の平板状放熱面だけでなく、板状放熱面１２の底面２０の各放熱面も含めて、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有する。このため、ＬＥＤ素子９からの熱が、基板２のＬＥＤ素子取付側の面（表面）３を介して、裏面４や各板状放熱面１０〜１２へ連続して伝熱される連続伝熱面を形成している。また、これら連続伝熱面から連続して熱を放射する連続放熱面を形成している。
【００３６】
板状放熱面の投影面積：
以上の３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有してなるヒートシンクの基本構造を前提に、本発明では、前記板状放熱面１０〜１２における、互いに異なる二つの方向の板状放熱面同士の投影面積Ｐが、Ｐ≧８×Ｓ、すなわち投影面積Ｐが対応する基板断面積Ｓの８倍以上、好ましくはＰ≧１２×Ｓ、すなわち投影面積Ｐが対応する基板断面積Ｓの１２倍以上を各々満足するものとする。言い換えると、互いに異なる二つの方向の前記板状放熱面の投影面積Ｐ同士が、Ｐ≧８×Ｓ、好ましくはＰ≧１２×Ｓなる関係（式）を各々満足していれば、これを満足していない板状放熱面が他にあっても、また板状放熱面にこの関係を満足していない部分が部分的にあっても勿論良い。
【００３７】
互いに異なる二つの方向の前記板状放熱面同士の投影面積Ｐが、この基板断面積Ｓとの関係を満足するよう、各々（二つとも、両方とも）一定以上の大きさとすることによって、ヒートシンクが閉鎖空間内で使用される場合に、放射を主体とする放熱効率を格段に向上させることができる。すなわち、投影面積Ｐをこの一定以上の大きさとすることによって、車載ＬＥＤランプ用などの空気による対流がないか少ない閉鎖空間内での、図１〜２のタイプのヒートシンクのＬＥＤ素子９の放熱を、放射を主体とする放熱とし、その放熱効率を格段に向上させることができる。言い換えると、図１〜２のＸ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有するヒートシンクは、その形状（構造）と前記投影面積Ｐとの相乗効果によって、車載ＬＥＤランプ用などの空気による対流がないか少ない閉鎖空間内でのＬＥＤ素子９の放熱を、放射を主体とする放熱とし、その放熱効率を格段に向上させることができる。
【００３８】
一方、前記板状放熱面１０〜１２において、互いに異なる二つの方向の板状放熱面同士の投影面積Ｐがこの関係を満足せず、いずれもか、あるいはいずれかが、投影面積ＰがＰ＜８×Ｓ、すなわち投影面積Ｐが対応する基板断面積Ｓの８倍未満、と小さすぎると、ヒートシンクが閉鎖空間内で使用される場合に、放射を主体とする放熱効率を向上させることができない。言い換えると、図１〜２のＸ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有するヒートシンクであっても、その形状（構造）との相乗効果が発揮されず、車載ＬＥＤランプ用などの空気による対流がないか少ない閉鎖空間内でのＬＥＤ素子９の放熱を、放射を主体とする放熱とするか、その放熱効率を向上させることができない。前記した通り、図１〜２のＸ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた放熱面を有するタイプのヒートシンクは、車載ＬＥＤランプ用などの前記閉鎖空間内で使用される場合には、その放熱面形状や立体形状との相乗による、特有の問題として、その板状放熱面の投影面積が、放射による放熱に大きく影響するからである。
【００３９】
ここで、板状放熱面１０〜１２の投影面積Ｐとは、各板状放熱面１０〜１２の投影面積として、各板状放熱面に対して直角方向から照射される平行光によって投影される投影面積Ｐとして規定する。この照射される平行光の角度が、各板状放熱面に対して各々直角方向ではなく、それ以外の角度となると，最も効率的に放射伝熱が起こる条件である，２つの伝熱面が正対する場合の放熱面積を規定することにならず、板状放熱面の放熱性能を正しく決める指標として好ましくない。この場合に規定される投影面積は伝熱面が最も効率良く放射伝熱をする場合の放熱面積となり、板状放熱面の放熱面積の影響を最も適切に表現する指標として好適である。
【００４０】
本発明では前記板状放熱面１０〜１２の投影面積Ｐを、図１〜２に示す前記基板２の断面積Ｓに対する倍率として規定するが、この基板２の断面積Ｓとは、図１〜２の基板２に点線で示す通り、基板２の前記ＬＥＤ素子の取付位置９を通る（９に交わる）とともに、前記板状放熱面１０〜１２の各投影面と互いに平行な各断面Ｃの各面積Ｓである。
【００４１】
図１では、板状放熱面１０の投影面積Ｐ０と、板状放熱面１１の投影面積Ｐ１との、互いに異なる方向の二つの板状放熱面の投影面積Ｐがいずれも規定を満足することが必要となる。すなわち、この板状放熱面１０に対して直角方向から照射される光によって投影される投影面積Ｐ０が、基板２の断面積として、ＬＥＤ素子９の取付位置を通るとともに板状放熱面１０の投影面と互いに平行な断面Ｃ０の面積Ｓ０に対して、Ｐ≧８×Ｓを満足することが必要となる。また、板状放熱面１１に対して直角方向から照射される光によって投影される投影面積Ｐ１が、基板２の断面積として、ＬＥＤ素子９の取付位置を通るとともに板状放熱面１１の投影面と互いに平行な断面Ｃ１の面積Ｓ１に対して、Ｐ≧８×Ｓを満足することが必要となる。
【００４２】
図２では、基板が楕円状の場合や円弧や小判形の場合には、長径側（あるいは面積が多きな部分側）の板状放熱面の投影面積Ｐ２と、方向が異なる短径側（あるいは面積が小さな部分側）の板状放熱面の投影面積Ｐ３との二つの投影面積の１つ以上が規定を満足するかどうかの対象となる。これに対して、真円状の場合には、いずれの方向の投影面積も等しいので、基板２の平坦面（平面）の向きをＹ方向とすると、互いに異なるＸ、Ｚ方向に向く少なくとも二つの板状放熱面を選択する。この二つの板状放熱面とは、Ｘ方向に向く投影面積Ｐ２を有する板状放熱面と、Ｚ方向に向く投影面積Ｐ３を有する板状放熱面である。そして、これら板状放熱面の各投影面積Ｐ２、Ｐ３が基板２の各断面積Ｓに対して、Ｐ≧８×Ｓを各々満足することが必要となる。すなわち、これら板状放熱面に対して直角方向から照射される光によって投影される投影面積Ｐ２かＰ３が、基板２の断面積として、ＬＥＤ素子９の取付位置を通るとともに、各投影面と互いに平行な断面Ｃ２、Ｃ３の面積Ｓ２、Ｓ３に対して、Ｐ≧８×Ｓを満足することが必要となる。
【００４３】
放熱の原理、作用：
このような本発明のヒートシンク１を、空気の対流のない空間に設置してＬＥＤ照明を行う場合の放熱の原理（作用）について説明する。ＬＥＤ素子取付面３に装着されたＬＥＤ素子９を発光させると、これに伴ってＬＥＤ素子９の発する熱（熱流束）Ｑが、基板２のＬＥＤ素子取付面３に、ＬＥＤ素子９の底部の装着部（図示せず）を通じて伝導される。これに引き続き，ＬＥＤ素子取付面３に伝導された熱Ｑは、取付面３側の放熱面１０、１１だけでなく、裏面４や、この裏面４側の放熱面１２、１３にも、前記した各放熱面に連続して速やかに（遅滞無く）、しかもほぼ等しく高いレベルで、ＬＥＤ素子９を中心とする同心円状に伝達（伝導）される。これに対して、これら基板と板状放熱面とによって、ＬＥＤ素子９を中心として、このＬＥＤ素子９の周囲に、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも向いた板状放熱面を形成している。そして、これら板状放熱面は充分な投影面積を有する。このため、これら放熱面の表面から、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元のいずれの方向へも放射による放熱が等しく一定レベル以上で行われ、放熱効率を著しく高めることができる。
【００４４】
ここで、車載照明用のハウジングの狭い空間内乃至閉鎖空間内で必要とされる、放射による放熱の場合には、図１〜図３の左下あるいは右下に表示したＸ、Ｙ、Ｚ軸方向（３次元方向）での投影面積の大きさがその効率を左右することになり、この投影面積が大きいほど、熱の放射効率が向上することになる。
この点、図４の従来例のヒートシンクＨは、Ｙ方向の投影面積は、基板部３０の平面とフィン部４０の上側の平面との合計となるので、フィン部４０同士の重なりがないので、材料のムダがなく、投影面積が大きい。しかし、Ｚ方向の投影面積は、基板部３０の側面とフィン部４０の側面との合計となり、櫛歯状となり空間が多いため、基板部３０の長さとフィン部４０の高さを掛けた総面積の５０％に満たない小さな面積となる。また、Ｘ方向の投影面積は、基板部３０の正面とフィン部４０の正面の合計となり、フィン部４０が例えば４枚もあるにもかかわらず、これらが重複して１枚と同じ投影面積であり、材料のムダが多く、放熱面積当りの熱の放射効率が低い。すなわち、Ｘ方向においては、多数のフィンが重複して空間を占有しているが、この占有空間が大きい割には投影面積が小さく、熱の放射効率が低い。更には、このＸ方向フィンの枚数が過剰で、この過剰なフィンのために材料のムダも大きく、重量が重くなる問題もある。                    
【００４５】
言い換えると、図４の従来例のヒートシンクＨは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向（３次元方向）のいずれかの方向の熱の放射効率が必ず低くなる。この結果、３次元方向のいずれの方向の熱の放射効率を高めることができないので、総合的な熱の放射効率が低くなる。また、前記したＸ方向などでフィンの枚数が過剰となって材料のムダも大きい。すなわち、これら従来技術に共通するのは、ヒートシンクの三次元のいずれの方向においても、材料のムダがなく、占有空間が小さい割りに、熱の放射効率が高いヒートシンクとはできなかったいう点である。
【００４６】
ちなみに、この点は、前記特許文献５も同様であって、多数配列されたコの字状のひしゃく部分の放熱部が重複する方向では、占有空間が大きい割に、熱の放射効率が低く、３次元の３つの方向の総合的な熱の放射効率からすると、特にＸ方向の材料のムダが多い。また、前記スリット状の開口部の幅には、ヒートシンクの大きさ自体や前記放熱部の側の面積を確保するための大きな制約があって、必然的に狭幅となるため、閉鎖された空間内に適用される場合、空気の対流による放熱効率の向上も、実際に期待するほどには発揮されない。
【００４７】
図３：
また、図３のヒートシンク２５は比較例を示しており、基板の１側面に板状放熱面１３のみのひとつしか無く、この板状放熱面１３の投影面積をいかに広くしても、放射による放熱性が不十分となる。
【００４８】
この図３では、平面視が四角形（矩形）の基板２の表面３に、ＬＥＤ素子９を取付け、この基板２の四周囲の側面５、６、７、８のうちの側面５のみに、基板２を頂部として、板状放熱面１３を１つ、一体かつ連続して形成してなる。すなわち、前記図１の発明例の場合と比較して、基板２の側面６の板状放熱面１１が無いことを除いた以外は基本的に同じである。
【００４９】
また、この図３の場合には、基板側面の板状放熱面は、基板側面５の板状放熱面１３のみであり、Ｙ方向に各々向く基板２の表裏面３、４と、Ｘ方向に各々向く板状放熱面１３の平板状の表裏面とで、Ｘ、Ｙの２方向に各々向く、連続した平板状放熱面は形成している。また、０．７〜６ｍｍの範囲の一定の板厚さえあれば、基板２の板厚方向（厚み方向）の側面６、７、８や、板状放熱面１３の板厚方向（厚み方向）の各両側面２１、２２と底面２３も放熱面を形成している。そして、板状放熱面１３の投影面積Ｐ４は、基板２の断面積Ｃ４の断面積Ｓ４に対して、Ｐ≧８×Ｓを満足している。
【００５０】
しかし、この図３のＺ方向の放熱面は、基板２の板厚方向（厚み方向）の側面６や、板状放熱面１３の板厚方向（厚み方向）の各両側面２２のみであって、平板状放熱面が無い。この結果、前記側面６や２２からなる、Ｚ方向に各々向く放熱面の投影面積Ｐ５を大きくするには限界があり、この投影面積Ｐ５を、Ｐ≧８×Ｓとはできない。このため、板状放熱面１３の前記投影面積Ｐ４によって、Ｘ方向の投影面積を満足しても、このＺ方向の放熱面の投影面積が不足してしまうので、互いに異なる方向に向く少なくとも二つの板状放熱面がＰ≧８×Ｓを各々満足できていない。このため、このＺ方向の放熱面の放射による放熱性は小さく、全体として十分な放射放熱性は発揮されない。
【００５１】
本発明ヒートシンクは、周囲の放熱空間が閉鎖されて容積が小さく空気の対流がほとんどないような使用（設置）状態で、空気の対流による放熱がほとんど期待できない使用（設置）環境で最適である。このような使用環境では、放熱のためには、放射による放熱を中心とする必要があり、放熱面表面積の増加によって空気の対流を主たる放熱性能とする、前記従来のヒートシンク構造では、この放射による放熱が不十分となり、全体として効率的な放熱が達成できない。これに対して、本発明ヒートシンクは、前記放熱側面などの放熱面からの熱の放射による放熱が主体であり、空気の対流による放熱がほとんど期待できない使用（設置）環境に最適なヒートシンクと言える。
【００５２】
しかも、ＬＥＤ素子取り付け面３と板状放熱面を含めた各放熱面が、その間に接合面を介さない一体構造であるため、別個に製作されたこれら両者を接合する場合に発生するような接触熱抵抗が生じない。このため、ＬＥＤ素子取り付け面３と各放熱面の間の熱伝導が容易で、結果としてヒートシンク全体の放熱性能が著しく高くなる。また、ヒートシンク１の構造が、放熱面が３次元のＸ、Ｙ、Ｚのいずれの方向へも向いている構造ゆえに剛性が高い。このため、車載照明等において振動を受けるような用途であっても、特段の補強部材等を用いることなく、その形状を保つことができ、メンテナンスフリーや高寿命化を達成できる。
【００５３】
ＬＥＤの消費電力：
本発明のヒートシンク１は優れた放熱効果を有するが、熱源となるＬＥＤ９の消費電力が莫大になると、その優れた放熱効果をもってしても、放熱性能が不足することもある。よって、本発明の好ましい適用範囲として、ＬＥＤ９の消費電力が２０Ｗ以下が好適な範囲といえる。なお、比較的消費電力の小さいＬＥＤ９が複数取り付けられるような場合では、それら複数のＬＥＤの消費電力の和が２０Ｗ以下になる範囲が好適な条件といえる。
【００５４】
素材：
本発明のヒートシンク１は、優れた放熱効果を、ヒートシンクの形状、構造を複雑化させず、放熱面の数を多くせず、逆に、構造を単純化し、放熱面の数を少なくすることによって達成できる。この結果、種々の素材材料や製造方法あるいは製造工程を選択することができ、安価でつくりやすいヒートシンクを提供することができる。この点で、素材、材料は、例えば、アルミニウム（純アルミニウム）やアルミニウム合金、銅（純銅）や銅合金、鋼板、樹脂、セラミックなどの種々の素材材料や、板を素材とする絞り加工、折り曲げ加工、ダイキャストや鋳造、鍛造、押出などの製造方法あるいは製造工程を選択することができる。
【００５５】
アルミニウムまたはアルミニウム合金：
ヒートシンク１としての必要特性である、強度、剛性、軽量化、耐食性、熱伝導性，熱伝達性、熱放熱性、加工性などを兼備する素材としては、アルミニウム（純アルミニウム）やアルミニウム合金が好ましい。アルミニウム（純アルミニウム）やアルミニウム合金は、ヒートシンクに求められる熱伝導特性と放熱特性が特に大きく、ＡＡ乃至ＪＩＳ規格に規定される１０５０など、１０００系の純アルミニウムが好ましい。
【００５６】
ただ、ヒートシンク１、すなわち基板２と板状放熱面１０〜１２とをアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる場合には、このアルミニウムまたはアルミニウム合金素材あるいはヒートシンク１の、熱伝導率λや各放熱面の表面放射率ε、板厚を規定することが好ましい。これによって、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるヒートシンク１の、車載ＬＥＤランプ用などの前記閉鎖空間内でのＬＥＤ素子９の放熱を放射を主体とする放熱として放熱効率をより向上させることができる。具体的には、熱伝導率λが１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるとともに、前記基板と板状放熱面との表面放射率εが０．６５以上であり、前記基板と板状放熱面との板厚を０．７〜６ｍｍの範囲とする。
【００５７】
熱伝導率λ：
ヒートシンク１を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金の熱伝導率λは１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは１４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とする。この熱伝導率λが低いと、前記した通り、ヒートシンク１の構造として、ＬＥＤ素子９からの熱が基板２のＬＥＤ素子取付側の面（表面）３を介して、裏面４や各放熱面の周囲の側面や板厚方向の面へ連続して伝熱される連続伝熱面を形成したとしても、高い熱伝導率が達成できない。
【００５８】
熱伝導率λのＷ／（ｍ・Ｋ）の単位の意味は、1メートルにつき1度の温度勾配があるとき、1平方メートルの断面を通って1秒間に1ジュールの熱が移動することである。代表的な金属の２７℃の熱伝導率は、化学便覧改訂４版によれば、銅：４０２、アルミニウム：２３７、ステンレス(Cr 18%, Ni 9%, C 0.05% 残りFe)：１５、真鍮(Cu 70%, Zn 30%)：１１９となっている。
【００５９】
ヒートシンク１を、鋳造材（鋳物）、冷延板材（圧延板材）、押出形材などのアルミニウムまたはアルミニウム合金展伸材から構成すれば、前記熱伝導率λを１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは１４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることができる。この点、アルミダイキャストは密度の関係から、熱伝導率λが８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、前記熱伝導率を達成できないため、不適である。また、使用するアルミニウムの合金種は、高熱伝導率化の点では、ＪＩＳ規格内の組成や、この規格に相当する組成である純アルミニウムが好ましい。ただ、熱伝導率は低くなるものの、ヒートシンクへの成形性や加工性の向上、あるいは強度、剛性の向上の点から、ＪＩＳ規格内の組成や、この規格に相当する組成である、種々のアルミニウム合金も、薄板でも高強度である特性を活かして利用可能である。
【００６０】
各放熱面の表面放射率ε：
以上の基本構造や熱伝導率λを前提にした、ヒートシンク１の前記した放射主体の放熱効率を高めるためには（ヒートシンク１の高い放熱性を得るためには）、ヒートシンク１、すなわち、ヒートシンク１を構成する基板２および板状放熱面１０〜１２の各放熱面の表面放射率εは高い方が好ましい。この表面放射率εが高いほど、ヒートシンクとしての放射による伝達熱量を増大することができる。この点で、前記表面放射率εは０．６５以上とする。
【００６１】
この放射率εとは、実際の物体の熱放射の理論値（理想的な熱放射体である黒体の熱放射）に対する割合であって、実際の測定は、特開２００２−２３４４６０号公報に記載された方法でもよく、市販のポータブル放射率測定装置によって測定してもよい。
【００６２】
本発明のヒートシンク１をアルミニウム（純アルミニウム）またはアルミニウム合金から構成すれば、比較的低い表面放射率εしか得られないが、表面放射率εを０．６５以上の高い値とするために、基板および板状放熱面の各放熱面の表面に、放熱率が高い、黒色、グレー、白色などの塗料のプレコート処理（塗装皮膜）を施しても良い。このプレコート処理は、絞り加工前に予め素材金属薄板に施せば、絞り加工における潤滑剤の役割も果たす。またこの他に成形加工後のヒートシンクの表面に電着塗装やアルマイト処理などを行って、表面放射率εを高めても良い。
【００６３】
基板および板状放熱面の板厚：
前記基本構造や熱伝導率λを前提にして、ヒートシンク１の放射主体の放熱効率を高めるために、ヒートシンク、すなわち、基板２および板状放熱面１０〜１２の板厚は０．７〜６ｍｍの範囲、好ましくは０.９〜３.０ｍｍの範囲とする。
板厚が大きい（厚い）ほど放射主体の高い放熱効率が得られる。これは、板厚が大きい（厚い）ほど板面内での熱伝導が生じ易くなるためである。このため、ＬＥＤ素子９からの熱が基板２のＬＥＤ素子取付側の面（表面）３を介して、裏面４や各放熱面の周囲の側面や板厚方向の面へ連続して伝熱される連続伝熱面を形成したヒートシンク１構造となってさえいれば、大きいサイズの基板および板状放熱面が使えるなど、高い放熱性が期待できる。
【００６４】
ただ、車載ＬＥＤランプなど、軽量化が要求され、設置される空間が限られる用途では、そのサイズや板厚の上限にも自ずと限界がある。したがって、基板および板状放熱面の板厚は６ｍｍ以下、好ましくは３.０ｍｍ以下とし、前記の通り規定した０．７〜６ｍｍの範囲、好ましくは０.９〜３.０ｍｍの範囲とする。
【００６５】
基板および板状放熱面の板厚は前記範囲内であれば、全て同じであっても、互いに種々変えても良い。
【００６６】
実施形態の共通事項：
以上説明した、基板２の取付面３や裏面４、放熱面１０〜１２の各放熱面に、ヒートシンク１の用途や取り付け部位に応じて、部品取付け用の空間やスリットあるいは部分形状などが、これら各面の一部に、これらの面を切り欠く加工や、凹凸あるいは段差などを設ける三次元の成形加工によって設けられても良い。更には、放熱側面は、部品取付け等の必要に応じて、各面の一部が省略あるいは形状が変更されていても良い。
【００６７】
本発明のヒートシンク１は、優れた放熱効果を、ヒートシンクの形状、構造、特に、板状放熱面の形状、構造を複雑化させず、板状放熱面の数を多くせず、逆に、構造を単純化し、板状放熱面の数を少なくすることによって達成できる。この結果、種々の素材材料や製造方法あるいは製造工程を選択することができ、安価でつくりやすいヒートシンクを提供することができる。
【００６８】
（車載ランプへの装着）
車載ＬＥＤランプなどへの本発明ヒートシンクの装着は、これまで汎用されているヒートシンクの装着と同様に行うことができ、この点が利点でもある。
通常、車載ＬＥＤランプ（車両用灯具）は、光源としてのＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤからの光を光照射方向前方に向かって反射するリフレクタと、これらのＬＥＤ基板及びリフレクタを包囲するハウジングと、ハウジングの開放した前端を閉鎖する透明材料から成るアウターレンズ、ＬＥＤ基板に熱的に接触して配置されたヒートシンクとを含んでいる。前記リフレクタは、金属や樹脂材料から成形されていて、ＬＥＤ基板上のＬＥＤ付近に焦点を有する放物面系の反射面を備えている。ここで、本発明のヒートシンクは、前記ＬＥＤ基板あるいはＬＥＤ基板に熱的に接触して配置されたヒートシンクとして用いられる。
【００６９】
この点で、本発明ヒートシンクは、例えば、前記した図５の車載ＬＥＤランプに対しても、前記灯具ユニット５５として、マウントプレート５７上に、本発明のＬＥＤ素子を実装した基板２を装着し、ヒートシンクとして組み込むことができる。ただ、この場合にでも、本発明ヒートシンクは、車載ＬＥＤランプとして、従来のヒートシンクのような空気に熱伝達で加熱された空気の対流による放熱ではなく、熱の放射による放熱が主体である点が大きく異なる。
【実施例】
【００７０】
前記図１、２、３の各形状のヒートシンクであって、板状放熱面の投影面積を種々変えて、実際に製造し、車載ＬＥＤランプを模擬した閉空間内で、装着したＬＥＤ素子に電流を加え、発光させた上で、ＬＥＤ素子の温度を実測した。これらの熱の放射による放熱性能の評価結果を表１に示す。
【００７１】
各ヒートシンクの各々の板状放熱面の投影面積の変更は、矩形の板状放熱面１０〜１２の面積＝サイズ（Ｙ方向の高さ）のみを変えて行った。基板２の形状や大きさ、基板２と放熱面１０〜１２の板厚は２．０ｍｍと全て同じとし、熱伝導率λも共通して２１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。図１、３の基板２の矩形形状（平面視）の大きさは共通して１００ｍｍ（Ｚ方向）×１００ｍｍ（Ｘ方向）、図２は、共通して板厚２ｍｍ×直径１００ｍｍの真円形（平面視）の基板２とした。
【００７２】
図１、３の各ヒートシンクは、プレス成形にてＪＩＳの１０５０系アルミニウム冷延板の端部を各板状放熱面に折り曲げ加工し、図２のヒートシンクは、プレス成形にてＪＩＳの１０５０系アルミニウム冷延板を絞り加工して製造した。
【００７３】
各例とも共通して、表面には、市販の黒色のカチオン系樹脂皮膜を電着塗装した。このときの表面放射率は、宇宙航空研究開発機構が開発した市販のポータブル放射率測定装置で測定すると、各例とも基板２と板状放熱面１０〜１２の各放熱面はいずれも共通して同じ０．８５であった。
【００７４】
また、各例とも共通して、基板に市販のＬＥＤ素子を装着した上で、直流電源より、３．７Ｖ、０．８５Ａの電流（３．１４５Ｗ）を加えてＬＥＤ素子を発光させた。この際、ＬＥＤ素子の温度を熱電対でモニタしながら、車載ＬＥＤランプの空気の対流の無い閉空間を模擬した３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍの木製の筒体内にヒートシンクを密閉して置いた。そして、ヒートシンク周囲の雰囲気温度を車載ＬＥＤランプの閉鎖空間を模擬し、２０℃とした室内雰囲気中で発光させた。そして、一定時間経過後に上昇あるいは下降せずに定常状態となった温度を計測した。計測は各例とも５回行い、その平均温度を求めて評価した。
【００７５】
表１に示す通り、好ましい形状のヒートシンクである図１、２の発明例１、２、４、５は、前記した通り、基板と板状放熱面との熱伝導率λが１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるアルミニウムからなるとともに、前記基板と板状放熱面との表面放射率εが０．６５以上である。その上で、ヒートシンクの板厚が各々０．７〜６ｍｍの規定範囲内の２.０ｍｍで、板状放熱面１０〜１２の互いに異なる二つの方向の投影面積Ｐ０、Ｐ１(単位ｍｍ２)がともに、あるいはＰ２、Ｐ３(単位ｍｍ２)がともにＰ≧８×Ｓを各々満足する。
【００７６】
この結果、車載ＬＥＤランプを模擬した空気の対流の無い閉空間の中でも、定常時のＬＥＤ素子温度は、素子の発光効率が低下しない許容温度が例示した前記１００℃以下である、４２℃以下の極めて低温に保持できている。したがって、これら発明例は、熱の放射による優れた放熱性能（冷却性能）を有することが確認できた。
【００７７】
これに対して、比較例３、６は、好ましい形状のヒートシンクである図１、２であり、前記熱伝導率λが１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上で、前記表面放射率εが０．６５以上であり、ヒートシンクの板厚が各々０．７〜６ｍｍの規定範囲内の２.０ｍｍである。しかし、比較例３は板状放熱面の投影面積Ｐ０、Ｐ１(単位ｍｍ２)がともに、比較例６はＰ２、Ｐ３(単位ｍｍ２)がともに、基板の断面積Ｓに対してＰ≧８×Ｓを満たさず、小さすぎる。このため、板状放熱面１０〜１１の互いに異なる二つの方向の投影面積ＰがＰ≧８×Ｓを各々満足できていない。
【００７８】
また、比較例７は、図３の通り、Ｘ方向に向いた板状放熱面１３の影面積Ｐ４(単位ｍｍ２)はＰ≧８×Ｓを満たしているが、Ｚ方向に向いた放熱面６、２２の影面積Ｐ５(単位ｍｍ２)がＰ≧８×Ｓを満たしておらず、Ｚ方向の放熱面の放射による放熱性能が不足している。このため、板状放熱面１２の互いに異なる二つの方向の投影面積ＰがＰ≧８×Ｓを各々満足できていない。
【００７９】
この結果、これら比較例のヒートシンクは、定常時のＬＥＤ素子温度は、許容温度の１００℃以下ではあるが、前記発明例よりも高温となっており、車載ＬＥＤランプを模擬した空気の対流の無い閉空間の中では、熱の放射による放熱性能（冷却性能）が劣る。
【００８０】
なお、これら一連の試験は、実際の車に搭載時に想定されるエンジンや熱交換器、各種の電気機器からの入熱、直射日光による入熱などが考慮されていない。このため、ＬＥＤ素子温度は、実際の車載ＬＥＤ（実車搭載ＬＥＤ）でのＬＥＤ素子温度よりも低めに出ていると考えられる。ただ、これら一連の試験は、ヒートシンクの性能比較としては十分な精度と再現性とを有する。
【００８１】
以上の事実から、本発明ヒートシンクの構造、熱伝導率λ、表面放射率ε、ヒートシンクの板厚、各板状放熱面の投影面積Ｐの、放射を主体とする放熱効率の臨界的な意義が裏付けられる。
【００８２】
【表１】
0005940863.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上、本発明ヒートシンクは、前記放熱側面などの放熱面からの熱の放射による放熱が主体であり、しかも、この放射を主体とする放熱効率を格段に向上させることができる。このため、空気対流がほとんどない狭い使用空間（使用、設置環境）に最適なヒートシンクである。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの素材の使用量を最小限にし、ヒートシンクの小型化及び薄型化が可能で、デザインの自由度が高く、製造コストが廉価なヒートシンクを提供できる。このため、車載ＬＥＤランプなど車両用照明灯具向け放熱部品あるいはインバーターや各種の電気機器の冷却用の冷却ボックスに使用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１：ヒートシンク、２：基板、３：基板のＬＥＤ素子取付面、４：基板の裏面、５、６、７、８：基板の板厚方向側面、９：ＬＥＤ素子、１０、１１、１２、１３：板状放熱面、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３：板状放熱面の側面側、底面側の板厚方向の放熱面、Ｐ：板状放熱面の投影面積、Ｃ：基板の断面、Ｓ：断面Ｃの断面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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