(57)【要約】【課題】放熱構造の軽量化を実現して、設置のための作業を省力化する。【解決手段】照明装置は、一以上の半導体発光素子１と、半導体発光素子１が実装面２Ｘに実装される実装基板２と、半導体発光素子１に供給する電力を調整するための電源部６と、実装基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で固定される金属製の支持体３と、支持体３に熱結合状態で固定される複数の放熱板４とを備えており、放熱板４を、カーボンを含有した紙製としている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が実装面に実装される実装基板と、
前記半導体発光素子に供給する電力を調整するための電源部と、
前記実装基板の第二面に熱結合状態で固定される金属製の支持体と、
前記支持体に熱結合状態で固定される複数の放熱板と
を備える照明装置であって、
前記放熱板が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載される照明装置であって、
前記支持体が板状で、前記実装基板に対して略垂直姿勢に配置されると共に、
該支持体の表面から突出するように前記複数の放熱板が固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載される照明装置であって、
前記複数の放熱板は、隣接する放熱板同士が互いに離間される姿勢で前記支持体の両面に固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載される照明装置であって、
前記複数の放熱板は、前記実装基板に対して略垂直姿勢で配置されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記支持体が、軸方向に延びる複数列の連結溝を互いに略平行に形成しており、各々の連結溝に前記放熱板の側縁を挿入して固定してなることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記放熱板が、前記第二面に熱結合状態で連結されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記支持体が、前記実装基板の第二面であって、前記実装面において前記半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に配置されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載される照明装置であって、
前記支持体が、前記半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に、前記第二面との接触面積を大きくする熱伝導部を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記支持体が、断面視を円弧状とする板状の本体部と、前記本体部の両側部に連結された連結部とを備えており、該支持体が前記連結部を介して前記実装基板に固定されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一に記載される照明装置であって、
一の支持体と、該支持体に固定された複数の放熱板とで放熱ユニットを構成しており、
前記放熱ユニットを前記実装基板の第二面に複数配置してなることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載される照明装置であって、
互いに隣接する放熱ユニット同士の間に通気隙間を設けてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載される照明装置であって、
前記複数の放熱ユニットが、前記実装基板の第二面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載される照明装置であって、
前記複数の放熱ユニットは同一形状であって、各放熱ユニットが前記実装基板の中心に対する回転の軌跡上に配置されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記放熱ユニットは、前記支持体の両面に複数の放熱板が固定されると共に、該支持体の一方の面が前記実装基板の外周縁側に、他方の面が前記実装基板の中心部側に対向する姿勢で前記第二面に固定されており、
前記実装基板の外周縁側に配置される複数の放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の外周縁に接近して延長されると共に、
前記実装基板の中心部側に配置される放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の中心部に接近して延長されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記放熱ユニットを偶数個備えており、
奇数番目に配置される放熱ユニットを第一放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、
偶数番目に配置される放熱ユニットを第二放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置してなることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか一に記載される照明装置であって、さらに、
前記実装基板の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板を備えており、
前記実装基板と前記背面板との間に複数個の放熱ユニットが配置されると共に、該放熱ユニットの支持体でもって前記実装基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載される照明装置であって、
前記背面板に背面板通気口が開口して設けられてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記実装基板が、前記支持体に固定される前記複数の放熱板に対向して基板通気口を開口してなることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記放熱板の熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
一以上の半導体発光素子が実装面に実装される実装基板を備える照明装置と接続され、該半導体発光素子から発生する熱を放熱するための放熱器であって、
実装基板の実装面の裏面側に、該実装基板と熱結合状態で固定するための固定構造を有する金属製の支持体と、
前記支持体に熱結合状態で固定される複数の放熱板と
を備えており、
前記放熱板が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２１】
請求項２０に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記支持体が板状で、実装基板に対して略垂直姿勢に配置されると共に、
該支持体の表面から突出するように前記複数の放熱板が固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２２】
請求項２１に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記複数の放熱板は、隣接する放熱板同士が互いに離間される姿勢で前記支持体の両面に固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記複数の放熱板は、実装基板に対して略垂直姿勢で配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２４】
請求項２０〜２３に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記支持体が、軸方向に延びる複数列の連結溝を互いに略平行に形成しており、各々の連結溝に前記放熱板の側縁を挿入して固定してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２５】
請求項２０〜２４のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記放熱板が、実装基板の第二面に熱結合状態で連結されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２６】
請求項２０〜２５のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記支持体が、実装基板の第二面であって、実装面において半導体発光素子の実装された位置と対応する部位に配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２７】
請求項２０〜２６のいずれか一に記載される照明装置であって、
前記支持体が、実装基板との接触面積を大きくする熱伝導部を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２８】
請求項２０〜２７のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記支持体が、断面視を円弧状とする板状の本体部と、前記本体部の両側部に連結された連結部とを備えており、該支持体が前記連結部を介して実装基板に固定されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項２９】
請求項２０〜２８のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
一の支持体と、該支持体に固定された複数の放熱板とで放熱ユニットを構成しており、
前記放熱ユニットを実装基板の第二面に複数配置してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３０】
請求項２９に記載される照明装置用の放熱器であって、
互いに隣接する放熱ユニット同士の間に通気隙間を設けてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３１】
請求項２９又は３０に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記複数の放熱ユニットが、実装基板の第二面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３２】
請求項３１に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記複数の放熱ユニットは同一形状であって、各放熱ユニットが実装基板の中心に対する回転の軌跡上に配置されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３３】
請求項２９〜３２のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記放熱ユニットは、前記支持体の両面に複数の放熱板が固定されると共に、該支持体の一方の面が前記実装基板の外周縁側に、他方の面が前記実装基板の中心部側に対向する姿勢で実装基板に固定されており、
前記実装基板の外周縁側に配置される複数の放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の外周縁に接近して延長されると共に、
前記実装基板の中心部側に配置される放熱板の先端縁が、平面視において前記実装基板の中心部に接近して延長されてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３４】
請求項２９〜３３のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記放熱ユニットを偶数個備えており、
奇数番目に配置される放熱ユニットを第一放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、
偶数番目に配置される放熱ユニットを第二放熱ユニットとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３５】
請求項２９〜３４のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、さらに、
実装基板の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板を備えており、
実装基板と前記背面板との間に複数個の放熱ユニットが配置されると共に、該放熱ユニットの支持体でもって実装基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３６】
請求項３５に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記背面板に背面板通気口が開口して設けられてなることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【請求項３７】
請求項２０〜３６のいずれか一に記載される照明装置用の放熱器であって、
前記放熱板の熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする照明装置用の放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を使用する照明装置及び照明装置用の放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たな照明として、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体ダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子を光源として用いた照明装置が開発されている。これらは、低消費電力であり、小型で耐衝撃性が高く、長寿命であるなどの利点を有する。特に近年は、ＬＥＤの高出力化が進み、蛍光灯を置き換える他、水銀灯やハロゲンランプのような高出力の光源にも代替可能な高出力のタイプも開発されてきている。
【０００３】
しかしながら、このような半導体発光素子は、高出力化に伴い発熱量も大きくなるため、その効果的な放熱構造が求められている。例えば、ＬＥＤは、低消費電力であり、長寿命であることがその利点とされているが、長時間にわたって連続使用することで、その温度が異常な高温（例えば１００℃以上）まで上昇すると、その寿命が著しく短くなる等の問題点がある。このため、ＬＥＤを使用する照明装置においては、長時間連続使用する状態においても、ＬＥＤの温度が実質使用上問題のない温度（好ましくは８０℃未満）となるように温度制御されることが望ましい。特に、ＬＥＤはサイズ自体が小型であることから、放熱できる面積が少なく、長期にわたって安定した信頼性を確保するには効率の良い放熱構造が必須となる。そこで、金属製の放熱フィンなどをＬＥＤチップと熱結合状態とした放熱構造が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
このような金属製の放熱フィンは、熱伝導性と軽量化とを考慮してアルミニウム製のものが多用されている。しかしながら、アルミニウムといえども重量は相当あり、どうしても大型化が避けられない。特に、水銀灯に代わるような高出力タイプにおいては、放熱性能も相応に求められる結果、極めて大型で重い放熱フィンを照明装置の背面に付加するような形態となっている。また、水銀灯のような高出力タイプの照明は、工場用の照明やスタジアムの照明、街路灯、高速道路やトンネル用の照明といった用途で利用されているところ、これらは高所に設置されることが多い。このような用途においては、重い照明装置の設置作業の作業性が悪くなる。さらに、照明装置の重量が重くなると、その固定構造も相応の強度が求められ、特に、交換やメンテナンスが困難な高所取り付け用の照明装置においては耐久性も高い仕様が求められ、取り付け作業の手間の増大やコストアップが伴う。このため、より軽量で取り付け作業の容易な照明装置が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０５５６５９
【特許文献２】特開２０１３−４１６９号公報
【特許文献３】特開２０１３−５４９７７号公報
【特許文献４】特開２０１３−７３６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、放熱構造の軽量化を図った照明装置及び照明装置用の放熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の照明装置によれば、一以上の半導体発光素子１と、前記半導体発光素子１が実装面２Ｘに実装される実装基板２と、前記半導体発光素子１に供給する電力を調整するための電源部６と、前記実装基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で固定される金属製の支持体３と、前記支持体３に熱結合状態で固定される複数の放熱板４とを備え、前記放熱板４が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする。
上記構成により、照明装置に装備される放熱器の放熱板を紙製として、従来の金属製の放熱板に比べて大幅な軽量化を図ることができ、もって設置のための作業を省力化でき信頼性を向上できる利点が得られる。
【０００８】
本発明の照明装置は、前記支持体３を板状として、前記実装基板２に対して略垂直姿勢に配置すると共に、該支持体３の表面から突出するように前記複数の放熱板４を固定することができる。
上記構成により、支持体を板状として実装基板に対して略垂直姿勢に配置することで、支持体の裏面側の領域を有効に利用しながら広い放熱面積を確保できる。とくに、板状の支持体の表面から多数の放熱板を突出させることでより効果的に放熱できる。
【０００９】
本発明の照明装置は、前記複数の放熱板４を、隣接する放熱板４同士が互いに離間される姿勢で前記支持体３の両面に固定することができる。
上記構成により、支持体の両面に放熱板を突出させることで放熱面積を広くしながら、隣接する放熱板同士を互いに離間させることで各放熱板の放熱効果を向上できる。
【００１０】
本発明の照明装置は、前記複数の放熱板４を、前記実装基板２に対して略垂直姿勢で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の軸方向に配置することで、複数の放熱板に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板の第二面から放出される熱を、略垂直姿勢の放熱板に沿って移動させて効果的に放熱できる。
【００１１】
本発明の照明装置は、前記支持体３が、軸方向に延びる複数列の連結溝３４を互いに略平行に形成して、各々の連結溝３４に前記放熱板４の側縁を挿入して固定することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の定位置に簡単に固定できる。
【００１２】
本発明の照明装置は、前記放熱板４を、前記第二面２Ｙに熱結合状態で連結することができる。
上記構成により、実装基板から放熱板に直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。
【００１３】
本発明の照明装置は、前記支持体３を、前記実装基板２の第二面２Ｙであって、前記実装面２Ｘにおいて前記半導体発光素子１の実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、半導体発光素子から発生する熱をより効果的に支持体に熱伝導させて放熱できる。
【００１４】
本発明の照明装置は、前記支持体３が、前記半導体発光素子１の実装された位置と対応する部位に、前記第二面２Ｙとの接触面積を大きくする熱伝導部３６を備えることができる。
上記構成により、支持体は、熱伝導部を介してより広い面積で実装基板に熱結合できる。とくに、支持体の熱伝導部を半導体発光素子の実装位置と対応する部位に配置することで、より効果的に半導体発光素子の発熱を伝導して放熱できる。
【００１５】
本発明の照明装置は、前記支持体３が、断面視を円弧状とする板状の本体部３１と、前記本体部３１の両側部に連結された連結部３２とを備え、該支持体３を前記連結部３２を介して前記実装基板２に固定することができる。
上記構成により、円弧状の支持体の端面を実装基板の第二面に当接させて、支持体を安定した起立姿勢で固定できる。また、以上の構成により、金属製の支持体が、半導体発光素子から伝導される熱によって熱膨張する場合においても、支持体と実装基板との連結部分に負荷がかかるのを低減して、支持体と実装基板との熱結合状態を維持できる。それは、円弧状の本体部の両側に設けた連結部を介して実装基板に固定される支持体が、熱膨張により円弧状の本体部を湾曲させるように変形することで支持体の熱膨張を吸収できるからである。これにより、熱膨張する支持体と実装基板との熱結合状態を良好に維持できる。
【００１６】
本発明の照明装置は、一の支持体３と、該支持体３に固定された複数の放熱板４とで放熱ユニット９を構成し、前記放熱ユニット９を前記実装基板２の第二面２Ｙに複数配置することができる。
上記構成により、同一構造の放熱ユニットを安価に多量生産しながら、複数の放熱ユニットを実装基板に固定して放熱器の放熱効果を向上できる。また、実装基板に固定される放熱ユニットの個数や形状等を種々に変更して放熱効果を調整できるので、様々な仕様に容易に対応できる利点が得られる。
【００１７】
本発明の照明装置は、互いに隣接する放熱ユニット９同士の間に通気隙間２９を設けることができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットの間に通気隙間を設けることで各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
【００１８】
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット９を、前記実装基板２の第二面に２Ｙおいて、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットを実装基板に対して均等に配置して、効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
【００１９】
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット９を同一形状として、各放熱ユニット９を、前記実装基板２の中心に対する回転の軌跡上に配置することができる。
上記構成により、同一形状の放熱ユニットを実装基板の定位置に同一姿勢で固定するので、効率よく、しかもバランス良く放熱できる構造としながら、製造工程における組立作業を能率良くできる。
【００２０】
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット９が、前記支持体３の両面に複数の放熱板４を固定して、該支持体３の一方の面が前記実装基板２の外周縁側に、他方の面が前記実装基板２の中心部側に対向する姿勢で前記第二面２Ｙに固定されて、前記実装基板２の外周縁側に配置される複数の放熱板４の先端縁を、平面視において前記実装基板２の外周縁に接近して延長すると共に、前記実装基板２の中心部側に配置される放熱板４の先端縁を、平面視において前記実装基板２の中心部に接近して延長することができる。
上記構成により、支持体の両面に固定されて実装基板の第二面に配置される複数の放熱板を、実装基板の広い領域にわたって配置でき、実装基板全体をより効果的に放熱できる。
【００２１】
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット９を偶数個備えて、奇数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第一放熱ユニット９Ｇｘとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、偶数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第二放熱ユニット９Ｇｙとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、異なる形状の放熱ユニットを交互に配列することで、実装基板全体を効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
【００２２】
本発明の照明装置は、前記実装基板２の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板５を備えて、前記実装基板２と前記背面板５との間に複数個の放熱ユニット９を配置すると共に、該放熱ユニット９の支持体３でもって前記実装基板２と前記背面板５とを連結することができる。
上記構成により、金属製の支持体を放熱板の固定機能に加えて、実装基板と背面板とを固定する連結機能を兼用させることができる。また、背面板を金属製として支持体に連結することで、各支持体の放熱効果を向上できる。
【００２３】
本発明の照明装置は、前記背面板５に背面板通気口５３を開口して設けることができる。
上記構成により、放熱板から放熱される熱を、背面板に開口された背面板通気口を介して外部に排気して放熱効果を向上できる。
【００２４】
本発明の照明装置は、前記実装基板２が、前記支持体３に固定される前記複数の放熱板４に対向して基板通気口２Ｂを開口することができる。
上記構成により、実装基板の基板通気口を介して複数の放熱板に空気を通過させて、放熱器の放熱効果を向上できる。
【００２５】
本発明の照明装置は、前記放熱板４の熱伝導率を１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることができる。
【００２６】
本発明の照明装置用の放熱器は、一以上の半導体発光素子１が実装面２Ｘに実装される実装基板２を備える照明装置と接続され、該半導体発光素子１から発生する熱を放熱するための放熱器であって、実装基板２の実装面２Ｘの裏面側に、該実装基板２と熱結合状態で固定するための固定構造を有する金属製の支持体３と、前記支持体３に熱結合状態で固定される複数の放熱板４とを備えており、前記放熱板４が、カーボンを含有した紙製であることを特徴とする。
上記構成により、放熱板を紙製として、従来の金属製の放熱板に比べて大幅な軽量化を図ることができ、もって設置のための作業を省力化でき信頼性を向上できる利点が得られる。
【００２７】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体３を板状として、実装基板２に対して略垂直姿勢に配置すると共に、該支持体３の表面から突出するように前記複数の放熱板４を固定することができる。
上記構成により、支持体を板状として実装基板に対して略垂直姿勢に配置することで、支持体の裏面側の領域を有効に利用しながら広い放熱面積を確保できる。とくに、板状の支持体の表面から多数の放熱板を突出させることでより効果的に放熱できる。
【００２８】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱板４を、隣接する放熱板４同士が互いに離間される姿勢で前記支持体３の両面に固定することができる。
上記構成により、支持体の両面に放熱板を突出させることで放熱面積を広くしながら、隣接する放熱板同士を互いに離間させることで各放熱板の放熱効果を向上できる。
【００２９】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱板４を、実装基板２に対して略垂直姿勢で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の軸方向に配置することで、複数の放熱板に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板から放出される熱を、略垂直姿勢の放熱板に沿って移動させて効果的に放熱できる。
【００３０】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体３が、軸方向に延びる複数列の連結溝３４を互いに略平行に形成して、各々の連結溝３４に前記放熱板４の側縁を挿入して固定することができる。
上記構成により、複数の放熱板を支持体の定位置に簡単に固定できる。
【００３１】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱板４を、実装基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で連結することができる。
上記構成により、実装基板から放熱板に直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。
【００３２】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体３を、実装基板２の第二面２Ｙであって、実装面２Ｘにおいて半導体発光素子１の実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、半導体発光素子から発生する熱をより効果的に支持体に熱伝導させて放熱できる。
【００３３】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体３が、実装基板２との接触面積を大きくする熱伝導部３６を備えることができる。
上記構成により、支持体は、熱伝導部を介してより広い面積で実装基板に熱結合でき、これによって、半導体発光素子の発熱をより効果的に支持体に伝導して放熱できる。
【００３４】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記支持体３が、断面視を円弧状とする板状の本体部３１と、前記本体部３１の両側部に連結された連結部３２とを備え、該支持体３を前記連結部３２を介して実装基板２に固定することができる。
上記構成により、円弧状の支持体の端面を実装基板の第二面に当接させて、支持体を安定した起立姿勢で配置できる。また、以上の構成により、金属製の支持体が、半導体発光素子から伝導される熱によって熱膨張する場合においても、支持体と実装基板との連結部分に負荷がかかるのを低減して、支持体と実装基板との熱結合状態を維持できる。それは、円弧状の本体部の両側に設けた連結部を介して実装基板に固定される支持体が、熱膨張により円弧状の本体部を湾曲させるように変形することで支持体の熱膨張を吸収できるからである。これにより、熱膨張する支持体と実装基板との熱結合状態を良好に維持できる。
【００３５】
本発明の照明装置用の放熱器は、一の支持体３と、該支持体３に固定された複数の放熱板４とで放熱ユニット９を構成し、前記放熱ユニット９を実装基板２の第二面２Ｙに複数配置することができる。
上記構成により、同一構造の放熱ユニットを安価に多量生産しながら、複数の放熱ユニットを実装基板に固定して放熱器の放熱効果を向上できる。また、実装基板に固定される放熱ユニットの個数を種々に変更して放熱効果を調整できるので、様々な仕様に容易に対応できる利点が得られる。
【００３６】
本発明の照明装置用の放熱器は、互いに隣接する放熱ユニット９同士の間に通気隙間２９を設けることができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットの間に通気隙間を設けることで各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
【００３７】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱ユニット９を、実装基板２の第二面２Ｙにおいて、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、複数の放熱ユニットを実装基板に対して均等に配置して、効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
【００３８】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記複数の放熱ユニット９を同一形状として、各放熱ユニット９を、実装基板２の中心に対する回転の軌跡上に配置することができる。
上記構成により、同一形状の放熱ユニットを実装基板の定位置に同一姿勢で固定するので、効率よく、しかもバランス良く放熱できる構造としながら、製造工程における組立作業を能率良くできる。
【００３９】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱ユニット９が、前記支持体３の両面に複数の放熱板４を固定して、該支持体３の一方の面が実装基板２の外周縁側に、他方の面が実装基板２の中心部側に対向する姿勢で実装基板２に固定されて、実装基板２の外周縁側に配置される複数の放熱板４の先端縁を、平面視において実装基板２の外周縁に接近して延長すると共に、実装基板２の中心部側に配置される放熱板４の先端縁を、平面視において実装基板２の中心部に接近して延長することができる。
上記構成により、支持体の両面に固定されて実装基板の第二面に配置される複数の放熱板を、実装基板の広い領域にわたって配置でき、実装基板全体をより効果的に放熱できる。
【００４０】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱ユニット９を偶数個備えて、奇数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第一放熱ユニット９Ｇｘとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置し、偶数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第二放熱ユニット９Ｇｙとして同一形状とすると共に、円周上に等間隔で配置することができる。
上記構成により、異なる形状の放熱ユニットを交互に配列することで、実装基板全体を効率よく、しかもバランス良く放熱できる。
【００４１】
本発明の照明装置用の放熱器は、実装基板２の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板５を備えて、実装基板２と前記背面板５との間に複数個の放熱ユニット９を配置すると共に、該放熱ユニット９の支持体３でもって実装基板２と前記背面板５とを連結することができる。
上記構成により、金属製の支持体を放熱板の固定機能に加えて、実装基板と背面板とを固定する連結機能を兼用させることができる。また、背面板を金属製として支持体に連結することで、各支持体の放熱効果を向上できる。
【００４２】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記背面板５に背面板通気口５３を開口して設けることができる。
上記構成により、放熱板から放熱される熱を、背面板に開口された背面板通気口を介して外部に排気して放熱効果を向上できる。
【００４３】
本発明の照明装置用の放熱器は、前記放熱板４の熱伝導率を１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る照明装置の垂直断面図である。
【図２】図１に示す照明装置を下側から見た分解斜視図である。
【図３】図２に示す照明装置をさらに分解した分解斜視図である。
【図４】図２に示す照明装置を上側から見た斜視図である。
【図５】図４に示す照明装置の分解斜視図である。
【図６】図１に示す照明装置の実装基板の底面図である。
【図７】図５に示す照明装置の実装基板の平面図である。
【図８】図５に示す照明装置の放熱ユニットの斜視図である。
【図９】図８に示す放熱ユニットの分解斜視図である。
【図１０】図８に示す放熱ユニットの支持体の平面図である。
【図１１】支持体の他の一例を示す平面図である。
【図１２】支持体の他の一例を示す平面図である。
【図１３】支持体の他の一例を示す平面図である。
【図１４】支持体の他の一例を示す平面図である。
【図１５】支持体の他の一例を示す平面図である。
【図１６】支持体と放熱板の他の一例を示す分解平面図である。
【図１７】放熱板の他の一例を示す斜視図である。
【図１８】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図１９】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２０】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２１】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２２】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２３】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２４】放熱ユニットの他の一例とその配列パターンの一例を示す平面図である。
【図２５】実装基板と支持体の連結構造の一例を示す拡大断面図である。
【図２６】本発明の他の実施の形態に係る照明装置の垂直断面図である。
【図２７】図２６に示す照明装置を下側から見た分解斜視図である。
【図２８】本発明の一実施の形態に係る照明装置の放熱特性の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置及び照明装置用の放熱器を例示するものであって、本発明は照明装置及び照明装置用の放熱器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００４６】
本発明の一実施の形態に係る照明装置を図１〜図７に示す。図１は照明装置の垂直断面図を、図２は図１に示す照明装置を下側から見た分解斜斜視図を、図３は図２に示す照明装置をさらに分解した分解斜斜視図を、図４は図２に示す照明装置を上側から見た斜斜視図を、図５は図４に示す照明装置の分解斜斜視図を、図６は図１に示す照明装置の実装基板の底面図を、図７は図５に示す照明装置の実装基板の平面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す照明装置は、一以上の半導体発光素子１と、半導体発光素子１が実装面２Ｘに実装される実装基板２と、半導体発光素子１に供給する電力を調整するための電源部６と、半導体発光素子１から発生する熱を放熱する放熱器１０とを備えている。なお、本明細書における上下方向は、図１における上下方向とする。
【００４７】
（半導体発光素子１）
半導体発光素子１は、光源として光を照射できる種々の発光素子が使用できる。図１、図３、及び図６に示す半導体発光素子１は、ＣＯＢ（chip on board）タイプの発光素子としている。このような半導体発光素子１として、セラミック基板等のボードに、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を実装したものが利用できる。図の半導体発光素子１は、ボード上に複数の発光ダイオードを所定の配列で実装すると共に、これ等の表面を封止樹脂で被覆している。ただ、半導体発光素子１は、ＣＯＢ（chip on board）タイプには特定せず、実装基板２に実装可能な他のタイプのものも使用できる。
【００４８】
半導体発光素子１は、実装基板２の実装面２Ｘの定位置に固定される。照明装置は、好ましくは、複数の半導体発光素子１を実装基板２に実装する。図の照明装置は、６個の半導体発光素子１を備えている。ただ、照明装置は、１〜５個の半導体発光素子を備えることも、７個以上の半導体発光素子を備えることもできる。半導体発光素子１は、その出力を大きくして明るくでき、また、実装する個数を多くして明るくできる。照明装置に実装する半導体発光素子１の出力及び個数は、その用途により種々に変更されるが、例えば、工場の天井等に水銀灯の代替用照明として使用される照明装置においては、ＣＯＢ（chip on board）タイプで出力２８Ｗの半導体発光素子を６個使用して、全体の出力を１６８Ｗとすることができ、あるいは、ＣＯＢ（chip on board）タイプで出力２８Ｗの半導体発光素子を３個使用して、全体の出力を８４Ｗとすることができる。
【００４９】
（実装基板２）
実装基板２は、半導体発光素子１が実装される基板であって、好ましくは、熱伝導性に優れた板材が使用できる。図１〜図７に示す実装基板２は金属製の板材であって、アルミニウム板としている。ただ、実装基板は、アルミニウム以外の金属製とすることも、プラスチック製とすることもできる。プラスチック製の実装基板は、金属化合物からなる各種フィラー、例えばシリカやアルミナ等の酸化物フィラー、窒化ホウ素や窒化アルミニウム等の窒化物フィラー、あるいは、炭化ケイ素等のカーボンフィラーを樹脂に混入することで熱伝導性を向上することができる。さらに、金属製の実装基板２は、好ましくは実装面２Ｘに絶縁性の塗料を塗布して実装面２Ｘの表面を絶縁構造とする。
【００５０】
図の実装基板２は、外形を円形状としている。ただ、実装基板は、外形を正多角形状とすることもできる。円形状ないし正多角形状の実装基板２は、好ましくは、外周部に複数の半導体発光素子１を所定の間隔で実装する。図３と図６に示す実装基板２は、外周部に６個の半導体発光素子１を配置している。この実装基板２は、６個の半導体発光素子１を、円形状の実装基板２の外周縁に沿う同一円周上に等間隔で配置している。すなわち、実装基板２は、６個の半導体発光素子１の中心を通る半径同士が作る中心角が等しくなるように、６個の半導体発光素子１を基準円２１の周上であって、周方向に６０度間隔で配置している。同一円周上に配置される６個の半導体発光素子１は、図６に示すように、正六角形の６つの頂点に位置する配列となるように実装基板２に固定される。同様にして、ｎ個の半導体発光素子を同一円周上に配置する実装基板は、ｎ個の半導体発光素子が正ｎ角形のｎ個の頂点に位置する配列となるように実装することができる。
【００５１】
ここで、複数の半導体発光素子１が配置される円周を形成する基準円２１は、実装基板２の最適な領域に半導体発光素子１を配列できるようにその半径（ｒ）が特定される。基準円２１の半径（ｒ）は、例えば、実装基板２の半径（Ｒ）に対する割合として特定することができる。実装基板は、基準円の半径（ｒ）を小さくすると、複数の半導体発光素子が実装基板の中心部側に偏在して、実装基板の中心部に熱がこもりやすくなる。これに対して、基準円の半径（ｒ）を大きくすると、半導体発光素子が実装基板の外周縁に接近して、半導体発光素子の発熱を放熱するための放熱領域が狭くなる。したがって、実装基板は、以上のことを考慮して、基準円の半径（ｒ）を、実装基板の半径（Ｒ）の５０〜９０％、好ましくは６０〜８０％とする。
【００５２】
なお、実装基板は、その中心部に半導体発光素子を実装することもできる。例えば、１個の半導体発光素子を備える照明装置は、実装基板の中心部に半導体発光素子を実装でき、また、複数の半導体発光素子を備える照明装置においても、実装基板の中心部と外周部に半導体発光素子を実装することができる。
【００５３】
実装基板２は、実装面２Ｘの定位置に各半導体発光素子１が熱結合状態で固定される。半導体発光素子１は、止ネジやホルダ等の連結具（図示せず）を介して固定され、あるいは接着して実装基板２に固定される。実装基板２の定位置に固定された半導体発光素子１は、後述する電源部６に電気接続されて電力が供給される。図１と図６の実装基板２は、配線用の貫通穴２２を中心部に開口しており、電源部６から半導体発光素子１に電力を供給する電源ケーブル６２をこの貫通穴２２に貫通させて配線している。貫通穴２２は、電源ケーブル６２を挿通できる大きさに開口されている。実装基板２は、貫通穴２２に電源ケーブル６２が挿通される状態で、貫通穴２２と電源ケーブル６１との隙間を閉塞材２３で閉塞している。この閉塞材１２には、樹脂やゴム、接着剤が使用できる。このように、貫通穴２２と電源ケーブル６１との隙間を閉塞材１２で閉塞することで、この部分から虫や水分が侵入するのを防止できる。
【００５４】
（カバーキャップ１１）
実装基板２に固定された半導体発光素子１は、各々がカバーキャップ１１でカバーされている。カバーキャップ１１は、透光性を有しており、半導体発光素子１から照射される光を外部に透過させている。図１と図３のカバーキャップ１１は有底の浅い筒状で、半導体発光素子１の周囲を囲む筒部１１Ａの下端を、カバー部１１Ｂで閉塞してなる形状に樹脂で成形している。筒部１１Ａは、半導体発光素子１の発光を反射させる反射層を内面に設けている。カバー部１１Ｂは、中央部をドーム状に膨らむ形状に成形されている。さらに、カバーキャップ１１は、カバー部１１Ｂを透過する光を拡散させる構造としている。樹脂製のカバーキャップ１１は、例えば、透過光を拡散させるフィラーを混入して、半導体発光素子１から照射される光を拡散させながら透過させる拡散特性を持たせることができる。また、カバーキャップは、樹脂に蛍光体を混入させることもできる。このカバーキャップは、半導体発光素子から照射される光の波長を蛍光体で変化させて、半導体発光素子から照射される光の色合いを変更できる。ただ、スポットライト等に使用される照明装置においては、必ずしもカバーキャップに拡散特性を持たせる必要はなく、集光特性を持たせることもできる。
【００５５】
カバーキャップ１１は、図６に示すように、筒部１１Ａの両側に設けた固定片１１Ｃを貫通する止ネジ１３を介して実装基板２の定位置に固定される。実装基板２は、カバーキャップ１１を実装面２Ｘにネジ止めして固定するために、複数のネジ孔２３を設けている。ネジ孔２３は、６個のカバーキャップ１１を実装基板２の定位置に固定する位置に設けられている。
【００５６】
（反射板１６）
さらに、実装基板２の実装面２Ｘ側には、反射板１６が配置されている。反射板１６は、実装基板２の外形とほぼ等しい形状に成形されている。反射板は、図１に示すように、実装基板２と平行な姿勢で、実装基板２に対して離間された状態で配置されており、この隙間にリード線６３や接続リード６４が配線されている。さらに、反射板１６には、複数のガイド穴１６Ａが開口されている。ガイド穴１６Ａは、半導体発光素子１をカバーするカバーキャップ１１を案内するための貫通孔で、この貫通孔にカバーキャップ１１を案内すると共に、カバーキャップ１１の中央凸のカバー部１１Ｂを反射板１６から突出させる状態で案内できるようにしている。反射板１６は、カバーキャップ１１を透過して照射される光に対して反射性を有する白色系の表面層を有している。反射板１６は、金属や樹脂を板状に成形し、表面に白色系の塗料を塗布して表面層を設けることができ、あるいは、白色の樹脂で成形して表面層を設けることができる。
【００５７】
（透明カバー８）
さらに、図１と図２に示す照明装置は、反射板１６の下面側に透明カバー８を備えている。図の照明装置は、実装基板２が固定される固定リング７を備えており、この固定リング７を介して、透明カバー８を実装基板２に固定している。透明カバー８は、半導体発光素子１が実装された実装基板２の実装面２Ｘ側に配置されて、半導体発光素子１の照射面側をカバーする。透明カバー８は、ガラスまたは透光性を有するプラスチックで成形されており、半導体発光素子１の発光を透過させて外部に照射する。さらに、透光カバーに拡散タイプを利用することにより、光の照射範囲、明るさ、まぶしさ等の調整ができる。
【００５８】
（固定リング７）
固定リング７は、実装基板２の外周縁に沿うリング状の短い筒状で、実装基板２を位置決めするために、内周面から内側に突出するリング状の内側リング７Ａを備えている。さらに、固定リング７は、内側リング７Ａの数カ所に固定片７Ｂを設けており、この固定片７Ｂを貫通する止ネジ１７を介して実装基板２を固定リング７に固定している。なお、図に示す照明装置は、この止ネジ１７を、反射板１６を固定する部材にも兼用している。すなわち、図の照明装置は、反射板１６と固定片７Ｂを貫通する止ネジ１７を実装基板２にねじ込んで、反射板１６と固定リング７を実装基板２に固定している。
【００５９】
（電源部６）
電源部６は、商用電源等の外部電源から供給される交流電力を、半導体発光素子１に供給する直流電力に変換して出力する電源回路６０を備えている。電源回路６０は、図示しないが、供給される交流を直流に変換する整流回路と、整流回路の出力を所定の電圧に変換して出力する電圧調整回路とを備えている。図１に示す照明装置は、これ等の回路を実現する電子部品をケーシング６１に内蔵して、このケーシング６１を照明装置本体の外部に配置して接続している。ただ、電源回路は、実装基板に実装することもできる。図１に示す照明装置は、半導体発光素子１の照射面と反対側であって、照明装置本体の上側に電源部６のケーシング６１を配置している。ケーシング６１からは、実装基板２に実装される半導体発光素子１に電力を供給する電力供給ラインとなる電源ケーブル６２が引き出されている。図１に示す照明装置は、電源ケーブル６２を、放熱器１０の中心部を通過させて実装基板２の貫通穴２２に貫通させている。実装基板２を貫通する電源ケーブル６２は、実装基板２の実装面２Ｘにおいて、半導体発光素子１に電気接続される。図６に示す照明装置は、６個の半導体発光素子１を３個ずつ直列接続して２つのブロックに分割している。各ブロックの半導体発光素子１は、接続リード６４を介して直列接続されると共に、両端の半導体発光素子１には、電源ケーブル６２から延びるリード線６３が接続されている。以上のように、複数の半導体発光素子１をブロックに分けて接続する構造は、ブロック単位で供給電力を調整して、照明装置の明るさを調整することができる。ただ、複数の半導体発光素子１は、２個を直列接続することも、６個全てを直列接続することも、あるいは全てを並列接続することもできる。すなわち、複数の半導体発光素子１の接続方法は、電源部６から供給される電力で各半導体発光素子１を点灯できる種々の接続方法とすることができる。
【００６０】
（放熱器１０）
放熱器１０は、実装基板２の第二面２Ｙであって、半導体発光素子１が実装される実装面２Ｘの裏面側に熱結合状態で接続されて、半導体発光素子１から発生する熱を放熱する。図１〜図５、及び図７に示す放熱器１０は、実装基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で固定される金属製の支持体３と、この支持体３に熱結合状態で固定される複数の放熱板４とを備えている。支持体３は、図８と図９に示すように、複数の放熱板４を、表面から突出するように熱結合状態で固定している。図の放熱器１０は、一の支持体３とこの支持体３に固定された複数の放熱板４とで放熱ユニット９を構成している。
【００６１】
（放熱ユニット９）
図１〜図５に示す放熱器１０は、実装基板２の第二面２Ｙに複数の放熱ユニット９を配置している。複数の放熱ユニット９は、同一形状に形成されており、所定の配列で実装基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で固定されている。図７の放熱器１０は、複数の放熱ユニット９を、実装基板２の外周部において、円周上に等間隔で配置している。放熱器１０は、互いに隣接する放熱ユニット９同士を非接触状態で配置して、隣接する放熱ユニット９同士の間に通気隙間２９を設けている。これにより、各放熱ユニット９の放熱効果を向上させている。
【００６２】
図７の放熱器１０は、複数の半導体発光素子１が実装される前述の実装基板２の基準円２１の裏側に位置して、この基準円２１に沿って複数の放熱ユニット９を配置している。基準円２１に沿って配置される複数の放熱ユニット９は、実装基板２の実装面２Ｘに実装される半導体発光素子１の裏面側に位置して配置されている。図に示す照明装置は、実装基板２の実装面に６個の半導体発光素子１を配置しているので、これ等の半導体発光素子１の裏側に位置して６個の放熱ユニット９を配置している。この構造は、半導体発光素子１から発生する熱をより効果的に放熱ユニット９に熱伝導させて放熱できる。ただ、放熱器１０は、放熱ユニット９の数を６個に限定しない。放熱器は、１〜５個の放熱ユニットを備えることも、７個以上の放熱ユニットを備えることもできる。放熱器は、実装基板の大きさや、これに実装される半導体発光素子の個数や発熱量、さらには、各放熱ユニットの大きさや放熱量に応じて、放熱ユニットの個数を種々に変更することができる。さらに、照明装置は、必ずしも実装基板の実装面に実装される半導体発光素子の数と、裏側面に固定される放熱ユニットの数を等しくする必要はなく、また、実装基板の両面において、半導体発光素子と放熱ユニットを対向する位置に配置する構造には特定しない。
【００６３】
図７の放熱器１０は、各放熱ユニット９を、実装基板２の中心に対する回転の軌跡上に配置している。この放熱器１０は、各放熱ユニット９が実装基板２の中心を回転の中心として回転移動された配列となるように、複数の放熱ユニット９を配置している。すなわち、図７の放熱器は、６個の放熱ユニット９を６０度間隔で回転移動してなる配列で配置している。同様に、ｎ個（ただしｎ≧２）の放熱ユニットを備える放熱器においては、各放熱ユニットを３６０／ｎ度間隔で回転移動してなる配列で配置することができる。以上の構造の放熱器１０は、半導体発光素子１から実装基板２に伝導される熱を、効率よく、しかも均一に複数の放熱ユニット９に伝導させて放熱できる。ただ、放熱器は、複数の放熱ユニットを線対称な配列で配置することも、点対称な配列で配置することも、あるいはランダムな配列で配置することもできる。
【００６４】
以上の形状の放熱ユニット９は、支持体の長さ（Ｌ）や放熱板の長さ（Ｄ）、さらには、支持体３に固定される複数の放熱板４の横幅（Ｗ）を変更することにより放熱レベルを調整することができる。ここで、図に示す放熱ユニット９は、各放熱板４の長さ（Ｄ）を支持体３の長さ（Ｌ）と等しくし、各放熱板４の横幅（Ｗ）を、放熱ユニット９の配列パターンによって変更している。
【００６５】
（支持体３）
支持体３は金属製で、実装基板２の熱を効率よく伝導しながら放熱できるようにしている。金属製の支持体３は、体積を大きくすることで熱容量を大きくして効率よく熱伝導できる。ただ、金属製の支持体３は、体積を大きくすると重量が大きくなって照明装置全体が重くなる。したがって、金属製の支持体３は、これ等のことを考慮して、全体の形状や大きさが決定される。図７〜図１０に示す支持体３は、全体の形状を板状に形成している。板状の支持体３は、実装基板２に対して略垂直姿勢で配置されている。この支持体３は、図３〜図５に示すように、一方の端面を実装基板２の第二面２Ｙに対して面接触状態で固定して熱結合させると共に、反対側の端縁を実装基板２の裏面側に突出する姿勢で配置される。このように、支持体３を板状として、実装基板２に対して略垂直姿勢に配置する構造は、支持体３の重量を軽くしながら、実装基板２の裏面側の領域を有効に利用して広い放熱面積を確保できる特徴がある。ただ、支持体は、必ずしも全体を板状とする形状には限定せず、全体をブロック状とすることも、部分的にブロック状や環状としてなる板状とすることも、あるいはまた、部分的に中空状としてなるブロック状とすることもできる。
【００６６】
支持体３は、実装基板２に固定するために連結部３２を備えている。図８〜図１０の支持体３は、板状の本体部３１の両側部に連結部３２を備えており、この連結部３２を介して実装基板２に固定されている。図に示す連結部３２は、本体部３１の両側縁に沿って一体的に設けた筒部としており、この筒部に、実装基板２を貫通する固定ネジ１４をねじ込んで支持体３を実装基板２に固定している。図８〜図１０に示す連結部３２は、完全な筒状ではなく、支持体３の長さ方向である軸方向に沿って部分的にスリット状の開口部３３を設けて断面視をＣ字状としている。この構造の連結部３２は、簡単に成形できることに加えて、固定ネジ１４をねじ込む状態で、開口部３３を通して固定ネジ１４の先端部を視認できる特徴がある。ただ、連結部は、必ずしも筒状とする必要はなく、また開口部を設けることなく支持体の側縁部に連結穴を設けて、この連結穴に固定ネジをねじ込んで固定することもできる。
【００６７】
支持体３は、好ましくは、実装基板２の第二面２Ｙであって、実装面２Ｘにおいて半導体発光素子１が実装された位置と対応する部位に配置される。図７の支持体３は、本体部３１の中央部が、半導体発光素子１が実装された位置と対応する部位となるように実装基板２に固定している。この構造は、半導体発光素子１から発生する熱をより効率よく支持体３に熱伝導させて放熱できる。とくに、支持体３の中央部を半導体発光素子１の中央部の裏側に配置させることで支持体３全体に効率よく熱伝導できる。ただ、支持体は、必ずしも実装面に実装される半導体発光素子に対向して固定する必要はなく、位置をずらして配置することもできる。この構造は、半導体発光素子から発生する熱を、実装基板を介して支持体に熱伝導させる。
【００６８】
さらに、支持体３は、複数の放熱板４を、表面から突出するように熱結合状態で固定している。図７〜図９に示す支持体３は、板状の本体部３１の両面に、複数の放熱板４を固定している。複数の放熱板４は、隣接する放熱板４同士が所定の間隔で互いに離間される姿勢となるように支持体３の表面に固定されている。このように、支持体３の両面から多数の放熱板４を突出させることで放熱面積を広くしてより効果的に放熱できる。さらに、複数の放熱板４は、図４と図５に示すように、実装基板２に対して略垂直姿勢となるように配置されている。この構造は、複数の放熱板４を支持体３の延長方向に配置することで、実装基板２から伝導される熱を、複数の放熱板４に均等に熱伝導させて放熱できる。また、実装基板２の第二面２Ｙから放出される熱を放熱板４に沿って移動させて効果的に放熱できる。
【００６９】
図７〜図１０の支持体３は、複数の放熱板４を、表面から突出する状態で固定するために、支持体３の長さ方向である軸方向に延びる複数列の連結溝３４を形成して設けている。複数列の連結溝３４は互いに略平行に形成されており、各々の連結溝３４に放熱板４の側縁部を挿入して放熱板４を定位置に固定するようにしている。図に示す支持体３は、本体部３１の表面に、軸方向に延びる一対の対向壁３５を設けて、これ等の対向壁３５の間に連結溝３４を設けている。ただ、支持体は、表面に対向壁を設けて連結溝を形成する構造には限定しない。支持体は、表面を軸方向に切削して連結溝を設けることも、金属板をプレス成形して連結溝を設けることもできる。
【００７０】
一対の対向壁３５で連結溝３４を形成する支持体３は、対向壁３５の突出方向によって連結溝３４の開口方向、すなわち、連結溝３４に挿入される放熱板４の先端の延長方向が特定される。図７と図８に示す支持体３は、本体部３１の両面に固定される複数の放熱板４の先端方向がそれぞれ末広がりとなるように、連結溝３４の開口方向を特定している。この支持体３は、各々の連結溝３４に放熱板４を固定する状態で、複数の放熱板４の先端が末広がりの姿勢で配列される。このため、複数の放熱板４をより広範囲に配置して放熱効果を向上できる特徴がある。ただ、支持体は、必ずしも本体部の表面に固定される複数の放熱板を、先端に向かって末広がりの姿勢で配列する構造には特定しない。支持体は、複数の放熱板を平行な姿勢で固定することも、先端に向かって先窄み状態で固定することもできる。支持体は、本体部の両面に固定される複数の放熱板が所定の方向に延長されるように連結溝の開口方向を決定する。
【００７１】
図８〜図１０の支持体３は、断面視を略円弧状に形成された板状としている。この支持体３は、板状の本体部３１の横断面形状を円弧状として、全体の形状を略円弧状としている。円弧状の本体部３１は、その曲率半径を、前述の基準円２１の半径（ｒ）よりもやや小さくしている。ただ、円弧状の本体部の曲率半径は、基準円の半径（ｒ）にほぼ等しくし、あるいはやや大きくすることもできる。
【００７２】
本体部３１を円弧状とする図８〜図１０の支持体３Ａは、両面に複数の放熱板４を固定するために、円弧状の本体部３１の外周面側と内周面側にそれぞれ複数列の連結溝３４を設けている。図８〜図１０に示す支持体３Ａは、円弧状の本体部３１の外周面側に９列の連結溝３４を設けて９枚の放熱板４ａ〜４ｉを固定し、内周面側に７列の連結溝３４を設けて７枚の放熱板４ｊ〜４ｐを固定するようにしている。この支持体３Ａは、外周面側に形成される９列の連結溝３４を等間隔に形成すると共に、各連結溝３４の開口方向を円弧状の本体部３１に対して垂直方向、言い換えると、円弧状の本体部３１の半径方向として、外周面側に固定される９枚の放熱板４ａ〜４ｉの先端方向が末広がりとなるようにしている。また、この支持体３Ａは、内周面側に形成される７列の連結溝３４を、外周面に固定される９枚の放熱板４ａ〜４ｉのうち、両端の放熱板４ａ、４ｉを除く中間の放熱板４ｂ〜４ｈと対向する位置に設けている。内周面側に形成される７列の連結溝３４は、ここに固定される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの先端方向が末広がりとなるように各連結溝３４の開口方向を特定している。この支持体３Ａは、内周面側に配置される複数の放熱板４ｊ〜４ｐを本体部３１の中央部に接近させることで、半導体発光素子１から本体部３１の中央部に伝導される熱を効率よく放熱板４ｊ〜４ｐに伝導できる。
【００７３】
ただ、円弧状の支持体３は、図１１に示す形状とすることもできる。図１１に示す支持体３Ｂは、円弧状の本体部３１の外周面側に９列の連結溝３４を設けて９枚の放熱板４ａ〜４ｉを固定し、内周面側に７列の連結溝３４を設けて７枚の放熱板４ｊ〜４ｐを固定するが、内周面側に形成される７列の連結溝３４を、内周面の全体にわたって設けている。図１１の支持体３Ｂは、本体部３１の内周面に固定される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐのうち、両端の放熱板４ｊ、４ｐが、外周面側の両端に固定される放熱板４ａ、４ｉと対向する位置となるように配置している。この支持体３Ｂは、内周面側に配置される複数の放熱板４ｊ〜４ｐを本体部３１のほぼ全体にわたって配置することで、実装基板２から本体部３１に伝導される熱を均一に放熱板４ｊ〜４ｐに伝導できる。
【００７４】
さらに、円弧状の支持体３は、図１２に示す形状とすることもできる。図１２に示す支持体３Ｃは、円弧状の本体部３１の外周面側に７列の連結溝３４を設けて７枚の放熱板４ａ〜４ｇを固定し、内周面側に７列の連結溝３４を設けて７枚の放熱板４ｊ〜４ｐを固定するようにしている。この支持体３Ｃは、外周面側と内周面側に形成される７列ずつの連結溝３４をそれぞれ等間隔に形成している。さらに、この支持体３Ｃは、外周面側に形成される７列の連結溝３４と内周面側に形成される７列の連結溝３４とを互いに対向する位置に設けると共に、対向する連結溝３４の開口方向を同一直線上としている。すなわち、この支持体３Ｃは、各連結溝３４の開口方向を円弧状の本体部３１に対して垂直方向、言い換えると、円弧状の本体部３１の半径方向として、外周面側に固定される７枚の放熱板４ａ〜４ｇの先端方向が末広がりとなり、内周面側に固定される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの先端方向が先窄みとなるようにしている。
【００７５】
以上のように、円弧状に湾曲する支持体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、端面を実装基板２に面接触させる状態で、実装基板２との接触点が直線上ではなく平面上に位置するので、実装基板２に対して特定の姿勢、例えば、垂直に起立する姿勢に保持される特徴がある。すなわち、円弧状の支持体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、両側の連結部３２を実装基板２に固定する状態では、両側の連結部３２を結ぶ直線から離れるように湾曲する本体部３１が面接触状態で実装基板２に固定されるので、実装基板２に対して垂直に起立する姿勢に安定して保持される。
【００７６】
さらに、金属製の支持体３は、半導体発光素子１から伝導される熱によって熱膨張することがあるが、この場合においても、円弧状に湾曲する形状として両側部が実装基板２に固定される支持体３は、図１０の鎖線で示すように、本体部３１を外側に膨らむように湾曲させることで金属の膨張を吸収できる。すなわち、円弧状の支持体３を両側部で実装基板２に固定することにより、支持体３を構成する金属が熱膨張する状態においても、本体部３１の曲率半径が変化するように全体をスムーズに湾曲させて金属の膨張を吸収できる。したがって、熱膨張によって支持体３が不規則に変形するのを防止して、支持体３の連結部３２と実装基板２との連結不良が生じたり、支持体３の端面と実装基板２との熱結合状態が不良になるのを確実に阻止できる。
【００７７】
さらに、支持体３は、図１３に示すように、円弧状に湾曲された本体部３１の中間に、実装基板２の第二面２Ｙとの接触面積を大きくする熱伝導部３６を設けることもできる。図の支持体３Ｄは、円弧状の本体部３１を中間で二分割すると共に、これ等の間に環状の熱伝導部３６を連結してなる形状としている。図の支持体３Ｄは、熱伝導部３６を断面視がＣ字状となるように、長さ方向に延びる開口部３６Ａを設けて、それぞれの開口縁部に、分割された本体部３１を連結している。この形状の支持体３Ｄは、中央部に設けた熱伝導部３６の端面を実装基板２の第二面２Ｙに接触させることで、広い面積で実装基板２に熱結合できる。とくに、支持体３Ｄを、半導体発光素子１の実装された位置と対応する部位に配置する構造においては、この熱伝導部３６を半導体発光素子１に対向して配置することで、より効果的に半導体発光素子１の発熱を伝導して放熱できる特徴がある。さらに、この形状の支持体３Ｄも、熱膨張する状態において、中間に設けた熱伝導部３６を変形させることで全体をスムーズに湾曲させて金属の膨張を吸収できる。なお、図１３の支持体３Ｄは、分割された本体部３１の両面と環状の熱伝導部３６に複数の対向壁３５を設けて連結溝３４を形成している。図の支持体３Ｄは、一方の面に８列の連結溝３４を設けて８枚の放熱板４ａ〜４ｈを固定し、他方の面に８列の連結溝３４を設けて８枚の放熱板４ｊ〜４ｑを固定するようにしている。
【００７８】
以上の支持体３は、断面視を略円弧状としているが、支持体は、必ずしも円弧状に湾曲させる形状には特定せず、中間で折曲してなる形状とすることもできる。中間で折曲された支持体も、熱膨張する状態において、全体をスムーズに折曲させて金属の膨張を吸収できる。
【００７９】
さらに、支持体は、断面視を直線状とすることもできる。図１４の平面図に示す支持体３Ｈは、所定の厚さに切断された板状の金属ブロックで構成されており、全体の形状を直線状としている。図の支持体３Ｈは、表面を長さ方向に切削して複数列の連結溝３４を互いに平行に設けており、これらの連結溝３４に放熱板４を固定して、複数の放熱板４を外側に突出する状態で固定している。図１４の支持体３Ｈは、一方の面に形成される８列の連結溝３４と、他方の面に形成される７列の連結溝３４とをそれぞれ等間隔で形成すると共に、互いに隣接する連結溝３４の間に、反対側の面に設けた連結溝３４が位置するようにしている。また、図の支持体３Ｈは、両端部に、連結部３２としての貫通孔を開口しており、実装基板２を貫通する固定ネジをねじ込んで実装基板２に固定できるようにしている。この支持体は、図示しないが、両端部に設ける貫通穴を長孔として、あるいは、実装基板に開口する固定孔を長孔として、金属製の支持体が熱膨張する状態における直線方向の変形を吸収することもできる。この支持体３Ｈは、全体を金属ブロックで構成することにより、熱容量を大きくして、効率よく熱伝導しながら放熱できる。さらに、表面を直線状に切削して連結溝３４を設けることができるので、簡単かつ容易に製造できる特徴もある。
【００８０】
さらに、支持体３は、図１５に示すように、全体を直線状として、その中間に、実装基板２の第二面２Ｙとの接触面積を大きくする熱伝導部３６を設けることもできる。図の支持体３Ｉは、直線状の本体部３７を中間で二分割すると共に、これ等の間に中空状の熱伝導部３６を連結してなる形状としている。図の支持体３Ｉは、熱伝導部３６の外形を断面視方形状として、内部には断面視円形状の中空部３６Ｂを設けると共に、熱伝導部３６の両側面に、分割された本体部３７を連結している。また、熱伝導部３６は、一方の面の中央部を長さ方向に開口して開口部３６Ａを設けている。この形状の支持体３Ｉも、中央部に設けた熱伝導部３６の端面を実装基板２の第二面２Ｙに接触させることで、広い面積で実装基板２に熱結合できる。とくに、支持体３Ｉを、半導体発光素子１の実装された位置と対応する部位に配置する構造においては、熱伝導部３６を半導体発光素子１に対向して配置することで、より効果的に半導体発光素子１の発熱を伝導して放熱できる特徴がある。ただ、熱伝導部は、必ずしも開口部を設ける必要はなく、筒状の中空部を設けることもできる。また、熱伝導部は、中空部を設けることなく、中身の詰まったブロック状とすることもできる。
【００８１】
さらに、図１５の支持体３Ｉは、分割された本体部３７の両面と熱伝導部３６の両面において、支持体３Ｉの長さ方向に延びる連結溝３４を切削して設けている。図の支持体３Ｉは、一方の面に８列の連結溝３４を設けて８枚の放熱板４ａ〜４ｈを固定し、他方の面に６列の連結溝３４を設けて６枚の放熱板４ｊ〜４ｏを固定するようにしている。この支持体３Ｉ、本体部３７と熱伝導部３６を金属ブロックで構成することにより、熱容量を大きくして、効率よく熱伝導しながら放熱できる。さらに、本体部３７や熱伝導部３６の表面を直線状に切削して連結溝３４を設けることができるので、簡単かつ容易に製造できる特徴もある。
【００８２】
以上の支持体３は、複数の放熱板４を固定するために、表面に複数列の連結溝３４を形成して設けているが、支持体は、必ずしも表面に連結溝を設ける必要はない。支持体は、図１６に示すように、支持体３の表面に、複数の放熱板４を直接に接着して固定することもできる。図１６に示す支持体３Ｊは、板状の本体部３８の表面に連結溝を設けることなく、表面を平滑面として、両面に複数の放熱板４を接着して熱結合させている。複数の放熱板４は、支持体３の表面に接着するための糊代として、後端部をＬ字状に折曲して連結片４Ｙを設けている。このように、複数の放熱板４に連結片４Ｙを設けて支持体３Ｊの表面に接着する構造は、支持体３Ｊの構造を簡単にして、軽量かつ低コストにしながら、各放熱板４を広い面積で支持体３に熱結合させて、支持体３Ｊから放熱板４に効率よく熱伝導して放熱できる。図１６に示す支持体３Ｊは、本体部３８を断面視円弧状に湾曲させているが、この支持体も板状の本体部を断面視直線状に形成することができる。
【００８３】
金属製の支持体３は、軽量であって、かつ熱伝導性に優れた金属、例えばアルミニウムで製造される。アルミニウム製の支持体３は、好ましくは押出成形により製造される。以上の支持体３は、押出成形することにより、表面を複雑な形状としながら、簡単かつ容易に成形できる。例えば、図８〜図１３に示す支持体３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、本体部３１の表面に設けられる複数列の連結溝３４を、金属の押出方向に延びる溝状とすると共に、本体部３１の両側縁に設けられる連結部３２を、金属の押出方向に延びる筒状とし、さらに押出方向に延びるスリット状の開口部３３を設けてなる形状としている。したがって、これらの支持体３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、連結溝３４や連結部３２をアルミニウムの押出方向に延長する形状としながら効率よく多量生産できる。また、図１４と図１５に示す支持体３Ｈ、３Ｉは、全体の外形をアルミニウムの押出成形で製造した後、表面を切削加工して、複数列の連結溝３４を形成することができる。押出成形で製造される支持体３は、例えば、押出成形により所定の断面形状に成形された細長い成形材を所定の長さに切断することにより、能率良く多量生産される。ただ、支持体は、必ずしも押出成形による製造には特定しない。支持体は、鋳造やプレス加工等により製造することもできる。
【００８４】
（放熱板４）
支持体３に固定される放熱板４は、カーボンを含有する紙製としている。紙製の放熱板４は、カーボンを含有する紙シートを所定の寸法と厚さに形成して製造されて、支持体３に固定される。支持体３に固定される複数の放熱板４は、図８と図９に示すように、支持体３の全長（Ｌ）と同じ長さ（Ｄ）であって、横幅（Ｗ）が異なる長方形状に成形されている。長方形の放熱板４は、一方の側縁部が支持体３の表面に設けた連結溝３４に案内される状態で定位置に配置されて、熱結合状態に固定される。支持体に固定される複数の放熱板４は、互いに隣接する放熱板４同士が所定の配列となるように横幅（Ｗ）を個々に調整している。
【００８５】
複数の放熱板４の横幅（Ｗ）は、実装基板２に固定される支持体３の形状や向き、その個数等によって最適な長さとなるように調整される。支持体３に固定される複数の放熱板４は、図７、及び図１８〜図２４に示すように、複数の放熱ユニット９が実装基板２に固定される状態で、各放熱板４の先端が、互いに隣接する放熱ユニット９に接触しないように、また、実装基板２の外周縁から外側に突出しないようにその横幅（Ｗ）が調整される。すなわち、支持体３に固定される複数の放熱板４は、支持体３の一方の面であって、実装基板２の外側に向かって配置される放熱板４については、その先端縁が、実装基板２の外周縁からは突出しない寸法となるように横幅（Ｗ）が調整され、また、支持体３の他方の面であって、実装基板２の内側に向かって配置される放熱板４については、隣接する放熱ユニット９に接近するが、接触しない寸法となるようにその横幅（Ｗ）が調整される。
【００８６】
さらに、図９に示す放熱板４は、長方形の一方の側縁部を厚く成形して、支持体３の連結溝３４に案内される挿入連結部４Ｘを設けている。図に示す放熱板４は、挿入連結部４Ｘを多層構造として、連結溝３４に嵌入できる厚さに形成している。嵌入連結部４Ｘの厚さは、支持体３に設けた連結溝３４の溝幅にほぼ等しくし、あるいはやや小さくし、あるいはやや大きくすることもできる。嵌入連結部の厚さが、連結溝の溝幅よりもやや小さい放熱板は、嵌入連結部を簡単に連結溝に挿入できる。この放熱板は、接着して連結溝に熱結合状態で固定できる。嵌入連結部の厚さが、連結溝の溝幅よりもやや大きい放熱板は、嵌入連結部を連結溝に圧入して固定できる。この構造は、接着剤等を使用することなく放熱板を連結溝に挿入して固定できる。ただ、連結溝に圧入される放熱板を、さらに接着剤で接着することもできる。
【００８７】
さらに、図１６に示す放熱板４は、支持体３の表面に接着するために、長方形の一方の側縁部をＬ字状に折曲して連結片４Ｙを設けている。この放熱板４は、カーボンを含有する紙シートを所定の寸法に裁断した後、一方の側縁部を所定の幅で折曲して連結片４Ｙが形成される。連結片４Ｙを介して支持体３に固定される放熱板４は、連結片４Ｙの折曲角βを調整して、放熱板４の先端の延長方向を特定できる。図１６において、断面視円弧状の本体部３８の外周面側に固定される複数の放熱板４ａ〜４ｉは、連結片４Ｙの折曲角βを約９０度としており、外周面側に固定される放熱板４の先端が末広がりの姿勢となるようにしている。また、断面視円弧状の本体部３８の内周面側に固定される複数の放熱板４ｊ〜４ｐは、中央に配置される放熱板４ｍの連結片４Ｙの折曲角βを約９０度とすると共に、その両側に配置される放熱板４ｊ〜４ｌ、４ｎ〜４ｐの連結片４Ｙの折曲角βを、中央から両側に向かって次第に小さくして、内周面側に固定される放熱板４の先端が末広がりの姿勢となるようにしている。ただ、連結片の折曲角βは、互いに隣接する複数の放熱板が平行となるように調整することも、先端に向かって先窄みとなるように調整することもできる。さらに、放熱板は、全ての放熱板の折曲角βを等しくすることもできる。
【００８８】
ここで、図１６に示す放熱板４は、一方の側縁部をＬ字状に折曲して連結片４Ｙを設ける構造としているが、放熱板４は、図１７に示すように、側縁部に設ける連結片４Ｙを放熱板４の長さ方向に沿って左右に交互に折曲することもできる。図に示す放熱板４は、側縁部に設ける連結片４Ｙを複数に分割すると共に、互いに隣接する連結片４Ｙ同士を交互に逆方向に折曲している。この構造の放熱板４は、両方向に折曲された連結片４Ｙを介して支持体３に接着されるので、支持体３に対して所定の起立姿勢で安定して固定できる特徴がある。この放熱板も連結片の折曲角を調整することで、複数の放熱板の先端の延長方向を特定しながら支持体に固定できる。
【００８９】
カーボンを含有する紙シートで構成される放熱板４は、その熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となるように調整される。
【００９０】
（紙シートの製造方法）
以上の放熱板４は、カーボンを含有する紙シートを製造すると共に、この紙シートを所定の寸法に裁断して製造される。カーボンを含有する紙シートは、繊維にカーボンを添加して湿式抄紙して製造され、あるいは、紙製シートの表面にカーボンをコーティングして、または紙製シートの内部にカーボンを含浸させて製造され、あるいは、カーボンを含有するシート材を紙製シートに積層して製造される。
【００９１】
［湿式抄紙による製造方法］
湿式抄紙して製造される紙シートは、繊維とカーボンとを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙してシート状とし、これを乾燥して製造される。この紙シートは、好ましくは、抄紙用スラリーに、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とを懸濁し、この叩解パルプと非叩解繊維とでもって、抄紙用スラリーに懸濁してなるカーボンを繊維に結合してシート状に抄紙して製造するものが使用される。
【００９２】
カーボンを含有する紙シートは、以下のように湿式抄紙して製造できる。
黒鉛１００重量部（平均粒子径１００μｍのものを５０重量部と平均粒径を４０μｍのものを５０重量部を添加）、
叩解パルプとしてのアクリルパルプ（カナディアンスタンダードフリーネス（ＣＳＦ）５０ｍｌ、平均繊維長１．４５ｍｍ）２１重量部、
非叩解繊維としてのポリエステル繊維（０．１ｄｔｅｘ×３ｍｍ）４重量部、
バインダー繊維としてのポリエステル繊維からなるバインダー繊維（１．２ｄｔｅｘ×５ｍｍ）１４重量部、
炭素繊維（直径７μｍ）２．９重量部からなる組成物を水中に混合分散し、固形分１％〜５％からなるスラリーを調製する。このスラリーを、すでに湿式の紙製造機として使用されている短網抄紙機で湿式抄紙して抄紙シートとし、この抄紙シートをプレスして乾燥させた後、２本の熱ロール間に通過させる熱圧処理によって高密度化された紙シートとする。熱圧処理は、表面温度を１８０℃、外径を２５０ｍｍ、ロール間の圧力を１５０ｋｇ／ｃｍとする金属ロールの間に、５ｍ／ｍｉｎの速度で通過させる。
【００９３】
以上の工程で製造された紙シートは、厚さが０．２６ｍｍ、密度が１．１５５ｇ／ｃｍ３、坪量が２９４ｇ／ｍ３、熱伝導率が５４．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。
【００９４】
以上の紙シートは、叩解パルプにアクリルパルプを使用して、非叩解繊維にはポリエステル繊維を使用するが、叩解パルプには合成繊維からなる叩解パルプと、天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。また、合成繊維からなる叩解パルプには、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、レーヨン繊維、ポリスルホン系繊維等が使用でき、天然パルプには、木材パルプ、非木材パルプなどが使用できる。また、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、ＰＢＯ繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などが使用できる。
【００９５】
また、以上の紙シートは、熱で溶融される非叩解繊維であるバインダー繊維を使用して、湿式抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工しているが、バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などを使用することができる。
【００９６】
さらに、紙シートは、必ずしも繊維に叩解パルプと非叩解繊維を使用することなく、たとえば叩解パルプのみを使用して製造することができる。
さらにまた、以上の紙シートは、シートマシンを用いてスラリーをシート化して抄紙シートとして製作したが、シートマシンに代わって、モールド抄紙によって抄紙シートとして製作することもできる。
【００９７】
さらに、紙シートは、バインダーの合成樹脂を含むことで、放熱板４として成形された状態における強度を向上できる。このバインダーの合成樹脂には、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）樹脂、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかが使用できる。
【００９８】
また、以上の紙シートは、繊維に添加するカーボンとして、平均粒子径１００μｍとする黒鉛と、平均粒子径４０μｍとする黒鉛とを使用するが、カーボンには、黒鉛に代わって、あるいは黒鉛に加えて、木炭、竹炭、無定形炭素、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カルビン、グラフェン、炭素繊維、グラファイトの粉末等を使用することができ、また平均粒径も０．０１μｍ〜５００μｍ、好ましくは、１μｍ〜２００μｍとすることができる。カーボンは、平均粒径が小さすぎても大きすぎても、湿式抄紙する工程で繊維に付着する割合が少なくなって利用効率が悪くなるので、使用する繊維の種類などを考慮して最適な平均粒径のものを使用する。
【００９９】
さらに、紙シートは、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。たとえば、紙シートは、難燃剤を含浸することで難燃特性を向上できる。たとえば、難燃剤にリン酸グアニジンを使用し、これを１０重量％の割合で含浸してなる紙シートは、ＵＬ９４  Ｖ−０程度の難燃効果を実現する。
さらに、本発明の放熱シートの製造方法は、抄紙用スラリーに、バインダーとして、合成樹脂を添加して抄紙することができる。合成樹脂として、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）樹脂、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂のいずれかを含む熟硬化性樹脂のいずれかを使用することができる。
【０１００】
さらにまた、紙シートは、抄紙用スラリーをシート状に抄紙して得られる抄紙シートを熱プレスして製造することもできる。この場合、熱プレスの表面温度を１００℃ないし４００℃、面圧を３ＭＰａ〜４０ＭＰａとする。この熱プレスにおいて、面圧を１０ＭＰａ〜４０ＭＰａと高くすると、抄紙シートの空隙を無くして高密度のシートとしてより熱伝導率をより高くすることができる。
【０１０１】
［コーティングまたは含浸による製造方法］
さらに、カーボンを含有する紙シートは、紙製シートの表面にカーボンをコーティングして、または、紙製シートの内部にカーボンを含浸させて製造することができる。この方法は、湿式または乾式によって紙製シートを抄紙すると共に、カーボンの粉末を混合してなる樹脂を紙製シートの表面に塗布し、または、紙製シートの内部に含浸させて製造される。この方法は、カーボンの粉末に対して、バインダーとなる樹脂を所定の比率で添加して、カーボン含有樹脂を調製し、溶融状態にあるカーボン含有樹脂を紙製シートの表面に塗布し、あるいは、紙製シートの内部に含浸させる。カーボン含有樹脂は、例えば、カーボンの粉末１００重量部に対して、バインダー樹脂を１〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部を添加して調製される。カーボンの粉末には、平均粒径を０．０１μｍ〜５００μｍ、好ましくは、１μｍ〜２００μｍとするカーボン粉末であって、前述の黒鉛、木炭、竹炭、無定形炭素、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、フラーレン、カーボンナノチューブ、カルビン、グラフェン、炭素繊維、グラファイト等の粉末が使用できる。また、添加するバインダー樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂、または、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）樹脂、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂等が使用できる。
【０１０２】
紙製シートの表面にカーボン含有樹脂を塗布する工程では、紙製シートの表面に溶融状態にあるカーボン含有樹脂をスプレーし、あるいは、溶融状態のカーボン含有樹脂を付着しているローラーを紙製シートの表面で転動させて塗布することができる。また、紙製シートの内部にカーボン含有樹脂を含浸させる工程では、例えば、溶融状態で液状のカーボン含有樹脂を付着しているローラーを対向して配置すると共に、これらのローラーの間に紙製シートを通過させて、溶融状態のカーボン含有樹脂を紙製シートに転写し、紙製シートの隙間に含浸させる。この方法は、紙製シートを両面からローラーで挟着する状態で通過させることにより、紙製シートの隙間の内部にまで確実に溶融状態のカーボン含有樹脂を含浸できる。さらに、溶融状態で液状のカーボン含有樹脂に紙製シートを浸漬すると共に、液状のカーボン含有樹脂を隙間内まで含浸した紙製シートをローラー等で絞って最適な含浸状態とすることもできる。その後、カーボン含有樹脂が塗布または含浸された紙製シートを、両面からローラーで挟着し、あるいは平板プレスによってプレスすることにより、加熱・加圧して樹脂を硬化させて、カーボンを含有する紙シートが製造される。
【０１０３】
［積層による製造方法］
さらに、カーボンを含有する紙シートは、カーボンを含有するシート材を紙製シートの表面に積層して、接着または熱溶着等の方法で結合させて製造することもできる。この方法は、湿式または乾式によって抄紙された紙製シートの表面に、カーボン含有シートを積層し、これらを互いに結合させて１枚のシート状に成形される。カーボン含有シートには、例えば、炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材にプラスチックを含浸してなるプリプレグ等が使用できる。プリプレグであるカーボン含有シートは、短繊維の炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材に、未硬化状態にある熱硬化性樹脂を含浸させて製造される。カーボン含有シートは、好ましくは、熱硬化性樹脂の含有量を５０重量％ないし９０重量％とし、かつ、炭素繊維の含有量を１０重量％ないし５０重量％とする。
【０１０４】
繊維基材は、短繊維の炭素繊維を湿式抄紙してシート状の抄紙シートに加工し、この抄紙シートの炭素繊維を、バインダー繊維で結合して製造される。繊維基材を湿式抄紙する工程では、加熱溶融されて炭素繊維を結合する熱可塑性樹脂あるいは湿熱溶融型樹脂からなるバインダー繊維を、１００重量部の炭素繊維に対して３重量部ないし３０重量部加えて分散液に添加すると共に、炭素繊維とバインダー繊維の添加された分散液をメッシュコンベアの抄紙面に吸引して炭素繊維を堆積してシート状に加工する。炭素繊維は、平均繊維長さを０．５ｍｍないし１３ｍｍとするものを使用する。バインダー繊維には、加熱溶融されて炭素繊維を結合する熱可塑性樹脂、あるいは、加湿溶融されて炭素繊維を結合する湿熱溶融型樹脂であって、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチルビニルアルコール繊維のいずれか、あるいは、これ等を複数種混合したものを使用する。湿式抄紙された抄紙シートを加熱して、抄紙シートに含まれるバインダー繊維を溶融させて、炭素繊維を交点で結合させる。抄紙シートは、溶融されたバインダー繊維の熱可塑性樹脂あるいは湿熱溶融型樹脂によって、炭素繊維が結合されて繊維基材となる。
【０１０５】
以上のようにして製造された繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させる。繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂は、繊維基材に含浸性を有し、後述する紙製シートに積層する工程での取り扱い性が確保できる引張強度を有する未硬化状態の熱硬化性樹脂を使用する。繊維基材に含浸される熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂を使用する。ただ、熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂の何れかを使用することもできる。
【０１０６】
含浸工程では、繊維基材の表面に、未硬化状態にある熱硬化性樹脂シートを積層して加熱し、熱硬化性樹脂シートを溶融させて未硬化状態にある熱硬化性樹脂を繊維基材の隙間に含浸させる。この方法は、加熱されると低粘度な液状となる熱硬化性樹脂シートを積層し、これを加熱することで低粘度に液化した液状の熱硬化性樹脂をスムーズに繊維の隙間に含浸できる。また、含浸工程では、表面に未硬化の熱硬化性樹脂を付着しているローラを繊維基材の表面に押し付けて、繊維基材の隙間に含浸させることもできる。この方法は、例えば、未硬化で液状の熱硬化性樹脂を付着しているローラを対向して配置すると共に、これらのローラの間に繊維基材を通過させて、未硬化の熱硬化性樹脂を繊維基材に転写し、繊維基材の隙間に含浸させる。この方法は、繊維基材を両面からローラーで挟着する状態で通過させることにより、繊維基材の隙間の内部にまで確実に未硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸できる。さらに、含浸工程は、未硬化で液状の熱硬化性樹脂に繊維基材を浸漬すると共に、液状の熱硬化性樹脂を隙間内まで含浸した繊維基材をローラー等で絞って最適な含浸状態とすることもできる。
【０１０７】
以上のようにして製造されたカーボン含有シートを紙製シートに積層し、これを加熱してカーボン含有シートの熱硬化性樹脂を硬化させてシート状に結合し、カーボンを含有する紙シートを製造する。カーボン含有シートは、好ましくは、紙製シートの両面に積層することで、熱伝導特性を向上できる。カーボン含有シートと紙製シートは、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂を介して、互いに積層された状態で強固に結合されて１枚のシート状に成形される。
【０１０８】
さらに、紙製シートに積層されるカーボン含有シートは、プリプレグには特定せず、カーボンを含有してなる種々のシート材とすることもできる。このような、カーボン含有シートは、熱硬化性樹脂を含浸させることなく、紙製シートとの間にバインダーを塗布して積層して接着し、あるいは、バインダーとなる未硬化状態の熱硬化性樹脂シートを介して積層し、加熱・加圧して熱硬化性樹脂シートを溶融させて互いに結合させることもできる。このようなカーボン含有シートとして、例えば黒鉛シート等が使用できる。
【０１０９】
以上の紙シートは、繊維が交差する状態で集合される紙製シートの構造により、折れ変形や振動に強い特徴がある。このため、紙製のシートにカーボンを含有させて紙シートを製造し、この紙シートから製造される放熱板４は、長期間にわたって変形や劣化が阻止されて優れた放熱特性を持続できる特徴がある。
【０１１０】
以上のようにして製造された紙シートを所定の寸法に裁断して放熱板４を製作する。裁断された紙シートは、複数枚を積層、接着して厚さを調整することもできる。複数枚の紙シートを積層してなる放熱板は、強度を高くできる。また、図８と図９に示すように、側縁部に厚みのある嵌入連結部を有する放熱板は、側縁部に積層片を積層・接着して嵌入連結部を形成することができる。
【０１１１】
以上のようにして、所定の寸法に形成された複数の放熱板４が支持体３に所定の配列で固定されて放熱ユニット９が製造される。以下、放熱器に使用される放熱ユニットの実施例と、その配列パターンの実施例について、図７、及び図１８〜図２４に基づいて詳述する。なお、以下に示す実施例は、６個の半導体発光素子１を実装してなる実装基板２の第二面２Ｙにおいて、半導体発光素子１と対向する位置に、６個の放熱ユニット９をそれぞれ６０度間隔で回転移動してなる配列で配置する例を示している。
【０１１２】
さらに、以下に示す実施例の放熱器１０は、放熱ユニット９の支持体３を実装基板２の外周縁に対して平行ないし傾斜する姿勢で固定している。言い換えると、複数の放熱ユニット９は、支持体３の向きが前述の基準円２１に沿う方向となり、あるいは基準円２１に対して交差する姿勢となるように実装基板２に固定されている。各放熱ユニット９は、支持体３の延長方向と、実装基板２の基準円２１の接線方向との交差角αが所定の角度となるように配置している。ここで、支持体３の延長方向とは、円弧状の支持体３においては、両側の連結部３２を結ぶ直線方向であって、本体部３１の中間点における接線方向を示しており、直線状の支持体３においては、その延長方向を示している。また、実装基板２の基準円２１の接線方向は、支持体３の中間点において支持体３の延長方向に引いた延長ラインｍと、この延長ラインｍと基準円２１との交差点ｐにおける基準円２１の接線ｓの方向としている。すなわち、支持体３と基準円２１との交差角αは、支持体３の中間点から引いた延長ラインｍと、この延長ラインｍと基準円２１との交差点ｐにおける基準円２１の接線ｓとのなす角を示している。実装基板２に固定される放熱ユニット９の交差角αは、０度〜９０度であって、その角度に応じて、各放熱ユニット９の支持体３に固定される複数の放熱板４の横幅（Ｗ）が特定される。放熱ユニット９に固定される複数の放熱板４の横幅（Ｗ）は、好ましくは、実装基板２の第二面２Ｙの広い領域にわたって配置できるように設計される。
【０１１３】
［実施例１］
図７に示す放熱器１０Ａは、図８と図９に示す構造の放熱ユニット９Ａであって、図１０に示す支持体３Ａと１６枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ａを備えている。図７の放熱器１０Ａは、各放熱ユニット９Ａを、円弧状の支持体３Ａの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ａは、支持体３Ａと基準円２１のなす交差角αが２５度〜３５度（図においては約３０度）となるように配置されている。
【０１１４】
この放熱ユニット９Ａは、実装基板２の外周縁側に配置される９枚の放熱板４ａ〜４ｉの先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ａ〜４ｉの横幅（Ｗ）を放熱板４ａから放熱板４ｉに向かって次第に長くしている。とくに、円弧状の支持体３Ａの外周面側に固定される放熱板４ａ〜４ｉは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板２の外周縁部において、より広い領域に放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１１５】
また、この放熱ユニット９Ａは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、放熱板４ｊから放熱板４ｐに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体３Ａの内周面側に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット９Ａに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ａ同士の間に通気隙間２９を設けている。とくに、最も内側に配置される放熱板４ｐは、その先端縁を、実装基板２の中心部に接近させている。これにより、実装基板２の中心部の近傍の領域においても放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１１６】
［実施例２］
図１８に示す放熱器１０Ｂは、図１１に示す構造の支持体３Ｂと１６枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｂを備えている。図１８の放熱器１０Ｂは、各放熱ユニット９Ｂを、円弧状の支持体３Ｂの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ｂは、支持体３Ｂと基準円２１のなす交差角αが１５度〜２５度（図においては約２０度）となるように配置されている。
【０１１７】
この放熱ユニット９Ｂは、実装基板２の外周縁側に配置される９枚の放熱板４ａ〜４ｉのうち、放熱板４ａ〜４ｅについては、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ａ〜４ｅの横幅（Ｗ）を放熱板４ａから放熱板４ｅに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板４ａ〜４ｅは、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板４ｅ〜４ｉは、その横幅（Ｗ）を等しくしている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｂの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
【０１１８】
また、この放熱ユニット９Ｂは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、放熱板４ｊから放熱板４ｐに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体３Ｂの内周面側に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、放熱板４ｊ〜４ｏについては、その先端縁が、隣接する放熱ユニット９Ｂに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ｂ同士の間に通気隙間２９を設けており、中心部側に接近して配置される放熱板４ｏ、４ｐについては、その先端縁が実装基板２の中心部に接近する長さに調整されている。これにより、実装基板２の中心部の近傍の領域においても放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１１９】
［実施例３］
図１９に示す放熱器１０Ｃは、図１２に示す構造の支持体３Ｃと１４枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｃを備えている。図１９の放熱器１０Ｃは、各放熱ユニット９Ｃを、円弧状の支持体３Ｃの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ｃは、支持体３Ｃと基準円２１のなす交差角αが１５度〜２５度（図においては約２０度）となるように配置されている。
【０１２０】
この放熱ユニット９Ｃは、実装基板２の外周縁側に配置される７枚の放熱板４ａ〜４ｇの先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ａ〜４ｇの横幅（Ｗ）を放熱板４ａから放熱板４ｇに向かって次第に長くしている。とくに、円弧状の支持体３の外周面側に固定される放熱板４ａ〜４ｇは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板２の外周縁部において、より広い領域に放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１２１】
また、この放熱ユニット９Ｃは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を全て等しくしている。この放熱ユニット９Ｃは、円弧状の支持体３Ｃの内周面側に固定される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐを、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が互いに接触することなく、かつ、隣接する放熱ユニット９Ｃに接触しない長さに調整して、互いに隣接する放熱ユニット９Ｃ同士の間に通気隙間２９を設けている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｃの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
【０１２２】
［実施例４］
図２０に示す放熱器１０Ｄは、図１２に示す構造の支持体３Ｃと１４枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｄを備えている。図２０の放熱器１０Ｄは、各放熱ユニット９Ｄを、円弧状の支持体３Ｃの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ｄは、支持体３Ｃと基準円２１のなす交差角αが４５度〜８０度（図においては約６５度）となるように配置している。
【０１２３】
この放熱ユニット９Ｄは、実装基板２の外周縁側に配置される７枚の放熱板４ａ〜４ｇのうち、放熱板４ａ〜４ｃの先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ａ〜４ｃの横幅（Ｗ）を放熱板４ａから放熱板４ｃに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板４ａ〜４ｃは、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板４ｄ〜４ｇは、その横幅（Ｗ）を等しくすると共に、放熱板４ｃの横幅（Ｗ）よりも大きくしている。さらに、最も内側に配置される放熱板４ｇは、その先端縁が隣接する放熱ユニット９Ｄに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ｄ同士の間に通気隙間２９を設けている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｄの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
【０１２４】
また、この放熱ユニット９Ｄは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、放熱板４ｊから放熱板４ｐに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体３Ｃの内周面側に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット９Ｄに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ｄ同士の間に通気隙間２９を設けている。
【０１２５】
［実施例５］
図２１に示す放熱器１０Ｅは、図１２に示す構造の支持体３Ｃと１４枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｅを備えている。図２１の放熱器１０Ｅは、各放熱ユニット９Ｅを、円弧状の支持体３Ｃの内周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢、すなわち、図２０に示す放熱器１０Ｄの放熱ユニット９Ｄに対して反転する姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ｅは、支持体３Ｃと基準円２１のなす交差角αが３５度〜６０度（図においては約５０度）となるように配置している。
【０１２６】
この放熱ユニット９Ｅは、実装基板２の外周縁側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐのうち、放熱板４ｌ〜４ｐの先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ｌ〜４ｐの横幅（Ｗ）を放熱板４ｐから放熱板４ｌに向かって次第に長くしている。これ等の放熱板４ｌ〜４ｐは、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。また、放熱板４ｊ〜４ｌは、その横幅（Ｗ）を等しくしている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｅの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
【０１２７】
また、この放熱ユニット９Ｅは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ａ〜４ｇの横幅（Ｗ）を全て等しくしている。この放熱ユニット９Ｅは、円弧状の支持体３Ｃの外周面側に固定される７枚の放熱板４ａ〜４ｇを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が隣接する放熱ユニット９Ｅに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ｅ同士の間に通気隙間２９を設けている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｅの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。ただ、この放熱ユニットは、実装基板２の中心部側に配置される放熱板４ａ、４ｂを他の放熱板４ｃ〜４ｇよりも長くして、より広い領域に放熱板４を配置することもできる。
【０１２８】
［実施例６］
図２２に示す放熱器１０Ｆは、図１２に示す構造の支持体３Ｃと１４枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｆを備えている。図２２の放熱器１０Ｆは、各放熱ユニット９Ｆを、円弧状の支持体３Ｃの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。各放熱ユニット９Ｆは、円弧状の支持体３Ｃが実装基板２の外周縁に沿う略平行な姿勢となるように、言い換えると、支持体３Ｃと基準円２１のなす交差角αが０度となるように配置されている。
【０１２９】
この放熱ユニット９Ｆは、実装基板２の外周縁側に配置される７枚の放熱板４ａ〜４ｇの横幅（Ｗ）を全て等しくしている。この放熱ユニット９Ｆは、円弧状の支持体３Ｃの外周面側に固定される７枚の放熱板４ａ〜４ｇを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。これにより、実装基板２の外周縁部において、より広い領域に放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。また、同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｆの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。
【０１３０】
また、この放熱ユニット９Ｆは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）も全て等しくしている。この放熱ユニット９Ｆは、円弧状の支持体３Ｃの内周面側に固定される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐを、先端方向に向かって先窄みとなる配列であって、その先端縁が互いに接触することなく、かつ、隣接する放熱ユニット９Ｃに接触しない長さに調整して、互いに隣接する放熱ユニット９Ｃ同士の間に通気隙間２９を設けている。このように同じ寸法の放熱板４を複数使用することにより、放熱ユニット９Ｃの製造にかかる手間を簡略化して、製造コストを低減している。さらに、この放熱器１０Ｆは、隣接する放熱ユニット９Ｆ同士の間に形成される通気隙間２９を広く確保できるので、優れた通気性を実現できる。
【０１３１】
［実施例７］
図２３に示す放熱器１０Ｇは、図１１に示す構造の支持体３Ｂと１６枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｇを備えている。この放熱器１０Ｇは、偶数個（図においては６個）の放熱ユニット９Ｇを備えており、これ等の放熱ユニット９Ｇを奇数番目と偶数番目とで異なる構造としている。この放熱器１０Ｇは、奇数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第一放熱ユニット９Ｇｘとして同一形状とすると共に、偶数番目に配置される放熱ユニット９Ｇを第二放熱ユニット９Ｇｙとして同一形状としている。この放熱器１０Ｇは、複数の第一放熱ユニットＧｘと複数の第二放熱ユニットＧｙを、それぞれ実装基板２の中心を中心とする同一円周上に等間隔で配置している。図２３の放熱器１０Ｇは、３個の第一放熱ユニット９Ｇｘを、１２０度間隔で回転移動してなる配列で配置すると共に、３個の第二放熱ユニット９Ｇｙを、１２０度間隔で回転移動してなる配列で配置している。
【０１３２】
さらに、図２３に示す放熱器１０Ｇは、第一放熱ユニット９Ｇｘ及び第二放熱ユニット９Ｇｙを、円弧状の支持体３Ｂの外周面側が実装基板２の外周縁側に向く姿勢で配置している。第一放熱ユニットＧｘ及び第二放熱ユニット９Ｇｙは、円弧状の支持体３Ｂが実装基板２の外周縁に沿う略平行な姿勢となるように、言い換えると、支持体３Ｂと基準円２１のなす交差角αが０度となるように配置されている。ただ、放熱器は、第一放熱ユニット及び第二放熱ユニットの両方、又はいずれか一方を、円弧状の支持体の外周面側が実装基板の中心部側に向く姿勢で配置することも、支持体が基準円に対して交差する姿勢となるように配置することもできる。
【０１３３】
第一放熱ユニット９Ｇｘは、実装基板２の外周縁側に配置される９枚の放熱板４ａ〜４ｉの横幅（Ｗ）を全て等しくしている。この第一放熱ユニット９Ｇｘは、円弧状の支持体３Ｂの外周面側に固定される９枚の放熱板４ａ〜４ｉを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。また、第一放熱ユニット９Ｇｘは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、両側の放熱板４ｊ、４ｐから中央の放熱板４ｍに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体３Ｂの内周面側に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が隣接する第二放熱ユニット９Ｇｙの放熱板４ｊ、４ｐに接近するが接触しない長さに調整されて、隣接する第二放熱ユニット９Ｇｙとの間に通気隙間２９を設けている。
【０１３４】
第二放熱ユニット９Ｇｙは、実装基板２の外周縁側に配置される９枚の放熱板４ａ〜４ｉの横幅（Ｗ）を全て等しくしている。この第二放熱ユニット９Ｇｙは、円弧状の支持体３Ｂの外周面側に固定される９枚の放熱板４ａ〜４ｉを、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整している。また、第二放熱ユニット９Ｇｙは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、中央の放熱板４ｍから両側の放熱板４ｊ、４ｐに向かって次第に長くしている。円弧状の支持体３Ｂの内周面側に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、先端方向に向かって末広がりとなる配列であって、その先端縁が実装基板２の中心部に向かって延長されるが、隣接する第一放熱ユニット９Ｇｘや第二放熱ユニットＧｙの放熱板４に接触しない長さに調整されており、隣接する第一放熱ユニット９Ｇｘとの間に通気隙間２９を設けている。
【０１３５】
［実施例８］
図２４に示す放熱器１０Ｈは、図１４に示す構造の直線状の支持体３Ｈと１５枚の放熱板４とで構成される放熱ユニット９Ｈを備えている。図１４の放熱器１０Ｈは、複数の放熱ユニット９Ｈを、直線状の支持体３Ｈと基準円２１のなす交差角αが２５度〜３５度（図においては約３０度）となるように配置している。
【０１３６】
この放熱ユニット９Ｈは、実装基板２の外周縁側に配置される８枚の放熱板４ａ〜４ｈの先端縁が実装基板２の外周縁に接近するように、放熱板４ａ〜４ｈの横幅（Ｗ）を放熱板４ａから放熱板４ｈに向かって次第に長くしている。とくに、直線状の支持体３Ｈの一方の面に固定される放熱板４ａ〜４ｈは、互いに平行な姿勢であって、その先端縁が実装基板２の外周縁に接近するが、外周縁から突出しない長さに調整されている。これにより、実装基板２の外周縁部において、より広い領域に放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１３７】
また、この放熱ユニット９Ｈは、実装基板２の中心部側に配置される７枚の放熱板４ｊ〜４ｐの横幅（Ｗ）を、放熱板４ｊから放熱板４ｐに向かって次第に長くしている。直線状の支持体３Ｈの他方の面に固定される放熱板４ｊ〜４ｐは、互いに平行な姿勢であって、その先端縁が、隣接する放熱ユニット９Ｈに接近するが接触しない長さに調整されて、互いに隣接する放熱ユニット９Ｈ同士の間に通気隙間２９を設けている。とくに、最も内側に配置される放熱板４ｐは、その先端縁を、実装基板２の中心部に接近させている。これにより、実装基板２の中心部の近傍の領域においても放熱板４を配置して理想的に放熱できるようにしている。
【０１３８】
（熱伝導部材）
以上の実施例１〜８の放熱器１０は、実装基板２の第二面２Ｙに複数の放熱ユニット９を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット９は、実装基板２に対して優れた熱結合状態を実現するために、支持体３と実装基板２との間に熱伝導部材を介在させている。このような熱結合部材として、熱伝導性に優れたグリスや接着剤が使用できる。放熱ユニット９は、グリスや接着剤等の熱伝導部材を支持体３の端面に塗布した状態で実装基板２に固定されて、あるいは支持体３を実装基板２に固定した状態で支持体３と実装基板２との境界部分にグリスや接着剤等の熱伝導部材が塗布されて熱結合状態に固定される。さらに、放熱ユニットは、支持体から突出する複数の放熱板を実装基板に熱結合状態で固定することもできる。この放熱ユニットは、放熱板の端縁にグリスや接着剤等の熱伝導部材が塗布されて、放熱板が実装基板に熱結合状態に連結される。この構造は、実装基板の熱を直接に放熱板に伝導できるので、放熱ユニットの放熱性をさらに向上できる。
【０１３９】
さらに、放熱ユニットと実装基板との間に介在される熱伝導部材２５は、図２５に示すように、熱伝導シート２５Ａとすることもできる。熱伝導シート２５Ａは、熱伝導性に優れたシート材であって、好ましくは、実装基板２に対して押圧状態で固定される支持体３や放熱板４に密着状態で接触する弾力性を有するシート材が使用される。このような熱伝導シート２５Ａとして、例えば、シリコンシートやプラスチックシート等が使用できる。熱伝導シート２５Ａは、実装基板２の第二面２Ｙにおいて、放熱ユニット９との間に積層されて、支持体３の端面や放熱板４の端縁に密着状態で連結される。このように、実装基板２と放熱ユニット９との間に熱伝導シート２５Ａを配置する構造は、図２５に示すように、実装基板２と熱伝導シート２５Ａを貫通する固定ネジ１４を支持体３の連結部３２にねじ込んで、放熱ユニット９を実装基板２に固定することができる。
【０１４０】
（背面板５）
さらに、図１〜図５の放熱器１０は、実装基板２の裏面側に略平行に離間して配置された金属製の背面板５を備えている。放熱器１０は、実装基板２と背面板５との間に複数個の放熱ユニット９を配置しており、これらの放熱ユニット９の支持体３でもって実装基板２と背面板５とを連結している。
【０１４１】
背面板５は、実装基板２に固定された複数の放熱ユニット９の外周に沿う形状であって、図４と図５に示すように、円形の外形としている。さらに、円形状の背面板５は、中心部に中心孔５２を開口して、全体の形状をドーナツ状としている。この背面板５は、ドーナツ状の外周部においても、複数の背面板通気口５３を開口している。複数の背面板通気口５３は、実装基板２に固定される複数の支持体３、及び支持体３に固定される複数の放熱板４に対向して開口されており、支持体３や放熱板４の放熱により加温された空気を外部に排出するための換気口としている。放熱器１０から放熱される熱によって加温された内部の空気は、自然対流によって上昇する。図に示す背面板５は、放熱器１０の上面に固定されるので、背面板５に開口された背面板通気口５３から加温された内部の空気が排出されて換気される。
【０１４２】
以上の背面板５は、固定ネジ１５を介して支持体３に固定されて放熱器１０の定位置に固定される。図に示す背面板５は、固定ネジ１５を貫通させる複数の固定孔５４を開口している。複数の固定孔５４は、支持体３に設けた連結部３２に対向して開口されており、背面板５を貫通する固定ネジ１５を支持体３の連結部３２にねじ込んで背面板５を支持体３に固定している。すなわち、この背面板５は、支持体３を介して実装基板２に固定されている。
【０１４３】
さらに、図に示す背面板５は、両側に対向して、外周方向に突出する突出片５１を備えており、この突出片５１の先端側を上方に折曲させている。この突出片５１は、例えば、照明装置を固定する固定具として使用され、あるいは、図１に示すように、外部に配置される電源部６を固定する部材に兼用される。ただ、背面板は必ずしも突出片を設ける必要はなく、円板状として複数の放熱ユニットの上面に固定することもできる。
【０１４４】
（外装カバー１８）
さらに、照明装置は、図１の鎖線で示すように、放熱器１０の外周を被覆する外装カバー１８を備えることもできる。この外装カバー１８は、実装基板２の裏面側に配置された放熱器１０の外周に沿って配置されて、放熱器１０の周囲をカバーする。外装カバー１８は、例えば、実装基板２が固定される固定リング７の外周縁に沿う円筒状の筒体とすることができる。図１に示す外装カバー１８は、固定リング７の上端縁から外側方向に突出するフランジ部７Ｃの外周縁に沿う筒状としている。この外装カバー１８は、好ましくは、内側に配置される放熱ユニット９との間に隙間を設ける状態で配置される。筒状の外装カバー１８は、下端を固定リング７に固定し、上端部を背面板５の突出片５１に固定して照明装置の定位置に固定することができる。外装カバー１８は、放熱器１０に対して外気を通過できるように、通気孔を設けることができる。このような外装カバーは、スリットや貫通孔を開口して通気孔とし、あるいは網材で製造して通気孔を設けることができる。以上の外装カバーは、金属製あるいはプラスチック製として、照明装置の外周を補強することができる。
【０１４５】
（実装基板、反射板、及び透明カバーの変形例）
さらに、図２６と図２７に示す照明装置は、実装基板２、反射板１６、及び透明カバー８に、通気口を開口して設けている。図２７に示す実装基板２は、実装面２Ｘに固定される半導体発光素子１の間に位置して複数の基板通気口２Ｂを開口している。これ等の基板通気口２Ｂは、実装基板２に固定される放熱ユニット９の複数の放熱板４に対向して設けられている。さらに、図２７に示す反射板１６は、カバーキャップ１１を表出させるガイド穴１６Ａの間に位置して複数の反射板通気口１６Ｂを開口している。反射板１６に開口される複数の反射板通気口１６Ｂは、実装基板２に開口される複数の基板通気口２Ｂと対向する位置に開口されており、実装基板２の基板通気口２Ｂとほぼ等しい形状と大きさに形成されている。これにより、反射板１６の反射板通気口１６Ｂと実装基板２の基板通気口２Ｂとを通過する空気を効率よく実装基板２の裏面側に通過させて放熱器１０を換気できる。図２７に示す実装基板２と反射板１６に設けられる基板通気口２Ｂと反射板通気口１６Ｂは、外周縁部から中心部に向かって延びる長円形状として、その開口面積を大きくしている。さらに、図に示す透明カバー８は、低い筒状の側面に、複数のカバー通気口８Ｂを開口して設けている。以上の照明装置は、図２６の矢印で示すように、透明カバー８の側面に開口されたカバー通気口８Ｂから流入される外気を、反射板１６の反射板通気口１６Ｂと実装基板２の基板通気口２Ｂに通過させて放熱器１０に流入させて、放熱器１０の上面側から外部に排出できる。この構造は、放熱器１０の下部から上部への通気を実現して、優れた放熱性を実現できる。
【０１４６】
本発明の照明装置の放熱特性を以下のようにして測定した。
照明装置には、図１ないし図９に示す実施例１にかかる構造の照明装置を使用した。半導体発光素子１にはＣＯＢ（chip on board）タイプで出力２８Ｗの半導体発光素子を６個使用し、照明装置全体の出力を１６８Ｗとした。実装基板２には、アルミニウム製の金属板を使用した。実装基板２の第二面２Ｙには、熱伝導部材２５として、厚みを２ｍｍ、熱伝導率を３Ｗ／（ｍ・Ｋ）とするシリコンシートからなる熱伝導シート２５Ａを積層し、この熱伝導シート２５Ａを介在させて６個の放熱ユニット９を固定した。６個の放熱ユニット９は、図７に示すように、実装面２Ｘに配置される６個の半導体発光素子１の裏側の部位であって、支持体３の中央部が位置するように配置した。各放熱ユニット９には、図８〜図１０に示す構造の放熱板４を固定した。各放熱ユニット９を構成する支持体３の全長（Ｌ）及び複数の放熱板４の全長（Ｄ）は１５０ｍｍとした。各測定点の温度は、熱電対を用いて測定した。半導体発光素子１の温度は、図６に示すように、互いに直列に接続された２系列の半導体発光素子１について、Ａ点とＢ点で示す位置で測定した。実装基板２の温度は、図６においてＣ点で示す位置で測定した。放熱板４の温度は、図７と図９においてＴ点で示すように、幅方向の中央部付近であって、実装基板２に接近する根元側の部位で測定した。環境温度は２５℃で測定した。以上の測定結果を表１と図２８のグラフに示す。
【０１４７】
【表１】
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【０１４８】
表１と図２８に示すように、照明装置を連続使用する状態において、半導体発光素子１の温度は、３０分を過ぎると７５℃〜７９℃で飽和状態となって温度上昇が抑制された。この温度は、半導体発光素子１に与える悪影響を考慮すると、実質的に問題のない温度レベルであって、半導体発光素子１を長時間にわたって使用する上で、半導体発光素子１の温度が信頼性を保証できる温度範囲に抑制されることが実証された。
【０１４９】
また、従来の照明装置に使用される放熱器であって、図１〜図７に示す放熱器と同程度の表面積を有するアルミニウム製の放熱フィンを備える放熱器とその重量を比較すると、従来のアルミニウム製の放熱フィンでは５０６ｇ×６個＝３０３６ｇであるのに対し、本発明の放熱器の放熱ユニットでは２６０ｇ×６個＝１５６０ｇにでき、約１／２の軽量化が実現された。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の照明装置と照明装置用の放熱器は、水銀灯等の代替用の照明装置として、工場用の照明や街路灯等に好適に使用できる。とくに、本発明の照明装置と照明装置用の放熱器は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源に使用する構造としながら、優れた放熱特性と軽量化を実現して、高所に設置する照明装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
１…半導体発光素子
２…実装基板
２Ｘ…実装面；２Ｙ…第二面
２Ｂ…基板通気口
３…支持体
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｈ、３Ｉ、３Ｊ…支持体
４…放熱板
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ…放熱板
４ｊ、４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｎ、４ｏ、４ｐ…放熱板
４Ｘ…挿入連結部
４Ｙ…連結片
５…背面板
６…電源部
７…固定リング
７Ａ…内側リング；７Ｂ…固定片；７Ｃ…フランジ部
８…透明カバー
８Ｂ…カバー通気口
９…放熱ユニット
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、９Ｆ、９Ｇ、９Ｈ…放熱ユニット
９Ｇｘ…第一放熱ユニット；９Ｇｙ…第二放熱ユニット
１０…放熱器
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ…放熱器
１１…カバーキャップ
１１Ａ…筒部；１１Ｂ…カバー部；１１Ｃ…固定片
１２…閉塞材
１３…止ネジ
１４…固定ネジ
１５…固定ネジ
１６…反射板
１６Ａ…ガイド穴；１６Ｂ…反射板通気口
１７…止ネジ
１８…外装カバー
２１…基準円
２２…貫通穴
２３…ネジ孔
２４…固定孔
２５…熱伝導部材
２５Ａ…熱伝導シート
２９…通気隙間
３１…本体部
３２…連結部
３３…開口部
３４…連結溝
３５…対向壁
３６…熱伝導部
３６Ａ…開口部；３６Ｂ…中空部
３７…本体部
３８…本体部
５１…突出片
５２…中心孔
５３…背面板通気口
５４…固定孔
６０…電源回路
６１…ケーシング
６２…電源ケーブル
６３…リード線
６４…接続リード
ｍ…延長ライン
ｓ…接線
ｐ…交差点
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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