(57)【要約】【課題】除熱能力の向上が図られたヒートシンク及びこれを用いた発光装置を提供する。【解決手段】本発明に係るヒートシンク１２においては、放熱体１９の流入孔１６から導入された冷却水は、放熱体１９内部の水路２４の上流側の屈曲部２７Ａにおいて乱流状態となる。そして、冷却水はその乱流状態で水路２４の長水路２４ｂを流れ、放熱体１９の一辺の中央付近に位置する載置領域２６に載置されたＬＤアレイ１４から熱を吸収する。熱を吸収した冷却水は、下流側の屈曲部２７Ｂを通って流出孔１８から排出される。なお、上流側の屈曲部２７Ａは、下流側の屈曲部２７ＢよりＬＤアレイ１４の載置領域２６の近くになるように水路２４が形成されているため、ＬＤアレイ１４の除熱は確実に冷却水が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷却水は速やかに流出孔１８へ流れる。【選択図】  図４
2004193228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一辺の中央付近に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、
この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、
前記放熱体内部で同一面上に設けられ、前記流入孔から前記流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、
前記冷媒流路は、前記放熱体の辺のうち前記発熱体の載置領域がある辺に沿って延びる直線部と、この直線部の両端に設けられた２つの屈曲部とを有しており、
前記発熱体より上流側の前記屈曲部が、下流側の前記屈曲部より前記発熱体の載置領域に近いことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、
この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、
前記放熱体内部で同一面上且つ対称的に設けられ、前記流入孔から前記流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、
前記冷媒流路は、前記放熱体の辺のうち前記発熱体の載置領域がある辺に沿って延びる直線部と、この直線部の両端に設けられた２つの屈曲部とを有しており、
前記発熱体の載置領域が、下流側の前記屈曲部より上流側の前記屈曲部に近い位置にあることを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、
この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔と、
前記放熱体内部で同一面上に設けられ、前記流入孔から冷媒を導入して前記放熱体の側面へ前記冷媒を排出する冷媒流路とを備え、
前記冷媒流路は、前記流入孔から前記発熱体の載置領域がある辺付近まで直線的に延びる第１の流路と、この第１の流路の端部から前記辺に沿って前記放熱体の側面まで直線的に延びる、前記第１の流路と屈曲部を形成して交わる第２の流路とからなり、
前記発熱体の載置領域が、前記第２の流路に対応する位置にあることを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、
この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、
前記放熱体内部で同一面上に設けられ、前記流入孔から前記流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、
前記冷媒流路は、前記流入孔から前記発熱体の載置領域がある辺付近まで直線的に延びる直線流路と、この直線流路と屈曲部を形成して交わると共に、前記辺に沿う方向に延び、次第に前記辺から離れるように湾曲して前記流出孔に通じる湾曲流路とからなり、
前記発熱体の載置領域が、前記湾曲流路に対応する位置にあることを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、
この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、
前記放熱体内部で同一面上に設けられ、前記流入孔から前記流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、前記冷媒流路に前記冷媒を流して、前記載置領域に載置される発熱体の除熱をおこなうヒートシンクにおいて、
前記発熱体の載置領域よりも上流側の冷媒流路は乱流発生構造となっており、前記発熱体の載置領域の下流側の前記冷媒より上流側の前記冷媒の流れの方が乱れていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項６】
前記乱流発生構造は、前記冷媒流路の屈曲部であることを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記屈曲部は、直角に屈曲していることを特徴とする請求項１〜４及び請求項６のいずれか一項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒートシンクの前記載置領域に半導体発光素子が載置されると共に、このヒートシンクが多段にスタックされたことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＤアレイ等の半導体発光素子の除熱をおこなうヒートシンク及びこれを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ装置の励起光源として、半導体レーザ（ＬＤ）に代表される半導体発光素子が注目されている。この半導体レーザは、供給される電力の半分近くが熱に変換されるが、この熱がたまるとＬＤの発振効率の低下を招いてしまうため、いかに効率よくＬＤを除熱するかが重要な問題となってくる。そこで、このようなＬＤの除熱をおこなうヒートシンクが下記特許文献１等に開示されている。この公報に記載されたヒートシンクは、ＬＤアレイが取り付けられた冷却ブロック（マイクロチャネル）が多数スタックされたものであり、このマイクロチャネル中のまっすぐな水路に冷水を流すことＬＤの除熱をおこなう。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４０５４９号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０８４２３号公報
【特許文献３】
特開平８−１３９４７８号公報
【特許文献４】
特開平８−１３９４７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のヒートシンクには、次のような課題が存在している。すなわち、上記特許文献２の段落番号［０００４］〜［０００８］において、上記特許文献１と同一の発明者らが指摘しているように、このヒートシンクでは、ＬＤの発熱量が大きすぎるために高出力（６０Ｗ程度）の連続発振には対応することができなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、除熱能力の向上が図られたヒートシンク及びこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒートシンクは、一辺の中央付近に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、放熱体内部で同一面上に設けられ、流入孔から流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、冷媒流路は、放熱体の辺のうち発熱体の載置領域がある辺に沿って延びる直線部と、この直線部の両端に設けられた２つの屈曲部とを有しており、発熱体より上流側の屈曲部が、下流側の屈曲部より発熱体の載置領域に近いことを特徴とする。
【０００７】
このヒートシンクにおいては、放熱体の流入孔から導入された冷媒は、放熱体内部の冷媒流路の上流側の屈曲部において乱流状態となる。そして、冷媒はその乱流状態で冷媒流路の直線部を流れ、放熱体の一辺の中央付近に位置する載置領域に載置された発熱体から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、下流側の屈曲部を通って流出孔から排出される。このように、このヒートシンクにおいては、載置領域に載置される発熱体を乱流状態の冷媒で除熱するので、冷媒流路を流れる冷媒のうち載置領域に近い流れしか除熱に寄与しない、層流状態の冷媒が流れる従来のヒートシンクに比べて除熱効率が向上している。そして、上流側の屈曲部が、下流側の屈曲部より発熱体の載置領域の近くになるように冷媒流路が形成されているため、発熱体の除熱は確実に冷媒が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷媒は速やかに流出孔へ流れる。また、冷媒流路が同一面上に設けられているため、このヒートシンクの薄型化を図ることができる。
【０００８】
本発明に係るヒートシンクは、一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、放熱体内部で同一面上且つ対称的に設けられ、流入孔から流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、冷媒流路は、放熱体の辺のうち発熱体の載置領域がある辺に沿って延びる直線部と、この直線部の両端に設けられた２つの屈曲部とを有しており、発熱体の載置領域が、下流側の直線屈曲部より上流側の直線屈曲部に近い位置にあることを特徴とする。
【０００９】
このヒートシンクにおいては、放熱体の内部に対称性を有する冷媒流路が設けられている。そして、放熱体の流入孔から導入された冷媒は、冷媒流路の上流側の屈曲部において乱流状態となり、冷媒はその乱流状態で冷媒流路の直線部を流れ、載置領域に載置される発熱体から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、下流側の屈曲部を通って流出孔から排出される。このように、このヒートシンクにおいては、載置領域に載置される発熱体を乱流状態の冷媒で除熱するので、冷媒流路を流れる冷媒のうち載置領域に近い流れしか除熱に寄与しない、層流状態の冷媒が流れる従来のヒートシンク比べて除熱効率が向上している。そして、発熱体の載置領域を、下流側の屈曲部より上流側の屈曲部の近くに配置しているため、発熱体の除熱は確実に冷媒が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷媒は速やかに流出孔へ流れる。また、冷媒流路が同一面上に設けられているため、このヒートシンクの薄型化を図ることができる。
【００１０】
本発明に係るヒートシンクは、一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔と、放熱体内部で同一面上に設けられ、流入孔から冷媒を導入して放熱体の側面へ冷媒を排出する冷媒流路とを備え、冷媒流路は、流入孔から発熱体の載置領域がある辺付近まで直線的に延びる第１の流路と、この第１の流路の端部から辺に沿って放熱体の側面まで直線的に延びる、第１の流路と屈曲部を形成して交わる第２の流路とからなり、発熱体の載置領域が、第２の流路に対応する位置にあることを特徴とする。
【００１１】
このヒートシンクにおいては、流入孔から導入された冷媒は、第１の流路を通った後、第２の流路を通って放熱体の側面から排出される。そして、第１の流路と第２の流路とは屈曲部を形成して交わっている。冷媒流路を流れる冷媒は、この屈曲部で乱流状態となり第２の流路を流れて、第２の流路に対応する位置にある載置領域の発熱体から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、第２の流路を通って排出される。このように、このヒートシンクにおいては、載置領域に載置される発熱体を乱流状態の冷媒で除熱するので、冷媒流路を流れる冷媒のうち載置領域に近い流れしか除熱に寄与しない、層流状態の冷媒が流れるヒートシンクに比べて除熱効率が向上している。そして、屈曲部が載置領域より上流側に位置すると共に、第２の流路が直線的に延びるため、発熱体の除熱が確実に冷媒が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷媒は速やかに放熱体の側面から排出される。また、冷媒流路が同一面上に設けられているため、このヒートシンクの薄型化を図ることができる。
【００１２】
本発明に係るヒートシンクは、一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、放熱体内部で同一面上に設けられ、流入孔から流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、冷媒流路は、流入孔から発熱体の載置領域がある辺付近まで直線的に延びる直線流路と、この直線流路と屈曲部を形成して交わると共に、辺に沿う方向に延び、次第に辺から離れるように湾曲して流出孔に通じる湾曲流路とからなり、発熱体の載置領域が、湾曲流路に対応する位置にあることを特徴とする。
【００１３】
このヒートシンクにおいては、流入孔から導入された冷媒は、直線流路を通った後、湾曲流路を通って流出孔から排出される。そして、直線流路は、流入孔から載置領域の辺まで直線的に延びると共に、湾曲流路の一端は、その載置領域の辺に沿う方向に延びているため、直線流路及び湾曲流路とは屈曲部を形成して交わっている。冷媒流路を流れる冷媒は、この屈曲部で乱流状態となって湾曲流路を流れ、湾曲流路に対応する位置にある載置領域の発熱体から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、一端が載置領域の辺に沿うと共に、その辺から次第に離れるように湾曲して他端が流出孔に通じる湾曲流路を流れて、流出孔から排出される。このように、このヒートシンクにおいては、載置領域に載置される発熱体を乱流状態の冷媒で除熱するので、冷媒流路を流れる冷媒のうち載置領域に近い流れしか除熱に寄与しない、層流状態の冷媒が流れるヒートシンク比べて除熱効率が向上している。そして、屈曲部が、載置領域より上流側に位置すると共に、湾曲流路には角部がなく内部の冷媒がスムーズに流れるため、発熱体の除熱が確実に冷媒が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷媒は速やかに流出孔へ流れる。また、冷媒流路が同一面上に設けられているため、このヒートシンクの薄型化を図ることができる。
【００１４】
本発明に係るヒートシンクは、一辺に発熱体の載置領域を有する平板状の放熱体と、この放熱体の厚さ方向に貫設された流入孔及び流出孔と、放熱体内部で同一面上に設けられ、流入孔から流出孔へ冷媒を流通する冷媒流路とを備え、冷媒流路に冷媒を流して、載置領域に載置される発熱体の除熱をおこなうヒートシンクにおいて、発熱体の載置領域よりも上流側の冷媒流路は乱流発生構造となっており、発熱体の載置領域の下流側の冷媒より上流側の冷媒の流れの方が乱れていることを特徴とする。
【００１５】
このヒートシンクにおいては、流入孔から導入された冷媒は、冷媒流路を流れて載置領域の発熱体の除熱をおこない、熱を吸収した冷媒が流出孔から排出される。なお、載置領域より上流側の冷媒流路は乱流発生構造となっており、載置領域より上流側の冷媒は、載置領域より下流側の冷媒より流れが乱れている。そのため、発熱体の除熱は冷媒が乱流の状態でおこなわれると共に、除熱をおこなって温度が上昇した冷媒は速やかに流出孔へ流れる。このように、このヒートシンクにおいては、発熱体を乱流状態の冷媒で除熱するので、冷媒流路を流れる冷媒のうち載置領域に近い流れしか除熱に寄与しない、層流状態の冷媒が流れるヒートシンクに比べて除熱効率が向上している。また、冷媒流路が同一面上に設けられているため、このヒートシンクの薄型化を図ることができる。
【００１６】
また、乱流発生構造は、冷媒流路の屈曲部であることが好ましい。この場合、冷媒流路を流れる冷媒に簡単な構造で乱流を生じさせることができるので、このヒートシンクの製造が容易となる。
【００１７】
また、屈曲部は、直角に屈曲していることが好ましい。この場合、冷媒流路を流れる冷媒をより確実に乱流の状態にすることができる。
【００１８】
本発明に係る発光装置は、上記ヒートシンクの載置領域に半導体発光素子が載置されると共に、このヒートシンクが多段にスタックされたことを特徴とする。
【００１９】
この発光装置においては、除熱能力の向上が図られた上記ヒートシンクで半導体発光素子が除熱されるため、温度上昇に伴う半導体発光素子の発振効率の低下が抑制される。また、薄型化が図られたヒートシンクを多段スタックしているため、小型で高出力の発光装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係るヒートシンクの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置を示した斜視図である。図１に示すように、発光装置１０は、ヒートシンク１２が隙間なく２５段スタックされて構成されている。これらの各ヒートシンク１２には、半導体発光素子としてＬＤアレイ（発熱体）１４がそれぞれ取り付けられており、図示しない電源及び電極からＬＤアレイ１４に電力を供給することでＬＤアレイ１４からレーザ光が出射する。また、各ヒートシンク１２の同位置には、その厚さ方向に２つの孔１６，１８が設けられている。そして、一方の孔１６が連なる側の両端から冷却水（冷媒）を流し入れ、その冷却水を各ヒートシンク１２内部に形成された水路（冷媒流路）を流通させる。その後、もう一方の孔１８が連なる側の両端から冷却水を排出することにより、この発光装置１０は上述したＬＤアレイ１４のレーザ光出射の際に発生する熱を冷却水で除熱する。
【００２２】
次に、上述したヒートシンク１２について、図２及び図３を参照しつつより詳しく説明する。図２は、図１に示したヒートシンク１２を示した平面図であり、図３は、このヒートシンクのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２３】
図２に示すように、ヒートシンク１２は、方形平板状の放熱体１９（長辺２５ｍｍ×短辺２０ｍｍ）を備えており、この放熱体１９は、図３に示すように、コバル製の２枚の平板２０Ａ，２０Ｂの間に銅板２２を挟んだ３層構造となっている。そして、この放熱体１９には、２枚の平板２０Ａ，２０Ｂ及び銅板２２を貫通する直径４ｍｍの２つの孔１６，１８が形成されている。また、銅板２２には、これら２つの孔１６，１８を連通する形状の溝部２２ａが形成されている。そのため、この銅板２２を平板２０Ａ，２０Ｂで挟んだ放熱体１９には、銅板２２に形成された溝部２２ａの上面開口が平板２０Ｂで塞がれた、２つの孔１６，１８を連通する水路２４が形成されている。以下、２つの孔１６，１８のうち、冷却水を水路２４に導入する孔を流入孔１６、水路２４から冷却水を排出する孔を流出孔１８と称す。また、説明の便宜上、放熱体１９の長辺１９ａに平行な方向をＸ軸方向、放熱体１９の短辺１９ｂに平行な方向をＹ軸方向、そして放熱体１９の厚さ方向をＺ軸方向とする。
【００２４】
流入孔１６と流出孔１８とは、Ｘ軸方向に並んでおり、所定距離（６ｍｍ）だけ離間している。また、水路２４は、流入孔１６及び流出孔１８からＹ軸方向に延びる同じ長さの２本の短水路（直線部）２４ａと、Ｘ軸方向に延びて短水路２４ａの端部同士を連通する長水路２４ｂとから構成されている。短水路２４ａは、流入孔１６及び流出孔１８から放熱体１９の一方の長辺１９ａ付近まで延びており、長水路２４ｂは、その長辺１９ａに沿って延在している。したがって、流入孔１６から延びる短水路２４ａと長水路２４ｂとの屈曲した連結部分（屈曲部）２７Ａの水路２４及び流出孔１８から延びる短水路２４ａと長水路２４ｂとの屈曲した連結部分（屈曲部）２７Ｂの水路は、いずれも直角に屈曲している。また、放熱体１９の辺のうち、短水路２４ａが延びている側の長辺１９ａは、その中央部の平板２０Ａが約１ｃｍにわたって切り欠かれて銅板２２が露出しており、その露出部分がＬＤアレイ１４を載置する載置領域２６となっている。
【００２５】
このような放熱体１９を備えたヒートシンク１２において、水路２４を流れる冷却水は、載置領域２６よりも上流側にある直角に屈曲した屈曲部２７Ａで乱流となり、この乱流の状態で載置領域２６のＬＤアレイ１４が発する熱を取り除く。このように、ＬＤアレイ１４の熱を乱流状態の冷却水で除熱する場合、載置領域２６に近い側の流れしか除熱に寄与しない層流状態の冷却水でＬＤアレイ１４を除熱する場合に比べて、ＬＤアレイ１４の除熱がより効率よくおこなわれる。
【００２６】
なお、放熱体１９には、ヒートシンク１２をスタックする際にピンを通して位置合わせをおこなう位置合わせ孔２８が４つ形成されている。この位置合わせ孔２８は、流入孔１６、流出孔１８、水路２４及び載置領域２６と重ならないように、長方形の角位置に規則配置されている。
【００２７】
次に、ヒートシンク１２の内部に形成された水路２４について、図４を参照しつつ説明する。この図４は、水路を説明するためにヒートシンク１２を概略的に示した図である。
【００２８】
上述したように水路２４は、２本の短水路２４ａと１本の長水路２４ｂとで構成されており、流入孔１６から導入される冷却水を流出孔１８まで流通させる。そして、この水路２４、流入孔１６及び流出孔１８は、ヒートシンク１２のＸ軸方向に関する中心線３０に対して対称的な配置（符号２４Ａ，符号１６Ａ，符号１８Ａ参照）とはなっておらず、Ｘ軸方向に沿って流出孔側にズレた配置となっている。したがって、放熱体１９の長辺１９ａ中央部の載置領域２６に配置されるＬＤアレイ１４は、水路２４の屈曲部２７Ｂより屈曲部２７Ａの近くに位置している。
【００２９】
このような水路２４を採用したヒートシンク１２においては、ＬＤアレイ１４を除熱する冷却水をより確実に乱流の状態にできると共に、ＬＤアレイ１４から熱を奪った冷却水をほとんど除熱に寄与しない水路２４の領域まで速やかに流すことができる。すなわち、水路２４を流れる冷却水は、乱流状態でＬＤアレイ１４を除熱して高温になった後、ＬＤアレイ１４の除熱に関与しないところまで速やかに流れる。そのため、流入孔１６Ａ，流出孔１８Ａ及び水路２４Ａが中心線３０に対して対称的に配置されたヒートシンクに比べて、除熱効率が向上している。したがって、このヒートシンク１２は高出力（６０Ｗ程度）の連続発振にも十分対応することができる。また、このヒートシンク１２によれば、マイクロチャンネル方式の水路に比べると、水路の形状がシンプルであり、かつ水路の断面積が大きいため、水路を流れる冷却水の水圧を低減することができ、高水圧に起因する漏水等を抑制することができる。
【００３０】
ここで、流入孔、流出孔及び水路が、中心線３０に対してズレた配置とズレていない配置（対称的配置）の場合におけるＬＤアレイ温度の測定結果を図５及び図６に示す。図５は、流入孔、流出孔及び水路が中心線に対してズレた配置のＬＤアレイの温度（ＬＤ温度Ａ）［℃］と対称的配置のＬＤアレイの温度（ＬＤ温度Ｂ）［℃］を冷却水の流量［ｌ／ｍｉｎ］毎にまとめた表である。図６は、横軸を流量［ｌ／ｍｉｎ］、縦軸をＬＤアレイの温度［℃］として、図５の表をプロットしたグラフである。これらの測定結果より、水路を流れる冷却水の流量が０．０１〜１０．００［ｌ／ｍｉｎ］の範囲においては、ＬＤ温度Ａの方がＬＤ温度Ｂよりも低いことがわかり、流入孔、流出孔及び水路が、中心線３０に対してズレている方が、ＬＤアレイが効率よく除熱されることがわかる。特に、実際的な流量である０．７［ｌ／ｍｉｎ］付近においては１０℃以上の差があり、この流量においては除熱能力が特に改善される。
【００３１】
また、ヒートシンク１２は、一つの面（Ｘ−Ｙ平面）に水路２４が形成されており、水路を複数段にわけて形成したヒートシンクに比べ、容易に薄型化を図ることができる。また、ヒートシンク１２を薄型化することにより、発光装置１０の小型化を容易に実現することができる。
【００３２】
次に、ヒートシンク１２の異なる態様について、図面を参照しつつ説明する。なお、
【００３３】
まず、図７に示したヒートシンク３２について説明する。ヒートシンク３２は、流入孔１６、流出孔１８及び水路２４が中心線３０に対して対称配置になっている点、載置領域２６がＸ軸方法に沿って流入孔１６側にズレている点でのみ、上述したヒートシンク１２と異なる。すなわち、このヒートシンク３２の流入孔１６、流出孔１８及び水路２４と載置領域２６との位置関係は、ヒートシンク１２と同様である。したがって、ヒートシンク３２は、ヒートシンク１２同様、ＬＤアレイ１４を除熱する冷却水をより確実に乱流の状態にできると共に、ＬＤアレイ１４から熱を奪った冷却水をほとんど除熱に寄与しない水路２４の領域まで速やかに流すことができるため、除熱効率が向上している。実際にＬＤアレイ１４の温度を測定した結果を図８に示す。図８の表は、流量毎にＬＤアレイ１４の温度及び冷却水の圧力（水圧）をまとめたものである。この図から明らかなように、流量０．０１〜１０．００［ｌ／ｍｉｎ］の範囲の大部分においてＬＤ温度ＢよりもＬＤ温度が低く、除熱能力の改善が確認された。
【００３４】
次に、図９に示したヒートシンク３４について説明する。ヒートシンク３４は、水路の形状が水路２４と異なる点でのみ、ヒートシンク１２と異なる。ヒートシンク３４の水路３６は、流入孔１６からＹ軸方向に沿って載置領域２６が設けられた長辺１９ａ付近まで延びる直線水路（直線流路）３６ａと、直線水路３６ａの端部と流出孔１８とを連通する、湾曲部分を有する湾曲水路（湾曲流路）３６ｂとで構成されている。この湾曲水路３６ｂは、直線水路３６ａの端部からＸ軸方向に沿って載置領域２６側に延び、載置領域２６の端部周辺で長辺１９ａから離れるように湾曲して流出部１８に連通する。すなわち、この水路３６は、ヒートシンク１２の水路２４の２つの屈曲部２７Ａ，２７Ｂのうち、下流側の屈曲部２７Ｂを湾曲させた形状となっている（図４参照）。このような水路３６を採用したヒートシンク３４においては、ＬＤアレイ１４を除熱する冷却水をより確実に乱流の状態にできると共に、ＬＤアレイ１４から熱を奪った冷却水をほとんど除熱に寄与しない水路３６の領域まで速やかに流すことができるため、除熱効率が向上している。実際にＬＤアレイ１４の温度を測定した結果を図１０に示す。図１０の表は、流量毎にＬＤアレイ１４の温度及び冷却水の圧力（水圧）をまとめたものである。この図から明らかなように、流量０．０１〜１０．００［ｌ／ｍｉｎ］の範囲の大部分においてＬＤ温度ＢよりもＬＤ温度が低く、除熱能力の改善が確認された。
【００３５】
次に、図１１に示したヒートシンク３８について説明する。このヒートシンク３８は、水路の形状が水路２４と異なる点、この水路から冷却水を排出する流出孔が放熱体１９の側面に形成されている点でのみ、ヒートシンク１２と異なる。ヒートシンク３８の水路４０は、流入孔１６からＹ軸方向に沿って載置領域２６が設けられた長辺１９ａ付近まで延びる第１の流路４０ａと、第１の流路４０ａの端部からＸ軸方向に沿って載置領域２６側に延びて放熱体１９の短辺１９ｂに達する第２の流路４０ｂとで構成されている。すなわち、この第１の流路４０ａと第２の流路４０ｂとは、直角な屈曲部２７Ａを形成して連通している。また、この第２の流路４０ｂの端部開口が流出孔４２となっており、上述したヒートシンク１２，３２，３４では冷却水の排出方向はＺ軸方向であったが、このヒートシンク３８の冷却水の排出方向はＸ軸方向となっている。したがって、このヒートシンク３８を上述した発光装置１０に適応する場合には、発光装置１０の排水機構及びその位置を変更することが好ましい。
【００３６】
そして、このような水路４０を採用したヒートシンク３８においては、ＬＤアレイ１４を除熱する冷却水をより確実に乱流の状態にできると共に、ＬＤアレイ１４から熱を奪った冷却水をほとんど除熱に寄与しない水路３６の領域まで速やかに流すことができるため、除熱効率が向上している。なお、ヒートシンク３４は、除熱をおこなった冷却水を第２の流路４０ｂにより直線的に流通させることができるため、除熱をおこなった冷却水を極めて速やかに排出することができる。実際にＬＤアレイ１４の温度を測定した結果を図１２に示す。図１２の表は、流量毎にＬＤアレイ１４の温度及び冷却水の圧力（水圧）をまとめたものである。この図から明らかなように、流量０．０１〜１０．００［ｌ／ｍｉｎ］の範囲の大部分においてＬＤ温度ＢよりもＬＤ温度が低く、除熱能力の改善が確認された。
【００３７】
以上の３つのヒートシンク３２，３４，３８の除熱能力を示した図８、図１０及び図１２の表をプロットしたグラフを図１３に示す。このグラフにおいて、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の線はそれぞれ、ヒートシンク３２、ヒートシンク３４、ヒートシンク３８に対応している。また、比較を容易にするため、Ｌ０としてＬＤ温度Ｂを示す。このグラフから明らかなように、３つのヒートシンク３２，３４，３８はいずれも、従来のヒートシンクに比べて除熱能力が向上しており、高出力（６０Ｗ程度）の連続発振にも十分対応することができる。
【００３８】
また、屈曲部２７Ａの曲率半径と除熱能力との関係を下記表１に示すと共に、この表１をプロットしたグラフを図１４に示す。この表１及び図１４において、Ｒ０、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６はそれぞれ、屈曲部２７Ａの曲率半径が０ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍであるヒートシンク１２（図２参照）を示しており、表１はそれらヒートシンクの各流量におけるＬＤ温度を示している。
【表１】
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この表１及び図１４から明らかなように、屈曲部２７Ａの曲率半径が小さい程、ヒートシンク１２の除熱能力が向上する傾向にあることがわかる。したがって、上記実施形態のいずれの実施形態においても、屈曲部２７Ａの曲率半径は０（屈曲部は角状）となっているが、適宜曲率半径を大きくしてもよい。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、ＬＤアレイの除熱をおこなう冷媒は、冷却水（純水）に限らず、アルコールを用いてもよい。また、発光装置を構成するヒートシンクのスタック数は、２５段に限定されず、適宜増減してもよい。さらに、屈曲部が直角である場合、厳密に９０度である必要はなく、冷媒を乱流状態にできる範囲で多少の増減をしてもよい。また、流入孔及び流出孔の形状は、円形に限定されず、矩形や楕円形、扁平楕円形など種々の形状を採用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、除熱能力の向上が図られたヒートシンク及びこれを用いた発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置を概略的に示した斜視図である。
【図２】図１の発光装置のヒートシンクを示した平面図である。
【図３】図２のヒートシンクのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のヒートシンクの水路の説明図である。
【図５】図２に示したヒートシンクの温度測定結果をまとめた表である。
【図６】図５の表の測定結果をプロットしたグラフである。
【図７】ヒートシンクの一態様を示した図である。
【図８】図７に示したヒートシンクの温度測定結果をまとめた表である。
【図９】ヒートシンクの一態様を示した図である。
【図１０】図９に示したヒートシンクの温度測定結果をまとめた表である。
【図１１】ヒートシンクの一態様を示した図である。
【図１２】図１１に示したヒートシンクの温度測定結果をまとめた表である。
【図１３】図８、図１０及び図１２の表の測定結果をプロットしたグラフである。
【図１４】表１の測定結果をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
１０…発光装置、１２，３２，３４，３８…ヒートシンク、１４…ＬＤアレイ、１６，１６Ａ…流入孔、１８，１８Ａ，４２…流出孔、１９…放熱体、２４，２４Ａ、３６，４０…水路、２４ａ…短水路、２４ｂ…長水路、２６…載置領域、２７Ａ，２７Ｂ…屈曲部、３６ａ…直線水路、３６ｂ…湾曲水路、４０ａ…第１の流路、４０ｂ…第２の流路。
【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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