(57)【要約】【課題】放熱性能を高めることができるヒートシンクを提供すること。【解決手段】背面に複数の放熱フィン１２を平行に立設して成るベースプレート１１の表面上のＬＥＤ（熱源）２からの熱を放熱するためのヒートシンク１０において、前記ベースプレート１１にスリット１１ａ（又は孔）を形成する。又、前記スリット１１ａ（又は孔）の面積の総和を前記ベースプレート１１の表面積に対して（１／５〜４／５）に設定する。従って、熱伝導による冷却フィン１２からの放熱に加えてベースプレート１１のスリット１１ａ（又は孔）を通過する気流によって放熱による対流効果が促進されるため、ヒートシンク１０の放熱性が高められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面に複数の放熱フィンを平行に立設して成るベースプレートの表面上の熱源からの熱を放熱するためのヒートシンクにおいて、
前記ベースプレートにスリット又は孔を形成したことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記スリット又は孔の面積の総和を前記ベースプレートの表面積に対して（１／５〜４／５）に設定したことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記ベースプレートの表面又は同ベースプレートの表面上に設けられた基板上に実装された発光素子を前記熱源とする請求項１又は２記載のヒートシンクを有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記発光素子を覆うアウタレンズを設けたことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源としてＬＥＤ等の発光素子が搭載されたベースプレートの背面に複数の放熱フィンを立設して成るヒートシンクとこれを備え多照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の消費電力が加速度的に上昇するのに伴って該半導体の発熱量が増加しているため、高性能の冷却システムに対する需要が高まっている。又、小型化のために高密度に集積された回路においても消費される電力は増加傾向にあり、発熱量と同時に発熱密度も急激に上昇している。
【０００３】
半導体であるＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザーダイオード等の発光素子においても、明るさの向上に伴って従来の表示用としての用途から照明用としての用途も増えており、その消費電力も増加傾向にある。
【０００４】
ところが、ＬＥＤ等の発光素子の最大の問題は、投入した電力の大部分が熱となり、自身が発する熱によって発光効率と寿命が低下するという点である。特に、大電力を消費する発光素子にあっては、チップ当たり数Ｗもの発熱を受け止められるだけの放熱構造が求められており、この発熱を伝導させるために従来の樹脂基板に代えて熱伝導率の高いメタルコア基板やセラミック基板が実用化されている。
【０００５】
又、ベースプレートの背面に複数の放熱フィンを立設して成るヒートシンクによる放熱によってＬＥＤの発熱を抑える冷却構造も実用化されている。ここで、従来のＬＥＤ照明装置のヒートシンクによる冷却構造の一例を図４に示す。
【０００６】
即ち、図４は従来のＬＥＤ照明装置のヒートシンクによる冷却構造の一例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図であり、図示のＬＥＤ照明装置１０１のヒートシンク１１０は、熱伝導率の高いアルミニウム合金製であって、矩形プレート状のベースプレート１１１の背面に、上下方向に長い矩形プレート状の複数枚（図示例では２０枚）の放熱フィン１１２を左右方向に適当な間隔で垂直に立設して構成されている。そして、このヒートシンク１１０の表面には、縦横３列、計９個のＬＥＤ１０２を実装して成る矩形プレート状の基板１０３が取り付けられており、該基板１０３とこれに実装されたＬＥＤ１０２は矩形のアウタレンズ１０４によって覆われている。
【０００７】
而して、９個のＬＥＤ１０２に通電されてこれらが発光すると、該ＬＥＤ１０２から発せられる熱はヒートシンク１１０のベースプレート１１１から各放熱フィン１１２ヘと伝導し、各放熱フィン１１２から空気中へと放熱されることによってＬＥＤ１０２が冷却されてその温度上昇が抑えられる。
【０００８】
ところで、特許文献１には、ヒートシンクの放熱性能を高めるために、筒状体が並列に複数連結された放熱フィンの下端とベースプレート上面との間に空隙を形成する構成が提案されている。これによれば、放熱フィンの下端とベースプレート上面との間の空隙から外部の空気が流入するため、熱源からの熱が伝導するベースプレートの上面を空気が流れてヒートシンクの放熱性が高められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１５９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図４に示す従来のヒートシンク１１０においては、その放熱性能を高めるためには当該ヒートシンク１１０のサイズを大きくしてその放熱面積を増やす必要があり、このようにヒートシンク１１０のサイズを大きくするとＬＥＤ照明装置１０１が大型化及び項重量化するという問題が発生する。
【００１１】
又、ヒートシンク１１０に対流によるほう熱性能が該ヒートシンク１１０の設置方向によって低下するという問題があった。特に、ヒートシンクのベースプレートが空気の対流方向（下から上）と垂直になるようにヒートシンクを取り付けた場合、特許文献１や図５に示す構成を採用すると、下から上昇した空気が上方のベースプレート及び側方の放熱フィンに阻まれることによって対流が停滞し、放熱フィンによる対流効果が十分に発揮されない。そのため、ヒートシンクの放熱性が低下するという問題があった。照明装置として使用する場合においては、光源である発光素子の照射方向を任意の方向に向ける必要があるため、特にこの問題が起こり易い。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、放熱性能を高めたヒートシンク及び小型化と軽量化を図ることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、背面に複数の放熱フィンを平行に立設して成るベースプレートの表面上の熱源からの熱を放熱するためのヒートシンクにおいて、前記ベースプレートにスリット又は孔を形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スリット又は孔の面積の総和を前記ベースプレートの表面積に対して（１／５〜４／５）に設定したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の照明装置は、前記ベースプレートの表面又は同ベースプレートの表面上に設けられた基板上に実装された発光素子を前記熱源とする請求項１又は２記載のヒートシンクを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記発光素子を覆うアウタレンズを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１、３及び４記載の発明によれば、ヒートシンクのベースプレートにスリット又は孔を形成したため、熱伝導による冷却フィンからの放熱に加えてベースプレートのスリット又は孔を通過する気流によって放熱による対流効果が促進される。このため、ヒートシンクの放熱性が高められる。このようにヒートシンクの放熱性能が高められるため、ヒートシンクを小型・軽量化することができ、ベースプレートにスリット又は孔を形成することによるヒートシンクの軽量化とも相俟って照明装置の小型化と軽量化を実現することができる。
【００１８】
又、照明装置の光の照射方向が上向きや下向きである場合には放熱による対流効果が高められるためにヒートシンクの放熱性能が一層高められる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、ヒートシンクに形成されたスリット又は孔の面積の総和がベースプレートの面積に対して占める割合を（１／４〜４／５）の範囲に設定することによって、ヒートシンクの放熱性能が効果的に高められる。即ち、ベースプレートに形成されたスリット又は孔の面積の総和がベースプレートの面積に対して占める割合は、熱伝導と対流による放熱のバランスに影響し、両者の間にはトレードオフの関係が成立するが、その割合が（１／５〜４／５）の範囲にあるときにヒートシンクの放熱性能が効果的に高められることが実験的に確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクを備えるＬＥＤ照明装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るヒートシンクを備えるＬＥＤ照明装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係るヒートシンクを備えるＬＥＤ照明装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図である。
【図４】従来のＬＥＤ照明装置の冷却構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ船断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係るＬＥＤ照明装置の冷却構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図である。
【００２３】
本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１には、光源であるＬＥＤ２の冷却構造としてヒートシンク１０が備えられている。ここで、ヒートシンク１０は、熱伝導率の高いアルミニウム合金製であって、ベースプレート１１の背面に、上下方向に長い矩形プレート状の複数枚（図示例では２０枚）の放熱フィン１２を左右方向に適当な間隔で垂直に立設して構成されている。
【００２４】
而して、本実施の形態においては。ヒートシンク１０の前記ベースプレート１１には横方向の４つのスリット１１ａが上下方向に適当な間隔で形成されている。この結果、ベースプレート１１は、スリット１１ａによって横方向に細長いプレート片１１Ａに３分割されており、これらのプレート片１１Ａには、光源である３つのＬＥＤ２が横方向に適当な間隔で実装された基板３がそれぞれ取り付けられており、各基板３とこれらに実装された３つのＬＥＤ２はアウタレンズ４によって正面側からそれぞれ覆われている。従って、本実施の形態に係るＬＥＤ照明装置１においては、計９つのＬＥＤ２が光源として使用されている。ここで、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成されたスリット１１ａの面積の総和がベースプレート１１の面積に対して占める割合は（１／５〜４／５）に設定されている。
【００２５】
以上のように構成されたＬＥＤ照明装置１において、計９個のＬＥＤ２に通電されてこれらが発光すると、各ＬＥＤ２から出射する光は、アウタレンズ４を透過して前方（図１（ａ）の手前側、（ｄ）の左方）へと出射されて前方の照明に供される。
【００２６】
又、各ＬＥＤ２の発光によって発生する熱は、ヒートシンク１０のベースプレート１１から各放熱フィン１２ヘと伝導し、各放熱フィン１２から空気中へと放熱されることによってＬＥＤ２が冷却されるとともに、ベースプレート１１に形成されたスリット１１ａを通過する気流によって放熱による対流効果が促進されるため、ヒートシンク１０の放熱性が高められ、各ＬＥＤ２の温度上昇が抑えられてその発光効率と寿命が高められる。このようにヒートシンク１０の放熱性能が高められるため、該ヒートシンク１０を小型・軽量化することができ、ベースプレート１１にスリット１１ａを形成することによるヒートシンク１０の軽量化とも相俟ってＬＥＤ照明装置１の小型化と軽量化を実現することができる。
【００２７】
そして、ＬＥＤ照明装置１の光の照射方向が上向きや下向きである場合には放熱による対流効果がヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された４つのスリット１１ａによって高められるために該ヒートシンク１０の放熱性能が一層高められる。
【００２８】
又、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された４つのスリット１１ａの面積の総和がべ＾スプレート１１の面積に対して占める割合を（１／５〜４／５）の範囲に設定することによって、ヒートシンク１０の放熱性能が効果的に高められる。即ち、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された４つのスリット１１ａの面積の総和がベースプレート１１の面積（スリット１１ａを含む面積）に対して占める割合は、熱伝導と対流による放熱のバランスに影響し、両者の間にはトレードオフの関係が成立するが、その割合が（１／５〜４／５）の範囲にあるときにヒートシンク１０の放熱性能が効果的に高められることが実験的に確かめられた。具体的には、ベースプレート１１のスリット１１ａの面積の総和がベースプレート１１の面積に対して占める割合が１／５より小さい場合及び４／５よりも大きい場合にはＬＥＤ２の温度が何れも１４０℃であるのに対して、（１／５〜４／５）である場合にはＬＥＤ２の温度は１１０℃まで下がることが確認された。
【００２９】
尚、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に４つのスリット１１ａを形成したが、スリット１１ａの形状と数は任意に設定することができる。
【００３０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図２に基づいて以下に説明する。
【００３１】
図２は本発明の実施の形態２に係るヒートシンクを備えるＬＥＤ照明装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図であり、本図においては図１において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００３２】
本実施の形態は、ヒートシンク１０のベースプレート１１の中央部に４つの矩形の孔１１ｂを形成するとともに、同ベースプレート１１の周囲に各２ずつ、計１２の矩形状の切欠き１１ｃを形成したことを特徴としている。従って、アウタレンズ４は、その正面視形状がヒートシンク１０のベースプレート１１と同一形状にとされている。又、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された４つの孔１１ｂの面積の総和がベースプレート１１の面積に対して占める割合は（１／５〜４／５）に設定されている。
【００３３】
而して、各ＬＥＤ２の発光によって発生する熱は、ヒートシンク１０のベースプレート１１から各放熱フィン１２ヘと伝導し、各放熱フィン１２から空気中へと放熱されることによってＬＥＤ２が冷却されるとともに、ベースプレート１１に形成された４つの孔１１ｂ及び１２の切欠き１１ｃを通過する気流によって放熱による対流効果が促進されるため、ヒートシンク１０の放熱性が高められ、各ＬＥＤ２の温度上昇が抑えられてその発光効率と寿命が高められる。
【００３４】
又、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された４つの孔１１ｂの面積の総和がベースプレート１１の面積に対して占める割合を（１／５〜４／５）の範囲に設定したため、前述の理由によってヒートシンク１０の放熱性能が効果的に高められる。
【００３５】
従って、本実施の形態においても、ヒートシンク１０の放熱性能が高められるため、該ヒートシンク１０を小型・軽量化することができ、ベースプレート１１に４つの孔１１ｂと１２の切欠き１１ｃを形成することによるヒートシンク１０の軽量化とも相俟ってＬＥＤ照明装置１の小型化と軽量化を実現することができる。
【００３６】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図３に基づいて以下に説明する。
【００３７】
図３は本発明の実施の形態３に係るヒートシンクを備えるＬＥＤ照明装置を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は背面図、（ｆ）は斜視図であり、本図においても図１において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００３８】
本実施の形態は、ヒートシンク１０のベースプレート１１の中央部に１つの矩形の孔１１ｂを形成したことを特徴としている。そして。本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された１つの孔１１ｂの面積がベースプレート１１の面積に対して占める割合が（１／５〜４／５）に設定されている。
【００３９】
而して、本実施の形態においても、各ＬＥＤ２の発光によって発生する熱は、ヒートシンク１０のベースプレート１１から各放熱フィン１２ヘと伝導し、各放熱フィン１２から空気中へと放熱されることによってＬＥＤ２が冷却されるとともに、ベースプレート１１に形成された１つの孔１１ｂを通過する気流によって放熱による対流効果が促進されるため、ヒートシンク１０の放熱性が高められ、各ＬＥＤ２の温度上昇が抑えられてその発光効率と寿命が高められる。
【００４０】
又、本実施の形態では、ヒートシンク１０のベースプレート１１に形成された１つの孔１１ｂの面積がベースプレート１１の面積に対して占める割合を（１／４〜４／５）の範囲に設定したため、前述の理由によってヒートシンク１０の放熱性能が効果的に高められる。
【００４１】
従って、本実施の形態においても、ヒートシンク１０の放熱性能が高められるため、該ヒートシンク１０を小型・軽量化することができ、ベースプレート１１に孔１１ｂを形成することによるヒートシンク１０の軽量化とも相俟ってＬＥＤ照明装置１の小型化と軽量化を実現することができる。
【００４２】
尚、実施の形態２，３ではヒートシンク１０のベースプレート１１に矩形の孔１１ｂを形成したが、ベースプレート１１に形成される孔１１ｂの形状と数は任意である。
【００４３】
ところで、以上の実施の形態では、光源（熱源）としてＬＥＤを使用するＬＥＤ照明装置とこれに備えられるヒートシンクに対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、ＬＥＤ以外のレーザーダイオード等の発光素子を光源として使用する照明装置とこれに備えられたヒートシンクに対しても同様に適用可能である。
【００４４】
又、以上の実施の形態では、ＬＥＤは基板上に実装されているが、ＬＥＤ等の発光素子がヒートシンクのベースプレートに直接実装されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ライトアップ照明、スタジアム照明、街路灯照明、道路灯照明、一般照明等の用途に供せられる照明装置とこれに備えられたヒートシンクに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１        ＬＥＤ照明装置
２        ＬＥＤ（熱源）
３        基板
４        アウタレンズ
１０      ヒートシンク
１１      ベースプレート
１１ａ    ベースプレートのスリット
１１ｂ    ベースプレートの孔
１１ｃ    ベースプレートの切欠き
１２      放熱フィン
【図１】
2013093419.tif 000003
【図２】
2013093419.tif 000004
【図３】
2013093419.tif 000005
【図４】
2013093419.tif 000006