(57)【要約】【課題】放熱構造を簡単にしながら軽量化を図る。【解決手段】放熱器は、発熱部材９に熱結合されて、発熱部材９から発生する熱を放熱する。放熱器は、発熱部材９に熱結合される基板２と、基板２に熱結合状態で固定されて、発熱部材９から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット３とを備えている。放熱ユニット３は、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート４と、互いに対向して配置される熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５と、スペーサ５を介在して積層された複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ６と、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具７とを備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部材に熱結合されて、発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器であって、
発熱部材に熱結合される基板と、
前記基板に熱結合状態で固定されて、発熱部材から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニットと、
を備えており、
前記放熱ユニットは、
互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする放熱器。
【請求項２】
請求項１に記載される放熱器であって、
前記スペーサ及び前記ホルダが前記基板に対して略垂直方向に延長された柱状で、前記熱伝導性シートが前記スペーサ及び前記ホルダの延長方向に延在する面状であって、前記スペーサ及び前記ホルダが、平面視において直線上に配置されて、前記連結具を介して直線状に連結されてなることを特徴とする放熱器。
【請求項３】
請求項２に記載される放熱器であって、
前記複数枚の熱伝導性シートが幅方向の中間において前記スペーサに連結されて、両側部を前記スペーサから離れる方向に突出させて突出部としており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列してなることを特徴とする放熱器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記熱伝導性シートが弾性を有すると共に、前記連結具がねじ止めによって前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの積層体を締結してなることを特徴とする放熱器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記複数枚の熱伝導性シート同士が等間隔に離間され、略平行に配列されてなることを特徴とする放熱器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記放熱ユニットと前記基板の境界において、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの端面が前記基板に熱結合されてなることを特徴とする放熱器。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記連結具が、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを貫通するロッド部を有すると共に、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサが、前記ロッド部を挿通させる貫通孔を開口してなることを特徴とする放熱器。
【請求項８】
請求項７に記載される放熱器であって、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間にそれぞれ２列ずつのスペーサを配置しており、
各列のスペーサに、それぞれ前記ロッド部を貫通させて、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを一体的に連結してなることを特徴とする放熱器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記ホルダが、前記基板に固定するための連結部を有しており、前記連結部を介して前記放熱ユニットが前記基板に固定されてなることを特徴とする放熱器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記複数枚の熱伝導性シートが、中央部に配置される熱伝導性シートから両端に配置される熱伝導性シートに向かって横幅（Ｗ）が次第に小さくなることを特徴とする放熱器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載される放熱器であって、
互いに連結される前記複数のスペーサにおいて、中央部に配置されるスペーサの横幅が両端部に配置されるスペーサの横幅（Ｄ）よりも大きいことを特徴とする放熱器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記放熱ユニットを前記基板に複数配置すると共に、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放熱器。
【請求項１３】
請求項１２に記載される放熱器であって、
前記複数の放熱ユニットが、前記基板の表面において、円周上に等間隔で配置されてなることを特徴とする放熱器。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載される放熱器であって、
前記複数の放熱ユニットは同一形状であって、各放熱ユニットが前記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放熱器。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記複数の放熱ユニットは、前記連結具の連結方向が、前記基板の中心に対する円周の接線方向となるように配置されており、
各放熱ユニットの複数枚の熱伝導性シートは、平面視において、前記スペーサの両側方向に突出しており、前記スペーサから前記基板の外周縁側に延びる先端縁が、前記基板の外周縁に接近して延長されると共に、前記スペーサから前記基板の中心部側に延びる先端縁が、前記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放熱器。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一に記載される放熱器であって、さらに、
前記基板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、該放熱ユニットを介して前記基板と前記背面板とを連結してなることを特徴とする放熱器。
【請求項１７】
請求項１６に記載される放熱器であって、
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放熱器。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記複数の熱伝導性シートが、熱伝導フィラーを含有する繊維シートであることを特徴とする放熱器。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記複数の熱伝導性シートは、面方向の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする放熱器。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一に記載される放熱器であって、
前記基板に熱結合される発熱部材が発光ダイオードであることを特徴とする放熱器。
【請求項２１】
発熱部材に熱結合されて、発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器用の放熱ユニットであって、
互いに離間した姿勢で配列されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配列される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２２】
請求項２１に記載される放熱ユニットであって、
前記スペーサ及び前記ホルダは、一方向に延長された柱状で、
前記熱伝導性シートは、前記スペーサ及び前記ホルダの延長方向に延在する面状で、
前記スペーサ及び前記ホルダは、横断面方向において直線上に配置されて、前記連結具を介して直線状に連結されてなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２３】
請求項２２に記載される放熱ユニットであって、
前記複数枚の熱伝導性シートは、幅方向の中間において前記スペーサに連結されて、両側部を前記スペーサから離れる方向に突出させて突出部としており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列してなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２４】
請求項２１から２３に記載される放熱ユニットであって、
前記熱伝導性シートが弾性を有すると共に、前記連結具がねじ止めによって前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの積層体を締結してなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２５】
請求項２１から２４のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
前記複数枚の熱伝導性シート同士が等間隔に離間されて、略平行に配列されてなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２６】
請求項２１から２５のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
発熱部材に熱結合される側の端面において、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサの端面が同一平面上に配置されてなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２７】
請求項２１から２６のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
前記連結具が、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを貫通するロッド部を有すると共に、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサが、前記ロッド部を挿通させる貫通孔を開口してなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２８】
請求項２７に記載される放熱ユニットであって、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間にそれぞれ２列ずつのスペーサを配置しており、
各列のスペーサに、それぞれ前記ロッド部を貫通させて、前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサとを一体的に連結してなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項２９】
請求項２１から２８のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
前記複数枚の熱伝導性シートは、中央部に配置される熱伝導性シートから両端に配置される熱伝導性シートに向かって横幅（Ｗ）が次第に小さくなることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項３０】
請求項２１から２９のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
互いに連結される前記複数のスペーサは、中央部に配置されるスペーサの横幅が両端部に配置されるスペーサの横幅よりも大きいことを特徴とする放熱ユニット。
【請求項３１】
請求項２１から３０のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
前記複数の熱伝導性シートが、熱伝導フィラーを含有する繊維シートであることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項３２】
請求項２１から３１のいずれか一に記載される放熱ユニットであって、
前記複数の熱伝導性シートは、面方向の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする放熱ユニット。
【請求項３３】
一以上の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が第一面に実装される基板と、
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、
前記半導体発光素子から発生する熱を放熱する放熱器と、
を備える照明装置であって、
前記放熱器は、前記基板の第二面に熱結合状態で固定されて、前記半導体発光素子から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニットを備えており、
前記放熱ユニットは、
互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートと、
互いに対向して配置される前記熱伝導性シート同士の間に介在されるスペーサと、
前記スペーサを介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シートの両側端面にそれぞれ配置されるホルダと、
前記ホルダと前記熱伝導性シートと前記スペーサに貫通させてこれらの積層体を締結する連結具と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載される照明装置であって、
前記基板の第一面において、複数の半導体発光素子が円周上に等間隔で配置されており、
前記基板の第二面において、複数の放熱ユニットが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３５】
請求項３４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、前記半導体発光素子が実装された位置と対応する部位に前記スペーサが配置されてなることを特徴とする照明装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載される照明装置であって、
前記放熱ユニットは、互いに連結される前記複数のスペーサのうち、中央部に配置されるスペーサの横幅（Ｄ）を両端部に配置されるスペーサの横幅（Ｄ）よりも大きくして、前記半導体発光素子が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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用状態で熱を生じる発熱部材に熱結合されて、発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器とこの放熱器に使用される放熱ユニット、並びにこの放熱器を備える照明装置、例えば、ＬＥＤ等の半導体発光素子を使用する照明装置に関する。
【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。
【０００５】
さらに、照明装置に限らず、使用状態で熱を生じる発熱部材を備える機器においても、発生した熱を放熱するために放熱器が使用される。これ等の放熱器においても、発熱部材から発生する熱を効率よく放熱するために、多数の放熱フィンを備える構造が採用されている。多数の放熱フィンを備える構造は、薄い板状に成形された多数の金属プレートを互いに離間して配列するための構造が複雑になって、安価に多量生産するのが難しい問題点がある。とくに、放熱効果を向上させるために、放熱フィンの数を多くすると、さらに構造が複雑になって重量も大きくなってしまう問題点がある。したがって、このような放熱器においても、多数の放熱フィンを設ける構造を簡単としながら、軽量化を図ることが切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
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、放熱構造を簡単にしながら軽量化を図った放熱器及び放熱器用の放熱ユニット並びに放熱器を備え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及び発明の効果】
【０００８】
本発明の放熱器によれば、発熱部材９に熱結合されて、発熱部材９から発生する熱を放熱する放熱器であって、発熱部材９に熱結合される基板２と、前記基板２に熱結合状態で固定されて、発熱部材９から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット３とを備えており、前記放熱ユニット３は、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート４と、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５と、前記スペーサ５を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ６と、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具７とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層してなる放熱ユニットを備えることで、従来の金属製の放熱板を使用する放熱器に比べて大幅な軽量化を図ることができる。また、放熱器に使用する放熱ユニットは、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定するので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる特徴が実現できる。さらにまた、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。
【００１０】
本発明の放熱器は、前記スペーサ５及び前記ホルダ６を前記基板２に対して略垂直方向に延長された柱状とし、前記熱伝導性シート４を前記スペーサ５及び前記ホルダ６の延長方向に延在する面状とすると共に、前記スペーサ５及び前記ホルダ６を、平面視において直線上に配置して、前記連結具７を介して直線状に連結することができる。
上記構成により、面状の熱伝導性シートを柱状のスペーサ及びホルダで連結することで、熱伝導性シートの表面積を大きくして広い放熱面積を確保しながら、これ等を支持するスペーサ及びホルダの体積を小さくして全体の軽量化を図ることができる。とくに、スペーサ及びホルダを連結具で直線状に連結することで、複数枚の熱伝導性シートを簡単かつ強固に固定できる。また、面状の熱伝導性シートや柱状のスペーサ及びホルダを基板に対して略垂直方向に延長して配置することで、基板表面の領域を有効に利用しながら効率よく放熱できる。
【００１１】
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート４を幅方向の中間において前記スペーサ５に連結すると共に、両側部を前記スペーサ５から離れる方向に突出させて突出部とし、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列することができる。
上記構成により、直線状に連結されるスペーサの両側に熱伝導性シートを突出させることで広い範囲に効率よく熱伝導性シートを配置して放熱面積を広くしながら、隣接する熱伝導性シート同士を互いに離間させることで各熱伝導性シートの放熱効果を向上できる。また、スペーサを熱伝導性シートの中間に配置することで、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させて放熱できる。
【００１２】
本発明の放熱器は、前記熱伝導性シート４が弾性を有すると共に、前記連結具７がねじ止めによって前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５の積層体を締結することができる。
上記構成によると、連結具をねじ止め構造としてホルダと熱伝導性シートとスペーサの積層体を締結すると共に、熱伝導性シートを弾性を有する繊維質とすることで、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の構造を実現することができる。
【００１３】
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート４同士を等間隔に離間して、略平行に配列することができる。
上記構成により、複数の熱伝導性シートを広い面積にわたって効率よく配置しながら、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させてバランス良く放熱できる。
【００１４】
本発明の放熱器は、前記放熱ユニット３と前記基板２の境界において、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５の端面を前記基板２に熱結合させることができる。
上記構成により、基板に熱結合されるスペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面から直接に熱伝導させてより効率よく放熱できる。とくに、基板との境界において、スペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面から伝導される熱を、その延長方向に沿って移動させて効果的に放熱できる。
【００１５】
本発明の放熱器は、前記連結具７が、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５とを貫通するロッド部７ａを有すると共に、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５には、前記ロッド部７ａを挿通させる貫通孔６ａ、４ａ、５ａを開口して設けることができる。
上記構成により、ホルダと熱伝導性シートとスペーサとを貫通するロッド部によって、簡単かつ確実に複数枚の熱伝導性シートを所定の配列で固定できる。また、ホルダと熱伝導性シートとスペーサに開口した貫通孔にロッドを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる特徴がある。
【００１６】
本発明の放熱器は、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート４同士の間にそれぞれ２列ずつのスペーサ５を配置して、各列のスペーサ５に、それぞれ前記ロッド部７ａを貫通させて、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５とを一体的に連結することができる。
上記構成により、対向する熱伝導性シート同士の間に２列のスペーサを介在させることで、複数枚の熱伝導性シートをより確実に所定の姿勢で連結できる。また、スペーサを２列に配列することで、放熱ユニットと基板との連結強度や熱結合状態を良好にできる。
【００１７】
本発明の放熱器は、前記ホルダ６が前記基板２に固定するための連結部６Ｂを備えて、前記連結部６Ｂを介して前記放熱ユニット３を前記基板２に固定することができる。
上記構成により、放熱ユニットを簡単かつ容易に基板に固定できる。
【００１８】
本発明の放熱器は、前記複数枚の熱伝導性シート４を、中央部に配置される熱伝導性シート４から両端に配置される熱伝導性シート４に向かって横幅（Ｗ）を次第に小さくすることができる。
上記構成により、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シートの横幅を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。
【００１９】
本発明の放熱器は、互いに連結される前記複数のスペーサ５において、中央部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）を、両端部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）よりも大きくすることができる。
上記構成により、中央部に配置される横幅の広いスペーサを介して、より広い面積で基板に熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を基板に当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを発熱部材の実装位置に接近させて配置することで、より効果的に発熱部材の発熱を伝導して放熱できる。
【００２０】
本発明の放熱器は、前記放熱ユニット３を前記基板２に複数配置すると共に、互いに隣接する放熱ユニット３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。
【００２１】
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット３を、前記基板２の表面において、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。
【００２２】
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット３を同一形状として、各放熱ユニット３を前記基板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。また、放熱ユニットを同一構造とすることで、製造コストを低減して安価に多量生産できる。
【００２３】
本発明の放熱器は、前記複数の放熱ユニット３を、前記連結具７の連結方向が前記基板２の中心に対する円周の接線方向となるように配置すると共に、各放熱ユニット３の複数枚の熱伝導性シート４を、平面視において、前記スペーサ５の両側方向に突出させて、前記スペーサ５から前記基板２の外周縁側に延びる先端縁を、前記基板２の外周縁に接近して延長すると共に、前記スペーサ５から前記基板２の中心部側に延びる先端縁を、前記基板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、連結具で連結されるスペーサの両側に突出する複数の熱伝導性シートを、基板の広い領域にわたって配置でき、基板全体をより効果的に放熱できる。
【００２４】
本発明の放熱器は、前記基板２に略平行に離間して配置された金属製の背面板５０を備えて、前記基板２と前記背面板５０との間に複数個の放熱ユニット３を配置すると共に、該放熱ユニット３を介して前記基板２と前記背面板５０とを連結することができる。
上記構成により、金属製の背面板を放熱ユニットに連結することで、各放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
【００２５】
本発明の放熱器は、前記背面板５０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、熱伝導性シート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。
【００２６】
本発明の放熱器は、前記複数の熱伝導性シート４を、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとすることができる。
上記構成により、熱伝導性シートの熱伝導率を向上させて、放熱器の放熱効果を向上できる。
【００２７】
本発明の放熱器は、前記複数の熱伝導性シート４の面方向の熱伝導率を１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。
【００２８】
本発明の放熱器は、前記基板２に熱結合される発熱部材９を発光ダイオードとすることができる。
【００２９】
本発明の放熱ユニットは、発熱部材９に熱結合されて、発熱部材９から発生する熱を放熱する放熱器用の放熱ユニットであって、互いに離間した姿勢で配列されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート４と、互いに対向して配列される前記熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５と、前記スペーサ５を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ６と、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具７とを備えることを特徴とする。
【００３０】
上記構成により、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層することで、従来の金属製の放熱板を使用する構造に比べて大幅な軽量化を図ることができる。また、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定できるので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる。
【００３１】
本発明の放熱ユニットは、前記スペーサ５及び前記ホルダ６を一方向に延長された柱状とし、前記熱伝導性シート４を前記スペーサ５及び前記ホルダ６の延長方向に延在する面状とすると共に、前記スペーサ５及び前記ホルダ６を、横断面方向において直線上に配置して、前記連結具７を介して直線状に連結することができる。
上記構成により、面状の熱伝導性シートを柱状のスペーサ及びホルダで連結することで、熱伝導性シートの表面積を大きくして広い放熱面積を確保しながら、これ等を支持するスペーサ及びホルダの体積を小さくして全体の軽量化を図ることができる。とくに、スペーサ及びホルダを連結具で直線状に連結することで、複数枚の熱伝導性シートを簡単かつ強固に固定できる。
【００３２】
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート４を、幅方向の中間において前記スペーサ５に連結して、両側部を前記スペーサ５から離れる方向に突出させて突出部とし、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列することができる。
上記構成により、直線状に連結されるスペーサの両側に熱伝導性シートを突出させることで広い範囲に効率よく熱伝導性シートを配置して放熱面積を広くしながら、隣接する熱伝導性シート同士を互いに離間させることで各熱伝導性シートの放熱効果を向上できる。また、スペーサを熱伝導性シートの中間に配置することで、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させて放熱できる。
【００３３】
本発明の放熱ユニットは、前記熱伝導性シート４が弾性を有すると共に、前記連結具７がねじ止めによって前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５の積層体を締結することができる。
上記構成によると、連結具をねじ止め構造としてホルダと熱伝導性シートとスペーサの積層体を締結すると共に、熱伝導性シートを弾性を有する繊維質とすることで、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の高い放熱ユニットを得ることができる。
【００３４】
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート４同士を等間隔に離間して、略平行に配列することができる。
上記構成により、複数の熱伝導性シートを広い面積にわたって効率よく配置しながら、複数の熱伝導性シートに均等に熱伝導させてバランス良く放熱できる。
【００３５】
本発明の放熱ユニットは、発熱部材９に熱結合される側の端面において、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５の端面を同一平面上に配置することができる。
上記構成により、発熱部材が熱結合される基板等の部材に対して、同一平面上に配置されるスペーサ、ホルダ、及び熱伝導性シートの端面を直接に熱結合させて、より効率よく熱伝導させて放熱できる。
【００３６】
本発明の放熱ユニットは、前記連結具７が、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５とを貫通するロッド部７ａを有すると共に、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５には、前記ロッド部７ａを挿通させる貫通孔６ａ、４ａ、５ａを開口して設けることができる。
上記構成により、ホルダと熱伝導性シートとスペーサとを貫通するロッド部によって、簡単かつ確実に複数枚の熱伝導性シートを所定の配列で固定できる。また、ホルダと熱伝導性シートとスペーサに開口した貫通孔にロッドを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる特徴がある。
【００３７】
本発明の放熱ユニットは、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート４同士の間にそれぞれ２列ずつのスペーサ５を配置して、各列のスペーサ５に、それぞれ前記ロッド部７ａを貫通させて、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５とを一体的に連結することができる。
上記構成により、対向する熱伝導性シート同士の間に２列のスペーサを介在させることで、複数枚の熱伝導性シートをより確実に所定の姿勢で連結できる。
【００３８】
本発明の放熱ユニットは、前記複数枚の熱伝導性シート４を、中央部に配置される熱伝導性シート４から両端に配置される熱伝導性シート４に向かって横幅（Ｗ）を次第に小さくすることができる。
上記構成により、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シートの横幅を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。
【００３９】
本発明の放熱ユニットは、互いに連結される前記複数のスペーサ５において、中央部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）を、両端部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）よりも大きくすることができる。
上記構成により、発熱部材が熱結合される基板等の部材に対して、中央部に配置される横幅の広いスペーサをより広い面積で熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを発熱部材の熱結合位置に接近させて配置することで、より効果的に発熱部材の発熱を伝導して放熱できる。
【００４０】
本発明の放熱ユニットは、前記複数の熱伝導性シート４を、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとすることができる。
上記構成により、熱伝導性シートの熱伝導率を向上させて、放熱ユニットの放熱効果を向上できる。
【００４１】
本発明の放熱ユニットは、前記複数の熱伝導性シート４の面方向の熱伝導率を１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。
【００４２】
本発明の照明装置は、一以上の半導体発光素子１と、前記半導体発光素子１が第一面２Ｘに実装される基板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６０と、前記半導体発光素子１から発生する熱を放熱する放熱器１０とを備える。前記放熱器１０は、前記基板２の第二面２Ｙに熱結合状態で固定されて、前記半導体発光素子１から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット３を備えている。前記放熱ユニット３は、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート４と、互いに対向して配置される前記熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５と、前記スペーサ５を介在して積層された前記複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ６と、前記ホルダ６と前記熱伝導性シート４と前記スペーサ５に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具７とを備えている。
【００４３】
上記構成により、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを互いに離間した姿勢で積層してなる放熱ユニットを備えることで、従来の金属製の放熱板を使用する構造に比べて大幅な軽量化を図ることができる。この照明装置は、全体の重量を軽くできるので、その固定構造を簡単にして製造コストを低減できると共に、設置時における作業性も向上できる。さらに、軽量化された照明装置は、高所に設置される使用状態において、長期間にわたって安定して安全に使用でき、信頼性を向上できる。また、放熱器に使用する放熱ユニットは、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シートを、スペーサを介在させて交互に積層した状態で、これ等を貫通する連結具により締結して固定するので、多数の熱伝導性シートの固定作業を簡便に行えると共に、各熱伝導性シートの熱結合状態も簡単に発揮できる特徴が実現できる。さらにまた、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、様々な仕様の照明装置に容易に対応できる利点が得られる。
【００４４】
本発明の照明装置は、前記基板２の第一面２Ｘにおいて、複数の半導体発光素子１を円周上に等間隔で配置し、前記基板２の第二面２Ｙにおいて、複数の放熱ユニット３を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、基板上に固定される複数の半導体発光素子から発生する熱を、複数の放熱ユニットに効果的に熱伝導させて放熱できる。
【００４５】
本発明の照明装置は、前記複数の放熱ユニット３が、前記半導体発光素子１が実装された位置と対応する部位に前記スペーサ５を配置することができる。
上記構成により、各半導体発光素子から発生する熱を、対向する位置に配置されるスペーサを介して、より効率よく放熱ユニットに熱伝導させて放熱できる。
【００４６】
本発明の照明装置は、前記放熱ユニット３が、互いに連結される前記複数のスペーサ５のうち、中央部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）を、両端部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）よりも大きくして、前記半導体発光素子１が実装された位置と対応する部位に配置することができる。
上記構成により、中央部に配置される横幅の広いスペーサを介して、より広い面積で基板に熱結合できると共に、横幅の広いスペーサの端面を基板に当接させることで、スペーサを安定した起立姿勢で固定できる。とくに、横幅の広いスペーサを、発熱部材である半導体発光素子の実装位置と対応する部位に配置するので、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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放熱器を備え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に示す照明装置の基板の底面図である。
【図７】図５に示す照明装置の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分解平面図である。
【図１１】放熱ユニットの他の一例を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す放熱ユニットの分解斜視図である。
【図１３】放熱ユニットの他の一例を示す分解斜視図である。
【図１４】放熱ユニットの他の一例を示す平面図である。
【図１５】基板と放熱ユニットの連結構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
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放熱器及び放熱器用の放熱ユニット並びに放熱器を備える照明装置を例示するものであって、本発明は放熱器及び放熱ユニット並びに照明装置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。
【００４９】
以下、本発明の放熱器の一例として、照明装置に使用される放熱器について詳述する。この放熱器は、照明装置に実装される発光部材を発熱部材とし、この発光部材から発生する熱を放熱する。ただ、本発明の放熱器は、その用途を照明装置には限定せず、発光部材以外の発熱部材から発生する熱を放熱する用途にも使用できる。例えば、放熱器は、半導体素子やトランス、ディスプレイ等の発熱部材を備える電子機器に装備されて、これ等の発熱部材から発生する熱を放熱する用途に使用することもできる。
【００５０】
本発明の一実施の形態に係る放熱器を備える照明装置を図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に示す照明装置の基板の底面図を、図７は図５に示す照明装置の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が第一面２Ｘに実装される基板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６０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。この照明装置は、基板２に実装される半導体発光素子１を発熱部材９としており、その使用状態において半導体発光素子１から発生する熱を放熱器１０で放熱する。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。
【００５１】
（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３と図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、基板２に実装可能な他のタイプのものも使用できる。
【００５２】
半導体発光素子１は、基板２の第一面２Ｘである実装面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。
【００５３】
（基板２）
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、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、金属製の基板２は、好ましくは第一面２Ｘに絶縁性の塗料を塗布して実装面の表面を絶縁構造とする。
【００５４】
図の基板２は、外形を円形状としている。ただ、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。この基板２は、６個の半導体発光素子１を、円形状の基板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、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。
【００５５】
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、図６と図７に示すように、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、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。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基板の中心部側に偏在して、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、基板は、以上のことを考慮して、基準円の半径（ｒ）を、基板の半径（Ｒ）の５０〜９０％、好ましくは６０〜８０％とする。
【００５６】
なお、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、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、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。
【００５７】
基板２は、第一面２Ｘである実装面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、あるいは接着して基板２に固定される。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６０に電気接続されて電力が供給される。図１と図６の基板２は、配線用の貫通穴２２を中心部に開口しており、電源部６０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。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６２との隙間を閉塞材１２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６２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。
【００５８】
（カバーキャップ１１）
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、図３、及び図６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。
【００５９】
カバーキャップ１１は、図３と図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を介して基板２の定位置に固定される。基板２は、カバーキャップ１１を第一面２Ｘにねじ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を基板２の定位置に固定する位置に設けられている。
【００６０】
（透光カバー３５）
さらに、図１〜図３に示す照明装置は、基板２の下面側に透光カバー３５を備えている。図の照明装置は、基板２が固定される固定リング３０を備えており、この固定リング３０を介して、透光カバー３５を基板２に固定している。透光カバー３５は、半導体発光素子１が実装された基板２の実装面側に配置されて、半導体発光素子１の照射面側をカバーする。透光カバー３５は、ガラスまたは透光性を有するプラスチックで円板状に成形されており、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。
【００６１】
さらに、照明装置は、図示しないが、基板の実装面側であって、透光カバーの内側に反射板を配置することもできる。この反射板は、基板の外形とほぼ等しい形状に成形されて、基板と平行な姿勢で、基板に対して離間された状態で配置される。この反射板は、複数のガイド穴が開口されて、このガイド穴には半導体発光素子をカバーするカバーキャップが案内される。この反射板は、カバーキャップ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設けることができる。反射板は、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。
【００６２】
（固定リング３０）
固定リング３０は、基板２の外周縁に沿うリング状の短い筒状で、円板状の透光カバー３５を支持するために、下端縁から内側方向に突出する内側リング３２を備えている。固定リング３０は、その内形を透光カバー３５の外形とほぼ等しくし、あるいはやや大きくすると共に、内側リング３２の内形を透光カバー３５の外形よりも多少小さくしている。これにより、固定リング３０の内側に案内される透光カバー３５を、内側リング３２によって落下しないように支持している。さらに、固定リング３０は、基板２に対して位置決めして固定するために、上端縁から外側方向に突出するフランジ部３３を備えている。フランジ部３３は、基板２の外周縁に沿うリング状で、このフランジ部３３が基板２の外周縁部に固定されて固定リング３０が基板２に固定される。固定リング３０のフランジ部３３は、止ネジ等の連結具を介して基板２に固定され、あるいは接着や溶着により基板２に固定される。
【００６３】
（電源部６０）
電源部６０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６５を備えている。電源回路６５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、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６０のケーシング６１を配置している。ケーシング６１からは、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基板２の貫通穴２２に貫通させている。基板２を貫通する電源ケーブル６２は、基板２の第一面２Ｘである実装面において、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。
【００６４】
（放熱器１０）
放熱器１０は、発熱部材９である半導体発光素子１から発生する熱を放熱するために、半導体発光素子１が熱結合される基板２と、この基板２に熱結合状態で固定されて、半導体発光素子１から熱伝導される熱を放熱する一以上の放熱ユニット３を備えている。図３〜図５、及び図７に示す放熱器１０は、発熱部材９である半導体素子１が実装される基板２を、放熱ユニット３が固定される基板２に兼用している。この構造は、１枚の基板２の第一面２Ｘを実装面として半導体発光素子１を実装しながら、第二面２Ｙを放熱面として放熱ユニット３を固定することで、半導体素子１から発生する熱を効率よく放熱ユニット３に熱伝導できる特徴がある。ただ、放熱器は、放熱ユニットが固定される基板と半導体素子が実装される基板とを別部材とすることもできる。
【００６５】
（放熱ユニット３）
放熱ユニット３は、図８〜図１０に示すように、互いに離間した姿勢で配置されてなる、繊維質を有する複数枚の熱伝導性シート４と、互いに対向して配置される熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５と、スペーサ５を介在して積層された複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にそれぞれ配置されるホルダ６と、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５に貫通させてこれらの積層体を締結する連結具７とを備えている。この放熱ユニット３は、複数枚の熱伝導性シート４を、スペーサ５を介在させた状態で積層して、複数枚の熱伝導性シート４を互いに離間させた姿勢で配列している。さらに、放熱ユニット３は、スペーサ５を介在して積層された複数枚の熱伝導性シート４の両側端面にホルダ６を配置しており、これ等の積層体を貫通する連結具７を介して、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５とを一体的に連結している。
【００６６】
図８と図９に示す放熱ユニット３は、スペーサ５とホルダ６を、一方向に延長された柱状とし、熱伝導性シート４をスペーサ５及びホルダ６の延長方向に延在する面状としている。図９の放熱ユニット３は、外形を長方形とする複数枚の熱伝導性シート４と、細長い角柱状に成形されたスペーサ５とを交互に積層すると共に、熱伝導性シート４の積層体の両側端面にはそれぞれホルダ６を配置して、これ等の積層体を連結具７で締結している。この放熱ユニット３は、図１０に示すように、熱伝導性シート４と交互に積層される複数のスペーサ５と、両端に配置されるホルダ６とを、横断面方向において直線上に配置しており、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５と貫通する連結具７を介して、これ等を直線状に締結している。
【００６７】
連結具７は、図９と図１０に示すように、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５と貫通するロッド部７ａを有しており、このロッド部７ａをホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５とに開口して設けた貫通孔６ａ、４ａ、５ａに挿通してこれ等を締結している。この放熱ユニット３は、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５とを貫通するロッド部７ａでスペーサ５とホルダ６とを直線状に締結することで、これ等を強固に連結しながら複数枚の熱伝導性シート４を所定の配列にできる。さらに、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５に開口した貫通孔６ａ、４ａ、５ａにロッド部７ａを挿通することで、これらを正確な位置で連結できる。
【００６８】
図９と図１０に示す放熱ユニットは、１５枚の熱伝導性シート４と１４本のスペーサ５とを交互に積層すると共に、両外側にホルダ６を配置し、さらに、一方のホルダ６から他方のホルダ６に向かって、これ等を貫通するロッド部７ａを有する連結具７を挿通して締結している。連結具７は、ホルダ６の長さ方向に離して２箇所に挿通されている。ただ、放熱ユニットは、その用途に応じて、積層する熱伝導性シートの枚数を種々に変更することができる。さらに、放熱ユニットは、ホルダの長さ方向に離して、３箇所以上を連結具で締結することもできる。
【００６９】
さらに、図８〜図１０の放熱ユニット３は、複数枚の熱伝導性シート４を互いに離間させた姿勢で配置している。複数枚の熱伝導性シート４は、幅方向の中間においてスペーサ５に連結されており、両側部をスペーサ５から離れる方向に突出させて突出部としている。この放熱ユニット３は、スペーサ５の両側に複数の突出部を突出させており、互いに対向する突出部同士を離間する姿勢で配列している。複数の熱伝導性シート４は、隣接する熱伝導性シート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スペーサ５の対向面に熱結合状態で連結されている。このように、スペーサ５の両側に多数の熱伝導性シート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。
なお、本明細書においては、放熱ユニット３が基板２から突出する方向であって、基板２に対して垂直な方向を長さ方向とし、基板２と平行な方向であって、熱伝導性シート４とスペーサ５とホルダ６を連結具で締結する連結方向を厚さ方向とし、基板２と平行な方向であって、厚さ方向に対して垂直な方向を幅方向とする。
【００７０】
図８〜図１０に示す放熱ユニット３は、複数枚の熱伝導性シート４同士を等間隔に離間して、略平行に配列している。図９の放熱ユニット３は、複数の熱伝導性シート４を等間隔で配列するために、互いに隣接する熱伝導性シート４同士の間に介在される複数のスペーサ５の厚さ（ｄ）を等しくしている。図に示すスペーサ５は、横断面形状を矩形状とする角柱状として、その厚さ（ｄ）を等しくしている。これにより、複数枚の熱伝導性シート４を、等間隔で平行に配列している。この放熱ユニット３は、スペーサ５の厚さ（ｄ）によって、対向する熱伝導性シート４同士の間隔が特定される。さらに、図１０の放熱ユニット３は、スペーサ５の横断面形状を矩形状とすることにより、スペーサ５の対向面で支持される各熱伝導性シート４の延長方向を連結具７の連結方向に対して垂直方向としている。
【００７１】
さらに、図９の放熱ユニット３は、複数枚の熱伝導性シート４を、所定の長さ（Ｌ）と横幅（Ｗ）の長方形に形成している。熱伝導性シートの長さ（Ｌ）は、スペーサ５の全長（Ｓ）及びホルダ６の全長（Ｈ）と等しくしており、放熱ユニット３の両端において、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５の端面が同一平面上に位置するようにしている。この放熱ユニット３は、発熱部材９に熱結合される側、すなわち、基板２の第二面２Ｙ側において、同一平面上に配置されるホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５の端面を、基板２に密着させる状態で熱結合させることができる。このため、スペーサ５、ホルダ６、及び熱伝導性シート４の端面を、基板２に直接に熱結合させて、より効率よく熱伝導させて放熱できる。また、この放熱ユニット３は、基板２と反対側において、同一平面上に配置されるホルダ６とスペーサ５の端面を、後述する背面板５０に密着させる状態で熱結合させることができる。
【００７２】
複数の熱伝導性シート４は、長さ（Ｌ）を等しくするが、その配列に応じて横幅（Ｗ）を変更している。複数の熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）は、放熱ユニット３の形状や向き、基板２に固定される位置等によって最適な長さとなるように調整される。複数の熱伝導性シート４は、図７に示すように、複数の放熱ユニット３が基板２に固定される状態で、スペーサ５から突出する各熱伝導性シート４の先端が、互いに隣接する放熱ユニット３に接触しないように、また、基板２の外周縁から外側に突出しないように、スペーサ５との連結位置とその横幅（Ｗ）が調整される。すなわち、スペーサ５に固定される複数の熱伝導性シート４は、基板２の外側に向かって突出する突出部の先端縁が基板２の外周縁から外側に突出しない寸法となり、基板２の中心側に向かって突出する突出部の先端縁が、隣接する放熱ユニット３に接近するが、接触しない寸法となるように、スペーサ５との連結位置とその横幅（Ｗ）が調整される。
【００７３】
以上の放熱ユニット３は、スペーサ５の長さ（Ｓ）と横幅（Ｄ）及び厚さ（ｄ）、ホルダ６の長さ（Ｈ）、熱伝導性シート４の長さ（Ｌ）と横幅（Ｗ）、スペーサ５及びホルダ６と熱伝導性シート４の連結位置とを種々に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９に示す放熱ユニット３は、各熱伝導性シート４の長さ（Ｌ）をスペーサ５の長さ（Ｓ）及びホルダ６の長さ（Ｈ）と等しくし、各熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）を場所によって変更している。
【００７４】
図８〜図１０に示す放熱ユニット３は、複数枚の熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）を、中央部に配置される熱伝導性シート４から両端に配置される熱伝導性シート４に向かって次第に小さくしている。この放熱ユニット３は、最も熱がこもりやすい中央部に配置される熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）を大きくすることで、中央部に伝導される熱を効率よく放熱できる。さらに、中央部から両端に向かって熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）を次第に小さくする放熱ユニット３は、図１０に示すように、直線状に連結されるスペーサ５の両側に突出する熱伝導性シート４の突出部の突出量が中央部から両端に向かって次第に小さくなるようにしている。この構造の放熱ユニット３は、平面視において、略おうぎ形状に形成される。このように、略おうぎ形状に形成される放熱ユニットは、図７に示すように、複数個を円形状に配列する状態で効率よく配置でき、基板２の第二面２Ｙの広い領域に配置できる。
ただ、放熱器に使用される放熱ユニット３の外形、すなわち、放熱ユニット３に配列される複数枚の熱伝導性シート４の横幅（Ｗ）やスペーサ５からの突出量は、放熱器の用途や形状、発熱部材が熱結合される基板の形状、基板に固定される放熱ユニットの数や配置等により種々に変更することができる。
【００７５】
（熱伝導性シート４）
熱伝導性シート４は、繊維質を有するシート材であって、好ましくは、熱伝導フィラーを含有する繊維シートとする。熱伝導フィラーを含有する繊維シートは、繊維に熱伝導フィラーを添加して湿式抄紙して製造され、あるいは、紙製シートや不織布シートの表面に熱伝導フィラーをコーティングして、または紙製シートや不織布シートの内部に熱伝導フィラーを含浸させて製造され、あるいはまた、熱伝導フィラーとバインダー樹脂からなる熱伝導フィラー含有シートを紙製シートや不織布シートに積層して製造される。
【００７６】
熱伝導フィラーは、好ましくは、カーボンを使用する。カーボンには、黒鉛が最適である。ただ、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る。また、熱伝導フィラーは、カーボンに代わって、あるいはカーボンに加えて、金属粉末や無機粉末も使用できる。金属粉末の熱伝導フィラーは、アルミニウム、鉄、銅、銀、金などの粉末が使用できる。また、無機粉末の熱伝導フィラーは、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、シリカ等の粉末が使用できる。これらの熱伝導フィラーは、平均粒径を０．０１μｍ〜５００μｍ、好ましくは、１μｍ〜２００μｍとすることができる。
【００７７】
さらに、熱伝導性シートは、熱伝導フィラーに加えて、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。熱伝導性シートは、例えば、繊維シートに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繊維シートは、ＵＬ９４  Ｖ−０程度の難燃効果を実現する。
【００７８】
［湿式抄紙による製造方法］
湿式抄紙して製造される繊維シートは、繊維と熱伝導フィラー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。この繊維シートは、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熱伝導フィラーを繊維に結合してシート状に抄紙して製造されたものが使用される。さらに、繊維シートは、抄紙用スラリーに、バインダーとして合成樹脂を含むことで、シート状に成形された状態における強度を向上できる。さらにまた、繊維シートは、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。この熱プレスにおいて、面圧を高くすると、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。
【００７９】
［コーティングまたは含浸による製造方法］
コーティングや含浸による製造方法は、湿式または乾式によって抄紙された紙製シートや不織布シートの表面に、熱伝導フィラーの粉末を混合してなる樹脂を塗布し、または、紙製シートや不織布シートの内部に含浸させて製造される。この方法は、熱伝導フィラーの粉末に対して、バインダーとなる樹脂を所定の比率で添加して、熱伝導フィラー含有樹脂を調製し、溶融状態にある熱伝導フィラー含有樹脂を紙製シートや不織布シートの表面に塗布し、あるいは、紙製シートや不織布シートの内部に含浸させる。紙製シートや不織布シートは、溶融状態にある熱伝導フィラー含有樹脂を表面にスプレーし、あるいは、溶融状態の熱伝導フィラー含有樹脂を付着しているローラーを表面で転動させて塗布することができる。また、紙製シートや不織布シートは、溶融状態で液状の熱伝導フィラー含有樹脂を付着しているローラーの間に通過させて、溶融状態の熱伝導フィラー含有樹脂を転写して含浸させることができる。さらに、紙製シートや不織布シートは、溶融状態で液状の熱伝導フィラー含有樹脂に浸漬した後、ローラー等で絞って最適な含浸状態とすることができる。熱伝導フィラー含有樹脂が塗布または含浸された紙製シートや不織布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、熱伝導フィラーを含有する繊維シートが製造される。
【００８０】
［積層による製造方法］
積層による製造方法は、熱伝導フィラーとバインダー樹脂からなる熱伝導フィラー含有シートを紙製シートや不織布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や不織布シートの表面に熱伝導フィラー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。熱伝導フィラー含有シートには、例えば、炭素繊維をシート状に加工してなる繊維基材に熱硬化性樹脂の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。この方法は、例えば、プリプレグである熱伝導フィラー含有シートを紙製シートに積層し、これを加熱して熱伝導フィラー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、熱伝導フィラーを含有する繊維シートを製造する。熱伝導フィラー含有シートは、好ましくは、両面に紙製シートを積層することで、熱伝導フィラーが表面から脱落するのを防止して、熱伝導特性を向上できる。熱伝導フィラー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。ただ、熱伝導フィラー含有シートは、プリプレグには特定せず、熱伝導フィラー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、熱伝導フィラー含有シートは、熱硬化性樹脂を含浸させることなく、紙製シートや不織布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。このような熱伝導フィラー含有シートとして、例えば黒鉛シート等が使用できる。
【００８１】
以上の熱伝導フィラーを含有する繊維シートは、面方向の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるように、含有される熱伝導フィラーの種類や粒径、含有量等が調整される。
【００８２】
以上の繊維シートは、繊維が交差する状態で集合される構造により、折れ変形や振動に強い特徴がある。このため、紙製シートや不織布シートに熱伝導フィラーを含有させて繊維シートを製造し、この繊維シートから製造される熱伝導性シート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。
【００８３】
以上のようにして製造された熱伝導フィラーを含有する繊維シートを所定の寸法である、長さ（Ｌ）と横幅（Ｗ）に裁断して熱伝導性シート４を製作する。裁断された繊維シートは、複数枚を積層、接着して厚さを調整することもできる。複数枚の繊維シートを積層してなる熱伝導性シートは、強度を高くできる。
【００８４】
さらに、繊維シートからなる熱伝導性シート４は、好ましくは弾性を有する。弾性を有する熱伝導性シート４は、複数枚を積層して連結具７によって締結される状態で、厚さ方向に弾性変形する。このように弾性変形する熱伝導性シート４を、後述する連結具７によってねじ止めして締結する構造においては、ねじの緩みも生じ難くなり、耐振動性に優れた信頼性の高い放熱ユニット３を実現できる。
【００８５】
さらに、所定の外形に裁断された熱伝導性シート４は、連結具７のロッド部７ａを貫通させるための貫通孔４ａが開口される。各熱伝導性シート４は、貫通孔４ａの開口位置によってスペーサ５との連結位置が特定され、これにより、スペーサ５からの突出量が特定される。したがって、各熱伝導性シート４は、横幅（Ｗ）とスペーサ５の両側に突出させる突出量とを考慮して、幅方向における貫通孔４ａの開口位置を決定する。さらに、各熱伝導性シート４は、対向するセパレータ５及びホルダ６に設けた貫通孔５ａ、６ａと対向するように、長さ方向における貫通孔４ａの開口位置が決定される。
【００８６】
（スペーサ５）
スペーサ５は金属製で、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。金属製のスペーサ５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、金属製のスペーサ５は、体積を大きくすると重量が大きくなって装置全体が重くなる。したがって、金属製のスペーサ５は、これ等のことも考慮して、全体の形状や大きさが決定される。図８〜図１０に示すスペーサ５は、全体の形状を細長い柱状に形成している。柱状のスペーサ５は、互いに対向する熱伝導性シート４の間に介在されて、これ等の熱伝導性シート４を離間された姿勢に保持する。図のスペーサ４は角柱状で、対向する熱伝導性シート４の幅方向の中間において、側面を密着させる状態で配置されている。図のスペーサ３は、横断面形状を矩形状としており、対向する両側面に配置される熱伝導性シート４同士が互いに平行となるように離間させた姿勢で配置している。
【００８７】
金属製のスペーサ５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。アルミニウム製のスペーサ５は、好ましくは押出成形により製造される。以上のスペーサ５は、押出成形することにより、軸方向において横断面形状が等しい柱状に、簡単かつ容易に成形できる。柱状に形成された金属製のスペーサ５は、互いに対向する側面同士であって、積層される熱伝導性シート４と対向する面に、連結具７を挿通するための貫通孔５ａが開口される。
【００８８】
柱状のスペーサ５は、基板２に対して略垂直姿勢で配置される。このスペーサ５は、一方の端面を基板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、スペーサ５を柱状として、基板２に対して略垂直姿勢に配置する構造は、スペーサ５の重量を軽くしながら、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、スペーサは、必ずしも全体の断面積が等しい角柱状とする必要はなく、部分的に横幅が異なる柱状とすることもできる。
【００８９】
（ホルダ６）
ホルダ６は、スペーサ５を介在して積層される熱伝導性シート４の積層体の両側に配置されて、この積層体を両側から挟着する。図のホルダ６は、熱伝導性シート４に対向して配置される支持プレート部６Ａを備えており、この支持プレート部６Ａを熱伝導性シート４の幅方向の中間であって、スペーサ５と対向する位置に沿って配置している。支持プレート部６Ａは細長い板状で、対向する熱伝導性シート４に幅の広い側面を密着させる状態で配置されている。
【００９０】
さらに、ホルダ６は、放熱ユニット３を基板２に固定するための連結部６Ｂを備えている。図８〜図１０のホルダ６は、支持プレート部の外側に連結部６Ｂを備えており、この連結部６Ｂを介して基板２に固定される。図に示す連結部６Ｂは、支持プレート部６Ａの外側に一体的に設けた筒部としており、この筒部に、基板２を貫通する固定ネジ１４をねじ込んで放熱ユニット３を基板２に固定している。図８〜図１０に示す連結部６Ｂは、完全な筒状ではなく、ホルダ６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６ｂを設けて断面視をＣ字状としている。この構造の連結部６Ｂ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６ｂ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ホルダ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。
【００９１】
金属製のホルダ６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。アルミニウム製のホルダ６も、好ましくは押出成形により製造される。押出成形されるホルダ６は、軸方向において横断面形状が等しい柱状に、簡単かつ容易に成形できる。図９と図１０のホルダ６は、熱伝導性シート４と対向する支持プレート部６Ａを板状としながら、その外側に形成される連結部６Ｂ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６ｂを設けてなる形状としている。したがって、これらのホルダ６は、支持プレート部６Ａや連結部６Ｂ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。以上の形状のホルダ６は、アルミニウムの押出成形により、支持プレート部６Ａの外側に筒状の連結部６Ｂが一体的に連結された柱状に成形した後、軸方向に延びる連結部６Ｂの上下において、２箇所の中間部を除去して、この除去部分において支持プレート部６Ａの平面部を露出させて、この露出面６ｃに連結具７を挿通する貫通孔６ａを開口している。
【００９２】
押出成形で製造されるスペーサ５やホルダ６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柱状の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、スペーサやホルダは、必ずしも押出成形による製造には特定しない。スペーサやホルダは、鋳造やプレス加工等により製造することもできる。
【００９３】
以上のように、複数枚の熱伝導性シート４を挟着する状態で固定して所定の間隔に保持するスペーサ５やホルダ６は、好ましくは金属製とする。スペーサ５やホルダ６を金属製とする放熱ユニット３は、全体の強度を高めて、基板２との連結強度を強くできる。また、スペーサ５とホルダ６を金属で構成することにより、熱容量を大きくして、優れた熱伝導特性を実現し、効率よく放熱できる特徴もある。ただ、ホルダは、硬質のプラスチック製とすることもできる。
【００９４】
（連結具７）
連結具７は、互いに積層されたホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５とを貫通して、これ等の積層体を一体的に締結する。図９と図１０の連結具７は、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５とを貫通するロッド部７ａを有するボルト７Ａと、このボルト７Ａの先端にねじ込まれるナット７Ｂとを備えている。図１０のボルト７Ａは、ロッド部７ａの先端部に雄ネジを設けると共に、中間部からネジ頭にかけては円柱状としてホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５に開口された貫通孔６ａ、４ａ、５ａに挿通できるようにしている。この連結具７は、ボルト７Ａのロッド部７ａを、互いに積層されたホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５に貫通させると共に、先端部にナット７Ｂをねじ込んで、ホルダ６と熱伝導性シート４とスペーサ５を締結する。ただ、先端部に雄ネジを設けたボルトは、ナットにねじ込むことなく、ボルトの先端側に配置されるホルダの貫通孔の内面に雌ネジを設けて、このホルダにねじ込んで締結することもできる。さらに、連結具は、両端に雄ネジを有するロッド部と、両端の雄ネジにねじこまれるナットで構成することもできる。
【００９５】
（放熱ユニットの変形例１）
さらに、放熱ユニット３は、互いに対向して配置される熱伝導性シート４同士の間にそれぞれ２列ずつのスペーサ５を配置することもできる。図１１と図１２に示す放熱ユニット３は、対向する熱伝導性シート４同士の間に角柱状のスペーサ５を２本ずつ互いに平行に並べた姿勢で配置している。この放熱ユニット３は、各列のスペーサ５に、それぞれ連結具７のロッド部７ａを貫通させて、ホルダ６と放熱シート４とスペーサ５とを一体的に連結している。図１２に示す放熱ユニット３は、２列のスペーサ５を定位置で連結するために、ホルダ６の上下部の２箇所において、連結部６Ｂを除去して露出させた露出面６ｃに、連結具７のロッド部７ａを挿通する貫通孔６ａを２個並べて設けている。さらに、各スペーサ５には、露出面６ｃに開口された貫通孔６ａに対向して、それぞれ貫通孔５ａを開口して設けている。さらに、熱伝導性シート４は、２列に配置される２本スペーサ５の貫通孔５ａに対向して、長円形の貫通孔４ａを開口している。長円形の貫通孔４ａは、平行な姿勢で挿通される２本のロッド部７ａによって位置決めしながら定位置に配置される大きさと形状に開口されている。
【００９６】
以上のように、対向する熱伝導性シート４の間に介在されるスペーサ５を２本とする放熱ユニット３は、端面を基板２に面接触させる状態で、基板２との接触面積が広くなるので、基板２に対して安定して垂直に起立する姿勢に保持できる特徴がある。さらに、基板２との接触面積が大きくなることで効率よく熱伝導できる特徴もある。
【００９７】
（放熱ユニットの他の変形例２）
さらに、放熱ユニット３は、図１３に示すように、互いに連結される複数のスペーサ５において、中間部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）を両端部に配置されるスペーサ５の横幅（Ｄ）よりも大きくすることもできる。この構造は、基板２上に放熱ユニット３を配置する状態で、基板２とスペーサ５との接触面積を大きくできるので、熱伝導を向上できると共に、基板２に対して起立する姿勢に安定して保持できる特徴がある。とくに、スペーサ５を、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する構造においては、この幅広のスペーサ５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。
【００９８】
ここで、図１３に示す放熱ユニット３は、中間部に配置されるスペーサ５の基板２側の端部の横幅（Ｄ）を広くして幅広部５ｈとしている。この構造は、スペーサ５の基板２側のみの横幅（Ｄ）を大きくすることで、全体の重量が増加するのを低減しながら、基板２との熱伝導特性を向上し、かつ基板２に対して安定して固定できる特徴を実現できる。ただ、中間部に配置されるスペーサは、図１３の鎖線で示すように、全体にわたって横幅を大きくして、熱容量を大きくすることもできる。
【００９９】
以上のように、一対のスペーサ５で挟着され、あるいはスペーサ５とホルダ６とで挟着されて積層される熱伝導性シート４は、対向するスペーサ５やホルダ６の対向面に沿って配置される。このため、スペーサ５やホルダ６の対向面の方向によって熱伝導性シート４の延長方向が特定される。すなわち、熱伝導性シート４を挟着するスペーサ５同士あるいはスペーサ５とホルダ６の対向面の向きによって熱伝導性シート４の先端の延長方向が特定される。
【０１００】
（放熱ユニットの他の変形例３）
以上の放熱ユニット３は、互いに対向する熱伝導性シート４同士の間に介在されるスペーサ５の横断面形状を矩形状としており、対向するスペーサ５で挟着される複数枚の熱伝導性シート４を互いに平行な姿勢で配列している。ただ、放熱ユニットは、スペーサの対向面に傾斜面を設けて、対向するスペーサ同士で挟着される熱伝導性シートを中間で折曲する構造とすることもできる。この放熱ユニットは、互いに隣接して配列される複数枚の熱伝導性シートの折曲角度を調整することで、先端に向かって末広がりとなるように配列することも、先端に向かって先窄みとなるように配列することもできる。
【０１０１】
図１４に示す放熱ユニット３は、熱伝導性シート４を中間で折曲された状態で所定の形状に配列するために、対向するスペーサ５やホルダ６との対向面に熱伝導性シート４の折曲部に沿う傾斜面５ｋ、６ｋを設けている。図１４に示す放熱ユニット３は、スペーサ５同士の対向面、あるいはスペーサ５とホルダ６との対向面を山形面または谷形面としており、これ等の間に挟着される熱伝導性シート４を所定の折曲角αで保持できるようにしている。ここで、折曲角αとは、基板２と平行な面内において、連結具７の連結方向に対して垂直な方向と、傾斜する状態で突出する熱伝導性シート４の突出方向とがなす角を示している。
【０１０２】
図１４の熱伝導性シート４は、幅方向の中間においてく字状に折曲されている。この熱伝導性シート４は、長さ（Ｌ）と横幅（Ｗ）とを所定の寸法に裁断した後、幅方向の中間において、長さ方向に延びる折曲ラインに沿って折曲される。折曲された熱伝導性シート４は、対向面を山形とするスペーサ５と対向面を谷形とするスペーサ５とに挟着されて、所定の姿勢で保持される。折曲される熱伝導性シート４は、折曲角αを調整して、熱伝導性シート４の先端の延長方向を特定できる。図１４に示す放熱ユニット３は、中央部分に配置される熱伝導性シート４から、外側に配置される熱伝導性シート４に向かって折曲角αの大きさを次第に大きくしている。この放熱ユニット３は、中央に配置される熱伝導性シート４を折曲されない平面状（平面図においては直線状）として、外側に配置される熱伝導性シート４の折曲角αを、中央から外側に向かって次第に大きくして、スペーサ５の両側に突出する突出部が先端に向かって末広がりの姿勢となるようにしている。この形状の放熱ユニット３は、複数の熱伝導性シート４を固定する状態で、複数の熱伝導性シート４の先端が末広がりの姿勢で配列される。このため、複数の熱伝導性シート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。
【０１０３】
ただ、放熱ユニットは、スペーサから突出する突出部が先端に向かって先窄みとなるようにすることも、複数枚の熱伝導性シートの内、一部の熱伝導性シートについて、スペーサから突出する突出部同士が互いに平行となり、あるいは末広がりとなり、あるいはまた先窄みとなるようにすることもできる。これらの放熱ユニットは、熱伝導性シートの折曲角とスペーサ及びホルダの対向面における傾斜面の傾斜角を調整することで、スペーサから突出する突出部の姿勢を特定できる。
【０１０４】
（複数の放熱ユニット３の配置）
図７に示す放熱器１０は、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の裏面側に、複数個の放熱ユニット３を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット３は、同一形状に形成されており、所定の配列で基板２の第二面２Ｙに固定されている。図７の放熱器１０は、複数の放熱ユニット３を、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３同士を非接触状態で配置して、隣接する放熱ユニット３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３の放熱効果を向上させている。
【０１０５】
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３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３は、基板２の第一面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、基板２の第一面２Ｘに６個の半導体発光素子１を配置しているので、基板２の第二面２Ｙであって、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３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各放熱ユニット３に熱伝導させて放熱できる。ただ、放熱器は、放熱ユニットの数を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、基板の大きさや、これに熱結合される発熱部材（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、必ずしも基板の第一面に実装される半導体発光素子の数と、第二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、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。
【０１０６】
図７の放熱器１０は、各放熱ユニット３を、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３が基板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３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３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３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。
【０１０７】
さらに、図７の放熱器１０は、基板２の第二面２Ｙに固定される放熱ユニット３を、基板２の第一面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している。この放熱ユニット３は、直線状に連結されたスペーサ５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スペーサ５に熱伝導させて放熱できる。とくに、中央部分のスペーサ５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このスペーサ５に効率よく熱伝導でき、これにより、放熱ユニット３全体に効率よく熱伝導できる。ただ、放熱ユニットは、必ずしも実装面に実装される半導体発光素子に対向する部位にスペーサを配置する必要はなく、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、基板を介してスペーサに熱伝導させる。
【０１０８】
（熱伝導部材）
以上の放熱器１０は、基板２の第二面２Ｙに複数の放熱ユニット３を熱結合状態で固定している。複数の放熱ユニット３は、基板２に対して優れた熱結合状態を実現するために、放熱ユニット３と基板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３は、グリスや接着剤等の熱伝導部材をスペーサ５の端面に塗布した状態で基板２に固定されて、あるいはスペーサ５を基板２に固定した状態でスペーサ５と基板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、複数の熱伝導性シートやホルダも基板に熱結合状態で固定することができる。この放熱ユニットは、熱伝導性シートやホルダの端面にグリスや接着剤等の熱伝導部材を塗布して、熱伝導性シートやホルダを基板に熱結合状態で連結する。この構造は、基板の熱を直接に熱伝導性シートやホルダに伝導できるので、放熱ユニットの放熱性をさらに向上できる。
【０１０９】
放熱ユニット３と基板２との間に介在される熱伝導部材２５は、図１５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、基板２に対して押圧状態で固定されるスペーサ５、ホルダ６、及び熱伝導性シート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、基板２の第二面２Ｙにおいて、放熱ユニット３との間に積層されて、スペーサ５及びホルダ６の端面や熱伝導性シート４の端縁に密着状態で連結される。このように、基板２と放熱ユニット３との間に熱伝導シート２５Ａを配置する構造は、図１５に示すように、基板２と熱伝導シート２５Ａを貫通する固定ネジ１４をホルダ６の連結部６Ｂにねじ込んで、放熱ユニット３を基板２に固定することができる。
【０１１０】
（背面板５０）
さらに、図１〜図５の放熱器１０は、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５０を備えている。放熱器１０は、基板２と背面板５０との間に複数個の放熱ユニット３を配置しており、これらの放熱ユニット３を介して基板２と背面板５０とを連結している。
【０１１１】
背面板５０は、基板２に固定された複数の放熱ユニット３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５０は、プレート部５５の中心部に中心孔５２を開口すると共に、その周囲及び外周部に形状と大きさの異なる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、基板２に固定される複数の放熱ユニット３の複数の熱伝導性シート４に対向して開口されており、スペーサ５や熱伝導性シート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５０は、放熱器１０の上面に固定されるので、背面板５０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。さらに、背面板５０は、背面板通気口５３が開口されないプレート部５５を放熱ユニット３のスペーサ５と対向する位置に配置しており、これ等を熱結合させることで、放熱ユニット３のスペーサ５から伝導される熱を直接に背面板５０に熱伝導させて放熱できるようにしている。
【０１１２】
以上の背面板５０は、固定ネジ１５を介して放熱ユニット３のホルダ６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５０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、ホルダ６に設けた連結部６Ｂに対向して開口されており、背面板５０を貫通する固定ネジ１５をホルダ６の連結部６Ｂにねじ込んで背面板５０をホルダ６に固定している。すなわち、この背面板５０は、放熱ユニット３を介して基板２に固定されている。
【０１１３】
さらに、図に示す背面板５０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６０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。
【０１１４】
以上の放熱器１０は、図１〜図５に示すように、放熱器１０の側面である外周面において、複数の放熱ユニット３の熱伝導性シート４を露出させる状態で配置することで、放熱ユニット３に対する通気性を向上してより効果的に放熱できる。ただ、放熱器は、図示しないが、放熱器の外周を被覆する外装カバーを備えることもできる。この外装カバーは、基板の裏面側に配置された放熱器の外周に沿って配置されて、放熱器の周囲をカバーする。外装カバーは、例えば、基板及び背面板の外周縁に沿う円筒状の筒体とすることができる。この外装カバーは、放熱器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。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の放熱器及び放熱器用の放熱ユニットは、使用状態で熱を生じる発熱部材から発生する熱を放熱する放熱器に好適に使用できる。とくに、本発明の放熱器及び放熱ユニットは、優れた放熱特性と軽量化を実現して、発熱部材を備える装置に好適に利用できる。
また、本発明の照明装置は、水銀灯等の代替用の照明装置として、とくに、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、工場用の照明や街路灯等の高所に配設される照明装置に好適に使用できる。
【符号の説明】
【０１１６】
１…半導体発光素子
２…基板
２Ｘ…第一面；２Ｙ…第二面
３…放熱ユニット
４…熱伝導性シート
４ａ…貫通孔
５…スペーサ
５ａ…貫通孔；５ｈ…幅広部；５ｋ…傾斜面
６…ホルダ
６Ａ…支持プレート部；６Ｂ…連結部
６ａ…貫通孔；６ｂ…開口部；６ｃ…露出面；６ｋ…傾斜面
７…連結具
７Ａ…ボルト；７Ｂ…ナット
７ａ…ロッド部
９…発熱部材
１０…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
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
３０…固定リング
３２…内側リング
３３…フランジ部
３５…透光カバー
５０…背面板
５１…突出片
５２…中心孔
５３…背面板通気口
５４…固定孔
５５…プレート部
６０…電源部
６１…ケーシング
６２…電源ケーブル
６３…リード線
６４…接続リード
６５…電源回路
【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】
2016018617.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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