特許 6341804 放熱構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6341804

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】放熱構造

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20180604BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 Y

   H05K7/20 B

   F21S2/00 630

   F21S2/00 375

   F21S2/00 373

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-169540(P2014-169540)

(22)【出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2016-46382(P2016-46382A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年8月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】390010054

【氏名又は名称】コイト電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104237

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 秀昭

(74)【代理人】

【識別番号】100084261

【弁理士】

【氏名又は名称】笹井 浩毅

(72)【発明者】

【氏名】穂積 順一

(72)【発明者】

【氏名】長尾 裕

(72)【発明者】

【氏名】山本 壮晃

【審査官】 白石 圭吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０８９９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９９０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９４８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２５０７８０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００ − ９９／００

Ｈ０１Ｌ ３３／００； ３３／４８ − ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器の閉じられた筐体内に各種部品が配設された基板が収納され、各種部品中には熱を発する発熱部品と熱から保護が必要な保護部品が含まれ、前記保護部品の温度もしくは前記筐体内の温度を前記保護部品の周囲で許容値以下に抑える放熱構造において、
前記発熱部品は、放熱手段を介して前記基板上に配設され、
前記基板上の前記放熱手段と前記保護部品の間に、熱伝導を遮断する遮熱手段を設けると共に、前記発熱部品及び前記発熱部品より伝わった熱で暖められた放熱手段から前記保護部品のある方向に発せられた輻射熱を別方向に反射させる反射手段を設けたことを特徴とする放熱構造。

【請求項2】

前記遮熱手段は、前記基板の一部を分断する遮熱溝であり、前記放熱手段と前記保護部品の間に亘り長手方向に延びるように設けられ、
前記反射手段は、前記基板上より立ち上がる反射板であり、基端縁が前記基板上に固定され、立ち上がる先端縁に向けて傾斜するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の放熱構造。

【請求項3】

前記筐体は、金属により箱状に形成され、その前面開口はガラスカバーによって閉じられ、
前記基板は、前記筐体内で前記ガラスカバーと平行に配設され、
前記筐体の設置状態における前記基板上では、前記発熱部品及び前記放熱手段は前記保護部品の上方となる位置に配設され、
前記反射板は、前記基板上にて、前記発熱部品及び前記発熱部品より伝わった熱で暖められた前記放熱手段から前記保護部品のある下方に発せられた輻射熱を前方の前記ガラスカバーに向けて反射させるように斜め下方に傾斜させたことを特徴とする請求項２に記載の放熱構造。

【請求項4】

前記基板は、前記筐体の金属よりも熱伝導率の高い材質から形成され、前記筐体の背面部の内壁に沿って密着した状態に取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載の放熱構造。

【請求項5】

前記放熱手段による前記筐体内の対流により、該筐体の内壁面及び前記ガラスカバーに加熱空気が接する外部放熱のための有効面積を増やしたことを特徴とする請求項３または４に記載の放熱構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機器の閉じられた筐体内に各種部品が配設された基板が収納され、各種部品中には熱を発する発熱部品と熱から保護が必要な保護部品が含まれ、前記保護部品の温度もしくは前記筐体内の温度を前記保護部品の周囲で許容値以下に抑える放熱構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の放熱構造を備える機器としては照明装置があり、例えばトンネル内に設置するトンネル灯が知られている。トンネル灯は、トンネル内部の天井両脇に沿って、下方の道路を照射するよう斜め下向きに設置される。トンネル内では湿気や排ガス濃度等による腐食環境が厳しいため、トンネル灯は全体的に密閉構造であり、筐体は金属により箱状に形成され、前面はガラスカバーによって閉じられ、その内部に、光源のＬＥＤ（発光ダイオード）のほか、電源やトランス等の各種部品が配設された基板が収納されていた。

【0003】

トンネル灯は一般的に大型の照明装置であったが、最近では軽量化や取り付け作業性の向上、それに製造コスト低減の要請により、いっそうの小型化が求められていた。そのため、先ずは機器の全体形状を定める筐体を小型化すると、狭い内部空間にて高い発熱源となるＬＥＤと高温に弱く耐熱温度の許容値が低い電源が密に配置されることになるため、電源を熱から如何に保護するかが重要な課題となる。

【0004】

特に、ＬＥＤと電源を１枚の基板上に配設した場合、ＬＥＤからの熱は基板を介して電源に直に伝導するため、電源の温度が許容値を超えてしまって損傷するという問題があった。ここで簡単な保護の方策として、ＬＥＤの基板と電源の基板を別々に分けた上で、それぞれ離して配置することが考えられる。しかしながら、２枚の基板を前提とすれば、当然部品点数は多くなり、その管理費用も多くなり、製造時の組立工数も嵩むことになる。

【0005】

このような問題を解決し得る従来の技術として、例えば特許文献１乃至４には、前述したトンネル灯とは技術分野が異なるが、複数の電子部品を搭載した１枚の基板において、溝やスリット等を設けて熱伝導を制限することにより、発熱部品から周辺の他の電子部品への熱影響の低減を図るものが開示されている。

【0006】

また、特許文献４には、高温となる側（基板や放熱器）と放熱器との間に、高温となる側からの輻射熱を遮断する遮蔽板を設けた技術も開示されている。ここで遮蔽板は、輻射熱の流れに対して垂直に交差する向きに配置され、反射した輻射熱は高温となる側に反射されていた。

【0007】

また、別の従来の技術として、例えば特許文献５には、電源スイッチをスイッチカバーで覆い光源ランプの輻射熱が直接当たらないように遮蔽したものが開示されている。すなわち、スイッチカバーの一部に、光源ランプの輻射熱が電源スイッチに伝達することを防ぐ遮蔽板を設けていた。ここで遮蔽板は、前記特許文献４の場合と同様に、輻射熱の流れに対して垂直に交差する向きに配置され、反射した輻射熱は光源ランプのある方向に戻されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実開平１−９３７９２号公報

【特許文献2】特開平７−３２１４２３号公報

【特許文献3】特開平１１−４０９０１号公報

【特許文献4】特許第３０９４７８０号公報

【特許文献5】特許第３８３３８３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、前述した特許文献１乃至４に開示された従来の技術は、何れも基板だけの熱伝導の制限を技術的課題とするものであり、かかる基板を含む機器全体の放熱に関する工夫ではなかった。従って、密閉された狭い空間内に基板が収納される場合、発熱源から他部品に基板を介して熱が伝わらなくても、発熱源からの輻射熱や空間内で加熱された空気を伝わって、他部品が許容値を超える温度まで上昇する虞がある。よって、他部品の熱による損傷を確実に防止することはできないという問題があった。

【0010】

また、前述した特許文献４，５に開示された従来の技術では、発熱源から発せられた輻射熱が他部品に直接当たることを防止できるが、輻射熱を反射させる方向までは何ら考慮されていなかった。すなわち、遮蔽板は輻射熱の流れに単に垂直に交差する向きであり、反射した輻射熱はそのまま戻るように反射されてしまう。そのため、これらの部品を閉じられた筐体内に収納するような場合、筐体内に熱が留まって筐体内の部品の温度が下がらないという問題があった。

【0011】

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、部品点数や組付工数を少なくして小型化やコスト低減が可能であり、閉じられた狭い筐体内であっても、発熱源から他部品への熱の伝達を抑えると共に、簡易な構成で効率良く放熱することができ、熱に弱い部品の損傷を確実に防止することができる放熱構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］機器（１０）の閉じられた筐体（１１）内に各種部品が配設された基板（２０）が収納され、各種部品中には熱を発する発熱部品（２１）と熱から保護が必要な保護部品（２４）が含まれ、前記保護部品（２４）の温度もしくは前記筐体（１１）内の温度を前記保護部品（２４）の周囲で許容値以下に抑える放熱構造において、
前記発熱部品（２１）は、放熱手段（２３）を介して前記基板（２０）上に配設され、
前記基板（２０）上の前記放熱手段（２３）と前記保護部品（２４）の間に、熱伝導を遮断する遮熱手段（３０）を設けると共に、前記発熱部品（２１）及び前記発熱部品（２１）より伝わった熱で暖められた放熱手段（２３）から前記保護部品（２４）のある方向に発せられた輻射熱を別方向に反射させる反射手段（４０）を設けたことを特徴とする放熱構造。

【0013】

［２］前記遮熱手段（３０）は、前記基板（２０）の一部を分断する遮熱溝であり、前記放熱手段（２３）と前記保護部品（２４）の間に亘り長手方向に延びるように設けられ、
前記反射手段（４０）は、前記基板（２０）上より立ち上がる反射板であり、基端縁（４１）が前記基板（２０）上に固定され、立ち上がる先端縁（４２）に向けて傾斜するように設けられたことを特徴とする前記［１］に記載の放熱構造。

【0014】

［３］前記筐体（１１）は、金属により箱状に形成され、その前面開口はガラスカバー（１３）によって閉じられ、
前記基板（２０）は、前記筐体（１１）内で前記ガラスカバー（１３）と平行に配設され、
前記筐体（１１）の設置状態における前記基板（２０）上では、前記発熱部品（２１）及び前記放熱手段（２３）は前記保護部品（２４）の上方となる位置に配設され、
前記反射板（４０）は、前記基板（２０）上にて、前記発熱部品（２１）及び前記発熱部品（２１）より伝わった熱で暖められた前記放熱手段（２３）から前記保護部品（２４）のある下方に発せられた輻射熱を前方の前記ガラスカバー（１３）に向けて反射させるように斜め下方に傾斜させたことを特徴とする前記［２］に記載の放熱構造。

【0015】

［４］前記基板（２０）は、前記筐体（１１）の金属よりも熱伝導率の高い材質から形成され、前記筐体（１１）の背面部（１２）の内壁に沿って密着した状態に取り付けられたことを特徴とする前記［３］に記載の放熱構造。

【0016】

［５］前記放熱手段（２３）による前記筐体（１１）内の対流により、該筐体（１１）の内壁面及び前記ガラスカバー（１３）に加熱空気が接する外部放熱のための有効面積を増やしたことを特徴とする前記［３］または［４］に記載の放熱構造。

【0017】

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の放熱構造では、１つの基板（２０）上の放熱手段（２３）（発熱部品（２１））と保護部品（２４）の間に、熱伝導を遮断する遮熱手段（３０）を設けるだけでなく、発熱部品（２１）及び発熱部品（２１）より伝わった熱で暖められた放熱手段（２３）から保護部品（２４）のある方向に発せられた輻射熱を別方向に反射させる反射手段（４０）を設けた。ここで別方向とは、発熱部品（２１）及び放熱手段（２３）がある方向とは別の方向という意味である。

【0018】

これにより、反射手段（４０）によって、発熱部品（２１）及び発熱部品（２１）より伝わった熱で暖められた放熱手段（２３）から発せられた輻射熱が保護部品（２４）に直接当たることを防止するだけでなく、閉じられた筐体（１１）内における放熱効果も高めることができる。すなわち、反射手段（４０）で反射された輻射熱が、そのまま発熱部品（２１）及び放熱手段（２３）のある方向に戻ることはなく、輻射熱が発熱部品（２１）及び放熱手段（２３）と反射手段（４０）の間で反射を繰り返して筐体（１１）内に熱が留まることを防ぐことができる。

【0019】

このような反射手段（４０）による輻射熱の反射方向の工夫が、前記遮熱手段（３０）による熱伝導の遮断と相俟って、閉じられた筐体（１１）内における保護部品（２４）の温度上昇を抑制することができる。ここで遮熱手段（３０）とは、例えば前記［２］に記載したように、基板（２０）の一部を分断する遮熱溝である。かかる簡易な構成の遮熱溝は、放熱手段（２３）と保護部品（２４）の間に亘り長手方向に延びるように設けると良い。

【0020】

また、反射手段（４０）とは、例えば前記［２］に記載したように、基板（２０）上より立ち上がる反射板であり、基端縁（４１）が基板（２０）上に固定され、立ち上がる先端縁（４２）に向けて傾斜するように設けると良い。かかる簡易な構成の反射板の傾斜の向きや角度は、反射させる輻射熱を外部に効率良く放出すべく、基板（２０）と接していない筐体（１１）の何れかの壁面に向かうように設定すると良い。

【0021】

前記筐体（１１）は、機器（１０）の外壁をなし内部の空間を閉じるものであるが、例えば前記［３］に記載したように、金属により箱状に形成され、その前面開口はガラスカバー（１３）によって閉じられた構成とする。そして、前記基板（２０）は、この筐体（１１）内でガラスカバー（１３）と平行に配設する。

【0022】

このような筐体（１１）を、実際に設置した状態における内部の基板（２０）の姿勢にて、発熱部品（２１）及び放熱手段（２３）が保護部品（２４）よりも上方に位置するように配設する。これにより、閉じられた筐体（１１）内で発熱部品（２１）により加熱された空気の上方へ向かう対流が保護部品（２４）に向かうことはなく、筐体（１１）内の対流で保護部品（２４）が暖められる事態を防止することができる。

【0023】

また、前記反射板（４０）は、前記基板（２０）上にて、発熱部品（２１）及び発熱部品（２１）より伝わった熱で暖められた放熱手段（２３）から保護部品（２４）のある下方に発せられた輻射熱を、前方のガラスカバー（１３）に向けて反射させるように斜め下方に傾斜させると良い。これにより、反射板（４０）で反射させた輻射熱を、一般的に金属より輻射率の高いガラス製のガラスカバー（１３）から外部に効率良く放出することができる。

【0024】

さらに、輻射と対流による放熱効率を高めるべく、前記［４］に記載したように、前記基板（２０）を、筐体（１１）の金属よりも熱伝導率の高い材質から形成して、該基板（２０）を、筐体（１１）の背面部（１２）の内壁に沿って密着した状態に取り付けると良い。ここで基板（２０）の具体的な材質としては、例えば筐体（１１）の素材がステンレスであれば、これよりも熱伝導率の高いアルミニウム等で形成すると良い。

【0025】

これにより、発熱部品（２１）からの熱を基板（２０）の表面全体より筐体（１１）の背面部（１２）側の広い範囲に迅速に伝達することが可能となる。よって、筐体（１１）の外表面から周囲へ放熱有効面積が増えることになり、輻射と対流による周囲への放熱効率も高めることができる。なお、基板（２０）は、筐体（１１）の背面部（１２）の内壁に合致する大きさ形状にすると良い。

【0026】

さらに、前記発熱部品（２１）は、そのまま基板（２０）上に直接配設するのではなく、放熱手段（２３）を介して前記基板（２０）上に配設されているため、前記［５］に記載したように、この放熱手段（２３）によって、筐体（１１）内の対流が促され、筐体（１１）内の空気が全体的に暖められると共に、空気が接する筐体（１１）の内壁やガラスカバー（１３）も広い範囲で暖めることができる。よって、筐体（１１）の外表面から周囲への放熱有効面積が増えることになり、周囲への放熱効率もいっそう高めることができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明に係る放熱構造によれば、部品点数や組付工数を少なくして小型化やコスト低減が可能であり、閉じられた狭い筐体内であっても、発熱源から他部品への熱の伝達を抑えると共に、簡易な構成で効率良く放熱することができ、熱に弱い部品の損傷を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の内部を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の内部を示す正面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の全体を示す正面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の全体を示す側面図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の全体を示す底面図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の構成部品を示す分解斜視図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の基板の放熱作用を示す説明図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の放熱フィンの放熱作用を示す説明図である。

【図9】本発明の実施の形態に係る放熱構造を備えたトンネル灯の反射板の傾斜角度を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面に基づき、本発明を代表する実施の形態を説明する。
図１〜図９は、本発明の一実施の形態を示している。
本実施の形態に係る放熱構造は、筐体１１内に各種部品が配設された基板２０が収納された機器１０に関して、その筐体１１内の温度を抑えるための構造である。以下、機器１０として、照明装置としてトンネル内に設置するトンネル灯に適用した場合を例に説明する。

【0030】

機器１０であるトンネル灯は、図示省略したトンネル内部の天井両脇に沿って、下方の道路を照射するように斜め下向きに設置されるものであり、ＬＥＤを光源として採用している。かかるトンネル灯は、機器１０の外壁をなす筐体１１と、各種部品が配設された基板２０を備え、基板２０上には、光源のＬＥＤ２１のほか、電源２４やトランス２５等の各種部品が配設されている。

【0031】

図１に示すように、筐体１１は全体的には横長矩形で底浅な箱状に形成されている。筐体１１の素材は、金属のうち防水性や耐食性に優れたステンレスが適するが、熱伝導率は一般的には低い。筐体１１の背面部１２の内壁に沿って、基板２０が密着した状態に取り付けられている。また、筐体１１の前面開口は、ガラスカバー１３によって閉じられている。なお、ガラスカバー１３は、例えば透過性に優れた無色透明の強化ガラスが採用され、筐体１１の開口周縁にパッキン等を介して密閉可能かつ着脱可能に取り付けると良い。

【0032】

基板２０は、筐体１１の背面部１２と同形状の板状に形成され、前述したように背面部１２の内壁に密着させることで、筐体１１内でガラスカバー１３と平行に配設される。基板２０の素材は、筐体１１の金属（例えばステンレス）よりも軽量で熱伝導率も高い材質としてアルミニウムが適する。なお、基板２０の厚さは、後述する熱伝導を早める意図や相当の強度を保つ上では厚い方が良いが、なるべく軽量化を図ることも必要であるため、これらの観点より適宜設定すれば良い。

【0033】

基板２０上における各種部品のレイアウトは、上方にＬＥＤ２１を含むＬＥＤ基板２２が配設され、その下方に電源２４が配設され、一側端にはトランス２５が配設されている。このうち、ＬＥＤ２１、電源２４、トランス２５が発熱源であるが、特に高熱を発するＬＥＤ２１が「発熱部品」に相当し、同じ発熱源であっても比較的低温で高熱から保護する必要のある電源２４が「保護部品」に相当する。さらに基板２０には、詳しくは後述するがＬＥＤ２１と電源２４の間に遮熱手段と反射手段が設けられている。

【0034】

ＬＥＤ基板２２上には複数のＬＥＤ２１が実装されている。ここでＬＥＤ２１は、例えばリード線上に設けた発光素子のみからなるＬＥＤチップが適している。なお、ＬＥＤ基板２２は、複数に分割されたものを平面状に組み合わせて、複数のＬＥＤ２１がマトリックス状に並ぶように配置すると良い。また、ＬＥＤ２１の発光色は、適宜選択し得る設計事項である。

【0035】

このようなＬＥＤ基板２２は、基板２０に対して直接取り付けられることはなく、「放熱手段」である放熱フィン２３を介して基板２０上に配設されている。ここで放熱フィン２３は、基板２０に対する取付側の面と上下面とが開口したハウジングの内側に、互いに平行に上下に延びる羽根を固定して成り、ハウジング両側壁の脚を基板２０に取り付けるものである。放熱フィン２３のハウジング正面部の内壁に各羽根は固定され、ハウジング正面部の外壁に前記ＬＥＤ基板２２が取り付けられる。

【0036】

放熱フィン２３は、そのハウジング正面部が前記ＬＥＤ基板２２の表面積に合致する大きさのブロック状のユニットとして構成されている。放熱フィン２３の素材は、金属のうち加工しやすく熱伝導率の高い銅やアルミニウム等が適している。図１に示す例では、３つのある放熱フィン２３として、大きさの異なる２種類の放熱フィン２３Ａ，２３Ｂが横一列に並ぶように配設されている。以下、放熱フィン２３とは、個々のユニットを指すほか、各ユニットをまとめて総称する場合もある。

【0037】

また、基板２０上にて前記放熱フィン２３の下方に、後述の遮熱手段を間にして電源２４が配設されている。電源２４は、外部から給電された交流電力をＬＥＤ点灯用の直流に変換して各ＬＥＤ２１に供給するものである。電源２４は前述したように保護部品であり、高温に耐え得る許容値（例えば７３℃）が他の部品に比べて低く、ＬＥＤ２１から発せられる高熱から保護する必要がある。

【0038】

電源２４は専用ケースで密閉されており、支持ブラケット２４ａを介して基板２０より離隔した状態に取り付けられている。図１に示す例では、３つの電源２４のユニットが筐体１１内の一側端寄りの底部に横２列でその片側のみ上下２段に並ぶように配設されている。また、筐体１１内の他側端寄りに配設されたトランス２５は、交流電力の電圧の高さを変換するものであり、専用ケースで密閉されており、支持ブラケット２５ａを介して基板２０に取り付けられている。

【0039】

図３、図６に示すように、基板２０上の放熱フィン２３（ＬＥＤ２１）と電源２４の間には、熱伝導を遮断する遮熱手段が設けられており、また、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１より伝わった熱で暖められた放熱フィン２３から電源２４のある方向に発せられた輻射熱を別方向に反射させる反射手段が設けられている。ここで遮熱手段は、本実施の形態では基板２０の一部を分断する遮熱溝３０であり、ＬＥＤ２１と電源２４の間に亘り長手方向に延びるように設けられている。

【0040】

詳しく言えば、遮熱溝３０は、ＬＥＤ２１が実装されたＬＥＤ基板２２が取り付けられている各放熱フィン２３の下側で、両側方向に一続きに延びるように細幅で開口している。この遮熱溝３０の下方に電源２４は位置している。遮熱溝３０は、ＬＥＤ２１から発せられた熱が放熱フィン２３を介して基板２０に伝わった時、基板２０を通じて電源２４に熱が極力伝わらないように熱伝導を遮断するものである。なお、遮熱溝３０は必ずしも一続きの溝とする必要はなく、他に例えば、複数の溝を所定間隔で並べるように配置しても良い。

【0041】

また、前記反射手段は、本実施の形態では基板２０上より立ち上がる反射板４０であり、前記遮熱溝３０に沿って基端縁４１が固定され、立ち上がる先端縁４２が下方に傾斜するように設けられている。反射板４０の素材は、金属のうち鏡面加工が容易であり、輻射熱の反射にも優れたものであれば何でも良く、例えばステンレスやアルミニウム等と様々な金属を採用することができる。

【0042】

詳しく言えば、反射板４０は、前記遮熱溝３０に沿って所定幅に延びる金属板から成り、長手方向に延びる基端縁４１が折り返されて、前記遮熱溝３０の長手方向に延びる上端縁に沿って固定されている。この反射板４０の下方に、前記遮熱溝３０を間にして電源２４は位置している。反射板４０は、前記ＬＥＤ２１及び前記ＬＥＤ２１から伝わった熱で暖められた前記放熱フィン２３より、前記ＬＥＤ２１の光軸と直交する下方、すなわち電源２４がある方向に発せられた輻射熱を、前記ＬＥＤ２１及び前記放熱フィン２３がある方向とは別方向に反射させるものである。

【0043】

ここで別方向とは、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１から伝わった熱で暖められた放熱フィン２３がある上方とは別の方向という意味である。具体的には反射板４０は、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１より伝わった熱で暖められた放熱フィン２３から電源２４に向かう輻射熱を、ガラスカバー１３と交差する前方に向けて反射させる傾斜角度で斜め下方に傾斜した状態に固定されている。ガラスカバー１３の素材であるガラスは、熱伝導率は金属全般に比べて低いが輻射率が高いため、反射された輻射熱を外部に効率良く放出することができる。

【0044】

次に、本実施の形態に係る放熱構造の作用について説明する。
図１に示すように、機器１０は、軽量化や取り付け作業性の向上等を目的として、筐体１１の大きさ・容量を極力小型化したものである。よって、筐体１１の狭い内部空間にて、高い発熱源となるＬＥＤ２１と高温に弱い電源２４が密に配置されている。しかも、機器１０であるトンネル灯の筐体１１は全体的に密閉構造とする必要があるため、電源２４の温度もしくは筐体１１内の温度を電源２４の周囲で許容値以下に抑える放熱対策が重要となる。

【0045】

かかる放熱対策としては、先ず筐体１１を実際に設置した状態、すなわち図８に示すように、筐体１１を前方へ傾けたトンネル内での取り付け状態を前提として、その内部の基板２０の実際の姿勢を基準としたＬＥＤ２１と電源２４の位置関係については、ＬＥＤ２１を電源２４よりも上方に位置させる。これにより、閉じられた筐体１１内で、ＬＥＤ２１により加熱された空気の上方へ向かう対流が電源２４に直接流れることはなく、筐体１１内の対流で電源２４が暖められる事態を防止することができる。

【0046】

また、本放熱構造では、筐体１１から積極的に放熱するために、筐体１１周囲の空気の流れによる放熱を促進すると共に、電磁波（主に赤外線）の形でエネルギーを筐体１１の外部に直接放出する輻射を活用する。ここで、放熱効果を高めるためには、筐体１１で放熱に有効な表面積を増やすことが重要であり、図７（ｂ）に示すように、筐体１１の金属（ステンレス）よりも熱伝導率の高い材質（アルミニウム）から基板２０を形成し、該基板２０を筐体１１の背面部１２の内壁に沿って密着した状態に取り付ける。前述したように、筐体１１の放熱有効面積が増えれば、輻射も対流も放熱効率が高まる。

【0047】

仮に、図７（ａ）に示すように、基板２０を設けることなく、ＬＥＤ２１の放熱フィン２３を筐体１１の背面部１２の内壁に直接取り付けた場合には、この背面部１２において放熱に有効な範囲は、放熱フィン２３の脚が接続されている部分だけとなる。ここで背面部１２を含む筐体１１の熱伝導率は材質的には比較的低いため、ＬＥＤ２１から発せられた熱を筐体１１の外表面の狭い範囲で局所的にしか熱伝達することができず、筐体１１周囲への放熱効果は低くなる。

【0048】

そこで、熱伝導率の高い基板２０を筐体１１の背面部に密着させることにより、ＬＥＤ２１からの熱を基板２０の表面全体から筐体１１の背面部側の広い範囲に迅速に伝達することが可能となる。従って、筐体１１の外表面から周囲へ放熱有効面積が増えることになり、輻射と対流による周囲への放熱効率をいっそう高めることができる。

【0049】

また、従来の技術と同様に、１つの基板２０上のＬＥＤ２１と電源２４を一緒に配設することで、部品点数や組立工数を削減しているが、基板２０上のＬＥＤ２１と電源２４の間に遮熱溝３０を設けるだけでなく、遮熱溝３０に沿って反射板４０を設けた。これらの遮熱溝３０や反射板４０によって、電源２４に熱が直接伝わることを遮断するだけでなく、反射板４０によって、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１より伝わった熱で暖められた放熱フィン２３から発せられた輻射熱を外部に向けて積極的に反射させる。

【0050】

このように、遮熱溝３０や反射板４０による熱伝導の遮断のみならず、反射板４０による輻射熱の反射と相俟って、特に閉じられた筐体１１内における電源２４の温度上昇を抑えることができる。特に反射板４０は、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１から伝わった熱で暖められた放熱フィン２３から、ＬＥＤ２１の光軸と直交する下方（電源２４がある方向）に発せられた輻射熱を、前方のガラスカバー１３に向けて反射させるように斜め下方に傾斜している。かかる反射板４０の傾斜によれば、輻射率が高いガラスカバー１３に向けて反射させた輻射熱を外部に効率良く放出することができる。

【0051】

仮に、反射板４０が基板２０に対して垂直に立ち上がって下方に傾斜しない場合には、反射板４０で反射された輻射熱は、そのままＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１より伝わった熱で暖められた放熱フィン２３のある方向に戻ることになる。これでは、輻射熱がＬＥＤ２１及び放熱フィン２３と反射板４０の間で反射を繰り返して筐体１１内に熱が留まってしまうが、前述したように反射板４０を傾斜させることにより、筐体１１内に熱が留まることを確実に防ぐことができる。

【0052】

図９に示すように、反射板４０の傾斜角度は、反射させた輻射熱がガラスカバー１３に対して直交するように下向き４５度が理想である。ただし、実際には図４に示したように、筐体１１内の限られたスペースの関係上、反射板４０が他の部材に干渉しない範囲で下方に傾斜した角度に設定することになる。また、反射板４０の先端縁４２は、なるべくガラスカバー１３に近接させることで、反射板４０で上下間の空間を仕切るようにすると良い。

【0053】

また、反射板４０の基端縁４１を基板２０上に固定する取り付け位置は、前述したように遮熱溝３０の上端縁であり、反射板４０は、遮熱溝３０を間にして電源２４側ではなくＬＥＤ２１側の位置に配置される。これにより、反射板４０がＬＥＤ２１からの輻射熱や基板２０からの熱伝導で熱せられても、遮熱溝３０で分断された電源２４側に熱が伝わることを防ぐことができる。

【0054】

また、筐体１１内の対流により、間接的に電源２４が暖められる事態をより効果的に防止することができる。すなわち、反射板４０により筐体１１内の空気を上下２分割することができ、反射板４０の上下で空気の温度が全く異なることになる。小さい筐体１１の中で下側の電源２４の周囲温度を下げるには、上側の高温な空気は少しでも筐体１１の上側の空間に押し込める必要があり、これにより、下側の電源２４の周囲に少しでも冷たい空気を容量多く残すことができる。

【0055】

さらに、放熱効果を高めるための工夫として、図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ２１を、そのまま基板２０上に直接配設するのではなく、図８（ｂ）に示すように、放熱フィン２３を介して基板２０上に配設している。この放熱フィン２３によって、筐体１１内の対流が促され、筐体１１内の空気が全体的に暖められると共に、空気が接する筐体１１の内壁のみならずガラスカバー１３も含む広い範囲を暖めることができる。

【0056】

これにより、筐体１１全体の外表面から周囲への放熱有効面積が増えることになり、特にガラスカバー１３は、筐体１１の素材であるステンレスに比べて輻射率が高く、周囲への放熱効率をいっそう高めることができる。仮に図８（ａ）に示すように、放熱フィン２３を用いることなく、ＬＥＤ２１を基板２０上に直接取り付けた場合には、筐体１１内の空気が全体的に暖められることはなく、ＬＥＤ２１が接する局所的な狭い範囲でしか暖めることができない。

【0057】

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述したような実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、機器１０としてトンネル灯を例に説明したが、特にトンネル灯に限定されるものではなく、配線類を備えた様々な装置に適用することができる。

【0058】

また、筐体１１の形状や筐体１１内の各種部品の配置も、図示した例に限定されることはない。また、遮熱手段として遮熱溝３０を例に説明したが、遮熱手段は溝状のものに限定されることはなく、他に例えば、基板２０よりも熱伝導の低い部材を基板２０と電源２４の間に配置するように構成しても良い。

【0059】

さらに、反射手段として反射板４０を例に説明したが、このように薄板状のものに限定されることはなく、ＬＥＤ２１及びＬＥＤ２１から伝わった熱で暖められた放熱フィン２３からの輻射熱を反射できるものであれば良い。また、放熱手段として放熱フィン２３を採用した例を説明したが、これに限らず、ヒートパイプや該ヒートパイプが貫通する放熱フィンを組み合わせて構成しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明に係る放熱構造は、照明装置のトンネル灯に限られることなく、各種部品を配設する基板を備えた様々な機器に幅広く利用することができる。

【符号の説明】

【0061】

１０…機器
１１…筐体
１２…背面部
１３…ガラスカバー
２０…基板
２１…ＬＥＤ
２２…ＬＥＤ基板
２３…放熱フィン
２４…電源
２５…トランス
３０…遮熱溝
４０…反射板
４１…基端縁
４２…先端縁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】