特許 6842323 放熱体、及びそれを含む構造体

(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】6842323

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】放熱体、及びそれを含む構造体

(51)【国際特許分類】

   F21V 29/85 20150101AFI20210308BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20210308BHJP

   F21V 29/76 20150101ALI20210308BHJP

   F21V 29/10 20150101ALI20210308BHJP

   F21S 45/48 20180101ALI20210308BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210308BHJP

【ＦＩ】

   F21V29/85

   F21V29/503

   F21V29/76

   F21V29/10

   F21S45/48

   F21Y115:10

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-40446(P2017-40446)

(22)【出願日】2017年3月3日

(65)【公開番号】特開2017-162807(P2017-162807A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2020年1月23日

(31)【優先権主張番号】特願2016-40977(P2016-40977)

(32)【優先日】2016年3月3日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥 聡志

(72)【発明者】

【氏名】沓水 真琴

(72)【発明者】

【氏名】松本 一昭

(72)【発明者】

【氏名】西川 泰司

【審査官】 田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−８７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０３０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３６４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 太田雄介、外，「高熱伝導性グラファイトシートの特性と応用」，MATERIAL STAGE，日本，２０１１年 ７月１０日，Vol.11, No.4，P.57-61

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ２９／００

Ｆ２１Ｓ ４５／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱体を内包する筐体の外部に配置され、前記発熱体に熱的に接続されて、前記発熱体が発する熱を前記筐体の外部に放熱する放熱体であって、
前記放熱体は、グラファイトシートを含む材料から構成され、
前記グラファイトシートを含む材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、
前記グラファイトシートを含む材料は、振幅１ｍｍ、周波数１０Ｈｚの振動を２４時間与えることによる熱抵抗の上昇値が、０．６７℃／Ｗ未満である、放熱体。

【請求項2】

発熱体を内包する筐体の外部に配置され、前記発熱体に熱的に接続されて、前記発熱体が発する熱を前記筐体の外部に放熱する放熱体であって、
前記放熱体は、グラファイトシートを含む材料から構成され、
前記グラファイトシートを含む材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、
前記グラファイトシートを含む材料は、１×１０^−２Ｐａ以下の真空下で１２０℃、２４時間放置した後の重量減少率が０．２％未満である、放熱体。

【請求項3】

振動を受ける用途で使用される、請求項１又は２に記載の放熱体。

【請求項4】

前記グラファイトシートを含む材料は、１層以上のグラファイトシートのみからなるか、または、１層以上のグラファイトシートと樹脂層又は金属層とからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱体。

【請求項5】

前記放熱体は、複数の折り曲げ部を有する凹凸構造を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱体。

【請求項6】

前記放熱体は、互いから分離した２層以上のグラファイトシートを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱体。

【請求項7】

発熱体が発する熱を放熱する放熱体の耐振動性を向上させる方法であって、
前記放熱体は、グラファイトシートを含む材料から構成され、
前記グラファイトシートを含む材料の密度を１．５ｇ／ｃｍ^３以上とする、方法。

【請求項8】

発熱体と、
前記発熱体を内部に配置した筐体と、
前記筐体の外部に配置された放熱体と、
前記発熱体と前記放熱体を熱的に接続する連結部と、を含む構造体であって、
前記放熱体が、請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱体である、構造体。

【請求項9】

前記発熱体が光源であり、前記筐体が、前記光源が発する光を透過する部分を有し、前記構造体が車両用ライトである、請求項８に記載の構造体。

【請求項10】

前記連結部がグラファイトシートを含む材料から構成され、前記グラファイトシートを含む材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上である、請求項８又は９に記載の構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱体、及びそれを含む構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用ライトは、光源としてＬＥＤが使用されるようになり、より高出力型化が進むにつれて光源の発熱量も大きくなってきている。筐体内の光源で発生する熱を放熱する手段として、筐体外に設置されるヒートシンクにヒートパイプのような熱伝導部材を通じて光源からの熱を外部に放熱する方法が知られている。車両用ライトは、筐体の内側に光源が配置されており、熱が筐体内に籠りやすい構造となっているので、これに用いられる放熱部材は高い放熱能力を備えることが必要である。しかも、車両用ライトは、車輛の走行中、常に振動が与えられる環境に置かれるため、その放熱部材は、長時間走行時の振動にも耐えうる、振動に強いものであることが望まれる。このような耐振動性を有する放熱部材を車両用ライトに使用することによって、ＬＥＤの寿命を長くすることができる。

【0003】

特許文献１には、ＬＥＤランプユニットと、これと熱的に接続される熱伝導性材料からなる放熱部材とを含んでいる車両用ライトが開示され、ランプユニット支持体を通じて放熱部材に熱を伝導する構造が開示される。また、放熱部材としてグラファイトを含有した樹脂が例示されている。放熱部材を中空構造にすることによって空冷し、十分な放熱性能を確保することが開示されている。また、特許文献２には、車両用ライトの光軸の角度調整を容易にする方法として、熱伝導部材をフレキシブルな材料にすることが開示されており、その一例としてグラファイトシートが挙げられている。

【0004】

一方、ヘッドランプ用樹脂製リフレクターとして、プラスチックもしくは強化プラスチックを素材として成形した基体に可とう性黒鉛シートを貼り付け、さらにベースコート、トップコートを施したものが特許文献３に開示され、可とう性黒鉛シートの密度が０．７乃至１．９ｇ／ｃｍ^３であると記載されている。特許文献３は、リフレクターの温度分布を均一にすることを目的としており、上記のごとく黒鉛シートの密度を規定した理由は取り扱い性や生産性を考慮してのことである。また、密度が大きい黒鉛シートは生産性が困難であると記載されている。

【0005】

また、航空機、ロケット、人工衛星等の航空宇宙分野に使用される機器は、電子化が進み、地上との通信も年々増加している。その結果、電子機器の発熱量は増加し、発熱源を冷却するために、ヒートシンクやヒートパイプのような熱伝導部材が用いられてきた。しかし、航空宇宙分野に使用される機器は、離着陸時に、非常に強い衝撃や振動を受ける。そのため、この分野でも、振動に強い熱伝導部材が望まれている。

【0006】

さらに、近年サーバーやスーパーコンピュータは、インターネット、ＩｏＴの普及により、年々、処理能力が増加し、発熱量も増加している。これら機器には冷却のためにファンが用いられるが、強制ファンを使用することで機器の振動が増加している。このため、これらの機器においても、振動に強い熱伝導部材が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−８７６６５号公報

【特許文献2】特開２００９−８７６２０号公報

【特許文献3】特開昭５８−２０３４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記現状に鑑み、長時間継続的に振動を受ける用途及び強い振動を受ける用途においても、高い放熱特性を維持し得る放熱体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、以下の新規な構成によって解決しうる。

【0010】

１）発熱体を内包する筐体の外部に配置され、前記発熱体に熱的に接続されて、前記発熱体が発する熱を前記筐体の外部に放熱する放熱体であって、前記放熱体は、グラファイトシートを含む材料から構成され、前記グラファイトシートを含む材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上である、放熱体。

【0011】

２）振動を受ける用途で使用される、１）に記載の放熱体。

【0012】

３）前記グラファイトシートを含む材料は、１層以上のグラファイトシートのみからなるか、または、１層以上のグラファイトシートと樹脂層又は金属層とからなる、１）又は２）に記載の放熱体。

【0013】

４）前記グラファイトシートを含む材料は、振幅１ｍｍ、周波数１０Ｈｚの振動を２４時間与えることによる熱抵抗の上昇値が、０．６７℃／Ｗ未満である、１）〜３）のいずれかに記載の放熱体。

【0014】

５）前記グラファイトシートを含む材料は、１×１０^−２Ｐａ以下の真空下で１２０℃、２４時間放置した後の重量減少率が０．２％未満である、１）〜４）のいずれかに記載の放熱体。

【0015】

６）前記放熱体は、複数の折り曲げ部を有する凹凸構造を含む、１）〜５）のいずれかに記載の放熱体。

【0016】

７）前記放熱体は、互いから分離した２層以上のグラファイトシートを含む、１）〜５）のいずれかに記載の放熱体。

【0017】

８）発熱体が発する熱を放熱する放熱体の耐振動性を向上させる方法であって、前記放熱体は、グラファイトシートを含む材料から構成され、前記グラファイトシートを含む材料の密度を１．５ｇ／ｃｍ^３以上とする、方法。

【0018】

９）発熱体と、前記発熱体を内部に配置した筐体と、前記筐体の外部に配置された放熱体と、前記発熱体と前記放熱体を熱的に接続する連接部と、を含む構造体であって、前記放熱体が、１）〜７）のいずれかに記載の放熱体である、構造体。

【0019】

１０）前記発熱体が光源であり、前記筐体が、前記光源が発する光を透過する部分を有し、前記構造体が車両用ライトである、９）に記載の構造体。

【0020】

１１）前記連結部がグラファイトシートを含む材料から構成され、前記グラファイトシートを含む材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上である、９）又は１０）に記載の構造体。

【発明の効果】

【0021】

本発明の放熱体及びそれを含む構造体は、長時間継続的に振動を受ける用途及び強い振動を受ける用途においても、放熱特性の低下が抑制され、高い放熱特性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両用ライトの正面図

【図2】本発明の一実施形態に係る車両用ライトの側面図

【図3】本発明の他の実施形態に係る車両用ライトの正面図

【図4】本発明の他の実施形態に係る車両用ライトの側面図

【図5】振動試験方法を説明する側面図

【図6】全光線透過率の測定方法を説明する斜視図

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0024】

（本発明の放熱体）
本発明の放熱体は、発熱体が発する熱を放熱するために用いられる放熱体であり、グラファイトシートを含む材料から構成され、かつ、当該材料の密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上となっている。

【0025】

従来のグラファイトシートを含む放熱体は、長時間継続的に振動を受ける用途及び強い振動を受ける用途において使用すると、放熱特性が低下してしまう問題があった。従来の放熱体を例えば車両用ライトに使用すると、長時間の走行後に、その放熱特性の低下によりＬＥＤなどの光源の寿命が短くなり、信頼性が劣るという問題があった。本発明者らはこの課題を解決すべく、放熱材の材質に着目し検討を行った。その結果、放熱材の材質によっては、長時間の走行により与えられた振動により放熱材が劣化し、放熱特性が低下することがわかった。そこで、放熱材を、少なくともグラファイトシートを含む材料から構成したうえで、当該材料として密度の大きいものを選択したところ、長時間の振動を与えた後であっても、放熱特性の低下が抑制されること、及び、そのような放熱材を車両用ライトに用いた場合には、長時間の振動を与えた後でも、光源の温度が上昇しにくいことがわかった。

【0026】

当業者であれば、グラファイトシートとして密度の小さいものを使用したほうが、柔軟性に優れ、衝撃にも耐えうると考えるところ、本発明者らがさまざまな密度のシート材料を作成し、これに促進試験により振動を与えた後、ＬＥＤと接続させてその温度を確認してみたところ、それとは逆で、むしろ密度は大きいほうがよく、その下限値としては１．５ｇ／ｃｍ^３に設定することが適当であることを見出した。このことは、本発明の実施例に示されているように、実験データによって明らかとなっている。

【0027】

本発明で使用するグラファイトシートとしては、特に限定されず、高分子系グラファイトシート、または、原料である天然黒鉛をエキスパンドして得られるグラファイトシート、等を用いることができるが、天然黒鉛を原料とするグラファイトシートは通常、密度を大きくすることが困難であるので、高分子系グラファイトシートを用いることが好ましい。また、高分子系グラファイトシートは強度も高く、かつ、高い熱伝導性を有しているので、より高い放熱特性を実現することができ、好ましい。さらには、高分子系グラファイトシートは、同程度の密度を有する天然黒鉛を原料とするグラファイトシートを用いた材料と比較しても、より長時間の振動に耐えうる材料となる。これは、グラファイトシートの結晶構造の違いが影響しているものと推察される。

【0028】

本発明において使用するグラファイトシートを製造する方法は、特に限定されないが、高分子系グラファイトシートの製造方法としては、高分子フィルム（例えば、ポリイミド樹脂）を熱処理することによって、作製する方法が挙げられる。具体的には、まず、出発物質である高分子フィルムを減圧下または不活性ガス雰囲気下で１０００℃程度の温度に予備加熱処理して炭素化させることで、炭素化フィルムを形成する。その後、当該炭素化フィルムを不活性ガス雰囲気下で２８００℃以上の温度にて熱処理してグラファイト化させることで、良好なグラファイト結晶構造を有し、かつ、熱伝導性に優れたグラファイトシートを得ることができる。

【0029】

本発明で用いるグラファイトシートの面方向の熱伝導率は、１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、１１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましく、１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがさらに好ましく、１３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが特に好ましい。

【0030】

前記グラファイト化の後にプレス加圧の工程を加える、あるいは、前記炭素化の焼成時間を短くするなどの方法を採用することで、得られるグラファイトシートの密度は大きくなる傾向にある。一方、高分子フィルムに無機フィラーを添加する、あるいは、前記炭素化の焼成時間を長くすると、得られるグラファイトシートの密度は小さくなる傾向にある。これらのファクターをコントロールして、目的とする密度のグラファイトシートを得ればよい。

【0031】

本発明におけるグラファイトシートを含む材料は、１層以上のグラファイトシートのみからなる単層シート又は積層シートであって、グラファイトシート以外の材を含まないものでもよい。また、本発明におけるグラファイトシートを含む材料は、グラファイトシートの表面の少なくとも一部または全面が樹脂層又は金属層で被覆されていてもよい。樹脂層又は金属層で被覆することにより、グラファイトの強度が改善される場合がある。グラファイトシートを被覆する樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、粘着性樹脂などが使用できる。被覆する樹脂の種類は特に制限されず、公知のものを用いることができる。グラファイトシートを被覆する金属の種類についても特に限定されないが、例えば、アルミニウムや銅などが挙げられる。また、被覆する樹脂層の厚みは特に制限されないが、分厚いものを用いると密度が低下するだけでなく、堅くなって振動に耐えない傾向にあるため、１００μｍより薄いことが好ましい。被覆する金属層の厚みについても特に限定されないが、１００μｍより薄いことが好ましい。

【0032】

グラファイトシートを含む材料の密度は、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルにて、重量と厚みを測定し、重量を体積で割ることにより算出する。

【0033】

このようなグラファイトシートを含む材料の密度は１．５ｇ／ｃｍ^３以上であるが、好ましくは１．７ｇ／ｃｍ^３以上、さらに好ましくは１．９ｇ／ｃｍ^３以上である。１．５ｇ／ｃｍ^３未満であると、十分な放熱性能を備え、かつ長時間の振動による劣化を防ぐことができる材料を提供することが困難となる。上限値は特に限定されないが、工業的に製造しやすい理由から、２．３ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、２．２ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。

【0034】

本発明の放熱体において、グラファイトシートを含む材料は、継続的な振動が与えられた後でも放熱特性が低下しにくいものであり、この観点から、振幅１ｍｍ、周波数１０Ｈｚの振動を２４時間与えることによる熱抵抗の上昇値が、０．６７℃／Ｗ未満であることが好ましい。より好ましくは０．４０℃／Ｗ未満であり、さらに好ましくは０．２０℃／Ｗ未満である。この値が小さい程、振動による放熱特性の低下が抑制されていることを意味する。この値は、前記所定の振動を与える前後で、グラファイトシートを含む材料の熱抵抗を計測して、その差（振動試験後の熱抵抗値−振動試験前の熱抵抗値）を求めることで算出できる。

【0035】

また、本発明は、さらにグラファイトシートを含む材料のガスの発生量でも規定することができる。本発明者らは、放熱体を、後述する車両用ライトに用いた場合において、放熱体が筐体内に露出している面から発生するガスが原因で、アウトレンズへの光線透過率が低下し、また、ＬＥＤを汚染してＬＥＤの性能低下を招くことがあることを突き止め、これを防止するのに適した材料の選択を行った。その結果、１×１０^−２Ｐａ以下の真空下で１２０℃、２４時間放置した後における重量減少率が０．２％未満となっている材料であれば、全光線透過率の低下が抑制されることがわかった。この重量減少率が０．２％未満となっていることにより、アウトレンズから透過する光量を維持することが可能となるが、より好ましくは、０．１％未満、さらに好ましくは０．０５％未満である。前述のとおり、ガスが発生しないほうがより光を透過するため、好ましい下限値はない。前記重量減少率を達成する方法としては、前述のグラファイトシートの製造において、グラファイトシートの密度を１．５ｇ／ｃｍ^３以上にしてガス成分の原因物質の吸着を抑える方法や、高分子フィルムを不活性雰囲気下で十分焼成することにより、ガス成分を予め除去しておく方法が挙げられるが、これらに限定されない。

【0036】

本発明の放熱体は、シート状の部材であるが、グラファイトシート１層の単層シート、又は、２層以上のグラファイトシートからなる積層シート、１層以上のグラファイトシートと樹脂層又は金属層とを積層してなる積層シートである。各積層体では、各層同士は接合していてもよいが、接合していなくてもよい。接合させる場合には、接着剤を用いればよい。また、シートの全面を接合させてもよいが、一部の表面を接合させることでもよい。

【0037】

外部環境に露出する表面積を大きくために、本発明の一態様に係る放熱体は、例えば、山折と谷折を繰り返した凹凸構造を有するフィン構造とすることができる。本発明の放熱体はグラファイトシートを使用しているため、このように表面積を大きくしても軽量化することが可能となる。フィン構造を固定する目的で、フィン構造を支持する固定板を設置することもできる。

【0038】

また、本発明の別の形態に係る放熱体は、グラファイトシートの複数枚、あるいは、樹脂層又は金属層で被覆されたグラファイトシートの複数枚を分離して、各シート間に空間を設けた形状のフィン構造とすることもできる。

【0039】

本発明の放熱体は、長時間に及ぶ継続的な振動や強い振動を受けた時でも、放熱特性の低下が抑制され、高い放熱特定を維持できるという利点を有するので、そのような振動を受ける用途で好適に使用することができる。そのような用途の具体例としては、例えば、自動車、鉄道等の車両や、航空機、ロケット、人工衛星等の航空宇宙分野に使用されて振動を受ける機器や、サーバーやスーパーコンピュータのようなファンで強制空冷して振動を受ける機器であって、発熱体を含み、放熱の必要がある機器を挙げることができる。

【0040】

本発明の放熱体を含む構造体は、発熱体と、これを内包する筐体と、筐体の外部に配置される前記放熱体に熱を伝えるための連結部を有するものである。そのような構造体の一例として、以下では車両用ライトについて説明を行なうが、本発明の構造体はこれに限定されるものではない。

【0041】

（本発明の一実施形態に係る車両用ライトの構成）
本発明の一実施形態に係る車両用ライトは、筐体の内側に配置される光源と、該光源から伸びる連結部と、筐体の外側に配置され、連結部を介して光源の発する熱を筐体外へ放熱するヒートシンクとを備えた車両用ライトであって、前記ヒートシンクとして、本発明の放熱体を用いるものである。

【0042】

光源は筐体内に配置されている。用いる光源の種類は特に限定されないが、耐振動性に優れることからＬＥＤランプを用いることが好ましい。筐体の一部にはアウターレンズが備わっていて、光を透過させる。

【0043】

この光源は、該光源から伸びる連結部を介して光源で発生する熱を放熱するヒートシンクに接続している。連結部は筐体内に配置されるが、ヒートシンクの少なくとも一部は筐体外に露出していて、光源の熱を放熱する。ヒートシンクは筐体背面に設置することができ、ヒートシンクの底面は筐体内側に向いており、ヒートシンクのフィン部は筐体外に露出させることができる。このような構造にすると走行風による強制空冷ができるので好ましい。従って、本発明において、ヒートシンクが筐体の外側に配置されるということは、ヒートシンクの少なくとも一部が筐体外部に露出していることを意味する。

【0044】

光源は、連結部に直接支持されることもできるが、光源を支持する別の材料を介して連結部と繋がっていてもよい。

【0045】

（連結部）
本発明では、光源の熱をヒートシンクに伝える連結部は、熱を伝える材料から構成されるものであれば特に限定されないが、ヒートシンクと同様、グラファイトシートを含む材料から構成されることが好ましい。連結部に用いる材料も密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上となっていることが好ましい。さらに、１×１０^−２Ｐａ以下の真空下で１２０℃、２４時間放置した後の重量減少率が０．２％未満となっている材料であることが好ましい。連結部に用いられるグラファイトシートは、本発明の放熱体の製造方法と同様にして製造できる。また、連結部が光源の支持体を兼ねてもよく、その場合は、複数枚のグラファイトシートを、接着層を介して積層し、所望の形状に加工した連結部とすることで、連結部に強度を付与することができる。連結部もヒートシンクも密度が１．５ｇ／ｃｍ^３以上であり、かつ１×１０^−２Ｐａ以下の真空下で１２０℃、２４時間放置した後の重量減少率が０．２％未満となっていることで、長期走行時の振動によっても劣化せず、アウトレンズを通じての光透過率の低下を招かない車両用ライトにすることがより容易になる。また、連結部もグラファイトシートを含む材料とすることで、光軸調整のアクチュエーターを小型化することができる。

【0046】

連結部とヒートシンクがともにグラファイトシートを含む材料から構成される場合、図１の正面図および図２の側面図に示されるように、連結部２とヒートシンク３を、連続して一体化した構造にすることができる。この場合、例えば、単層シートもしくは積層シートの一端から山折と谷折を繰り返した凹凸構造を有するフィン部を形成することでヒートシンク３を構成し、もう一方の端部を、光源１からヒートシンク３に熱を伝導するに適した形状にして連結部２を形成することができる。

【0047】

あるいは、図３の正面図および図４の側面図に示されるように、連結部２は、複数枚のグラファイトシートから構成される積層シートで構成し、連結部２から伸長して連結部２と一体化したヒートシンク３では、グラファイトシートを１枚ずつに分離して各シート間に空間を設けてフィン部を形成することでヒートシンク３を構成することもできる。このようにすれば、ヒートシンクが外部環境に露出する面積が増加するので、放熱をより効率よく実現することができる。

【0048】

以上説明した本発明の一実施形態に係る車両用ライトは、光源の発熱により筐体内で発生する熱を十分放熱することができるとともに、長時間走行の振動にも耐えうるのでライトの信頼性が大幅に向上する。また、ライト前面に位置するレンズを通じる光の透過率の低下を防ぐこともできるので、よりライトの信頼性が高くなる利点もある。

【実施例】

【0049】

＜模擬ライト１の製造＞
グラファイトシートを含む材料を積層した状態とし、その一端において山折りと谷折りを繰り返し、図１の正面図および図２の側面図に示されるように、連結部２とヒートシンク３を形成した。ヒートシンク３の一方の側面にはヒートシンクの形状が保持されるように固定板５である樹脂製の板を設置し、これにヒートシンク３をネジで固定した。重ねたシートの、ヒートシンク３とは反対側の一端は、グラファイトシート同士が熱を伝えやすくするよう、すべてのグラファイトシート同士を７０ｍｍ角の両面テープ（日栄化工製、厚み１０μｍ）により接着した。接着させた領域の中心部には光源１であるＬＥＤを搭載した。更に、ヒートシンク３以外の連結部２全体を筐体４である樹脂製カバーで密閉した。

【0050】

＜模擬ライト２の製造＞
グラファイトシートを含む材料を積層した状態とし、その一端においてグラファイトシートを１枚ずつに分離してフィン構造を形成し、図３の正面図および図４の側面図に示されるように、連結部２とヒートシンク３を形成した。ヒートシンク３とは反対側の一端は、グラファイトシート同士が熱を伝えやすくするよう、すべてのグラファイトシート同士を７０ｍｍ角の両面テープ（日栄化工製、厚み１０μｍ）により接着した。接着させた領域の中心部には光源１であるＬＥＤを搭載した。

【0051】

＜材料の密度の測定＞
グラファイトシートを含む材料から５０ｍｍ角のシートを切り出してその重量を測定した。また、マイクロメーターで９点の厚み平均を算出して体積を計算し、重量を体積で割ることで密度を算出した。密度は、小数点第２位を四捨五入して、小数点第１位まで算出した。

【0052】

＜材料のガス量の測定＞
グラファイトシートを含む材料を約５ｇ用意し、予め重量（Ｘ）を測定した。これを１×１０^−２Ｐａ以下の真空下、１２０℃、２４時間置いた後、再度重量（Ｙ）を測定した。以下の計算式（１）により、重量減少率を定量化してガス量を測定した。
（Ｘ−Ｙ）／Ｘ×１００ ・・・（１）

【0053】

重量減少率が０．０５％未満であればＡ、０．０５％以上０．１％未満であればＢ、０．１％以上０．２％未満であればＣ、０．２％以上であればＤとし、Ａ、ＢもしくはＣであればガス量が少なく優れていると判断した。

【0054】

＜全光線透過率の減少値＞
ポリカーボネート製の半球形レンズ（レンズ厚み３ｍｍ）を用意し、予め全光透過率（ＴＶ０）を測定した。測定には、スガ試験機製の可視光線透過率計（ＨＡ−ＴＲ）を使用し、４００〜７００ｎｍの可視光波長領域を測定範囲とした。

【0055】

次に、図６に示すように、５０ｍｍ角サイズのグラファイトシートを含む材料の一部２１を１０枚用意し、アルミ板９の上に重ねて置いた。更に、これにアウトレンズ８である半球形レンズを被せ、この状態で、１２０℃で１週間加熱した。その後、室温まで冷ましてから半球形レンズの全光透過率（ＴＶ１）を再測定し、ＴＶ０とＴＶ１の差から全光透過率の減少値を計算した。小数点第１位を四捨五入して、そのときの減少値が２％未満であればＡ、２％以上１０％未満であればＢ、１０％以上であればＣとし、ＡもしくはＢであれば全光透過率の減少値が小さく優れていると判断した。

【0056】

＜振動試験＞
グラファイトシートを含む材料を図５に示すように、光源部１付近の連結部２を、振動試験機６である小型卓上試験機（アズワンより入手、型番ＣＶ−１０１）に固定した。固定板５を動かないようにこれも固定し、この状態で振動試験機６を振動させた。振動は振幅方向７の方向に、振幅１ｍｍ、周波数１０Ｈｚで、２４時間行った。

【0057】

＜振動試験によるＬＥＤの上昇温度＞
図１に示す状態で、光源１である出力１５ＷのＬＥＤを点灯させて、定常状態になったときのＬＥＤの温度（Ｔ０）を熱電対で側温した。

【0058】

次に、振動試験を行った後、再度、光源１である出力１５ＷのＬＥＤを点灯させて、このときのＬＥＤの温度（Ｔ１）を熱電対で側温した。Ｔ１とＴ０の温度差から、振動試験によるＬＥＤの上昇温度を計算し、小数点第１位を四捨五入して、そのときの上昇温度が３℃未満であればＡ、３℃以上１０℃未満であればＢ、１０℃以上であればＣと評価し、ＡもしくはＢであれば上昇温度が小さく、優れていると判断した。

【0059】

＜振動試験による熱抵抗の上昇値＞
前記上昇温度（℃）を出力（Ｗ）で割って、振動試験による熱抵抗の上昇値を算出した。熱抵抗の上昇値が０．２℃／Ｗ未満であればＡ、０．２℃／Ｗ以上０．６７℃／Ｗ未満であればＢ、０．６７℃／Ｗ以上であればＣと評価し、ＡもしくはＢであれば、熱抵抗の上昇値が小さく、優れていると判断した。

【0060】

（実施例１）
７５μｍ厚みのカネカ社製ポリイミドフィルムを、窒素雰囲気下で１０００℃まで加熱して炭素化フィルムを得た。その後、当該炭素化フィルムをアルゴンガス雰囲気下で２８００℃の温度にて熱処理した。これを４０ＭＰａでプレス処理をすることで、４０μｍ厚みに調整した人工グラファイトシートを得た。

【0061】

上記で得た人工グラファイトシートを、７０ｍｍ×２５０ｍｍのサイズに切り出したものを２０枚用意し、この２０枚を積層してグラファイトシートを含む材料（密度１．９ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0062】

（実施例２）
実施例１に用いた人工グラファイトシート両面にＰＥＥＫテープ（寺岡製作所製、トータル厚み１０μｍ）を貼り付け、実施例１と同じサイズに切り出したものを２０枚用意し、この２０枚を積層してグラファイトシートを含む材料（密度１．７ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0063】

（実施例３）
実施例１に用いた人工グラファイトシート両面にＰＩテープ（寺岡製作所製、トータル厚み１７μｍ）を貼り付け、実施例１と同じサイズに切り出したものを２０枚用意し、この２０枚を積層してグラファイトシートを含む材料（密度１．６ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0064】

（実施例４）
７５μｍ厚みのカネカ社製ポリイミドフィルムを、窒素雰囲気下で１０００℃まで加熱して炭素化フィルムを得た。その後、当該炭素化フィルムをアルゴンガス雰囲気下で２８００℃の温度にて熱処理した。これを２０ＭＰａでプレス処理をすることで、５０μｍ厚みに調整した人工グラファイトシートを得た。

【0065】

上記で得た人工グラファイトシートを用いた以外は、実施例１と同様にして、グラファイトシートを含む材料（密度１．６ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0066】

（実施例５）
実施例１で人工グラファイトシートの代わりに天然グラファイトシート（東洋炭素製ＰＦ、厚み４０μｍ）を用い、その両面にアルミテープ（寺岡製作所製、トータル厚み８０μｍ）を貼り付け、実施例１と同じサイズに切り出したものを２０枚用意し、この２０枚を積層してグラファイトシートを含む材料（密度１．８ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0067】

（実施例６）
７５μｍ厚みのカネカ社製ポリイミドフィルムを、窒素雰囲気下で１０００℃まで加熱して炭素化フィルムを得た。その後、当該炭素化フィルムをアルゴンガス雰囲気下で２８００℃の温度にて熱処理した。これを４０ＭＰａでプレス処理をすることで、４０μｍ厚みに調整した人工グラファイトシートを得た。

【0068】

上記で得た人工グラファイトシートを、７０ｍｍ×２５０ｍｍのサイズに切り出したものを２０枚用意し、この２０枚を積層してグラファイトシートを含む材料（密度１．９ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト２で評価した。評価結果を表１に示す。

【0069】

（比較例１）
７５μｍ厚みのカネカ社製ポリイミドフィルムを、窒素雰囲気下で１０００℃まで加熱して炭素化フィルムを得た。その後、当該炭素化フィルムをアルゴンガス雰囲気下で２８００℃の温度にて熱処理して６０μｍ厚みのグラファイトシートを得た。

【0070】

実施例１のグラファイトシートの代わりに、このようにして得られたグラファイトシートを用いる以外は実施例１と同様にして、グラファイトシートを含む材料（密度１．３ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0071】

（比較例２）
実施例１で人工グラファイトシートの代わりに天然グラファイトシート（東洋炭素製ＰＦ、厚み４０μｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして、グラファイトシートを含む材料（密度１．０ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0072】

（比較例３）
実施例１で人工グラファイトシートの代わりに天然グラファイトシート（東洋炭素製ＰＦ−ＵＨＰ、厚み４０μｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして、グラファイトシートを含む材料（密度１．０ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト１で評価した。評価結果を表１に示す。

【0073】

（比較例４）
７５μｍ厚みのカネカ社製ポリイミドフィルムを、窒素雰囲気下で１０００℃まで加熱して炭素化フィルムを得た。その後、当該炭素化フィルムをアルゴンガス雰囲気下で２８００℃の温度にて熱処理して６０μｍ厚みのグラファイトシートを得た。

【0074】

実施例１のグラファイトシートの代わりに、このようにして得られたグラファイトシートを用いる以外は実施例１と同様にして、グラファイトシートを含む材料（密度１．３ｇ／ｃｍ^３）を製造し、模擬ライト２で評価した。評価結果を表１に示す。

【0075】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明の放熱体は、自動車、鉄道等の車両や、航空機、ロケット、人工衛星等の航空宇宙分野に使用されて振動を受ける機器や、サーバーやスーパーコンピュータのようなファンで強制空冷して振動を受ける機器であって、発熱体を含み、放熱の必要がある機器において、放熱目的で使用することができる。

【符号の説明】

【0077】

１．光源
２．連結部
２１．連結部の一部
３．ヒートシンク
４．筐体
５．固定板
６．振動試験機
７．振幅方向
８．アウトレンズ
９．アルミ板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】