特許 6963373 放熱装置

(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】6963373

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】放熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20211028BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20211028BHJP

   F21V 29/15 20150101ALI20211028BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 F

   H05K7/20 B

   H01L23/36 D

   F21V29/15 100

   F21V29/503 100

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-210720(P2016-210720)

(22)【出願日】2016年10月27日

(65)【公開番号】特開2018-73939(P2018-73939A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年10月24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】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】古川 賢志

(72)【発明者】

【氏名】山本 壮晃

【審査官】 赤穂 州一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１６８５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０９０７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｆ２１Ｖ ２９／１５

Ｆ２１Ｖ ２９／５０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板と、
該複数の基板それぞれの各表面に実装された発熱部品と、
前記基板の裏面側に設けられて、前記発熱部品が発する熱を放熱するための放熱部材と、
前記複数の基板と前記放熱部材との間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を伝導するための熱伝導プレートと、を備え、
前記熱伝導プレートは、複数の分割プレートと、該複数の分割プレート間かつ前記複数の基板間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を他の前記発熱部品に伝導するのを遮断するための断熱部と、を備え、
前記断熱部は、前記複数の分割プレートを互いに連結するためのヒンジと、前記複数の分割プレート間の熱伝導を遮断するための空気と、を有して構成されていることを特徴とする放熱装置。

【請求項2】

複数の基板と、
該複数の基板それぞれの各表面に実装された発熱部品と、
前記基板の裏面側に設けられて、前記発熱部品が発する熱を放熱するための放熱部材と、
前記複数の基板と前記放熱部材との間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を伝導するための熱伝導プレートと、を備え、
前記熱伝導プレートには、前記複数の基板間に、前記発熱部品が発する熱を他の前記発熱部品に伝導するのを遮断するための断熱部が設けられ、
前記熱伝導プレートが、前記発熱部品が発する熱を前記放熱部材に導くための第１層と、該第１層よりも前記発熱部品側に設けられて、前記発熱部品が発する熱をその面方向に導くための第２層と、を備え、
前記断熱部は、前記第１層及び前記第２層に設けられていることを特徴とする放熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光源が複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ光源と記す）で構成された電子機器が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このような電子機器にあっては、各ＬＥＤ光源に熱的不均衡が生じることがある。そして、各ＬＥＤ光源に熱的不均衡が生じた場合には、当該各ＬＥＤ光源に部分的に光束や寿命の違いを生じさせてしまう可能性がある。

【0003】

従来の電子機器にあっては、例えば、熱的不均衡を生じさせないようにするために、放熱部品としてヒートシンクが用いられることがある。ヒートシンクは、略同一形状の金型により成形された樹脂成形品であり、従来の電子機器には、略同一形状のヒートシンクが、複数用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１６２６３２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、従来の電子機器において、例えば、高温になる部分にも、低温になる部分にも同一形状のヒートシンクを用いた場合は、低温になる部分に設置されたヒートシンクにより、過剰に放熱されることとなる。即ち、過剰設計により製造コストの増加を招く。

【0006】

本発明の目的は、発熱部品に熱的な不均衡が生じることの抑制を図りつつ、製造コストの低減を図った放熱装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を解決するために本発明は以下の構成を備える。
即ち、本発明は、複数の基板と、該複数の基板それぞれの各表面に実装された発熱部品と、前記基板の裏面側に設けられて、前記発熱部品が発する熱を放熱するための放熱部材と、前記複数の基板と前記放熱部材との間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を伝導するための熱伝導プレートと、を備え、前記熱伝導プレートは、複数の分割プレートと、該複数の分割プレート間かつ前記複数の基板間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を他の前記発熱部品に伝導するのを遮断するための断熱部と、を備え、前記断熱部は、前記複数の分割プレートを互いに連結するためのヒンジと、前記複数の分割プレート間の熱伝導を遮断するための空気と、を有して構成されていることを特徴とする放熱装置である。

【0008】

以上のような本発明によれば、断熱部を、複数の基板間の適宜な位置に設けることで、発熱部品の数やその実装位置を変更した場合においても、それに応じた放熱部材を製造する必要がなくなり、発熱部品に熱的な不均衡が生じることの抑制を図りつつ、製造コストの低減を図ることができる。

【0009】

また、本発明の放熱装置では、複数の基板と、該複数の基板それぞれの各表面に実装された発熱部品と、前記基板の裏面側に設けられて、前記発熱部品が発する熱を放熱するための放熱部材と、前記複数の基板と前記放熱部材との間に設けられて、前記発熱部品が発する熱を伝導するための熱伝導プレートと、を備え、前記熱伝導プレートには、前記複数の基板間に、前記発熱部品が発する熱を他の前記発熱部品に伝導するのを遮断するための断熱部が設けられ、前記熱伝導プレートが、前記発熱部品が発する熱を前記放熱部材に導くための第１層と、該第１層よりも前記発熱部品側に設けられて、前記発熱部品が発する熱をその面方向に導くための第２層と、を備え、前記断熱部は、前記第１層及び前記第２層に設けられている。これによれば、断熱部により、一の前記発熱部品が発する熱が、他の前記発熱部品に伝導するのが遮断されつつ、断熱部の近傍部にある熱が、第２層によりその面方向に伝導される。これにより、熱を放熱部材に導くための流路が確立されるから、効率よく放熱される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の放熱装置によれば、発熱部品に熱的な不均衡が生じることの抑制を図りつつ、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施の形態に係る放熱装置を示す平面図である。

【図2】図１に示された放熱装置の分解斜視図である。

【図3】図１に示された放熱装置を示す図であり（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は底面図であり、（Ｃ）は側面図である。

【図4】図１中のＩ−Ｉ線に沿う放熱装置の概念図である。

【図5】図１に示された放熱装置の変形例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施の形態に係る照明装置（放熱装置）を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置１を示す平面図である。図２は、図１に示された照明装置１の分解斜視図である。

【0013】

本実施形態の照明装置１は、図１に示すように、トンネル内に設置するトンネル灯として、トンネル内部の天井両脇に、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る。この照明装置１は、図１、図２に示すように、照明装置１の外形を成すとともに扁平な箱状に形成された筐体２と、略長方形状のＬＥＤ基板３（図２に示す）と、該ＬＥＤ基板３に実装される複数のＬＥＤ部品４（発熱部品）（図２に示す）と、 ＬＥＤ部品４が発する光を配光制御するためのレンズユニット５と、熱伝導プレート６（図２に示す）と、ガラスグローブ７（図２に示す）と、を有して構成されている。照明装置１は、全体形状が扁平な略直方体状に形成されている。

【0014】

ここで、照明装置１は、設置状態で、図２に示すように、ＬＥＤ部品４が実装される表面側が「前方」、ＬＥＤ部品４の裏面側が「後方」、ＬＥＤ基板３の長辺方向が「左右方向」、ＬＥＤ基板３の短辺方向が「上下方向」となるように設けられている。

【0015】

筐体２は、図２、図３に示すように電源装置Ｄ（図２に示す）等を収容するために箱状に形成された筐体本体２１と、筐体本体２１の左右の両側に設けられた一対の平板部２２、２２と、筐体本体２１及び一対の平板部２２、２２の前方側に立設されて、ガラスグローブ７が取り付けられる開口縁部２３と、一対の平板部２２、２２の後方側に設けられた一対の放熱フィン２４、２４（放熱部材）と、を一体に有して構成されている。これらの筐体本体２１、一対の平板部２２、２２、開口縁部２３及び一対の放熱フィン２４、２４は、アルミダイキャストにより一体成形されている。

【0016】

筐体本体２１には、電源装置Ｄ等の各種の電子部品、及びこれらが実装される基板（不図示）が固定されている。

【0017】

一対の平板部２２、２２は、それぞれ略長方形状に設けられ、長辺が上下方向に延在し、短辺が左右方向に延在するように、筐体本体２１の開口縁２１Ａ（図２に示す）に連続して設けられている。

【0018】

一対の放熱フィン２４、２４は、略同一形状に形成されて、筐体本体２１の左右の両側に設けられている。各放熱フィン２４は、複数のフィン２４Ａから構成されている。複数のフィン２４Ａは、各平板部２２の裏面から、板状に立設形成されたものであり、左右方向に等間隔に並んで設けられている。各フィン２４Ａは、略長方形板状に形成され、長辺が各平板部２２の上下寸法と略等しい寸法となるように形成されている。一対の放熱フィン２４、２４は、筐体２の開口縁部２３において、左右の中間部を軸とする左右対称となるように配置されている。

【0019】

ＬＥＤ基板３は、複数（図示例では７個）のＬＥＤ分割基板３Ａ（基板）から構成されている。また、ＬＥＤ基板３は、７個のＬＥＤ分割基板３Ａを平面上に並べて、不図示の連結部材により連結されて構成されている。これら７個のＬＥＤ分割基板３Ａは、連結部材により連結されて、前方から見て、筐体２の開口縁部２３内に収容されるように並んで設けられている。また、各ＬＥＤ分割基板３Ａには、複数（図示例では３０個）のＬＥＤ部品４がマトリックス状に並ぶように実装されている。各ＬＥＤ部品４は、例えば、リード線上に設けられた発光素子のみから成るＬＥＤチップから構成されている。以下では、各ＬＥＤ分割基板３Ａと、当該ＬＥＤ分割基板３Ａに実装された３０個のＬＥＤ部品４とを総称して、「ＬＥＤモジュール３０」と記す。

【0020】

レンズユニット５は、複数（図示例では７個）の支持板５１と、各支持板５１において、ＬＥＤ部品４の前方に位置して、ＬＥＤ部品４が発する光の配光を制御する複数（図示例では３０個）のレンズ５２と、を有して構成されている。各支持板５１及び３０個のレンズ５２は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する材料から成り、一体に構成されている。各支持板５１は、ＬＥＤ分割基板３Ａと略同一形状に形成されている。７個の支持板５１は、不図示の連結部材により連結されて構成されている。これら７個の支持板５１は、連結部材により連結されて、筐体２の開口縁部２３内に収容されるように並んで設けられている。

【0021】

熱伝導プレート６は、ＬＥＤ部品４が発する熱を各放熱フィン２４に伝導するための部材であり、図４に示すように、ＬＥＤ部品４が発する熱をその板厚方向に導くための第１層６１と、ＬＥＤ部品４が発する熱をその面方向に導くための第２層６２と、一のＬＥＤ部品４が発する熱が、他のＬＥＤ部品４に伝導するのを遮断するための断熱部８と、を有して構成されている。この熱伝導プレート６は、筐体２の開口縁部２３と略同一の長方形状に形成されている。また、熱伝導プレート６は、本実施形態では、図４に示すように、前方から、ＬＥＤ部品４、ＬＥＤ分割基板３Ａ（ＬＥＤ基板３）、反射層（不図示）、第２層６２、第１層６１、平板部２２、放熱フィン２４の順に設けられている。図４は、図１に示された照明装置１の概念図であり、同図において、筐体本体２１、開口縁部２３、レンズユニット５、及びガラスグローブ７は省略されている。また、図４に示す符号「３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ」は、ＬＥＤモジュールであり、同図に示す符号「４」は、ＬＥＤモジュール３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する３０個のＬＥＤ部品群のことである。

【0022】

第１層６１は、アルミニウム等から構成されている。

【0023】

第２層６２は、グラファイト等から構成されている。第２層６２の表面（前方側の面）には、ＬＥＤ部品４が発する光を前方に向けて反射させる反射層（不図示）が形成されている。

【0024】

このような熱伝導プレート６は、一対の分割プレート６Ａ、６Ａと、これら２枚の分割プレート６Ａ、６Ａ間に位置する断熱部８と、を有して構成されている。一対の分割プレート６Ａ、６Ａは、図２に示すように、３個のＬＥＤモジュール３０（以下では、左から順に３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと記す）が設けられている。これらＬＥＤモジュール３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃのうち、ＬＥＤモジュール３０Ａ及び３０Ｂは、一方の分割プレート６Ａ上に位置し、ＬＥＤモジュール３０Ｃが他方の分割プレート６Ａ上に位置するように設けられている。

【0025】

断熱部８の形成位置と構成について、図２及び図４を参照して説明する。本実施形態の断熱部８は、熱伝導プレート６の左右方向の中間部において、上下に延在して設けられている。即ち、各分割プレート６Ａは、熱伝導プレート６の左右方向の中間部において、上端から下端に亘って切り欠いたスリット８Ａが形成されることで得られたものであり、略同一形状に形成されている。

【0026】

また、断熱部８として、本実施形態では、分割プレート６Ａ、６Ａ間の熱伝導を遮断するための空気８Ａ（スリット８Ａに位置する空気に符号「８Ａ」を付す）及びステンレス部材製の一対のヒンジ８Ｂが用いられている。ここでいう空気８Ａは、一対の分割プレート６Ａ間に存在する空気であり、一対の分割プレート６Ａ、６Ａのうち、一方の分割プレート６Ａから他方の分割プレート６Ａへの熱の伝導を遮断する役割を担っている。一対のヒンジ８Ｂは、分割プレート６Ａ、６Ａ同士を支持する役割も担っており、上下方向に離間して設けられている。

【0027】

ガラスグローブ７は、例えば透過性に優れた無色透明の強化ガラスから構成されている。ガラスグローブ７は、筐体２の開口縁部２３と略等しい形状と成るように形成され、当該開口縁部２３に不図示のパッキン等を介して、筐体２を密閉するように取り付けられている。

【0028】

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

【0029】

略同一形状の一対の放熱フィン２４、２４が、筐体２の開口縁部２３において、左右対称となるように配置された場合にあって、ＬＥＤ部品４が、左右非対称となるように配置された場合には、各ＬＥＤ部品４に熱的不均衡が生じる場合がある。即ち、一方の放熱フィン２４が放熱する熱量と、他方の放熱フィン２４が放熱する熱量とが、ＬＥＤ部品４が、左右非対称となるように配置されているが故に均等になり難い。このため、各ＬＥＤ部品４に熱的不均衡が生じる場合がある。

【0030】

このような熱的不均衡が生じるのを抑制するために、熱伝導プレート６の適宜な位置に断熱部８が設けられている。これによれば、断熱部８により、一のＬＥＤモジュール３０を構成するＬＥＤ部品群４（発熱部品）が発する熱が、他のＬＥＤモジュール３０を構成するＬＥＤ部品４群（発熱部品）に伝導するのが遮断されつつ、断熱部８の近傍部にある熱が、第１層６１により放熱フィン２４に誘導され、第２層６２によりその面方向に伝導される。これにより、ＬＥＤ部品群４が発する熱を放熱フィン２４（放熱部材）に導くための流路が確立されるから、効率よく放熱される。

【0031】

また、断熱部８を、熱伝導プレート６においてＬＥＤ分割基板３Ａ間の適宜な位置に設けることで、ＬＥＤ部品４（発熱部品）の数やその実装位置を変更した場合においても、それに応じた放熱フィン２４（放熱部材）を製造する必要がなくなり、ＬＥＤ部品４（発熱部品）に熱的な不均衡が生じることの抑制を図りつつ、製造コストの低減を図ることができる。

【0032】

尚、以上に説明した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の放熱装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【0033】

本実施形態では、断熱部８として、空気８Ａ及びヒンジ８Ｂが用いられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。断熱部８は、熱伝導プレート６よりも熱伝導率が小さい熱伝導率を有する素材から構成されていれば、如何なる素材から構成されていてもよい。また、断熱部８は、１つの素材から構成されていてもよく、複数の素材から構成されていてもよい。

【0034】

また、本実施形態では、断熱部８は、一つのみ設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。断熱部８は、熱伝導プレート６の複数箇所に設けられていてもよい。また、本実施形態では、断熱部８は、一対の分割プレート６Ａ、６Ａを形成するように、左右方向の中間部においてに、上端から下端に亘って設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。左右方向の中間部に位置していなくともよい。また、スリットは、上端と下端との中間位置まで切り込まれたものであればよく、上端から下端に亘って設けられていなくともよい。また、断熱部は、スリット状でなくともよく、円形状、楕円形状、多角形状であってもよい。即ち、断熱部８は、ＬＥＤ部品４（発熱部品）に熱的な不均衡が生じることの抑制を図ることができれば、如何なる位置に如何なる形状に形成されていてもよい。

【0035】

また、本実施形態では、熱伝導プレート６は、第１層６１、第２層６２及び反射層を有して構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。熱伝導プレート１６は、図５の照明装置１０（放熱装置）に示すように、ＬＥＤ部品４が発する熱を各放熱フィン２４に導くための第１層１６１のみから構成されていてもよい。なお、図５において、上述した実施形態と略同一機能乃至略同一構成を有する部材には、同一符号を付して、その説明を省略している。または、熱伝導プレートは、第２層６２のみから構成されていてもよく、ＬＥＤ部品４（発熱部品）が発する熱を伝導するものであれば、如何なる素材から構成されていてもよく、如何なる層を有して構成されていてもよい。

【0036】

また、本実施形態では、ＬＥＤ分割基板３Ａには、３０個のＬＥＤ部品４が実装された一例について説明していたが、本発明はこれに限定されるものではない。ＬＥＤ分割基板３Ａに、少なくとも１個のＬＥＤ部品４が実装されていればよい。

【0037】

また、本実施形態では、発熱部品として、ＬＥＤ部品４が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発熱部品として、有機ＥＬが用いられてもよく、基板に実装されるとともに接合部温度を生じさせる電子部品であれば、ＬＥＤ部品や有機ＥＬでなくとも、如何なる電子部品が用いられてもよい。その場合には、用いられる電子部品に応じた適宜な基板を採用すればよい。

【0038】

前述した各実施形態は本発明の好ましい形態を示したに過ぎず、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々改変して実施することができる。かかる改変によってもなお本発明の放熱装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0039】

１、１０ 照明装置（放熱装置）
３Ａ ＬＥＤ分割基板（基板）
４ ＬＥＤ部品（発熱部品）
６、１６ 熱伝導プレート
８ 断熱部
２４ 放熱フィン（放熱部材）
６１、１６１ 第１層
６２ 第２層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】