JPWO2018043312A1 - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、電源装置等の器具がヒートシンクからの排熱を受けることを防止でき、また、照明器具の高さ方向の寸法を低減でき、さらに、寒冷地に設置されてヒートパイプの作動流体が凍結して動作しない場合でも、冷却機能を有するヒートシンクを提供することにある。裏面側中央部においてＬＥＤモジュールと熱的に接続されるベースプレートと、前記ベースプレートの表面側に設けられ、平面視において前記ＬＥＤモジュールと重なり合う位置に受熱部が配置されたヒートパイプと、前記ヒートパイプと熱的に接続された、複数の平板状の放熱フィンと、を有するヒートシンクであって、前記ＬＥＤモジュールと平面視において重なり合う位置に前記放熱フィンは配置されておらず、複数の前記放熱フィンの少なくとも１つが、前記ベースプレートと接触しているヒートシンク。

Description

本発明は、天井等に設置される発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を用いた照明を冷却する、ＬＥＤ用のヒートシンクに関するものである。

天井等に設けられるＬＥＤ照明は、寿命や発光効率に熱の影響を受けやすいことから、許容範囲の温度に維持するよう、発光中は常に冷却することが必要である。ＬＥＤ照明の冷却には、ヒートシンクが用いられることがある。

天井等に吊り下げられること等で設置されるＬＥＤ照明を冷却する従来のヒートシンクには、一般的に、その上面に電源装置が配置される。これは、上記ＬＥＤ照明の設置態様から、照明器具の重心が照明器具の中央部となるようにする必要があるためである。

しかし、ヒートシンクの上面に電源装置が配置された構造では、電源装置は、ヒートシンクからの排熱を受けて高温となり、電源装置の寿命が短縮してしまうという問題があった。また、ＬＥＤは、電源装置よりも長寿命なので、電源装置の寿命の短縮化に伴って、照明器具自体の寿命も短縮してしまうという問題があった。また、ヒートシンクの上面に電源装置が配置されるので、照明器具の高さ方向の寸法が増大してしまうという問題があった。

そこで、電源装置と多数の放熱フィンの設けられた灯具の放熱部との間に遮熱部材を設置することで、放熱部で熱交換された熱気が遮断されて電源装置の温度上昇を抑制し、さらに、電源装置と灯具との距離を短くすることを可能として、照明器具の全体の高さを低くすることが提案されている（特許文献１）。しかし、特許文献１では、遮蔽部材は熱気とともに電源装置を冷却する空気の流れも妨げてしまうため、電源装置を十分に冷却することができない、すなわち、電源装置がやはり高温となってしまうという問題があった。また、特許文献１では、依然として、多数の放熱フィンからなる放熱部の上面に電源装置が配置されているので、照明器具の高さ方向の寸法を十分には低減できないという問題があった。

特開２０１２−１２９１７２号公報

上記事情に鑑み、本発明の目的は、電源装置等の器具がヒートシンクからの排熱を受けることを防止でき、また、照明器具の高さ方向の寸法を低減でき、さらに、寒冷地に設置されてヒートパイプの作動流体が凍結して動作しない場合でも、冷却機能を有するヒートシンクを提供することにある。

本発明の態様は、ＬＥＤモジュールと裏面側中央部において熱的に接続されるベースプレートと、前記ベースプレートの表面側に設けられ、平面視において前記ＬＥＤモジュールと重なり合う位置に受熱部が配置されたヒートパイプと、前記ヒートパイプと熱的に接続された、複数の平板状の放熱フィンと、を有するヒートシンクであって、前記ＬＥＤモジュールと平面視において重なり合う位置に前記放熱フィンは配置されておらず、複数の前記放熱フィンの少なくとも１つが、前記ベースプレートと接触しているヒートシンクである。

上記態様では、ベースプレートの表面のうち、平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合う位置、すなわち、ベースプレート表面の中央部には、ヒートパイプ（ヒートパイプの受熱部）が配置されているが、放熱フィンは配置されていない。上記態様では、被冷却対象であるＬＥＤモジュールからの熱は、ベースプレートを厚さ方向に裏面から表面へ伝達され、さらに、ベースプレートの表面からヒートパイプ（ヒートパイプの受熱部）へ伝達される。ヒートパイプの受熱部へ伝達された熱は、ヒートパイプの受熱部から、放熱フィンが取り付けられた部位に対応するヒートパイプの放熱部へ輸送され、ヒートパイプの放熱部から放熱フィンを介して外部環境へ放出される。

また、上記態様では、ベースプレートの表面のうち、平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合う位置（すなわち、中央部）には、放熱フィンが配置されていないので、ベースプレート表面の中央部は、放熱フィンによって仕切られた空間部となっている。なお、本明細書中、「平面視」とは、ヒートパイプと放熱フィンが設けられたベースプレートの表面に対向する側から視認した態様を意味する。

本発明の態様は、前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートシンクである。

本発明の態様は、前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の一方の端部から延在する１つの直線部とからなるＬ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートシンクである。

上記各態様では、Ｕ字形状またはＬ字形状のヒートパイプにおいて、放熱フィンが熱的に接続された直線部が、放熱部として機能する。

本発明の態様は、前記ヒートパイプが複数設けられ、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートパイプと、底辺部と該底辺部の一方の端部から延在する１つの直線部とからなるＬ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートパイプと、を有するヒートシンクである。

本発明の態様は、前記ヒートパイプが、前記底辺部と前記直線部との間に段差部を有するヒートシンクである。

本発明の態様は、前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、２つの前記直線部の一方の直線部が、前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部の他方の直線部が、前記放熱フィンと熱的に接続されたヒートシンクである。上記態様では、２つの直線部のうち、放熱フィンが熱的に接続された他方の直線部が、放熱部として機能する。

本発明の態様は、前記放熱フィンの平面部が、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に配置されたヒートシンクであって、前記ヒートシンクの重心を通過し且つ前記放熱フィンの平面部に対して平行方向の面に対して、対称に前記放熱フィン及び前記ヒートパイプが配置されているヒートシンクである。

本発明の態様は、前記放熱フィンの平面部が、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に配置されたヒートシンクであって、前記ヒートシンクの平面視における重心に対して、点対称に前記放熱フィン及び前記ヒートパイプが配置されているヒートシンクである。

本発明の態様は、前記ＬＥＤモジュールと平面視において重なり合い、且つ前記放熱フィンと平面視において重なり合わない位置に、電源装置、電子部品、制御装置または照明器具の固定部材が収容されるヒートシンクである。

上記態様では、放熱フィンによって仕切られた空間部に、電源装置、電子部品、制御装置または照明器具の固定部材を収容できる。

本発明の態様によれば、ベースプレートの表面の中央部は、放熱フィンによって仕切られた空間部となっているので、該空間部に電源装置等の器具を収容することで、電源装置等の器具がヒートシンクからの排熱を受けることを防止でき、ひいては、電源装置等の器具の高温化を防止できる。また、本発明の態様によれば、上記空間部に電源装置等の器具を収容できる、すなわち、ベースプレートと電源装置等の器具との間に放熱フィンが配置されていないので、照明器具の高さ方向の寸法を低減できる。

また、本発明の態様によれば、複数の放熱フィンの少なくとも１つがベースプレートと接触していることにより、寒冷地に設置されて、ヒートパイプに封入された作動流体が凍結して動作しない場合でも、ベースプレートから放熱フィンへ熱が伝達されるので、ヒートシンクは冷却性能を発揮できる。

本発明の態様によれば、Ｕ字形状のヒートパイプのうち、底辺部がベースプレートと熱的に接続された受熱部であり、２つの直線部が放熱フィンと熱的に接続されることにより、平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合うベースプレートの部位から平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合わない放熱フィンへ、効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。

本発明の態様によれば、Ｌ字形状のヒートパイプのうち、底辺部がベースプレートと熱的に接続された受熱部であり、直線部が放熱フィンと熱的に接続されることにより、平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合うベースプレートの部位から平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合わない放熱フィンへ、効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。

本発明の態様によれば、ヒートパイプが底辺部と直線部との間に段差部を有することにより、ベースプレートの裏面側へ放熱フィンを延在させることなく、ヒートパイプを放熱フィンの中央部に取り付けることができるので、ベースプレートの形状、寸法の設計の自由度を向上させつつ、放熱フィンの放熱効率を向上させることができる。

本発明の態様によれば、Ｕ字形状のヒートパイプのうち、一方の直線部がベースプレートと熱的に接続された受熱部であり、他方の直線部が放熱フィンと熱的に接続されることにより、平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合うベースプレートの部位から平面視においてＬＥＤモジュールと重なり合わない放熱フィンへ、効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。

本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの底面側からの斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの使用方法例の説明図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの熱輸送の仕組みの説明図である。 本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。 本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。 本発明の第４実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。 本発明の第５実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。 本発明の第６実施形態例に係るヒートシンクの説明図である。

以下に、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。図１、２に示すように、第１実施形態例に係るヒートシンク１は、受熱側の面（以下、「裏面」という場合がある。）でＬＥＤモジュール１００と熱的に接続される平板状のベースプレート１０（図では、平面視矩形状）と、ベースプレート１０の受熱側とは反対側の面（以下、「表面」という場合がある。）にてベースプレート１０に熱的に接続されたヒートパイプ１１と、ヒートパイプ１１と熱的に接続された、複数の平板状の放熱フィン１２とを備えている。

ヒートシンク１では、ヒートパイプ１１が複数（図では、２つ）設けられている。ヒートパイプ１１の形状、寸法は特に限定されないが、ヒートシンク１では、各ヒートパイプ１１は同一の形状、寸法であり、底辺部１３と底辺部１３の両端部から延在する２つの直線部１４、１４’とからなるＵ字形状となっている。底辺部１３がベースプレート１０表面と接することで、ヒートパイプ１１がベースプレート１０と熱的に接続されている。ヒートパイプ１１をベースプレート１０に熱的に接続する方法は特に限定されないが、ヒートシンク１では、ベースプレート１０表面に図示しない溝部を設け、該溝部にヒートパイプ１１の底辺部１３を嵌めることで、ヒートパイプ１１をベースプレート１０に熱的に接続している。よって、底辺部１３がヒートパイプ１１の受熱部として機能する。

各ヒートパイプ１１の底辺部１３は、ベースプレート１０表面の中央部と接している。また、ヒートシンク１では、各ヒートパイプ１１の底辺部１３は、相互に平行となるように並列に配置されている。

ＬＥＤモジュール１００はベースプレート１０の裏面側中央部に熱的に接続されるので、平面視においてＬＥＤモジュール１００と重なり合う位置に、各ヒートパイプ１１の底辺部１３が配置されている。従って、ヒートパイプ１１の受熱部は、効率よくＬＥＤモジュール１００から受熱できる。

各ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’は、ベースプレート１０表面の中央部から周縁部の方向へ延在している。また、２つの直線部１４、１４’は、いずれも、ベースプレート１０表面に対して平行または略平行に延在している。なお、ヒートシンク１では、各ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’は、ベースプレート１０端面の外側まで突出している。また、２つのヒートパイプ１１のうち、一方のヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’は、他方のヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’に対して、反対方向へ延在している。従って、２つのヒートパイプ１１は、ベースプレート１０表面の中央部に対し、相互に面対称の関係に配置されている。

ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’に、複数の放熱フィン１２が取り付けられることで、ヒートパイプ１１が複数の放熱フィン１２と熱的に接続されている。ヒートシンク１では、２つの直線部１４、１４’は、共通の放熱フィン１２に取り付けられている。取り付け方法は特に限定されないが、ヒートシンク１では、各放熱フィン１２に図示しない２つの貫通孔が設けられており、該貫通孔にヒートパイプ１１の直線部１４、１４’を嵌挿することで、ヒートパイプ１１が放熱フィン１２と熱的に接続されている。よって、直線部１４、１４’のうち、放熱フィン１２の取り付けられた部位が、ヒートパイプ１１の放熱部として機能する。

ヒートシンク１では、放熱フィン１２の平面部が、直線部１４、１４’の長手方向に対して直交または略直交するように、放熱フィン１２が取り付けられている。また、放熱フィン１２の平面部が、ベースプレート１０表面に対して鉛直または略鉛直方向に配置されている。また、それぞれの放熱フィン１２は、平面部が隣接する他の放熱フィン１２の平面部に対して平行または略平行となるように、直線部１４、１４’の長手方向に沿って、並列に配置されている。

ヒートパイプ１１は、底辺部１３と直線部１４、１４’との間に段差部１６を備えている。段差部１６は、ベースプレート１０側とは反対方向への段差となっている。つまり、直線部１４、１４’は、ベースプレート１０と接していない態様となっている。従って、ベースプレート１０の裏面側へ放熱フィン１２を延在させることなく、ヒートパイプ１１の直線部１４、１４’が放熱フィン１２の中央部に取り付けられている。よって、ヒートシンク１では、ベースプレート１０の形状、寸法の設計の自由度を向上させつつ、放熱フィン１２の放熱効率を向上させることができる。

一方のヒートパイプ１１と他方のヒートパイプ１１とは、同じ寸法、形状の放熱フィン１２が、同じ枚数、同じ間隔で設けられているので、放熱フィン１２は、ベースプレート１０表面の中央部に対し、面対称の関係にて配置されている。上記のように、２つのヒートパイプ１１は、ベースプレート１０表面の中央部に対し、相互に面対称の関係に配置されているので、ヒートシンク１では、ヒートシンク１の重心を通過し且つ放熱フィン１２の平面部に対して平行方向の面に対して、対称に放熱フィン１２及びヒートパイプ１１が配置されている。

図１、２に示すように、ヒートシンク１では、ベースプレート１０表面の中央部には、放熱フィン１２が配置されないように、ヒートパイプ１１の直線部１４、１４’に放熱フィン１２が取り付けられている。放熱フィン１２は、ＬＥＤモジュール１００と平面視において重なり合う位置には設けられていない。すなわち、放熱フィン１２は、ベースプレート１０の周縁部とベースプレート１０の外側に配置されている。

上記から、ベースプレート１０の表面のうち、放熱フィン１２の配置されていない、平面視においてＬＥＤモジュール１００と重なり合う領域では、ベースプレート１０の表面上は、空間部１５となっている。

また、複数の放熱フィン１２のうち、一部の放熱フィン１２は、ベースプレート１０の表面と接触した状態となっている。ヒートシンク１では、複数の放熱フィン１２のうち、平面視においてベースプレート１０と重なり合う領域、すなわち、ベースプレート１０の周縁部に配置された放熱フィン１２が、ベースプレート１０の表面と接触した状態となっている。

従って、ヒートシンク１が寒冷地に設置されて、ヒートパイプ１１に封入された作動流体が凍結して動作しない場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク１は冷却性能を発揮できる。よって、ヒートシンク１が寒冷地で使用されても、ヒートシンク１の冷却性能の低下を抑制できる。

ベースプレート１０及び放熱フィン１２の材料は、いずれも熱伝導性のよい金属であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。ヒートパイプ１１のコンテナの材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を挙げることができ、ヒートパイプ１１のコンテナに封入される作動流体としては、コンテナの材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を挙げることができる。

次に、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンク１の使用方法例について、図面を用いて説明する。図３、４に示すように、ヒートシンク１では、空間部１５に、電源装置、電子部品、制御装置または照明器具の固定部材等（図３、４では、電源装置１０１）を収容することができる。一方で、図４に示すように、ＬＥＤモジュール１００からの熱Ｈは、まず、ベースプレート１０中央部へ伝達され、さらに、ベースプレート１０中央部からヒートパイプ１１（ヒートパイプ１１の受熱部）へ伝達され、ヒートパイプ１１の受熱部から、放熱フィン１２が取り付けられた部位に対応するヒートパイプ１１の放熱部へ輸送され、ヒートパイプ１１の放熱部から放熱フィン１２を介して外部環境へ放出される。

従って、図４に示すように、電源装置１０１がヒートシンク１からの熱Ｈを受けることを防止でき、ひいては、電源装置１０１の高温化を防止できる。よって、熱Ｈを受けることによる電源装置１０１の寿命の短縮化を防止でき、結果、照明器具自体の寿命の短縮化を防止できる。また、ヒートシンク１では、空間部１５に電源装置１０１を収容でき、ベースプレート１０と電源装置１０１との間には、放熱フィン１２が配置されていないので、高さ方向の寸法を低減できる。

Ｕ字形状のヒートパイプ１１のうち、ベースプレート１０の中央部に配置された底辺部１３が、ベースプレート１０と熱的に接続された受熱部として機能し、ベースプレート１０の中央部から周縁部の方向へ延在している２つの直線部１４、１４’が、放熱フィン１２と熱的に接続される。よって、ヒートシンク１では、平面視においてＬＥＤモジュール１００と重なり合うベースプレート１０の中央部から平面視においてＬＥＤモジュール１００と重なり合わない、ベースプレート１０の周縁部と外側に設けられた放熱フィン１２へ、効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュール１００を効率的に冷却できる。

次に、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

第１実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプに段差部が設けられていたが、これに代えて、図５に示すように、第２実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプに段差部が設けられていない。第２実施形態例に係るヒートシンク２では、Ｕ字形状のヒートパイプ２１の直線部１４、１４’は、平面視においてベースプレート１０と重なり合う部位にて、ベースプレート１０表面と接した態様となっている。従って、複数の放熱フィン１２のうち、平面視においてベースプレート１０と重なり合う部位に配置された放熱フィン１２は、そのベースプレート１０側端部にて、ヒートパイプ２１と熱的に接続され、さらに、ベースプレート１０表面と接している。

ヒートシンク２でも、Ｕ字形状のヒートパイプ２１のうち、ベースプレート１０の中央部に配置された底辺部１３が、ベースプレート１０と熱的に接続された受熱部として機能し、ベースプレート１０の中央部から周縁部の方向へ延在している２つの直線部１４、１４’が、放熱フィン１２と熱的に接続されている。よって、平面視においてＬＥＤモジュール（図示せず）と重なり合うベースプレート１０の中央部からベースプレート１０の周縁部及び外側に設けられた放熱フィン１２へ、効率的に熱輸送でき、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。

ヒートシンク２でも、空間部１５に、電源装置等（図示せず）を収容することができるので、電源装置等がヒートシンク２からの熱を受けることを防止でき、さらに、高さ方向の寸法を低減できる。また、ヒートシンク２でも、複数の放熱フィン１２のうち、一部の放熱フィン１２は、ベースプレート１０の表面と接触した状態となっているので、ヒートシンク２が寒冷地に設置されて、ヒートパイプ２１の作動流体が凍結した場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク２は冷却性能を発揮できる。

次に、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

第１実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプ１１が２つ設けられていたが、これに代えて、図６に示すように、第３実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプが４つ設けられている。第３実施形態例に係るヒートシンク３では、第１実施形態例に係るヒートシンク１に設けられた、それぞれのＵ字形状のヒートパイプ１１に隣接して、さらに、Ｕ字形状の他のヒートパイプ３１が２つ設けられている。

他のヒートパイプ３１の２つの直線部３４、３４’間の幅は、ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’間の幅よりも広くなっている。また、他のヒートパイプ３１の２つの直線部３４、３４’は、ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’に対して平行または略平行に延在している。ヒートシンク３では、ヒートパイプ１１の２つの直線部１４、１４’と他のヒートパイプ３１の２つの直線部３４、３４’は、共通の放熱フィン１２に取り付けられている。

ヒートシンク３では、他のヒートパイプ３１の底辺部３３も、ベースプレート１０表面の中央部と熱的に接続されている。他のヒートパイプ３１の底辺部３３の長手方向の寸法は、ヒートパイプ１１の底辺部１３の長手方向の寸法よりも大きくなっている。また、他のヒートパイプ３１の底辺部３３は、ヒートパイプ１１の底辺部１３の外側に隣接して、ヒートパイプ１１の底辺部１３に対して平行または略平行に配置されている。

他のヒートパイプ３１は、ヒートパイプ１１と同様に、底辺部３３と直線部３４、３４’との間に段差部３６を備えている。段差部３６は、ベースプレート１０側とは反対方向への段差となっている。従って、他のヒートパイプ３１の直線部３４、３４’は、ベースプレート１０と接していない態様となっている。

ヒートシンク３では、ヒートパイプ１１に加えて、さらに、他のヒートパイプ３１が設けられているので、ベースプレート１０の中央部からベースプレート１０の周縁部及び外側の放熱フィン１２へ、熱輸送特性がさらに向上するので、さらに効率的にＬＥＤモジュールを冷却できる。

また、ヒートシンク３でも、空間部１５に、電源装置等（図示せず）を収容することができるので、電源装置等がヒートシンク３からの熱を受けることを防止でき、さらに、高さ方向の寸法を低減できる。また、ヒートシンク３でも、複数の放熱フィン１２のうち、一部の放熱フィン１２は、ベースプレート１０の表面と接触した状態となっているので、ヒートシンク３が寒冷地に設置されて、ヒートパイプ１１と他のヒートパイプ３１の作動流体が凍結した場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク３は冷却性能を発揮できる。

次に、本発明の第４実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第３実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

第１実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプが２つ設けられていたが、これに代えて、図７に示すように、第４実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｌ字状ヒートパイプが４つ設けられている。第４実施形態例に係るヒートシンク４で設けられたＬ字状ヒートパイプ４１は、底辺部４３と底辺部４３の一方の端部から延在する１つの直線部４４とからなる。Ｌ字状ヒートパイプ４１は、底辺部４３と直線部４４との間に段差部４６を備えている。段差部４６は、ベースプレート１０側とは反対方向への段差となっている。従って、直線部４４は、ベースプレート１０と接していない態様となっている。

ヒートシンク４では、４つのＬ字状ヒートパイプ４１は、いずれも、底辺部４３がベースプレート１０の中央部に配置されている。また、４つのＬ字状ヒートパイプ４１は、いずれも、直線部４４は、ベースプレート１０表面の中央部から周縁部の方向へ延在している。

ヒートシンク４では、２つのＬ字状ヒートパイプ４１について、相互の底辺部４３が隣接し、相互の直線部４４が、対向し、その長手方向に平行または略平行となるように配置されることで、Ｕ字形状に組み合わされている。従って、４つのＬ字状ヒートパイプ４１から、２つのＵ字形状が形成されている。また、ヒートシンク４では、ヒートシンク４の平面視における重心（ベースプレート１０表面の中心点）に対して、点対称に放熱フィン１２及びＬ字状ヒートパイプ４１が配置されている。

ヒートシンク４でも、平面視においてＬＥＤモジュール１００と重なり合うベースプレート１０の中央部からベースプレート１０の周縁部及び外側の放熱フィン１２へ効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。

また、ヒートシンク４でも、空間部１５に、電源装置等（図示せず）を収容することができるので、電源装置等がヒートシンク４からの熱を受けることを防止でき、さらに、高さ方向の寸法を低減できる。また、ヒートシンク４でも、複数の放熱フィン１２のうち、一部の放熱フィン１２は、ベースプレート１０の表面と接触した状態となっているので、ヒートシンク４が寒冷地に設置されて、Ｌ字状ヒートパイプ４１の作動流体が凍結した場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク４は冷却性能を発揮できる。

次に、本発明の第５実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第４実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

第１〜第３実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプは、その底辺部が、ベースプレート表面の中央部に取り付けられていたが、これに代えて、図８に示すように、第５実施形態例に係るヒートシンク５では、Ｕ字形状のヒートパイプ５１の２つの直線部（一方の直線部１４と他方の直線部１４’）のうちの一つ（図では、一方の直線部１４）が、ベースプレート１０表面の中央部に取り付けられている。

Ｕ字形状のヒートパイプ５１は、一方の直線部１４が、ベースプレート１０表面の中央部に取り付けられることで、ベースプレート１０と熱的に接続されている。ヒートシンク５では、Ｕ字形状のヒートパイプ５１の他方の直線部１４’は、ベースプレート１０とは接しておらず、ベースプレート１０表面に対し平行または略平行に延在している。他方の直線部１４’に複数の放熱フィン１２が取り付けられることで、Ｕ字形状のヒートパイプ５１と放熱フィン１２が熱的に接続されている。なお、ヒートシンク５では、全ての放熱フィン１２が、そのベースプレート１０側端部にて、ベースプレート１０表面と接触した態様となっている。

一方の直線部１４と他方の直線部１４’は、ベースプレート１０の所定の端部から該所定の端部と対向する端部まで延在している。Ｕ字形状のヒートパイプ５１の底辺部１３は、ベースプレート１０とは接しておらず、ベースプレート１０の所定の端部またはその近傍にて、ベースプレート１０表面に対して、所定の角度にて立設した態様となっている。

ヒートシンク５では、複数（図では４つ）のＵ字形状のヒートパイプ５１が設けられ、それぞれのＵ字形状のヒートパイプ５１は、その一方の直線部１４が、隣接して並列に配置されている。また、それぞれのＵ字形状のヒートパイプ５１は、その底辺部１３が、ベースプレート１０表面に対して、相互に異なる角度で立設されている。また、Ｕ字形状のヒートパイプ５１は、いずれも、その底辺部１３が、相互に、略同一平面上（ベースプレート１０表面に対して略鉛直方向の平面上）に配置されている。

ヒートシンク５でも、ベースプレート１０表面のうち、平面視においてＬＥＤモジュール（図示せず）と重なり合う領域に空間部１５を形成するように、放熱フィン１２をＵ字形状のヒートパイプ５１に取り付けることができるので、空間部１５に電源装置等（図示せず）を収容することで、電源装置等がヒートシンク５からの熱を受けることを防止でき、さらに、高さ方向の寸法を低減できる。

また、ヒートシンク５では、一方の直線部１４と他方の直線部１４’は、ベースプレート１０の所定の端部から該所定の端部と対向する端部まで延在しているので、平面視においてＬＥＤモジュール（図示せず）と重なり合うベースプレート１０の中央部からベースプレート１０周縁部の放熱フィン１２へ効率的に熱輸送できるので、ＬＥＤモジュールを効率的に冷却できる。また、ヒートシンク５では、全ての放熱フィン１２がベースプレート１０の表面と接触した状態となっているので、ヒートシンク５が寒冷地に設置されて、Ｕ字形状のヒートパイプ５１の作動流体が凍結した場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク５は冷却性能を発揮できる。

さらに、ヒートシンク５では、Ｕ字形状のヒートパイプ５１の底辺部１３は、ベースプレート１０表面に対して所定の角度にて立設した態様となっているので、Ｕ字形状のヒートパイプ５１に段差部を設けなくても、ベースプレート１０の裏面側へ放熱フィン１２を延在させることなく、Ｕ字形状のヒートパイプ５１の他方の直線部１４’を放熱フィン１２の中央部に取り付けることができる。

次に、本発明の第６実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第５実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

第５実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプの底辺部１３は、いずれも、相互に、略同一平面上に配置されていたが、これに代えて、図９に示すように、第６実施形態例に係るヒートシンクでは、Ｕ字形状のヒートパイプが複数設けられ、その底辺部が対向するように配置されている。

第６実施形態例に係るヒートシンク６では、Ｕ字形状のヒートパイプ６１（Ｕ字形状のヒートパイプ６１−１、Ｕ字形状のヒートパイプ６１−２）が１０個設けられ、Ｕ字形状の底辺部１３が、ベースプレート１０表面上に、千鳥状に配置されている。すなわち、１０個のＵ字形状のヒートパイプ６１のうち、図９において、ベースプレート１０表面上の右側周縁部に、底辺部１３が配置されるように、５個のＵ字形状のヒートパイプ６１−１が設置されている。また、ベースプレート１０表面上の左側周縁部に、底辺部１３が配置されるように、Ｕ字形状のヒートパイプ６１−１とは別の、５個のＵ字形状のヒートパイプ６１−２が設置されている。右側周縁部に底辺部１３が配置されるＵ字形状のヒートパイプ６１−１と左側周縁部に底辺部１３が配置されるＵ字形状のヒートパイプ６１−２は、放熱フィン１２の平面部に対して平行方向に、交互に配列されている。

右側周縁部に底辺部１３が配置されるＵ字形状のヒートパイプ６１−１は、いずれも、その底辺部１３が、相互に、略同一平面上（ベースプレート１０表面に対して略鉛直方向の平面上）に配置されている。また、左側周縁部に底辺部１３が配置されるＵ字形状のヒートパイプ６１−２は、いずれも、その底辺部１３が、相互に、略同一平面上（ベースプレート１０表面に対して略鉛直方向の平面上）に配置されている。Ｕ字形状のヒートパイプ６１の底辺部１３は、ベースプレート１０表面に対して、略鉛直方向に立設された態様となっている。

また、ヒートシンク６では、ヒートシンク６の平面視における重心（ベースプレート１０表面の中心点）に対して、点対称に放熱フィン１２及びＵ字形状のヒートパイプ６１が配置されている。ヒートシンク６では、全ての放熱フィン１２が、ベースプレート１０表面と接触した態様となっている。

ヒートシンク６でも、ベースプレート１０表面のうち、平面視においてＬＥＤモジュール（図示せず）と重なり合う領域に空間部１５を形成するように、放熱フィン１２を配置できるので、空間部１５に電源装置等（図示せず）を収容することで、電源装置等がヒートシンク６からの熱を受けることを防止でき、さらに、高さ方向の寸法を低減できる。

また、ヒートシンク６では、全ての放熱フィン１２がベースプレート１０の表面と接触しているので、ヒートシンク６が寒冷地に設置されて、Ｕ字形状のヒートパイプ６１の作動流体が凍結した場合でも、ベースプレート１０からベースプレート１０の表面と接触した放熱フィン１２へ熱が伝達されるので、ヒートシンク６は冷却性能を発揮できる。

さらに、ヒートシンク６では、Ｕ字形状のヒートパイプ６１の底辺部１３は、ベースプレート１０表面に対し立設した態様となっているので、Ｕ字形状のヒートパイプ６１に段差部を設けなくても、ベースプレート１０の裏面側へ放熱フィン１２を延在させることなく、Ｕ字形状のヒートパイプ６１を放熱フィン１２の中央部に取り付けることができる。

次に、本発明のヒートシンクの他の実施形態例について説明する。上記各実施形態例では、ベースプレートは、平面視矩形状であったが、形状は特に限定されず、例えば、円形状、５角形以上の多角形状、正方形状、長尺形状等でもよい。上記各実施形態例のヒートシンクは、ＬＥＤモジュールがベースプレートの裏面側中央部に熱的に接続されるが、さらに裏面側周縁部にも、ＬＥＤモジュールが熱的に接続されてもよい。

上記各実施形態例では、Ｕ字形状のヒートパイプかＬ字状ヒートパイプのいずれか一方が用いられていたが、これに代えて、Ｕ字形状のヒートパイプとＬ字状ヒートパイプとを併用してもよい。

本発明のヒートシンクは、電源装置等の器具がヒートシンクからの排熱を受けることを防止でき、寒冷地でヒートパイプの作動流体が凍結しても冷却性能を発揮でき、また、照明器具の高さ方向の寸法を低減できるので、例えば、天井や空調の効かない環境に設置されるＬＥＤ照明を冷却する分野で利用価値が高い。

１、２、３、４、５、６ ヒートシンク
１０ ベースプレート
１１、２１、３１、４１、５１、６１ ヒートパイプ
１２ 放熱フィン

Claims (9)

1. ＬＥＤモジュールと裏面側中央部において熱的に接続されるベースプレートと、前記ベースプレートの表面側に設けられ、平面視において前記ＬＥＤモジュールと重なり合う位置に受熱部が配置されたヒートパイプと、前記ヒートパイプと熱的に接続された、複数の平板状の放熱フィンと、を有するヒートシンクであって、
   前記ＬＥＤモジュールと平面視において重なり合う位置に前記放熱フィンは配置されておらず、複数の前記放熱フィンの少なくとも１つが、前記ベースプレートと接触しているヒートシンク。
2. 前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続された請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の一方の端部から延在する１つの直線部とからなるＬ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続された請求項１に記載のヒートシンク。
4. 前記ヒートパイプが複数設けられ、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートパイプと、底辺部と該底辺部の一方の端部から延在する１つの直線部とからなるＬ字形状であり、前記底辺部が前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、前記直線部に前記放熱フィンが熱的に接続されたヒートパイプと、を有する請求項１に記載のヒートシンク。
5. 前記ヒートパイプが、前記底辺部と前記直線部との間に段差部を有する請求項２乃至４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
6. 前記ヒートパイプが、底辺部と該底辺部の両端部から延在する２つの直線部とからなるＵ字形状であり、２つの前記直線部の一方の直線部が、前記ベースプレートと熱的に接続された前記受熱部であり、２つの前記直線部の他方の直線部が、前記放熱フィンと熱的に接続された請求項１に記載のヒートシンク。
7. 前記放熱フィンの平面部が、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に配置されたヒートシンクであって、前記ヒートシンクの重心を通過し且つ前記放熱フィンの平面部に対して平行方向の面に対して、対称に前記放熱フィン及び前記ヒートパイプが配置されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
8. 前記放熱フィンの平面部が、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に配置されたヒートシンクであって、前記ヒートシンクの平面視における重心に対して、点対称に前記放熱フィン及び前記ヒートパイプが配置されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
9. 前記ＬＥＤモジュールと平面視において重なり合い、且つ前記放熱フィンと平面視において重なり合わない位置に、電源装置、電子部品、制御装置または照明器具の固定部材が収容される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のヒートシンク。

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