KR20140059705A - Ｌｅｄ 조명용 히트 싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사에 의한 효율적인 방열이 가능한 차량 탑재 LED 램프용 히트 싱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판에 LED 소자를 부착하고, 이 LED 소자의 주위에 판 형상 방열면을 일체로 또한 연속하여 형성해서 이루어지고, 특정의 열전도율 λ인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 특정의 표면 방사율 ε이고, 판 두께를 O.8~6㎜의 범위로 한 후에, 이 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적을 19000~60000㎟의 범위로 함으로써, 열저항값 R을 4.0(K/W)의 작은 값으로 한다. 또한, 히트 싱크의 판 형상 방열면(10, 11)의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P0, P1을, 기판(2)의 단면적 S에 대해 충분히 크게 하고, 폐공간으로 이루어지는 주위의 공간에 대한 방사를 주체로 하는 방열 효율을 향상시킨다.

Description

ＬＥＤ 조명용 히트 싱크{HEAT SINK FOR LED LIGHTING}

본 발명은 발광 다이오드(LED) 소자를 발광원으로 하는 LED 램프가 발광시에 발생하는 열을, 폐공간으로 이루어지는 주위의 공간에 방사에 의해 방열하기 위한, LED 조명용 및 차량 탑재 LED 램프용 히트 싱크에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED) 소자를 발광원으로 하는 조명은 저소비 전력이고 또한 장수명이므로 서서히 시장에 침투하기 시작하고 있다. 그 중에서도, 최근 특별히 시선을 끌고 있는 것은 자동차의 헤드라이트 등의 차량 탑재 LED 램프(차량용 조명구, 차량용 전조등)이며, LED 소자로의 치환이 시작되고 있다. 또한, 이 차량 탑재 LED 램프(LED 조명)를 응용하여, 건물 등 그 외의 분야의 매립 조명에서도, LED 램프로의 치환이 시작되고 있다.

그러나, 이 LED 램프의 발광원인 LED 소자는 열에 매우 약하여, 예를 들면 100℃ 등의 허용 온도를 넘으면 발광 효율이 저하하고, 또는, 그 수명에도 영향을 미치게 된다고 하는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, LED 소자의 발광시의 열을 주위의 공간으로 방열할 필요가 있기 때문에, LED 램프에는 대형의 히트 싱크가 구비되어 있다.

이 LED 램프(LED 조명)용 히트 싱크에는, 종래부터, 알루미늄(알루미늄 합금을 포함함)을 재료로 한 알루미늄 다이캐스트나 압출형 재료에 의한 것이 많이 채용되고 있다(특허문헌 1~4 참조). 이들 종래의 히트 싱크는, 도 14에 사시도로 예시하는 바와 같이, 공통으로, LED 소자(광원) L이 정면측에 배치 고정된 기판부(30)와, 그 기판부(30)의 배면측에 간격을 두고 돌출되는 복수매의 평행으로 배치된 핀부(40)를 갖고 이루어진다.

이들 LED 램프용 히트 싱크를 차량 탑재 LED 램프(차량용 등기구)에 내장하는 경우의, 등기구 유닛(lighting appliance)(LED 램프 유닛)의 구조는 일반적으로 전면(前面) 렌즈와 하우징에 의해서 등실(燈室)이 형성되고, 그 등실 내에 광원으로 되는 LED가 지지된다(예를 들면 특허문헌 5, 6 참조). 이들 등기구 유닛은, 구체적으로는, 도 15에 예시하는 바와 같이, 차량용 LED 등기구(51)는 전면 렌즈(52)와 하우징(53)에 의해서 등실(54)이 형성되고, 등실(54) 내에 등기구 유닛(55)이 지지되어 있다.

등기구 유닛(55)은 광학계와 방열계를 구비하고 있으며, 광학계는 LED 소자(광원)(56), LED 소자(56)의 실장 기판이 탑재된 마운트 플레이트(57), 이 마운트 플레이트(57)에 연접(連接)된 리플렉터(반사판)(58), 이 리플렉터(58)에 연접된 렌즈 홀더(59), 렌즈 홀더(59)내 바닥면으로부터 위쪽으로 연장되는 차폐체(60) 및 렌즈 홀더(59)에 지지된 투영 렌즈(61)로 구성되고, 프로젝터 램프를 형성하고 있다.

한편, 방열계는 LED 소자(56)의 실장 기판이 탑재된 마운트 플레이트(57), 이 마운트 플레이트(기판(57))에 고정된 히트 싱크(62), 및 마운트 플레이트(57)와 히트 싱크(62)가 일체화된 방열 부재(63)에 접속된 리플렉터(58)로 구성되어 있다. 이들 기판(57), 히트 싱크(62) 및 리플렉터(58)는 모두 Al, Al 합금, Cu, 및 Cu 합금 중 어느 하나의 금속으로 이루어져 있다.

다음으로, 광학계는, LED 소자(광원)(56)가 점등하여 광을 발하면, LED 소자(56)로부터 리플렉터(58)의 광반사면(64)으로 향하는 광은, 이 광반사면(64)에서 반사되어 전방의 투영 렌즈(61) 방향으로 향하고, 그 일부는 차폐체(60)에 의해서 광로가 차단된다. 한편, 리플렉터(58)의 광반사면(64)에서 반사된 광 중 차폐체(60)에 차단되는 일이 없는 광은 렌즈 홀더(59) 내로 도광되어 투영 렌즈(61)에 도달하고, 투영 렌즈(61)로 소망한 배광(配光)으로 제어되고, 차량의 전면 렌즈(52)를 거쳐서 차량용 LED 등기구(51)의 전방으로 조사된다.

또한, 방열계에서의 열에 대해서는, LED 소자(56)가 점등하면, 광을 발함과 아울러 열도 발생한다. 그래서, LED 소자(56)에서 발생한 열(자기 발열)은 LED 소자(56)가 실장된 기판(도시하지 않음)으로 이동하고, 이 기판을 전도하고, 이 기판이 탑재된 마운트 플레이트(57)로 이동한다. 그리고, 마운트 플레이트(57)를 전도한 열은 마운트 플레이트(57)에 고정된 히트 싱크(62)로 이동한다. 그리고, 히트 싱크(62)로 이동하고, 히트 싱크(62) 내를 전도하여, 히트 싱크(62)의 표면에 도달한 열은 표면 근방의 공기에 열 전달되어 이동하고, 공기를 매체로 하여 히트 싱크(62) 밖으로 방산(放散)된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-193960호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2008-7558호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2009-277535호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2010-278350호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2008-130232호 공보 특허문헌 6: 일본 특허 공개 제2009-76377호 공보

단, 이러한 히트 싱크를 자동차의 헤드라이트나 테일 램프 등의 차량 탑재 조명으로서 하우징에 내장하여 적용하는 경우에는, 상기 도 15와 같이, 필연적으로, 한정된 좁은 공간 내지 폐쇄 공간 안에 설치되고, 사용되게 된다. 이러한 차량 탑재 조명용의 하우징의 좁은 공간 내 내지 폐쇄 공간 내에서는, 방열 공간도 작게 한정되고, 도 14에서 상기한 종래의 히트 싱크의 기판부(30)나 핀부(40)가 위치하는 주위의 방열 공간(용적)도 작아져, 공기의 대류가 거의 없다. 이러한 사용 환경 하에서는, 공기의 대류에 의한 방열 효과를 거의 기대할 수 없어, 방사에 의한 방열이 필요하게 된다.

그러나, 종래의 히트 싱크는, 기재한 바와 같이, 상기 도 14의 핀부(40)나 상기 도 15의 히트 싱크(62) 등의 방열면의 면적을 증가시킨, 이 방열면으로부터의 공기의 대류에 의한 방열 효과를 주체로 하고 있으며, 상기 방사에 의한 방열이 고려되고 있지 않다. 이 때문에, 종래의 히트 싱크는, 필연적으로, 상기 방사에 의한 방열이 불충분하게 되어, 차량 탑재 조명용의 하우징의 좁은 공간 내 내지 폐쇄 공간 내에서는, 효율적인 방열을 달성할 수 없는 문제를 갖고 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 방사에 의한 효율적인 방열이 가능한 LED 조명용 히트 싱크를 제공하는 것에 있다. 바꾸어 말하면, 공기에 의한 대류가 없거나 적은 폐쇄된 공간 내에 설치되는 경우이더라도, LED 발광원으로부터의 열을 방사 주체로 효율적으로 방열할 수 있는 LED 조명용 히트 싱크를 제공하는 것에 있다.

상기 목적 달성을 위해서, 본 발명 LED 조명용 히트 싱크는, 기판의 표리(表裏) 중 어느 한 면에 LED 소자를 부착하고, 이 LED 소자의 주위에 판 형상 방열면을 상기 LED 소자 부착면과 일체로 또한 연속하여 형성되어 이루어지고, 이들 기판과 판 형상 방열면이 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어짐과 아울러, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 0.80 이상인 히트 싱크로서, 상기 기판과 판 형상 방열면의 판 두께를 0.8~6㎜의 범위로 한 후에, 상기 기판과 판 형상 방열면의 각 방열면의 3차원 공간의 서로 직교하는 3 평면에 대한 각 투영 면적의 합계를 19000~60000㎟의 범위로 한 것이다. 공기에 의한 대류가 없거나 적은(공기의 대류에 의한 방열을 기대할 수 없는) 폐쇄된 공간 내에 설치되는 경우이더라도, LED 발광원으로부터의 열을 방사 주체로 효율적으로 방열할 수 있는 LED 조명용 히트 싱크를 제공하는 것에 있다.

본 발명에서는, 상기와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 LED 조명용 히트 싱크의 열전도율 λ나 각 방열면의 표면 방사율 ε을 규정한 후에, 이 히트 싱크의 각 방열면의 판 두께 및 3차원 공간에서의 각 투영 면적의 합계값을 규정하고 있다. 이것은, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크에서는, 그 판 두께와 각 방열면의 3차원 공간에서의 투영 면적의 합계(합계 투영 면적)가, 방사에 의한 방열에 크게 영향을 주기 때문이다. 본 발명에서는, 이 방사에 의한 방열성의 평가의 지표(기준)로서, 히트 싱크의 열저항을 선택하였다. 이 히트 싱크의 열저항은, 히트 싱크의 방사를 주체로 하는 방열 성능을 나타내고, 히트 싱크의 열저항값 R의 값이 작을수록, 방사를 주체로 하는 방열 효율이 높아진다. 또한, 본 발명 LED 조명용 히트 싱크는, LED 소자를 부착한 기판의 측면에, 이 기판을 정부(頂部)로 하는 판 형상 방열면을 일체로 또한 연속하여 가지는 히트 싱크로서, 상기 판 형상 방열면의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적이, 상기 판 형상 방열면에 대해 각각 직각 방향으로부터 조사되는 평행광에 의해서 투영되는 각 투영 면적 P로서, 상기 LED 소자의 부착 위치를 통과함과 아울러 상기 투영면과 서로 평행한 단면(斷面)인 상기 기판의 각 단면적 S에 대해, P≥8×S를 각각 만족하고 있다. 여기서, 상기 판 형상 방열면의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P가, 상기 P≥8×S를 각각 만족하고 있다는 것은, 이 관계를 만족하고 있는 서로 다른 2개의 방향의 상기 판 형상 방열면만 있으면, 이것을 만족하지 않는 상기 판 형상 방열면이 달리 있었다고 하더라도, 이것을 허용한다고 하는 의미이다. 이와 같이, 본 발명에서는 LED 조명용 히트 싱크에서의 판 형상 방열면의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P를, 상기 기판의 단면적 S와의 관계로 규정한 일정 이상의 크기로 하고 있다. 상기 기판의 측면에 이 기판을 정부로 하는 판 형상 방열면을 일체로 또한 연속하여 형성한 입체 형상의 타입의 히트 싱크에서는, 차량 탑재 LED 램프용 등의 공기에 의한 대류가 없거나 적은 폐쇄된 공간 내에서 사용되는 경우에, 그 방열면 형상이나 입체 형상의 상승에 의한, 특유의 문제로서 그 판 형상 방열면의 투영 면적이 방사에 의한 방열에 크게 영향을 준다.

본 발명에 의하면, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크의 판 두께 범위와 방열면의 상기 합계 투영 면적을 규정하고, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시켜, 히트 싱크의 열저항값 R을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 소재 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 낭비를 없애고, 소재 사용량을 최소한으로 하고, 히트 싱크의 소형화 및 박형화가 가능하고, 디자인의 자유도가 높고, 제조 비용이 저렴한 LED 조명용 히트 싱크, 특히 차량용 LED 등기구를 제공할 수 있다.

또한, 이 히트 싱크의 열저항값 R을 이용하면, 히트 싱크의 사양으로서 열저항값 R이 규정되면, 이것에 대해, 상기 기판 및 판 형상 방열면의 필요한 판 두께와 방열면의 합계 투영 면적, 나아가서는 방열면의 표면적을 구할 수 있다. 이 때문에 히트 싱크의 설계도 용이해진다. 또한, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시키는, 히트 싱크의 사이즈나 형상, 방열면의 매수나 배치 등의 설계도 용이해진다. 바꾸어 말하면, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킨 히트 싱크의 설계 방법도 제공할 수 있다.

도 1은 방열면의 방사율 O.8의 경우의, 열저항값 R과 히트 싱크의 판 두께와 각 방열면의 합계 투영 면적의 관계를 나타내는 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 히트 싱크의 일 형태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 13은 비교예에 따른 히트 싱크의 다른 형태를 나타내는 사시도.
도 14는 종래의 히트 싱크의 일 형태를 나타내는 사시도.
도 15는 종래의 히트 싱크를 내장한 차량 탑재 LED 램프의 일례를 나타내는 단면도.

이하에 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명한다.

히트 싱크의 기본 구조:

도 2~12을 이용하여, LED 소자 발광원으로부터의 열을 방사 주체로 효율적으로 방열하기 위한, 본 발명에 따른 히트 싱크(1)의 바람직한 기본 구조의 형태를 먼저 이하에 설명한다.

도 2~12에 있어서, 본 발명에 따른 히트 싱크(1)는, 기판(2)의 표리 중 어느 한 면(3, 4)에 LED 소자(9)를 부착하고(실장하고), 이 LED 소자(9)의 주위에, 기판(2) 자신의 표리 중 어느 한 면(3, 4)도 포함하고, 평판 형상의 방열 핀(10~17) 등의 판 형상의 방열면을 상기 LED 소자 부착면과 일체로 또한 연속하여 형성하여 이루어진다. 여기서, 기판(2)이나 방열 핀(10~17)에서의 방열면 혹은 판 형상의 방열면(방열 면적)은, 기판(2)의 표리면(3, 4)이나, 그 판 형상 방열면(10~17)의 표리면(표리 면적)뿐만 아니라, 이들의 각 4 주위의 판 두께 방향의 각 측면 등의 표면(표면적)도 포함된다.

또, 이하의 기재에서는, 평판 형상의 방열 핀과, 이 방열 핀이 가지는 평판 형상의 방열면을 편의상, 동일한 부호로 표현하는 경우가 있다.

이들 도 2~12에서는, 공통으로, LED 소자를 부착하는 평면에서 보아 사각형(직사각형)인 평판 형상의 기판(2)을 가지고 있다. 이 기판(2)은, 각 도면의 Y 방향(상하 방향)측에 표리 2개의 면을 각각 갖고, 이들 면은 각 도면의 X, Z 방향으로 연장되어 있다. 이 평판 형상의 기판(2)은, 이들 표리 2개의 면의 어느 한쪽의 면에 LED 소자를 부착하여 지지하고 있으며, 도 1~7에서는, 편의적으로 각 도면의 위쪽의 면을 LED 소자(9)의 부착면(3)으로 하고, 그 평면의 중앙부에 부착되어 있다. 그리고, 각 도면의 아래쪽의 다른 면을, 이것도 편의적으로 이면(4)으로 하고 있다.

또, 기판(2)의 표리면(3, 4)은, 어느 하나 혹은 양쪽의 면에 직교하고(면의 연장 방향=각 도면의 X, Z 방향에 직교하고), 각 도면의 Y 방향(상하 방향)으로 돌출되어 연장되는 평판 형상의 방열 핀(10~17)을 가진다. 이들 평판 형상의 방열 핀(10~17)은, 기판(2)의 표리면(3, 4)에 바깥쪽으로 향하는 형태로 마련되어 있지만, 반드시 도 1~7과 같이 기판(2)의 표리면(3, 4)에 90도의 각도로 평판 형상의 방열 핀이 직교할 필요는 없다. 예를 들면, 방열 핀이 90도 미만이나 90도를 넘는 각도로, 기판(2)의 표리면(3, 4)에 대해 경사져 바깥쪽으로 향해 마련되어도 좋다.

단, 어느 경우에도, 이들 평판 형상의 방열 핀(10~17)은 기판(2)과, 재료적으로 일체로 또한 연속하여 형성되어 이루어진다. 즉, 이들 평판 형상의 방열 핀(10~17)의 적어도 평판 형상의 각 표리면은 이들 각 4 주위의 판 두께 방향의 각 측면의 표면과 함께, 기판(2)의 면(3, 4)이나 4 주위의 판 두께 방향의 각 측면(5, 6, 7, 8)의 표면과, 도중에 끊기는 일없이 연속하여 형성되어 있다. 즉, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

이 때문에, LED 소자(9)로부터의 열이, 기판(2)의 LED 소자 부착측의 면(표면)(3)을 거쳐서, 이면(4)이나, 각 방열 핀의 주위의 측면이나 판 두께 방향의 면에 연속하여 전열되는 연속 전열면을 형성하고 있다. 또한, 이들 연속 전열면으로부터 연속하여 열을 방사하는 연속 방열면도 형성되어 있다.

또, 기판(2)의 형상에 대해, 도 2~12에서는, 평면에서 보아 직사각형(사각형)의 평판 형상 내지 평면 형상을 예시하고 있다. 단, 이 기판(2)의 형상은, LED 조명용 히트 싱크의 용도에 따라, 평면에서 보아 원형, 삼각형, 다각형, 부정형 등의 평면 형상, 혹은 전체가, S자 형상이나 V자 형상, U자 형상으로 만곡된 형상이나, 원통형, 각기둥형이나 단차, 요철, 노치, 슬릿 등을 가지는 등의 3차원 형상 등을 적절히 선택할 수 있다.

또한, 도 2~12에서는, 공통적으로, 기판(2)의 표면(3)의 중앙부에 LED 소자(9)를 부착하고(실장하고) 있지만, 그 부착 위치는 설계에 따라 자유롭게 선택할 수 있다.

도 2~12에 있어서, 평판 형상의 방열 핀(10~17)은 수평 방향으로 연장되는 기판(2)의 평탄면(평면)(3, 4)에 대해, 모두 90도의 각도로 직교하고 있다. 단, 평판 형상의 방열 핀(10~17)은, 수평 방향으로 연장된다고는 할 수 없는 기판(2)의 평탄면(평면)(3, 4)에 대해, 반드시 90도의 각도로 직교하거나, 모두 동일한 설치 각도로 할 필요는 없다. 즉, 히트 싱크(1)의 용도나 설계에 따라, 90도보다 크게 설치하거나, 90도보다 작게 설치하여도 좋다.

알루미늄의 열전도율 λ:

이상의 기본 구조를 전제로, 본 발명에서는, 히트 싱크(1)의 상기한 방사 주체의 방열 효율을 높이기 위해서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크(1)의 열전도율 λ나 각 방열면의 표면 방사율 ε을 규정한다. 즉, 히트 싱크(1)를 구성하는 기판(2) 및 판 형상 방열면(10~17)의 열전도율 λ나 각 방열면의 표면 방사율 ε을 규정한다.

히트 싱크(1)를 구성하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 열전도율 λ는 120W/(m·K) 이상, 바람직하게는 140W/(m·K) 이상으로 한다. 이 열전도율 λ가 낮으면, 상기한 바와 같이, 히트 싱크(1)의 구조로서, LED 소자(9)로부터의 열이 기판(2)의 LED 소자 부착측의 면(표면)(3)을 거쳐서, 이면(4)이나 각 방열 핀의 주위의 측면이나 판 두께 방향의 면에 연속하여 전열되는 연속 전열면을 형성했다고 하여도, 높은 방열 성능을 달성할 수 없다.

열전도율 λ의 W/(m·K)의 단위의 의미는, 1미터에 대해 1도의 온도 기울기가 있을 때, 1평방미터의 단면을 지나 1초간에 1주울의 열이 이동하는 것이다. 대표적인 금속의 27℃의 열전도율은, 화학 편람 개정 4판에 의하면, 구리: 402, 알루미늄: 237, 스테인리스(Cr 18%, Ni 9%, C 0.05%, 나머지 Fe):15, 황동(Cu 70%, Zn 30%): 119로 되어 있다.

히트 싱크(1)를, 주조재(주물), 냉연판재(압연판재), 압출형재 등의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 전신재로 구성하면, 상기 열전도율 λ를 120W/(m·K) 이상, 바람직하게는 140W/(m·K) 이상으로 할 수 있다. 이 점, 알루미늄 다이캐스트는 주조성의 관계로부터, 열전도율 λ가 80W/(m·K) 정도이고, 상기 열전도율을 달성할 수 없기 때문에, 부적합하다. 또한, 사용하는 알루미늄의 합금종은, 고열 전도율화의 점에서는, JIS 규격 내의 조성이나, 이 규격에 상당하는 조성인 순알루미늄이 바람직하다. 단, 열전도율은 낮아지지만, 히트 싱크로의 성형성이나 가공성의 향상, 혹은 강도, 강성의 향상의 점에서, JIS 규격 내의 조성이나, 이 규격에 상당하는 조성인, 여러 알루미늄 합금도, 박판(薄板)이어도 고강도인 특성을 살려 이용 가능하다.

각 방열면의 표면 방사율 ε:

이상의 기본 구조나 열전도율 λ를 전제로 한, 히트 싱크(1)의 상기한 방사 주체의 방열 효율을 높이기 위해서는(히트 싱크(1)의 높은 방열성을 얻기 위해서는), 히트 싱크(1), 즉, 히트 싱크(1)를 구성하는 기판(2) 및 판 형상 방열면(10~17)의 각 방열면의 표면 방사율 ε은 높은 쪽이 바람직하다. 이 표면 방사율 ε이 높을수록, 히트 싱크로서의 방사에 의한 전달 열량을 증대할 수 있다. 이 점에서, 상기 표면 방사율 ε은 O.65 이상, 보다 바람직하게는 O.80 이상으로 한다.

이 방사율 ε이란, 실제의 물체의 열방사의 이론치(이상적인 열방사체인 흑체의 열방사)에 대한 비율이며, 실제의 측정, 일본 특허 공개 제2002-234460호 공보에 기재된 방법이어도 좋고, 시판되는 휴대용 방사율 측정 장치에 의해서 측정하여도 좋다.

본 발명의 히트 싱크(1)를 알루미늄(순알루미늄) 또는 알루미늄 합금으로 구성하면, 표면 방사율 ε은 비교적 낮은 값에 머무른다. 단, 이 표면 방사율 ε을 0.65 이상, 보다 바람직하게는 0.80 이상의 높은 값으로 하기 위해서, 기판 및 판 형상 방열면의 각 방열면의 표면에, 방열율이 높은, 흑색, 그레이, 백색 등의 도료의 프리코팅 처리(도장 피막)를 실시하여도 좋다. 이 프리코팅 처리는 압착 가공 전에 미리 소재 금속 박판에 실시하면, 압착 가공에서의 윤활제의 역할도 담당한다. 또한, 소정의 형상의 성형한 후, 전착(電着) 도장이나 스프레이 도장 등의 애프터 코팅이나, 알루마이트 처리 등을 실시하여도 좋다.

투영 면적:

이하에, 본 발명이 규정하는 히트 싱크의 투영 면적의 의의를 열저항값 R과의 관계로 설명한다.

도 1은 히트 싱크의 판 두께와, 각 방열면의 합계 투영 면적과, 열저항값 R의 관계를 나타내고 있다. 이 도 1에서는, 히트 싱크의 방열면의 표면 방사율이 0.80인 경우의 열저항값 R(실험으로 실측)을, 히트 싱크의 판 두께(가로축: 단 단위를 m로 표시)와, 각 방열면의 합계 투영 면적(세로축: 단 단위를 ㎡로 표시)의 관계로, 등고선도로 하여 나타내고 있다.

도 1은, 후술하는 도 8의 히트 싱크(1)의 예로서, 도 8의 히트 싱크(1)에서의 판 두께와 각 방열면의 합계 투영 면적을 다양하게 변경한 후에, 도 8과 같이 LED 소자(9)를 공통의 조건으로 실장하여 제작한 것이다. 그리고, 정상 발광시켰을 때의 LED 소자(9)의 각 온도 T와, 각 분위기 온도 T0의 차이를 실측하고, LED의 소비 전력 W로 나눗셈하고(상기 식에서), 상기 각 히트 싱크(1)에서의 열저항값 R을 각각 구하고, 이들을 등고선으로 각각 나타낸 것이다.

도 1에서는, 도 8의 히트 싱크(1)의 판 두께를 0.3㎜~10㎜의 범위에서 변화시키고 있다. 또한, 기판(2)의 표리면(3, 4) 및 판 형상 방열면(10, 11)의 방열면의 합계의 사이즈(합계의 면적)를, 히트 싱크의 합계 투영 면적이 5000~300000㎟의 범위로 되도록 변화시키고 있다.

그리고, 도 1의 측온 시험의 전제 조건으로서, 히트 싱크(1)를 구성하는 알루미늄을 JIS1050으로 하였다. 이 때 열전도율 λ는 231W/(m·K)이었다. 또한, 히트 싱크(1)(기판(2) 및 판 형상 방열면(10, 11))의 표면 방사율 ε을, 시판되는 흑색의 카티온계 수지 피막을 전착 도장한 후에, 우주 항공 연구 개발 기구가 개발한 시판되는 휴대용 방사율 측정 장치로 측정한 결과, 어떤 부위도 동일한 O.83이었다. 실장 LED 소자(9)는 소비 전력이 13W인 것을 이용하였다. 그리고, 상기 차량 탑재 LED 램프의 폐쇄 공간을 모의(模擬)한 300×300×300㎜의 목제의 박스 안에, LED와 히트 싱크로 이루어지는 상기 시험체를 수용하고, 상기 방열 시험을 실시하였다.

여기서, 도 1의 가로축의 판 두께란, 판 두께를 동일하게 한 기판(2)과 방열 핀의 판 형상 방열면(10, 11)의 판 두께이다. 또한, 도 1의 세로축의 방열면의 합계 투영 면적이란, 기판(2)의 표리면(3, 4)과, 4매의 판 형상 방열면(11, 12)으로 이루어지는, 도 18의 X, Y, Z축에 수직인 각 평면에 대해, X, Y, Z축에 각각 평행한 평행 광선으로 각각 투영했을 때의 각 투영 면적의 합계이다. 즉, 서로 다른 X, Y, Z 방향으로 각각 향하는 3개의 방향의 각 투영 면적의 합계로 된다.

그리고, 이것은, 각 방열 핀(10, 11)이 가지는 판 두께 방향의 각 면(상면, 하면, 양측 단부면)이 만드는 투영 면적분도 포함된 합계 투영 면적이다. 덧붙여서, 이 도 8의 경우, 기판(2)의 4주위의 판 두께 방향의 각 측면은 각 방열 핀과 일체화되어 있기 때문에, 이들 판 두께 방향의 각 측면의 투영 면적은 방열 핀(10, 11)의 각 판 형상 방열면의 투영 면적에 각각 포함된다.

도 1에서, 아래쪽의 사각(四角)으로 둘러싼 영역이, 히트 싱크(1)의 열저항값 R을 4.0K/W 이하로 하는, 본 발명에서 규정하는 히트 싱크의 판 두께와 각 방열면의 합계 투영 면적의 범위이다. 큰 쪽의 사각으로 둘러싼 범위가, 히트 싱크의 판 두께를 O.8~6㎜의 범위로 한 후에, 이 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적을 19000~60000㎟의 범위로 한 영역이다. 그리고, 작은 쪽의 사각으로 둘러싼 영역이, 히트 싱크의 판 두께를 O.8~4.0㎜의 범위로 한 후에, 이 히트 싱크의 합계 투영 면적을 19000~50000㎟로 한 바람직한 영역이다.

상기 히트 싱크(1)의 판 두께나 이들 각 방열면의 합계 투영 면적과, 히트 싱크의 방열 효율을 나타내는 지표인 열저항값 R은 잘 상관된다. 즉, 히트 싱크(1)를 구성하는, 기판(2) 및 판 형상 방열면(평판 형상 방열 핀)(10~17)의 판 두께나 이들 각 방열면의 합계 투영 면적과, 이 열저항값 R은 잘 상관된다.

이 열저항값 R은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크(1)의, 상기 방사에 의한 방열성의 평가의 지표(기준)로 되고, 히트 싱크(1)의 열저항값 R의 값이 작을수록, 방사를 주체로 하는 방열 효율이 높아진다.

또한, 히트 싱크의 용도에 따른 방열 성능의 사양(요구)이 히트 싱크의 열저항값 R로서 주어지는 경우, 상기 기판 및 판 형상 방열면의 필요(최적) 판 두께와, 필요한(최적인) 방열면의 합계 투영 면적, 또는 필요한 방열면의 표면적을 구할 수 있다. 이 때문에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 사용량을 최소화시키는 등 하여 경량화시킨 히트 싱크의 설계도 용이해진다. 또한, 차량 탑재 LED 램프 등, 공기에 의한 대류가 적은 폐쇄된 공간 내에서, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시키는, 히트 싱크의 상기 기판이나 판 형상 방열면의 사이즈나 형상, 판 형상 방열면의 매수나 기판이나 LED 소자 주위로의 배치 등의 구조의 설계도 용이해진다. 바꾸어 말하면, 차량 탑재 LED 램프 등의 폐쇄 공간 내에서, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킨 히트 싱크의 설계 방법도 제공할 수 있다.

본 발명에서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크(1)(기판(2) 및 판 형상 방열면(10~17))의 판 두께 범위와 각 방열면의 합계 투영 면적을 규정하고, 이 히트 싱크(1)의 열저항값 R을 작고, 상기 도 1의 4.0K/W 이하로 함으로써 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킨다.

단, 도 1의 상기 사각으로 둘러싸인 본 발명의 영역부터, 열저항값 R을 1.0K/W보다 작게 하는 것은 곤란하다고 하는 것을 알 수 있다. 이것은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 물성적인 한계나, 자동차의 헤드 램프 등의 유한의 스페이스에 히트 싱크를 수납하지 않으면 안되는, 히트 싱크의 방열면을 마련하는 구조적인 한계로부터 오는 것이다. 이 때문에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 히트 싱크(1)의 열저항값 R의 실질적인 하한값은 1.0K/W로 된다. 따라서, 히트 싱크(1)의 바람직한 열저항값 R의 범위는 4.0K/W 이하, 1.0K/W 이상이다.

이 히트 싱크(1)의 열저항값 R이 상기 도 1의 4.0K/W를 넘고, 5.0K/W, 6.0K/W 등으로 커지면, 히트 싱크에 의한 LED의 냉각이 양호하게 되지 않게 되어, 휘도 저하나 소자의 수명 저하를 초래한다. 또한, 사용 재료의 낭비나 구조의 낭비를 생략한 경량화된 히트 싱크를 제공할 수 없게 된다.

합계 투영 면적:

본 발명에서는, 상기한 히트 싱크의 기본 구조나 열전도율 λ, 그리고 후술하는 판 두께를 전제로 하여, 방사 주체의 방열 효율을 높이고, 히트 싱크(1)의 열저항값 R을 4.0K/W 이하로 얻는다. 이 때문에, 히트 싱크의 3차원 공간의 서로 직교하는 3 평면에 대한 각 투영 면적의 합계로서, 히트 싱크의 X, Y, Z축에 수직인 각 평면에 대해, X, Y, Z축에 각각 평행한 평행 광선으로 각각 투영했을 때의 각 투영 면적의 합계(합계 투영 면적)를 규정한다. 그리고, 이 합계 투영 면적을 19000㎟ 이상으로 한다.

여기서, 상기 각 방열면의 투영 면적이란, 각 방열면의 투영 면적으로서, 상기한 바와 같이, 각 방열면에 대해 직각 방향으로부터 조사되는 평행광에 의해서 투영되는 투영 면적이다. 본 발명에서 규정되는 투영 면적은, 방열면이 가장 효율 좋게 방사 전열을 하는 경우의 방열 면적으로 되고, 방열면의 방열 면적의 효과(영향)를 가장 적절히 표현하는 지표로서 매우 적합하다.

상기 도 1과 같이, 히트 싱크의 합계 투영 면적이 클수록, 방사 주체의 높은 방열 효율이 얻어지고, 열저항값 R은 작아진다. 이것은, 히트 싱크의 합계 투영 면적이, 사이즈 효과로서, 복사에 의한 방열성을 좌우하고, 본 발명의 히트 싱크(1)의 열저항에 크게 영향을 주기 때문이다. 기판 및 판 형상 방열면의 각 방열면의 합계 투영 면적이 클수록, 방사를 주체로 하는 방열 효율이 높아지고, 히트 싱크의 열저항값 R의 값이 작아진다.

이 때문에, LED 소자(9)로부터의 열이 기판(2)의 LED 소자 부착측의 면(표면)(3)을 거쳐서, 이면(4)이나 각 방열 핀의 주위의 측면이나 판 두께 방향의 면으로 연속하여 전열되는 연속 전열면을 형성한 히트 싱크(1) 구조로 되어 있으면, 기판 및 판 형상 방열면의 각 방열면의 합계 투영 면적이 클수록(사이즈가 클수록), 높은 열전도량을 기대할 수 있다.

히트 싱크(1)의 3차원 공간의 서로 직교하는 3 평면에 대한 각 투영 면적의 합계(합계 투영 면적)는, 상기 도 8뿐만 아니라, 후술하는 도 2~10의 히트 싱크의 기판(2)의 표리면(3, 4)과, 방열 핀(10~17)의 각 방열면을 가지는 히트 싱크(1)를, 도 2~10 중의 X, Y, Z축에 수직인 각 평면에 대해, X, Y, Z축에 각각 평행한 평행 광선으로 각각 투영했을 때의 각 투영 면적의 합계이다. 즉, 히트 싱크(1)의 서로 다른 X, Y, Z 방향으로 각각 향하는, 3개의 방향의 각 투영 면적의 합계로 된다.

이것에는, 기판(2)의 4 주위의 판 두께(두께) 방향의 각 측면(5, 6, 7, 8)(5는 도면의 왼쪽, 6은 도면의 아래쪽, 7은 도면의 오른쪽, 8은 도면의 위쪽)도 열의 방사면으로 되기 때문에, 이들의 합계 투영 면적도 더해진다. 또한, 각 방열 핀(10, 11)의 판 두께(두께) 방향의 각 면(상면, 양단부면)도 마찬가지로, 상면, 양단부면도 열의 방사면으로 되기 때문에, 이들의 합계 투영 면적도, 규정하는 합계 투영 면적에 더해진다.

이러한 정의 때문에, 규정하는 합계 투영 면적이란, LED 소자(9)의 부착(실장) 면적에 의존하지 않는(이 면적을 제외하지 않고 포함한) 히트 싱크의 투영 면적이며, 기판(2)과 판 형상 방열면(10~17)을 합계한 투영 면적이다.

이 각 방열면의 합계 투영 면적이 너무 작으면, 상기 방사를 주체로 하는 방열 효율을 높게 할 수 없어, 상기 열저항값 R이 너무 커지지만, 차량 탑재 LED 램프 등, 경량화가 요구되고, 설치되는 공간이 한정되는 용도에서는, 그 사이즈의 상한에도 스스로 한계가 있다. 또한, 사이즈가 커질수록 무거워져 경량화가 저해되는 면도 중요하다.

따라서, 기판 및 판 형상 방열 핀의 각 방열면의 합계 투영 면적은 60000㎟ 이하, 바람직하게는 50000㎟ 이하로 하고, 상기한 바와 같이 규정한 19000~60000㎟의 범위, 바람직하게는 19000~50000㎟의 범위로 한다.

열저항값 R:

본 발명에서 말하는 열저항값 R이란, LED 소자(9)의 정상시의 온도 T와, 히트 싱크(1)의 주위의 분위기 온도 T0의 차 ΔT(T-T0)를, LED 소자(9)의 소비 전력 W로 나눈 (T-T0)/W의 값으로서, 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 실측으로 구할 수 있는 값이다. 또한, 전열 공학에서 정의되는 본래의 열저항값이란, 열원의 정상시의 온도 T와 분위기 온도 T0의 차 ΔT=(T-T0)를 열원의 발열량 Q로 나눈 (T-T0)/Q이다. 엄밀하게는, 열원의 발열량 Q와 LED의 소비 전력 W는 다른 것이지만, 일반적인 LED의 발광 효율은 10% 이하이고, 대부분의 전기 에너지는 열로 변환되므로, 상기한 바와 같은 정의를 이용하였다.

여기서, 히트 싱크(1)에서는, 자명하기는 하지만, LED 소자(9)의 정상 발광 운전시 혹은 정상 발광 사용시인 정상시의 온도 T가 LED 소자(9) 주위의 다른 부위보다 가장 높다. 이들 LED 소자(9) 주위의 다른 부위의 온도는, LED 소자(9)의 정상시의 온도 T가 실측, 실적 등에 의해 정해지면(알게 되면), 상기 도 1의 경우는 도 3의 히트 싱크(1) 등, LED 소자(9)를 중심으로 한, 주위의 기판(2)의 표리면이나 방열면(10~17)의 방열면에, 거의 동심원 형상으로 온도가 저하되어 가는 온도 분포, 동심원 형상으로 퍼지는 온도 저하 분포로 된다.

기판 및 방열 핀의 판 두께:

상기한 히트 싱크의 기본 구조나 열전도율 λ를 전제로 하고, 상기 규정한 투영 면적의 범위에서, 히트 싱크의 방사 주체의 방열 효율을 높이고, 열저항값 R을 4.0K/W 이하로 하기 위해서, 기판(2) 및 방열 핀(10~17)의 판 두께는 O.8~6.0㎜의 범위, 바람직하게는 0.8~4.0㎜의 범위로 한다.

상기 도 1과 같이, 판 두께가 클수록(두꺼울수록) 열저항값 R은 작아져, 방사 주체가 높은 방열 효율이 얻어진다. 이것은 판 두께가 클수록(두꺼울수록) 열전도량이 많아지기 때문이다. 이 때문에, LED 소자(9)로부터의 열이 기판(2)의 LED 소자 부착측의 면(표면)(3)을 거쳐서, 이면(4)이나 각 방열 핀의 주위의 측면이나 판 두께 방향의 면에 연속하여 전열되는 연속 전열면을 형성한 히트 싱크(1) 구조로 되어 있으면, 큰 사이즈의 기판 및 판 형상 방열면이 사용되는 등, 높은 열전도율을 기대할 수 있다.

상기 도 1로부터, 열저항값 R을 4.0K/W 이하로 하고, 방사 주체의 높은 방열 효율을 얻기 위해서는, 기판 및 판 형상 방열면의 판 두께는 O.8㎜ 이상으로 하는 것이 증명된다. 이것들 판 두께가 너무 작으면(얇으면) 상기 방사를 주체로 하는 방열이 충분히 일어나지 않고, 상기 열저항값 R이 너무 커진다.

단, 차량 탑재 LED 램프 등, 경량화가 요구되고, 설치되는 공간이 한정되는 용도에서는, 그 사이즈나 판 두께의 상한에도 스스로 한계가 있다. 따라서, 기판 및 판 형상 방열면의 판 두께는 6㎜ 이하, 바람직하게는 4.0㎜ 이하로 하고, 상기한 바와 같이 규정한 O.7~6㎜의 범위, 바람직하게는 O.8~4.0㎜의 범위로 한다.

또, 기판 및 방열 핀의 각 판 두께는, 상기한 규정 혹은 바람직한 범위 내이면, 모두 동일하더라도, 서로 다양하게 바꾸더라도 좋다.

방열 핀의 바람직한 형상:

이상 설명한 본 발명에 따른 히트 싱크의 성능을 얻기 위해서, 판 형상 방열면으로서의 평판 형상의 방열 핀(10~17)의 구조(배치)에 바람직한 형태가 있는, 이들 바람직한 여러 실시 형태를 도 2~도 12를 이용하여 이하에 설명한다. 이들 도 2~12에서의 본 발명에 따른 히트 싱크(1)에서는, 차량 탑재 조명용의 하우징이 좁은 공간 내 내지 폐쇄 공간 내에서 필요로 되는, 방사에 의한 방열을 주체로 하고, 이 방사에 의한 방열 효율을 높이기 위한 방열 핀의 구조나 배치의 방법에 대해 연구한다.

먼저, 도 2~도 12에서의 본 발명에 따른 히트 싱크(1)는, 상기 히트 싱크의 기본 구조를 전제로 하고, 평판 형상의 방열 핀(10~17)을, 바람직하게는 기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 각각 마련된 합계 2~8매의 매수, 기판(2)의 면(3, 4)과 연속하고 또한 일체로 서로 간격을 두고 형성하고 있다. 이러한 형상은, 소재의 알루미늄으로, 압출 봉재의 기계 가공, 압연 판재의 휨 가공, 주조 등에 의해 제조할 수 있다.

그리고, 이들 방열 핀(10~17) 중, 평행한 상태를 포함하고, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서 2매 이하인 것으로 하고 있다. 즉, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 방향의 단면으로 절단한, 히트 싱크(1)의 어느 단면에서도 2매 이하로 하고 있다.

방열 핀 연장 방향의 규정의 의미:

여기서, 본 발명에서 말하는 「서로 동일한 방향으로 향해 연장된다」란, 평행한 상태를 당연히 포함하지만, 엄밀한 의미에서의 평행만의 의미가 아니고, 방열 핀끼리의 서로의 평판 형상 측면의 연장 방향의 각도에 다소 차이가 있어도 좋다. 본 발명에서는, 히트 싱크의 3차원 방향의 어느 방향에서도, 방열 핀끼리의 과도한 겹침을 없게 하여, 재료의 낭비가 없고, 열의 방사 효율이 높은 성능을 얻는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 이 목적이나 효과를 저해하지 않는 범위에서, 방열 핀끼리의 서로의 평판 형상 측면의 연장 방향의 각도에 다소 차이가 있어도, 그것은 서로 동일한 방향으로 향해 연장된다고 볼 수 있다. 방열 핀끼리의 서로의 평판 형상 측면의 연장 방향의 각도에 다소 차이가 있어도, 혹은 엄밀하게 평행하고 그 각도에 차이가 없어도, 도 14와 같이, 본 발명에서 규제해야 할, 동일한 방향으로 방열 핀끼리가 향해 서로 겹치는 것에는 큰 차이가 없기 때문이다.

이 각도의 차이의 기준에 대해, 방열 핀끼리의 서로의 평판 형상 측면의 연장 방향이 이루는 각도가 30도 이하이면, 방열 핀끼리가 서로 동일한 방향으로 향해 연장된다고 본다. 반대로, 방열 핀끼리의 서로의 평판 형상 측면의 연장 방향이 이루는 각도가 30도를 넘고 있으면, 방열 핀끼리가 서로 동일한 방향으로 향해 연장된다고는 보지 않는다.

후술하는 도 2~7에서는, 2매의 방열 핀끼리가 LED 소자(9)를 사이에 두고, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 형태로서 서로 평행하게 나열되고, LED 소자(9)를 중심으로 한 직사각형 형상으로 4주위를 둘러싸고, 서로 이웃하는 방열 핀끼리가 서로 직교(직각으로 교차)된 배치로 하고 있다. 단, 본 발명에서는, 이러한 배치에 한정하지 않고, LED 소자(9)를 중심점으로 한 원주 형상이나 원호 형상으로, LED 소자(9)의 주위를 둘러싸고, 예를 들면 도미노 형상으로, 평판 형상 측면의 각도를 순차적으로 바꾸면서, 방열 핀을 간격을 두고 배치하여도 좋다.

또한, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 방열 핀의 매수를, 「기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서(이 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크의 어느 단면에서도) 2매 이하」라고 규정하는 것은, 3차원 공간 내의 임의의 방향에 대해, 방열 핀끼리가 과도하게 서로 겹치는 것을 방지하기 위해서이다. 또, 후술하는 바와 같이, 1매의 방열 핀이더라도, L자 형상 혹은 コ(코; 일본어 가타가나)자 형상과 같은, 상이한 방향으로 연장되는 평판 형상의 방열면(방열측면)을 복수 가지는 경우가 있다. 평판 형상의 방열 핀뿐만 아니라, 이러한 연장 방향이나 형상이 다른 복수의 방열면을 가지는 형상의 방열 핀에 대해서도, 예를 들면 평면 형상이 L자 형상 혹은 コ자 형상을 형성하는 각 직선 구간이 각각 단일의 방열 핀으로 간주되고, 동일 방향에서의 매수(중복 상태)를 조사한다. 이러한 견해에 의해서, 기판의 표리 어느 한 면에 직교하는 임의의 단면에서, 동일한 방향으로 연장되는 방열 핀의 매수를 2매 이하로 하는 것에 의해, 방열 핀끼리 혹은 방열 핀의 방열측면끼리가 서로 겹치는 것을 피할 수 있다. 즉, 상기 규정은, 동일한 핀의 방열면인지 여부에 관계없이, 방열 핀의 방열면(방열측면)의 매수를 방열 핀의 매수로 보고, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)의 위치에 관련없이, 과도한 중복을 회피하여, 상기 2매 이하의 규정으로 하기 위해서이다.

이 점에서, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 방열 핀의 매수를, 상기 규정과 다른 표현으로서, 만일 「기판(2)의 어느 한 면(3, 4)에서도 2매 이하」라고 규정한 경우에는, 방열 핀의 절대적인 매수를 규정하게 된다. 이 때문에, L자 형상 혹은 コ자 형상과 같은 방열 핀의 상이한 방향의 방열면을 핀의 매수로 보지 않고, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)의 위치에 따라서는, 과도한 중복이 생길 가능성이 있다. 따라서, 상기 「기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서(이 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크의 어느 한 단면에서도) 2매 이하」라고 규정하였다.

이 평판 형상의 방열 핀(10~17)의 형상에 대해, 도 2~12에서는, 전체 형상이나 평판 형상 측면이 직사각형(사각형)의 형상을 예시하고 있지만, 이 직사각형에 한정되지 않는 평면 형상이나 3차원 형상을 선택할 수 있다. 예를 들면, 평판 형상의 방열면(방열측면)을, 상이한 방향(예를 들면 90도 이상)으로 복수 연장시키는 경우로서, 인접하는 방열 핀(10, 11)끼리, 혹은 (12, 13)이 일체로 된 L자 형상, 인접하는 방열 핀(10, 11, 10)끼리, 혹은 (12, 13, 12)가 일체로 된 コ자 형상이어도 좋다. 제조할 수 있다면, 이들 평판 형상의 방열면(방열측면)뿐만 아니라, 원호 형상이나 곡선 형상의 방열면(방열측면) 혹은 전체 형상을 가지고 있어도 좋다. 또한, 바깥쪽으로 향하는 판 두께 단면의 형상이나 두께가 높이 위치에서 L자 모양이나 계단 형상으로 상이하도록 하여도 좋다. 또한, 방열면을 원형, 삼각형, 다각형, 부정형 등의 면 형상으로 하는 것도 적당히 선택할 수 있다.

도 2:

도 2의 평판 형상의 방열 핀(10, 11)은, 기판(2)의, LED 소자(9)를 지지한 LED 소자 부착면(3)측에 합계 4매, 기판(2)의 면(3)과, 그 평판 형상의 각 측면이 일체로 또한 연속하여 마련되어 있다. 다른쪽의 이면(4)측에는 방열 핀은 마련되지 않고, 평판 형상의 이면(4)만 존재한다. 이들 방열 핀(10, 11)의 기판(2) 상에서의 연장 길이(폭)는 직사각형인 기판(2)의 각 변(각 측면)(5, 6, 7, 8)의 길이(폭)보다 각각 짧다.

이들 LED 소자 부착면(3)측에 마련된 방열 핀(10, 11)이, LED 소자(9)를 사이에 두고 대칭적으로 2매씩, 도면의 좌우측의 방열 핀(10, 10)끼리, 및 도면의 상하측의 방열 핀(11, 11)끼리, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 형태로서, 서로 평행하게 나열되어 마련되어 있다. 즉, 서로 대향하는 평판 형상의 방열 핀(10, 10)끼리가 또한 방열 핀(11, 11)끼리가, LED 소자 부착면(3)인 표면측에, LED 소자(9)를 중간에 끼우는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 이들 방열 핀(10, 11) 중, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서도(이 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크(1)의 어느 한 단면에서도) 2매로 하고 있다.

그리고, LED 소자(9)를 사이에 끼운(LED 소자(9)를 중심으로 한) 직사각형 형상 4 주위를, 방열 핀(10, 11)이, 서로 이웃하는 방열 핀끼리가 서로 직교(직각으로 교차)하여, 형성, 배치되어 둘러싸고, 방사율이 큰 방열 핀(10, 11)의 각 평판 형상 측면이 X 방향, Z 방향으로 각각 향하고 있다. 그리고, 기판(2)의, 방사율이 큰 LED 소자 부착면(3)과 다른쪽의 이면(4)이 Y 방향을 향하고 있다.

이 외에, 기판(2)의 4 주위의 판 두께(두께) 방향의 각 측면(5, 6, 7, 8)(5는 도면의 왼쪽, 6은 도면의 아래쪽, 7은 도면의 오른쪽, 8은 도면의 위쪽)도, 상기 각 면보다 면적적으로는 비교적 작지만, X, Z의 각 방향으로 향하고 있어, 이들의 방향으로의 열의 방사면으로 된다. 이것은, 각 방열 핀(10, 11)의 판 두께(두께) 방향의 각 면(상면, 양단부면)도 마찬가지로, 상기 평판 형상 측면보다 면적적으로는 비교적 작지만, 면의 수는 많아, 상면, 양단부면과 함께, X, Y, Z의 각 방향으로 각각 합계 4면씩 향하고 있어, 이들의 방향으로의 열의 방사면으로 된다. 즉, 기판이나 방열 핀의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 방열 핀의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

따라서, 방열 핀(10, 11)의 평면 상측면 중에서, LED 소자(9)가 부착되는 측의 서로 마주 보는 쌍을 이루는 2면에서는 방사면이 서로 겹치게 되지만, 이들 X, Y, Z의 3차원 방향의 어느 방향에서도, 방열 핀의 방열면이 과도하게 중복되는 일이 없고, 재료의 낭비가 없다. 이 때문에, 상기한, LED 소자(9)로부터의 열이 기판(2)의 부착면(3)을 거쳐서, 이면(4)이나, 각 방열 핀의 주위의 측면이나 판 두께 방향의 면에 연속하여 전열되는 연속 전열면의 형성이나, 이들 연속 전열면으로부터 연속하여 열을 방사하는 연속 방열면의 형성 효과의 상승 효과로, 높은 열방사 효율을 얻을 수 있다.

방열 핀의 매수:

서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 방열 핀의 매수를 더 줄이고, 기판(2)의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서도 2매만 마련하는 경우에는, 도 2의 좌우측의 방열 핀(10, 10) 중 어느 하나 또는 양쪽, 도면의 상하측의 방열 핀(11, 11) 중 어느 하나 또는 양쪽의 2매만을 남기고, 다른 방열 핀을 제외한 형태로 한다. 이 경우, 도 2의 좌우측의 방열 핀(10, 10)끼리를 남겨도 좋고, 도 2의 상하측의 방열 핀(11, 11)끼리를 남겨도 좋고, 방열 핀(10, 11)의 어느 한쪽씩을 남겨도 좋다.

이에 반해, 평판 형상의 방열 핀의 매수가 많아진 경우에는, X, Y, Z의 3차원 방향 중 어느 한 방향에서, 방열 핀의 방열면이 중복되게 되어, 재료의 낭비가 생기고, 점유 공간이 큼에 비해, 열의 방사 효율(방열 효율)이 낮아진다. 따라서, 마련하는 방열 핀의 매수를, 기판(2)의 표리 2개의 면(3, 4)에 각각 마련된 매수의 합계 8매 이하, 바람직하게는 2~8매의 범위로 한다. 단, 도 2~10에서, 동일한 방열 핀(10~17)을 각각 그대로, 방열측면의 연장 방향에서, 단 몇 개로 혹은 미세하게 분리, 분할했을 뿐인 형태의 경우에는, 동일한 방열 핀 1매로 간주한다.

이 평판 형상의 방열 핀의 합계 매수가 많아진 경우의 문제는, 도 14의 종래예의 같이, 서로 동일한 방향으로 향해 (평행하게) 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 표리 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서 3매 이상(기판(2)의 표리 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크(1)의 어느 한 단면에서도 3매 이상)과, 너무 많은 경우도 마찬가지로 생긴다. 도 14의 종래예에서는, 기판(2)의 이면(4)에서, 서로 평행한 방향으로 연장되는 핀의 매수가 4매 존재한다. 이것에서는, X, Y, Z의 3차원 방향의 어느 한 방향에서, 방열 핀의 방열면이 중복되고, 재료의 낭비가 생기고, 점유 공간율이 큼에도 비해서 열의 방사 효율이 낮아진다.

도 3:

도 3의 평판 형상의 방열 핀은, 도 2와 같은 기판(2)의 LED 소자 부착면(표면)(3)의 편측(片側)뿐만 아니라, 기판(2)의 다른쪽의 이면(4)측에도 방열 핀을 더 마련한 형태를 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 2의 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)의 편측에 4매 마련한 평판 형상의 방열 핀(10, 11)에 부가하여, 다른쪽의 이면(4)측에도, LED 소자 부착면(3)과 대칭으로, 방열 핀(12, 13)을 2매씩 4매, 합계 8매의 매수의 바람직한 상한만 더 마련하고 있다. 이들 방열 핀(10, 11, 12, 13)의 기판(2) 상에서의 연장 길이(폭)는 직사각형인 기판(2)의 각 변(각 측면)(5, 6, 7, 8)의 길이(폭)보다 각각 짧다.

이들 이면(4)측에 마련된 방열 핀(12, 13)은, 상기 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)측에 4매 마련한 평판 형상의 방열 핀(10, 11)과 완전 마찬가지로, 또한 도면의 상하 방향으로 대칭인 배치를 하고 있다. 즉, LED 소자(9)를 사이에 두고 대칭적으로 2매씩, 도면의 좌우측의 방열 핀(12, 12)끼리, 및 도면의 상하측의 방열 핀(13, 13)끼리, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 형태로서, 서로 평행하게 나열되어 마련되어 있다. 즉, 이면(4)측에서도, 서로 대향하는 평판 형상의 방열 핀(12, 12)끼리가, 또한 방열 핀(13, 13)끼리가, LED 소자 부착면(3)인 표면측의 평판 형상의 방열 핀(10, 10)끼리나 방열 핀(11, 11)끼리와 마찬가지로, 이면측의 LED 소자(9) 부착 위치에 상당하는 위치를 중간에 두는 위치에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 평판 형상의 방열 핀이 기판(2)의 표리의 양쪽의 면에, LED 소자(9)를 중간에 두는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 이들 방열 핀(12, 13) 중, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 면(4)에 직교하는 임의의 단면에서도(이 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크(1)의 어느 한 단면에서도) 2매로 하고 있다.

그리고, 이러한, 이면(4)의 LED 소자(9)의 부착 대응 위치를 중심으로 한 직사각형 형상 4 주위를 방열 핀(12, 13)이, 서로 이웃하는 방열 핀끼리가 서로 직교(직각으로 교차)한 형태로 둘러싸고, 방사율이 높은 방열 핀(12, 13)의 각 평판 형상 측면이 X 방향, Z 방향으로 각각 향하고 있다. 그리고, 기판(2)의, 방사율이 높은 LED 소자 부착면(3)과 다른쪽의 이면(4)이 Y 방향을 향하고 있다.

이 외, 기판(2)의 4 주위의 판 두께 방향의 각 측면(5, 6, 7, 8)이나, 상기 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)측에 4매 마련한 평판 형상의 방열 핀(10, 11)의 판 두께 방향의 각 면(상면, 양단부면)뿐만 아니라, 이면(4)측의 각 방열 핀(12, 13)의 판 두께 방향의 각 면(하면, 양단부면)도 열의 방사면으로 된다. 이들 각 방열 핀의 판 두께 방향의 각 면은 면적적으로는 비교적 작지만, 상하면, 양단부면과 함께, 면의 수는 도 2의 2배로 되고, X, Y, Z의 각 방향으로 각각 합계 8면씩 향하고 있고, 이들의 방향으로의 열의 방사면으로 된다. 즉, 기판이나 방열 핀의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 방열 핀의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

따라서, 도 3의 경우도, 이들 X, Y, Z의 3차원 방향의 어느 방향에서도, 특히 방열 핀의 방열면이 중복되는 일이 없고, 재료의 낭비가 없고, 점유 공간이 작음에 비해, 높은 방사 효율이 얻어진다.

도 4, 5, 6:

도 4, 5, 6의 평판 형상의 방열 핀은, 매수가 상한인 도 3의 경우로부터, 기판(2)의 LED 소자 부착면(3) 및 기판(2)의 다른쪽의 이면(4)측의, 어느 하나의 방열 핀을 생략한 실시 형태를 나타내고 있다. 이 도 4, 5, 6의 히트 싱크에서도, 즉, 기판이나 방열 핀의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 방열 핀의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

도 4는, 도 3의 방열 핀의 배치에 대해, 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)측을, 방열 핀(11)의 2매 중 도면의 아래쪽의 1매를 생략한 3매로 하고 있다. 그리고, 다른쪽의 이면(4)측이나, 도면의 상하 방향으로의 비대칭인 방열 핀의 배치로서 방열 핀(12)의 2매 중 도면의 왼쪽의 1매를 생략한 3매로 하고, 합계 6매의 방열 핀을 마련하고 있다.

도 5는, 도 3의 방열 핀의 배치에 대해, 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)측을, 도면의 상하측의 방열 핀(11, 11)의 2매를 생략한, 도면의 좌우측의 방열 핀(10, 10)의 2매만으로 하고 있다. 그리고, 다른쪽의 이면(4)측도, 기판을 사이에 두고 도면의 상하 방향으로의 대칭인 방열 핀의 배치를 유지하고, 도면의 상하측의 방열 핀(13, 13)의 2매를 생략한, 도면의 좌우측의 방열 핀(12, 12)의 2매만으로 하고, 합계 4매의 방열 핀을 마련하고 있다.

도 6은, 도 3의 방열 핀의 배치에 대해, 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)측을, 도면의 상하측의 방열 핀(11, 11)의 2매를 생략한, 도면의 좌우측의 방열 핀(10, 10)의 2매만으로 하고 있는 점은 도 5와 동일하다. 그리고, 기판을 사이에 두고 도면의 상하 방향으로의 비대칭인 방열 핀의 배치로서, 다른쪽의 이면(4)측을, 도면의 좌우측의 방열 핀(12, 12)의 2매를 생략한, 도면의 상하측의 방열 핀(13, 13)의 2매만으로 하고, 합계 4매의 방열 핀을 마련하고 있다.

도 7, 8:

도 7, 8에 나타내는 LED 조명용 히트 싱크(1)는, 예를 들면 알루미늄 등의, 일정한 판 두께를 가지는 금속 박판으로 기판(2)(면(3, 4)), 평판 형상의 방열 핀(10~12)을 일체로 성형하여 이루어지는 실시 형태를 나타내고 있다. 이 도 7, 8의 히트 싱크에서도, 즉, 기판이나 방열 핀의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 방열 핀의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

그리고, 이들 방열 핀(10~12) 중, 평행한 상태를 포함하고, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서 2매 이하인 것으로 하고 있다. 즉, 기판(2)의 2개의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 방향의 단면으로 절단한 히트 싱크(1)의 어느 단면에서도 2매 이하로 하고 있다.

이 경우, 평판 형상의 방열 핀(10~12)은, 기판(2)의 단부측으로부터, 각각의 면의 연장 방향인 Y 방향(도면의 상하 방향)으로 향해 절곡 가공되고, 재료적으로 일체로 형성된다. 도 7은 2매의 방열 핀(10, 10)과 2매의 방열 핀(11, 11)이 LED 소자(9)를 사이에 두고 서로 마주보는 형태로, 도면의 위쪽측으로 절곡되어 있다. 도 8은 핀(11, 11)이 서로 마주보는 형태로 도면의 위쪽측으로, 핀(12, 12)이 서로 마주보는 형태로 도면의 아래쪽측으로 절곡되어 있다. 그리고, 이들 평판 형상의 방열 핀(10~12)의 배치나 매수는, 도 7은 도 2의 경우와, 도 8은 도 6의 경우와 동일하다. 단, 방열 핀(10, 11)이 기판(2)의 단부를 절곡하고 있기 때문에, 기판(2)의 단부에 각각 위치하고 있는 배치 구조는 다르다. 예를 들면, 이들 방열 핀(10, 11)의 기판(2) 상에서의 연장 길이(폭)는 직사각형인 기판(2)의 각 변(각 측면)(5, 6, 7, 8)의 길이(폭)와 당연히 동등하다.

도 9, 10:

도 9, 10에 나타내는 LED 조명용 히트 싱크(1)는, 도 7, 8과 같이, 예를 들면 알루미늄 등의 일정한 판 두께를 가지는 소재 금속 박판으로 기판(2)(면(3, 4)), 평판 형상의 방열 핀(10~17)을 일체로 성형하여 이루어지는 실시 형태를 나타내고 있다. 이 도 9, 10의 히트 싱크에서도, 기판이나 방열 핀의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 방열 핀의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

여기서, 도 9는 도 10에 나타내는 히트 싱크(1)로의 성형 전의 평판 형상의 전개도이며, 도 9의 소재 금속 박판(20)의 점선으로 나타내는 경계선(가장자리부)을 따라, 기판(2)의 각 변부를 도면의 X, Y, Z의 3차원의 각 방향으로 각각 휨 가공하고, 평판 형상의 방열 핀(10, 11 및 14~17)을 일체로 성형하고, 재료적으로 일체로 형성된다.

도 10에서, LED 소자(9)를 사이에 두고 서로 마주보는 2매의 방열 핀(10, 10)은 도면의 위쪽측과 아래쪽측의 반대 방향으로 향해 각각 절곡되어 있다. 그리고, 이러한 방열 핀(10, 10)은, 각각 그 양쪽의 단부(양측)가 X 방향으로 향해 각각 더 절곡된, 서로 평행한 2매의 방열 핀(14, 15)(도면의 왼쪽의 방열 핀(10))과, 서로 평행한 2매의 방열 핀(16, 17)(도면의 오른쪽의 방열 핀(10))의 합계 4매의 사이드측 방열 핀을 가진다. 또한, 이들 LED 소자(9)를 사이에 두고 서로 마주보는 2매의 핀(11, 11)은, 기판(2)의 양측으로부터, 모두 도면의 아래쪽측으로 향해 각각 절곡되어 있다. 이들 방열 핀(10, 11)의 기판(2) 상에서의 연장 길이(폭)는 직사각형인 기판(2)의 각 변(각 측면)의 길이(폭)와 동일하다. 이 도 10은 상기한 단차를 가지는 기판 형상예를 나타내고 있다고도 말할 수 있다.

도 11:

도 11은 평면에서 보아 사각형(직사각형)의 기판(2)의 표면(3)에 LED 소자(9)를 부착하고(실장하고) 있다. 그리고, 이 기판(2)의 4 주위의 측면(5, 6, 7, 8) 중의 서로 직각으로 교차하는 2개의 측면(2개의 변)(5, 6)에, 기판(2)을 정부로 하여, 각각 평면에서 보아 사각형(직사각형)의 판 형상 방열면(10, 11)을 2개, 일체로 또한 연속하여 형성해서 이루어진다. 즉, 이 도 11의 형태에서는, 기판(2)의 평탄면(평면)의 방향을 Y 방향으로 하면, X 방향으로 향하는 판 형상 방열면(10)과, Z 방향으로 향하는 판 형상 방열면(11)의 각각의 투영 면적 P가, 판 형상 방열면의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적으로 된다. 따라서, 이러한 투영 면적이, 기판(2)의 각 단면적 S에 대해, P≥8×S를 각각 만족하는지 여부가 문제로 된다.

도 11의 이들 판 형상 방열면(10, 11)의 각 길이(폭)는 각각 대응하는 상기 기판(2)의 2개의 측면(2개의 변)(5, 6)의 각 길이(폭)와 각각 동일한 길이(폭)를 가진다. 단, 이들 판 형상 방열면(10, 11) 중 적어도 하나가, 규정하는 투영 면적을 얻을 수 있다면, 어느 하나 혹은 양쪽 모두, 각각 대응하는 상기 기판(2)의 2개의 측면(5, 6)의 길이(폭)보다 작게 하여도 좋다. 또한, 동일한 판 형상 방열면(10, 11)에, 기판측면(5, 6)의 연장 방향으로 간극이나 슬릿을 마련하고, 판 형상 방열면(10, 11)을 몇 개로 분할 혹은 방열면의 면적(크기)이나 형상을 바꾸고, 투영 면적을 부분적으로 바꾸도록 하여도 좋다.

또한, 이들 2개의 판 형상 방열면(10, 11)은, 기판(2)(표면(3))을 정부로 하고, 직각으로 교차하지만, 직교하지 않고, 간격(간극)(24)을 거쳐서 마련되어 있다. 그러나, 이들 판 형상 방열면(10, 11) 중 적어도 하나가, 규정하는 투영 면적을 얻을 수 있다면, 이들 방열면(방열 핀)(10, 11)끼리를, 간극(24)을 거치지 않고, 혹은 부분적으로 개재시키고, 서로 직교시켜 일체화(연속화)시켜도 좋다. 이것들은 기판(2)의 다른 측면(7, 8) 등에 판 형상 방열면을 일체로 또한 연속하여 형성한 경우도 마찬가지이다.

도 12:

도 12는 평면에서 보아 진원형(원반) 혹은 타원형인 원형 기판(2)의 표면(3)에 LED 소자(9)를 부착하고(실장하고) 있다. 그리고, 이 기판(2)의 주위의 원호 형상으로 연속하는 측면 전부(사방)에, 기판(2)을 정부로 하는 원통형의 판 형상 방열면(12)을, 방열면으로서는 하나, 일체로 또한 연속하여 형성하고 있다. 이 도 12의 형태에서는, 기판(2)의 평탄면(평면)의 방향을 Y 방향으로 하면, 서로 다른 X, Z 방향으로 각각 향하는 2개의 방향의 투영 면적 P2, P3이, 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적으로 된다. 이 X 방향으로 향하는 투영 면적 P2와, Z 방향으로 향하는 투영 면적 P3이 기판(2)의 각 단면적 S에 대해, P≥8×S를 각각 만족하는지 여부가 문제로 된다.

물론, 규정하는 투영 면적을 얻을 수 있다면, 기판(2)의 주위의 원호 형상으로 연속하는 측면(판 두께 내지 두께 방향의 측면) 부분(5, 6, 7, 8) 중 일부에만, 원통형의 판 형상 방열면(12)을, 기판(2)을 정부로 하여 일체로 또한 연속해서 형성하여도 좋다. 즉, 판 형상 방열면(12)을 기판(2)의 주위(원주)의 측면 전부(사방)에 마련하지 않음과 아울러, 원주 방향으로 슬릿이나 간극을 마련하고, 몇 개로 분할하지만, 판 형상 방열면(12)을 원주 방향으로 부분적으로 마련하지 않고, 기판측면(5, 6, 7, 8) 중 어느 하나가 부분적으로 노출되도록 하여도 좋다.

도 12에서는, 기판(2)의 주위(원주)의 측면 전부에 마련된 원통형의 판 형상 방열면(12)의 길이(폭)는 당연히 기판(2)의 원주에 상당한다. 덧붙여서, 이 판 형상 방열면(12)이 규정하는 투영 면적을 얻을 수 있다면, 상기 분할한 다른 판 형상 방열면이나, 일체이더라도 판 형상 방열면(12)이 부분적으로, 규정하는 투영 면적을 만족하지 않고, 작은 투영 면적이어도 좋다. 또한, 기판이 평면에서 보아 삼각형이나 사각형, 다각형이면, 판 형상 방열면(12)도 이 형상에 대응한 삼각형이나 사각형, 다각형의 각통 형상으로 된다. 이 점에서, 도 11은 기판이 평면에서 보아 사각형의 2변에만 판 형상 방열면(10, 11)을 마련한 각통 형상이라고도 말할 수 있다.

이들 본 발명의 히트 싱크(1)는, 예를 들면, 바람직하게는 알루미늄 등의 일정한 판 두께를 가지는 금속 박판을 일체로 성형하여 이루어지고, 전체가 중공인 통 형상의 입체 형상을 가지고 있다. 즉, 이들 본 발명의 히트 싱크(1)는, 금속 박판를 휨 가공 혹은 압착 가공하는 것에 의해서, 1매의 금속 박판으로 기판(2)과 판 형상 방열면(10~12)을 일체로 또한 연속하여 형성하는 실시 형태가 바람직하다.

방열면:

이들 도 11~12의 히트 싱크(1)의 경우, 각각 공통적으로, 상기한 바와 같이, 기판(2)의 측면(5, 6, 7, 8)의 어느 하나 또는 전부에 판 형상 방열면(10~12)을, 기판(2)을 정부로 하여, 일체로 또한 연속하여 형성해서 이루어진다. 이 때문에, 이들 기판(2)과 판 형상 방열면(10~12)에서, LED 소자(9)의 주위에 배치된, 3차원의 X, Y, Z의 3 방향 모두로 각각 향하는 연속한 방열면을 형성하고 있다. 즉, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

도 11에서는, Y 방향으로 각각 향하는 기판(2)의 표리면(3, 4)과, X 방향, Z 방향의 2 방향으로 각각 향하는 판 형상 방열면(10, 11)의 평판 형상의 표리면에서, X, Y, Z의 3 방향으로 각각 향하는 연속한 평판 형상 방열면을 형성하고 있다. 또한, 도 11에서는, 바람직하게는 O.7~6㎜의 범위의 일정한 판 두께만 있으면, 기판(2)의 판 두께 방향(두께 방향)의 측면(7, 8)이나, 판 형상 방열면(10)의 판 두께 방향(두께 방향)의 각 양측면(14, 15)과 바닥면(16), 판 형상 방열면(11)의 판 두께 방향(두께 방향)의 각 양측면(17, 18)과 바닥면(19)도, X, Y, Z의 3 방향으로 각각 향하는 연속한 평판 형상 방열면을 형성하고 있다. 판 형상 방열면(10, 11)과의 사이에 상기 간극(30)을 개재시키면, 이러한 판 형상 방열면(10)의 판 두께 방향의 측면(15)과, 판 형상 방열면(11)의 판 두께 방향 측면(17)을 얻을 수 있다는 이점도 있다. 이상과 같이, 도 11에서는, 기판이나 판 형상 방열면(방열 핀)의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 기판이나 판 형상 방열면의 상기 판 두께 방향의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다.

도 12의 경우에는 하나의 판 형상 방열면(12)뿐이다. 단, 이 판 형상 방열면(12)은 기판(2)의 주위의 원형인(원호 형상으로 연속하는) 측면 전부(사방)에 걸쳐, 원형으로(원호 형상 혹은 원통 형상으로) 연속하여 일체로 또한 연속해서 형성되어 있다. 따라서, 도 12에서도, Y 방향으로 각각 향하는 기판(2)의 표리면(3, 4)과, X, Z 방향으로 각각 향하는 판 형상 방열면(12)의 평판 형상의 표리면과, 바람직하게는 O.7~6㎜의 범위의 일정한 판 두께만 있으면, Y 방향으로 각각 향하는 원형으로(원호 형상으로) 연속한 바닥면(20)에서, 연속한 방열면을 형성하고 있다. 이상과 같이, 도 12에서도, 기판이나 판 형상 방열면(방열 핀)의 각 표리면의 평판 형상 방열면뿐만 아니라, 판 형상 방열면(12)의 바닥면(20)의 각 방열면도 포함하고, X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가진다. 이 때문에, LED 소자(9)로부터의 열이, 기판(2)의 LED 소자 부착측의 면(표면)(3)을 거쳐서, 이면(4)이나 각 판 형상 방열면(10~12)에 연속하여 전열되는 연속 전열면을 형성하고 있다. 또한, 이들 연속 전열면으로부터 연속하여 열을 방사하는 연속 방열면을 형성하고 있다.

판 형상 방열면의 투영 면적:

3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가지고 이루어지는 히트 싱크의 기본 구조를 전제로, 본 발명에서는, 상기 판 형상 방열면(10~12)에서의, 서로 다른 2개의 방향의 판 형상 방열면끼리의 투영 면적 P가, P≥8×S, 즉 투영 면적 P가 대응하는 기판 단면적 S의 8배 이상, 바람직하게는 P≥12×S, 즉 투영 면적 P가 대응하는 기판 단면적 S의 12배 이상을 각각 만족하는 것으로 한다. 바꾸어 말하면, 서로 다른 2개의 방향의 상기 판 형상 방열면의 투영 면적 P끼리가, P≥8×S, 바람직하게는 P≥12×S로 되는 관계(식)를 각각 만족하면, 이것을 만족하지 않은 판 형상 방열면이 밖에 있더라도, 또한 판 형상 방열면에 이 관계를 만족하고 있지 않은 부분이 부분적으로 있더라도 물론 좋다.

서로 다른 2개의 방향의 상기 판 형상 방열면끼리의 투영 면적 P가, 이 기판 단면적 S와의 관계를 만족하도록, 각각(2개 모두, 양쪽 모두) 일정 이상의 크기로 하는 것에 의해서, 히트 싱크가 폐쇄 공간 내에서 사용되는 경우에, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킬 수 있다. 즉, 투영 면적 P를 이 일정 이상의 크기로 하는 것에 의해서, 차량 탑재 LED 램프용 등의 공기에 의한 대류가 없거나 적은 폐쇄 공간 내에서의, 도 11~12의 타입의 히트 싱크의 LED 소자(9)의 방열을, 방사를 주체로 하는 방열로 하고, 그 방열 효율을 현격히 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 도 11~12의 X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가지는 히트 싱크는, 그 형상(구조)과 상기 투영 면적 P의 상승 효과에 의해서, 차량 탑재 LED 램프용 등의 공기에 의한 대류가 없거나 적은 폐쇄 공간 내에서의 LED 소자(9)의 방열을, 방사를 주체로 하는 방열로 하고, 그 방열 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 판 형상 방열면(10~12)에서, 서로 다른 2개의 방향의 판 형상 방열면끼리의 투영 면적 P가 이 관계를 만족하지 않고, 모두 혹은 어느 하나가, 투영 면적 P가 P≥8×S, 즉 투영 면적 P가 대응하는 기판 단면적 S의 8배 미만으로 너무 작으면, 히트 싱크가 폐쇄 공간 내에서 사용되는 경우에, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 향상시킬 수 없다. 바꾸어 말하면, 도 11~12의 X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가지는 히트 싱크이더라도, 그 형상(구조)과의 상승 효과가 발휘되지 않고, 차량 탑재 LED 램프용 등의 공기에 의한 대류가 없거나 적은 폐쇄 공간 내에서의 LED 소자(9)의 방열을, 방사를 주체로 하는 방열로 하지만, 그 방열 효율을 향상시킬 수 없다. 상기한 바와 같이, 도 11~12의 X, Y, Z의 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가지는 타입의 히트 싱크는, 차량 탑재 LED 램프용 등의 상기 폐쇄 공간 내에서 사용되는 경우에는, 그 방열면 형상이나 입체 형상의 상승에 의한, 특유의 문제로서, 그 판 형상 방열면의 투영 면적이, 방사에 의한 방열에 크게 영향을 주기 때문이다.

여기서, 판 형상 방열면(10~12)의 투영 면적 P란, 각 판 형상 방열면(10~12)의 투영 면적으로서, 각 판 형상 방열면에 대해 직각 방향으로부터 조사되는 평행광에 의해서 투영되는 투영 면적 P로서 규정한다. 이 조사되는 평행광의 각도가, 각 판 형상 방열면에 대해 각각 직각 방향이 아니고, 그 이외의 각도로 되면, 가장 효율적으로 방사 전열이 일어나는 조건이다. 2개의 전열면이 정면으로 대하는 경우의 방열 면적을 규정하는 것에 의하지 않고, 판 형상 방열면의 방열 성능을 정확히 결정하는 지표로서 바람직하지 않다. 이 경우에 규정되는 투영 면적은 전열면이 가장 효율 좋게 방사 전열을 하는 경우의 방열 면적으로 되고, 판 형상 방열면의 방열 면적의 영향을 가장 적절히 표현하는 지표로서 적합하다.

본 발명에서는 상기 판 형상 방열면(10~12)의 투영 면적 P를 도 11~12에 나타내는 상기 기판(2)의 단면적 S에 대한 배율로서 규정하지만, 이 기판(2)의 단면적 S란, 도 11~12의 기판(2)에 점선으로 나타내는 바와 같이, 기판(2)의 상기 LED 소자의 부착 위치(9)를 통과함((9)에 교차함)과 아울러, 상기 판 형상 방열면(10~12)의 각 투영면과 서로 평행한 각 단면 C의 각 면적 S이다.

도 11에서는, 판 형상 방열면(10)의 투영 면적 P0과, 판 형상 방열면(11)의 투영 면적 P1의 서로 다른 방향의 2개의 판 형상 방열면의 투영 면적 P가 모두 규정을 만족하는 것이 필요하다. 즉, 이 판 형상 방열면(10)에 대해 직각 방향으로부터 조사되는 광에 의해서 투영되는 투영 면적 P0이, 기판(2)의 단면적으로서, LED 소자(9)의 부착 위치를 지남과 아울러 판 형상 방열면(10)의 투영면과 서로 평행한 단면 C0의 면적 S0에 대해 P≥8×S를 만족하는 것이 필요하다. 또한, 판 형상 방열면(11)에 대해 직각 방향으로부터 조사되는 광에 의해서 투영되는 투영 면적 P1이, 기판(2)의 단면적으로서, LED 소자(9)의 부착 위치를 지남과 아울러 판 형상 방열면(11)의 투영면과 서로 평행한 단면 C1의 면적 S1에 대해 P≥8×S를 만족하는 것이 필요하다.

도 12에서는, 기판이 타원 형상인 경우나 원호나 타원형인 경우에는, 긴 직경측(혹은 면적이 큰 부분측)의 판 형상 방열면의 투영 면적 P2와, 방향이 다른 짧은 직경측(혹은 면적이 작은 부분측)의 판 형상 방열면의 투영 면적 P3의 뼈의 투영 면적의 하나 이상이 규정을 만족하는지 여부의 대상으로 된다. 이에 반해, 진원 형상인 경우에는, 어느 방향의 투영 면적도 동일하기 때문에, 기판(2)의 평탄면(평면)의 방향을 Y 방향으로 하면, 서로 다른 X, Z 방향으로 향하는 적어도 2개의 판 형상 방열면을 선택한다. 이 2개의 판 형상 방열면이란, X 방향으로 향하는 투영 면적 P2를 가지는 판 형상 방열면과, Z 방향으로 향하는 투영 면적 P3을 가지는 판 형상 방열면이다. 그리고, 이들 판 형상 방열면의 각 투영 면적 P2, P3이 기판(2)의 각 단면적 S에 대해 P≥8×S를 각각 만족하는 것이 필요하다. 즉, 이들 판 형상 방열면에 대해 직각 방향으로부터 조사되는 광에 의해서 투영되는 투영 면적 P2나 P3이, 기판(2)의 단면적으로서, LED 소자(9)의 부착 위치를 지남과 아울러, 각 투영면과 서로 평행한 단면 C2, C3의 면적 S2, S3에 대해 P≥8×S를 만족하는 것이 필요하다.

방열의 원리, 작용:

이러한 본 발명의 히트 싱크(1)를, 공기의 대류가 없는 공간에 설치하여 LED 조명을 행하는 경우의 방열의 원리(작용)에 대해 설명한다. LED 소자 부착면(3)에 장착된 LED 소자(9)를 발광시키면, 이에 따라 LED 소자(9)가 발하는 열(열유속) Q가, 기판(2)의 LED 소자 부착면(3)으로, LED 소자(9)의 바닥부의 장착부(도시하지 않음)를 통해 전도된다. 이것에 연속해서, LED 소자 부착면(3)에 전도된 열 Q는, 부착면(3)측의 방열 핀(10, 11)뿐만 아니라, 이면(4)이나, 이 이면(4)측의 방열 핀(12, 13)에도, 상기한 각 방열면에 연속하여 신속하게(지체없이), 게다가 거의 동등하고 높은 레벨로 전도된다. 이 때문에, 이들 핀의 방열 표면으로부터의 특히 방사에 의한 방열이 동등하게 일정 레벨 이상으로 행해져, 방열 효율을 높일 수 있다.

여기서, 상기 본 발명의 규정과 같이, 방열 핀(10~17)은, 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 핀의 매수가, 기판(2)의 면(3, 4)에 직교하는 임의의 단면에서도 2매 이하로 되고, 동일한 방향으로 과도하게 서로 겹치지는 않는다. 따라서, 상기 전도된 열 Q는, X, Y, Z의 3차원 방향으로 각각 향함과 아울러, 기판(2)의 부착면(3)이나 이면(4), 방열 핀(10~17)의 상기 각 방열면의 표면 등으로부터, 주위의 폐쇄 공간(방열 공간)에 각각 신속하고 효율적으로 방사된다. 따라서, LED 소자(9)가 발하는 열은 3차원의 X, Y, Z의 어느 방향으로도, 방열량이 일정 이상의 높은 방사 효율로 방열된다. 이것은, 본 발명의 히트 싱크(1)가, 방열 핀(10~17)의 매수가 적음에 비해서는, 그리고, 그 방열의 효율이 방사에 의해서 지배되는 공기 대류가 적은 조명구 내의 폐쇄된 방열 공간에서도, X, Y, Z의 방향의 어느 방향에 대한 각 투영 면적도 크기 때문이다. 본 발명의 히트 싱크(1)는, 방열 핀(10~17)의 매수가 적은 간단한 구조이면서, 방열 단위 면적당의 방열 효율이 좋다고 하는 뛰어난 특성을 가진다.

여기서, 차량 탑재 조명용의 하우징이 좁은 공간 내 내지 폐쇄 공간 내에서 필요로 되는 방사에 의한 방열의 경우에는, 도 2~도 8의 왼쪽 아래 혹은 오른쪽 아래에 표시한 X, Y, Z축 방향(3차원 방향)으로의 투영 면적의 크기가 그 효율을 좌우하게 되어, 이 투영 면적이 클수록, 열의 방사 효율이 향상하게 된다.

이 점에서, 도 14의 종래예의 히트 싱크 H는, Y 방향의 투영 면적은, 기판부(30)의 평면과 핀부(40)의 위쪽의 평면의 합계로 되기 때문에, 핀부(40)끼리의 겹침이 없으므로, 재료의 낭비가 없고, 투영 면적이 크다. 그러나, Z 방향의 투영 면적은, 기판부(30)의 측면과 핀부(40)의 측면의 합계로 되고, 빗살 형상으로 되어 공간이 많기 때문에, 기판부(30)의 길이와 핀부(40)의 높이를 건 총면적의 50%에 못미치는 작은 면적으로 된다. 또한, X 방향의 투영 면적은, 기판부(30)의 정면과 핀부(40)의 정면의 합계로 되고, 핀부(40)가 예를 들면 4매나 있음에도 불구하고, 이들이 중복되어 1매와 동일한 투영 면적이고, 재료의 낭비가 많아, 방열 면적당의 열의 방사 효율이 낮다. 즉, X 방향에서는, 다수의 핀이 중복되어 공간을 점유하고 있지만, 이 점유 공간이 큰 것에 비해서는 투영 면적이 작고, 열의 방사 효율이 낮다. 또는, 이 X 방향 핀의 매수가 과잉이고, 이 과잉의 핀으로 인해 재료의 낭비도 크고, 중량이 무거워지는 문제도 있다.

바꾸어 말하면, 도 14의 종래예의 히트 싱크 H는 X, Y, Z축 방향(3차원 방향)의 어느 한 방향의 열의 방사 효율이 반드시 낮아진다. 이 결과, 3차원 방향의 어느 한 방향의 열의 방사 효율을 높일 수 없기 때문에, 종합적인 열의 방사 효율이 낮아진다. 또한, 상기한 X 방향 등에서 핀의 매수가 과잉으로 되어 재료의 낭비도 크다. 즉, 이들 종래 기술에 공통되는 것은, 히트 싱크의 3차원의 어느 방향에서도, 재료의 낭비가 없고, 점유 공간이 작음에 비해, 열의 방사 효율이 높은 히트 싱크로는 할 수 없었다고 하는 점이다.

덧붙여서, 이 점은, 상기 특허문헌 5도 마찬가지이며, 다수 배열된 コ자 형상의 국자 부분의 방열부가 중복되는 방향에서는, 점유 공간이 큼에 비해, 열의 방사 효율이 낮고, 3차원의 3개의 방향의 종합적인 열의 방사 효율에서 보면, 특히 X 방향의 재료의 낭비가 많다. 또한, 상기 슬릿 형상의 개구부의 폭에는, 히트 싱크의 크기 자체나 상기 방열부측의 면적을 확보하기 위한 큰 제약이 있어, 필연적으로 좁은 폭으로 되기 때문에, 폐쇄된 공간 내에 적용되는 경우, 공기의 대류에 의한 방열 효율의 향상도, 실제로 기대할 도로는 발휘되지 않는다.

도 13:

또한, 도 13의 히트 싱크(25)는 비교예를 나타내고 있으며, 기판의 1 측면에 판 형상 방열면(13)만 하나밖에 없고, 이 판 형상 방열면(13)의 투영 면적을 아무리 넓게 하여도, 방사에 의한 방열성이 불충분하게 된다.

이 도 13에서는, 평면에서 보아 사각형(직사각형)의 기판(2)의 표면(3)에 LED 소자(9)를 부착하고, 이 기판(2)의 4 주위의 측면(5, 6, 7, 8) 중 측면(5)에만, 기판(2)을 정부로서, 판 형상 방열면(13)을 1개, 일체로 또한 연속하여 형성해서 이루어진다. 즉, 상기 도 11의 발명예의 경우와 비교하여, 기판(2)의 측면(6)의 판 형상 방열면(11)이 없는 것을 제외한 이외는 기본적으로 동일하다.

또한, 도 13의 경우에는, 기판 측면의 판 형상 방열면은, 기판 측면(5)의 판 형상 방열면(13)뿐이며, Y 방향으로 각각 향하는 기판(2)의 표리면(3, 4)과, X 방향으로 각각 향하는 판 형상 방열면(13)의 평판 형상의 표리면에서, X, Y의 2 방향으로 각각 향하는 연속한 평판 형상 방열면을 형성하고 있다. 또한, 0.7~6㎜의 범위의 일정한 판 두께만 있으면, 기판(2)의 판 두께 방향(두께 방향)의 측면(6, 7, 8)이나, 판 형상 방열면(13)의 판 두께 방향(두께 방향)의 각 양측면(21, 22)과 바닥면(23)도 방열면을 형성하고 있다. 그리고, 판 형상 방열면(13)의 투영 면적 P4는 기판(2)의 단면적 C4의 단면적 S4에 대해 P≥8×S를 만족한다.

그러나, 도 13의 Z 방향의 방열면은, 기판(2)의 판 두께 방향(두께 방향)의 측면(6)이나, 판 형상 방열면(13)의 판 두께 방향(두께 방향)의 각 양측면(21, 22)뿐이며, 평판 형상 방열면이 없다. 이 결과, 상기 측면(6이나 21, 22)으로 이루어지는, Z 방향으로 각각 향하는 방열면의 투영 면적 P5를 크게 하는데 한계가 있어, 이 투영 면적 P5를 P≥8×S로는 할 수 없다. 이 때문에, 판 형상 방열면(13)의 상기 투영 면적 P4에 의해서, X 방향의 투영 면적을 만족하여도, 이 Z 방향의 방열면의 투영 면적이 부족하게 되기 때문에, 서로 다른 방향으로 향하는 적어도 2개의 판 형상 방열면이 P≥8×S를 각각 만족할 수 없다. 이 때문에, 이 Z 방향의 방열면의 방사에 의한 방열성은 작아, 전체적으로 충분한 방사 방열성은 발휘되지 않는다.

LED의 소비 전력:

본 발명의 히트 싱크(1)는 뛰어난 방열 효과를 가지지만, 열원으로 되는 LED(9)의 소비 전력이 막대하게 되면, 그 뛰어난 방열 효과를 갖고 있어도, 방열 성능이 부족한 경우도 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 적용 범위로서, LED(9)의 소비 전력이 20W 이하가 매우 적합한 범위라고 할 수 있다. 또, 비교적 소비 전력이 작은 LED(9)가 복수 부착되는 경우에는, 그들 복수의 LED의 소비 전력의 합이 20W 이하로 되는 범위가 매우 적합한 조건이라고 할 수 있다.

소재:

본 발명의 히트 싱크(1)는, 뛰어난 방열 효과를, 히트 싱크의 형상, 구조를 복잡화시키지 않고, 방열면의 수를 많게 하지 않고, 반대로, 구조를 단순화하고, 방열면의 수를 줄이는 것에 의해서 달성할 수 있다. 이 결과, 여러 소재 재료나 제조 방법 혹은 제조 공정을 선택할 수 있고, 저렴하게 만들기 쉬운 히트 싱크를 제공할 수 있다. 이 점에서, 소재, 재료는, 예를 들면, 알루미늄(순알루미늄)이나 알루미늄 합금, 구리(순동(純銅))나 구리 합금, 강판, 수지, 세라믹 등의 여러 소재 재료나, 판을 소재로 하는 압착 가공, 절곡 가공, 다이캐스트나 주조, 단조, 압출 등의 제조 방법 혹은 제조 공정을 선택할 수 있다.

알루미늄 또는 알루미늄 합금:

히트 싱크(1)로서의 필요 특성인 강도, 강성, 경량화, 내식성, 열전도성, 열전달성, 열방열성, 가공성 등을 겸비하는 소재로서는, 알루미늄(순알루미늄)이나 알루미늄 합금이 바람직하다. 알루미늄(순알루미늄)이나 알루미늄 합금은, 히트 싱크에 요구되는 열전도 특성과 방열 특성이 특히 크고, AA 내지 JIS 규격에 규정되는 1050 등, 1000계의 순알루미늄이 바람직하다.

본 발명에 따른 히트 싱크는, 주위의 방열 공간이 폐쇄되고 용적이 작고 공기의 대류가 거의 없는 사용(설치) 상태에서, 공기의 대류에 의한 방열을 거의 기대할 수 없는 사용(설치) 환경에서 최적이다. 이러한 사용 환경에서는, 방열을 위해서는, 방사에 의한 방열을 중심으로 할 필요가 있으며, 핀 등의 방열면 표면적의 증가에 의해서 공기의 대류를 주된 방열 성능으로 하는, 상기 종래의 히트 싱크 구조에서는, 이 방사에 의한 방열이 불충분하게 되어, 전체적으로 효율적인 방열을 달성할 수 없다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 히트 싱크는, 상기 방열측면 등의 방열면으로부터의 열의 방사에 의한 방열이 주체이고, 공기의 대류에 의한 방열을 거의 기대할 수 없는 사용(설치) 환경에 최적인 히트 싱크라고 말할 수 있다.

게다가, LED 소자 부착면(3)과 방열 핀을 포함한 각 방열면이, 그 사이에 접합면을 거치지 않는 일체 구조이기 때문에, 별개로 제작된 이들 양자를 접합하는 경우에 발생하는 접촉 열저항이 생기지 않는다. 이 때문에, LED 소자 부착면(3)과 각 방열면간의 열전도가 용이하고, 결과적으로 히트 싱크 전체의 방열 성능이 현저히 높아진다. 또한, 히트 싱크(1)의 구조가, 방열 핀이 3차원의 X, Y, Z의 어느 방향으로도 향하고 있는 구조이기 때문에 강성이 높다. 이 때문에, 차량 탑재 조명 등에서 진동을 받는 용도이어도, 특별한 보강 부재 등을 이용하는 일없이, 그 형상을 유지할 수 있어, 메인터넌스 프리(maintenance-free)나 고수명화를 달성할 수 있다.

실시 형태의 공통 사항:

이상 설명한, 기판(2)의 부착면(3)이나 이면(4), 방열 핀(10~17)의 각 방열면에, 히트 싱크(1)의 용도나 부착 부위에 따라, 부품 설치용의 공간이나 슬릿 혹은 부분 형상 등이, 이들 각 면의 일부에, 이러한 면을 노치하는 가공이나, 요철 혹은 단차 등을 마련하는 3차원의 성형 가공에 의해서 마련되어 좋다. 또는, 방열측면은, 부품 부착 등의 필요에 따라, 각 면의 일부가 생략 혹은 형상이 변경되어 있어도 좋다.

본 발명의 히트 싱크(1)는, 뛰어난 방열 효과를, 히트 싱크의 형상, 구조, 특히, 방열 핀의 형상, 구조를 복잡화시키지 않고, 방열 핀의 수를 많게 하지 않고, 반대로, 구조를 단순화하고, 방열 핀의 수를 줄이는 것에 의해서 달성할 수 있다. 이 결과, 여러 가지의 소재 재료나 제조 방법 혹은 제조 공정을 선택할 수 있고, 저렴하게 만들기 쉬운 히트 싱크를 제공할 수 있다.

(알루미늄)

단, 히트 싱크(1)로서의 필요 특성인 강도, 강성, 경량화, 내식성, 열전도성, 열방사성, 가공성 등을 겸비하는 소재로서는, 알루미늄(순알루미늄)이나 알루미늄 합금이 바람직하다. 알루미늄(순알루미늄)이나 알루미늄 합금은 히트 싱크에 요구되는 열전도 특성이 특히 크고, AA 내지 JIS 규격에 규정되는 1050 등, 1000계의 순알루미늄이 바람직하다.

(차량 탑재 램프로의 장착)

차량 탑재 LED 램프 등으로의 본 발명에 따른 히트 싱크의 장착은, 지금까지 범용되고 있는 히트 싱크의 장착과 마찬가지로 행할 수 있고, 이 점이 이점이기도 하다. 통상, 차량 탑재 LED 램프(차량용 등기구)는, 광원으로서의 LED 소자가 실장된 LED 기판과, LED로부터의 광을 광 조사 방향 전방으로 향해 반사하는 리플렉터와, 이러한 LED 기판 및 리플렉터를 포위하는 하우징과, 하우징의 개방한 전단(前段)을 폐쇄하는 투명 재료로 이루어지는 아우터 렌즈, LED 기판에 열적으로 접촉하여 배치된 히트 싱크를 포함하고 있다. 상기 리플렉터는, 수지 재료로 성형되어 있고, LED 기판 상의 LED 부근에 초점을 가지는 방물면계의 반사면을 구비하고 있다. 여기서, 본 발명의 히트 싱크는 상기 LED 기판 혹은 LED 기판에 열적으로 접촉하여 배치된 히트 싱크로서 이용된다.

이 점에서, 본 발명에 따른 히트 싱크는, 예를 들면, 상기한 도 15의 차량 탑재 LED 램프에 대해서도, 상기 등기구 유닛(55)으로서, 마운트 플레이트(57) 상에, 본 발명의 LED 소자를 실장한 기판(2)을 장착하고, 히트 싱크로서 조립할 수 있다. 단, 이 경우에서도, 본 발명에 따른 히트 싱크는, 차량 탑재 LED 램프로서, 종래의 히트 싱크와 같은 주위의 공기로의 열전달로 일어나는 대류에 의한 방열이 주체가 아니라, 열의 방사에 의한 방열이 주체인 점이 크게 다르다.

[실시예]

상기 도 2, 3, 7, 14의 각 형상의 히트 싱크에서, 각 도면에서의 히트 싱크끼리 중에서, 투영 면적을 여러 가지 바꾸어 실제로 제조하였다. 그리고, LED 소자를 장착(실장)하고, 전류를 가해서 발광시킨 후, LED 소자의 정상시의 평균 온도(℃)를 실측하였다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다.

각 예 모두, 동일한 도면(동일한 형상)에서의 히트 싱크끼리의 투영 면적의 변경은 각 직사각형 방열 핀의 평판 형상 측면의 Y 방향의 높이를 변경하는 것에 의해서 행하였다. 이 때, 동일한 도면(동일한 형상)에서의 히트 싱크의 기판(2)의 평면에서 본 형상이나 크기는 서로 모두 동일하게 하였다. 또한, 각 예에서, 기판(2)이나 방열 핀의 판 두께는 서로 모두 동등하게 하였다. 또, 이들의 열저항값 R의 산출은 상기한 요령이나 식으로 행하였다.

상기 도 2, 3, 14의 각 히트 싱크는 소재의 JIS의 1050계 알루미늄의 압출 봉재 내지 절삭 가공 등의 기계 가공에 의해 제조하였다. 상기 도 7의 히트 싱크는 프레스 성형으로 JIS의 1050계 알루미늄 냉연판의 단부를 방열 핀으로 절곡 가공하여 제조하였다. 도 2, 3, 14의 각 히트 싱크의 열전도율 λ는 230W/(m·K), 도 7의 히트 싱크는 231W/(m·K)이고, 120W/(m·K) 이상이다.

각 예 모두 공통적으로, 기판(2)의 직사각형 형상의 크기는 100㎜(Z 방향)×100㎜(X 방향)×판 두께 2㎜로 하였다. 또한, 상기 도 2, 3, 7의 서로 평행한 방열 핀끼리, 좌우측의 10과 10, 상하측의 11과 11의 간격은 80㎜ 이상으로 하였다(LED 소자 중심으로부터의 거리는 35㎜ 이상). 상기 도 14의 서로 이웃하는 방열 핀(40)끼리의 간격은 10㎜로 하였다. 또한, 방열 핀의 직사각형 형상은 공통이고, 평판 형상 측면의 X 방향 혹은 Z 방향의 길이는 70㎜로 하고, 평판 형상 측면의 Y 방향의 높이를 35~80㎜의 범위에서 변화시키고, 히트 싱크의 방열면의 투영 면적을 변경하였다.

각 예 모두 공통적으로, 표면에는, 시판되는 흑색의 카티온계 수지 피막을 전착 도장하였다. 이 때의 히트 싱크(기판 및 방열 핀)의 표면 방사율 ε은 상기 시판되는 포터블 방사율 측정 장치로 측정하면, 각 예 모두 기판(2)과 방열 핀(10~17)의 각 방열면은 모두 공통적으로 동일하게 O.83이었다.

각 예 모두 공통적으로, 기판에 13W의 소비 전력의 시판되는 LED 소자를 장착한 후, 직류 전원으로부터 3.7V, O.85A의 전류를 가하여 LED 소자를 발광시켰다. 이 때, LED 소자의 온도를 열전쌍으로 모니터링하면서, 차량 탑재 LED 램프의 공기의 대류가 없는 폐공간을 모의한 300㎜×300㎜×300㎜의 목제(木製)의 통체 내에 히트 싱크를 밀폐해 두었다. 그리고, 히트 싱크 주위의 분위기 온도를 차량 탑재 LED 램프의 폐쇄 공간을 모의하고, 20℃로 한 실내 분위기 중에서 발광시켰다. 그리고, 일정 시간 경과 후에 상승 혹은 하강하지 않고 정상 상태로 된 온도를 계측하였다. 계측은 각 예 모두 5회 행하고, 그 평균 온도를 구하고, 정상시의 평균 온도(℃)로서 평가하였다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 바람직한 형상의 히트 싱크인 도 2, 도 3, 도 7의 발명예 1, 2, 5, 6, 9, 10은, 상기한 바와 같이, 기판과 판 형상 방열면의 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상인 알루미늄으로 이루어짐과 아울러, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 O.80 이상이다. 그 후에, 히트 싱크의 판 두께가 각각 O.9~6㎜의 규정 범위 내의 2.0㎜이고, 이 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적도 각각 19000~60000㎟의 규정 범위 내이다.

이 결과, 차량 탑재 LED 램프를 모의한 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서도, 정상시의 LED 소자 온도는 소자의 발광 효율이 저하하지 않는 허용 온도가 예시한 상기 100℃ 이하인, 42℃ 이하의 매우 저온으로 유지할 수 있다. 열저항값 R도 4.0K/W 이하이다. 따라서, 이들 발명예는 열의 방사에 의한 뛰어난 방열 성능(냉각 성능)을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

이에 반해서, 비교예 3, 7, 11은 상기 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상, 상기 표면 방사율 ε이 O.80 이상이고, 바람직한 형상의 도 2, 도 3, 도 7이고, 판 두께가 각각 O.8~6㎜의 규정 범위 내인 2.0㎜이다. 그러나, 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적이 1900㎟ 미만으로 너무 작다.

이 결과, 이들 비교예의 히트 싱크는, 정상시의 LED 소자 온도는, 허용 온도인 100℃ 이하이지만, 공통적으로 상기 발명예보다 고온으로 되어 있어, 히트 싱크의 열저항값 R이 4.0K/W를 넘고 있다. 따라서, 이들 비교예는, 차량 탑재 LED 램프와 같이, 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서는, 열의 방사에 의한 방열 성능(냉각 성능)이 상기 발명예에 비해 현저하게 뒤떨어진다.

또한, 비교예 4, 8, 12는, 상기 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상, 상기 표면 방사율 ε이 O.80 이상이고, 바람직한 형상의 도 2, 도 3, 도 7이고, 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적이 규정 범위 내인 19000㎟ 이상으로 되어 있다. 그러나, 히트 싱크의 판 두께가 각각 O.8~6㎜의 규정 범위를 벗어나 너무 얇은 O.7㎜이다.

이 때문에, 이들 비교예의 히트 싱크도, 정상시의 LED 소자 온도는 허용 온도인 100℃ 이하이지만, 공통적으로 상기 발명예보다 고온으로 되어 있어, 히트 싱크의 열저항값 R이 4.0K/W를 넘고 있다. 따라서, 이들 비교예도, 차량 탑재 LED 램프와 같이, 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서는, 열의 방사에 의한 방열 성능(냉각 성능)이 상기 발명예에 비해 현저하게 뒤떨어진다.

또한, 비교예 13, 14의 히트 싱크는 그 도 14의 형상이 바람직한 형태에서 벗어나 있다. 이 때문에, 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적이 19000㎟ 미만으로 너무 작은 비교예 13은, 정상시의 LED 소자 온도는 허용 온도인 100℃ 이하이지만, 상기 발명예보다 고온으로 되어 있어, 히트 싱크의 열저항값 R이 4.0K/W를 넘고 있다. 또한, 비교예 14도, 히트 싱크의 각 방열면의 합계 투영 면적은 각각 19000~60000㎟의 규정 범위 내이고, 정상시의 LED 소자 온도는 허용 온도인 100℃ 이하이지만, 상기 발명예보다 고온으로 되어 있어, 히트 싱크의 열저항값 R이 4.0K/W를 넘고 있다. 따라서, 비교예 13, 14도, 차량 탑재 LED 램프와 같이, 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서는, 열의 방사에 의한 방열 성능(냉각 성능)이 뒤떨어진다.

또, 도 11, 12, 13의 각 형상의 히트 싱크로서, 판 형상 방열면의 투영 면적을 다양하게 바꾸고, 실제로 제조하고, 차량 탑재 LED 램프를 모의한 폐공간 내에서, 장착한 LED 소자에 전류를 가하여 발광시킨 후에, LED 소자의 온도를 실측하였다. 이러한 열의 방사에 의한 방열 성능의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

각 히트 싱크의 각각의 판 형상 방열면의 투영 면적의 변경은 직사각형의 판 형상 방열면(10~12)의 면적=사이즈(Y 방향의 높이)만을 바꾸어 행하였다. 기판(2)의 형상이나 크기, 기판(2)과 방열면(10~12)의 판 두께는 2.0㎜로 모두 동일하게 하고, 열전도율 λ도 공통적으로 210W/(m·K)이었다. 도 11, 13의 기판(2)의 직사각형 형상(평면에서 보아)의 크기는 공통적으로 100㎜(Z 방향)×100㎜(X 방향), 도 12는 공통적으로 판 두께 2㎜×직경 100㎜의 진원형(평면에서 보아)의 기판(2)으로 하였다.

도 11, 13의 각 히트 싱크는, 프레스 성형으로 JIS의 1050계 알루미늄 냉연판의 단부를 각 판 형상 방열면으로 절곡 가공하고, 도 12의 히트 싱크는 프레스 성형으로 JIS의 1050계 알루미늄 냉연판을 압착 가공하여 제조하였다.

각 예 모두 공통적으로, 표면에는, 시판되는 흑색의 카티온계 수지 피막을 전착 도장하였다. 이 때의 표면 방사율은, 일본 우주 항공 연구 개발 기구가 개발한 시판되는 휴대용 방사율 측정 장치로 측정하면, 각 예 모두 기판(2)과 판 형상 방열면(10~12)의 각 방열면은 모두 공통적으로 동일한 O.85이었다.

또한, 각 예 모두 공통적으로, 기판에 시판되는 LED 소자를 장착한 후에, 직류 전원으로부터 3.7V, O.85A의 전류(3.145W)를 가해서 LED 소자를 발광시켰다. 이 때, LED 소자의 온도를 열전쌍으로 모니터링하면서, 차량 탑재 LED 램프의 공기의 대류가 없는 폐공간을 모의한 300㎜×300㎜×300㎜의 목제의 통체 내에 히트 싱크를 밀폐해 두었다. 그리고, 히트 싱크 주위의 분위기 온도를 차량 탑재 LED 램프의 폐쇄 공간을 모의하고, 20℃로 한 실내 분위기 중에서 발광시켰다. 그리고, 일정 시간 경과 후에 상승 혹은 하강하지 않고 정상 상태로 된 온도를 계측하였다. 계측은 각 예 모두 5회 행하고, 그 평균 온도를 구해 평가하였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 바람직한 형상의 히트 싱크인 도 11, 12의 발명예 21, 22, 24, 25는, 상기한 바와 같이, 기판과 판 형상 방열면의 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상인 알루미늄으로 이루어짐과 아울러, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 O.65 이상이다. 그 후에, 히트 싱크의 판 두께가 각각 O.7~6㎜의 규정 범위 내인 2.0㎜이고, 판 형상 방열면(10~12)의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P0, P1(단위 ㎟)가 모두 혹은 P2, P3(단위 ㎟)가 모두 P≥8×S를 각각 만족한다.

이 결과, 차량 탑재 LED 램프를 모의한 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서도, 정상시의 LED 소자 온도는, 소자의 발광 효율이 저하하지 않는 허용 온도가 예시한 상기 100℃ 이하인, 42℃ 이하의 지극히 저온으로 유지할 수 있다. 따라서, 이들 발명예는 열의 방사에 의한 뛰어난 방열 성능(냉각 성능)을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

이에 반해, 비교예 23, 26은, 바람직한 형상의 히트 싱크인 도 11, 12이고, 상기 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상이고, 상기 표면 방사율 ε이 O.65 이상이고, 히트 싱크의 판 두께가 각각 O.7~6㎜의 규정 범위 내인 2.0㎜이다. 그러나, 비교예 23은 판 형상 방열면의 투영 면적 P0, P1(단위 ㎟)가 모두, 비교예 26은 P2, P3(단위 ㎟)가 모두, 기판의 단면적 S에 대해 P≥8×S를 만족하지 못하고, 너무 작다. 이 때문에, 판 형상 방열면(10~11)의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P가 P≥8×S를 각각 만족할 수 없다.

또한, 비교예 27은, 도 13과 같이, X 방향으로 향한 판 형상 방열면(13)의 투영 면적 P4(단위 ㎟)는 P≥8×S를 만족하고 있지만, Z 방향으로 향한 방열면(6, 22)의 투영 면적 P5(단위 ㎟)가 P≥8×S를 만족하지 못하여, Z 방향의 방열면의 방사에 의한 방열 성능이 부족하다. 이 때문에, 판 형상 방열면(12)의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적 P가 P≥8×S를 각각 만족할 수 없다.

이 결과, 이들 비교예의 히트 싱크는, 정상시의 LED 소자 온도는 허용 온도인 100℃ 이하이지만, 상기 발명예보다 고온으로 되어 있어, 차량 탑재 LED 램프를 모의한 공기의 대류가 없는 폐공간 내에서는, 열의 방사에 의한 방열 성능(냉각 성능)이 뒤떨어진다.

또, 이들 일련의 시험은, 실제의 차에 탑재시에 상정되는 엔진이나 열교환기, 각종의 전기 기기로부터의 입열, 직사광선에 의한 입열 등이 고려되어 있지 않다. 이 때문에, LED 소자 온도는, 실제의 차량 탑재 LED(실제 차량 탑재 LED)에서의 LED 소자 온도보다 낮게 나온다고 생각된다. 바꾸어 말하면, 실제의 차량 탑재 LED의 사용 환경은 보다 엄격하게 되지만, 이들 일련의 시험은, 히트 싱크의 성능 비교로서는 충분한 정밀도와 재현성을 가지고 있어, 상기 발명예의 성능은 실제의 차량 탑재 LED로서의 요구 성능을 만족하고 있는 것이다.

이상의 사실로부터, 본 발명에 따른 히트 싱크의 구조, 열전도율 λ, 표면 방사율 ε, 히트 싱크의 판 두께, 각 방열면의 합계 투영 면적, 그리고, 열저항값 R을 4.0K/W 이하로 하는 각 규정의, 방사를 주체로 하는 방열 효율의 임계적인 의의가 증명된다. 또한, 방열 핀의 매수로 배치의 바람직한 규정 등의 의의도 뒷받침된다.

(산업상의 이용 가능성)

이상, 본 발명에 따른 히트 싱크는, 상기 방열측면 등의 방열면으로부터의 열의 방사에 의한 방열이 주체이고, 게다가, 이 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 공기 대류가 거의 없는 좁은 사용 공간(사용, 설치 환경)에 최적인 히트 싱크이다. 또한, 소재 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 사용량을 최소한으로 하여, 히트 싱크의 소형화 및 박형화가 가능하고, 디자인의 자유도가 높고, 제조 비용이 저렴한 히트 싱크를 제공할 수 있다.

이 때문에, 차량 탑재 LED 램프 등 차량용 조명 등기구를 위한 방열 부품 혹은 인버터나 각종의 전기 기기의 냉각용의 냉각 박스에 사용할 수 있다.

또한, 히트 싱크의 열저항값 R을 이용하면, 히트 싱크의 사양에 대해, 상기 기판 및 판 형상 방열면의 필요한 판 두께와 방열면의 합계 투영 면적을 구할 수 있기 때문에, 히트 싱크의 설계도 용이해진다. 이 때문에, 방사를 주체로 하는 방열 효율을 현격히 향상시킨 히트 싱크의 설계 방법으로 사용할 수 있다.

1: 히트 싱크
2: 기판
3: 기판의 LED 소자 부착면
4: 기판의 이면
5, 6, 7, 8: 기판의 판 두께 방향 측면
9: LED 소자
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23: 방열 핀(혹은 방열 핀의 판 형상 방열면)
P: 판 형상 방열면의 투영 면적
C: 기판의 단면
S: 단면 C의 단면적

Claims (10)

1. 기판의 표리(表裏) 중 어느 한 면에 LED 소자를 부착하고, 이 LED 소자의 주위에 판 형상 방열면을 상기 LED 소자 부착면과 일체로 또한 연속하여 형성해서 이루어지고, 이들 기판과 판 형상 방열면이, 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어짐과 아울러, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 O.80 이상인 LED 조명용 히트 싱크로서,
   상기 기판과 판 형상 방열면의 판 두께를 O.8~6㎜의 범위로 한 다음, 상기 기판과 판 형상 방열면의 각 방열면의 3차원 공간의 서로 직교하는 3 평면에 대한 각 투영 면적의 합계를 19000~60000㎟의 범위로 한 것
   을 특징으로 하는 LED 조명용 히트 싱크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 열전도율 λ가 140W/(m·K) 이상이고, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 O.83 이상이고, 상기 기판과 판 형상 방열면의 판 두께를 O.8~4.0㎜의 범위로 한 다음, 이 히트 싱크의 상기 합계 투영 면적을 19000~50000㎟로 한
   LED 조명용 히트 싱크.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   소비 전력 13W 이하인 LED 소자 내지 LED 기판을 히트 싱크에 부착하고, 발광시켰을 때의 정상시의 온도 T와, 상기 히트 싱크 주위의 분위기 온도 T0의 차이 ΔT를, 상기 LED 소자의 소비 전력 W로 나눈 (T-T0)/W의 값으로서 정의되는 열저항값이 4.0K/W 이하인
   LED 조명용 히트 싱크.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 판 형상 방열면이 상기 LED 소자 부착면의 면방향과는 다른 면방향의 평판 형상 방열 핀으로 이루어지고, 이들 방열 핀의 서로 동일한 방향으로 향해 연장되는 방열 핀의 매수가, 상기 기판의 표리 어느 한 면에 직교하는 임의의 단면에서 2매 이하인
   LED 조명용 히트 싱크.
   
5. LED 소자를 부착한 기판의 측면에, 이 기판을 꼭대기로 하는 판 형상 방열면을 일체로 또한 연속하여 가지는 LED 조명용 히트 싱크로서,
   상기 판 형상 방열면의 서로 다른 2개의 방향의 투영 면적이, 상기 판 형상 방열면에 대해 각각 직각 방향으로부터 조사되는 평행광에 의해서 투영되는 각 투영 면적 P로서, 상기 LED 소자의 부착 위치를 지남과 아울러 상기 투영면과 서로 평행한 단면인 상기 기판의 각 단면적 S에 대해 P≥8×S를 각각 만족하고 있는 것
   을 특징으로 하는 LED 조명용 히트 싱크.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 기판과 판 형상 방열면에 의해서 3차원의 어느 방향으로도 향하는 방열면을 가지는
   LED 조명용 히트 싱크.
   
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 기판이 평면에서 보아 사각형이고, 이 사각형의 1변보다 많은 그 이상으로 상기 판 형상 방열면을 형성한
   LED 조명용 히트 싱크.
   
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 기판이 평면에서 보아 원형이고, 이 원형의 변의 일부 또는 전부에 상기 판 형상 방열면을 통 형상으로 형성한
   LED 조명용 히트 싱크.
   
9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 기판과 판 형상 방열면이 열전도율 λ가 120W/(m·K) 이상인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어짐과 아울러, 상기 기판과 판 형상 방열면의 표면 방사율 ε이 O.65 이상이고, 상기 기판과 판 형상 방열면의 판 두께를 O.7~6㎜의 범위로 한
   LED 조명용 히트 싱크.
   
10. 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항, 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트 싱크가 차량 탑재 LED 램프용 히트 싱크인
    LED 조명용 히트 싱크.

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