LEDヒートシンク完全解説：最適な性能のために不可欠な理由

LED PCB照明を扱うなら、LEDヒートシンクに出会ったことがあるはず。未経験でも心配無用、本記事で徹底解説します。

ヒートシンクはLED照明の要です。LED光源から外部へ熱を逃す経路を提供するからです。重要性、LEDへの効果、その他詳細をカバーします。

LEDヒートシンクとは？

LEDルミネア（照明器具）において、ヒートシンクは熱経路で最も重要な部品。「熱交換器」とも呼ばれ、LEDモジュールが発生させる熱エネルギーを吸収し、周囲の空気へ拡散させることでLED温度を調整します。

なぜLEDライトにヒートシンクが必要？

LED表面は触ると冷たく感じますが、内部には大量の不要な熱があります。半導体の発光効率が不十分なため、入力電力の60〜95%が熱として失われるからです。この内部熱を、優れた熱管理機能を持つヒートシンクで除去します。

ヒートシンクは3方式で熱を拡散：

• 放射：異温度の2物体間で熱放射による伝熱
• 対流：固体から移動する液体/気体への熱移動
• 伝導：固体から固体への熱移動

ヒートシンク使用で、LEDライトが長期間良好に動作します。

ヒートシンク材料

アルミ合金または銅が一般的。アルミが主流な理由は3つ：高耐食性、比較的高い熱伝導率、コストパフォーマンス。銅合金はより高い熱伝導率が必要な場合に採用。

MCPCB：ヒートシンクをどう助けるか

LEDはベアエミッターのリール状で、透明樹脂に封入されています。つまりLED自体は熱の悪い導体。アルミベース上に実装すればヒートスプレッダーとして機能します。MCPCB（金属コアPCB）は熱伝導率を高める基板の主要部分です。

LEDヒートシンク計算式

熱抵抗θsを求める式：

θs = (Tj - Ta) - θjc - θb
Pd

• θs：ヒートシンクの熱抵抗（求める値）
• θjc：LED COBモジュールの熱抵抗（データシート参照）
• θb：ヒートシンクとLEDケース間の熱抵抗
• Tj：最大接合温度（データシート記載、通常90%未満）
• Ta：ヒートシンク周囲の雰囲気温度（天井埋込型なら50〜55℃、開放型スポットなら30℃程度）
• Pd：LEDモジュールから放出される電力（80%で見積もり）

計算後のθs値/範囲で、最適なヒートシンクを判断できます。

LEDヒートシンクハウジング

LEDにフィットするハウジング。様々なサイズ/デザインがあり、ベースにセンターホール（電気ネジ/リード線用）を備え、各種部品の組立てが可能。

LEDヒートシンクの取り付け方法

1. アルミヒートシンクのパッドを薄くし、薄ゲージはんだでLEDを実装
2. コンタクトとパッドを合わせて個別にはんだ付け。極性確認のため接続前にマルチメーターでチェック

よくある質問（FAQ）

30W COB LEDチップのヒートシンク選定は？

上記のθs計算式を適用。

何個のヒートシンクが必要？

プロジェクト規模によります。

ヒートシンク冷却の代替案は？

歯磨き粉も一時的には使えますが、長期対応には不向き。

熱はLEDライトに悪い？

低温環境で出力が高く、高温で低下。涼しい環境/温度での使用が理想的。

結び

LEDヒートシンクの理解が深まったはず。計算式を活用し、最適なヒートシンクを選定してください。ご質問・ご提案はお気軽にお問い合わせください。