JP2013026206A - Structure of led lighting fixture - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of an LED lighting fixture with extinction of heat improved.SOLUTION: The LED lighting fixture includes: at least one LED chip 200; a metal plate 204 having at least one LED chip arranged; an LED module 250 in electric contact with at least one LED chip; and a housing 206 in contact with the metal plate and having the LED module installed inside. The housing includes: a resin layer 205 with an internal surface and an external surface; and a metal layer 207 arranged on at least a part of the external surface of the resin layer so as to clad it in contact with the metal plate. The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition, and the metal layer includes an aluminum alloy, and at the same time, has a thermal conductivity from at least 20 Watts per meter per Kelvin (W/m, K) to 40 W/m, K, and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8.

Description

本明細書においては、2層のハウジングであって、外側の金属層によって完全にまたは部分的に被覆される内側の樹脂層を有するハウジングを含む発光ダイオード(LED)照明器具について記載する。この金属層は、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)の熱伝導率と0.5〜0.8の熱放射率とを有し、LEDチップが配備される金属プレートと接触している。   Described herein is a light emitting diode (LED) luminaire comprising a two-layer housing having an inner resin layer that is completely or partially covered by an outer metal layer. This metal layer has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8 and is in contact with the metal plate on which the LED chip is deployed. doing.

発光ダイオード(LED)照明器具は、光源として、高い光の強度と白熱電球よりも長い作動寿命とを提供する。LED照明器具は、通常、LEDモジュールとそのモジュール用のハウジングとを含む。LEDモジュールは、本質的には半導体であり、LEDチップ(発光源)とそのチップ用の担体とを含む。LEDチップは、本質的には、フィラメントの代わりに組み込み回路ドライバを有するかあるいは外部回路に電子接続される電球であり、電気がLEDモジュールに通じると光が放射される。チップ、すなわち光源は、ある程度モジュールの内部に位置するので、光が長時間チップから射出する場合は、70℃を超える可能性があるチップからの熱がモジュール内部に発生することがあり得る。そのため、多くの従来型のLED照明器具は、LEDモジュールから熱を効果的に消散させる熱バイアスとなる構造−通常LED制御ドライバカバーと呼称される−をも含んでいる。   Light emitting diode (LED) lighting fixtures provide high light intensity and a longer operating life than incandescent bulbs as light sources. LED lighting fixtures typically include an LED module and a housing for the module. The LED module is essentially a semiconductor and includes an LED chip (light emitting source) and a carrier for the chip. An LED chip is essentially a light bulb that has a built-in circuit driver instead of a filament or is electronically connected to an external circuit, and emits light when electricity passes through the LED module. Since the chip, ie the light source, is located within the module to some extent, if light is emitted from the chip for a long time, heat from the chip that can exceed 70 ° C. can be generated inside the module. As such, many conventional LED luminaires also include a structure that is thermally biased to effectively dissipate heat from the LED module—usually referred to as the LED control driver cover.

国際公開第2004/055248号パンフレットInternational Publication No. 2004/055248 Pamphlet

通常、LEDモジュールが発生する熱を消散すると共に、モジュールおよびその回路用の構造支持体となる役割を果たすのがLEDハウジングである。種々の構造的配置のLED照明器具が開示されてきたが、そのハウジングがその構成および部品の配置のために熱の消散を促進するようなLED照明器具に対する必要性はなお存在している。   The LED housing normally serves to dissipate the heat generated by the LED module and to serve as a structural support for the module and its circuitry. Although various structural arrangements of LED luminaires have been disclosed, there remains a need for an LED luminaire whose housing facilitates heat dissipation due to its configuration and component placement.

ここに提供する解決策は、
a.少なくとも1つのLEDチップと、
b.LEDチップが配備される金属プレートと、
c.LEDチップと電気接触するLEDモジュールと、
d.金属プレートと接触するハウジングであって、LEDモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード(LED)照明器具であって、
このハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から40W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
発光ダイオード(LED)照明器具である。
The solution provided here is
a. At least one LED chip;
b. A metal plate on which the LED chip is deployed;
c. An LED module in electrical contact with the LED chip;
d. A housing in contact with the metal plate, in which the LED module is disposed;
A light emitting diode (LED) lighting fixture comprising:
This housing
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes a thermoplastic resin composition,
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 40 W / m, K and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Have
A light emitting diode (LED) lighting fixture.

本発明は、以下の図面によってさらに完全に表現されるであろう。   The invention will be more fully represented by the following drawings.

先行技術による従来型のLED照明器具の断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of a conventional LED lighting fixture according to the prior art. 本明細書に記載するLED照明器具の断面図を示しており、本明細書に記載するLEDハウジングを示している。FIG. 3 shows a cross-sectional view of an LED luminaire described herein and shows an LED housing described herein. 図3Aは、金属層のみを有するLEDハウジングを含むLED照明器具の断面図を示す。図3Bは、図3AのLED照明器具の熱的特性を模擬するLED模擬試験装置の断面図を示す。FIG. 3A shows a cross-sectional view of an LED luminaire that includes an LED housing having only a metal layer. 3B shows a cross-sectional view of an LED simulation test apparatus that simulates the thermal characteristics of the LED lighting fixture of FIG. 3A. 図4Aは、ポリマー樹脂層のみを有し金属被覆層を有しないLEDハウジングを含むLED照明器具の断面図を示す。図4Bは、図4AのLED照明器具の熱的特性を模擬するLED模擬試験装置の断面図を示す。FIG. 4A shows a cross-sectional view of an LED lighting fixture that includes an LED housing with only a polymer resin layer and no metallization layer. 4B shows a cross-sectional view of an LED simulation test apparatus that simulates the thermal characteristics of the LED lighting fixture of FIG. 4A. 図5Aは、ポリマー樹脂層を完全に被覆する金属層を有する2部分構成のLEDハウジングを含む、本明細書に記載するLED照明器具の断面図を示す。図5Bは、図5AのLED照明器具の熱的特性を模擬するLED模擬試験装置の断面図を示す。FIG. 5A shows a cross-sectional view of an LED lighting fixture as described herein including a two-part LED housing having a metal layer that completely covers the polymer resin layer. FIG. 5B shows a cross-sectional view of an LED simulation test apparatus that simulates the thermal characteristics of the LED lighting apparatus of FIG. 5A. 図6Aは、長さ25mmの金属層であり、樹脂層を部分的に被覆する金属層を有する2部分構成のLEDハウジングを含む、本明細書に記載するLED照明器具の断面図を示す。図6Bは、図6AのLED照明器具の熱的特性を模擬するLED模擬試験装置の断面図を示す。FIG. 6A shows a cross-sectional view of an LED luminaire described herein, including a two-part LED housing that is a 25 mm long metal layer with a metal layer partially covering the resin layer. 6B shows a cross-sectional view of an LED simulation test apparatus that simulates the thermal characteristics of the LED lighting apparatus of FIG. 6A. 図7Aは、長さ20mmの金属層であり、樹脂層を部分的に被覆する金属層を有する2部分構成のLEDハウジングを含む、本明細書に記載するLED照明器具の断面図を示す。図7Bは、図7AのLED照明器具の熱的特性を模擬するLED模擬試験装置の断面図を示す。FIG. 7A shows a cross-sectional view of an LED luminaire described herein, including a two-part LED housing that is a 20 mm long metal layer with a metal layer partially covering the resin layer. FIG. 7B shows a cross-sectional view of an LED simulation test apparatus that simulates the thermal characteristics of the LED lighting apparatus of FIG. 7A. 比較例2または3として用いた長方形試験片であって樹脂層のみから構成される試験片の平面斜視図を示す。The top perspective view of the test piece which is a rectangular test piece used as the comparative example 2 or 3 and is comprised only from a resin layer is shown. 金属層によって完全に被覆された樹脂層を有する実施例E1およびE4において用いた長方形試験片の平面斜視図を示す。FIG. 2 shows a plan perspective view of a rectangular test piece used in Examples E1 and E4 having a resin layer completely covered with a metal layer.

定義
本明細書において議論され、かつ請求項において引用される用語の意味を解釈するために、以下の定義を用いるものとする。
本明細書に用いる場合、冠詞の「a」は、1つと同様に1つよりも多いものをも示し、必ずしもその関連名詞を単数に制限しない。
本明細書に用いる場合、用語の「約(about)」および「・・・または約・・・で(at or about)」は、当該の量または値が、指示された値、あるいは、近似的に同じまたはおよそ同じ何らかの他の値であり得ることを意味する。この用語は、類似の値が、請求項に引用される等価の結果または効果を実現することを伝達するように意図されている。
本明細書に用いる場合、用語の「含む(comprises/comprising)」、「含む、包含する(includes/including)」、「有する(has/having)」、あるいはこれらの任意の他の変形句は、非排他的な包摂を意味する。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、列挙された要素のみに限定されるのではなく、明示的には列挙されていない他の要素、あるいは、本来固有の他の要素を包含することができる。さらに、「または、あるいは(or)」は、明示的にそうでない旨言明されない限り、包含的な「or」を意味し、排他的な「or」を意味しない。例えば、条件「Aまたは、あるいはB(A or B)」は、次のいずれか一項によって満足される。すなわち、「Aが真であり(または存在し)、Bが偽である(存在しない)」、「Aが偽であり(または存在せず)、Bが真である(または存在する)」、および、「AおよびBの両者が真である(または存在する)」である。
本明細書に用いる場合、用語の「含む(comprises/comprising)」、「含む、包含する(includes/including)」、「有する(has/having)」、「から実質的に構成される(consisting essentially of)」、および「から構成される(consisting of)」、あるいはこれらの任意の他の変形句は、非排他的な包摂または排他的な包摂のいずれかを意味することができる。
これらの用語が非排他的な包摂を意味する場合は、要素のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、列挙された要素に限定されるのではなく、明示的には列挙されていない他の要素、あるいは、本来固有のものと言える他の要素を包含することができる。さらに、明示的にそうでない旨言明されない限り、「または、あるいは(or)」は、包含的な「or」を意味し、排他的な「or」を意味しない。例えば、条件「Aまたは、あるいはB(A or B)」は、次のいずれか一項によって満足される。すなわち、「Aが真であり(または存在し)、Bが偽である(存在しない)」、「Aが偽であり(または存在せず)、Bが真である(または存在する)」、および、「AおよびBの両者が真である(または存在する)」である。
これらの用語が比較的に排他的な包摂を意味する場合は、これらの用語は、請求項の範囲を、当該発明の新規の要素に実質的に影響を及ぼすそれらの列挙された材料またはステップに制限する。
これらの用語が完全に排他的な包摂を意味する場合は、これらの用語は、請求項に明示的に列挙されないいかなる要素、ステップまたは構成要素をも排除する。
本明細書に用いる場合、用語の「製品(article)」は、未完成のまたは完成した品目、物品または物体、あるいは、未完成のまたは完成した品目、物品または物体の要素または特徴を意味する。本明細書に用いる場合、製品が未完成である時は、用語の「製品」は、完成した製品に含まれるであろう任意の品目、物品、物体、要素、装置など、および/または、完成製品にするためにさらなる加工処理が施されるであろう任意の品目、物品、物体、要素、装置などを意味することができる。本明細書に用いる場合、製品が完成している時は、用語の「製品」は、完成するための加工処理が施されており、それによって特定の使用/目的に適した品目、物品、物体、要素、装置などを意味する。
製品は、部分的に完成してさらなる加工処理が予定される1つ以上の要素または部分組立品、あるいは、完成製品を一緒に構成する他の要素/部分組立品と組み立てられる1つ以上の要素または部分組立品を含むことができる。さらに、本明細書に用いる場合、用語の「製品」は製品のシステムまたは形態を意味することができる。
本明細書に用いる場合、用語の「アルマイト被膜(Almite/Alumite coating)」は、「oxo(oxoalumanoxy)alumane」のIUPAC名称、CAS登録番号90669−62−8およびAl23の化学式を有するアノード酸化被膜を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「内側の(inner)」は、LEDモジュールにより近いハウジング層としての樹脂層の配置を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「外側の(outer)」は、LEDモジュールから離れた側に配置される層としての金属層の配置を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「被覆する(overlying)」、「被覆された(overlain)」は、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングにおける樹脂層に対する金属層の方位を意味しており、金属層がLEDモジュールから最も離れた樹脂層の表面上にかつそれに隣接して配置され、従って、金属層をハウジングの外側の層として位置付けることを表している。
本明細書に用いる場合、用語の「熱伝導性の(thermal conductive)」、「熱伝導率(thermal conductivity)」は、記号kによって示され、材料の熱伝導能力の特性を意味する。熱伝導率が高い材料を横切る伝熱は、熱伝導率が低い材料を横切る伝熱よりも速い速度で生起する。材料の熱伝導率は温度によって変化する。一般的に、材料は、平均温度が高くなる程、熱伝導性が高くなる。熱伝導率の逆数が熱抵抗率であり、記号 で表される。熱伝導率は、W/m,Kの単位、すなわち、ワット毎メートル毎ケルビンで測定される。
本明細書に用いる場合、用語の「熱放射性の(thermal emissive)」、「熱放射率(thermal emissivity)」(通常、記号εまたはeで表される)は、一般的に、材料の表面において放射によってエネルギーを射出する材料の相対的能力特性を意味する。それは、当該材料が放射するエネルギーの、同じ温度において黒体が放射するエネルギーに対する比である。真の黒体はε=1であるのに対して、現実のいかなる物体の熱放射率もε<1であろう。放射率は無次元量である。一般的に、材料が暗くかつ黒色になる程、熱放射率は1に近付く。材料の反射性が増大する程、その放射率は低下する。高度に研磨された銀の放射率は約0.02である。
本明細書に用いる場合、用語の「電気絶縁性の(electrically insulating)」は、電荷の流れに抵抗する材料の性能を意味する。このような材料は誘電体であると呼称される。電気絶縁性能の典型的な指標は、記号ρ(ロー)で表される体積抵抗率である。「体積抵抗率(volume resistivity)」は「電気抵抗率(electrical resistivity)」としても知られるが、これは、材料が電流をどの程度強く遮るかを示す尺度を意味する。抵抗率が低いことは、電荷の移動を容易に許容する材料を表す。電気抵抗率のSI単位はオームメートル(Ωm)である。
本明細書に用いる場合、用語の「熱可塑性ポリマー(thermoplastic polymer)」は、熱すると液体になり、十分に冷却すると凍結して非常にガラス的な状態になるポリマーを意味する。この特性のため、熱可塑性ポリマーは鋳造可能である。熱可塑性ポリマーは、その固有のガラス転移温度Tgを超えると、弾性を呈し可撓性を有する。第2のより高い融解温度Tm未満では、大抵の熱可塑性樹脂は、アモルファス領域と交互になる結晶性領域を有し、そのアモルファス領域内では、鎖はランダムコイルに近付いている。アモルファス領域は弾性をもたらし、結晶性の領域は強度および剛性に寄与する。
本明細書に用いる場合、用語の「熱の消散(heat dissipation)」は、電子デバイスおよび回路が時間の経過と共に発生させる熱の消失を意味する。これは、これらのデバイスが信頼性を改善し、早すぎる故障を避けるために必要である。
本明細書に用いる場合、用語の「熱シンク(heat sink)」は、固体材料内部で発生した熱を、空気または液体のような流体媒体に伝達する構成要素または組立品を意味する。熱伝導に関するFourierの法則は、x方向の1次元形式に簡単化した形において、材料体内部に温度勾配が存在すると、その温度勾配および伝熱断面積の積に比例する速度で、熱が高温領域から低温領域に伝達されることを示している。
本明細書に用いる場合、用語の「温度勾配」は、温度の差異であり、差分[d]T0−T1または差分[d]T1−T2として特定される。
本明細書に用いる場合、伝熱断面積は1に設定された。
本明細書に用いる場合、用語としての模擬LEDハウジングの「熱シンク効果(heat sink effect)」は、ある特定の上記の温度勾配を横切って熱を伝達する模擬LEDハウジングの能力を意味する。この用語は、また、熱消散の有効性、またはこれらの模擬LEDハウジングの熱消散能力をも意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「オーバーモールディング(overmolding)」は、金属層を含む第2構成要素の上に熱可塑性樹脂の部分が直接鋳造されるプロセスを意味する。オーバーモールディングは、一般的に、1つの密着した構成要素を形成するために、2つの別個の材料を使用することを意味している。オーバーモールディングには2種類の方法、すなわち、インサート法および「2回鋳造法(two−shot)」があるが、インサートオーバーモールディング法がより一般的な方法であり、1つの材料(通常エラストマー)が、2次「基板」材料(通常剛性のプラスチックまたは物体)「の上に(over)」成形される射出成形法である。
本明細書に用いる場合、「発光ダイオード(light emitting diode)」は「LED」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「マイクロンメートル(micron meters)」は「ミクロン」または「μm」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「ミリメートル(millimeter)」は「mm」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「重量パーセント(weight percent)」は「重量%」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「アルミニウム(aluminum)」は「Al」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「熱源(heat source)」は「HS」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「ワット毎メートル毎ケルビン(Watts per meter at °Kelvin)」は「W/m,K」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「オームメートル(ohm meter)」は「Ωm」と略記することができる。
Definitions The following definitions shall be used to interpret the meaning of the terms discussed herein and cited in the claims.
As used herein, the article “a” indicates more than one as well as one, and does not necessarily limit its associated noun to the singular.
As used herein, the terms "about" and "... or about ..." mean that the amount or value is the indicated value or approximate Can be the same or approximately the same as some other value. This term is intended to convey that similar values achieve the equivalent result or effect recited in the claims.
As used herein, the terms “comprises / comprising”, “includes / inclusions”, “has / having”, or any other variations thereof, Means non-exclusive inclusion. For example, a process, method, product or apparatus that includes a list of elements is not limited to only those elements that are listed, but other elements that are not explicitly listed, or other elements that are inherently unique. Can be included. Further, “or” means an inclusive “or” and not an exclusive “or”, unless expressly stated otherwise. For example, the condition “A or B (A or B)” is satisfied by any one of the following terms. That is, “A is true (or exists), B is false (does not exist)”, “A is false (or does not exist), and B is true (or exists)”, And “both A and B are true (or exist)”.
As used herein, the terms “comprises / comprising”, “includes / including”, “has / having”, “consisting essentially”. of) ”, and“ consisting of ”, or any other variations thereof, can mean either non-exclusive inclusion or exclusive inclusion.
Where these terms mean non-exclusive inclusion, the process, method, product or apparatus containing the list of elements is not limited to the listed elements, but is not explicitly listed. Or other elements that are inherently unique. Further, unless expressly stated otherwise, “or” means an inclusive “or” and not an exclusive “or”. For example, the condition “A or B (A or B)” is satisfied by any one of the following terms. That is, “A is true (or exists), B is false (does not exist)”, “A is false (or does not exist), and B is true (or exists)”, And “both A and B are true (or exist)”.
Where these terms mean relatively exclusive inclusion, these terms are intended to limit the scope of the claims to those listed materials or steps that substantially affect the novel elements of the invention. Restrict.
Where these terms mean completely exclusive inclusion, these terms exclude any element, step or component not explicitly recited in a claim.
As used herein, the term “article” means an unfinished or completed item, article or object, or an element or feature of an unfinished or completed item, article or object. As used herein, when a product is incomplete, the term “product” means any item, article, object, element, device, etc., and / or finished that will be included in the finished product. It can mean any item, article, object, element, device, etc. that will be further processed to become a product. As used herein, when a product is complete, the term “product” has been processed to complete, whereby an item, article, or object suitable for a particular use / purpose. , Element, device, etc.
Product is one or more elements or subassemblies that are partially completed and scheduled for further processing, or one or more elements that are assembled with other elements / subassemblies that together make up the finished product Or a subassembly can be included. Further, as used herein, the term “product” can mean a system or form of product.
As used herein, the term “Almite / Alumite coating” refers to an anode having the IUPAC name of “oxo (oxoalumanoxy) aluminume”, CAS Registry Number 90669-62-8 and Al 2 O 3. It means an oxide film.
As used herein, the term “inner” means the placement of a resin layer as a housing layer closer to the LED module.
As used herein, the term “outer” refers to the placement of a metal layer as a layer placed on the side away from the LED module.
As used herein, the terms “overlying” and “overline” refer to the orientation of the metal layer relative to the resin layer in the LED luminaire housing described herein. The metal layer is disposed on and adjacent to the surface of the resin layer farthest from the LED module, thus representing the positioning of the metal layer as the outer layer of the housing.
As used herein, the terms “thermal conductive” and “thermal conductivity” are indicated by the symbol k and refer to the properties of the material's thermal conductivity. Heat transfer across a material with high thermal conductivity occurs at a faster rate than heat transfer across a material with low thermal conductivity. The thermal conductivity of the material varies with temperature. In general, the higher the average temperature of the material, the higher the thermal conductivity. The reciprocal of thermal conductivity is thermal resistivity and is represented by the symbol. Thermal conductivity is measured in units of W / m, K, ie watts per meter and Kelvin.
As used herein, the terms “thermal emissive”, “thermal emissivity” (usually represented by the symbol ε or e) generally refer to the surface of a material. It refers to the relative ability characteristics of a material to emit energy by radiation. It is the ratio of the energy emitted by the material to the energy emitted by the black body at the same temperature. A true blackbody has ε = 1, whereas the thermal emissivity of any real object will be ε <1. Emissivity is a dimensionless quantity. In general, the darker and blacker the material, the closer to 1 the thermal emissivity. As the reflectivity of the material increases, its emissivity decreases. The emissivity of highly polished silver is about 0.02.
As used herein, the term “electrically insulating” refers to the ability of a material to resist charge flow. Such a material is referred to as a dielectric. A typical index of electrical insulation performance is the volume resistivity represented by the symbol ρ (low). “Volume resistivity”, also known as “electrical resistivity,” means a measure of how strongly a material blocks current. A low resistivity represents a material that readily allows charge transfer. The SI unit of electrical resistivity is ohm meter (Ωm).
As used herein, the term “thermoplastic polymer” refers to a polymer that becomes liquid when heated and freezes when fully cooled to a very glassy state. Because of this property, thermoplastic polymers can be cast. Thermoplastic polymers have exceeds its intrinsic glass transition temperature T g, the flexibility exhibits elasticity. Below the second higher melting temperature T m , most thermoplastics have crystalline regions that alternate with amorphous regions, in which the chains are closer to random coils. Amorphous regions provide elasticity and crystalline regions contribute to strength and stiffness.
As used herein, the term “heat dissipation” refers to the loss of heat that electronic devices and circuits generate over time. This is necessary for these devices to improve reliability and avoid premature failure.
As used herein, the term “heat sink” means a component or assembly that transfers heat generated within a solid material to a fluid medium such as air or liquid. In the simplified form of the one-dimensional form in the x direction, Fourier's law for heat conduction is that when there is a temperature gradient inside the material body, the heat is heated at a rate proportional to the product of the temperature gradient and heat transfer cross section It is transmitted from the region to the low temperature region.
As used herein, the term “temperature gradient” is a difference in temperature, specified as a difference [d] T 0 −T 1 or a difference [d] T 1 −T 2 .
As used herein, the heat transfer cross section was set to 1.
As used herein, the term “heat sink effect” of a simulated LED housing refers to the ability of the simulated LED housing to transfer heat across certain of the above temperature gradients. The term also refers to the effectiveness of heat dissipation or the heat dissipation capability of these simulated LED housings.
As used herein, the term “overmolding” refers to a process in which a portion of a thermoplastic resin is cast directly onto a second component that includes a metal layer. Overmolding generally means using two separate materials to form one coherent component. There are two types of overmolding, namely the insert method and the “two-shot” method, but the insert overmolding method is a more general method and one material (usually an elastomer) is used. An injection molding process in which a secondary “substrate” material (usually a rigid plastic or object) is “over” molded.
As used herein, “light emitting diode” can be abbreviated as “LED”.
As used herein, “micron meters” can be abbreviated as “micron” or “μm”.
As used herein, “millimeter” can be abbreviated as “mm”.
As used herein, “weight percent” can be abbreviated as “wt%”.
As used herein, “aluminum” can be abbreviated as “Al”.
As used herein, “heat source” can be abbreviated as “HS”.
As used herein, “Watts per meter at Kelvin” can be abbreviated as “W / m, K”.
As used herein, “ohm meter” can be abbreviated as “Ωm”.

範囲
本明細書において明確に言及されるいかなる範囲も、明示的にそうでない旨言明されない限り、その終端値を包含する。範囲としての量、濃度、あるいは他の値またはパラメータへの言及は、任意の上限範囲値および任意の下限範囲値の任意の対から形成されるすべての範囲を、そのような対が本明細書に別個に開示されているか否かには関係なく特定的に開示している。本明細書に記載するプロセスおよび製品は、本明細書における範囲の規定において開示される特定の値に限定されない。
Ranges Any range explicitly referred to herein includes its end values unless expressly stated otherwise. References to amounts, concentrations, or other values or parameters as ranges are intended to refer to all ranges formed from any pair of any upper range value and any lower range value as such Specific disclosures whether or not they are disclosed separately. The processes and products described herein are not limited to the specific values disclosed in the scope definitions herein.

好ましい変形態様
本明細書に記載するプロセス、組成物および製品の、材料、方法、ステップ、値および/または範囲などに関する任意の変形態様の本明細書における開示は、−好ましい変形態様として特定されていてもいなくても−このような材料、方法、ステップ、値、範囲などの任意の組合せを包含する任意のプロセスおよび製品を開示するように特別に意図されている。請求項に対する鮮明かつ十分な支持を提供するために、このように開示されるいかなる組合せも、本明細書に記載するプロセス、組成物および製品の好ましい変形態様であるように特別に意図されている。
Preferred Variations The disclosure herein of any variations relating to materials, methods, steps, values and / or ranges, etc. of the processes, compositions and products described herein is identified as preferred variations. With or without-it is specifically intended to disclose any process and product that encompasses any combination of such materials, methods, steps, values, ranges, and the like. In order to provide clear and sufficient support for the claims, any combination thus disclosed is specifically intended to be a preferred variant of the processes, compositions and products described herein. .

一般的事項
本明細書においては、次のような発光ダイオード(LED)照明器具が記載される。すなわち、
a.少なくとも1つのLEDチップと、
b.少なくとも1つのLEDチップが配備される金属プレートと、
c.少なくとも1つのLEDチップと電気接触するLEDモジュールと、
d.金属プレートと接触するハウジングであって、LEDモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード(LED)照明器具であって、
このハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から40W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
発光ダイオード(LED)照明器具である。
General Matters In this specification, the following light emitting diode (LED) lighting fixtures are described. That is,
a. At least one LED chip;
b. A metal plate on which at least one LED chip is deployed;
c. An LED module in electrical contact with at least one LED chip;
d. A housing in contact with the metal plate, in which the LED module is disposed;
A light emitting diode (LED) lighting fixture comprising:
This housing
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition,
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 40 W / m, K and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Have
A light emitting diode (LED) lighting fixture.

また、本明細書においては、本明細書に記載するLED照明器具の内部に配備されるLEDハウジングが記載される。
この場合、このLEDハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から40W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する。
Also described herein is an LED housing that is deployed within the LED luminaire described herein.
In this case, the LED housing is
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition,
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 40 W / m, K and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Have.

本明細書に記載するいかなるLED照明器具またはLEDハウジングにおいても、熱可塑性樹脂組成物は、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)ポリマーおよび/またはこれらのコポリマーからなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むことができる。本明細書に記載するいかなるLED照明器具においても、熱可塑性樹脂は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択することができ、107Ωcmより大きい体積抵抗率ρを有することができる。本明細書に記載するいかなるLED照明器具の金属層も、被膜処理された金属層が0.5〜0.8の熱放射率を有することを保証するに十分な程度の厚さのアノードアルミニウム被膜を含むことができる。さらに、金属層は、樹脂層の外表面の全長、または10mm、または15mm、または20mm、または25mm、または30mm、または35mm、または40mm、または50mmのいずれかを被覆することができる。 In any LED luminaire or LED housing described herein, the thermoplastic resin composition is made from polyethylene, polyvinylidene fluoride, polypropylene, nylon, polyester, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) polymer and / or copolymers thereof. A thermoplastic resin selected from the group consisting of can be included. In any LED lighting fixture described herein, the thermoplastic resin can be selected from the group consisting of polyester terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, copolyetherester elastomer, and any mixtures thereof; It can have a volume resistivity ρ greater than 10 7 Ωcm. The metal layer of any LED luminaire described herein is an anode aluminum coating that is sufficiently thick to ensure that the coated metal layer has a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Can be included. Further, the metal layer can cover either the full length of the outer surface of the resin layer, or 10 mm, or 15 mm, or 20 mm, or 25 mm, or 30 mm, or 35 mm, or 40 mm, or 50 mm.

本明細書に記載する好ましいLEDハウジングにおいては、熱可塑性樹脂組成物は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むことができ、107Ωcmより大きい体積抵抗率ρを有することができる。また、本明細書に記載する好ましいLEDハウジングにおいては、金属層は、アノードアルミニウム酸化被膜を含むことができ、25W/m,K〜32W/m,Kの熱伝導率と、0.6〜0.8の熱放射率とを有することができ、かつ、樹脂層の外表面の20mm〜25mmを被覆することができる。 In the preferred LED housing described herein, the thermoplastic resin composition is a thermoplastic selected from the group consisting of polyester terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, copolyetherester elastomer, and any mixtures thereof. Resin can be included and can have a volume resistivity ρ greater than 10 7 Ωcm. Also, in the preferred LED housing described herein, the metal layer can include an anode aluminum oxide coating, with a thermal conductivity of 25 W / m, K-32 W / m, K, and 0.6-0. .8 and can cover 20 mm to 25 mm of the outer surface of the resin layer.

また、本明細書においては、LED照明器具における本明細書に記載するLEDハウジングの使用が記載される。これによって、少なくとも1つのLEDチップの、5ミリメートル、または4ミリメートル、または3ミリメートル、または2ミリメートル、または1ミリメートル以内において測定される温度が70℃未満になる。少なくとも1つのLEDチップの、5ミリメートル、または4ミリメートル、または3ミリメートル、または2ミリメートル、または1ミリメートル以内において測定される温度は、好ましくは、70℃より、少なくとも10℃、または11℃、または12℃、または15℃、または18℃だけ低い。   Also described herein is the use of the LED housing described herein in an LED lighting fixture. This results in a temperature measured within 5 millimeters, or 4 millimeters, or 3 millimeters, or 2 millimeters, or 1 millimeter of at least one LED chip below 70 ° C. The temperature measured within 5 millimeters, or 4 millimeters, or 3 millimeters, or 2 millimeters, or 1 millimeter of at least one LED chip is preferably greater than 70 ° C., at least 10 ° C., or 11 ° C., or 12 C, or 15 ° C, or 18 ° C lower.

また、本明細書においては、本明細書に記載する任意のLED照明器具内に配備される少なくとも1つのLEDチップの、5ミリメートル、または4ミリメートル、または3ミリメートル、または2ミリメートル、または1ミリメートル以内の温度を、70℃未満に、あるいは、70℃より少なくとも10℃、または11℃、または12℃、または15℃、または18℃だけ低く維持するステップ、
を含むプロセスが記載される。
Also, as used herein, at least one LED chip deployed within any LED luminaire described herein is within 5 millimeters, or 4 millimeters, or 3 millimeters, or 2 millimeters, or 1 millimeter. Maintaining the temperature of less than 70 ° C. or at least 10 ° C., or 11 ° C., or 12 ° C., or 15 ° C., or 18 ° C. below 70 ° C.,
A process including is described.

また、本明細書においては、LED照明器具の製作プロセスが記載される。このプロセスは、
本明細書に記載する任意のLED照明器具の金属プレートであって、少なくとも1つのLEDチップがその上に配備される金属プレートを、本明細書に記載する任意のLEDハウジングに装着するステップを含み、
このハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)その樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から40W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する。
Also described herein is a process for making LED lighting fixtures. This process
Mounting a metal plate of any LED luminaire described herein, on which at least one LED chip is disposed, to any LED housing described herein. ,
This housing
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes a thermoplastic resin composition,
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 40 W / m, K and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Have.

先行技術のLED照明器具
図1は、先行技術による従来型のLED照明器具10の断面図を示す。このLED照明器具10は、回路ボード102の上に実装されるLEDチップ100を有し、回路ボード102は、続いて金属プレート104の上に直接接触するように装着される。LEDチップ100は光源として機能し、熱を放射し、従って熱源としても作用する。
Prior Art LED Lighting Fixture FIG. 1 shows a cross-sectional view of a conventional LED lighting fixture 10 according to the prior art. The LED lighting fixture 10 has an LED chip 100 mounted on a circuit board 102, and the circuit board 102 is subsequently mounted so as to be in direct contact with the metal plate 104. The LED chip 100 functions as a light source, radiates heat, and thus also acts as a heat source.

金属プレート104は、通常金属製のハウジング106と直接接触すると共にそれに取り付けられ、制御ドライバ108と、電気絶縁材料からなるそのカバー110とを閉囲する。LEDモジュール150は、金属プレート104と、LEDチップ100と、制御ドライバ108と、カバー110とを包含する。   The metal plate 104 is in direct contact with and attached to a metal housing 106, usually enclosing the control driver 108 and its cover 110 made of an electrically insulating material. The LED module 150 includes the metal plate 104, the LED chip 100, the control driver 108, and the cover 110.

金属プレート104は、回路ボード102用の支持部材を提供する他に、チップが放射する熱を消散する。電極112、114が、ハウジング106に対する基礎を形成すると共に、制御ドライバ108を外部電源に接続する。電気絶縁材料からなる絶縁性樹脂116が、ハウジングを各電極から分離し、かつ、電極を相互に電気絶縁する。電極112は、図示のようにハウジングが載る基礎として機能し、絶縁性樹脂116によって電極112から絶縁される電極114は、外部電源に接続されるか、接続することができる。種々の電気的な構成要素を接続する電気配線は示されていない。   In addition to providing a support member for the circuit board 102, the metal plate 104 dissipates the heat radiated by the chip. Electrodes 112 and 114 form the basis for the housing 106 and connect the control driver 108 to an external power source. An insulating resin 116 made of an electrically insulating material separates the housing from each electrode and electrically insulates the electrodes from each other. The electrode 112 functions as a base on which the housing is mounted as shown in the figure, and the electrode 114 insulated from the electrode 112 by the insulating resin 116 can be connected to an external power source. The electrical wiring connecting the various electrical components is not shown.

本明細書に記載するLED照明器具の構造
図2は、本明細書に記載しかつ特許請求するLED照明器具の一変形態様を示す。本明細書に記載するLED照明器具のハウジングは、先行技術のLED照明器具に比べて、LEDチップまたはLEDモジュールからの周囲環境への一層良好な熱の伝達を提供する。すなわち、ハウジングの構造が、ハウジング材料の伝導特性と一緒になって、既知の場合よりも一層良好な、LEDチップから熱を消散する熱シンク効果を提供する。伝熱における改良は、部分的には、先行技術によるLED照明器具が殆ど完全に金属製のハウジングを有し、そのハウジングが、ハウジングから分離した要素としてのLED制御ドライバカバーを含んでいるという状況から生じている。
Structure of LED Lighting Fixture Described herein FIG. 2 illustrates one variation of the LED lighting fixture described and claimed herein. The LED luminaire housing described herein provides better heat transfer from the LED chip or LED module to the surrounding environment compared to prior art LED luminaires. That is, the structure of the housing, together with the conductive properties of the housing material, provides a better heat sink effect that dissipates heat from the LED chip than is known. The improvement in heat transfer is partly the situation in which prior art LED luminaires have an almost completely metal housing, which includes an LED control driver cover as a separate element from the housing. Arising from.

図2は、回路ボード202の上に実装されたチップ200を有するLED照明器具20を示す。この回路ボード202は、続いて金属プレート204の上に直接接触するように装着される。制御ドライバ208を閉囲するハウジング206は、樹脂層205および金属層207を含み、この金属層207は樹脂層の外表面上に被覆状に配備される。樹脂層205は、本明細書に記載する電気絶縁性の熱可塑性組成物から製作されており、制御ドライバ208用のカバーとしての役割を果たすので、図1の先行技術によるLED照明器具における要素110と同じ機能を有する。   FIG. 2 shows an LED luminaire 20 having a chip 200 mounted on a circuit board 202. The circuit board 202 is then mounted in direct contact with the metal plate 204. The housing 206 that encloses the control driver 208 includes a resin layer 205 and a metal layer 207, and the metal layer 207 is disposed on the outer surface of the resin layer in a covering manner. Resin layer 205 is made from an electrically insulating thermoplastic composition as described herein and serves as a cover for control driver 208 so that element 110 in the prior art LED luminaire of FIG. Has the same function.

金属層207は、金属プレート204と接触していると同時に樹脂層205の上に配備されており、それによって、LED照明器具のLEDチップ端部における金属ハウジング部分を形成している。金属層207は、樹脂層205の外表面の全表面または一部分を被覆することができる。図2は、金属層207が、樹脂層205の外表面を、金属プレート204から制御ドライバ208の長さの少なくとも一部分に相当する長さにわたって被覆する状況を表現している。図5Aは、金属層207が、樹脂層205の全外表面を被覆する状況を表現している。電極212および214は、樹脂層205と同じまたは類似の絶縁性熱可塑性組成物製とすることができる絶縁性樹脂216によって絶縁される。図1に示す従来型のLED照明器具とのこの構造的差異のために、図2のLEDモジュール250はLED照明器具20と実質的に一致することになる。   The metal layer 207 is disposed on the resin layer 205 at the same time as being in contact with the metal plate 204, thereby forming a metal housing portion at the LED chip end of the LED lighting fixture. The metal layer 207 can cover the entire surface or a part of the outer surface of the resin layer 205. FIG. 2 represents a situation in which the metal layer 207 covers the outer surface of the resin layer 205 over a length corresponding to at least a part of the length of the control driver 208 from the metal plate 204. FIG. 5A represents a situation where the metal layer 207 covers the entire outer surface of the resin layer 205. The electrodes 212 and 214 are insulated by an insulating resin 216 that can be made of the same or similar insulating thermoplastic composition as the resin layer 205. Due to this structural difference from the conventional LED luminaire shown in FIG. 1, the LED module 250 of FIG. 2 will substantially match the LED luminaire 20.

図1に示す先行技術によるLED照明器具と、本明細書に記載されかつ図2に表現されるLED照明器具との間の主たる構造的差異は、(1)別個の制御ドライバカバー110(図1)が不必要として取り除かれたこと、(2)ハウジング206(図2)が、(図1における)カバー110の場所を占めると共に、2層を有する、すなわち、樹脂層205と、部分的にまたは全体的に広がる被覆金属層207とを有すること、である。樹脂層205は、制御ドライバカバーおよびハウジングの両者として作用し得る。その理由は、(1)樹脂層205は、制御ドライバを閉囲するのに適した空洞を形成するように任意の適切な幾何学的形状に射出成形できるからであり、かつ、(2)樹脂層205は、電気絶縁性の熱可塑性組成物から構成されるので、絶縁性樹脂216と一体化することができ、その結果、従来型の主として金属製のLED照明器具のハウジングより軽量の単一LEDハウジングが作り出されるからである。   The main structural differences between the LED luminaire according to the prior art shown in FIG. 1 and the LED luminaire described herein and represented in FIG. 2 are (1) a separate control driver cover 110 (FIG. 1). ) Has been removed unnecessarily, (2) the housing 206 (FIG. 2) occupies the cover 110 (in FIG. 1) and has two layers, ie, a resin layer 205 and / or And having a covering metal layer 207 that spreads as a whole. The resin layer 205 can act as both a control driver cover and a housing. The reason is that (1) the resin layer 205 can be injection molded into any suitable geometric shape to form a cavity suitable for enclosing the control driver, and (2) the resin Since layer 205 is composed of an electrically insulating thermoplastic composition, layer 205 can be integrated with insulating resin 216, resulting in a single unit that is lighter in weight than the housing of conventional, primarily metal LED lighting fixtures. This is because an LED housing is created.

本明細書に記載するLED照明器具のハウジングはいかにしてLEDチップから熱を伝達するか
本明細書に記載するLED照明器具は、本明細書に記載するLED照明器具のハウジング構造の2部分構成の特性に依拠しており、特に以下の特徴、すなわち、(1)金属層を含む材料の選択、(2)樹脂層が金属層によって完全にまたは部分的に被覆されること、(3)金属層が、LEDチップを最終的に保持する金属プレートと接触していること、および、(4)樹脂層が絶縁性であること、に依拠している。従って、熱源としてのLEDチップから熱を放散する有効な伝熱を促進するのは、金属層および金属プレートの間の接触を包含するハウジング構造であり、同時に、金属層および樹脂層の材料特性である。
How the LED luminaire housing described herein transfers heat from the LED chip The LED luminaire described herein is a two-part configuration of the housing structure of the LED luminaire described herein. In particular, the following characteristics: (1) selection of the material containing the metal layer, (2) the resin layer is completely or partially covered by the metal layer, (3) metal It relies on the layer being in contact with the metal plate that ultimately holds the LED chip and (4) the resin layer is insulative. Therefore, it is the housing structure that includes the contact between the metal layer and the metal plate that facilitates effective heat transfer to dissipate heat from the LED chip as the heat source, while at the same time the material properties of the metal layer and the resin layer. is there.

要点を言えば、樹脂層が、LEDモジュールに最も近いその位置において熱的絶縁層として作用し、LEDチップおよびLEDモジュールからの熱が主として金属プレートを通って流れるようにすることである。金属層は、樹脂層を被覆すると共に金属プレートに電気的に接続されているので、金属プレートからの熱を周囲環境に流すための熱シンクとして作用する。さらに、金属層の熱伝導率と熱放射率とが、金属層の熱シンクとしての有効性を決定するのに役立つ。   In essence, the resin layer acts as a thermal insulation layer at that location closest to the LED module, allowing heat from the LED chip and LED module to flow primarily through the metal plate. Since the metal layer covers the resin layer and is electrically connected to the metal plate, it acts as a heat sink for flowing heat from the metal plate to the surrounding environment. In addition, the thermal conductivity and thermal emissivity of the metal layer help determine the effectiveness of the metal layer as a heat sink.

具体的には、また図2を続けて参照すると、本明細書に記載する2層のハウジング構造を通る有効な伝熱を促進するために、金属層207は、十分に高い熱伝導率、すなわち20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)より高い熱伝導率と、十分に高い熱放射率、すなわち0.5より大きいεとの複合特性を有するように選択されるべきである。このような複合特性を有する適切な材料として、マグネシウム、アルミニウム、チタンなどが含まれるが、これに限定されない。アルミニウムが、軽量であり、かつ、一般的にアルマイト(AlmiteまたはAlumite)被膜と呼称されると共に「oxo(oxoalumanyloxy)alumane」のIUPAC[国際純正・応用化学連合(International Union of Pure and Applied Chemistry)]名称を有するアノードアルミニウム酸化被膜で被膜処理できるので、好ましい。   Specifically, and with continued reference to FIG. 2, in order to facilitate effective heat transfer through the two-layer housing structure described herein, the metal layer 207 has a sufficiently high thermal conductivity, ie, It should be chosen to have a combined property of thermal conductivity higher than 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) and a sufficiently high thermal emissivity, ie ε greater than 0.5. Suitable materials having such composite properties include, but are not limited to magnesium, aluminum, titanium, and the like. Aluminum is lightweight and is commonly referred to as an alumite or aluminum coating and is an IUPAC of the “oxo (oxalumanyloxy) alumane” [International Union of Pure and Applied Chemistry]. Since it can be coated with an anode aluminum oxide film having a name, it is preferable.

本明細書に記載するLED照明器具のハウジングにおいては、金属層として、アルミニウム合金、特に、一般的に利用可能なアルミニウム−ケイ素−銅合金であるADC12合金を使用することができる。ADC12合金の熱伝導率は約96W/m,Kであるが、その熱放射率εは非常に低く、約0.02〜0.04である。   In the housing of the LED luminaire described herein, an aluminum alloy, particularly an ADC12 alloy, which is a commonly available aluminum-silicon-copper alloy, can be used as the metal layer. The ADC12 alloy has a thermal conductivity of about 96 W / m, K, but its thermal emissivity ε is very low, about 0.02 to 0.04.

ADC12はLED照明器具のハウジング用の鋳造材料として一般的に使用されてきたが、そのコストがアルマイト被膜処理アルミニウムより相対的に高く、その低い熱放射率(0.02〜0.04)のために、時に、LED照明器具における熱の消散が不十分になる場合があった。この理由から、金属層は、好ましくは、アルマイト被膜処理アルミニウム合金を含むことができ、これは、アルマイト被膜処理ADC12アルミニウム合金とすることが可能である。アルマイト被膜処理アルミニウム合金層は、熱放射率と熱伝導率との間の良好な均衡を有するべきである。アルマイト被膜処理ADC12合金層の場合、アルマイト被膜の熱伝導率は21W/m,Kで、合金層のそれは96W/m,Kであり、一方、全体層の熱放射率は0.5〜0.8である。   ADC 12 has been commonly used as a casting material for LED luminaire housings, but its cost is relatively higher than anodized aluminum and its low thermal emissivity (0.02-0.04). In some cases, heat dissipation in LED lighting fixtures may be insufficient. For this reason, the metal layer can preferably include an anodized aluminum alloy, which can be an anodized ADC12 aluminum alloy. The anodized aluminum alloy layer should have a good balance between thermal emissivity and thermal conductivity. In the case of an anodized coating ADC12 alloy layer, the thermal conductivity of the anodized film is 21 W / m, K and that of the alloy layer is 96 W / m, K, while the thermal emissivity of the whole layer is 0.5-0. 8.

発明者らは、20〜40W/m,Kの熱伝導率および0.5〜0.8の熱放射率の複合特性を有する材料が、意外なことに、96W/m,Kの熱伝導率および0.02〜0.04の熱放射率を有する非被膜処理アルミニウム合金と同じレベルの熱放散性能を呈することを発見した。要点を言えば、発明者らは、
LEDハウジングにおける金属層として、アルマイト被膜処理アルミニウム合金を使用すること、
樹脂層として、電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を使用すること、
金属層を金属プレートに結合すること、および、
金属層を、樹脂層の外表面上に少なくとも部分的に被覆すること、
を組み合わせることによって、
LEDハウジングにおける熱シンク機能が強化され、LEDチップの温度が70℃未満に維持されることを見出した。このようなLEDハウジングはLED照明器具の寿命および効用を拡大する。本明細書に記載するLEDハウジング内のLEDチップの温度は、70℃よりも少なくとも10℃低く、さらに好ましくは70℃よりも少なくとも12℃低く、最も好ましくは70℃よりも少なくとも15℃低く維持されることが望ましい。
The inventors have surprisingly found that a material having a composite property of 20-40 W / m, K thermal conductivity and 0.5-0.8 thermal emissivity is 96 W / m, K thermal conductivity. And has been found to exhibit the same level of heat dissipation performance as an uncoated aluminum alloy having a thermal emissivity of 0.02 to 0.04. In short, the inventors
Using an anodized aluminum alloy as the metal layer in the LED housing;
Use an electrically insulating thermoplastic resin composition as the resin layer,
Bonding the metal layer to the metal plate; and
Coating the metal layer at least partially on the outer surface of the resin layer;
By combining
It has been found that the heat sink function in the LED housing is enhanced and the temperature of the LED chip is maintained below 70 ° C. Such LED housings extend the life and utility of LED luminaires. The temperature of the LED chips in the LED housing described herein is maintained at least 10 ° C lower than 70 ° C, more preferably at least 12 ° C lower than 70 ° C, and most preferably at least 15 ° C lower than 70 ° C. It is desirable.

熱伝導率および熱放射率
熱伝導率は、材料の熱を伝導する固有特性であり、記号kで表示され、物理的には、単位面積当たり、単位厚さ当たり、単位温度差(差分[Δ]T)当たりの材料を貫通する熱伝導の速度として定義され、ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)として測定される。熱伝導率の逆数が、抵抗率であり体積抵抗率としても知られる。これは、材料がどの程度強く電流に抵抗するかの尺度である。これは、ロー(ρ)で表示され、通常ケルビンメートル毎ワット(K・m/W)で測定される。低抵抗率は、電荷の移動を容易に可能にする材料を示す(オームメートル[Ωm]で測定される)。
Thermal conductivity and thermal emissivity Thermal conductivity is an intrinsic property that conducts heat of a material, and is represented by the symbol k. Physically, a unit temperature difference (difference [Δ [Delta] per unit area, per unit thickness). ] Defined as the rate of heat conduction through the material per T) and measured as watts per meter Kelvin (W / m, K). The reciprocal of thermal conductivity is resistivity, also known as volume resistivity. This is a measure of how strongly a material resists current. This is expressed in low (ρ) and is usually measured in Kelvin meters per watt (K · m / W). Low resistivity indicates a material that easily allows charge transfer (measured in ohm meters [Ωm]).

材料の熱伝導率は温度によって変化する。一般的に、材料の熱伝導性は、平均温度の上昇と共に増大する。さらに、金属においては、Wiedermann−Franzの法則に従って、熱伝導率が近似的に導電率に合致する。熱伝導率の決定は、主として経験的に行われ、多くの測定方法がある。各測定方法は、材料の熱的特性および媒体温度に依拠している。本明細書において使用する材料の熱伝導率は科学文献に報告されている。   The thermal conductivity of the material varies with temperature. In general, the thermal conductivity of a material increases with increasing average temperature. Furthermore, in the metal, the thermal conductivity approximately matches the conductivity according to the Wiedermann-Franz law. The determination of thermal conductivity is mainly done empirically and there are many measurement methods. Each measurement method relies on the thermal properties of the material and the medium temperature. The thermal conductivity of the materials used herein has been reported in the scientific literature.

材料の熱放射率(記号εまたはeとして表示される)は、その表面が放射によってエネルギーを射出する相対的能力である。それは、当該材料が放射するエネルギーの、同じ温度において黒体が放射するエネルギーに対する比である。真の黒体はε=1であるのに対して、現実のいかなる物体もε<1であろう。放射率は無次元量である。一般的に、材料が暗くかつ黒色になる程、その熱放射率は1に近付く。材料の反射性が増大する程、その放射率は低下する。高度に研磨された銀の放射率は約0.02である。   The thermal emissivity of a material (denoted as the symbol ε or e) is the relative ability of its surface to emit energy by radiation. It is the ratio of the energy emitted by the material to the energy emitted by the black body at the same temperature. A true blackbody will have ε = 1, whereas any real object will have ε <1. Emissivity is a dimensionless quantity. In general, the darker and blacker the material, the closer to 1 its thermal emissivity. As the reflectivity of the material increases, its emissivity decreases. The emissivity of highly polished silver is about 0.02.

放射率は、温度、射出角度および波長のような因子によって変化する。放射線にさらされる明るい表面または反射性の表面または金属の表面は、暗い非金属の表面よりも低い温度を維持する傾向がある。典型的な仮定は、表面のスペクトル放射率が波長によって変化せず、従って放射率が一定であるというものである。これは、「灰色体の仮定(gray body assumption)」として知られている。   The emissivity varies with factors such as temperature, emission angle and wavelength. Bright or reflective or metallic surfaces that are exposed to radiation tend to maintain a lower temperature than dark non-metallic surfaces. A typical assumption is that the spectral emissivity of the surface does not change with wavelength, and therefore the emissivity is constant. This is known as the “gray body assumption”.

材料の放射率は一般的にその厚さによって変化するが、文献に報告される放射率は、無限厚さのサンプルに対するものであると仮定されている。従って、より薄い材料サンプルの放射率は文献に報告される値よりも低いであろう。   Although the emissivity of a material generally varies with its thickness, it is assumed that the emissivity reported in the literature is for an infinitely thick sample. Thus, the emissivity of thinner material samples will be lower than reported in the literature.

金属層207(図2)が、十分な熱伝導率、すなわち20W/m,Kより高い熱伝導率と、十分な放射率、すなわち0.5より大きい放射率との複合特性を呈することを容易にするため、アノードアルミニウム酸化被膜は10ミクロンより厚い平均厚さを有することが望ましい。一般的に、アノード酸化被膜層の厚さが10ミクロン以下になると、被膜処理された金属の表面における熱放射率が通常0.5未満になる。それにも拘らず、被膜処理された金属層が、その表面における0.5より大きい熱放射率と、その芯部において96W/m,Kより高く、その表面において20W/m,Kより高い熱伝導率とを呈する限り、アノード酸化被膜の平均厚さを10ミクロン以下とすることができるのである。これによって、金属層が、LEDモジュール内部で発生する熱を周囲大気に伝達する効率的な熱シンクとして機能することが保証される。   It is easy for the metal layer 207 (FIG. 2) to exhibit the combined properties of sufficient thermal conductivity, ie 20 W / m, K, and sufficient emissivity, ie greater than 0.5. Therefore, it is desirable that the anode aluminum oxide film has an average thickness greater than 10 microns. Generally, when the anodic oxide coating layer thickness is 10 microns or less, the thermal emissivity at the surface of the coated metal is typically less than 0.5. Nevertheless, the coated metal layer has a thermal emissivity greater than 0.5 on its surface and a thermal conductivity higher than 96 W / m, K at its core and higher than 20 W / m, K at its surface. The average thickness of the anodic oxide coating can be made to be 10 microns or less as long as the ratio is exhibited. This ensures that the metal layer functions as an efficient heat sink that transfers the heat generated inside the LED module to the surrounding atmosphere.

本明細書に記載するLED照明器具における熱可塑性樹脂
ハウジング206の樹脂層205は、殆どいかなる電気絶縁材料からでも製作することができる。適切な材料としては次のようなものが包含されるが、これに限定されない。すなわち、1)例えば、天然ゴム、シリコーン、イソブチレンゴム、スチレンブタジエンスチレン(SBS)ポリマーおよび/または液体ゴムのカルボキシル基末端ブタジエンニトリル(CTBN)ゴムを含むゴム組成物、2)例えば、エポキシ、ポリウレタン、加硫ゴム、ポリエステルおよび/またはポリイミドを含む熱硬化性樹脂組成物、3)例えば、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)ポリマーおよび/またはこれらのコポリマーを含む熱可塑性樹脂、および、4)これらの混合物、である。さらに特定的には、熱可塑性樹脂は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの混合物からなる群から選択することができる。ポリエステルまたはコポリエステルを含む商業的に利用可能な熱可塑性組成物として、Rynite(登録商標)、Crastin(登録商標)、Sorona(登録商標)およびHytrel(登録商標)が含まれるが、これらはすべてDuPontから入手できる。
Thermoplastic resin in the LED lighting fixture described herein The resin layer 205 of the housing 206 can be made from almost any electrically insulating material. Suitable materials include, but are not limited to: That is, 1) rubber compositions comprising, for example, natural rubber, silicone, isobutylene rubber, styrene butadiene styrene (SBS) polymer and / or liquid rubber carboxyl-terminated butadiene nitrile (CTBN) rubber, 2) for example epoxy, polyurethane, Thermosetting resin composition comprising vulcanized rubber, polyester and / or polyimide, 3) including, for example, polyethylene, polyvinylidene fluoride, polypropylene, nylon, polyester, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) polymer and / or copolymers thereof Thermoplastic resins, and 4) mixtures thereof. More specifically, the thermoplastic resin can be selected from the group consisting of polyester terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, copolyetherester elastomer, and mixtures thereof. Commercially available thermoplastic compositions containing polyester or copolyester include Rynite (R), Crastin (R), Sorona (R) and Hytrel (R), all of which are DuPont Available from

LEDチップが劣化する前の通常のLED照明器具の外表面における最高許容可能温度は一般的に約70℃であるので、適切な熱硬化性樹脂組成物は、このような高温における樹脂層の機械的強度および安定性を増大するために、アミン、酸、無水物、イソシアネート、ハロゲン、アルコールおよびエポキシドのような官能基を含むことができる。適切な熱可塑性樹脂組成物は、放射、あるいは化学的橋かけ剤の添加のような橋かけプロセスにかけることができる。   Since the maximum allowable temperature on the outer surface of a typical LED luminaire before the LED chip has deteriorated is typically about 70 ° C., a suitable thermosetting resin composition is a resin layer machine at such high temperatures. Functional groups such as amines, acids, anhydrides, isocyanates, halogens, alcohols and epoxides can be included to increase mechanical strength and stability. Suitable thermoplastic resin compositions can be subjected to a crosslinking process such as radiation or the addition of chemical crosslinking agents.

樹脂層205(図2)における熱可塑性樹脂の電気絶縁は、本明細書に記載するLED照明器具のハウジングの熱シンクの有効性の改善をサポートする。すなわち、本明細書に記載するLED照明器具のハウジングにおける金属層の熱シンク性能をサポートするためには、樹脂層によるある一定レベルの絶縁性能が必要である。
これは次の理由からである。すなわち、
(1)電気絶縁体としての樹脂層が、LEDチップがLEDモジュール内部において発生する熱の形成を促進すること、
(2)LEDチップがその上に配備される金属プレートが、LEDチップを70℃未満の温度に維持するために、形成される熱を流出させなければならない導電性表面であり、この金属プレートからの熱の流出は、熱伝導表面との接触によって効率化されなければならないこと、および、
(3)金属層は、その材料特性と、それが金属プレートと接触していることと、それが樹脂層の外表面上に配備されていることとから、熱流を金属プレートから大気に導くこと、
という事情である。
The electrical insulation of the thermoplastic resin in the resin layer 205 (FIG. 2) supports improving the effectiveness of the heat sink of the housing of the LED luminaire described herein. That is, in order to support the heat sink performance of the metal layer in the housing of the LED lighting fixture described herein, a certain level of insulation performance by the resin layer is required.
This is for the following reason. That is,
(1) The resin layer as an electrical insulator promotes the formation of heat generated by the LED chip inside the LED module;
(2) The metal plate on which the LED chip is placed is a conductive surface that must drain the heat formed in order to maintain the LED chip at a temperature below 70 ° C., and from this metal plate The heat outflow must be made efficient by contact with the heat conducting surface, and
(3) The metal layer directs heat flow from the metal plate to the atmosphere because of its material properties, it is in contact with the metal plate, and it is disposed on the outer surface of the resin layer. ,
This is the situation.

材料の電気絶縁の代表的な測定基準は、記号ρで表示され、オームセンチメートル(Ωcm)の単位で測定される抵抗率または体積抵抗率である。体積抵抗率は、実質的に導電率の逆数であり、導電率は、一般的に熱伝導率と同じであるか、あるいは実質的に類似している。   A typical metric for the electrical insulation of a material is the resistivity or volume resistivity, represented by the symbol ρ, measured in ohm centimeters (Ωcm). Volume resistivity is substantially the inverse of conductivity, which is generally the same as or substantially similar to thermal conductivity.

従って、ここに記載するLED照明器具のハウジングは、(1)金属プレートと接触しかつ樹脂層を部分的にまたは全面的に被覆する金属層の構造的新規性、に基づいており、さらにまた、(2)ハウジングの樹脂層がある一定の体積抵抗率(すなわち熱伝導率の逆数)を有し、かつ同時に、前記金属層が、その表面および芯部におけるある一定の熱伝導率と、ある一定の熱放射率とを有するという新規性、に基づいている。ハウジングの構造と、特に金属層とが、ハウジング層の熱的特性の複合効果と連結されて、非被膜処理アルミニウム合金からなるハウジングの熱シンクの機能性を模倣する熱シンクを作り出す。   Accordingly, the LED luminaire housing described herein is based on (1) the structural novelty of the metal layer that contacts the metal plate and partially or fully covers the resin layer; (2) The resin layer of the housing has a certain volume resistivity (that is, the reciprocal of the thermal conductivity), and at the same time, the metal layer has a certain thermal conductivity on the surface and the core, and a certain constant Based on the novelty of having a thermal emissivity. The structure of the housing, and in particular the metal layer, is coupled with the combined effect of the thermal properties of the housing layer to create a heat sink that mimics the functionality of a housing heat sink made of uncoated aluminum alloy.

一般的には、樹脂層(図2に205として例示される)用としては、IEC60093規格に従って測定される体積抵抗率として107Ωcmより大きい体積抵抗率ρを有する熱可塑性樹脂組成物が好ましい。このような熱可塑性樹脂組成物は、潤滑剤、流動性調整剤、熱安定剤、酸化防止剤、染料、顔料およびUV安定剤などからなる群から選択される0〜20重量パーセントの1つ以上の有機添加剤を、それらが、物理的特性または熱的特性に負の影響を及ぼさないという条件において含むことができる。 In general, for a resin layer (exemplified as 205 in FIG. 2), a thermoplastic resin composition having a volume resistivity ρ greater than 10 7 Ωcm as a volume resistivity measured according to the IEC 60093 standard is preferred. Such a thermoplastic resin composition is one or more of 0 to 20 weight percent selected from the group consisting of lubricants, fluidity modifiers, thermal stabilizers, antioxidants, dyes, pigments, UV stabilizers, and the like. Organic additives can be included provided that they do not negatively affect physical or thermal properties.

さらに、このような熱可塑性樹脂組成物は、0〜50重量パーセント、または0.1〜50重量パーセント、または1〜50重量パーセント、または5〜45重量パーセント、または10〜40重量パーセントの少なくとも1つの充填剤であって、熱可塑性樹脂組成物において通常用いられる任意の材料であり、補強剤を包含する充填剤を含むことができる。この少なくとも1つの充填剤は、その上の被膜、例えば熱可塑性樹脂組成物へのその付着性を改善するサイジングおよび/または被膜を有しても有しなくてもよい。この少なくとも1つの充填剤は有機物または無機物とすることができる。適切な充填剤には次のようなものが含まれるが、これに限定されない。すなわち、粘土、海泡石、タルク、ケイ灰石、雲母および炭酸カルシウムのような鉱物;繊維、破砕ガラス、中実または中空のガラス球のような種々の形態のガラス;カーボンブラックまたは炭素繊維のような炭素;二酸化チタン;短繊維、フィブリルまたはフィブリドの形態のアラミド;酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウムのような難燃剤;およびこれらの任意の組み合わせ、である。この少なくとも1つの充填剤は、本明細書に記載する熱可塑性樹脂組成物の50重量パーセントを超えてはならない。   Further, such a thermoplastic resin composition has 0-50 weight percent, or 0.1-50 weight percent, or 1-50 weight percent, or 5-45 weight percent, or 10-40 weight percent of at least one. One filler, which is any material commonly used in thermoplastic resin compositions and can include fillers including reinforcing agents. The at least one filler may or may not have a coating thereon, for example a sizing and / or coating that improves its adhesion to the thermoplastic resin composition. The at least one filler can be organic or inorganic. Suitable fillers include, but are not limited to: That is, minerals such as clay, aorite, talc, wollastonite, mica and calcium carbonate; various forms of glass such as fiber, crushed glass, solid or hollow glass spheres; carbon black or carbon fiber Such as carbon; titanium dioxide; aramid in the form of short fibers, fibrils or fibrids; flame retardants such as antimony oxide, sodium antimonate; and any combination thereof. The at least one filler should not exceed 50 weight percent of the thermoplastic resin composition described herein.

樹脂層205として使用するのに適した本明細書に記載する熱可塑性樹脂組成物は、絶縁層216を含む、LEDハウジングまたはLED照明器具の任意の他のポリマー部分における誘電体としても役立てることができる。   The thermoplastic resin compositions described herein suitable for use as the resin layer 205 can also serve as a dielectric in any other polymer portion of the LED housing or LED lighting fixture that includes the insulating layer 216. it can.

本明細書に記載するLED照明器具の製作
本明細書に記載するLED照明器具は、ハウジングの樹脂層の上部に全面的にまたは部分的にハウジングの金属層をオーバーモールディングすることによってLEDハウジングを製作することを含意している。本質的な点は、オーバーモールディングが、樹脂層の表面上に金属層を一体化し、ハウジングをLED金属プレートに電気的に接続するという点である。このLED金属プレートはLED回路ボードには電気的に接続されていない。オーバーモールディングは、金属層を熱および/または圧力によって成形し、金属層とハウジングの樹脂層との間の付着を改善する押し出しまたは圧縮成形のような任意の従来型プロセスによって行うことができる。
Fabrication of LED lighting fixtures described herein The LED lighting fixtures described herein produce LED housings by overmolding the metal layer of the housing entirely or partially on top of the resin layer of the housing. Implying to do. The essential point is that the overmolding integrates the metal layer on the surface of the resin layer and electrically connects the housing to the LED metal plate. This LED metal plate is not electrically connected to the LED circuit board. Overmolding can be done by any conventional process, such as extrusion or compression molding, which forms the metal layer by heat and / or pressure and improves adhesion between the metal layer and the resin layer of the housing.

樹脂層をより良好に固定するための不規則表面を形成するために、樹脂層に隣接する金属層の表面に、シリコンプライマーを塗布するか、あるいは代替方式としてアノード酸化被膜処理を施すことができる。(特許文献1)は、この目的のためのアノード酸化被膜処理を記載している。   In order to form an irregular surface for better fixing the resin layer, a silicon primer can be applied to the surface of the metal layer adjacent to the resin layer, or an anodic oxide film treatment can be applied as an alternative method. . U.S. Patent No. 6,057,049 describes an anodic oxide coating treatment for this purpose.

LED照明器具の金属プレートを、本明細書に記載する2部分構成のLEDハウジングと接触させるために、金属プレートを、ハウジングの金属層に、ネジなどのような機械的手段によって直接的に、あるいはコーキングのような付着手段によって固定することができる。   To contact the metal plate of the LED luminaire with the two-part LED housing described herein, the metal plate is directly on the metal layer of the housing, by mechanical means such as screws, or It can be fixed by adhering means such as caulking.

実施例は、本明細書に記載するLEDハウジングのオーバーモールドされた金属層−樹脂層構造の、熱をLED熱源から放散する有効性をさらに詳しく示す。これは、本明細書に記載するハウジングを模擬して、模擬された熱源からの種々の距離における熱の消散を測定することによって行った。   The examples further illustrate the effectiveness of the overmolded metal layer-resin layer structure of the LED housing described herein to dissipate heat from the LED heat source. This was done by simulating the housing described herein and measuring the dissipation of heat at various distances from the simulated heat source.

LED模擬試験
本明細書に記載するオーバーモールドハウジングによる熱の伝達を測定するために、LED模擬試験を行った。試験は、6mm幅×50mm長さ×2mm厚さの寸法の長方形の試験片を用いて行った。この試験片は、本明細書に記載する樹脂から成形され、本明細書に記載するオーバーモールドハウジングを模擬するために、表1に開示する0.3mm厚さの金属で被覆されている。長方形の試験片と、試験片上に載せられた模擬LED熱源とが、特定の一種類のLEDモジュール、すなわち、LEDチップが一方の端部に配備され、その結果チップからの熱がLED照明器具の一方の端部から発生するようなLEDモジュールを近似する。
LED simulation test To measure the heat transfer through the overmolded housing described herein, an LED simulation test was conducted. The test was performed using a rectangular test piece having dimensions of 6 mm width × 50 mm length × 2 mm thickness. The specimen is molded from the resin described herein and is coated with a 0.3 mm thick metal as disclosed in Table 1 to simulate the overmolded housing described herein. A rectangular test piece and a simulated LED heat source mounted on the test piece are provided with a specific type of LED module, i.e., an LED chip, at one end so that heat from the chip is transferred to the LED luminaire. Approximate an LED module that occurs from one end.

熱源としてのLEDチップは、京セラ(株)から入手可能な特性評価用素子(Test Element Grid:TEG)チップを試験片の一端に装着することによって模擬した。温度センサーをTEGチップから異なるいくつかの距離に取り付けた。距離T0はTEGチップの直下であり、距離T1はTEGチップから20mm離れ、距離T2はTEGチップから35mm離れ、T1から15mm離れている。熱源からの異なる距離における温度を測定することによって、熱源から熱を放散する模擬ハウジングの有効性、すなわち、熱シンクとして作用するその能力を示すことが期待された。 The LED chip as a heat source was simulated by attaching a characteristic element (Test Element Grid: TEG) chip available from Kyocera Corporation to one end of the test piece. Temperature sensors were attached at several different distances from the TEG chip. The distance T 0 is directly below the TEG chip, the distance T 1 is 20 mm away from the TEG chip, the distance T 2 is 35 mm away from the TEG chip, and 15 mm away from T 1 . By measuring the temperature at different distances from the heat source, it was expected to show the effectiveness of the simulated housing to dissipate heat from the heat source, ie its ability to act as a heat sink.

LED模擬試験用の材料
熱源:京セラ(株)から入手可能なTEGチップAD−A6086A7;
熱源に対する電圧値および電流値は、熱源自体の温度を80.0℃に制御するために、それぞれ、3.99Vおよび100mAに設定した;
熱シート:サンハトヤ(株)から入手可能なシリコーン熱シートHF−543;
温度センサー:安達(株)から入手可能なST−23K−100−TS1.5;
アルミニウム合金:(株)大和合金製作所から入手可能なADC12(アルミニウム−ケイ素−銅ベースのアルミニウム合金);
熱可塑性組成物:
(1)米国Delaware州WilmingtonのDuPontからCrastin(登録商標)SK605NC010 Lot.AFCKH16101として商業的に入手可能な30%ガラス強化ポリブチレンテレフタレート[PBT];
(2)熱伝導性[TC]PBT=21重量パーセントのPBT;12重量パーセントの難燃剤;18重量パーセントの二酸化チタン[TiO2];48重量パーセントの酸化マグネシウム[MgO];1重量パーセントの他の充填剤/添加剤。TC−PBTは、15W/m,Kの芯部の熱伝導率を有し、低充填剤濃度を有するPBTに対する、30%ガラス強化PBTを用いる金属−樹脂ハウジングの伝熱における差異を観察するために使用したものである。
Materials for LED simulation test Heat source: TEG chip AD-A6086A7 available from Kyocera Corporation;
The voltage and current values for the heat source were set to 3.99 V and 100 mA, respectively, to control the temperature of the heat source itself to 80.0 ° C .;
Thermal sheet: Silicone thermal sheet HF-543 available from Sanhatoya Corporation;
Temperature sensor: ST-23K-100-TS1.5 available from Adachi Corporation;
Aluminum alloy: ADC12 (aluminum-silicon-copper-based aluminum alloy) available from Daiwa Alloy Manufacturing Co., Ltd .;
Thermoplastic composition:
(1) Crastin® SK605NC010 Lot. From DuPont, Wilmington, Delaware, USA 30% glass reinforced polybutylene terephthalate [PBT] commercially available as AFCKH16101;
(2) Thermal conductivity [TC] PBT = 21 weight percent PBT; 12 weight percent flame retardant; 18 weight percent titanium dioxide [TiO 2 ]; 48 weight percent magnesium oxide [MgO]; Fillers / additives. TC-PBT has a 15 W / m, K core thermal conductivity to observe differences in heat transfer of metal-resin housings using 30% glass reinforced PBT versus PBT with low filler concentration It is what was used for.

長方形試験片の製作
表1のポリマー組成物を、32mmのWernerおよびPfleiderer二軸スクリュー押出機において混練することによって調製した。殆どの材料を一緒に混合し、押出機の後部(バレル1)に装入した。しかし、熱伝導充填剤および繊維性充填剤は(10バレルの内の)バレル5に側部供給した。バレルの温度は、溶融温度が約270℃であるポリブチレンポリマー組成物に対して約250℃に設定した。
Rectangular Specimen Fabrication The polymer compositions of Table 1 were prepared by kneading in a 32 mm Werner and Pfleiderer twin screw extruder. Most of the ingredients were mixed together and charged to the back of the extruder (barrel 1). However, the thermally conductive filler and fibrous filler were fed side by side to barrel 5 (of 10 barrels). The barrel temperature was set at about 250 ° C. for a polybutylene polymer composition having a melt temperature of about 270 ° C.

ポリブチレンポリマー組成物を、型の温度を約100℃として、長方形の試験片に射出成形した。各試験片は、表1に報告されるような長さが異なる金属被覆層を有する。樹脂を被覆する金属の長さを変えることによって、試験片の熱シンク特性が変化する。   The polybutylene polymer composition was injection molded into rectangular test pieces with a mold temperature of about 100 ° C. Each specimen has a metal coating layer of different length as reported in Table 1. By changing the length of the metal covering the resin, the heat sink characteristics of the test piece are changed.

図3〜7は、それぞれ、模擬されたLED照明器具30、40、50、60および70の5つの異なる構成と、それに対応する試験片31、41、51、61および71とを示す。伝熱におけるその有効性について試験し、その結果を表1に記載した。   3-7 show five different configurations of simulated LED lighting fixtures 30, 40, 50, 60 and 70, and corresponding test strips 31, 41, 51, 61 and 71, respectively. The effectiveness in heat transfer was tested and the results are listed in Table 1.

図3Aは、ハウジング306を有する模擬されたLED照明器具30を示す。このハウジング306は、ADC12アルミニウム合金からなる金属層307のみを含み、樹脂層を欠いている。図3Bは、LED照明器具30を模擬する試験片31を示す。試験片31は、長さ50mmの単一金属層307を示し、表1における比較例C1を表す。   FIG. 3A shows a simulated LED luminaire 30 having a housing 306. The housing 306 includes only a metal layer 307 made of an ADC12 aluminum alloy and lacks a resin layer. FIG. 3B shows a test piece 31 that simulates the LED lighting apparatus 30. The test piece 31 represents a single metal layer 307 having a length of 50 mm, and represents Comparative Example C1 in Table 1.

図4Aは、ハウジング406を有する模擬されたLED照明器具40を示す。このハウジング406は、30%ガラス強化PBTまたはTC−PBTのいずれかからなる樹脂層405のみを含み、金属層を欠いている。図4Bは、LED照明器具40を模擬する試験片41を示す。試験片41は、長さ50mmの樹脂層407を示し、比較例C2およびC3を表す。   FIG. 4A shows a simulated LED luminaire 40 having a housing 406. The housing 406 includes only a resin layer 405 made of either 30% glass reinforced PBT or TC-PBT and lacks a metal layer. FIG. 4B shows a test piece 41 that simulates the LED lighting apparatus 40. The test piece 41 shows a resin layer 407 having a length of 50 mm, and represents Comparative Examples C2 and C3.

図5Aは、金属層507によって完全に被覆された樹脂層505からなるハウジング506を有する模擬されたLED照明器具50を示す。図5Bは、LED照明器具50を模擬する試験片51を示す。50mmの長さL5を有する金属層によって完全に被覆された樹脂層を含むことによって、試験片51は表1における実施例E1およびE4を表す。 FIG. 5A shows a simulated LED luminaire 50 having a housing 506 composed of a resin layer 505 that is completely covered by a metal layer 507. FIG. 5B shows a test piece 51 that simulates the LED lighting apparatus 50. By including a resin layer completely covered by a metal layer having a length L 5 of 50 mm, the test piece 51 represents Examples E1 and E4 in Table 1.

図6Aは、金属層607によって部分的に被覆された樹脂層605からなるハウジング606を有する模擬されたLED照明器具60を示す。図6Bは、LED照明器具60を模擬する試験片61を示し、この試験片においては、25mmの長さL6を有するその金属層が樹脂層を部分的に被覆している。試験片61は表1における実施例E2およびE5を表す。 FIG. 6A shows a simulated LED luminaire 60 having a housing 606 consisting of a resin layer 605 partially covered by a metal layer 607. FIG. 6B shows a test piece 61 that simulates the LED lighting apparatus 60, in which the metal layer having a length L 6 of 25 mm partially covers the resin layer. Test piece 61 represents Examples E2 and E5 in Table 1.

図7Aは、金属層707によって被覆された樹脂層705からなるハウジング706を有する模擬されたLED照明器具を示す。図6Bは、LED照明器具70を模擬する試験片71を示す。20mmの長さL7を有する金属層によって部分的に被覆された樹脂層を含むことによって、試験片71は表1における実施例E3およびE6を表す。 FIG. 7A shows a simulated LED luminaire having a housing 706 composed of a resin layer 705 covered by a metal layer 707. FIG. 6B shows a test piece 71 that simulates the LED lighting apparatus 70. By including a resin layer partially covered by a metal layer having a length L 7 of 20 mm, the test piece 71 represents Examples E3 and E6 in Table 1.

図8は、樹脂層のみからなる比較例2または3として用いた長方形試験片の平面斜視図を示し、図9は、金属層によって完全に被覆された樹脂層を有する実施例E1およびE4において用いた長方形試験片の平面斜視図を示す。   FIG. 8 shows a plan perspective view of a rectangular test piece used as Comparative Example 2 or 3 consisting only of a resin layer, and FIG. 9 is used in Examples E1 and E4 having a resin layer completely covered with a metal layer. The top perspective view of the rectangular test piece which was included is shown.

熱源からの異なる距離における温度の測定
LED模擬試験において、T0は、熱源において測定した温度であり、従って、LED照明器具におけるLEDチップの温度またそれに非常に近い場所の温度を近似した。一般的に、(室温において)使用するLED照明器具の場合、LEDチップの熱的損傷を避けるために、T0は70℃未満でなければならない。前記のように、T1は熱源から20mmの位置における温度、T2は熱源から35mmの位置における温度である。このため、熱源からの異なる位置において温度T0、T1およびT2を測定すると、測定された距離間の温度低下量が単純な引き算によって与えられる。
Measurement of temperature at different distances from the heat source In the LED simulation test, T 0 is the temperature measured at the heat source, thus approximating the temperature of the LED chip in the LED luminaire or a temperature very close to it. In general, for LED luminaires used (at room temperature), T 0 must be less than 70 ° C. to avoid thermal damage to the LED chip. As described above, T 1 is the temperature at a position 20 mm from the heat source, and T 2 is the temperature at a position 35 mm from the heat source. For this reason, when the temperatures T 0 , T 1 and T 2 are measured at different positions from the heat source, the amount of temperature drop between the measured distances is given by a simple subtraction.

熱放射率および熱伝導率の測定
熱放射率の測定値は図8および9の試験片の中心から得たが、これは、それぞれ表1の実施例1〜3および4〜6に対応する。熱放射率の測定は日本板硝子テクノリサーチ(株)が実施した。この測定においては、当該サンプルの(波長範囲4〜20マイクロメートルに対する)積分放射強度と、完全黒体の積分強度との比を、日本電子(株)から入手可能なJIR−5500計器による赤外分光法を用いて測定した。
Measurement of Thermal Emissivity and Thermal Conductivity The measured value of thermal emissivity was obtained from the center of the specimen of FIGS. 8 and 9, which correspond to Examples 1-3 and 4-6 in Table 1, respectively. The measurement of thermal emissivity was carried out by Nippon Sheet Glass Techno Research Co., Ltd. In this measurement, the ratio of the integrated radiant intensity (with respect to the wavelength range of 4 to 20 micrometers) of the sample and the integrated intensity of the complete black body was measured by infrared using a JIR-5500 instrument available from JEOL Ltd. Measured using spectroscopy.

同じ試験片の熱伝導率も、試験片の中心において、レーザフラッシュ法(Laser Flash Method)(ASTM E1461)によって測定した。T℃における熱伝導率は次式(1)から計算できる。
λ(T)=a(T)×Cp(T)×ρ(T) (1)
但し、
λ(T)は、T℃における熱伝導率、
a(T)は、NETZSCH社のLFA447を用いて測定したT℃における熱拡散率、
Cp(T)は、TAインスツルメント社のQ100を用いて測定したT℃における比熱、
ρ(T)は、アルファーミラージュ(株)のSD−200Lを用いて測定したT℃における密度、
である。
The thermal conductivity of the same specimen was also measured at the center of the specimen by the Laser Flash Method (ASTM E1461). The thermal conductivity at T ° C. can be calculated from the following equation (1).
λ (T) = a (T) × Cp (T) × ρ (T) (1)
However,
λ (T) is the thermal conductivity at T ° C.
a (T) is the thermal diffusivity at T ° C. measured using LFA447 from NETZSCH,
Cp (T) is the specific heat at T ° C. measured using Q100 of TA Instruments,
ρ (T) is the density at T ° C. measured using SD-200L of Alpha Mirage Co., Ltd.
It is.

Figure 2013026206
LED模擬試験条件:
周囲温度:25.7℃
熱源:TEGチップAD−A6086A7(京セラ(株)から入手可能);熱源に対する電圧値および電流値は、熱源自体の温度を80.0℃に制御するためにそれぞれ3.99 Vおよび100mAに設定した。
熱シート:シリコーン熱シートHF−543(サンハトヤ(株)から入手可能)
温度センサー:ST−23K−100−TS1.5(安達(株)から入手可能)
アルマイト被膜処理アルミニウム:Alplus(商標)(コロナ工業(株)から入手可能)、厚さ;0.015mm(アルマイト)+0.3mmアルミニウム
樹脂:30%ガラス強化PBT(grPBT):Crastin(商標)SK605NC(DuPont)
TC−PBT:PBT(21重量%)/FR(12%)/TiO2(18%)/MgO(48%)/その他(1%)
Figure 2013026206
LED simulation test conditions:
Ambient temperature: 25.7 ° C
Heat source: TEG chip AD-A6086A7 (available from Kyocera Corporation); voltage and current values for the heat source were set to 3.99 V and 100 mA, respectively, to control the temperature of the heat source itself to 80.0 ° C. .
Thermal sheet: Silicone thermal sheet HF-543 (available from Sanhatoya Co., Ltd.)
Temperature sensor: ST-23K-100-TS1.5 (available from Adachi Corp.)
Anodized aluminum: Alplus ™ (available from Corona Kogyo Co., Ltd.), thickness; 0.015 mm (alumite) + 0.3 mm Aluminum resin: 30% glass reinforced PBT (grPBT): Crastin ™ SK605NC ( DuPont)
TC-PBT: PBT (21 wt%) / FR (12%) / TiO2 (18%) / MgO (48%) / Other (1%)

結果
この節は2部分に分かれる。第1部分は、熱源からの個別距離における温度測定結果、具体的には、表1に例示する模擬されたLED照明器具ハウジングの、(熱源[“HS”]における/上の)T0と、T1(HSから15mm)と、T2(HSから20mm)とにおける温度測定結果を提示する。第1節は、また、熱源からのこれらの距離における温度の変化に対する樹脂層組成物の影響について説明する。
Results This section is divided into two parts. The first part is the temperature measurement at an individual distance from the heat source, specifically T 0 (in / on the heat source [“HS”]) of the simulated LED luminaire housing illustrated in Table 1. Temperature measurement results at T 1 (15 mm from HS) and T 2 (20 mm from HS) are presented. Section 1 also describes the effect of the resin layer composition on temperature changes at these distances from the heat source.

第2節は、表1に例示する模擬されたLED照明器具ハウジングの、金属層のそれぞれ個別の長さ−50mm、25mmまたは20mm−におけるT0およびT1間の差異と、T1およびT2間の差異とについて説明する。この節は、金属層の長さと、その熱伝導率および熱放射率の組合せとによる金属層の熱シンク効果に焦点を当てる。 Section 2 describes the difference between T 0 and T 1 in the individual lengths of the metal layers of the simulated LED luminaire housing illustrated in Table 1—50 mm, 25 mm or 20 mm—and T 1 and T 2. The difference between them will be explained. This section focuses on the heat sink effect of the metal layer due to the length of the metal layer and the combination of its thermal conductivity and thermal emissivity.

(熱源における)T0の結果
表1におけるT0の結果は、試験片の熱源において測定されたものであり、LEDチップ位置またはその下部における事例的/比較例的LED照明器具ハウジングの予期温度を模擬する。T0の結果を、LEDチップの機能が低下し始めるLEDモジュールの内部温度である70℃と比較することが重要である。
Results of T 0 in the results Table 1 T 0 (in the heat source) has been measured in the heat source of the specimen, the expected temperature of the Case / Comparative Example manner LED luminaire housing in the LED chip position or bottom thereof Simulate. It is important to compare the result of T 0 with 70 ° C., which is the internal temperature of the LED module, where the function of the LED chip begins to decline.

比較例1[CE1]は、2mm厚さのアルミニウム金属層のみのハウジングを備えたLED照明器具を模擬するものであり、そのT0は47.9℃であった。30%ガラス強化PBT樹脂層のみのハウジングを備えたLED照明器具を模擬するCE2のT0は、83.9℃であった。83.9℃は70℃より高いので、30%ガラス強化PBT樹脂層のみを有するLED照明器具ハウジングは、実際にLEDの機能不全を惹起するであろうことが予想される。TC−PBT樹脂層のみのハウジングを備えたLED照明器具を模擬するCE3のT0は、56.2℃であった。 Comparative Example 1 [CE1] simulates an LED lighting apparatus having a housing with only an aluminum metal layer having a thickness of 2 mm, and T 0 thereof was 47.9 ° C. The T 0 of CE2 simulating an LED lighting device having a housing with only a 30% glass-reinforced PBT resin layer was 83.9 ° C. Since 83.9 ° C. is higher than 70 ° C., it is expected that an LED luminaire housing with only a 30% glass reinforced PBT resin layer will actually cause LED malfunction. The T 0 of CE3 simulating an LED lighting apparatus having a housing with only a TC-PBT resin layer was 56.2 ° C.

実施例1〜3は、30%ガラス強化PBT樹脂層と、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層とを有するハウジングを備えたLED照明器具を模擬する。T0はそれぞれ51.0℃、51.2℃および51.4℃であった。金属層の異なる長さ−それぞれ50mm、25mmおよび20mm−に対するT0の平均変動は僅かに0.4%であった。 Examples 1-3 simulate an LED luminaire with a housing having a 30% glass reinforced PBT resin layer and anodized aluminum metal layers of different lengths. T 0 was 51.0 ° C., 51.2 ° C. and 51.4 ° C., respectively. The average variation in T 0 for the different lengths of the metal layer—50 mm, 25 mm and 20 mm respectively—was only 0.4%.

同様に、TC−PBT樹脂層と、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層とを含むハウジングを有するLED照明器具を模擬する実施例4〜6のT0は、それぞれ50.9℃、50.9℃および51.1℃であった。金属層の異なる長さ−それぞれ50mm、25mmおよび20mm−に対するT0の平均変動は僅かに0.1%であった。 Similarly, T 0 of Examples 4 to 6 simulating LED lighting fixtures having a housing including a TC-PBT resin layer and alumite-coated aluminum metal layers having different lengths are 50.9 ° C. and 50. 9 ° C and 51.1 ° C. The average variation in T 0 for different lengths of the metal layer—50 mm, 25 mm and 20 mm respectively—was only 0.1%.

従って、表1は、LEDチップの位置またはその直下における熱の消散が、ハウジングの金属層の異なる長さに依存していないことを示している。さらに重要な点は、すべての実施例E1〜E6のT0の測定値が、LEDチップの機能不全温度限界値である70℃よりも少なくとも17℃低いという点である。このため、6つのすべての実施例によって、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングがLED照明器具の作動を容易にしかつ持続させると見られることが示唆されている。 Thus, Table 1 shows that the heat dissipation at or just below the LED chip does not depend on the different lengths of the housing metal layer. More importantly, the measured T 0 values of all Examples E1 to E6 are at least 17 ° C. lower than the LED chip malfunction temperature limit of 70 ° C. Thus, all six examples suggest that the LED luminaire housing described herein appears to facilitate and sustain the operation of the LED luminaire.

さらに、表1は、6つのすべての実施例の平均T0が、熱放射率が0.02のAl合金からなるハウジングを表すCE1のT0よりも僅かに6.7%しか高くないことをも示している。Al合金ハウジングの熱シンク効果は、アルミニウムの熱伝導率および熱放射率の複合効果から生じる。Al合金(ADC−12)の96W/m,Kの熱伝導率はアルマイトよりはるかに高い。それにも拘らず、E1〜E3およびE4〜E6は、模擬されたハウジングの2部分構成の構造の熱伝導率および熱放射率の複合効果のために、Al合金(ADC−12)のそれと殆ど等価の熱シンク性能を示した。 Furthermore, Table 1 shows that the average T 0 for all six examples is only 6.7% higher than the CE 1 T 0 representing a housing made of an Al alloy with a thermal emissivity of 0.02. It also shows. The heat sink effect of the Al alloy housing results from the combined effect of aluminum thermal conductivity and thermal emissivity. The thermal conductivity of 96 W / m, K of Al alloy (ADC-12) is much higher than that of alumite. Nevertheless, E1-E3 and E4-E6 are almost equivalent to that of Al alloy (ADC-12) because of the combined effect of thermal conductivity and thermal emissivity of the two-part structure of the simulated housing. The heat sink performance of was shown.

E1〜E3のT0はE4〜E6のT0より僅かに高い。これは、任意長さの金属層を含む30%GR−PBTを用いても僅かに良好な熱シンク性能が得られるが、この30%GR−PBTの代替品としてTC−PBTを用いることによって、間違いなく非常に良好な結果が得られることを示唆している。 T 0 of E1~E3 is slightly higher than T 0 of E4~E6. This is because slightly good heat sink performance can be obtained using 30% GR-PBT including a metal layer of arbitrary length, but by using TC-PBT as an alternative to this 30% GR-PBT, Definitely suggests that very good results are obtained.

表1は、本明細書に記載する2部分構成のハウジングであって実施例によって模擬されるハウジングの熱消散が、アルミニウム合金のハウジングのそれに近く、極端な熱曝露からのLEDチップの故障を明白に防止するであろうことを明示している。   Table 1 shows that the heat dissipation of the two-part housing described herein, which is simulated by the example, is close to that of an aluminum alloy housing, revealing LED chip failure from extreme heat exposure. It clearly states that it will prevent.

1の結果(HSから20mm)
表1におけるT1の結果は、試験片の熱源から15mmの位置において測定したその温度である。CE1(2mmのAl合金層のみ)のT1は40.6℃、CE2(30%GR−PBT樹脂層のみ)のT1は25.8℃、CE3(TC−PBT樹脂層のみ)のT1は39.3℃であった。これらのデータは、30%ガラス強化PBT樹脂層のみが、その低い熱伝導率のために熱を伝達し得ないことを示している。
T 1 of the result (20mm from HS)
Results of T 1 in Table 1 is the temperature measured at the position of 15mm from the heat source of the specimen. CE1 T 1 is 40.6 ° C. of (2mm of Al alloy layer only), T 1 of CE2 (30% GR-PBT resin layer only) 25.8 ° C., T 1 of the CE3 (TC-PBT resin layer only) Was 39.3 ° C. These data indicate that only the 30% glass reinforced PBT resin layer cannot transfer heat due to its low thermal conductivity.

実施例1〜3(30%GR−PBT樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層)のT1は、それぞれ、43.7℃、43.5℃および26.5℃であった。E1(50mm金属層)およびE2(25mm金属層)の間のT1の変動は僅かに0.2%であった。しかし、集合的にE1/E2(50mm、25mm)と、E3(20mm金属層)との間のT1の平均変動は驚くべきことに39%であった。E3の場合の低いT1は、E3用の温度センサーを、E1およびE2の場合のようにアルマイト層の上に装着せず、30%ガラス強化PBT樹脂層の上に装着したことによるものである。 T 1 of Examples 1 to 3 (30% GR-PBT resin layer and anodized aluminum metal layer having different lengths) was 43.7 ° C., 43.5 ° C., and 26.5 ° C., respectively. It was. The variation in T 1 between E1 (50 mm metal layer) and E2 (25 mm metal layer) was only 0.2%. However, the average variation in T 1 between E1 / E2 (50 mm, 25 mm) and E3 (20 mm metal layer) collectively was surprisingly 39%. The low T 1 in the case of E3 is due to the fact that the temperature sensor for E3 was not mounted on the alumite layer as in the case of E1 and E2, but on the 30% glass reinforced PBT resin layer. .

実施例4〜6(TC−PBT樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層)のT1は、それぞれ、43.5℃、43.6℃および41.4℃であった。E4(50mm金属層)およびE5(25mm金属層)の間のT1の変動は僅かに0.1%であった。しかし、集合的にE4−E5(50mm、25mm)と、E6(20mm金属層)との間のT1の平均変動は5%であった。 T 1 of Examples 4 to 6 (TC-PBT resin layer and anodized aluminum metal layer having different lengths) were 43.5 ° C., 43.6 ° C., and 41.4 ° C., respectively. The variation in T 1 between E4 (50 mm metal layer) and E5 (25 mm metal layer) was only 0.1%. However, the average variation in T 1 between E4-E5 (50 mm, 25 mm) and E6 (20 mm metal layer) collectively was 5%.

E1〜E3のT1とE4〜E6のT1とを比較すると、TC−PBTの熱伝導率が30%GR−PBTの熱伝導率よりも良好であるので、T0およびT1の間の全体的な温度の均等化が、TC−PBT実施例(4〜6)の場合において遥かに良好であることを示している。さらに、TC−PBT実施例(4〜6)の場合の異なる金属長さの熱消散における差異は実質的なものではなく、これは、TC−PBT樹脂を用いた場合、金属層の長さをいくらにしても、熱源から20mmの位置における熱消散が殆ど等しい効果を有することを予期させるものであった。 Comparing the T 1 of the T 1 and E4~E6 of E1 to E3, the thermal conductivity of the TC-PBT is better than the thermal conductivity of the 30% GR-PBT, between T 0 and T 1 It shows that the overall temperature equalization is much better in the case of the TC-PBT examples (4-6). Furthermore, the difference in heat dissipation of different metal lengths in the case of the TC-PBT examples (4-6) is not substantial, which is the length of the metal layer when using TC-PBT resin. At any rate, it was expected that heat dissipation at 20 mm from the heat source would have almost equal effect.

2の結果(HSから35mm)
表1におけるT2の結果は、熱源から35mmに位置において測定したその温度であり、それは、比較用のLED照明器具ハウジングと、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングとの、熱源から35mm離れた位置における予期温度を模擬する。
T 2 of the result (35mm from HS)
The result of T 2 in Table 1 is its temperature measured at a position 35 mm from the heat source, which is 35 mm away from the heat source of the comparative LED luminaire housing and the LED luminaire housing described herein. Simulate expected temperature at different locations.

表1は、2mm厚さのアルミニウム合金層のみから構成されるハウジングを有するLED照明器具を模擬する比較例1のT2が37.9℃であることを示している。30%ガラス強化PBT樹脂層のみから構成されるハウジングを有するLED照明器具を模擬する比較例2のT1は25.7℃であり、TC−PBT樹脂層のみから構成されるハウジングを有するLED照明器具を模擬する比較例3のT1は35.4℃であった。これらのデータは、金属層を具備しない30%ガラス強化PBT樹脂層が熱をT1からT2へ伝達し得ないことを示している点において一致している。 Table 1 shows that T 2 of Comparative Example 1 simulating an LED lighting apparatus having a housing composed of only an aluminum alloy layer having a thickness of 2 mm is 37.9 ° C. T 1 of Comparative Example 2 that simulates an LED lighting apparatus having a housing composed only of a 30% glass-reinforced PBT resin layer has a T 1 of 25.7 ° C., and the LED illumination includes a housing composed only of a TC-PBT resin layer. T 1 of Comparative Example 3 simulating the instrument was 35.4 ° C. These data are consistent in that they indicate that a 30% glass reinforced PBT resin layer without a metal layer cannot transfer heat from T 1 to T 2 .

実施例1〜3(30%GR−PBT樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層)のT2は、それぞれ、40.2℃、25.7℃および25.7℃であった。すなわち、E2(25mmの金属層を有する)とE3(20mmの金属層を有する)との間のT2には変動はなかった。しかし、E1(50mm)と、集合的にE2−E3(20mm−35mm)との間のT2の変動は約36%であった。従って、表1は、30%ガラス強化PBT樹脂層を有するLED照明器具における熱消散は、25mmまたは20mm金属層のいずれかを具備する場合には1/3より多く低いことを示している。 T 2 of Examples 1 to 3 (30% GR-PBT resin layer and anodized aluminum metal layer having different lengths) was 40.2 ° C., 25.7 ° C., and 25.7 ° C., respectively. It was. That is, there was no variation in T 2 between E2 (with a 25 mm metal layer) and E3 (with a 20 mm metal layer). However, the variation in T 2 between E1 (50 mm) and collectively E2-E3 (20 mm-35 mm) was about 36%. Thus, Table 1 shows that the heat dissipation in LED luminaires with a 30% glass reinforced PBT resin layer is lower than 1/3 when equipped with either a 25 mm or 20 mm metal layer.

実施例4〜6(TC−PBT樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層)の場合のT2は、それぞれ、40.2℃、38.6℃および37.6℃であった。この3つの実施例におけるT2の平均変動は約2.4%であった。 T 2 in Examples 4 to 6 (TC-PBT resin layer and anodized aluminum metal layer having different lengths) was 40.2 ° C., 38.6 ° C., and 37.6 ° C., respectively. It was. The average variation of T 2 in these three examples was about 2.4%.

0およびT1間の差(ΔT0−T1)に関する結果
この議論においては、ΔT0−T1が低い方がより良好な熱消散性能を示す。すなわち、T0およびT1間の温度差は、熱源から20mmの位置における、異なる熱可塑性樹脂層の上部の異なる長さの金属層の熱シンクの有効性を示す。
Results on the difference between T 0 and T 1 (ΔT 0 -T 1 ) In this discussion, a lower ΔT 0 -T 1 indicates better heat dissipation performance. That is, the temperature difference between T 0 and T 1 indicates the effectiveness of the heat sink of different length metal layers on top of different thermoplastic layers at a position 20 mm from the heat source.

ΔT0−T1は、T0(熱源において観測される)およびT1(HSから20mmmの位置で観測される)の間の温度差であり、T0からT1を減算して得られる。表1は、CE1、CE2およびCE3の場合のΔT0−T1の値が、7.3℃、58.1℃および16.9℃であったことを示している。CE1、CE2およびCE3は、それぞれ、2mm厚さのアルミニウム合金金属層、または30%ガラス強化PBT樹脂層、またはTC−PBT樹脂層のいずれかの1層のみのLED照明器具ハウジングを模擬するものであった。 ΔT 0 −T 1 is a temperature difference between T 0 (observed at the heat source) and T 1 (observed at a position 20 mm from HS), and is obtained by subtracting T 1 from T 0 . Table 1 shows that the values of ΔT 0 -T 1 for CE1, CE2 and CE3 were 7.3 ° C., 58.1 ° C. and 16.9 ° C. CE1, CE2, and CE3 each simulate an LED luminaire housing with only one layer of either a 2 mm thick aluminum alloy metal layer, or a 30% glass reinforced PBT resin layer, or a TC-PBT resin layer. there were.

C1〜C3模擬LEDハウジングは熱放射層または熱伝導層のいずれかを有するので、T0およびT1におけるCE1〜CE3のLED照明器具ハウジング温度の低下は、熱放射性材料と熱伝導材料との複合効果によるものでは全くあり得ない。従って、CE1〜CE3のΔT0−T1は、熱源からの距離による熱シンク効果のみ、すなわち熱消散のみを示すものであった。結局のところ、この熱消散は、CE1、CE2およびCE3のLED照明器具ハウジング層の固有の熱放射率または固有の熱伝導率に関係付けられた。 Since the C1-C3 simulated LED housing has either a heat radiating layer or a heat conducting layer, the decrease in the CE1-CE3 LED luminaire housing temperature at T 0 and T 1 is a combination of a heat radiating material and a heat conducting material. It can never be due to effects. Therefore, ΔT 0 -T 1 of CE1 to CE3 indicates only the heat sink effect depending on the distance from the heat source, that is, only the heat dissipation. Ultimately, this heat dissipation was related to the intrinsic thermal emissivity or intrinsic thermal conductivity of the LED luminaire housing layers of CE1, CE2 and CE3.

表1は、ガラス強化PBT樹脂層による実施例の場合のΔT0−T1は、E1(50mm金属層)の場合7.3℃、E2(25mm金属層)の場合7.8℃、およびE3(20mm金属層)の場合24.9℃であり、TC−PBT樹脂層による実施例の場合のΔT0−T1は、E4(50mm金属層)の場合7.4℃、E5(25mm金属層)の場合7.3℃、およびE6(20mm金属層)の場合9.7℃であったことを示している。 Table 1 shows that ΔT 0 -T 1 in the case of the example using the glass reinforced PBT resin layer is 7.3 ° C. for E1 (50 mm metal layer), 7.8 ° C. for E2 (25 mm metal layer), and E3. In the case of the example using the TC-PBT resin layer, ΔT 0 -T 1 is 7.4 ° C. in the case of E4 (50 mm metal layer) and E5 (25 mm metal layer). ) In the case of 7.3) and 9.7 ° C. in the case of E6 (20 mm metal layer).

重要な点は、CE1の場合と、E1、E4(50mm金属層)の場合と、E2、E5(25mm金属層)の場合とにおけるΔT0−T1の測定値が実質的に類似しており、高々7%しか変動していないという点である。従って、E1、E4(50mmアルマイト被膜処理Al層)と、E2およびE5(25mmアルマイト被膜処理Al層)とは、3mm厚さのAl合金層のみから構成されるLED照明器具ハウジングと、熱の消散において等しい有効性を有する。この効果を以下の考察によって説明する。 The important point is that the measured values of ΔT 0 -T 1 in the case of CE1, E1, E4 (50 mm metal layer), and E2, E5 (25 mm metal layer) are substantially similar. This is the point that only 7% is changed at most. Therefore, E1, E4 (50 mm alumite coating treated Al layer), E2 and E5 (25 mm alumite coating treated Al layer) are an LED luminaire housing composed only of a 3 mm thick Al alloy layer, and heat dissipation. Have equal effectiveness. This effect is explained by the following consideration.

CE1のAl合金の熱伝導率は非常に高く96であり、一方Al合金の熱放射率は非常に低く僅かに0.02である。CE1は、照明器具ハウジングの全長にわたって等しい効率的な速度で熱を伝導する可能性がある。   The thermal conductivity of the CE1 Al alloy is very high, 96, while the thermal emissivity of the Al alloy is very low, only 0.02. CE1 may conduct heat at an equal and efficient rate over the entire length of the luminaire housing.

E1〜E6のアルマイト被膜処理アルミニウム層の熱伝導率は中程度で30であり、一方、樹脂層の熱放射率は非常に高く、E1〜E3の場合0.91、E4〜E6の場合0.92であった。すべての実施例の金属層は本質的に同じ熱伝導率および熱放射率を有していた。それらは、熱を、照明器具ハウジングの全長にわたって同じ速度で消散するように予期されるであろう。この消散速度は、3mm厚さのAl合金層のみを有するCE1のハウジングの場合とは異なる速度になるであろう。   The thermal conductivity of the anodized aluminum layers E1 to E6 is medium and 30, whereas the thermal emissivity of the resin layer is very high, 0.91 for E1 to E3, and 0 for E4 to E6. 92. The metal layers of all examples had essentially the same thermal conductivity and thermal emissivity. They would be expected to dissipate heat at the same rate over the entire length of the luminaire housing. This dissipation rate will be different from the CE1 housing with only a 3 mm thick Al alloy layer.

しかし、表1に示すように、E1、E2、E4およびE5は、実際上、熱源から20mmの位置においてCE1と実質的に同じ速度で熱を伝導する。E1、E2、E4およびE5は、50mmまたは25mmのいずれかの金属層を備えたLED照明器具ハウジングを模擬している。CE1と同じ熱消散速度の達成は、少なくとも、次の各項、すなわち、
1)金属層の熱伝導率と熱放射率との比、および、
2)金属層の50mmまたは25mmの長さ、
に依存していた。すなわち、表1は、熱源から20mmの位置において、本明細書に記載するLEDハウジングの模擬ハウジングが、−T1と同様の熱シンク効果を呈したことを示している。
However, as shown in Table 1, E1, E2, E4 and E5 conduct heat at substantially the same rate as CE1 at a position 20 mm from the heat source. E1, E2, E4 and E5 simulate an LED luminaire housing with a metal layer of either 50 mm or 25 mm. Achieving the same heat dissipation rate as CE1 has at least the following terms:
1) the ratio of thermal conductivity and thermal emissivity of the metal layer, and
2) 50 mm or 25 mm length of the metal layer,
Depended on. That is, Table 1 shows that the simulated housing of the LED housing described herein exhibited a heat sink effect similar to −T 1 at a position 20 mm from the heat source.

E3およびE6(20mm金属層)の場合のΔT0−T1は、それぞれ24.9℃および9.7℃であった。E3およびC1間のΔT0−T1の変動は−241%、E6およびC1間のそれは−33%である。負の値は、E3およびE6が、熱源から20mmの位置において、CE1より大きい熱消散を有することを反映している。E3およびE6の金属層は、E1、E2、E4およびE5の場合と同じ熱伝導率および熱放射率を有していた。従って、E3およびE6の大幅に高い熱シンクの有効性をもたらす第一義的な因子は20mmの金属層であった。 In the case of E3 and E6 (20 mm metal layer), ΔT 0 -T 1 was 24.9 ° C. and 9.7 ° C., respectively. The variation in ΔT 0 -T 1 between E3 and C1 is −241% and that between E6 and C1 is −33%. Negative values reflect that E3 and E6 have greater heat dissipation than CE1 at 20 mm from the heat source. The metal layers of E3 and E6 had the same thermal conductivity and thermal emissivity as in E1, E2, E4 and E5. Thus, the primary factor that resulted in a much higher heat sink effectiveness for E3 and E6 was a 20 mm metal layer.

要約的に言えば、表1は、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングにおける20mmの金属層が、熱源から20mmの位置において、25mmまたは50mmのいずれの金属層よりも遥かに有効な熱シンク効果を達成したことを示している。しかし、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングにおける25mmまたは50mmの被覆金属層は、熱の消散において、3mm厚さのAl合金の全金属LED照明器具ハウジングと同様に有効であったことを強調しておかなければならない。従って、ΔT0−T1の結果は、本明細書に記載するLED照明器具ハウジングが、3mm厚さのAl合金と少なくとも同等に、しかもそれより低いコストで熱を消散するという点での商業的利益を目論み得たことを示している。 In summary, Table 1 shows that a 20 mm metal layer in the LED luminaire housing described herein is far more effective at either 20 mm from the heat source than a 25 mm or 50 mm metal layer. Indicates that the effect has been achieved. However, it is emphasized that a 25 mm or 50 mm coated metal layer in the LED luminaire housing described herein was as effective in heat dissipation as a 3 mm thick Al alloy all metal LED luminaire housing. I have to keep it. Therefore, the ΔT 0 -T 1 result is a commercial in that the LED luminaire housing described herein dissipates heat at least as much as and at a lower cost than a 3 mm thick Al alloy. It shows that it was able to aim for profit.

1およびT2間の差(ΔT1−T2)に関する結果
この議論においては、ΔT1−T2が低い方がより良好な熱消散性能を示す。すなわち、T1およびT2間の温度差は、熱源から35mmの位置における、異なる長さの金属層の熱シンクの有効性の尺度である。
Results on the difference between T 1 and T 2 (ΔT 1 -T 2 ) In this discussion, a lower ΔT 1 -T 2 indicates better heat dissipation performance. That is, the temperature difference between T 1 and T 2 is a measure of the effectiveness of a heat sink of different lengths of metal layers at a location 35 mm from the heat source.

ΔT1−T2は、T1(HSから20mmmの位置で観測される)およびT2(HSから35mmmの位置で観測される)の間の温度差で、T1からT2を減算して得られる。表1は、C1、C2およびC3の場合のΔT1−T2の値が、2.7℃、0.1℃および3.9℃であったことを示している。明確に言えば、C1、C2およびC3は、それぞれ、2mm厚さのアルミニウム合金金属層、または30%ガラス強化PBT樹脂層、またはTC−PBT樹脂層のいずれかの1層のみから構成されるLED照明器具ハウジングを模擬するものであった。 ΔT 1 −T 2 is the temperature difference between T 1 (observed at 20 mm from HS) and T 2 (observed at 35 mm from HS), subtracting T 2 from T 1 can get. Table 1 shows that ΔT 1 -T 2 values for C1, C2 and C3 were 2.7 ° C., 0.1 ° C. and 3.9 ° C. Specifically, C1, C2 and C3 are each composed of only one layer of either a 2 mm thick aluminum alloy metal layer, or a 30% glass reinforced PBT resin layer, or a TC-PBT resin layer. It simulated a luminaire housing.

表1は、ガラス強化PBT樹脂層による実施例の場合のΔT1−T2は、E1(50mm金属層)の場合3.5℃、E2(25mm金属層)の場合17.7℃、およびE3(20mm金属層)の場合0.8℃であり、TC−PBT樹脂層による実施例の場合のΔT1−T2測定値は、E4(50mm金属層)の場合3.3℃、E5(25mm金属層)の場合5℃、およびE6(20mm金属層)の場合3.8℃であったことを示している。 Table 1 shows that ΔT 1 -T 2 in the case of the glass reinforced PBT resin layer example is 3.5 ° C. for E1 (50 mm metal layer), 17.7 ° C. for E2 (25 mm metal layer), and E3 In the case of the example using the TC-PBT resin layer, ΔT 1 -T 2 measured values are 3.3 ° C. and E5 (25 mm in the case of E4 (50 mm metal layer). In the case of (metal layer), it was 5 ° C., and in the case of E6 (20 mm metal layer), it was 3.8 ° C.

E1〜E6は、すべて、実質的に同じ、金属層の熱伝導率対樹脂層の熱放射率の比を有する。E1およびE4(50mm金属層)の間のΔT1−T2の変動は約6%であった。従って、30%ガラス強化PBT樹脂層上部の50mm金属層は、熱源から35mmの位置において、TC−PBT樹脂層上部の同じ金属層よりも幾分良好な熱シンク効果を実現した。 E1-E6 all have substantially the same ratio of the thermal conductivity of the metal layer to the thermal emissivity of the resin layer. The variation in ΔT 1 -T 2 between E1 and E4 (50 mm metal layer) was about 6%. Therefore, the 50 mm metal layer above the 30% glass reinforced PBT resin layer achieved a somewhat better heat sink effect than the same metal layer above the TC-PBT resin layer at a position 35 mm from the heat source.

E2およびE5(25mm金属層)の間のΔT1−T2の変動は約72%であった(17.7−5=12.7/17.7から得られる)。従って、30%ガラス強化PBT樹脂層上部の25mm金属層は、熱源から35mmの位置において、TC−PBT樹脂層上部の同じ金属層よりも72%良好な熱シンク効果を実現した。 The variation in ΔT 1 -T 2 between E2 and E5 (25 mm metal layer) was about 72% (obtained from 17.7-5 = 12.7 / 17.7). Therefore, the 25 mm metal layer above the 30% glass reinforced PBT resin layer realized 72% better heat sink effect than the same metal layer above the TC-PBT resin layer at a position 35 mm from the heat source.

E3およびE6(20mm金属層)の間のΔT1−Tの変動は−375%であった(0.8−3.8=−3.0/0.8から得られる)。従って、TC−PBT層上部の20mm金属層は、熱源から35mmの位置において、ガラス強化PBT樹脂層上部の同じ金属層よりも殆ど4倍良好な熱シンク効果を実現した。 The variation in ΔT 1 -T between E3 and E6 (20 mm metal layer) was -375% (obtained from 0.8-3.8 = -3.0 / 0.8). Therefore, the 20 mm metal layer above the TC-PBT layer realized a heat sink effect almost 4 times better than the same metal layer above the glass reinforced PBT resin layer at a position 35 mm from the heat source.

これらの結果は、初期の結論、すなわち、熱の消散に対して最も効率的なLED照明器具ハウジングの構造は、20mmまたは25mmいずれかの長さの金属層を有するものであるということを確認した。さらに、熱源から35mmの位置においては、ガラス強化PBT樹脂層上部においては、長い方の金属層がより良好な熱シンク効果を生成したが、TC−PBT層上部においては、20mmの金属層がより良好な熱シンク効果を生成した。   These results confirmed the initial conclusion, that is, the most efficient LED luminaire housing structure for heat dissipation has a metal layer length of either 20 mm or 25 mm. . Furthermore, at a position 35 mm from the heat source, the longer metal layer produced a better heat sink effect in the upper part of the glass reinforced PBT resin layer, whereas the 20 mm metal layer was more in the upper part of the TC-PBT layer. It produced a good heat sink effect.

従って、異なる樹脂組成物または金属層の異なる長さのいずれかに焦点を当てることによって、実施例E1〜E6において模擬されたLEDハウジングに関して、同じまたは同様の結論に導かれる。どちらか1つの樹脂層が、金属層の異なる長さに応じてより効率的になる可能性があるが、アルマイト被膜処理Al金属層によって全面的にまたは部分的に被覆されたどちらかの樹脂層を使用することによって、熱を、熱源において、またはHSから20mmの位置において、またはHSから35mmの位置において消散させるLED照明器具ハウジングが模擬され、その場合、模擬されたLED照明器具が熱の過剰曝露によって機能不全に陥るようなことはない。   Accordingly, by focusing on either different resin compositions or different lengths of the metal layer, the same or similar conclusions are drawn for the LED housings simulated in Examples E1-E6. Either one of the resin layers may be more efficient depending on the different lengths of the metal layer, but either the resin layer either fully or partially covered by an alumite-coated Al metal layer Is used to simulate an LED luminaire housing that dissipates heat at the heat source, or at a location 20 mm from HS, or at a location 35 mm from HS, in which case the simulated LED luminaire has an excess of heat. Exposure does not cause dysfunction.

Claims (13)

a.少なくとも1つのLEDチップと、
b.前記少なくとも1つのLEDチップが配備される金属プレートと、
c.前記少なくとも1つのLEDチップと電気接触するLEDモジュールと、
d.前記金属プレートと接触するハウジングであって、前記LEDモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード(LED)照明器具であって、
前記ハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から40W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
発光ダイオード(LED)照明器具。
a. At least one LED chip;
b. A metal plate on which the at least one LED chip is disposed;
c. An LED module in electrical contact with the at least one LED chip;
d. A housing in contact with the metal plate, the housing in which the LED module is disposed;
A light emitting diode (LED) lighting fixture comprising:
The housing is
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition, and
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 40 W / m, K, and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Having
Light emitting diode (LED) lighting fixture.
前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)ポリマーおよび/またはこれらのコポリマーからなる群から選択される熱可塑性樹脂を含む、請求項1に記載のLED照明器具。   The thermoplastic resin composition comprises a thermoplastic resin selected from the group consisting of polyethylene, polyvinylidene fluoride, polypropylene, nylon, polyester, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) polymer and / or copolymers thereof. LED lighting fixture according to. 前記熱可塑性樹脂が、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される、請求項2に記載のLED照明器具。   The LED luminaire of claim 2, wherein the thermoplastic resin is selected from the group consisting of polyester terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, copolyetherester elastomer, and any mixture thereof. 前記熱可塑性樹脂組成物が、107Ωcmより大きい体積抵抗率ρを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のLED照明器具。 The LED lighting fixture according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin composition has a volume resistivity ρ greater than 10 7 Ωcm. 前記金属層が、被膜処理された金属層が0.5〜0.8の熱放射率を有することを保証するに十分な平均厚さを有するアノードアルミニウム被膜を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のLED照明器具。   5. The anode of claim 1, wherein the metal layer comprises an anode aluminum coating having an average thickness sufficient to ensure that the coated metal layer has a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. The LED lighting device according to claim 1. 前記金属層が、前記樹脂層の外表面の全長を被覆する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のLED照明器具。   The LED lighting fixture according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal layer covers the entire length of the outer surface of the resin layer. 前記金属層が、前記樹脂層の外表面の20〜25mmを被覆する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のLED照明器具。   The LED lighting apparatus according to claim 1, wherein the metal layer covers 20 to 25 mm of the outer surface of the resin layer. LED照明器具の内部に配備されるLEDハウジングであって、
前記LED照明器具は、
少なくとも1つのLEDチップと、
前記少なくとも1つのLEDチップが配備される金属プレートと、
前記少なくとも1つのLEDチップと電気接触するLEDモジュールと、
を含み、
前記ハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から36W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
LEDハウジング。
An LED housing that is deployed inside an LED luminaire,
The LED lighting fixture is
At least one LED chip;
A metal plate on which the at least one LED chip is disposed;
An LED module in electrical contact with the at least one LED chip;
Including
The housing is
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition, and
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 36 W / m, K, and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Having
LED housing.
前記熱可塑性樹脂組成物が、
ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むと共に、
107Ωcmより大きい体積抵抗率ρを有し、かつ、
前記金属層は、
アノードアルミニウム酸化被膜を含み、
25W/m,K〜32W/m,Kの熱伝導率と、0.6〜0.8の熱放射率とを有し、
前記樹脂層の外表面の20〜25mmを被覆する、
請求項8に記載のLEDハウジング。
The thermoplastic resin composition is
Comprising a thermoplastic resin selected from the group consisting of polyester terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, copolyetherester elastomer and any mixture thereof;
Having a volume resistivity ρ greater than 10 7 Ωcm, and
The metal layer is
An anode aluminum oxide coating,
Having a thermal conductivity of 25 W / m, K to 32 W / m, K and a thermal emissivity of 0.6 to 0.8;
Covering 20 to 25 mm of the outer surface of the resin layer;
The LED housing according to claim 8.
前記少なくとも1つのLEDチップの3mm以内において測定される温度が70℃未満である、請求項8または9に記載のLEDハウジングのLED照明器具における使用。   Use of an LED housing in an LED luminaire according to claim 8 or 9, wherein the temperature measured within 3mm of the at least one LED chip is less than 70C. 前記少なくとも1つのLEDチップの3mm以内において測定される温度が、70℃より少なくとも12℃低い、請求項10に記載の使用。   Use according to claim 10, wherein the temperature measured within 3 mm of the at least one LED chip is at least 12 ° C lower than 70 ° C. LED照明器具内に配備される少なくとも1つのLEDチップの3mm以内の温度を70℃未満に維持するステップ、
を含む方法であって、
前記LED照明器具は、
a.少なくとも1つのLEDチップと、
b.前記少なくとも1つのLEDチップが配備される金属プレートと、
c.前記少なくとも1つのLEDチップと電気接触するLEDモジュールと、
d.前記金属プレートと接触するハウジングであって、前記LEDモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含み、
前記ハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から36W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
方法。
Maintaining a temperature within 3 mm of at least one LED chip deployed in the LED luminaire below 70 ° C .;
A method comprising:
The LED lighting fixture is
a. At least one LED chip;
b. A metal plate on which the at least one LED chip is disposed;
c. An LED module in electrical contact with the at least one LED chip;
d. A housing in contact with the metal plate, the housing in which the LED module is disposed;
Including
The housing is
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition, and
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 36 W / m, K, and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Having
Method.
少なくとも1つのLEDチップが配備されるLED照明器具の金属プレートを、前記LED照明器具用のハウジングに固定するステップ、
を含むLED照明器具の製作方法であって、
前記ハウジングは、
i)内表面および外表面を有する樹脂層と、
ii)前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも20ワット毎メートル毎ケルビン(W/m,K)から36W/m,Kまでの熱伝導率と、0.5〜0.8の熱放射率とを有する、
製作方法。
Securing a metal plate of an LED luminaire on which at least one LED chip is deployed to a housing for the LED luminaire;
A method of manufacturing an LED lighting apparatus including:
The housing is
i) a resin layer having an inner surface and an outer surface;
ii) a metal layer disposed in a covering manner on at least a portion of the outer surface of the resin layer, the metal layer being in contact with the metal plate;
Including
The resin layer includes an electrically insulating thermoplastic resin composition, and
The metal layer includes an aluminum alloy and has a thermal conductivity of at least 20 watts per meter Kelvin (W / m, K) to 36 W / m, K, and a thermal emissivity of 0.5 to 0.8. Having
Production method.
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