JP2015003997A - Ｌｅｄリフレクター構成材料、ｌｅｄリフレクター、及びｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性に優れ、加工性に優れ、安価なＬＥＤリフレクターを提供することである。【解決手段】ＬＥＤリフレクター構成材料であって、前記材料は熱硬化性樹脂を含み、前記熱硬化性樹脂は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成されてなり、前記ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上は、前記不飽和化合物１００質量部に対して、１０〜９００質量部の割合であるＬＥＤリフレクター構成材料。【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ照明器具に関する。特に、耐熱性・耐光性に優れたＬＥＤ照明器具に関する。

ＬＥＤ照明技術・製品の普及は、近年、目覚ましい。しかし、ＬＥＤの初期の輝度を如何に長く保つかが大きな問題になっている。ＬＥＤの輝度低下の一つとして、ＬＥＤリフレクターの熱変色による反射率の低下が挙げられる。従って、熱変色が少ない素材でＬＥＤリフレクターを構成することがＬＥＤの寿命延長の要素である。

セラミックス製のＬＥＤリフレクターが提案（特許文献１）されている。

ナイロンやポリアミド樹脂製のリフレクターが提案（特許文献２，３，４）されている。

不飽和ポリエステル樹脂製のリフレクターが提案（特許文献５，６）されている。

ＷＯ２００６／０１３８９９号公報 特開平６−２００１５３号公報 特開２００２−３７４００７号公報 特開２０１０−１００６８２号公報 特許４８４４６９９号公報 特許４８９３８７４号公報

前記セラミックス製のＬＥＤリフレクター（特許文献１）には次の問題点が有る。セラミックスは加工性に限界が有る。この為、価格が高くなる。従って、汎用のＬＥＤリフレクターとしては適してない。

ナイロンやポリアミド樹脂製のＬＥＤリフレクター（特許文献２，３，４）は、熱による変色が大きい。従って、ＬＥＤ照明器具の寿命が短い。

不飽和ポリエステル樹脂製のＬＥＤリフレクター（特許文献５，６）は、耐熱性に欠ける。従って、ＬＥＤ照明器具の寿命が短い。

熱による変色が小さい特徴のＬＥＤリフレクターは、熱硬化性エポキシ樹脂を用いて構成することが考えられた。エポキシ樹脂はリードフレームとの密着性が良好である。しかし、成形時に発生するバリのフレームに対する密着性が良く、このバリの除去が困難である。エポキシ樹脂は材料の保管を低温で行う必要がある。エポキシ樹脂は比較的高価である。エポキシ樹脂は射出成形が容易でない。この為、エポキシ樹脂成形材料はＬＥＤリフレクター構成材料に適していないことが判った。

従って、本発明が解決しようとする課題は、前記問題点を解決することである。すなわち、耐熱性に優れ（熱による変色が小さい）、加工性に優れ、安価なＬＥＤリフレクターを提供することである。

前記課題を解決する為の研究が、鋭意、推し進められた。その結果、ＬＥＤリフレクター構成材料として、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物および／または下記に示される構造を有するジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上を用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を用いることが、非常に、好適であることが判って来た。

前記知見を基にして本発明が達成された。

本発明は、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上を用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を含むＬＥＤリフレクター構成材料を提案する。

本発明は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物を用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を含むＬＥＤリフレクター構成材料を提案する。

本発明は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を含むＬＥＤリフレクター構成材料を提案する。

本発明は、
ＬＥＤリフレクター構成材料であって、
前記材料は熱硬化性樹脂を含み、
前記熱硬化性樹脂は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成されてなり、
前記ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上は、前記不飽和化合物１００質量部に対して、１０〜９００質量部の割合である
ことを特徴とするＬＥＤリフレクター構成材料を提案する。

本発明は、好ましくは、前記熱硬化性樹脂の他に、無機充填剤、白色顔料、離型剤、及び補強材の群の中から選ばれる一つ以上の物質が用いられて構成されてなるＬＥＤリフレクター構成材料を提案する。

本発明は、前記ＬＥＤリフレクター構成材料を用いて成形されてなることを特徴とするＬＥＤリフレクターを提案する。

本発明は、前記ＬＥＤリフレクター構成材料を用いて、好ましくは、射出成形により成形されてなることを特徴とするＬＥＤリフレクターを提案する。

本発明は、好ましくは、前記成形後、バリ取りがブラスト処理および／またはマシニングセンター処理により行われてなることを特徴とするＬＥＤリフレクターを提案する。

本発明は、前記ＬＥＤリフレクターが装着されてなることを特徴とするＬＥＤ照明器具を提案する。

本発明の熱硬化性樹脂組成物が用いられたＬＥＤリフレクターは、熱や光による劣化（変色）が小さく耐熱性・耐光性に優れている。この結果、ＬＥＤランプが長寿命である。更には、樹脂組成物の保存安定性、ハンドリング性が良好で、トランスファー成形性や射出成形性に優れ、安価に得られる。

ＬＥＤ照明器具（ＬＥＤ電球）の概略断面図

第１の本発明はＬＥＤリフレクター構成材料である。本発明の実施形態の材料は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物を用いて構成された熱硬化性樹脂を含む。或いは、前記された構造のジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上を用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を含む。ジアリールイソフタル酸エステルオリゴマーとは、前記構造のモノマーが自己重合による二量化、或いは三量化などの化合物を指す。ジアリールイソフタル酸エステルは、通常、モノマーや二量化、或いは三量化の混合物を含んでいる。好ましくは、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成されてなる熱硬化性樹脂を含む。特に好ましくは、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成された熱硬化性樹脂を含み、前記ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上は、前記不飽和化合物１００質量部に対して、１０〜９０質量部の割合である。更に好ましくは、前記ジアリールイソフタル酸エステルは、前記不飽和化合物１００質量部に対して、３０質量部以上の割合である。前記ジアリールイソフタル酸エステルは、前記不飽和化合物１００質量部に対して、７０質量部以下の割合である。前記重合組成物の他に、好ましくは、重合開始剤が用いられて重合された熱硬化性樹脂である。好ましくは、前記熱硬化性樹脂の他に、無機充填剤、白色顔料、離型剤、及び補強材の群の中から選ばれる一つ以上の物質が用いられて構成されてなる。好ましくは、前記熱硬化性樹脂の他に、無機充填剤、白色顔料、離型剤、及び補強材が用いられて構成されてなる。

前記特許文献５，６には、ジアリールフタレートの記載が有る。しかし、ジアリールイソフタレートの記載・示唆は無い。更には、ジアリールフタレートとジアリールイソフタレートとの相違についても触れられていない。ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物の記載・示唆は無い。ジアリールフタレートを用いたＬＥＤリフレクターは、耐熱性や耐光性が不十分で有った。これに対して、本実施形態のＬＥＤリフレクターは、耐熱性や耐光性に優れていた。すなわち、ＬＥＤリフレクター（ＬＥＤ照明器具）の耐久性に優れていた。

第２の本発明はＬＥＤリフレクターである。本発明の実施形態のＬＥＤリフレクターは、前記ＬＥＤリフレクター構成材料を用いて成形されてなる。好ましくは、射出成形により成形されてなる。好ましくは、前記成形後、バリ取りがブラスト処理および／またはマシニングセンター処理により行われてなる。

第３の本発明はＬＥＤ照明器具である。本発明の実施形態のＬＥＤ照明器具は、前記ＬＥＤリフレクターが装着されてなる。

以下、更に、詳しい説明がなされる。

前記熱硬化性樹脂を製造する為に、好ましくは、重合開始剤が用いられる。前記重合開始剤としては、好ましくは、加熱分解型の有機過酸化物が挙げられる。例えば、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシオクトエート、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド等が挙げられる。これらの中でも、１０時間半減期温度が１００℃以上の有機過酸化物が好ましい。例えば、ジクミルパーオキサイドが挙げられる。前記重合開始剤は一種（単独）でも、二種以上が併用されても良い。

前記白色顔料としては、例えば酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。これらの物質の中から、一種または二種以上が適宜用いられる。前記白色顔料の中でも、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムは特に好ましい。酸化チタンとしては、例えばアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルサイト型酸化チタンが挙げられる。これらの中でも熱安定性に優れたルチル型酸化チタンは特に好ましい。白色顔料は、好ましくは、平均粒径が２μｍ以下のものであった。より好ましくは、平均粒径が０．１〜１μｍのものであった。更に好ましくは、平均粒径が０．３〜０．７μｍのものであった。平均粒径はレーザー回折散乱法等により測定できる。白色顔料は、前記樹脂１００質量部に対して、好ましくは１００質量部以上であった。より好ましくは、１００〜３００質量部であった。白色顔料の配合量を前記の如くにした場合、耐熱性に優れ、白色で高い反射率を有するＬＥＤリフレクターが得られた。

前記無機充填剤としては、例えばシリカ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムジルコンなどのジルコニウム系などが挙げられる。これらの物質の中から、一種または二種以上が適宜用いられる。無機充填剤の中でも、特に好ましくは、シリカである。例えば、溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末、破砕シリカ粉末、結晶シリカ粉末が挙げられる。無機充填剤は、好ましくは、平均粒径が２５０μｍ以下のものであった。より好ましくは、平均粒径が１０〜１００μｍのものであった。斯かる平均粒径の無機充填剤が用いられた場合、成形性、耐熱性、耐湿性に優れたＬＥＤリフレクターが得られた。平均粒径はレーザー回折散乱法等により測定できる。無機充填剤は、前記樹脂１００質量部に対して、好ましくは、５０質量部以上であった。より好ましくは、５０〜２５０質量部であった。無機充填剤の配合量を前記の如くにした場合、成形性、耐熱性、光反射率に優れたＬＥＤリフレクターが得られた。無機充填剤と白色顔料との合計量は、前記樹脂組成物全体量に対して、好ましくは、３０〜８０質量％（より好ましくは４０〜６０質量％）であった。無機充填剤と白色顔料との合計量に占める前記白色顔料の割合は、好ましくは、５０質量％以上（より好ましくは、６０〜９５質量％）であった。無機充填剤と白色顔料との合計量は、前記樹脂１００質量部に対して、好ましくは、５００質量部以下（より好ましくは、２００〜４００質量部）であった。無機充填剤と白色顔料とを前記割合とすることによって、組成物の流動性が良く、成形性が良好であった。白色顔料や無機充填剤は、微粒になると、例えば凝集が起き易い。従って、脂肪酸やカップリング剤等で表面処理が行われていることが好ましかった。

前記補強材としては、例えばＢＭＣ，ＳＭＣ等のＦＲＰに用いられる不飽和ポリエステル樹脂組成物の補強材に使用されるものが用いられる。例えば、ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ワラストナイト等が挙げられる。これらの中でも、ガラス繊維は好ましかった。ガラス繊維としては、例えば珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラスを原料とするＥガラス（電気用無アルカリガラス）、Ｃガラス（化学用含アルカリガラス）、Ａガラス（耐酸用ガラス）、Ｓガラス（高強度ガラス）等のガラス繊維が挙げられる。これらを長繊維（ロービング）、短繊維（チョップドストランド）としたものが適宜用いられる。これらのガラス繊維に対して表面処理が施されていても良い。特に、繊維径１０〜１５μｍのＥガラス繊維をシランカップリング剤にて表面処理し、表面処理したモノフィラメントを２００本、４００ 本、又は８００本を酢酸ビニル等の収束剤にて収束させる方法などが採用される。補強材は、好ましくは、前記樹脂１００質量部に対して、１０〜２００質量部（より好ましくは、１０〜１００質量部、更に好ましくは２０〜８０質量部）であった。補強材の配合量を前記の如くにした場合、強度に優れ、硬化収縮が抑えられた。補強材はＬＥＤリフレクターとしての反射率低下となるが、強度保持の観点からは大事である。

前記離型剤としては、熱硬化性樹脂に用いられる脂肪酸系、脂肪酸金属塩系、鉱物系などのワックス類を用いることが出来る。脂肪酸系や脂肪酸金属塩系の離型剤は、耐熱性に優れたＬＥＤリフレクターが得られたことから、好ましかった。具体的には、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。離型剤は、単独で用いても良く、二種以上が併用されても良い。離型剤は、好ましくは、前記樹脂１００質量部に対して、４〜１５質量部の割合であった。離型剤の配合量を前記の如くにした場合、離型性と外観性とが共に良く、光反射率に優れたＬＥＤリフレクターが得られた。

前記配合成分以外にも、樹脂の硬化条件を調整する為の硬化触媒、重合禁止剤、着色剤、増粘剤、その他有機系添加剤や無機系添加剤などが必要に応じて適宜配合される。その他、酸化物や水和物、無機発泡粒子、シリカバルーン等も必要に応じて適宜用いられる。

前記樹脂組成物は、各成分を配合し、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一に混合した後、加圧ニーダー、熱ロール、エクストルーダー等にて混練し、粉砕・整粒して製造される。重合開始剤は火災・爆発に対してより安全性を高めたマスターバッチとして使用するのが好ましい。

前記配合による樹脂組成物は乾式の樹脂組成物である。配合成分として液状物を用いることにより、乾式の条件以外の、粘性を有する湿式不飽和ポリエステル樹脂組成物や、エポキシ樹脂組成物等とは異なり、保存安定性及びハンドリング性に優れている。粘性を有する湿式不飽和ポリエステル樹脂組成物の場合には、通常のペレット状とすることが出来ず、ハンドリング性が悪く、射出成形機で成形する場合にはホッパーにプランジャー等の設備を設ける必要があり、製造コストが高く付く。乾式とは３０℃以下の温度範囲において固体であり、粉砕加工や押出しペレット加工により粒状に加工できることを意味する。

前記ＬＥＤリフレクターは、熱硬化性樹脂組成物の成形手段を用いることで得られる。前記樹脂組成物は、乾式で、かつ、溶融時の熱安定性が良好な為、射出成形法、射出圧縮成形法、トランスファー成形法などの溶融加熱成形法を用いることが出来る。これらの中でも、射出成形機を用いた射出成形法が特に好適である。すなわち、射出成形法により、成形時間を短縮でき、かつ、複雑な形状のＬＥＤリフレクターを簡単に製造できる。そして、得られたＬＥＤリフレクターは、熱による変色が小さい。このＬＥＤリフレクターが組み込まれたＬＥＤ電球などのＬＥＤ照明器具は、その寿命が長い。かつ、安価である。更には、成形したＬＥＤリフレクターのフレーム上にバリが発生するが、バリを、例えばブラスト処理および／またはマシニングセンター処理により、簡単に、除去できた。例えば、ショットブラスト、サンドブラスト、ガラスビーズブラスト等を挙げることが出来る。

本発明のＬＥＤ照明器具は、上記のようにして得られるＬＥＤリフレクターを装着して構成される。図１はＬＥＤ照明器具（ＬＥＤ電球）の概略断面図である。ＬＥＤリフレクター３は、リードフレーム１上に実装されたＬＥＤ素子２の発光を効率よく反射するための反射板である。その形状は、実装されるＬＥＤ素子２の光量や色、指向性などを考慮して、適宜、設計される。ＬＥＤリフレクター３は、リードフレーム１との密着性を考慮して、リードフレーム１を抱え込む構造が好ましい。金属製のリードフレーム１を用いる場合には、ＬＥＤリフレクター３との密着性を向上させる為、トリアジン系化合物等による金属表面処理を施すことも考えられる。

以下、本発明が具体的に説明される。但し、以下の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、これに限定されるものでは無い。すなわち、本発明の特長が大きく損なわれない変形・応用例も本発明に含まれる。

［ＬＥＤリフレクター用樹脂組成物］
下記の表−１に示される割合で、Ａ（ジアリールイソフタル酸エステル）と、Ｂ（ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物）とが用いられた。尚、比較例として、Ｃ（ジアリールフタレート）、及びＤ（不飽和ポリエステル）が用いられた場合も挙げられる。
表−１
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
実施例１ １０質量部 ９０質量部 ０ ０
実施例２ ５０質量部 ５０質量部 ０ ０
実施例３ ９０質量部 １０質量部 ０ ０
比較例１ ０ ０ １００質量部 ０
比較例２ ０ ０ ０ １００質量部
＊Ａ：ジアリールイソフタル酸エステル（ダイソー(株)製イソダップ）
＊Ｂ：ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物（昭和電工(株)製ビニルエステルVR-90）
＊Ｃ：ジアリールフタレート（ダイソー(株)製オルソ系ダッププレポリマーA）
＊Ｄ：不飽和ポリエステル（日本ユピカ(株)製ユピカ８５２４）

上記組成物１００質量部に対して、１質量部の重合開始剤（ジクミルパーオキサイド（４０％マスターバッチ） 日油（株）製のパークミルＤ４０）が用いられ、熱硬化性樹脂が得られた。

前記熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１５０質量部の白色顔料（ルチル型酸化チタン）、１０質量部の無機充填剤（シリカ粉）、２質量部の離型剤（ステアリン酸カルシウム）、１質量部の酸化防止剤（アデカスタブHP-10）、１質量部の紫外線防止剤（アデカスタブLA-36）、１０重量部のガラス繊維が配合された。

上記組成物（ＬＥＤリフレクター構成材料）および射出成形機を用いて、金型温度１６０℃、硬化時間６０秒の条件で、ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、試験片（吸水等円板状試験片、曲げ等方形状試験片）を成形した。

上記組成物（ＬＥＤリフレクター構成材料）およびトランスファー成形機を用いて、ＪＩＳＫ６９１１に準拠し、試験片（吸水等円板状試験片、曲げ等方形状試験片）を成形した。

このようにして得られた試験片によるＬＥＤリフレクターの特性が調べられたので、その結果が表−２に示される。
表−２
射出成形性 トランスファー成形性 耐熱性 耐光性
実施例１ 〇 〇 〇 〇
実施例２ 〇 〇 〇 〇
実施例３ 〇 〇 〇 〇
比較例１ 〇 〇 × ×
比較例２ 〇 〇 × ×
＊射出成形性：〇；成形性が良 ×；成形性が不良
＊トランスファー成形性：〇；成形性が良 ×；成形性が不良
＊耐熱性：１５０℃、１０００時間処理後の試料表面の反射率を反射率測定器（日本電色工業株式会社製分光色彩計）で測定した。反射率が８０％以上のものを○、８０％未満のものを×で表示した。
＊耐光性：ＬＥＤ４５０ｎｍの光を照射し、１０００時間後の反射率を測定波長４５０ｎｍで行い、反射率が８０％以上のものを○、８０％未満のものを×で表示した。

１ リードフレーム
２ ＬＥＤ素子
３ ＬＥＤリフレクター

Claims (9)

1. ＬＥＤリフレクター構成材料であって、
   前記材料は熱硬化性樹脂を含み、
   前記熱硬化性樹脂は、ビスフェノール骨格を有する不飽和化合物と、ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上とを用いて構成されてなる
   ことを特徴とするＬＥＤリフレクター構成材料。
2. 前記ジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上は、前記不飽和化合物１００質量部に対して、１０〜９００質量部の割合である
   ことを特徴とする請求項１のＬＥＤリフレクター構成材料。
3. ＬＥＤリフレクター構成材料であって、
   前記材料は熱硬化性樹脂を含み、
   前記熱硬化性樹脂はジアリールイソフタル酸エステルモノマー及びオリゴマーの群の中から選ばれる一種または二種以上を用いて構成されてなる
   ことを特徴とするＬＥＤリフレクター構成材料。
4. ＬＥＤリフレクター構成材料であって、
   前記材料は熱硬化性樹脂を含み、
   前記熱硬化性樹脂はビスフェノール骨格を有する不飽和化合物を用いて構成されてなる
   ことを特徴とするＬＥＤリフレクター構成材料。
5. 前記材料は、前記熱硬化性樹脂の他に、無機充填剤、白色顔料、離型剤、及び補強材の群の中から選ばれる一つ以上の物質が用いられて構成されてなる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかのＬＥＤリフレクター構成材料。
6. 請求項１〜請求項５いずれかのＬＥＤリフレクター構成材料を用いて成形されてなる
   ことを特徴とするＬＥＤリフレクター。
7. 射出成形により成形されてなる
   ことを特徴とする請求項６のＬＥＤリフレクター。
8. 成形後、バリ取りがブラスト処理および／またはマシニングセンター処理により行われてなる
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７のＬＥＤリフレクター。
9. 請求項６〜請求項８いずれかのＬＥＤリフレクターが装着されてなる
   ことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
   
   

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