JP2016207568A - Ｌｅｄ電球の筐体、ｌｅｄ電球、及び、ｌｅｄ電球の筐体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性及び軽量性に優れるＬＥＤ電球の筐体、ＬＥＤ電球、及び、そのようなＬＥＤ電球の筐体の製造方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤ電球の筐体１０は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、を含む材料組成物を用いて、抄造法により形成された抄造体を、加圧及び加熱して硬化させることにより形成されている。例えば、繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比が１００以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ電球の筐体、ＬＥＤ電球、及び、ＬＥＤ電球の筐体の製造方法に関する。

一般的なＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装された実装基板と、実装基板の一方の側を覆う透光性のカバー部材と、実装基板を支持している筐体と、ＬＥＤ素子に直流電流を供給する電源回路と、口金と、を有する。このうち、筐体は、アルミニウム等の金属により形成されていることが一般的である。

特許文献１には、ＬＥＤ電球の筐体を樹脂組成物により形成することによって、筐体を軽量性に優れたものとすること等が記載されている。

特開２０１２−７９７９４号公報

しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献１に記載のＬＥＤ電球の筐体の放熱性は必ずしも十分とは言えない。

本発明は、放熱性及び軽量性に優れるＬＥＤ電球の筐体、ＬＥＤ電球、及び、そのようなＬＥＤ電球の筐体の製造方法を提供する。

本発明は、
熱硬化性樹脂（Ａ）と、
金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、
を含む材料組成物を用いて、抄造法により形成された抄造体を、加圧及び加熱して硬化させることにより形成されている、ＬＥＤ電球の筐体を提供する。

また、本発明は、
ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子が搭載された実装基板と、
前記実装基板の一方の側を覆う透光性のカバー部材と、
前記実装基板を支持している筐体と、
を備え、
前記筐体は、上記ＬＥＤ電球の筐体であるＬＥＤ電球を提供する。

また、本発明は、
熱硬化性樹脂（Ａ）と、金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、を含む材料組成物を抄造して抄造体を作製する工程と、
前記抄造体を加圧及び加熱して硬化させる工程と、
を含むＬＥＤ電球の筐体の製造方法を提供する。

本発明によれば、ＬＥＤ電球の筐体及びＬＥＤ電球を、放熱性及び軽量性に優れるものとすることができる。
また、本発明によれば、そのようなＬＥＤ電球の筐体を製造することができる。

実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体を示す図であり、このうち（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体の製造に用いられる抄造体の一部分の一例を示す模式的な斜視図である。 実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体の製造に用いられる抄造体の一部分の他の一例を示す模式的な斜視図である。 実施形態に係るＬＥＤ電球を示す模式図であり、このうち（ａ）は正面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 実施例に係るＬＥＤ電球の熱放散特性の試験に用いた発光器具を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

図１は実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体１０を示す図であり、このうち（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
図２は実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体１０の製造に用いられる抄造体（素形体）８０の一部分の一例を示す模式的な斜視図である。
図３は実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体１０の製造に用いられる抄造体９０の一部分の他の一例を示す模式的な斜視図である。
このうち図２及び図３の各々においては、抄造体９０において点線で示される領域の拡大模式図が示されている。

本実施形態に係るＬＥＤ電球の筐体１０は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、を含む材料組成物を用いて、抄造法により形成された抄造体９０を、加圧及び加熱して硬化させることにより形成されている。

抄造法とは、製紙化技術の一つである紙抄きの技術のことを示している。本実施形態においては、上記材料組成物を抄造することにより、筐体１０の製造に用いられる抄造体９０が得られる。これにより、抄造体９０中に熱硬化性樹脂（Ａ）および繊維状フィラー（Ｂ）を含ませつつ、繊維状フィラー（Ｂ）を抄造体９０の厚み方向に対して交差する方向（例えば、抄造体９０の厚み方向に対して直交する方向）に配列させることが可能となる。このため、抄造体９０を加圧及び加熱して硬化させることにより形成された筐体１０においても、繊維状フィラー（Ｂ）をその厚み方向に対して交差する方向（例えば、筐体１０の厚み方向に対して直交する方向）に配列させることが可能となる。また、抄造法を採用することによって、繊維状フィラー（Ｂ）を抄造体９０中に均一に分散させることや、繊維状フィラー（Ｂ）同士の絡み合いを適度に作ることができると推定されている。必ずしも明らかではないが、これらの理由から、抄造体９０を用いて形成された筐体１０の放熱性を向上させることができると考えられる。また、抄造法は加工性に優れることから筐体１０のような三次元形状のものも容易に形成することができる。また、筐体１０の意匠性を向上させることも容易である。また、抄造法は、筐体１０を構成する材料の組み合わせに制約が少ない。このため、筐体１０に求められる特性に応じて、熱硬化性樹脂（Ａ）および繊維状フィラー（Ｂ）とともに他の各種添加剤を適宜使用することができる。

筐体１０は、例えば、図１に示すような中空の半球状の形状のものとすることができる。或いは、図示は省略するが、筐体１０は、逆円錐台形状の筒状に形成されていても良い。筐体１０の底部中央には開口１０ａが形成されている。筐体１０の上端には開口１０ｂが形成されている。

上述したように、繊維状フィラー（Ｂ）は、筐体１０内において、筐体１０の厚み方向に対して交差する方向（例えば、筐体１０の厚み方向に対して直交する方向）に配列されている。これにより、特に、筐体１０の厚み方向に対して交差する方向における筐体１０の熱伝導性を向上させることができる。図２に示される抄造体９０の断面拡大図では、繊維状フィラー（Ｂ）（図２中においてＢ）が抄造体９０の厚み方向に対して交差する方向に配列されており、繊維状フィラー（Ｂ）の間に熱硬化性樹脂（Ａ）（図２中においてＡ）が介在している場合が例示されている。この場合、繊維状フィラー（Ｂ）同士は、たとえば熱硬化性樹脂（Ａ）によって互いに結着される。

図２に示される抄造体９０の平面拡大図では、繊維状フィラー（Ｂ）が面内においてランダムに配置されており、互いに絡み合っている場合が例示されている。繊維状フィラー（Ｂ）は、平面視において、直線状の形状を有していてもよく、湾曲していてもよく、折れ曲がっていてもよい。また、平面視においても、繊維状フィラー（Ｂ）の間には、たとえば熱硬化性樹脂（Ａ）が介在している。

また、図３に示すように、抄造体９０には、当該抄造体９０を用いて形成される筐体１０の熱伝導率をさらに向上させる観点から、繊維状フィラー（Ｂ）と比べてアスペクト比が小さいフィラー（Ｃ）を含有させてもよい。抄造法により形成された抄造体９０を用いて筐体１０を形成することにより、熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）およびフィラー（Ｃ）を筐体１０に含ませつつ、フィラー（Ｃ）を筐体１０の厚み方向に対して交差する方向（例えば、筐体１０の厚み方向に対して直交する方向）に配列させることが可能となる。また、抄造法により形成された抄造体９０を用いて筐体１０を形成することにより、繊維状フィラー（Ｂ）およびフィラー（Ｃ）を筐体１０中に均一に分散させることや、繊維状フィラー（Ｂ）同士の絡み合いを適度に作ることができると推定されている。

そして、図３に示される抄造体９０の断面拡大図では、繊維状フィラー（Ｂ）（図３中においてＢ）が抄造体９０の厚み方向に対して交差する方向に配列されており、繊維状フィラー（Ｂ）の間にバインダー樹脂（Ａ）（図３中においてＡ）とフィラー（Ｃ）（図３中においてＣ）が介在している場合が例示されている。この場合、繊維状フィラー（Ｂ）同士、または繊維状フィラー（Ｂ）とフィラー（Ｃ）は、たとえばバインダー樹脂（Ａ）によって互いに結着される。

以下、本実施形態に係る筐体１０について、熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）とともに、繊維状フィラー（Ｂ）と比べてアスペクト比が小さいフィラー（Ｃ）を含む態様を例に挙げて説明する。ただし、本実施形態に係る筐体１０は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）とを含むものであればよく、後述する態様に限定されない。

（熱硬化性樹脂（Ａ））
熱硬化性樹脂（Ａ）は、バインダーとして作用して繊維状フィラー（Ｂ）を結着し得るものであればとくに限定されるものではない。なお、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、たとえば２５℃において固形状のものを用いることが抄造法による抄造体９０の作製を安定的に行う観点からより好ましい。

熱硬化性樹脂（Ａ）の具体例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、およびポリウレタン等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のうちの少なくとも一方を含むことが、筐体１０の熱的特性を向上させる観点からより好ましい。

本実施形態において、筐体１０は、たとえば粒状または粉状の形状を有する熱硬化性樹脂（Ａ）を含むことができる。これにより、筐体１０の熱伝導性をより効果的に向上させることができる。この理由は明らかではないが、素形体である抄造体９０を加熱、加圧して硬化させることによって筐体１０を成形する際に、熱硬化性樹脂（Ａ）が粒状または粉状の形状を有することにより溶融時の含浸性が向上し、繊維状フィラー（Ｂ）やフィラー（Ｃ）と熱硬化性樹脂（Ａ）との界面が良好に形成されることによると推定されている。本実施形態においては、たとえば粉粒体である熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）と、フィラー（Ｃ）と、を抄造して抄造体９０を製造することにより、粒状または粉状の形状を有する熱硬化性樹脂（Ａ）を含む抄造体９０を得ることが可能である。

粒状または粉状の形状を有する熱硬化性樹脂（Ａ）としては、たとえば平均粒径５００μｍ以下であるものを含むことができる。筐体１０の熱伝導性をより効果的に向上させる観点からは、粒状または粉状の形状を有する熱硬化性樹脂（Ａ）の平均粒径が１ｎｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。このような平均粒径を有する熱硬化性樹脂（Ａ）は、たとえばアトマイザー粉砕機等を用いて粉砕処理を行うことにより得ることが可能である。なお、熱硬化性樹脂（Ａ）の平均粒径は、たとえば（株）島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００などのレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、質量基準の５０％粒子径を平均粒径として求めることができる。

熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、筐体１０全体に対して５重量％以上であることが好ましく、１５重量％以上であることがより好ましく、２０重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の加工性や軽量性をより効果的に向上させることができる。一方で、熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、筐体１０全体に対して８０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましく、４０重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。

（繊維状フィラー（Ｂ））
繊維状フィラー（Ｂ）は、上述したとおり、金属繊維または炭素繊維からなるものである。この繊維状フィラー（Ｂ）は、アスペクト比が１００以上であるものであることが好ましい。これにより、筐体１０の熱伝導性を向上させることが可能となる。繊維状フィラー（Ｂ）は、とくに筐体１０の厚み方向に対して交差する方向における熱伝導性の向上に寄与するものと考えられる。熱伝導性を向上させる観点からは、繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比が１５０以上であることがより好ましく、２００以上であることがとくに好ましい。一方で、繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比は、筐体１０の製造容易性や、筐体１０の強度を向上させる観点から、１０００以下であることが好ましく、７００以下であることがより好ましい。なお、繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比は、繊維長／繊維幅により求められる。また、本明細書における繊維状フィラー（Ｂ）は、後述するパルプ（Ｄ）を含まない概念である。

繊維状フィラー（Ｂ）の繊維長は、たとえば１００μｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以上１０ｍｍ以下であることがとくに好ましい。また、繊維状フィラー（Ｂ）の繊維幅は、たとえば０．５μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。繊維状フィラー（Ｂ）の繊維長および繊維幅を上述の範囲とすることにより、繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比を所望の範囲内とすることがより容易となる。このため、筐体１０の熱伝導性をより効果的に向上させることができる。また、筐体１０中における繊維状フィラー（Ｂ）の均一分散性の向上に寄与することも可能となる。

繊維状フィラー（Ｂ）は、必要特性に応じて種々の形状を有することができる。本実施形態においては、繊維状フィラー（Ｂ）として、たとえばチョップドファイバーを用いることができる。これにより、優れた熱伝導性をより安定的に実現することが可能となる。

繊維状フィラー（Ｂ）は、上述した通り、金属繊維または炭素繊維からなるものであるが、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維；木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上の繊維状フィラーと併用してもよい。特に、筐体１０の機械的特性を向上させる観点からは、合成繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を併用することが好ましい。筐体１０の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を併用することが好ましい。

金属繊維は、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよい。金属繊維は、たとえばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される１種または二種以上の金属元素を含むことが好ましい。なお、本実施形態における金属繊維としては、たとえば日本精線（株）やベカルトジャパン（株）製のステンレス繊維、虹技（株）製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、りん青銅繊維などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。これらの金属繊維は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、これらのうち、熱伝導性という観点では銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維のいずれか１種以上が好ましく、電磁波シールド性という観点ではステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維のいずれか１種以上が好ましい。

繊維状フィラー（Ｂ）としては、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したものや、樹脂との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。

繊維状フィラー（Ｂ）の含有量は、筐体１０全体に対して１０重量％以上であることが好ましく、２５重量％以上であることがより好ましく、４０重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の機械的特性や熱的特性、電磁波遮蔽性のバランスをより効果的に向上させることができる。一方で、繊維状フィラー（Ｂ）の含有量は、筐体１０全体に対して８０重量％以下であることが好ましく、７０重量％以下であることがより好ましく、６５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の加工性や軽量性を向上させることができる。

（フィラー（Ｃ））
フィラー（Ｃ）は、上述したとおり、アスペクト比が繊維状フィラー（Ｂ）よりも小さい。これにより、筐体１０の熱伝導性を向上させることが可能となる。なお、フィラー（Ｃ）が繊維状である場合、フィラー（Ｃ）のアスペクト比は繊維長／繊維幅により求めることができる。一方で、フィラー（Ｃ）が粉粒体である場合には、最も長い直径である長径と最も短い直径である短径との比、長径／短径により求めることができる。また、本明細書におけるフィラー（Ｃ）は、後述するパルプ（Ｄ）を含まない概念である。

フィラー（Ｃ）のアスペクト比は、５０以下とすることが好ましい。これにより、筐体１０の熱伝導性をより効果的に向上させることができる。また、熱伝導性を向上させる観点からは、フィラー（Ｃ）のアスペクト比が３０以下であることがより好ましく、２０以下であることがとくに好ましい。熱伝導率をより効果的に向上させる観点からは、フィラー（Ｃ）のアスペクト比を８以下とすることもできる。一方で、フィラー（Ｃ）のアスペクト比の下限値は、とくに限定されず、たとえば１とすることができる。繊維状フィラー（Ｂ）との絡みつきにより、筐体１０の機械強度と熱伝導性のバランスを向上させる観点からは、フィラー（Ｃ）のアスペクト比が３以上であることがより好ましい。

フィラー（Ｃ）の繊維長または長径は、たとえば１μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１ｍｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上５００μｍ以下であることがとくに好ましい。また、フィラー（Ｃ）の繊維幅または短径は、たとえば０．５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、フィラー（Ｃ）のアスペクト比を所望の範囲内とすることがより容易となる。このため、筐体１０の熱伝導性をより効果的に向上させることができる。また、熱的特性、機械的特性、および電磁波遮蔽性能のバランスの向上を図ることもできる。さらには、筐体１０中におけるフィラー（Ｃ）の均一分散性の向上に寄与することも可能となる。なお、本実施形態においては、フィラー（Ｃ）として、たとえば繊維状フィラー（Ｂ）よりも繊維長が短いものを用いることができる。

フィラー（Ｃ）は、必要特性に応じて種々の形状を有することができる。本実施形態においては、フィラー（Ｃ）として、たとえばミルドファイバー等の繊維材料、または粉粒体のうちの少なくとも一方を用いることができる。これにより、筐体１０の優れた熱伝導性をより安定的に実現することが可能となる。また、筐体１０中におけるフィラー（Ｃ）の均一分散性の向上に寄与することもできる。熱伝導性の向上を図る観点からは、たとえばフィラー（Ｃ）としてミルドファイバーまたは粉粒体のうちの一方または双方を含むことがより好ましく、粉粒体を少なくとも含むことがとくに好ましい。

フィラー（Ｃ）が繊維材料を含む場合、フィラー（Ｃ）は、たとえばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される１種または二種以上の金属元素を含む金属繊維；炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維；木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、熱伝導性を向上させる観点からは、金属繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことが好ましく、金属繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。機械的特性と熱伝導性のバランスを向上させる観点からは、炭素繊維を少なくとも含むことがとくに好ましい。

フィラー（Ｃ）が粉粒体を含む場合、フィラー（Ｃ）は、たとえば黒鉛、カーボンブラック、炭、コークス、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等の炭素材料、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスのようなケイ酸塩、酸化チタン、アルミナのような酸化物、ケイ酸マグネシウム、溶融シリカ、結晶シリカのようなケイ素化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトのような炭酸塩、酸化亜鉛、酸化マグネシウムのような酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムのような水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムのような硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムのようなホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素のような窒化物から選択される一種または二種以上の粉粒体を含むことができる。これらの中でも、機械的特性と熱伝導性のバランスを向上させる観点からは、炭素材料を含むことが好ましく、黒鉛またはカーボンブラックのうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。

フィラー（Ｃ）としては、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したものや、樹脂との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。

フィラー（Ｃ）の含有量は、筐体１０全体に対して３重量％以上であることが好ましく、５重量％以上であることがより好ましく、１０重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の機械的特性や熱的特性、電磁波遮蔽性のバランスをより効果的に向上させることができる。一方で、フィラー（Ｃ）の含有量は、筐体１０全体に対して４０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがより好ましく、２５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の加工性や軽量性を向上させることができる。また、フィラー（Ｃ）の分散性をより効果的に向上させて、筐体１０を硬化して得られた硬化物の機械的特性や熱的特性、電磁波遮蔽性の向上に寄与することも可能である。

ここで、筐体１０における炭素繊維の含有量は、筐体１０全体に対して１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましく、３０重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の機械的特性や熱的特性、電磁波遮蔽性のバランスをより効果的に向上させることができる。
また、筐体１０における炭素繊維の含有量は、筐体１０全体に対して９０重量％以下であることが好ましく、８５重量％以下であることがより好ましく、８０重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０の加工性や軽量性を向上させることができる。
ここでいう炭素繊維は、繊維状フィラー（Ｂ）又はフィラー（Ｃ）である。すなわち、ここでいう炭素繊維の全体が繊維状フィラー（Ｂ）又はフィラー（Ｃ）の何れか一方であっても良いし、ここでいう炭素繊維の一部分が繊維状フィラー（Ｂ）であり、残りの部分がフィラー（Ｃ）であっても良い。

（パルプ（Ｄ））
筐体１０は、たとえばパルプ（Ｄ）を含むことができる。パルプ（Ｄ）は、フィブリル構造を有する繊維材料であり、たとえば機械的または化学的に繊維材料をフィブリル化することによって得ることができる。後述する抄造法を用いた筐体１０の製造方法においては、熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、およびフィラー（Ｃ）とともにパルプ（Ｄ）を抄造することによって、熱硬化性樹脂（Ａ）をより効果的に凝集させることができることから、より安定的な筐体１０の製造を実現することが可能となる。

パルプ（Ｄ）としては、たとえばリンターパルプ、木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）やその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維がフィブリル化したものが挙げられる。パルプ（Ｄ）は、これらのうちの一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、筐体１０の機械的特性や熱的特性を向上させる観点や、繊維状フィラー（Ｂ）およびフィラー（Ｃ）の分散性を向上させる観点からは、アラミド繊維により構成されるアラミドパルプ、およびアクリロニトリル繊維により構成されるポリアクリロニトリルパルプのうちのいずれか一方または双方を含むことがとくに好ましい。

パルプ（Ｄ）の含有量は、筐体１０全体に対して０．５重量％以上であることが好ましく、１．５重量％以上であることがより好ましく、２重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造時における熱硬化性樹脂（Ａ）の凝集をより効果的に発生させて、さらに安定的な筐体１０の製造を実現することができる。また、パルプ（Ｄ）の含有量は、筐体１０全体に対して３５重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがより好ましく、２５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、筐体１０を硬化して得られた硬化物の機械的特性や熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。

（凝集剤（Ｅ））
筐体１０は、たとえば凝集剤（Ｅ）を含むことができる。凝集剤（Ｅ）は、後述する抄造法を用いた筐体１０の製造方法において、熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）およびフィラー（Ｃ）をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。

凝集剤（Ｅ）は、たとえばカチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、および両性高分子凝集剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。このような凝集剤（Ｅ）の例示としては、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。また、凝集剤（Ｅ）において、そのポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く調整することが可能である。

凝集剤（Ｅ）の含有量は、抄造体９０の構成材料（熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、パルプ（Ｄ））の合計量に対して０．０５重量％以上であることが好ましく、０．１重量％以上であることがより好ましく、０．１５重量％以上であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体９０の作製において、収率の向上を図ることができる。一方で、凝集剤（Ｅ）の含有量は、抄造体９０の構成材料（熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、パルプ（Ｄ））の合計量に対して３重量％以下であることが好ましく、２重量％以下であることがより好ましく、１．５重量％以下であることがとくに好ましい。これにより、抄造法を用いた抄造体９０の作製において、脱水処理等をより容易にかつ安定的に行うことが可能となる。

筐体１０は、たとえば上述の各成分の他に、イオン交換能を有する粉末状物質を含むことができる。イオン交換能を有する粉末状物質としては、たとえば粘土鉱物、鱗片状シリカ微粒子、ハイドロタルサイト類、フッ素テニオライト及び膨潤性合成雲母から選ばれる一種またな二種以上の層間化合物を用いることが好ましい。粘土鉱物としては、たとえばスメクタイト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム及び燐酸チタニウムなどが挙げられる。ハイドロタルサイト類としては、たとえばハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などが挙げられる。フッ素テニオライトとしては、たとえばリチウム型フッ素テニオライト、ナトリウム型フッ素テニオライトなどが挙げられる。膨潤性合成雲母としては、たとえばナトリウム型四珪素フッ素雲母、リチウム型四珪素フッ素雲母などが挙げられる。これらの層間化合物は、天然物であってもよく、合成されたものであってもよい。これらのうちでは、粘土鉱物がより好ましく、スメクタイトが天然物から合成物まで存在し、選択の幅が広いという点においてさらに好ましい。スメクタイトとしては、たとえばモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト及びスチーブンサイトなどが挙げられ、これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。モンモリロナイトは、アルミニウムの含水ケイ酸塩であるが、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライトなどの鉱物を含んでいるベントナイトであってもよい。着色や不純物を気にする場合などには、不純物が少ない合成スメクタイトが好ましい。

また、筐体１０は、たとえば特性向上を目的とした酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤などの添加剤から選択される一種または二種以上を、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的として含むことができる。

次に、筐体１０の製造方法について説明する。
筐体１０は、たとえば湿式抄造法を用いて製造される。本実施形態に係る筐体１０の製造方法は、熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）とを含む材料組成物を抄造して抄造体９０を作製する工程と、抄造体９０を加圧及び加熱して硬化させる工程と、を含む。なお、上記材料組成物は、フィラー（Ｃ）を含有しているものでもあってもよい。そのため、後述においては、熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）とともに、フィラー（Ｃ）を含む材料組成物を抄造する場合を例に挙げて説明する。

まず、上述の各成分のうち凝集剤（Ｅ）を除く成分を溶媒に添加して撹拌し、分散させる。ここでは、熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、および必要に応じた他の添加剤を溶媒中へ添加して撹拌し、分散させることとなる。これにより、抄造体９０を形成するためのワニス状の材料組成物を得ることができる。各成分を溶媒に分散させる方法としては、とくに限定されないが、たとえばディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。

溶媒としては、とくに限定されないが、上記材料組成物の構成材料を分散させる過程において揮発しにくいことと、抄造体９０中への残存を抑制するために脱溶媒をしやすいこと、脱溶媒によってエネルギーが増大してしまうことを抑制すること、等の観点から、沸点が５０℃以上２００℃以下であるものが好ましい。このような溶媒としては、たとえば水や、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などを挙げることができる。これらの溶媒は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、供給量が豊富であり、安価、環境負荷が低い、安全性も高く扱いやすいという理由から水を用いることがとくに好ましい。

ワニス状の材料組成物を得る上記工程において、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、たとえば平均粒径５００μｍ以下である固体状態のものを使用することができる。これにより、後述する熱硬化性樹脂（Ａ）を凝集させる工程において、凝集状態をより形成しやすくすることができる。ワニス状の材料組成物を得る上記工程において、熱硬化性樹脂（Ａ）の平均粒径は１ｎｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。このような平均粒径を有する熱硬化性樹脂（Ａ）は、たとえばアトマイザー粉砕機等を用いて粉砕処理を行うことにより得ることが可能である。なお、熱硬化性樹脂（Ａ）の平均粒径は、たとえば（株）島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００などのレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、質量基準の５０％粒子径を平均粒径として求めることができる。

本実施形態においては、上記で得られたワニス状の材料組成物中に、凝集剤（Ｅ）を添加することができる。これにより、溶媒中の熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）と、フィラー（Ｃ）と、をフロック状に凝集させて凝集物を得ることより容易となる。

次に、底面がメッシュで構成された容器に、溶媒と上記で得られた凝集物とを含むスラリーを入れて、メッシュから溶媒を排出する。これにより、凝集物と溶媒を互いに分離することができる。この後、メッシュ上に残存する凝集物を、素形体である抄造体９０を形成するための型枠に入れて脱水プレスし、乾燥させる。型枠の形状を適宜選択することによって、得られる抄造体９０の形状を調整することが可能である。

本実施形態においては、上記で得られた抄造体９０を型枠から取り出して、乾燥炉内に入れて乾燥させて、溶媒をさらに除去することができる。たとえばこのようにして、乾燥した抄造体９０が得られることとなる。

その後、金型を用いて抄造体９０を加熱及びプレスすることにより、抄造体９０を硬化させて、硬化物である成形体、すなわち筐体１０を得ることができる。
こうして得られた本実施形態に係る筐体１０は、放熱性及び軽量性に優れている。

＜ＬＥＤ電球＞
図４は本実施形態に係るＬＥＤ電球１００を示す模式図であり、このうち（ａ）は正面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（つまり平断面図）である。

本実施形態に係るＬＥＤ電球１００は、ＬＥＤ素子２０と、ＬＥＤ素子２０が搭載された実装基板３０と、実装基板３０の一方の側（図４（ｂ）において上側）を覆う透光性のカバー部材４０と、実装基板３０を支持している筐体と、を備えている。この筐体は、上述した筐体１０である。
カバー部材４０は、ガラス等の材料により、例えば中空の半球状の形状に形成されており、筐体１０の上側の開口１０ｂを塞ぐように配置されている。

更に、ＬＥＤ電球１００は、例えば、実装基板３０を支持する板状のベース部材５０と、ＬＥＤ素子２０に直流電流を供給する電源基板６０と、口金７０と、保持リング８０と、を備えている。
ベース部材５０は、筐体１０の上端側の開口を塞ぐようにして配置されており、電源基板６０は、例えば、ベース部材５０と筐体１０とにより囲まれた領域に収容されている。なお、電源基板６０は、ベース部材５０を貫通して、カバー部材４０と実装基板３０とに囲まれた領域側に突出していても良い。
保持リング８０は、筐体１０の開口１０ａ内に固定され、開口１０ａより下方に突出している。口金７０は、保持リング８０に固定されている。
ただし、本実施形態に係るＬＥＤ電球１００は、上述した態様に限定されない。

本実施形態に係るＬＥＤ電球１００は、上述した筐体１０を備えているため、放熱性及び軽量性に優れている。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

次に、本発明の実施例について説明する。

＜実施例１＞
（放熱樹脂シートの作製）
まず、アトマイザー粉砕機で平均粒径１００μｍ（質量基準の５０％粒子径）に粉砕した熱硬化性樹脂（Ａ）と、繊維状フィラー（Ｂ）と、フィラー（Ｃ）と、パルプ（Ｄ）と、を後述する配合に従い溶媒である水に添加して、ディスパーザーで３０分撹拌して混合物を得た。ここでは、熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、およびパルプ（Ｄ）の合計１００重量部を１００００重量部の水に添加した。次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤（Ｅ）を、上述した構成材料（熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、パルプ（Ｄ））の合計に対して０．２重量％添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。これにより得られた凝集物を３０メッシュの金属網で水と分離し、この後、その凝集物を、抄造体９０を形成するための型枠に入れて脱水プレスし、さらに５０℃の乾燥器に５時間入れて乾燥させて、複合樹脂組成物により構成される未硬化状態にある抄造体９０を得た。収率は９７％であった。また、得られた抄造体９０の厚みは、３００μｍであった。

実施例１について、繊維状フィラー（Ｂ）が、抄造体９０中において、当該抄造体９０の厚み方向に対して交差する方向に配列されていることを確認した。ここで、実施例１の抄造体９０は、上述した構成材料（熱硬化性樹脂（Ａ）、繊維状フィラー（Ｂ）、フィラー（Ｃ）、パルプ（Ｄ））として、下記フェノール樹脂が１５重量％、下記エポキシ樹脂が１５重量％、下記チョップド炭素繊維が５０重量％、下記ミルド炭素繊維が１０重量％、下記アラミドパルプが１０重量％となるように配合して作製したものである。

（Ａ）熱硬化性樹脂
フェノール樹脂：レゾール樹脂（ＰＲ−５１７２３、住友ベークライト（株）製）
エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ１００２、三菱化学（株）製）

（Ｂ）繊維状フィラー
チョップド炭素繊維：ＸＮ−１００、日本グラファイトファイバー（株）製、繊維長３ｍｍ、繊維幅１０μｍ、アスペクト比３００

（Ｃ）フィラー
ミルド炭素繊維：ＨＣ−６００、日本グラファイトファイバー（株）製、平均長さ１００μｍ、繊維幅１０μｍ、アスペクト比１０

（Ｄ）パルプ
アラミドパルプ：ケブラーパルプ１Ｆ３０３（東レ・デュポン（株）製）

（Ｅ）凝集剤
ポリエチレンオキシド：住友精化（株）製

（筐体）
次のようにして、抄造体９０を加圧及び加熱して得られる硬化物である筐体１０を製造した。すなわち、上記にて得られた抄造体９０を所定の金型に入れ、圧力３００ｋｇ／ｃｍ^２、温度１８０℃の条件で１０分間熱処理することにより、硬化物、すなわち筐体１０を得た。
実施例１の筐体１０は、比重が１．８、重量は３０ｇであった。

（放熱試験用の発光器具の作製）
放熱試験用の発光器具として、実施例１の筐体１０に、電源基板６０を設けるとともに、上面にＬＥＤ素子２０（出力：１１Ｗ）が実装された実装基板３０が上面に設けられたベース部材５０を設けることにより、放熱試験用の発光器具を作製した（図５参照）。

（熱放熱性）
上記で得られた実施例１の発光器具のＬＥＤ素子２０を２５℃の温度条件下で発光させ、サーモグラフィー（日本アビオニクス社製、ＩｎｆＲｅＣ Ｒ３００）で観察した。
温度が安定した状態でのＬＥＤ素子２０の温度は、９５℃であった。
＜比較例１＞
比較例１としては、Ａｌダイキャストにより作製された筐体を用いた。比較例１に係る筐体は、実施例１の筐体１０と同じ形状のものである。
比較例１の筐体は、比重が２．７、重量は４７ｇであった。
（放熱試験用の発光器具の作製）
実施例１の筐体１０に代えて、比較例１の筐体を用いて、比較例１に係る放熱試験用の発光器具を作製した。

（熱放熱性）
上記で得られた比較例１の発光器具のＬＥＤ素子２０を２５℃の温度条件下で発光させ、サーモグラフィー（日本アビオニクス社製、ＩｎｆＲｅＣ Ｒ３００）で観察した。
温度が安定した状態でのＬＥＤ素子２０の温度は、１０２℃であった。

よって、実施例１では、比較例１と比べて、筐体１０が軽量であり、しかも、筐体１０の放熱特性も良好であることが分かった。

１０ ＬＥＤ電球の筐体
１０ａ 開口
１０ｂ 開口
２０ ＬＥＤ素子
３０ 実装基板
４０ カバー部材
５０ ベース部材
６０ 電源基板
７０ 口金
８０ 保持リング
９０ 抄造体
１００ ＬＥＤ電球
Ａ 熱硬化性樹脂
Ｂ 繊維状フィラー
Ｃ フィラー

Claims (18)

1. 熱硬化性樹脂（Ａ）と、
   金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、
   を含む材料組成物を用いて、抄造法により形成された抄造体を、加圧及び加熱して硬化させることにより形成されている、ＬＥＤ電球の筐体。
2. 前記繊維状フィラー（Ｂ）のアスペクト比が１００以上である、請求項１に記載のＬＥＤ電球の筐体。
3. 当該ＬＥＤ電球の筐体における前記炭素繊維の含有量が、１０重量％以上９０重量％以下である請求項１または２に記載のＬＥＤ電球の筐体。
4. 前記繊維状フィラー（Ｂ）が当該ＬＥＤ電球の筐体の厚み方向に対して交差する方向に配列されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
5. 前記繊維状フィラー（Ｂ）がチョップドファイバーである、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
6. 前記熱硬化性樹脂（Ａ）が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される１種又は２種以上を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
7. 当該ＬＥＤ電球の筐体全量に対する前記熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が、５重量％以上８０重量％以下である、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
8. 前記材料組成物は、前記繊維状フィラー（Ｂ）と比べてアスペクト比が小さい、フィラー（Ｃ）をさらに含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
9. 前記フィラー（Ｃ）のアスペクト比が５０以下である、請求項８に記載のＬＥＤ電球の筐体。
10. 前記フィラー（Ｃ）がミドルファイバーまたは粉粒体である、請求項８または９に記載のＬＥＤ電球の筐体。
11. 前記材料組成物は、パルプ（Ｄ）をさらに含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
12. 半球状、又は、逆円錐台形状の筒状に形成され、底部中央には開口が形成されている請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体。
13. ＬＥＤ素子と、
    前記ＬＥＤ素子が搭載された実装基板と、
    前記実装基板の一方の側を覆う透光性のカバー部材と、
    前記実装基板を支持している筐体と、
    を備え、
    前記筐体は、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体であるＬＥＤ電球。
14. 熱硬化性樹脂（Ａ）と、金属繊維または炭素繊維からなる繊維状フィラー（Ｂ）と、を含む材料組成物を抄造して抄造体を作製する工程と、
    前記抄造体を加圧及び加熱して硬化させる工程と、
    を含むＬＥＤ電球の筐体の製造方法。
15. 前記繊維状フィラー（Ｂ）として、アスペクト比が１００以上のものを用いる、請求項１４に記載のＬＥＤ電球の筐体の製造方法。
16. 前記材料組成物として、前記繊維状フィラー（Ｂ）と比べてアスペクト比が小さい、フィラー（Ｃ）をさらに含むものを用いる、請求項１４又は１５に記載のＬＥＤ電球の筐体の製造方法。
17. 前記フィラー（Ｃ）として、アスペクト比が５０以下のものを用いる、請求項１６に記載のＬＥＤ電球の筐体の製造方法。
18. 前記材料組成物として、パルプ（Ｄ）をさらに含むものを用いる、請求項１４乃至１７の何れか一項に記載のＬＥＤ電球の筐体の製造方法。

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