JP4637272B2 - Ｌｅｄ電球用放熱部材 - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を内蔵してなるＬＥＤ電球における放熱部材に関する。
ＬＥＤの高性能化に伴い、ＬＥＤを光源としたランプ（ＬＥＤランプ）を次世代の照明装置として用いることが検討されている。ＬＥＤランプとしては、様々な形態が考えられるが、広く一般家庭に普及している白熱電球に置き換え可能な電球型のＬＥＤランプ（以下、ＬＥＤ電球という）が特に注目されている。
ＬＥＤ電球は、従来の白熱電球に比べ、消費電力が約１／８、寿命は約４０倍の性能を発揮するため、今般の地球温暖化防止思想を背景とした省エネルギー要求に合致する優れた物品といえる。
一方、ＬＥＤ素子は、一般に、温度上昇に従って光出力が低下し、また、環境温度が高い方が、低い場合よりも光出力の経時的低下が大きく寿命が短い。そのため、ＬＥＤ電球においては、そのボディに放熱部材を設け、ＬＥＤ素子から生じる熱の放熱を促進する試みがなされている。これまで提案されたものとしては、例えば、特許文献１〜５の構成がある。
特許文献１は、ラッパ状金属放熱部を有するものである。特許文献２は、放射状に放熱フィンを形成した放熱部を有している。特許文献３、４は、軸方向に重ねた放熱フィン構造の放熱部を有している。特許文献５は、基体の外周囲を覆う放熱部を設けた構成が示されている。
しかしながら、上述した特許文献１のラッパ状金属放熱部では必ずしも十分な放熱効果が得られない。また、特許文献２〜５に記載の放熱部は、複数の部品を組み合わせた複雑な構造であるか、あるいは、アルミニウム等の鋳物あるいはダイキャスト品を用いたものであって、生産性が低く、重量が重く、コストも高いものとなっている。
最近、実用化されたＬＥＤ電球としては、放熱翼を持った形状のアルミニウムの鋳物を放熱部に用いたものがあるが、価格は従来の白熱電球の数十倍程度に設定されており、その低価格化が課題となっている。
最近、実用化されたＬＥＤ電球としては、放熱翼を持った形状のアルミニウムの鋳物を放熱部に用いたものがあるが、価格は従来の白熱電球の数十倍程度に設定されており、その低価格化が課題となっている。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、放熱性能に優れ、構造が簡単で、生産性に優れ、コストの低いＬＥＤ電球用放熱部材を提供し、ひいては、高性能で安価なＬＥＤ電球の実現を図ることができるＬＥＤ電球用放熱部材を提供しようとするものである。
本発明は、ＬＥＤ素子を内蔵してなるＬＥＤ電球における放熱部材であって、
該放熱部材は、アルミニウム合金板を略円錐形にプレス成形することによって形成されており、
上記外周側面には凹凸部が形成されており、
上記アルミニウム合金板は、該アルミニウム合金板よりなる基板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなるプレコートアルミニウム合金板であり、少なくとも一方の面にプレコートされた上記合成樹脂塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００〜４００００のベース樹脂中に放熱性物質を含有してなる放熱性塗膜を備えていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材にある（請求項１）。
該放熱部材は、アルミニウム合金板を略円錐形にプレス成形することによって形成されており、
上記外周側面には凹凸部が形成されており、
上記アルミニウム合金板は、該アルミニウム合金板よりなる基板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなるプレコートアルミニウム合金板であり、少なくとも一方の面にプレコートされた上記合成樹脂塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００〜４００００のベース樹脂中に放熱性物質を含有してなる放熱性塗膜を備えていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材にある（請求項１）。
本発明のＬＥＤ電球用放熱部材は、上記のごとく、アルミニウム合金板を素材として構成されている。アルミニウム合金板は、鋳物やダイキャスト品と異なり、連続ラインを用いて大量に効率よく製造することができる。
また、上記放熱部材は、上記アルミニウム合金板をプレス成形することによって略円錐形に成形することにより作製してある。アルミニウム合金板のプレス成形は容易に行うことができ、大量生産を前提にすれば、非常に効率よく安価に加工することができる。
また、上記放熱部材は、その外周側面に凹凸部を有している。これによって、外周側面の表面積増大を図ることができ、放熱特性のさらなる向上を図っている。
また、上記放熱部材は、その外周側面に凹凸部を有している。これによって、外周側面の表面積増大を図ることができ、放熱特性のさらなる向上を図っている。
このように、本発明のＬＥＤ電球用放熱部材は、放熱性能に優れ、構造が簡単で、生産性に優れ、コストの低いものとなる。それ故、本発明の放熱部材を用いれば、高性能で安価なＬＥＤ電球の実現を図ることができる。
本発明のＬＥＤ電球用放熱部材は、略円錐形を呈し、その外周側面に凹凸部を設けてある。上記凹凸部は、外周側面に外方に突出する凸部を複数設けて全体として凹凸部とした形状と、外周側面に内方に凹む凹部を複数設けて全体として凹凸部とした形状と、外周側面に外方に突出する凸部と内方に凹む凹部の両方を複数設けて全体として凹凸部とした形状とがあるが、いずれでもよい。いずれの形状の凹凸部も、プレス成形によって形成可能である。
また、上記ＬＥＤ電極用放熱部材用のアルミニウム合金板の材質としては、１０００系、３０００系、５０００系、６０００系など、成形加工に好適な材質を用いることができる。例えば、１０５０、８０２１、３００３、３００４、３１０４、５０５２、５１８２、５Ｎ０１などがある。
また、上記アルミニウム合金板は、該アルミニウム合金板よりなる基板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなるプレコートアルミニウム合金板であり、少なくとも一方の面にプレコートされた上記合成樹脂塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００〜４００００のベース樹脂中に放熱性物質を含有してなる放熱性塗膜を備えている。
上記プレコートアルミニウム合金板は、合成樹脂塗膜の塗装についても連続ラインを用いて大量に効率よく実施することができる。また。プレコートアルミニウム合金板のプレス成形は、これまでの確立した技術を組み合わせることによって、容易に行うことができ、大量生産を前提にすれば、非常に効率よく安価に加工することができる。
また、少なくとも一方の面の上記合成樹脂塗膜は、上記放熱性物質を含有した放熱性塗膜を備えている。そのため、プレコートアルミニウム合金板は、素材そのままの状態よりも放熱性を大きく向上させた表面を有するものとなっている。そして、放熱性塗膜を表面に備えたまま略円錐形に成形して得られた放熱部材は、さらに放熱特性の優れたものとなる。なお、上記略円錐形とは、幾何学上の円錐形に限るものではなく、軸方向に直交する断面形状が概略円形状であり、軸方向一端の外径が他端の外径よりも大きくなるように軸方向に沿って外径が変化している形状を含むものである。
また、上記基板の片面だけに合成樹脂塗膜を形成する場合には、その合成樹脂塗膜が上記放熱性塗膜を備えることが必要でなり、上記基板の両面に合成樹脂塗膜を形成する場合には、少なくとも一方の面に配置された合成樹脂塗膜に上記放熱性塗膜を備えればよい。もちろん、両面の合成樹脂塗膜に上記放熱性塗膜を備えてもよい。
また、上記プレコートアルミニウム合金板における上記放熱性塗膜は、所望の厚みに応じて一層塗り、多層塗りを選択できる。なお、上記放熱性塗膜は、上記のごとく、放熱性物質を含有すると共に数平均分子量が１００００〜４００００のベース樹脂を含有していることが必要である。
すなわち、上記放熱性塗膜としては、そのベース樹脂として、数平均分子量が１００００〜４００００の合成樹脂を用いる。この合成樹脂の数平均分子量が１００００未満の場合には、塗膜が硬くなり、凹凸部を設けた特徴的な形状を得るための成形性が悪くなるという問題があり、一方、４００００を超える場合には、塗膜が軟らかすぎて耐疵付き性が低下するという問題がある。
本発明のＬＥＤ電球用放熱部材において、上記放熱性塗膜は、上記放熱性物質として、酸化チタン、カーボン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウムの１種または２種以上を含有していることが好ましい（請求項２）。これにより、容易に上記放熱性塗膜の放熱性を高めることができる。
上記放熱性塗膜の放熱性の特性としては、赤外線の積分放射率によって評価することができる。本発明では、赤外線の積分放射率が７０％以上となるように調整することが好ましい。これによって、安定した放熱特性が得られる。
赤外線の積分放射率は、ＦＴ−ＩＲによって試料と理想黒体の赤外線放射量を比較することにより測定することができる。
赤外線の積分放射率は、ＦＴ−ＩＲによって試料と理想黒体の赤外線放射量を比較することにより測定することができる。
また、上記放熱性塗膜は、上記ベース樹脂１００重量部に対して、平均粒径０．１〜１００μｍの酸化チタンを５０〜２００重量部、微粉末のカーボンを１〜２５重量部、シリカを５０〜２００重量部、アルミナを５０〜２００重量部、酸化ジルコニウムを５０〜２００重量部の１種あるいは２種以上を含有することが好ましい（請求項３）。
すなわち、上記放熱性塗膜に酸化チタンを含有させる場合には、その平均粒径を０．１〜１００μｍの範囲にすることが好ましい。酸化チタンの平均粒径が０．１μｍ未満の場合には、赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、１００μｍを超える場合には、酸化チタンの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜に酸化チタンを含有させる場合の含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して、５０〜２００重量部とすることが好ましい。酸化チタンの含有量が５０重量部未満の場合には、赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、２００重量部を超える場合には、酸化チタンの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記微粉末のカーボンとしては、粒径が１ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンを用いることが好ましい。また、上記放熱性塗膜にカーボンを含有させる場合の含有量は、１〜２５重量部であることが好ましい。カーボンの含有量が１重量部未満の場合には赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、２５重量部を超える場合には、カーボンの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜にシリカを含有させる場合の含有量は、５０〜２００重量部であることが好ましい。シリカの含有量が５０重量部未満の場合には、赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、２００重量部を超える場合には、シリカの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜にアルミナを含有させる場合の含有量は、５０〜２００重量部であることが好ましい。アルミナの含有量が５０重量部未満の場合には、赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、２００重量部を超える場合には、アルミナの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜に酸化ジルコニウムを含有させる場合の含有量は、５０〜２００重量部であることが好ましい。酸化ジルコニウムの含有量が５０重量部未満の場合には、赤外線積分反射率が低下するという問題があり、一方、２００重量部を超える場合には、酸化ジルコニウムの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜の膜厚は、０．５〜１００μｍであることが好ましい。膜厚が０．５μｍ未満の場合には、赤外線積分放射率が低下するという問題があり、一方、１００μｍを超える場合にはコストが増大するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜は、平均粒径０．３〜１００μｍのＮｉ球状フィラー、あるいは０．２〜５μｍの厚さで２〜５０μｍの長径を有する鱗片状のＮｉフィラーの少なくとも一方を含有しており、これら両者の合計含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して１〜１０００重量部であることが好ましい（請求項４）。これらのＮｉフィラーを放熱性塗膜に含有させることによって、放熱性塗膜に導電性を付与することができ、ＬＥＤ電球の回路から発生する電磁波を遮断する効果を高めることができ、他の電子機器、家電機器等への影響を最小限に抑えることができる。
上記Ｎｉ球状フィラーの平均粒径が０．３μｍ未満では導電性向上効果十分に得られないという問題があり、一方、１００μｍを超える場合には、Ｎｉ球状フィラーの塗膜からの脱落量が増加するという問題がある。
また、上記燐片状Ｎｉフィラーの厚みが０．２μｍ未満の場合には導電性向上効果十分に得られないという問題があり、一方、５μｍを超える場合にはコストが増大するという問題がある。また、燐片状Ｎｉフィラーの長径が２μｍ未満の場合には導電性が低下するという問題があり、一方、５０μｍを超える場合には鱗片状Ｎｉフィラーの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記燐片状Ｎｉフィラーの厚みが０．２μｍ未満の場合には導電性向上効果十分に得られないという問題があり、一方、５μｍを超える場合にはコストが増大するという問題がある。また、燐片状Ｎｉフィラーの長径が２μｍ未満の場合には導電性が低下するという問題があり、一方、５０μｍを超える場合には鱗片状Ｎｉフィラーの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
そして、これら両者のＮｉフィラー（Ｎｉ球状フィラーと鱗片状Ｎｉフィラー）の合計含有量（一方のみの含有の場合も含む）は、上記ベース樹脂１００重量部に対して１〜１０００重量部であることが好ましい。この含有量が１重量部未満の場合には導電性が不足し、一方、１０００重量部を超える場合にはＮｉフィラーの塗膜からの脱落数が増加するという問題がある。
また、上記放熱性塗膜は、上記ベース樹脂１００重量部に対して、０．０５〜３重量部のラノリン、カルナバ、ポリエチレン、マイクロクリスタリンの１種あるいは２種のインナーワックスを含有していることが好ましい（請求項５）。これにより、耐疵付き性向上効果を得ることができると共に、加工性をも向上させることができる。
上記インナーワックスの含有量が、ベース樹脂１００重量部に対し０．０５重量部未満の場合には耐疵つき性が低下するという問題があり、一方、３重量部を超える場合にはブロッキングが発生するという問題がある。
上記インナーワックスの含有量が、ベース樹脂１００重量部に対し０．０５重量部未満の場合には耐疵つき性が低下するという問題があり、一方、３重量部を超える場合にはブロッキングが発生するという問題がある。
また、上記合成樹脂塗膜は、上記基板の表面に形成された塗布型あるいは反応型のクロメートまたはノンクロメート層の上層に形成されていることが好ましい（請求項６）。この場合には、アルミニウム合金板と上記プレコート層との密着性を向上させることができ、加工性、耐久性等を高めることができる。
また、上記放熱性塗膜を備えた上記合成樹脂塗膜は、上記放熱性塗膜の下層に下地塗膜を有する複数積層構造を有しており、上記下地塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００以上の樹脂よりなることが好ましい（請求項７）。この場合には、上記放熱性塗膜の下層に、様々な特性を有する合成樹脂塗膜を下地塗膜として配置することができ、塗膜の密着性、加工性等をさらに向上させることができる。
特に上記下地塗膜を構成する樹脂として、上記特定の樹脂のうち数平均分子量が１００００以上の樹脂を選択することにより、凹凸部を有する上記放熱部材の加工を行う際の塗膜の加工性をさらに向上させることが可能となる。また、下地塗膜を構成する樹脂の数平均分子量の上限値は、下地塗膜の伸びが放熱性塗膜の伸びと大きく異なると加工時の塗膜割れが起きやすくなるという理由により４００００とすることが好ましい。
なお、下地塗膜としては、放熱性物質等が含有されていない点以外は、上記放熱性塗膜と同じ樹脂を用いてもよいし、他の樹脂でもよい。
なお、下地塗膜としては、放熱性物質等が含有されていない点以外は、上記放熱性塗膜と同じ樹脂を用いてもよいし、他の樹脂でもよい。
また、上記下地塗膜の膜厚は、５０μｍを超えるとアルミニウム合金板と放熱性塗膜の密着性が低下するので、５０μｍ以下とすることが好ましく、また、膜厚が薄すぎても密着性が低下するため、１μｍ上とすることが好ましい。さらに好ましい範囲は５μｍ以上２０μｍ以下である。
また、上記合成樹脂塗膜には、放熱性、加工性、密着性を阻害しない範囲で、顔料及び染料を添加し、意匠性を向上させてもよい。
（実施例１）
本発明の実施例にかかるＬＥＤ電球用放熱部材につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例のＬＥＤ電球用放熱部材１は、図８に示すごとく、ＬＥＤ素子８を内蔵してなるＬＥＤ電球８０における放熱部材である。
本例では、複数種類の放熱部材１を作製し、その特性を評価した。
本発明の実施例としての放熱部材１は、図２〜図５に示すごとく、アルミニウム合金板２０を略円錐形にプレス成形することによって形成されている。放熱部材１の外周側面１０には凹凸部１２が形成されている。
また、一部のものについては、アルミニウム合金板よりなる基板２０の両面に放熱性物質２１５を含有した放熱性塗膜２１をプレコートしたプレコートアルミニウム合金板２を用いて形成されている。
以下、上記放熱部材１の製造工程に準じて詳説する。
本発明の実施例にかかるＬＥＤ電球用放熱部材につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例のＬＥＤ電球用放熱部材１は、図８に示すごとく、ＬＥＤ素子８を内蔵してなるＬＥＤ電球８０における放熱部材である。
本例では、複数種類の放熱部材１を作製し、その特性を評価した。
本発明の実施例としての放熱部材１は、図２〜図５に示すごとく、アルミニウム合金板２０を略円錐形にプレス成形することによって形成されている。放熱部材１の外周側面１０には凹凸部１２が形成されている。
また、一部のものについては、アルミニウム合金板よりなる基板２０の両面に放熱性物質２１５を含有した放熱性塗膜２１をプレコートしたプレコートアルミニウム合金板２を用いて形成されている。
以下、上記放熱部材１の製造工程に準じて詳説する。
＜アルミニウム合金板＞
アルミニウム合金板２０としては、材質−質別が５Ｎ０１−Ｏ材、サイズが１．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備し、その両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した状態で使用した。
アルミニウム合金板２０としては、材質−質別が５Ｎ０１−Ｏ材、サイズが１．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備し、その両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した状態で使用した。
＜プレコートアルミニウム合金板＞
図１に示すごとく、放熱部材１用のプレコートアルミニウム合金板２を作製する。
基板２０としては、材質−質別が５Ｎ０１−Ｏ材、サイズが１．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備した。
次に、基板２０の両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した後、基板２０をリン酸クロメート浴に浸漬し、化成処理を行った。得られた化成皮膜（リン酸クロメート皮膜）２２は、皮膜中のＣｒ含有量として２０±５ｍｇ／ｍ2の範囲内とした。
図１に示すごとく、放熱部材１用のプレコートアルミニウム合金板２を作製する。
基板２０としては、材質−質別が５Ｎ０１−Ｏ材、サイズが１．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備した。
次に、基板２０の両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した後、基板２０をリン酸クロメート浴に浸漬し、化成処理を行った。得られた化成皮膜（リン酸クロメート皮膜）２２は、皮膜中のＣｒ含有量として２０±５ｍｇ／ｍ2の範囲内とした。
次に、基板２０の両面のそれぞれの面に、放熱性塗膜２１のみよりなる合成樹脂塗膜を形成した。塗料としては、数平均分子量が１００００のポリエステル樹脂をベース樹脂とし、固形分比において、上記ベース樹脂１００重量部に対して、放熱性物質として平均粒径１μｍの酸化チタンが５０重量部含有され、インナーワックスとしてポリエチレンが１重量部含有されているものを用いた。塗装はバーコーターを用いて行い、放熱性塗膜２１の膜厚は３０μｍとした。また、放熱性塗膜２１の焼き付け硬化条件は、表面温度が２３０℃になるように２４０℃のオーブン中に６０秒保持する条件とした。
＜プレス成形＞
図２に示すごとく、アルミニウム合金板２０またはプレコートアルミニウム合金板２に複数回のプレス成形を施す。
まず、図２（ａ）（ｂ）に示すごとく、平板状のアルミニウム合金板２０またはプレコートアルミニウム合金板２に絞り加工を加え、略円錐状の形状の中間体１５１に成形する。このとき、中間体１５１の小径先端部には底部材１５８が存在したままであり、大径後端部の周囲には成形した部分の周囲が余白部分１５９として残存したままである。
図２に示すごとく、アルミニウム合金板２０またはプレコートアルミニウム合金板２に複数回のプレス成形を施す。
まず、図２（ａ）（ｂ）に示すごとく、平板状のアルミニウム合金板２０またはプレコートアルミニウム合金板２に絞り加工を加え、略円錐状の形状の中間体１５１に成形する。このとき、中間体１５１の小径先端部には底部材１５８が存在したままであり、大径後端部の周囲には成形した部分の周囲が余白部分１５９として残存したままである。
次に、図２（ｂ）（ｃ）に示すごとく、略円錐形状の中間体１５１の小径部先端部の底部材１５８を切除すると共に、大径後端部の周囲の余白部分１５９を切除する。
次に、図２（ｃ）（ｄ）に示すごとく、中間体１５１の外周側面に凹部１２１を有する凹凸部１２を形成する。凹凸部１２は、断面略円弧状の凹部１２１を軸方向に沿って縦長に設け、かつ、これを周方向１６個配置することにより形成した。
次に、図２（ｃ）（ｄ）に示すごとく、中間体１５１の外周側面に凹部１２１を有する凹凸部１２を形成する。凹凸部１２は、断面略円弧状の凹部１２１を軸方向に沿って縦長に設け、かつ、これを周方向１６個配置することにより形成した。
得られた放熱部材１は、図３に示すごとく、円錐形状の本体部分の前後にストレート部１８、１９を有する形状を呈している。図３、図５に示すごとく、大径部分の外径Ｄ１は約５３ｍｍ、小径Ｄ２は約２５ｍｍ、全長Ｌは約４５ｍｍ、凹部１２１の深さＤ３は２ｍｍとした。
＜評価材＞
上記プレコートアルミニウム合金板２を素材として用いて図３〜図５の状態まで加工した本発明の実施例を評価材１とし、合成樹脂塗膜を施していない無塗装の上記アルミニウム合金板２０を素材として用いて図３〜図５の状態まで加工した参考例を評価材２とし、その他に、比較例としての２種の評価材を準備した。
評価材３は、上記プレコートアルミニウム合金板２を素材として用いて図２（ｃ）の状態まで成形したものである。
評価材４は、合成樹脂塗膜を施していない無塗装の上記アルミニウム合金板２０を素材として用いて図２（ｃ）の状態まで成形したものである。評価材３、４は、外周側面には凹凸部を形成せずに、断面真円状の外周側面を有する形状とした。
上記プレコートアルミニウム合金板２を素材として用いて図３〜図５の状態まで加工した本発明の実施例を評価材１とし、合成樹脂塗膜を施していない無塗装の上記アルミニウム合金板２０を素材として用いて図３〜図５の状態まで加工した参考例を評価材２とし、その他に、比較例としての２種の評価材を準備した。
評価材３は、上記プレコートアルミニウム合金板２を素材として用いて図２（ｃ）の状態まで成形したものである。
評価材４は、合成樹脂塗膜を施していない無塗装の上記アルミニウム合金板２０を素材として用いて図２（ｃ）の状態まで成形したものである。評価材３、４は、外周側面には凹凸部を形成せずに、断面真円状の外周側面を有する形状とした。
＜評価＞
評価は、図８に示すごとく、各評価材を放熱部材として用いて作製したＬＥＤ電球８０を用いて行った。ＬＥＤ電球８０は、同図に示すごとく、アルミニウム合金板をプレス成形して作製した蓋体３（図６）と放熱部材１とを組み合わせ、蓋体３の上面に４個のＬＥＤ素子８（図示は２個のみ）及びその制御部を配置し、放熱部材１には口金部８６を挿入配置し、蓋体３を覆う半球ドーム８５を被せることにより作製した。
ＬＥＤ素子８は、温度８５℃の発熱をするタイプの白色ＬＥＤ素子である。
評価は、図８に示すごとく、各評価材を放熱部材として用いて作製したＬＥＤ電球８０を用いて行った。ＬＥＤ電球８０は、同図に示すごとく、アルミニウム合金板をプレス成形して作製した蓋体３（図６）と放熱部材１とを組み合わせ、蓋体３の上面に４個のＬＥＤ素子８（図示は２個のみ）及びその制御部を配置し、放熱部材１には口金部８６を挿入配置し、蓋体３を覆う半球ドーム８５を被せることにより作製した。
ＬＥＤ素子８は、温度８５℃の発熱をするタイプの白色ＬＥＤ素子である。
評価方法は、上記ＬＥＤ電球８０のＬＥＤ素子８の近傍の蓋体３表面に温度測定用の熱電対（図示略）を固定し、通電発光の時間当たりの温度上昇を測定する方法である。
測定結果を表１に示す。
測定結果を表１に示す。
表１より知られるごとく、本発明の実施例である評価材１は、参考例の評価材２及び他の比較例の評価材３、４に比べて、放熱性能に優れていることがわかる。
（実施例２）
実施例１における合成樹脂塗膜有りの例について、さらに実験例を増やして評価した。まず、各評価材を次のようにして作製した。
実施例１における合成樹脂塗膜有りの例について、さらに実験例を増やして評価した。まず、各評価材を次のようにして作製した。
＜プレコートアルミニウム合金板＞
実施例１と同様に、図１に示すごとく、放熱部材用のプレコートアルミニウム合金板２を作製する。
基板２０としては、材質−質別がＡ１０５０−Ｏ材、サイズが０．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備した。
実施例１と同様に、図１に示すごとく、放熱部材用のプレコートアルミニウム合金板２を作製する。
基板２０としては、材質−質別がＡ１０５０−Ｏ材、サイズが０．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備した。
次に、基板２０の両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した後、表２、表３に示す化成処理を行った。
化成処理ａは、リン酸クロメート処理によって、クロム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように反応型クロメート皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液に試料を浸潰するどぶ漬け法により化成処理を行い、その後、約１００℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理ｂは、ジルコニウム処理によって、ジルコニウム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように反応型ノンクロメート皮膜を形成するものである。処理方法は上記化成処理ａと同様である。
化成処理ｃは、塗布型クロメート処理によって、クロム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液をバーコーターにて塗布し、その後、約１２０℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理ｄは、塗布型ジルコニウム処理によって、ジルコニウム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように化成皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液をバーコーターにて塗布し、その後、約１２０℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理ａは、リン酸クロメート処理によって、クロム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように反応型クロメート皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液に試料を浸潰するどぶ漬け法により化成処理を行い、その後、約１００℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理ｂは、ジルコニウム処理によって、ジルコニウム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように反応型ノンクロメート皮膜を形成するものである。処理方法は上記化成処理ａと同様である。
化成処理ｃは、塗布型クロメート処理によって、クロム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液をバーコーターにて塗布し、その後、約１２０℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理ｄは、塗布型ジルコニウム処理によって、ジルコニウム量が２０ｍｇ／ｍ2となるように化成皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液をバーコーターにて塗布し、その後、約１２０℃の雰囲気で乾燥させた。
次に、基板２０の一方の面に、放熱性塗膜ではない合成樹脂塗膜として、数平均分子量１６０００のポリエステル樹脂をバーコーターを用いて塗装した。塗膜厚さは１５μｍとし、表面温度が２３０℃になるよう、２４０℃のオーブン中に６０秒保持した。
その後、上述のポリエステル樹脂よりなる塗装面の反対面に、表２、表３に示す構成の合成樹脂塗膜を形成した。表２、表３に示すごとく、試料Ｅ４〜Ｅ６、Ｅ３７、Ｅ４０、Ｅ４２については、下地塗膜としてポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、又はエポキシ樹脂よりなる塗膜を形成し、その上層として放熱性塗膜を形成した。その他は、下地塗膜を形成することなく最外層を形成した。いずれの塗装もバーコーターを用いて行い、下地塗膜の膜厚は１０μｍ、放熱性塗膜の膜厚は２５μｍとした。
その後、上述のポリエステル樹脂よりなる塗装面の反対面に、表２、表３に示す構成の合成樹脂塗膜を形成した。表２、表３に示すごとく、試料Ｅ４〜Ｅ６、Ｅ３７、Ｅ４０、Ｅ４２については、下地塗膜としてポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、又はエポキシ樹脂よりなる塗膜を形成し、その上層として放熱性塗膜を形成した。その他は、下地塗膜を形成することなく最外層を形成した。いずれの塗装もバーコーターを用いて行い、下地塗膜の膜厚は１０μｍ、放熱性塗膜の膜厚は２５μｍとした。
また、下地塗膜の焼き付け条件は、表面温度が２３０℃になるようにオーブン中に６０秒保持する条件とし、上記放熱性塗膜の焼き付け硬化条件は、表面温度が２３０℃になるように２４０℃のオーブン中に６０秒保持する条件とした。
また、放熱性塗膜には、インナーワックスを含有させた。インナーワックスの種類及び含有量は表２、表３に示すとおりであり、「ＰＥ」はポリエチレンを示し、「ＣＡ」はカルナバを示し、「ＭＣ」はマイクロクリスタリンを示し、「ＬＬ」はラノリンを示す。
また、放熱性塗膜には、インナーワックスを含有させた。インナーワックスの種類及び含有量は表２、表３に示すとおりであり、「ＰＥ」はポリエチレンを示し、「ＣＡ」はカルナバを示し、「ＭＣ」はマイクロクリスタリンを示し、「ＬＬ」はラノリンを示す。
また、放熱性塗膜に含有させた放熱性物質としては、全試料に酸化チタンを用いた。また、一部の試料については、微粉末のカーボン又はシリカをさらに添加した。酸化チタンの粒子径及び含有量、並びにカーボン及びシリカの含有量は、表２、表３に示すとおりである。
また、試料の一部には、放熱性塗膜中にＮｉ球状フィラー又は鱗片状のＮｉフィラーを含有させた。これらのフィラーの径および含有量は、表２、表３に示すとおりである。
得られた各試料に対して、実施例１と同様に、図２に示すごとく、各試料のプレコートアルミニウム合金板２０に複数回のプレス成形を施す。プレス成形後に得られる放熱部材１（図３）の寸法、凹凸部の形状も実施例１と同様とした。
得られた放熱部材の塗膜状態を目視観察し、塗膜（合成樹脂塗膜）の割れ、疵付き、剥離を確認した。さらに、放熱性及び意匠性（隠蔽性及び光沢）についても評価した。
塗膜の割れについては、目視観察により、プレス加工後の凸部において塗膜が裂けた状態のもののうち、長さ１ｍｍ以上かつ幅１ｍｍ以上の範囲においてアルミニウム素地が露出しているものを割れであるとした。そして、塗膜の割れの評価点は５段階とした。具体的には、塗膜割れがない場合を５点、長さ１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、もしくは幅１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の塗膜割れが１個の場合を４点、長さ１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、もしくは幅１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の塗膜割れが２個の場合を３点、長さ１．１ｍｍ超え、もしくは幅１．１ｍｍ超えの塗膜割れが１個の場合を２点、長さ１．１ｍｍ超え、もしくは幅１．１ｍｍ超えの割れが２個以上の場合を１点とし、３点以上を合格とした。
塗膜の割れについては、目視観察により、プレス加工後の凸部において塗膜が裂けた状態のもののうち、長さ１ｍｍ以上かつ幅１ｍｍ以上の範囲においてアルミニウム素地が露出しているものを割れであるとした。そして、塗膜の割れの評価点は５段階とした。具体的には、塗膜割れがない場合を５点、長さ１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、もしくは幅１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の塗膜割れが１個の場合を４点、長さ１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、もしくは幅１ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の塗膜割れが２個の場合を３点、長さ１．１ｍｍ超え、もしくは幅１．１ｍｍ超えの塗膜割れが１個の場合を２点、長さ１．１ｍｍ超え、もしくは幅１．１ｍｍ超えの割れが２個以上の場合を１点とし、３点以上を合格とした。
疵付き性については、目視観察により、プレス加工後の塗膜表面に、異物を起点とする塗膜破壊と認定できるもののうち、長さ１ｍｍ以上かつ幅０．５ｍｍ以上の範囲においてアルミニウム素地が露出しているものを塗膜の疵とした。
塗膜の疵付きの評価点は５段階とした。具体的には、疵がないものを５点、疵が１〜２個の場合を４点、疲が３〜４個の場合を３点、疵が５〜６個の場合を２点、疵が７個以上を１点とし、３点以上を合格とした。
塗膜の疵付きの評価点は５段階とした。具体的には、疵がないものを５点、疵が１〜２個の場合を４点、疲が３〜４個の場合を３点、疵が５〜６個の場合を２点、疵が７個以上を１点とし、３点以上を合格とした。
剥離については、プレス加工後の試料を、温度６５℃、湿度９０％ＲＨの雰囲気中に３０時間保持した後に、目視観察により、上記割れ若しくは疵の欠陥がある部分以外の部分の塗膜が剥がれて、長さ０．５ｍｍ以上かつ幅０．５ｍｍ以上の範囲でアルミニウム素地が露出した場合を剥離有りとした。剥離の評価点は５段階とした。具体的には、塗膜の剥離がないものを５点、長さ０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ未満もしくは幅０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ未満の剥離が１個の場合４点、長さ０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ未満もしくは幅０．７ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の剥離が１個の場合３点、長さ０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ未満もしくは幅０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の剥離が１個の場合２点、長さ１．１ｍｍ以上もしくは幅１．１ｍｍ以上の剥離が２個以上の場合１点とし、３点以上を合格とした。
放熱性の試験は、各評価材を放熱部材として用いて実施例１と同様に作製したＬＥＤ電球を用いて行った。
評価方法は、上記ＬＥＤ電球のＬＥＤ素子の近傍の蓋体表面に温度測定用の熱電対（図示略）を固定し、通電発光の時間当たりの温度上昇を測定する方法である。
評価方法は、上記ＬＥＤ電球のＬＥＤ素子の近傍の蓋体表面に温度測定用の熱電対（図示略）を固定し、通電発光の時間当たりの温度上昇を測定する方法である。
隠蔽性と光沢は、成形前の平板で測定を行った。標準色の塗装板として、以下のものを準備した。数平均分子量１６０００のポリエステル樹脂に、一次粒子径０．３μｍの酸化チタンを１００重量部含有させた塗料をバーコーターを用いて、厚さ３ｍｍの透明なガラス板に塗装した。塗膜厚さは５０μｍとし、表面温度が２３０℃になるよう、２４０℃のオーブン中に６０秒保持した。
隠蔽性の評価は、塗装板のＬ＊値を色差計（コニカミノルタ社製ＣＲ１００）にて測定し、標準板のＬ＊値を１００とした相対値を算出して行った。隠蔽性の評価点は５段階とした。具体的には、Ｌ＊値の相対値が９６以上１００以下の場合を５点、Ｌ＊値の相対値が９１以上９６未満の場合を４点、Ｌ＊値の相対値が８６以上９１未満の場合を３点、Ｌ＊値の相対値が８１以上８６未満の場合を２点、Ｌ＊値の相対値が８１未満の場合を１点
とし、３点以上を合格とした。
とし、３点以上を合格とした。
光沢度の評価は、塗装板の光沢を光沢計（株式会社堀場製作所製グロスチェッカーＩＧ３２０）にて６０°光沢度を測定し、標準板の光沢度を１００とした相対値を算出して行った。光沢度の評価点は５段階とした。具体的には、光沢度の相対値が９６以上１００以下の場合を５点、光沢度の相対値が９１以上９６未満の場合を４点、光沢度の相対値が８６以上９１未満の場合を３点、光沢度の相対値が８１以上８６未満の場合を２点、光沢度の相対値が８１未満の場合を１点とし、３点以上を合格とした。
加工性の評価は、塗膜の割れ性、耐疵付き性及び塗膜剥離がすべて合格である場合を合格（良）とし、いずれかの項目で不合格である場合を不合格（劣）とした。そして、加工性の評価が良であり、放熱性の評価が優である場合を総合評価として合格（○）、加工性の評価が劣であり、放熱性の評価が劣（今回の試験では該当する試料無し）である場合を総合評価として不合格（×）とした。
評価結果を表４及び表５に示す。
評価結果を表４及び表５に示す。
表４及び表５から知られるごとく、ＬＥＤ電球用放熱部材としての基本性能である放熱性は全試料において良好であったが、この放熱性を担保する合成樹脂塗膜の加工性については、試料Ｃ１、Ｃ２が不合格であった。このことから、放熱性物質を含有する放熱性塗膜のベース樹脂の分子量が、凹凸部を有する特殊な形状のＬＥＤ電球用放熱部材を成形する際の塗膜の加工性に影響を及ぼしていることが分かる。
また、放熱性塗膜に含有させる放熱性物質、Ｎｉフィラー及びインナーワックスについては、上述した好ましい範囲で選択することによって、放熱性及び導電性だけでなく意匠性も含めて総合的に特性が向上する。
（実施例３）
本例では、実施例１に示した放熱部材１の形状を変更した変形例について示す。
図９〜図１１には、放熱部材１の軸方向に直交する方向の横断面における形状の変形例を示す。いずれも実施例１の図３に相当する図である。
本例では、実施例１に示した放熱部材１の形状を変更した変形例について示す。
図９〜図１１には、放熱部材１の軸方向に直交する方向の横断面における形状の変形例を示す。いずれも実施例１の図３に相当する図である。
図９に示す放熱部材１０３は、凹凸部１３の凸部１３１及び凹部１３２の断面形状をいずれも円弧状として交互に滑らかに連ねたものである。
図１０に示す放熱部材１０４は、凹凸部１４の凸部１４１及び凹部１４２の断面形状をいずれも底辺を除いた台形状として交互に連ねたものである。
図１１に示す放熱部材１０５は、凹凸部１５の凸部１５１及び凹部１５２の断面形状をいずれも底辺を除いた三角形状として交互に連ねたものである。
図１０に示す放熱部材１０４は、凹凸部１４の凸部１４１及び凹部１４２の断面形状をいずれも底辺を除いた台形状として交互に連ねたものである。
図１１に示す放熱部材１０５は、凹凸部１５の凸部１５１及び凹部１５２の断面形状をいずれも底辺を除いた三角形状として交互に連ねたものである。
図１２には、放熱部材の全体形状の変形例である。同図に示す放熱部材１０６は、凹凸部の記載は省略し、その方向だけを線によって示したものである。同図に示すごとく、放熱部材の形状は、実施例１に示したような比較的単純な円錐形状に代えて、放熱部材１０６のように、大径部から小径部に近づくにつれて軸方向に対する傾斜角度が大きくなるいわば富士山型形状とすることができる。
図１３、図１４に示す放熱部材１０７は、これまで説明した凹凸部と形成方向が異なり、軸方向に直交する方向に沿って凸部１７１と凹部１７２間の筋が配置されるように凹凸部１７を形成した例である。
以上の変形例を採用しても、実施例１、２と同様の作用効果が得られる。
以上の変形例を採用しても、実施例１、２と同様の作用効果が得られる。
１、１０３〜１０７ ＬＥＤ電球用放熱部材
１０ 外周側面
１２、１３〜１７ 凹凸部
１２１ 凹部
２ プレコートアルミニウム合金板
２０ 基板
２１ 放熱性塗膜（合成樹脂塗膜）
８ ＬＥＤ素子
８０ ＬＥＤ電球
１０ 外周側面
１２、１３〜１７ 凹凸部
１２１ 凹部
２ プレコートアルミニウム合金板
２０ 基板
２１ 放熱性塗膜（合成樹脂塗膜）
８ ＬＥＤ素子
８０ ＬＥＤ電球
Claims (7)
- ＬＥＤ素子を内蔵してなるＬＥＤ電球における放熱部材であって、
該放熱部材は、アルミニウム合金板を略円錐形にプレス成形することによって形成されており、
上記外周側面には凹凸部が形成されており、
上記アルミニウム合金板は、該アルミニウム合金板よりなる基板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなるプレコートアルミニウム合金板であり、少なくとも一方の面にプレコートされた上記合成樹脂塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００〜４００００のベース樹脂中に放熱性物質を含有してなる放熱性塗膜を備えていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。 - 請求項１において、上記放熱性塗膜は、上記放熱性物質として、酸化チタン、カーボン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウムの１種または２種以上を含有していることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
- 請求項２において、上記放熱性塗膜は、上記ベース樹脂１００重量部に対して、平均粒径０．１〜１００μｍの酸化チタンを５０〜２００重量部、微粉末のカーボンを１〜２５重量部、シリカを５０〜２００重量部、アルミナを５０〜２００重量部、酸化ジルコニウムを５０〜２００重量部の１種あるいは２種以上を含有することを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
- 請求項３において、上記放熱性塗膜は、平均粒径０．３〜１００μｍのＮｉ球状フィラー、あるいは０．２〜５μｍの厚さで２〜５０μｍの長径を有する鱗片状のＮｉフィラーの少なくとも一方を含有しており、これら両者の合計含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して１〜１０００重量部であることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
- 請求項３又は４において、上記放熱性塗膜は、上記ベース樹脂１００重量部に対して、０．０５〜３重量部のラノリン、カルナバ、ポリエチレン、マイクロクリスタリンの１種あるいは２種のインナーワックスを含有していることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
- 請求項１〜５のいずれか１項において、上記合成樹脂塗膜は、上記基板の表面に形成された塗布型あるいは反応型のクロメートまたはノンクロメート層の上層に形成されていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
- 請求項１〜６のいずれか１項において、上記放熱性塗膜を備えた上記合成樹脂塗膜は、上記放熱性塗膜の下層に下地塗膜を有する複数積層構造を有しており、上記下地塗膜は、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種あるいは２種以上からなる数平均分子量が１００００〜４００００の樹脂よりなることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部材。
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