JP5281619B2

JP5281619B2 - Ｌｅｄ電球用部材及びその製造方法

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Publication number: JP5281619B2
Application number: JP2010181565A
Authority: JP
Inventors: 孝聡城戸; 肇水野
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: TWI437186B; JP2012015083A; TW201142197A

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を内蔵してなるＬＥＤ電球における構成部材に関する。

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。

特開２００１−２４３８０９号公報特開２００５−９３０９７号公報特開２００５−１６６５７８号公報特開２００８−１８６７５８号公報特開２００８−３１１００２号公報

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。

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電球用部材を提供しようとするものである。

第１の発明は、ＬＥＤ素子を搭載するアルミニウム合金板よりなる円盤状のＬＥＤ搭載用基板と、
アルミニウム合金板に塑性加工を加えることにより略円筒状又は略円錐状に成形してなる放熱部材とを有し、
上記ＬＥＤ搭載用基板の外周縁部と上記放熱部材の開口端部とが、巻締め加工のみにより接合されており、
上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部は略直角に立ち上がったフランジ部を有し、該ＬＥＤ搭載用基板が、上記放熱部材の開口端部の内側に上記フランジ部が外側に向くように挿入配置され、
上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工されていることを特徴とするＬＥＤ電球用部材にある（請求項１）。

第２の発明は、ＬＥＤ素子を搭載するアルミニウム合金板よりなる円盤状のＬＥＤ搭載用基板と、略円筒状又は略円錐状の放熱部材とを接合してなるＬＥＤ電球用部材を製造する方法であって、
アルミニウム合金板に塑性加工を加えることにより略円筒状又は略円錐状に成形してなる上記放熱部材を作製し、
上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部には略直角に立ち上がったフランジ部を形成し、
上記放熱部材の上記開口端部を、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工することのみにより、上記放熱部材の開口端部と上記ＬＥＤ搭載用基板の外周縁部とを接合することを特徴とするＬＥＤ電球用部材の製造方法にある（請求項６）。

第１の発明のＬＥＤ電球用部材は、上記のごとく、２つのアルミニウム合金板を素材とした部品を組み合わせて構成されている。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。そのため、素材コストを従来よりも大幅に低減することができる。また、アルミニウム合金板の軽量である特性を活かして、ＬＥＤ電球用部材全体の軽量化を図ることもできる。

また、上記ＬＥＤ搭載用基板と放熱部材とは、上記のごとく巻締め加工によって接合してある。これにより、上記ＬＥＤ搭載用基板と放熱部材の接合密着性を高めることができ、ＬＥＤ素子から発生した熱を上記ＬＥＤ搭載用基板から上記放熱部材へと効率的に伝えることができ、かつ、放熱部材から効率よく放熱することができる。それ故、上記ＬＥＤ電球用部材を用いれば、ＬＥＤ素子の特性を有効に発揮させ高性能で長寿命のＬＥＤ電球を得ることができる。

第２の発明のＬＥＤ電球用部材の製造方法によれば、上記の優れたＬＥＤ電球用部材を容易に製造することができる。

実施例１における、放熱部材の成形方法を示す説明図。実施例１における、ＬＥＤ搭載用基板の構成を示す説明図。実施例１における、放熱部材の開口端部内にＬＥＤ搭載用基板を挿入配置した状態を示す説明図。実施例１における、巻締め加工方法を示す説明図。実施例１における、巻締め加工による接合が完了したＬＥＤ電球用部材の断面形状を示す説明図。実施例１における、巻締め加工による接合が完了したＬＥＤ電球用部材の斜視図。実施例２における、プレコートアルミニウム合金板の構造を示す説明図。実施例３における、巻締め加工前の放熱部材の形状を示す斜視図。実施例３における、放熱部材の開口部内にＬＥＤ搭載用基板を挿入配置した状態を示す斜視図。実施例３における、６箇所での巻締め加工により接合した状態を示す平面図。比較例１における、ＬＥＤ搭載用基板と放熱部材のねじ固定構造を示す説明図。実施例５における、巻締め加工による接合が完了したＬＥＤ電球用部材の断面形状を示す説明図。実施例５における、巻締め加工による接合が完了したＬＥＤ電球用部材の斜視図。

上記ＬＥＤ電球用部材においては、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部は略直角に立ち上がったフランジ部を有し、上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工されている。
また、上記ＬＥＤ電球用部材の製造方法においては、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部には略直角に立ち上がったフランジ部を形成し、上記放熱部材の上記開口端部を、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工する。

このような径方向内向きへの巻締め加工を採用することにより、巻締め加工部分を露出させない外観形態を得ることができ、意匠性の向上を図ることができる。また、上記ＬＥＤ搭載用基板に予め設けたフランジ部を用いて巻締め加工を行うことにより、上記ＬＥＤ搭載用基板の外周縁部にしわ等の成形不良を生じさせることなく精度よく巻締め加工することができる。

また、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向全周に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部の全周に対して巻き締め加工されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、周方向全周において容易に巻き締め加工を実現することができ、巻き締め加工による放熱性向上効果を確実に得ることができる。

また、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向全周に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、その周方向の複数箇所が部分的に巻き締め加工されている構成をとることもできる（請求項３）。この場合には、周方向全周を巻き締め加工する場合に比べて、放熱性向上効果が若干落ちるものの、巻き締め加工性を向上させることができる。

また、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向の複数箇所に部分的に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部に対応して、周方向の複数箇所が部分的に巻き締め加工されている構成をとることも可能である（請求項４）。この場合にも、周方向全周を巻き締め加工する場合に比べて、放熱性向上効果が若干落ちるものの、巻き締め加工性を向上させることができる。

また、上記ＬＥＤ電球用部材の製造方法において、上記巻締め加工は、複数回のプレス成形により、上記放熱部材の上記開口端部を径方向内側への曲げ加工を複数回重ねることにより行うことができる（請求項７）。プレス加工を採用することにより、例えば食品缶などの巻締め加工に用いられるようなロールフォーミング装置などを導入する必要がなく、簡便に、効率よく、安価に製造することができる。

また、上記ＬＥＤ電球用部材においては、上記放熱部材は、アルミニウム合金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を用いて成形されており、該プレコートアルミニウム合金板の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、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が好ましい（請求項５）。
また、上記ＬＥＤ電球用部材の製造方法においては、上記放熱部材は、アルミニウム合金板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなり、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が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なるプレコートアルミニウム合金板を用いて成形することが好ましい（請求項８）。

この場合には、上記放熱性塗膜の作用効果によって、放熱部材の放熱特性を高めることができ、さらにＬＥＤ電球の性能向上及び長寿命化を図ることができる。
また、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、上記放熱性塗膜は、例えば、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た構成とすることができる。

また、上記アルミニウム合金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、アルミニウム合金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好ましい。

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とが好ましい。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、成形性が悪くなるおそれがあり、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おそれがある。

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。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。

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。

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。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。

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。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。

また、上記合成樹脂塗膜は、アルミニウム合金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。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。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、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。

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以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。

また、上記ＬＥＤ電球用部材のＬＥＤ搭載用基板又は放熱部材に適用可能な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。上記ＬＥＤ搭載用基板と上記放熱部材とは、同じ材質であっても、異なる材質であってもよい。

また、上記放熱部材には、その側面に、放熱性をさらに向上させるための凹凸形状を設けてもよい。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるＬＥＤ電球用部材及びその製造方法につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例のＬＥＤ電球用部材１は、図６に示すごとく、ＬＥＤ素子８を搭載するアルミニウム合金板よりなる円盤状のＬＥＤ搭載用基板２と、アルミニウム合金板に塑性加工を加えることにより略円錐状に成形してなる放熱部材３とを有する。図５に示すごとく、ＬＥＤ搭載用基板２の外周縁部２１と放熱部材の開口端部３１とが、巻締め加工により接合されている。
以下、さらに詳説する。

＜放熱部材の作製＞
放熱部材３は、素材として、合成樹脂塗膜を施していない無塗装のアルミニウム合金板を採用した。具体的には、材質−質別がＡ８０２１−Ｏ材、サイズが０．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長のものを準備し、その両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した素材を用いた。

次に、上記素材を用い、これに塑性加工を加えることにより略円錐状に成形して放熱部材３を作製する。具体的には、図１に示すごとく、複数回のプレス工程を経て成形する。まず、同図（ａ）（ｂ）に示すごとく、平板状のアルミニウム合金板３０に絞り加工を加え、カップ状の中間体３１０に成形する。このとき、中間体３１０の底部中央には貫通穴３１１を設けておく。

次に、同図（ｃ）に示すごとく、断面が階段状に徐々に中央部が突出する形状の第２中間体３２０に成形する。その後、同図（ｄ）に示すごとく、断面がラッパ形状（略円錐形状）のほぼ最終形状を呈する放熱部材３が得られる。得られた放熱部材３は、軸方向両端が開口しており、ＬＥＤ搭載用基板２と接合される大径側の開口端部３１のみは、軸方向に沿って真っ直ぐに伸びるストレート形状となっている。また、放熱部材３の大径部分の外径Ｄ₁は約６０ｍｍ、小径部分の外径Ｄ₂は約３０ｍｍ、全長Ｌは約４０ｍｍとした。

＜ＬＥＤ搭載用基板の作製＞
ＬＥＤ搭載用基板２は、素材として、合成樹脂塗膜を施していない無塗装のアルミニウム合金板を採用した。具体的には、材質−質別がＡ１０５０−Ｏ材、サイズが１．５ｍｍ厚×外径約６０ｍｍφのものを平板から打ち抜き、その後、図２に示すごとく、その外周縁部２１を略直角に立ち上げる絞り加工を施して、フランジ部２１０を形成した。フランジ部２１０の高さＨは４ｍｍとした。また、ＬＥＤ搭載用基板２は、全面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した。

＜巻締め加工＞
図３〜図５に示すごとく、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材３との接合は、巻締め加工により行う。
まず、図３に示すごとく、放熱部材３の開口端部３１の内側に、フランジ部２１０が外側に向くようにＬＥＤ搭載用基板２を挿入配置する。
次に、図４（ａ）に示すごとく、第１回目のプレス加工を施して、放熱部材３の開口端部３１の上半部３１１をＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０の先端部分を起点として、径方向内方に向けて斜めになるよう成形する。

次に、図４（ｂ）に示すごとく、第２回目のプレス加工を施して、放熱部材３の開口端部３１の上半部３１１が軸方向に略直交する方向に向くまで成形する。
次に、図４（ｃ）に示すごとく、第３回目のプレス加工を施して、放熱部材３の開口端部３１の上半部３１１の先端部分３１２を、ＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１の内周面に近づくように折り返した形状となるように成形する。

これにより、巻締め加工が完了し、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材３との接合が全周にわたって完了する。図４（ｃ）、図５に示すごとく、巻締め加工によって得られた接合部は、放熱部材３の開口端部３１が、フランジ部２１０の外周面２１１、上端面２１２、及び内周面２１３に順次対向するように内向きに巻締め加工された状態となる。

得られたＬＥＤ電球用部材１は、上記のごとく、２つのアルミニウム合金板を素材とした部品を組み合わせて構成されている。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。そのため、素材コストを従来よりも大幅に低減することができる。また、アルミニウム合金板の軽量である特性を活かして、ＬＥＤ電球用部材１全体の軽量化を図ることもできる。

また、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材３とは、上記のごとく巻締め加工によって接合してある。これにより、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材３の接合密着性を高めることができ、ＬＥＤ素子８から発生した熱をＬＥＤ搭載用基板２から放熱部材３へと効率的に伝えることができ、かつ、放熱部材３から効率よく放熱することができる。それ故、ＬＥＤ電球用部材１を用いれば、ＬＥＤ素子の特性を有効に発揮させ高性能で長寿命のＬＥＤ電球を得ることができる。

（実施例２）
本例は、実施例１の構成を基本とし、放熱部材３の素材を合成樹脂塗膜を施したプレコートアルミニウム合金板を用いた点だけが異なる例である。プレコートアルミニウム合金板は、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＞
図７に示すごとく、放熱部材３用のプレコートアルミニウム合金板３００を作製する。
アルミニウム合金板３０としては、材質−質別がＡ８０２１−Ｏ材、サイズが０．５ｍｍ厚×１００ｍｍ幅×１００ｍｍ長さのものを準備した。
次に、アルミニウム合金板３０の両面をアルカリ系脱脂剤で脱脂した後、アルミニウム合金板３０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）３０２は、皮膜中のＣｒ含有量として２０±５ｍｇ／ｍ²の範囲内とした。

次に、アルミニウム合金板３０の両面のそれぞれの面に、放熱性塗膜３０３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１６０００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３０５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ワックスが１重量部とマイクロクリスタリンワックスが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３０３の膜厚は３０μｍとした。また、放熱性塗膜３０３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。

その他、放熱部材３のプレス成形、ＬＥＤ搭載用基板２の構成、及び巻締め加工方法は実施例１と同様とした。

本例の場合には、放熱部材３に施した放熱性塗膜３０３の効果によって、さらに放熱特性を向上させることができ、実施例１の作用効果をさらに高めることができる。

（実施例３）
本例は、図８〜図１０に示すごとく、実施例１の構成を基本とし、ＬＥＤ搭載用基板２の外周縁部２１と放熱部材３の開口端部３１との巻締め加工の形態を変更し、周方向において６箇所のみにおいて巻締めを行う形態を採用した例である。

図８、図９に示すごとく、本例で用いる放熱部材３は、実施例１と同様に放熱部材３を成形した後、開口端部３１を周方向において６箇所において切り欠き、凸状に残った６箇所の開口端突片部３１５を設けた。一方、ＬＥＤ搭載用基板２は、実施例１と同様の全周にフランジ部２１０を有する形状とした。そして、巻き締め加工は、上記６箇所の開口端突片部３１５のみにおいて行った。
本例では、放熱部材３とＬＥＤ搭載用基板２の周方向の接触状態は、接合箇所が６箇所、放熱部材３の開口端部とＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０とが対面する周方向長さが全長の２５％となった。

本例の場合には、実施例１の場合よりも若干放熱特性が低下するものの、デザイン上、あるいは製造上の理由から全周の巻き締めができない場合であっても、後述するねじ固定の場合よりも放熱特性が向上させることができる。

（実施例４）
本例は、実施例３の６箇所のみで巻締めする接合構成を基本とし、放熱部材３の素材を実施例２と同様のプレコートアルミニウム合金板を用いた点だけが異なる例である。
本例の場合も、放熱部材３とＬＥＤ搭載用基板２の周方向の接触状態は、接合箇所が６箇所、放熱部材３の開口端部とＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０とが対面する周方向長さが全長の２５％となった。

本例の場合には、放熱部材３に施した放熱性塗膜３０３の効果によって、さらに放熱特性を向上させることができ、実施例３の作用効果をさらに高めることができる。

（実験例１）
実施例１〜実施例４のＬＥＤ電球用部材の特性を定量的に評価するため、比較例も準備して実験を行った。

（比較例１）
比較例１は、図１１に示すごとく、基本構成を実施例１と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、周方向４箇所のねじ固定とした。
すなわち、同図に示すごとく、放熱部材３の開口端部３１とＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０とに、それぞれ貫通穴３１９及び貫通穴２１９とを設けておき、これらにサイズＭ２のボルト５１を通してナット５２をねじ込んで固定する固定方法を採用した。
なお、本比較例１は、放熱部材３として、実施例１と同様に無塗装のアルミニウム合金板を用いた。その他は、実施例１と同様とした。

（比較例２）
比較例２は、基本構成を実施例２と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、周方向４箇所のねじ固定とした。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。なお、本比較例２は、放熱部材３として、実施例２と同様のプレコートアルミニウム合金板を用いた。その他は、実施例２と同様とした。

（比較例３）
比較例３は、基本構成を比較例１と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、ねじ固定とした例であって、その接合箇所を６箇所に増やした例である。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。

（比較例４）
比較例４は、基本構成を比較例２と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、ねじ固定とした例であって、その接合箇所を６箇所に増やした例である。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。

＜評価方法＞
評価は、上記各ＬＥＤ電球用部材用いて作製したＬＥＤ電球（図示略）を用いて行った。ＬＥＤ搭載用基板２には、ＬＥＤ素子８を覆う半球ドーム８５（図６参照）を被せた。また、ＬＥＤ素子８としては、温度８５℃の発熱をするタイプの白色ＬＥＤ素子を用いた。

評価方法は、上記ＬＥＤ電球のＬＥＤ素子８の近傍のＬＥＤ搭載用基板２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。

表１より知られるごとく、本発明の実施例である実施例１〜４のＬＥＤ電球用部材は、巻締め加工による接合方法を採用していることにより、ねじ固定の比較例１〜４に比べて放熱性能に優れていることが分かる。また、放熱部材３を放熱性塗膜を施したプレコートアルミニウム合金板により構成した場合には、さらに放熱特性を高められることも分かった。

（実施例５）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１の構成を基本とし、放熱部材の形状のみを変更した例である。
すなわち、本例の放熱部材４は、同図に示すごとく、大径の開口端部４１近傍を、外径の変化のほとんど無い円筒形状のストレート部４１０とした。また、小径の開口端部４２に近づくにつれ外径が小さくなる略円錐形状のテーパ部４２０を、ストレート部４１０に連ねた。プレス成形方法は、最終形状が異なる以外は実施例１とほぼ同じである。

また、本例の放熱部材４も、実施例１と同じ無塗装のアルミニウム合金板を素材として作製した。また、ＬＥＤ搭載用基板２の構成は、実施例１と同じであり、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材４との接合方法も、実施例１と同じ巻締め加工を採用した。すなわち、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材４との接合は、放熱部材４の開口端部４１が、フランジ部２１０の外周面２１１、上端面２１２、及び内周面２１３に順次対向するように内向きに巻締め加工された状態となる。その他は、実施例１と同様である。

（実施例６）
本例は、実施例２の構成を基本とし、放熱部材の形状のみを実施例５と同様に変更した例である。
また、本例の放熱部材は、実施例２と同じプレコートアルミニウム合金板を素材として作製した。また、ＬＥＤ搭載用基板２の構成は、実施例２と同じであり、ＬＥＤ搭載用基板２と放熱部材との接合方法も、実施例２と同じ巻締め加工を採用した。その他も、実施例２と同様である。

（実施例７）
本例は、前述した実施例３の場合と同様に、実施例５の構成を基本とし、ＬＥＤ搭載用基板２の外周縁部２１と放熱部材の開口端部３１との巻締め加工の形態を変更し、周方向において６箇所のみにおいて巻締めを行う形態を採用した例である。

本例では、放熱部材３とＬＥＤ搭載用基板２の周方向の接触状態は、接合箇所が６箇所、放熱部材３の開口端部とＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０とが対面する周方向長さが全長の２５％となった。

本例の場合には、実施例５の場合よりも若干放熱特性が低下するものの、デザイン上、あるいは製造上の理由から全周の巻き締めができない場合であっても、後述するねじ固定の場合よりも放熱特性が向上させることができる。

（実施例８）
本例は、実施例７の６箇所のみで巻締めする接合構成を基本とし、放熱部材３の素材を実施例６と同様のプレコートアルミニウム合金板を用いた点だけが異なる例である。
本例の場合も、放熱部材３とＬＥＤ搭載用基板２の周方向の接触状態は、接合箇所が６箇所、放熱部材３の開口端部とＬＥＤ搭載用基板２のフランジ部２１０とが対面する周方向長さが全長の２５％となった。

（実験例２）
実施例５〜８のＬＥＤ電球用部材の特性を定量的に評価するため、比較例も準備して実験を行った。

（比較例５）
比較例５は、基本構成を実施例５と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材４との接合を、巻締めではなく、周方向４箇所のねじ固定とした。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。その他は、実施例５と同様とした。

（比較例６）
比較例６は、基本構成を実施例６と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、周方向４箇所のねじ固定とした。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。なお、本比較例６は、放熱部材として、実施例４と同様のプレコートアルミニウム合金板を用いた。その他は、実施例６と同様とした。

（比較例７）
比較例７は、基本構成を比較例５と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、ねじ固定とした例であって、その接合箇所を６箇所に増やした例である。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。

（比較例８）
比較例８は、基本構成を比較例６と同様とし、ＬＥＤ電球用部材２と放熱部材３との接合を、巻締めではなく、ねじ固定とした例であって、その接合箇所を６箇所に増やした例である。ねじ固定方法は、上述した比較例１と同様である。

＜評価方法＞
評価は、実験例１と同様に、各ＬＥＤ電球用部材用いて作製したＬＥＤ電球（図示略）を用いて行った。ＬＥＤ搭載用基板２には、ＬＥＤ素子８を覆う半球ドーム８５（図１１図１３参照）を被せた。また、ＬＥＤ素子８としては、温度８５℃の発熱をするタイプの白色ＬＥＤ素子を用いた。そして、ＬＥＤ電球のＬＥＤ素子８の近傍のＬＥＤ搭載用基板２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した。
測定結果を表２に示す。

表２より知られるごとく、本発明の実施例である実施例５〜８のＬＥＤ電球用部材は、巻締め加工による接合方法を採用していることにより、ねじ固定の比較例５〜８に比べて放熱性能に優れていることが分かる。また、放熱部材３を放熱性塗膜を施したプレコートアルミニウム合金板により構成した場合には、さらに放熱特性を高められることも分かった。

１ＬＥＤ電球用部材
２ＬＥＤ搭載用基板
２１外周縁部
２１０フランジ部
３、４放熱部材
３１、４１開口端部
３００プレコートアルミニウム合金板
３０３放熱性塗膜

Claims

ＬＥＤ素子を搭載するアルミニウム合金板よりなる円盤状のＬＥＤ搭載用基板と、
アルミニウム合金板に塑性加工を加えることにより略円筒状又は略円錐状に成形してなる放熱部材とを有し、
上記ＬＥＤ搭載用基板の外周縁部と上記放熱部材の開口端部とが、巻締め加工のみにより接合されており、
上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部は略直角に立ち上がったフランジ部を有し、該ＬＥＤ搭載用基板が、上記放熱部材の開口端部の内側に上記フランジ部が外側に向くように挿入配置され、
上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工されていることを特徴とするＬＥＤ電球用部材。
請求項１に記載のＬＥＤ電極用部材において、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向全周に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部の全周に対して巻き締め加工されていることを特徴とするＬＥＤ電極用部材。
請求項１に記載のＬＥＤ電極用部材において、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向全周に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、その周方向の複数箇所が部分的に巻き締め加工されていることを特徴とするＬＥＤ電極用部材。
請求項１に記載のＬＥＤ電極用部材において、上記ＬＥＤ搭載用基板の上記フランジ部は周方向の複数箇所に部分的に設けられており、上記放熱部材の上記開口端部は、上記フランジ部に対応して、周方向の複数箇所が部分的に巻き締め加工されていることを特徴とするＬＥＤ電極用部材。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ電球用部材において、上記放熱部材は、アルミニウム合金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を用いて成形されており、該プレコートアルミニウム合金板の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、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電球用部材。
ＬＥＤ素子を搭載するアルミニウム合金板よりなる円盤状のＬＥＤ搭載用基板と、略円筒状又は略円錐状の放熱部材とを接合してなるＬＥＤ電球用部材を製造する方法であって、
アルミニウム合金板に塑性加工を加えることにより略円筒状又は略円錐状に成形してなる上記放熱部材を作製し、
上記ＬＥＤ搭載用基板の上記外周縁部には略直角に立ち上がったフランジ部を形成し、
上記放熱部材の上記開口端部を、上記フランジ部の外周面、上端面、及び内周面に順次対向するように内向きに巻締め加工することのみにより、上記放熱部材の開口端部と上記ＬＥＤ搭載用基板の外周縁部とを接合することを特徴とするＬＥＤ電球用部材の製造方法。
請求項６に記載のＬＥＤ電球用部材の製造方法において、上記巻締め加工は、複数回のプレス成形により、上記放熱部材の上記開口端部を径方向内側への曲げ加工を複数回重ねることにより行うことを特徴とするＬＥＤ電球用部材の製造方法。
請求項６又は７に記載のＬＥＤ電球用部材の製造方法において、上記放熱部材は、アルミニウム合金板の両面又は片面に合成樹脂塗膜をプレコートしてなり、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が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なるプレコートアルミニウム合金板を用いて成形することを特徴とするＬＥＤ電球用部材の製造方法。