JPWO2013089090A1 - Ｌｅｄ電球用放熱部及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ブランク材に対して金型プレス成形を施し、凹凸形状を形成した後にトリミングして板状部材を得る。板状部材に曲げ加工を施して半筒状とし、水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬して、表面を直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部で覆う。表面処理した２つの半筒状の板状部材を組み合わせて筒状とし、射出形成用金型にインサートする。両板状部材の表面にＰＰＳ樹脂を射出し、射出成形を行うと共に樹脂成形品によって両板状部材を接合させる。このような簡易且つ低コストな方法によってＬＥＤ電球用放熱部が製造される。
Description
本発明は、発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤ電球用放熱部とその製造方法に関する。
近年、白熱電球等と比較して長寿命であり、高いエネルギー効率を有するＬＥＤを光源とするＬＥＤ電球の開発が行われている。そのＬＥＤ電球の開発において、ＬＥＤ発光時における放熱性の向上が重要な問題となっており、特に放熱部に関しては放熱性能を向上させるための様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、アルミニウム製ブランク材に絞り成形とローレット加工を施すことによって得られるＬＥＤ電球用放熱部が開示されている。この例に限らず、ＬＥＤ電球用放熱部は通常、絞り成形若しくは張り出し成形、又はダイカスト成形によって製造されるものである。
しかしながら絞り成形や張り出し成形では、限界絞り比や限界成形高さを考慮してポンチ形状とストロークの最適化を行わなければならず、成形荷重やポンチの速度、しわ押さえ力等の調整も必要となってくる。また、特許文献１の例のように、目的物の形状によっては複数のポンチを使用して多段成形を行わなければならない場合がある。これらの要因から装置構造や制御方法が複雑化し、製造コストの増大を招くという問題がある。一方、ダイカスト成形は上記絞り成形や張り出し成形よりも更に製造コストが増大するという問題がある。
本発明は、前記した課題を解決するためになされたもので、下記の目的を達成する。本発明の目的は、簡易且つ低コストな方法によって製造可能なＬＥＤ電球用放熱部を提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。なお後述する発明を実施するための最良の形態の説明及び図面で使用した符号を参考のために括弧書きで付記するが、本発明の構成要素は該付記したものには限定されない。
本発明１のＬＥＤ電球用放熱部は、
筒状のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ｂ）であって、
複数のアルミニウム板材（板状部材１１０，１５０）を組み合わせることにより構成され、
各アルミニウム板材が、樹脂成形品（３０，３０ｂ）を介して他のアルミニウム板材と接合されていることを特徴とする。
筒状のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ｂ）であって、
複数のアルミニウム板材（板状部材１１０，１５０）を組み合わせることにより構成され、
各アルミニウム板材が、樹脂成形品（３０，３０ｂ）を介して他のアルミニウム板材と接合されていることを特徴とする。
本発明２のＬＥＤ電球用放熱部は、
筒状のＬＥＤ電球用放熱部（１ａ）であって、
筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材（板状部材１２０）により構成され、
当該アルミニウム板材の両端部（係合部１２３）が、樹脂成形品（３５）を介して相互に接合されていることを特徴とする。
筒状のＬＥＤ電球用放熱部（１ａ）であって、
筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材（板状部材１２０）により構成され、
当該アルミニウム板材の両端部（係合部１２３）が、樹脂成形品（３５）を介して相互に接合されていることを特徴とする。
本発明３のＬＥＤ電球用放熱部は、
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ｂ）であって、
前記樹脂成形品は、ＬＥＤを覆う透光性のグローブ（５０）を固定するためのグローブ固定部（４０）であることを特徴とする。
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ｂ）であって、
前記樹脂成形品は、ＬＥＤを覆う透光性のグローブ（５０）を固定するためのグローブ固定部（４０）であることを特徴とする。
本発明４のＬＥＤ電球用放熱部は、
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１ｂ）であって、
前記樹脂成形品は、口金（６０）を固定するための口金固定部（１８０）であることを特徴とする。
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１ｂ）であって、
前記樹脂成形品は、口金（６０）を固定するための口金固定部（１８０）であることを特徴とする。
本発明５のＬＥＤ電球用放熱部は、
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ａ，１ｂ）であって、
前記アルミニウム板材（板状部材１１０，１２０，１５０）の表面は、２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆われており、
前記樹脂成形品は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物により構成されていることを特徴とする。
本発明１又は２のＬＥＤ電球用放熱部（１，１ａ，１ｂ）であって、
前記アルミニウム板材（板状部材１１０，１２０，１５０）の表面は、２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆われており、
前記樹脂成形品は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物により構成されていることを特徴とする。
本発明６のＬＥＤ電球用放熱部の製造方法は、
複数のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経た複数のアルミニウム板材を組み合わせ、筒状として射出形成用金型にインサートし、これら複数のアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記複数のアルミニウム板材を接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とする。
複数のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経た複数のアルミニウム板材を組み合わせ、筒状として射出形成用金型にインサートし、これら複数のアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記複数のアルミニウム板材を接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明７のＬＥＤ電球用放熱部の製造方法は、
筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経たアルミニウム板材を射出形成用金型にインサートし、そのアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記アルミニウム板材の両端部を相互に接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とする。
筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経たアルミニウム板材を射出形成用金型にインサートし、そのアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記アルミニウム板材の両端部を相互に接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明によれば、簡易且つ低コストな方法によってＬＥＤ電球用放熱部を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ電球について、図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部］
図１から図３は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１の製造工程を示す図である。図１（ａ）には、平板状のアルミニウム製ブランク材（以下「ブランク材」と称す）１００を示す。ブランク材１００として、例えばＡ１０５０やＡ５０５２製の市販のアルミニウム板材を使用することができる。このブランク材１００に対して、金型プレス成形を施して図１（ｂ）に示すような凸部１１２ａ及び凹部１１２ｂからなる凹凸形状を有する扇部１１２を成形する。
図１から図３は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１の製造工程を示す図である。図１（ａ）には、平板状のアルミニウム製ブランク材（以下「ブランク材」と称す）１００を示す。ブランク材１００として、例えばＡ１０５０やＡ５０５２製の市販のアルミニウム板材を使用することができる。このブランク材１００に対して、金型プレス成形を施して図１（ｂ）に示すような凸部１１２ａ及び凹部１１２ｂからなる凹凸形状を有する扇部１１２を成形する。
ここで実行する金型プレス成形は、ポンチ及びダイスを使用する絞り成形や張り出し成形ではなく、図２に示すように、鋼鉄等の硬質の金属を加工した下金型３と上金型４との間にブランク材１００を挟圧して、上金型４を下金型３の最深位置まで押し込んで所望の形状に塑性変形させるものである。図２（ａ）に示すように、下金型には上面３ａから下方に窪んだ凹部３ｂが形成されていて、上金型４には下面４ａから下方に突出した凸部４ｂが形成されている。図２（ｂ）に示すように、これら凸部４ｂと凹部３ｂとの間にブランク材１００を挟んで、凸部４ｂを凹部３ｂの最深位置まで押し込むことで、図２（ｃ）に示すように凹部１１２ｂと凸部１１２ａが扇状に交互に並んだ扇部１１２が成形される。
なお、本実施形態では、金型プレス成形によって凹凸形状を形成しているが、特許文献１に示すように、ローレット加工によって凹凸形状を形成するようにしても良い。切削式ローレット工具によりローレット加工を行うようにしても良く、型押転造によるローレット加工を行うようにしても良い。また、ブランク材１００に対して凹凸形状を形成する加工を行わずにトリミングを行い、トリミングによって得られた凹凸形状を有しない板状部材に対して後述する曲げ加工を施した後、その外周面にローレット加工を施して凹凸形状を形成するようにしても良い。
なお、上記に示した筒状体の外周面となる範囲に凹凸形状を設ける工程は、必須の工程ではない。後述する第２実施形態や第３実施形態に示すように、ブランク材１００に対して金型プレス成形等を施さずにトリム型によってトリミングを行い、凹凸形状を有しない板状部材（例えば、長方形部１１１と凹凸形状を有しない扇部とからなる板状部材）を使用して、ＬＥＤ電球用放熱部を作成するようにしても良い。
上記の金型プレス成形によって扇部１１２を成形した板材を、トリム型（図示せず）によってトリミングして、扇部１１２及び扇部１１２と連なる平坦な長方形部１１１からなる板状部材１１０を得る。長方形部１１１は扇の中心部分に位置しており、ＬＥＤ電球用放熱部１において円筒部１０を構成する部分である。扇部１１２は、ＬＥＤ電球用放熱部１においてテーパ部２０を構成する部分である。
次に図３（ａ）に示すように、（１）長方形部１１１を、根元（扇部１１２との境界部）から扇部１１２の凸部１１２ａ側に所定角度傾けるＶ曲げ加工を施し、（２）さらに、Ｖ曲げ加工を施した長方形部１１１が半円筒状となるようにＲ曲げ加工を施す。これらの曲げ加工によって、扇部１１２を含む板状部材１１０全体を半筒状の部品とする。なお、Ｖ曲げ加工とＲ曲げ加工の順序は逆であっても良い。半筒状とした板状部材１１０に対して後述するＮＭＴ用の表面処理を施した後、図３（ｂ）に示すように、半筒状とした板状部材１１０を２つ使用し、各々の両端部を向かい合わせて密着させることにより筒状体を構成する。このようにして構成される筒状体の内周面の接合部分（板状部材１１０，１１０の境界線）を含む領域に射出成形用の熱可塑性樹脂を射出し、図３（ｃ）に示すように、樹脂成形品３０，３０によって板状部材１１０，１１０を接合させて一体化する。
ここで、何ら表面処理を施していないアルミニウム板材表面に熱可塑性樹脂を射出したとしても、樹脂成形品とアルミニウム板材表面とが容易に接合しないことは明かである。本発明者らは、後述するＮＭＴ（Nano molding technology）によって、樹脂成形品３０と板状部材１１０の表面を強固に接合させた。さらに本実施形態では、樹脂成形品３０を成形する際に、筒状体の外周面に、グローブ固定部４０も併せて成形した。このグローブ固定部４０も、ＮＭＴによって板状部材１１０の表面と強固に接合されている。グローブ固定部４０は、筒状体の外周面を囲うリング状の樹脂成形品である。リングの内周面が、両板状部材１１０の外周面と密着する状体で成形されているため、このグローブ固定部４０を介して２つの板状部材１１０が一体化されている。
（ＮＭＴの概要）
ＮＭＴは本発明者らが開発した技術であり、特許文献２及び３に示すように公知の技術である。ＮＭＴとは、アルミニウムと樹脂組成物との接合技術であり、アルミニウムに対して所定の表面処理を施した後、射出成形用金型内にインサートし、当該金型内に溶融したエンジニアリング樹脂を射出して樹脂部分を成形すると同時に、その成形品とアルミニウムとを接合する方法（以下、略称して「射出接合」という。）である。
ＮＭＴは本発明者らが開発した技術であり、特許文献２及び３に示すように公知の技術である。ＮＭＴとは、アルミニウムと樹脂組成物との接合技術であり、アルミニウムに対して所定の表面処理を施した後、射出成形用金型内にインサートし、当該金型内に溶融したエンジニアリング樹脂を射出して樹脂部分を成形すると同時に、その成形品とアルミニウムとを接合する方法（以下、略称して「射出接合」という。）である。
ＮＭＴの要件として、アルミニウムに２の条件、樹脂組成物に１の条件がある。アルミニウムの２条件を以下に示す。
（１）アルミニウム表面が２０〜８０ｎｍ周期（好ましくは２０〜５０ｎｍ周期）の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍ（好ましくは直径２０〜５０ｎｍ）の超微細凹部又は超微細凸部で覆われていること。指標としては、ＲＳｍが２０ｎｍ〜８０ｎｍである超微細凹凸で覆われていると良い。また、Ｒｚが２０〜８０ｎｍの超微細凹部又は超微細凸部で覆われていても良い。さらに、ＲＳｍが２０ｎｍ〜８０ｎｍであり、且つＲｚが２０〜８０ｎｍの超微細凹凸で覆われていても良い。ＲＳｍは、日本工業規格（JIS B 0601:2001, ISO 4287:1997）に規定される輪郭曲線要素の平均長さであり、Ｒｚは、日本工業規格（JIS B 0601:2001, ISO 4287:1997）に規定される最大高さである。ここで、アルミニウムの表層は酸化アルミニウムの薄層であり、その厚さは３ｎｍ以上であると良い。
（２）射出接合前のアルミニウム表面に、アンモニア、ヒドラジン、又は水溶性アミン化合物が化学吸着していること。
（１）アルミニウム表面が２０〜８０ｎｍ周期（好ましくは２０〜５０ｎｍ周期）の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍ（好ましくは直径２０〜５０ｎｍ）の超微細凹部又は超微細凸部で覆われていること。指標としては、ＲＳｍが２０ｎｍ〜８０ｎｍである超微細凹凸で覆われていると良い。また、Ｒｚが２０〜８０ｎｍの超微細凹部又は超微細凸部で覆われていても良い。さらに、ＲＳｍが２０ｎｍ〜８０ｎｍであり、且つＲｚが２０〜８０ｎｍの超微細凹凸で覆われていても良い。ＲＳｍは、日本工業規格（JIS B 0601:2001, ISO 4287:1997）に規定される輪郭曲線要素の平均長さであり、Ｒｚは、日本工業規格（JIS B 0601:2001, ISO 4287:1997）に規定される最大高さである。ここで、アルミニウムの表層は酸化アルミニウムの薄層であり、その厚さは３ｎｍ以上であると良い。
（２）射出接合前のアルミニウム表面に、アンモニア、ヒドラジン、又は水溶性アミン化合物が化学吸着していること。
一方、樹脂組成物の条件は以下の通りである。
（３）硬質の結晶性熱可塑性樹脂であって、１５０〜２００℃でアンモニア、ヒドラジン、又は水溶性アミン類等の広義のアミン系化合物と反応し得る樹脂を主成分とすること。具体的には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又はポリアミド樹脂等が主成分として含まれている樹脂組成物であること。例えば、市販のＰＰＳ樹脂「ＳＧＸ１２０」（株式会社 東ソー製）を好適に使用できる。
（３）硬質の結晶性熱可塑性樹脂であって、１５０〜２００℃でアンモニア、ヒドラジン、又は水溶性アミン類等の広義のアミン系化合物と反応し得る樹脂を主成分とすること。具体的には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又はポリアミド樹脂等が主成分として含まれている樹脂組成物であること。例えば、市販のＰＰＳ樹脂「ＳＧＸ１２０」（株式会社 東ソー製）を好適に使用できる。
ＮＭＴにおけるアルミニウムの表面処理法は特許文献２、３に開示されているが、その概要を記載する。形状化したアルミニウム部品（例えば本実施形態における半筒状とした板状部材１１０）を脱脂槽に投入して脱脂操作をする。次いで数％濃度の苛性ソーダ水溶液に浸漬して表層を溶かし、脱脂操作で落とし切れなかった汚れをアルミニウム表層ごと落とす。次いで数％濃度の硝酸水溶液に浸漬して、前操作で表面に付着したナトリウムイオン等を中和し除去する。ここまでの操作はアルミニウム部品の表面を構造的、化学的に安定した綺麗な表面にする操作である。もし汚れや腐食箇所の全くない綺麗なアルミニウム部品であれば、これら前処理操作は省くことができる。
ＮＭＴにおける重要な処理は以下に示すものである。ＮＭＴでは水溶性アミン系化合物の水溶液にアルミニウム部品を適当な条件で浸漬し、部品表面をエッチングして２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸を形成し、同時にそのアミン系化合物を化学吸着させる。例えば、アルミニウム部品を、４５〜６５℃にした１〜数％濃度の水和ヒドラジン水溶液に１分〜数分浸漬する超微細エッチングを行うことで、２０〜４０ｎｍ周期の超微細凹凸がアルミニウム表面に形成される。超微細エッチング後、アルミニウム部品をイオン交換水でよく水洗し、５０〜７０℃で乾燥すると、ヒドラジンの化学吸着が認められる射出接合に適したものとなる。これが「ＮＭＴ」の表面処理法である。
（射出接合による放熱部１の作成）
図３（ｄ）に示すように半筒状としたＡ５０５２製の板状部材１１０に対して、以下の表面処理を施した。まず、アルミ用脱脂剤「ＮＥ−６」を７．５％含む水溶液（液温６０℃）を脱脂液とし、この脱脂液を入れた脱脂槽を用意し、これに板状部材１１０を５分浸漬し、水洗した。次いで別の槽に塩酸１％を含む水溶液（４０℃）を用意し、この槽を予備酸洗槽とした。この予備酸洗槽に前記板状部材１１０を１分浸漬しイオン交換水で水洗した。
図３（ｄ）に示すように半筒状としたＡ５０５２製の板状部材１１０に対して、以下の表面処理を施した。まず、アルミ用脱脂剤「ＮＥ−６」を７．５％含む水溶液（液温６０℃）を脱脂液とし、この脱脂液を入れた脱脂槽を用意し、これに板状部材１１０を５分浸漬し、水洗した。次いで別の槽に塩酸１％を含む水溶液（４０℃）を用意し、この槽を予備酸洗槽とした。この予備酸洗槽に前記板状部材１１０を１分浸漬しイオン交換水で水洗した。
次いで別の槽に苛性ソーダを１．５％含む水溶液（液温４０℃）を用意し、この漕をエッチング槽とした。このエッチング槽に前記板状部材１１０を１分浸漬し、イオン交換水で水洗した。次いで別の槽に３％濃度の硝酸水溶液（４０℃）を用意し、この漕を中和槽とした。この中和槽に前記板状部材１１０を１分浸漬し、イオン交換水で水洗した。次いで別の漕に水和ヒドラジン３．５％を含む水溶液（６０℃）を用意し、これをＮＭＴ処理槽とした。そしてＮＭＴ処理槽に前記板状部材１１０を１分浸漬し、イオン交換水で水洗した。次いで６７℃とした温風乾燥機内に１５分置いて乾燥した。得られた板状部材１１０はアルミ箔でしっかり包み、更にポリ袋に入れて封じ、保管した。
上記処理を行った板状部材１１０の表面を電子顕微鏡観察で観察したところ、表面は無数の超微細凹部で覆われており、その凹部の直径は２０〜４０ｎｍであった。また、ＸＰＳによる観察では窒素の存在が確認できた。このような表面処理を施した板状部材１１０を対にして筒状体とし、当該筒状体を図４に示すように射出成形用金型５にインサートして、射出接合を行う。
本実施形態における射出成形用金型５は、図４（ａ）に示すように第１下金型６ａ及び第２下金型６ｂ、並びに凸部７ａを有する上金型７から構成される。射出接合を行うときには、第１下金型６ａと第２下金型６ｂとを組み合わせることで形成される凹部内に、上記表面処理を施した２つの半筒状の板状部材１１０をインサートする。このとき、上記凹部内では、２つの半筒状の板状部材１１０が対となって筒状体を構成している。
次に凸部７ａを上記凹部内に挿入し、上金型７を第１下金型６ａと第２下金型６ｂの天面に載置する。これにより、図４（ａ）に示すように、第１下金型６ａ及び第２下金型６ｂと、上金型７と、射出成形用金型５内にインサートされた２つの板状部材１１０によってキャビティ６ｃが形成される。図４（ａ）に示すように、形成されるキャビティ６ｃは、筒状体とした板状部材１１０の内周面の境界線に沿った細長い柱形状と、筒状体の最大径となる部分（図中に示される板状部材１１０，１１０の上端）の外周面を囲むリング形状が結合した形状を有している。
この状態で、注入口から樹脂組成物（例えば前述したＰＰＳ樹脂「ＳＧＸ１２０」）を注入すると、図４（ｂ）に示すように、樹脂組成物は上金型７に設けられたスプール８ａを経由し、第１下金型６ａ及び第２下金型６ｂの天面と、上金型７によって形成されるランナ８ｂに流入して、ゲート８ｃに到達する。そのゲート８ｃから供給された樹脂組成物は、上記キャビティ内で成形される。これによって上記樹脂組成物からなる樹脂成形品３０が得られると共に、同じ樹脂組成物からなるグローブ固定部４０が得られる。このグローブ固定部４０には、後述する図５に示すように、ねじ溝４０ａが形成されている。
第１下金型６ａ及び第２下金型６ｂと、上金型７とを上下に分離し、第１下金型６ａと第２下金型６ｂとを左右に分離することで、図３（ｃ）及び図５に示すように両端が開口した筒状のＬＥＤ電球用放熱部１が得られる。ＬＥＤ電球用放熱部１は、半筒状にＲ曲げ加工が施された２つの板状部材１１０と、両板状部材１１０の内周面側の接合線を覆い、両板状部材１１０の内周面と接合している樹脂成形品３０と、両板状部材１１０の外周面を囲み、両板状部材１１０の外周面と接合しているリング状のグローブ固定部４０からなる。
樹脂成形品３０を構成する樹脂組成物は、両板状部材１１０の内周面に形成されている直径２０ｎｍ〜４０ｎｍの超微細凹部に侵入した状態で硬化することにより、両板状部材１１０を接合している。また、グローブ固定部４０を構成する樹脂組成物は、両板状部材１１０の外周面に形成されている直径２０ｎｍ〜４０ｎｍの超微細凹部に侵入した状態で硬化することにより、両板状部材１１０を接合している。本実施形態では、樹脂成形品３０及びグローブ固定部４０によって２つの板状部材１１０を接合させているが、樹脂成形品３０又はグローブ固定部４０のいずれか一方のみによって２つの板状部材１１０を接合させるようにしても良い。
図５（ａ）は、射出接合によって得られたＬＥＤ電球用放熱部１の平面図であり、図５（ｂ）は正面図であり、図５（ｃ）は底面図である。ＬＥＤ電球用放熱部１は、両端に開口を有する筒状体であり、グローブ固定部４０が設けられる一端（図５（ｂ）における下端）の開口（以下「大開口」と称する。）の径は、他端（図５（ｂ）における上端）の開口（以下「小開口」と称する。）の径よりも大きい。当該筒状体は、半円筒状にＲ曲げ加工された２つの長方形部１１１が対となった円筒部１０と、半筒状にＲ曲げ加工された２つの扇部１１２が対となったテーパ部２０とからなる。テーパ部２０は一端から他端に向けて径小となる所定のテーパ角を有している。
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＥＤ電球用放熱部１では、半筒状にＲ曲げ加工された２つの板状部材１１０の端部のうち、両端の開口を形成する端部以外の端部を相互に接合させて筒状体としている。その円筒部１０からテーパ部２０にかけての内周面の接合部分（他端から一端にかけての２つの板状部材１１０の境界線）を細長い柱形状の樹脂成形品３０で覆い、テーパ部２０の外周面の端部領域（大開口付近の領域であり、図５（ｂ）に示す例では２つの板状部材１１０の下端付近）をリング状のグローブ固定部４０で覆っている。
図６は、ＬＥＤ電球用放熱部１のＡ−Ａ断面図である。内周面の一端から他端にかけて、接合線に沿って樹脂成形品３０が成形されている。樹脂成形品３０は、テーパ部２０と円筒部１０が成すテーパ角に沿って折れ曲がっていて、一端の開口を形成する板状部材１１０の端部を覆い、グローブ固定部４０と一体となっている。このように、本実施形態では、樹脂成形品３０とグローブ固定部４０とは一体に成形された射出成形物であり、１回の射出成形によって得られるものである。なお、樹脂成形品３０とグローブ固定部４０は分離した射出成形物であっても良い。
このようにして作成されたＬＥＤ電球用放熱部１の大開口側には、図示しない載置部材等を介してＬＥＤが固定される。このＬＥＤは、図７に示すように、大開口側に固定されるグローブ５０によって覆われる。グローブ５０は、透光性を有しており、例えば透明のガラスや合成樹脂などの材質により、端部５０ａに開口を有する略半球状に形成されている。図７には、グローブ５０の頂部を含む端面図が示されている。グローブ５０の端部５０ａの内周面に沿って、ねじ山５０ｂが形成されている。グローブ５０を大開口側に固定するときには、グローブ５０を円周方向に回転させ、端部５０ａの内周面に形成されたねじ山５０ｂと、ＬＥＤ電球用放熱部１の外周面に形成されたねじ溝４０ａとを螺合させる。これによりＬＥＤは、グローブ５０の開口に位置して、グローブ５０により覆われる。
このように、板状部材１１０を射出成形する際に、併せてグローブ固定部４０を射出成形しておくようにすることで、グローブ４０を固定するための機構や接着剤が不要となり、製造コストの低減を図ることができる。なお、本第１実施形態では、２つの板状部材１１０の端部を射出接合によって接合したが、第２実施形態に示すように、２つの板状部材１１０の端部に曲げ加工等を施し、両端部を、予め作成した樹脂成形品を用いて固定するようにしても良い。なお、本実施形態では、ねじ溝４０ａによってグローブ５０を固定するようにしているが、例えば挿入孔を設けてグローブ５０を固定するようにしても良い。
また、円筒部１０やテーパ部２０の外周面全体が樹脂組成物で覆われるように射出接合を行い、円筒部１０やテーパ部２０の外周面全体を覆う樹脂成形品を形成するようにしても良い。すなわち、射出接合用の樹脂組成物を円筒部１０やテーパ部２０の塗料として用いることも可能である。このような形態とすることで、円筒部１０やテーパ部２０の表面保護または着色と、２つの板状部材１１０の接合とを１回の射出接合により達成することが可能となる。なお、このような形態とする場合に、円筒部１０やテーパ部２０の外周面全体を覆う樹脂成形品とグローブ固定部４０とが一体化されるようにしても良い。
［第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部］
図８及び図９は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａの製造工程を示す図である。また、図１０（ａ）は、第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａの平面図であり、図１０（ｂ）は正面図であり、図１０（ｃ）は底面図である。第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａは、図８（ａ）に示すように、１の板状部材１２０により構成される。第１実施形態と同様のブランク材１００をトリム型（図示せず）によってトリミングして、平坦な扇部１２２及び扇部１２２と連なる平坦な長方形部１２１からなる板状部材１２０を得る。第２実施形態では扇部１２２に凹凸形状を設けておらず、板状部材１２０の全面がフラットである。なお、扇部１２２に第１実施形態と同様の凹凸形状を設けるようにしても良い。
図８及び図９は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａの製造工程を示す図である。また、図１０（ａ）は、第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａの平面図であり、図１０（ｂ）は正面図であり、図１０（ｃ）は底面図である。第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ａは、図８（ａ）に示すように、１の板状部材１２０により構成される。第１実施形態と同様のブランク材１００をトリム型（図示せず）によってトリミングして、平坦な扇部１２２及び扇部１２２と連なる平坦な長方形部１２１からなる板状部材１２０を得る。第２実施形態では扇部１２２に凹凸形状を設けておらず、板状部材１２０の全面がフラットである。なお、扇部１２２に第１実施形態と同様の凹凸形状を設けるようにしても良い。
次にフラット状の板状部材１２０の両端部（Ｏ曲げ加工を施した状態で開口を形成しない端部）に対して、コの字曲げ加工を施して、フック状の係合部１２３を設ける。次に図８（ａ）に示すように、（１）長方形部１２１を、根元（扇部１２２との境界部）から扇部１２２の外周面側（ＬＥＤ電球用放熱部１ａ完成時にテーパ部２１の外周面となる側）に所定角度傾けるＶ曲げ加工を施し、（２）さらに、Ｖ曲げ加工を施した長方形部１２１が円筒状となるようにＯ曲げ加工を施す。これらの曲げ加工によって、扇部１２２を含む板状部材１２０全体を筒状の部品とする。
このようなＯ曲げ加工によって、板状部材１２０を両端に開口を有する筒状体とする。このＯ曲げ加工のときに、図８（ｂ）（ｃ）に示すように板状部材１２０の両端の係合部１２３，１２３の底面１２３ａ同士を密着させてＴ字状とする。次いで図９に示すように、予め射出成形等によって作成したＴ字状の溝を有する樹脂成形品３５と、筒状体とした板状部材１２０とを組み立ててＬＥＤ電球用放熱部１ａを完成させる。
樹脂成形品３５の一端を筒状体の一方の開口から差し込み、対としたＴ字状の係合部１２３，１２３と樹脂成形品３５の溝と係合させる。両者を係合させた状態で樹脂成形品３５の一端を筒状体の他方の開口まで摺動させることで、図１０に示すＬＥＤ電球用放熱部１ａが完成する。ＬＥＤ電球用放熱部１ａは、両端に開口を有する筒状体であり、一端（図１０（ｂ）における下端）の開口（以下「大開口」と称する。）の径は、他端（図１０（ｂ）における上端）の開口（以下「小開口」と称する。）の径よりも大きい。当該筒状体は、長方形部１２１が円筒状にＯ曲げ加工された円筒部１１と、扇部１２２が筒状にＯ曲げ加工されたテーパ部２１とからなる。テーパ部２１は一端から他端に向けて径小となる所定のテーパ角を有している。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＥＤ電球用放熱部１ａでは、筒状に０曲げ加工された１の板状部材１２０の端部のうち、両端の開口を形成する端部以外の端部を相互に接合させて筒状体としている。その円筒部１１からテーパ部２１にかけての内周面の接合部となる係合部１２５を細長い柱形状の樹脂成形品３５によって固定している。樹脂成形品３５は、テーパ部２１と円筒部１１が成すテーパ角に沿って折れ曲がっていている。第２実施形態において、樹脂成形品３５は、射出成形物に限らず、押出成形や引抜成形により得られたものであっても良い。また、樹脂成形品３５を構成する樹脂組成物には、上記テーパ角に沿って折れ曲がるように所定比率のエラストマーが含まれるようにすると良い。
この第２実施形態に示したように、１の板状部材からＬＥＤ電球用放熱部を作成することも可能である。なお、１の板状部材によってＬＥＤ電球用放熱部を構成するようにした場合でも、第１実施形態と同様に、端部同士を射出接合によって接合させるようにしても良く、射出成形されたリング状のグローブ固定部によって接合させるようにしても良い。また、第１実施形態と同様に、扇部１２２に凹凸形状を設けるようにしても良い。
［第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部］
図１１〜図１３は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂの製造工程を示す図である。第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂは、第１実施形態と同様に、複数の板状部材１５０によって構成される。ただし、第１実施形態と異なり板状部材１５０には凹凸形状が形成されておらず、板状部材１５０の全面がフラットである。また、第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂは、第１実施形態及び第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１，１ａと異なり、図１４に示すように口金６０を固定するための口金固定部１８０を備える。
図１１〜図１３は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂの製造工程を示す図である。第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂは、第１実施形態と同様に、複数の板状部材１５０によって構成される。ただし、第１実施形態と異なり板状部材１５０には凹凸形状が形成されておらず、板状部材１５０の全面がフラットである。また、第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂは、第１実施形態及び第２実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１，１ａと異なり、図１４に示すように口金６０を固定するための口金固定部１８０を備える。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ブランク材１００を、トリム型（図示せず）によってトリミングして、平坦な扇部１１３及び扇部１１３と連なる平坦な長方形部１１１からなる板状部材１５０を得る。長方形部１１１は扇の中心部分に位置しており、ＬＥＤ電球用放熱部１ｂにおいて円筒部１０を構成する部分である。扇部１１３は、ＬＥＤ電球用放熱部１ｂにおいてテーパ部２５を構成する部分である。
次に図１２（ａ）に示すように、（１）長方形部１１１を、根元（扇部１１３との境界部）から扇部１１３の外周面側（ＬＥＤ電球用放熱部１ｂ完成時にテーパ部２５の外周面となる側）に所定角度傾けるＶ曲げ加工を施し、（２）さらに、Ｖ曲げ加工を施した長方形部１１１が半円筒状となるようにＲ曲げ加工を施す。なお、Ｖ曲げ加工とＲ曲げ加工の順序は逆であっても良い。これらの曲げ加工によって、扇部１１３を含む板状部材１５０全体を半筒状の部品とする。半筒状とした板状部材１５０に対して前述したＮＭＴ用の表面処理を施した後、図１２（ｂ）に示すように、半筒状とした板状部材１５０を２つ使用し、各々の両端部を向かい合わせて密着させることにより筒状体を構成する。
このようにして構成される筒状体の内周面の接合部分（板状部材１５０，１５０の境界線）を含む領域に射出成形用の熱可塑性樹脂を射出し、第１実施形態と同様、図１２（ｃ）に示すように樹脂成形品３０ｂ，３０ｂによって板状部材１５０，１５０を接合させて一体化する。さらに、第３実施形態においては射出接合の際に、グローブ固定部４０に加え、口金６０を固定するための口金固定部１８０を射出成形している。
本実施形態における射出成形用金型５’は、図１３（ａ）に示すように第１下金型６ａ’及び第２下金型６ｂ’、並びに凸部７ａ’を有する上金型７’から構成される。第１実施形態と同様、射出接合を行うときには、第１下金型６ａ’と第２下金型６ｂ’とを組み合わせることで形成される凹部内に、前述したＮＭＴ用表面処理を施した２つの半筒状の板状部材１５０をインサートする。このとき、上記凹部内では、２つの半筒状の板状部材１５０が対となって筒状体を構成している。
次に凸部７ａ’を上記凹部内に挿入し、上金型７’を第１下金型６ａ’と第２下金型６ｂ’の天面に載置する。これにより、図１３（ａ）に示すように、第１下金型６ａ’及び第２下金型６ｂ’と、上金型７’と、射出成形用金型５’内にインサートされた２つの板状部材１５０によってキャビティ６ｃ’が形成される。第１実施形態における射出成形用金型５と異なる点は、円筒部１０を構成する部分(図中の１１１，１１１)の内周面に沿ってリング形状のキャビティ（キャビティ６ｃ’の一部）が構成されていて、そのキャビティは円筒部１０を構成する部分の下方に延出しているという点である。このリング形状のキャビティに流入した樹脂によって口金固定部１８０が形成される。
図１３（ａ）に示すように、第３実施形態において形成されるキャビティ６ｃ’は、筒状体の最大径となる部分（図中に示される板状部材１５０，１５０の上端）の外周面を囲むリング形状と、テーパ部２５を構成する部分（図中の１１３，１１３）の内周面の境界線に沿った細長い柱形状と、円筒部１０を構成する部分(図中の１１１，１１１)の内周面に沿っており、その下端よりも下方に演出したリング形状とが結合した形状を有している。
この状態で、注入口から樹脂組成物（例えば前述したＰＰＳ樹脂「ＳＧＸ１２０」）を注入すると、図１３（ｂ）に示すように、樹脂組成物は上金型７’に設けられたスプール８ａを経由し、第１下金型６ａ’及び第２下金型６ｂ’の天面と、上金型７’によって形成されるランナ８ｂに流入して、ゲート８ｃに到達する。そのゲート８ｃから供給された樹脂組成物は、上記キャビティ内で成形される。これによって上記樹脂組成物からなる樹脂成形品３０ｂが得られると共に、第１実施形態と同様に同じ樹脂組成物からなるグローブ固定部４０が得られ、さらに本実施形態では同じ樹脂組成物からなる口金固定部１８０が得られる。グローブ固定部４０には、図１４に示すように、ねじ溝４０ａが形成されている。また、口金固定部１８０にも、図１４に示すように、ねじ溝１８０ａが形成されている。
第１下金型６ａ’及び第２下金型６ｂ’と、上金型７’とを上下に分離し、第１下金型６ａ’と第２下金型６ｂ’とを左右に分離することで、図１２（ｃ）及び図１４に示すように両端が開口した筒状のＬＥＤ電球用放熱部１ｂが得られる。ＬＥＤ電球用放熱部１ｂは、半筒状にＲ曲げ加工が施された２つの板状部材１５０と、テーパ部２５の内周面側の接合線を覆い、テーパ部２５の内周面と接合している樹脂成形品３０ｂと、両板状部材１５０の外周面を囲み、両板状部材１５０の外周面と接合しているリング状のグローブ固定部４０と、円筒部１１０の内周面全体（接合線を含む）を覆い、円筒部１１０から外部（図１４では上方）に延出したリング状の口金固定部１８０からなる。口金固定部１８０の円筒部１１０から延出した部分の外周には、射出成形によって、ねじ溝１８０ａが形成されている。
樹脂成形品３０ｂを構成する樹脂組成物は、テーパ部２５の内周面に形成されている直径２０ｎｍ〜４０ｎｍの超微細凹部に侵入した状態で硬化することにより、両板状部材１５０を接合している。また、グローブ固定部４０を構成する樹脂組成物は、両板状部材１５０の外周面に形成されている直径２０ｎｍ〜４０ｎｍの超微細凹部に侵入した状態で硬化することにより、両板状部材１５０を接合している。さらに、口金固定部１８０を構成する樹脂組成物は、円筒部１０の内周面に形成されている直径２０ｎｍ〜４０ｎｍの超微細凹部に侵入した状態で硬化することにより、両板状部材１５０を接合している。本実施形態では、樹脂成形品３０ｂ、グローブ固定部４０、及び口金固定部１８０は一体に成形された射出成形物であり、１回の射出成形によって得られるものである。なお、樹脂成形品３０ｂ、グローブ固定部４０、及び口金固定部１８０は互いに分離した射出成形物であっても良い。
このようにして得られた第３実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１ｂの構造は、扇部１１３に凹凸が形成されていない点と、口金固定部１８０を備える点以外は第１実施形態に係るＬＥＤ電球用放熱部１と同様である。本実施形態では、樹脂成形品３０ｂ、グローブ固定部４０、及び口金固定部１８０によって２つの板状部材１５０を接合させているが、これらのうちのいずれかによって２つの板状部材１５０を接合させるようにしても良い。
このようにして作成されたＬＥＤ電球用放熱部１ｂの小開口を形成するリング状の口金固定部１８０には、図１４に示すように、口金６０が固定される。口金６０を小開口側に固定するときには、口金６０を円周方向に回転させ、口金６０の内周面に形成されたねじ山と、口金固定部１８０の外周面に形成されたねじ溝１８０ａとを螺合させる。
このように、２つの板状部材１５０を射出接合によって一体化する際に、併せてグローブ固定部４０及び口金固定部１８０を射出成形しておくようにすることで、グローブ４０及び口金６０を固定するための機構や接着剤が不要となり、製造コストの低減を図ることができる。
また、円筒部１０やテーパ部２５の外周面全体が樹脂組成物で覆われるように射出接合を行い、円筒部１０やテーパ部２５の外周面全体を覆う樹脂成形品を形成するようにしても良い。すなわち、射出接合用の樹脂組成物を円筒部１０やテーパ部２５の塗料として用いることも可能である。このような形態とすることで、円筒部１０やテーパ部２５の表面保護または着色と、２つの板状部材１５０の接合とを１回の射出接合により達成することが可能となる。なお、このような形態とする場合に、円筒部１０やテーパ部２５の外周面全体を覆う樹脂成形品と、グローブ固定部４０や口金固定部１８０が一体化されるようにしても良い。
１…ＬＥＤ電球用放熱部
１０…円筒部
２０…テーパ部
３０…樹脂成形品
４０…グローブ固定部
５０…グローブ
１１０…板状部材
１１１…長方形部
１１２…扇部
１０…円筒部
２０…テーパ部
３０…樹脂成形品
４０…グローブ固定部
５０…グローブ
１１０…板状部材
１１１…長方形部
１１２…扇部
Claims (7)
- 筒状のＬＥＤ電球用放熱部であって、
複数のアルミニウム板材を組み合わせることにより構成され、
各アルミニウム板材が、樹脂成形品を介して他のアルミニウム板材と接合されていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部。 - 筒状のＬＥＤ電球用放熱部であって、
筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材により構成され、
当該アルミニウム板材の両端部が、樹脂成形品を介して相互に接合されていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部。 - 請求項１又は２に記載したＬＥＤ電球用放熱部であって、
前記樹脂成形品は、ＬＥＤを覆う透光性のグローブを固定するためのグローブ固定部であることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部。 - 請求項１又は２に記載したＬＥＤ電球用放熱部であって、
前記樹脂成形品は、口金を固定するための口金固定部であることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部。 - 請求項１又は２に記載したＬＥＤ電球用放熱部であって、
前記アルミニウム板材の表面は、２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆われており、
前記樹脂成形品は、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物により構成されていることを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部。 - 複数のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経た複数のアルミニウム板材を組み合わせ、筒状として射出形成用金型にインサートし、これら複数のアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記複数のアルミニウム板材を接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部の製造方法。 - 筒状に曲げ加工が施された１のアルミニウム板材を水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬し、その表面を２０〜８０ｎｍ周期の超微細凹凸、又は直径２０〜８０ｎｍの超微細凹部若しくは超微細凸部で覆い、且つその表面に前記アミン系化合物を吸着させるエッチング工程と、
前記エッチング工程を経たアルミニウム板材を射出形成用金型にインサートし、そのアルミニウム板材の表面にポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、及びポリアミド樹脂から選択される１種以上を含む樹脂組成物を射出して、射出成形を行うと共に、当該樹脂組成物を介して前記アルミニウム板材の両端部を相互に接合させる射出接合工程と、
を含むことを特徴とするＬＥＤ電球用放熱部の製造方法。
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