專利名稱：Led電燈泡用散熱部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及內裝LED(發光二極管)元件而成的LED電燈泡的散熱部件。
背景技術：
伴隨著LED的高性能化，研討了將以LED為光源的燈(LED燈)用作下一代的照明裝置。作為LED燈，考慮各種各樣的形態，但是可以替換一般家庭中廣泛普及的白熾燈的電燈泡型LED燈(以下稱為LED電燈泡)特別受關注。LED電燈泡由于與以往的白熾燈相比發揮電力消耗為約1/8、壽命為約40倍的性能，可以說是符合以如今的防止全球變暖思想為背景的節能要求的優異產品。另一方面，LED元件一般隨著溫度的上升光輸出降低，此外在環境溫度高的情況下與低的情況下相比光輸出的經時降低也大，從而壽命短。因此，在LED電燈泡中進行了在其主體上設置散熱部件、促進由LED元件生成的熱的散熱的嘗試。作為迄今為止提出的方案， 存在例如專利文獻1 5的構造。專利文獻1為具有喇叭狀金屬散熱部件的方案。專利文獻2具有以放射狀形成散熱片的散熱部。專利文獻3、4具有軸向重疊的散熱片結構的散熱部。專利文獻5示出了具有覆蓋基體外圍的散熱部的構造。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 特開號公報專利文獻2 特開2005-93097號公報專利文獻3 特開號公報專利文獻4 特開號公報專利文獻5 特開號公報

發明內容
發明要解決的問題然而，上述專利文獻1的喇叭狀金屬散熱部不總是得到充分的散熱效果。此外，專利文獻2 5記載的散熱部為多個零件組合成的復雜結構，或者使用鋁等鑄件或模鑄品，生產率低，重量大，成本高。最近，作為實用化的LED電燈泡，存在將具有散熱翼形狀的鋁鑄件用于散熱部的情況，然而價格為以往的白熾燈的約數十倍，其低價化成為問題。本發明鑒于該問題而做出，提供散熱性能優異、結構簡單、生產率優異、成本低的 LED電燈泡用散熱部件，進而提供能夠實現高性能、低價的LED電燈泡的LED電燈泡用散熱部件。用于解決問題的手段本發明涉及LED電燈泡用散熱部件，它是內裝LED元件而成的LED電燈泡的散熱部件，其特征在于該散熱部件通過將鋁合金板壓制成形為大致圓錐形而形成，并且在上述外周側面形成有凹凸部。發明效果本發明的LED電燈泡用散熱部件如上所述以鋁合金板為原材料而構成。鋁合金板與鑄件和模鑄品不同，能夠使用連續生產線大量地、高效率地制造。此外，上述散熱部件通過將上述鋁合金板壓制成形而成形為大致圓錐形而制作。 鋁合金板的壓制成形能夠容易地進行，如果以大量生產為前提，能夠非常高效率地、低價地加工。此外，上述散熱部件在其外周側面具有凹凸部。由此，能夠實現外周側面的表面積的增大，實現散熱性能的進一步提高。這樣，本發明的LED電燈泡用散熱部件散熱性能優異，結構簡單，生產率優異，成本低。因此，若使用本發明的散熱部件，能夠實現高性能、低價的LED電燈泡。


圖1是示出實施例1的預涂鋁合金板的結構的示意圖。圖2是示出實施例1的散熱部件的成形方法的示意圖。圖3是實施例1的散熱部件的側面圖。圖4是實施例1的散熱部件的底面圖。圖5是實施例1的散熱部件的橫斷面圖(圖3的A-A線截取的箭頭方向的斷面圖)。圖6是實施例1的蓋體的斷面圖(圖7的B-B線截取的箭頭方向的斷面圖)。圖7是實施例1的蓋體的平面圖。圖8是示出實施例1的LED電燈泡的示意圖。圖9是示出實施例3的散熱部件的變形例的橫斷面圖。圖10是示出實施例3的散熱部件的變形例的橫斷面圖。圖11是示出實施例3的散熱部件的變形例的橫斷面圖。圖12是示出實施例3的散熱部件的變形例的側面圖。圖13是示出實施例3的散熱部件的變形例的側面圖。圖14是示出實施例3的散熱部件的變形例的縱斷面圖。
具體實施例方式本發明的LED電燈泡用散熱部件呈現大致圓錐形，其外周側面設有凹凸部。對于上述凹凸部，存在在外周側面設置多個向外方突出的凸部、全體作為凹凸部的形狀，在外周側面設置多個向內方凹入的凹部、全體作為凹凸部的形狀，以及在外周側面設置多個向外方突出的凸部和向內方凹入的凹部這兩者、全體作為凹凸部的形狀，但是任意一種均可。任意形狀的凹凸部均可通過壓制成形形成。此外，作為上述LED電極用散熱部件用的鋁合金板的材質，可以使用1000系、3000 系、5000系、6000系等適合于成形加工的材質。例如，存在1050、8021、3003、3004、3104、 5052、5182、5N01 等。
此外，上述鋁合金板為在由該鋁合金板構成的基板的兩面或單面預涂合成樹脂涂膜而成的預涂鋁合金板，至少一面預涂的上述合成樹脂涂膜優選具有散熱性涂膜，該散熱性涂膜通過在含有聚氨酯樹脂、離聚物樹脂、聚乙烯樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、聚酯樹脂中的一種或兩種以上、數均分子量為10000 40000的基礎樹脂中含有散熱性物質而成。上述預涂鋁合金板在合成樹脂涂膜的涂裝方面也能夠使用連續生產線大量地、高效率地實施。此外，預涂鋁合金板的壓制成形可以通過將迄今為止建立的技術進行組合而容易地進行，如果以大量生產為前提，能夠非常高效率地、低價地加工。此外，至少一面的上述合成樹脂涂膜具有含有上述散熱性物質的散熱性涂膜。因此，預涂鋁合金板具有與原材料原本的狀態相比散熱性大大提高的表面。于是，在表面具有散熱性涂膜的情況下成形為大致圓錐形而得到的散熱性部件，散熱特性更加優異。此外，上述大致圓錐形不限于幾何學上的圓錐形，它包含如下的形狀與軸向正交的斷面形狀為大致圓形，以軸向一端的外徑大于另一端的外徑的方式外徑沿軸向變化的形狀。此外，在上述基板的僅一面形成合成樹脂涂膜的情況下，該合成樹脂涂膜必須具有上述散熱性涂膜，在上述基板的兩面形成合成樹脂涂膜的情況下，至少一面設置的合成樹脂涂膜具有上述散熱性涂膜即可。當然，兩面的合成樹脂涂膜均具有上述散熱性涂膜也可。此外，上述預涂鋁合金板的上述散熱性涂膜可以根據期望的厚度選擇一層涂布、 多層涂布。此外，上述散熱性涂膜如上所述需要在含有散熱性物質的同時含有數均分子量為10000 40000的基礎樹脂。也就是說，作為上述散熱性涂膜，使用數均分子量為10000 40000的合成樹脂作為其基礎樹脂。在該合成樹脂的數均分子量不足10000的情況下，涂膜變得硬，存在以得到具有凹凸部的特有形狀為目的的成形性變差的問題，另一方面，在超過40000的情況下，存在涂膜過于軟、耐擦傷性降低的問題。在本發明的LED電燈泡用散熱部件中，上述散熱性涂膜優選含有氧化鈦、碳、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或兩種以上作為上述散熱性物質。這樣，可以容易地提高上述散熱性涂膜的散熱性。作為上述散熱性涂膜的散熱性的特性，可以通過紅外線的積分發射率進行評價。 對于本發明，優選以紅外線的積分發射率達70%以上的方式進行調整。這樣，得到穩定的散熱特性。紅外線的積分發射率可以通過FT-IR比較試樣和理想黑體的紅外線發射量而進行測定。此外，相對于上述基礎樹脂100重量份，上述散熱性涂膜優選含有平均粒徑0. 1 100 μ m的氧化鈦50 200重量份、微粉末碳1 25重量份、二氧化硅50 200重量份、氧化鋁50 200重量份、氧化鋯50 200重量份中的一種或兩種以上。也就是說，在上述散熱性涂膜含有氧化鈦的情況下，優選使其平均粒徑在0. 1 100 μ m范圍內。在氧化鈦的平均粒徑不足0. 1 μ m的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過IOOym的情況下，存在氧化鈦從涂膜的脫落數增加的問題。此外，在上述散熱性涂膜含有氧化鈦情況下的含量，相對于上述基礎樹脂100重量份，優選為50 200重量份。在氧化鈦的含量不足50重量份的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過200重量份的情況下，存在氧化鈦從涂膜的脫落數增加的問題。此外，作為上述微粉末碳，優選使用粒徑為Inm 500nm的碳。此外，在上述散熱性涂膜含有碳的情況下的含量優選為1 25重量份。在碳的含量不足1重量份的情況下， 存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過25重量份的情況下，存在碳從涂膜的脫落數增加的問題。此外，在上述散熱性涂膜含有二氧化硅的情況下的含量優選為50 200重量份。 在二氧化硅的含量不足50重量份的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過200重量份的情況下，存在二氧化硅從涂膜的脫落數增加的問題。此外，在上述散熱性涂膜含有氧化鋁的情況下的含量優選為50 200重量份。在氧化鋁的含量不足50重量份的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過200重量份的情況下，存在氧化鋁從涂膜的脫落數增加的問題。此外，在上述散熱性涂膜含有氧化鋯的情況下的含量優選為50 200重量份。在氧化鋯的含量不足50重量份的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過200重量份的情況下，存在氧化鋯從涂膜的脫落數增加的問題。此外，上述散熱性涂膜的膜厚優選為0. 5 100 μ m。在膜厚不足0. 5 μ m的情況下，存在紅外線積分發射率下降的問題，另一方面，在超過100 μ m的情況下，存在成本提高的問題。此外，上述散熱性涂膜含有平均粒徑0. 3 100 μ m的Ni球狀填料或者具有0. 2 5 μ m的厚度、2 50 μ m的長徑的鱗片狀Ni填料中的至少一種，兩者的總含量相對于上述基礎樹脂100重量份優選為1 1000重量份。通過將這些Ni填料包含在散熱性涂膜中， 可以賦予散熱性涂膜導電性，可以提高對LED電燈泡的回路產生的電磁波的屏蔽效果，可以將對其它電子儀器、家用電器等的影響抑制到最小限度。在上述Ni球狀填料的平均粒徑不足0. 3μπι的情況下，存在不能充分得到導電性提高效果的問題，另一方面，在超過100 μ m的情況下，存在M球狀填料從涂膜得脫落量增加的問題。此外，在上述鱗片狀Ni填料的厚度不足0. 2 μ m的情況下，存在不能充分得到導電性提高效果的問題，另一方面，在超過5μπι的情況下，存在成本提高的問題。此外，在鱗片狀Ni填料的長徑不足2 μ m的情況下，存在導電性下降的問題，另一方面，在超過50 μ m的情況下，存在鱗片狀M填料從涂膜的脫落數增加的問題。而這兩者的Ni填料(Ni球狀填料和鱗片狀Ni填料)的總含量(也包括僅含有之一的情況)相對于上述基礎樹脂100重量份優選為1 1000重量份。在該含量不足1重量份的情況下導電性不足，另一方面，在超過1000重量份的情況下存在Ni填料從涂膜的脫落數增加的問題。此外，相對于上述基礎樹脂100重量份，上述散熱性涂膜優選含有0. 05 3重量份的內部蠟，該內部蠟為羊毛脂蠟、巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、微晶蠟中的一種或兩種。這樣， 在能夠得到耐擦傷性提高效果的同時也能夠提高加工性。在上述內部蠟的含量相對于基礎樹脂100重量份不足0. 05重量份的情況下，存在耐擦傷性下降的問題，另一方面，在超過3重量份的情況下，存在發生粘著的問題。
此外，上述合成樹脂涂膜優選形成于上述基板表面形成的涂布型或反應型鉻酸鹽層或非鉻酸鹽層的上層。在這種情況下，能夠提高鋁合金板和上述預涂層的密合性，能夠提高加工性、耐久性等。此外，具有上述散熱性涂膜的上述合成樹脂涂膜具有多層層合結構，該多層層合結構在上述散熱性涂膜的下層具有底層涂膜，上述底層涂膜優選由含有聚氨酯樹脂、離聚物樹脂、聚乙烯樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、聚酯樹脂中的一種或兩種以上、數均分子量為 10000以上的樹脂形成。在這種情況下，可以在上述散熱性涂膜的下層設置具有各種特性的合成樹脂涂膜作為底層涂膜，可以進一步提高涂膜的密合性、加工性等。特別是通過在上述特定的樹脂中選擇數均分子量為10000以上的樹脂作為構成上述底層涂膜的樹脂，在進行具有凹凸部的上述散熱部件的加工時進一步提高涂膜的加工性成為可能。此外，對于構成底層涂膜的樹脂的數均分子量的上限值，由于在底層涂膜的伸長與散熱性涂膜的伸長顯著不同時容易發生加工時的涂膜破裂的原因，優選為40000。此外，作為底層涂膜，除了不含有散熱性物質等以外，可以使用與上述散熱性涂膜相同的樹脂，也可使用其它樹脂。此外，上述底層涂膜的膜厚如果超過50 μ m則鋁合金板和散熱性涂膜的密合性下降，因此優選為50 μ m以下，此外，由于膜厚過薄時密合性也下降，因此優選為1 μ m以上。更優選的范圍為5 μ m以上20 μ m以下。此外，在上述合成樹脂涂膜中，在不損害散熱性、加工性、密合性的范圍內，也可以添加顏料和染料，提高美觀性。實施例(實施例1)對于本發明的實施例涉及的LED電燈泡用散熱部件，使用圖1 圖8進行說明。本實例的LED電燈泡用散熱部件1如圖8所示為內裝LED元件8而成的LED電燈泡80的散熱部件。在本實例中，制作多個種類的散熱部件1，評價其性能。作為本發明實施例的散熱部件1，如圖2 圖5所示，通過將鋁合金板20壓制成形為大致圓錐形而形成。在散熱部件1的外周側面10形成有凹凸部12。此外，對于一部分散熱部件，使用在鋁合金板構成的基板20的兩面預涂了含有散熱性物質215的散熱性涂膜21的預涂鋁合金板2形成。下面，基于上述散熱部件1的制造工序進行詳細說明。<鋁合金板>作為鋁合金板20，準備材質型號為5N01-0材料、尺寸為1. 5mm厚X IOOmm 寬X IOOmm長的合金板，以其兩面已用堿系脫脂劑脫脂的狀態使用。<預涂鋁合金板>如圖1所示，制作散熱部件1使用的預涂鋁合金板2。作為基板20，準備材質型號為5N01-0材料、尺寸為1. 5mm厚X IOOmm寬XlOOmm
長的合金板。然后，在將基材20的兩面用堿系脫脂劑脫脂后，將基板20浸漬于磷酸鉻酸鹽浴中進行化學轉化處理。得到的化學轉化膜(磷酸鉻酸鹽膜)22，膜中的Cr含量在20士5mg/m2范圍內。然后，在基板20的兩面的各個面上，形成僅由散熱性涂膜21形成的合成樹脂涂膜。作為涂料，以數均分子量為10000的聚酯樹脂為基礎樹脂，對于固體含量比，相對于上述基礎樹脂100重量份，使用含有作為散熱性物質的平均粒徑1 μ m的氧化鈦50重量份、作為內部蠟的聚乙烯1重量份的比例。涂裝使用刮條涂布機進行，使散熱性涂膜21的膜厚為 30 μ m。此外，散熱性涂膜21的燒結硬化條件為在表面溫度為230°C的情況下在的爐中保持60秒。<壓制成形>如圖2所示，對鋁合金板20或預涂鋁合金板2施加多次的壓制成形。首先，如圖2 (a) (b)所示，對平板狀的鋁合金板20或預涂鋁合金板2施加收攏加工，成形為大致圓錐狀形狀的中間體151。這時，中間體151的小直徑前端部仍存在底部材料158，在大直徑后端部的周圍，已成形的部分的周圍仍作為空白部分159殘存。然后，如圖2(b) (c)所示，切除大致圓錐形狀的中間體151的小直徑前端部的底部材料158，同時切除大直徑后端部的周圍的空白部分159。然后，如圖2(c) (d)所示，在中間體151的外周側面形成具有凹部121的凹凸部 12。凹凸部12通過沿著軸向縱長地設置斷面大致圓弧狀的凹部121并且將其沿周向配置 16個而形成。得到的散熱部件1如圖3所示呈現在圓錐狀的本體部分的前后具有直邊部分18、 19的形狀。如圖3、圖5所示，大直徑部分的外徑Dl為約53mm，小直徑D2為約25mm，全長 L為約45謹，凹部121的深度D3為約2謹。<評價材料>以使用上述預涂鋁合金板2為原材料直至圖3 圖5的狀態所加工的本發明實施例為評價材料1，以使用未施加合成樹脂涂膜的無涂裝的上述鋁合金板20為原材料直至圖 3 圖5的狀態加工的本發明實施例為評價材料2，此外準備作為比較例的兩種評價材料。評價材料3為使用上述預涂鋁合金板2為原材料直至圖2 (c)的狀態所成形的。評價材料4為使用未施加合成樹脂涂膜的無涂裝的上述鋁合金板20為原材料直至圖2(c)的狀態所成形的。評價材料3、4不在外周側面形成凹凸部，為具有斷面正圓形的外周側面的形狀。< 評價 >評價如圖8所示使用LED電燈泡80進行，所述LED電燈泡使用各個評價材料作為散熱部件而制作。如同一圖中所示，LED電燈泡80通過將鋁合金板壓制成形而制作的蓋體 3 (圖6)和散熱部件1組合，在蓋體3的上面設置4個LED元件8 (圖示僅為2個)及其控制部分，在散熱部件1中插入設置燈頭86，蓋上覆蓋蓋體3的半球罩85而制作。LED元件8為進行溫度85°C發熱的類型的白色LED元件。評價方法為，在上述LED電燈泡80的LED元件8附近的蓋體3表面固定溫度測定用的熱電偶(圖略)，測定單位通電發光時間的溫度上升。測定結果示于表1中。表 權利要求
1.LED電燈泡用散熱部件，它是內裝LED元件而成的LED電燈泡的散熱部件，其特征在于該散熱部件通過將鋁合金板壓制成形為大致圓錐形而形成，并且在上述外周側面形成有凹凸部。
2.權利要求1的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，上述鋁合金板為在由該鋁合金板構成的基板的兩面或單面預涂合成樹脂涂膜而成的預涂鋁合金板，在至少一面預涂的上述合成樹脂涂膜具有散熱性涂膜，該散熱性涂膜通過在含有聚氨酯樹脂、離聚物樹脂、聚乙烯樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、聚酯樹脂中的一種或兩種以上、數均分子量為10000 40000的基礎樹脂中含有散熱性物質而成。
3.權利要求2的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，上述散熱性涂膜含有氧化鈦、碳、 二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或兩種以上作為上述散熱性物質。
4.權利要求3的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，相對于上述基礎樹脂100重量份，上述散熱性涂膜含有平均粒徑0. 1 100 μ m的氧化鈦50 200重量份、微粉末碳1 25重量份、二氧化硅50 200重量份、氧化鋁50 200重量份、氧化鋯50 200重量份中的一種或兩種以上。
5.權利要求4的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，上述散熱性涂膜含有平均粒徑 0. 3 100 μ m的Ni球狀填料或者具有0. 2 5 μ m的厚度、2 50 μ m的長徑的鱗片狀Ni 填料中的至少一種，這兩者的總含量相對于上述基礎樹脂100重量份為1 1000重量份。
6.權利要求4或5的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，相對于上述基礎樹脂100重量份，上述散熱性涂膜含有0. 05 3重量份的內部蠟，該內部蠟為羊毛脂蠟、巴西棕櫚蠟、 聚乙烯蠟、微晶蠟中的一種或兩種。
7.權利要求2 6中任一項的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，上述合成樹脂涂膜形成于上述基板表面形成的涂布型或反應型鉻酸鹽層或非鉻酸鹽層的上層。
8.權利要求2 7中任一項的LED電燈泡用散熱部件，其特征在于，具有上述散熱性涂膜的上述合成樹脂涂膜具有多層層合結構，該多層層合結構在上述散熱性涂膜的下層具有底層涂膜，上述底層涂膜由含有聚氨酯樹脂、離聚物樹脂、聚乙烯樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、 聚酯樹脂中的一種或兩種以上、數均分子量為10000 40000的樹脂形成。
全文摘要
內裝LED元件而成的LED電燈泡的散熱部件1。散熱部件1通過將鋁合金板壓制成形為大致圓錐形而形成，在外周側面10形成有凹凸部12。鋁合金板為在基板的兩面或單面預涂合成樹脂涂膜而成的預涂鋁合金板，至少一面預涂的合成樹脂涂膜優選具有散熱性涂膜，該散熱性涂膜通過在含有聚氨酯樹脂、離聚物樹脂、聚乙烯樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、聚酯樹脂中的一種或兩種以上、數均分子量為10000～40000的基礎樹脂中含有散熱性物質而成。
文檔編號F21S2/00GK102472445SQ20108003079
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月29日 優先權日2009年7月6日
發明者初野圭一郎, 加藤健志, 武藤伸之, 玉置充宏 申請人:住友輕金屬工業株式會社