(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールと接触する金属板を備えるＬＥＤ電球の構成部材として用いられる塗装鋼板であって、
該塗装鋼板は、該金属板と接触して用いられるとともに、放熱性塗膜が素地鋼板の表面であって該ＬＥＤ電球の外側に相当する面に塗装され、
該塗装鋼板は、素地鋼板の板厚ｔ、素地鋼板の熱伝導率λ、および放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0が、下記（１）式の関係を満足するものであることを特徴とするＬＥＤ電球用塗装鋼板。
１６．８３５３−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0≦０
…（１）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）
【請求項２】
前記板厚ｔが、０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ以下であると共に、前記赤外線積分放射率ε0が０．６以上である請求項１に記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項３】
前記素地鋼板の熱伝導率λが６３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１または２に記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項４】
前記素地鋼板は、Ｃ：０．００１〜０．１％（「質量％」の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．００１〜０．１％、Ｍｎ：０．０５〜０．９％およびｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるものである請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項５】
前記素地鋼板は、更にＴｉを０．１％以下（０％を含まない）含有するものである請求項４に記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項６】
前記素地鋼板は、冷延鋼板若しくは熱延鋼板、または鋼板の表面に、電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきのいずれかを施した表面処理鋼板である請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項７】
素地鋼板の他方の面に放熱性塗膜が塗装されたものであり、この放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε1が０．６以上である請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板。
【請求項８】
ＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールと接触する金属板と、該金属板と接触する塗装鋼板を備えたＬＥＤ電球であって、前記塗装鋼板として、請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ電球用塗装鋼板を用いると共に、前記金属板と塗装鋼板との断面接触長さＬが３ｍｍ以上であり、且つ下記（２）式の関係を満足するものであることを特徴とするＬＥＤ電球。
２７．２１６５−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0
−３．４６０４Ｌ≦０        …（２）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）、Ｌ：断面接触長さ（ｍｍ）
【請求項９】
前記金属板は、アルミニウムからなるものである請求項８に記載のＬＥＤ電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード電球（ＬＥＤ電球）の構成部材として用いられる塗装鋼板、およびこのような塗装鋼板を構成部材として有するＬＥＤ電球に関し、特に発熱体を含むＬＥＤモジュールの表面温度や、回路基板を含む筐体内部雰囲気温度の上昇を抑制することのできるＬＥＤ電球用塗装鋼板、およびＬＥＤ電球等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの要求から、ＬＥＤ素子を光源としたＬＥＤ電球の普及が加速している。しかしながら、明るさへの要求が高まるにつれて、ＬＥＤ素子の出力も大きくなっており、ＬＥＤ素子の発熱が問題となってきている。
【０００３】
一般的なＬＥＤ電球の構造を、図１に示す。ＬＥＤ素子は温度が上昇するに従い、発光効率の低下・ＬＥＤパッケージ樹脂の劣化に伴う寿命の低下などを引き起こすことから、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することが求められている。ＬＥＤ素子、蛍光体、実装基板を含むＬＥＤモジュール（若しくは「発熱体」と呼ぶ）の温度上昇を抑制するためには、発熱体または発熱体に接する部材（図１に示した金属板）から筐体（図１に示した放熱部やガラス製グローブ）に順調な熱の流れがあることが必要である。
【０００４】
発熱体に接する部材や筐体の素材としては、熱伝導率の比較的高い材料としてアルミニウムが用いられており、このアルミニウムの熱伝導率は１２０〜２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。しかしながら、放熱部を兼ねた筐体において、空気の対流による冷却が不十分であると、いくら発熱体や、発熱体に接する部材と筐体の温度勾配が小さくとも、高い温度域で熱が滞ることとなる。
【０００５】
こうした問題を解決するために、筐体を複数の放熱フィンを設けたダイカストとすることで表面積を増やし熱対流の効果を得ることも考えられる。しかしながら、これらの熱対策は部品の材料費・加工費は高く、製造コストが高くなることが予想される。そこで安価な鉄への代替が考えられるが、通常の鉄では熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、従来品（通常アルミニウム）より放熱性が劣ることになる。
【０００６】
ＬＥＤ電球の構造に関連する技術は、これまでにも様々提案されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子が取付けられたＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールが固定されＬＥＤモジュールで発生する熱を外部に伝達する放熱プレートと、該放熱プレートが載置され内部に電源基板が収容された金属製のカバー部材とが備えられ、放熱プレートは縁部が形成され、前記縁部の外面とカバー部材の段部の内面は密着する構成としたＬＥＤ電球が提案されている。
【０００７】
この技術では、放熱部に複雑なダイカスト構造の放熱フィンを使用することなしに放熱効果を高めると共に、機械的強度を高めたＬＥＤ電球を提供することを目的としてなされたものである。この技術は、放熱部品同士の密着性の向上を図ると共に、金属性のカバー部材に熱伝導率の高いアルミニウム材を使用するなどの手段を講じているものの、金属カバー表面の放射率の規定はされていない。熱伝導だけでは金属カバー温度の低下には不十分であり、放熱プレートと金属カバーとの温度勾配が小さい。そのため発熱源であるＬＥＤ素子→放熱プレート→金属カバーの熱伝導の寄与が十分に得られず、ＬＥＤモジュールの温度上昇抑制の効果は得られないことが予想される。
【０００８】
また、特許文献２には、複数のＬＥＤが面実装されたＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールが取り付けられ複数の放熱フィンから前記ＬＥＤから発生する熱を放熱する放熱部と、前記ＬＥＤモジュールを覆って前記ＬＥＤからの放射光を外部に出射するグローブと、前記放熱部の前記グローブの反対側に設けられ内部に中空部を有する口金と、この口金の中空部に内蔵され前記ＬＥＤを点灯する点灯回路を備えたＬＥＤ電球について提案されている。
【０００９】
この技術では、放熱部を複数の放熱フィンをもつダイカストとすることでコストの高いものとなっている。また、上記特許文献１と同様、放熱部表面の放射率の規定はなく、放熱部の温度の低下には不十分であり、ＬＥＤモジュールの温度上昇抑制の効果は得られないことが予想される。
【００１０】
特許文献３には、一端に口金が設けられ、他端の開口部に向けてラッパ状に拡がるラッパ状金属放熱部と、このラッパ状金属放熱部の開口部に取付けられた透光性カバーと、前記ラッパ状金属放熱部と前記透光性カバーにより形成された略球体の内部に設けられた金属基板と、この金属基板の前記透光性カバーに対向する外面に実装されたＬＥＤ素子とを備えたＬＥＤ電球について提案されている。
【００１１】
この技術でも、上記特許文献１および２と同様、放熱部表面の放射率の規定はなく、放熱部の温度の低下には不十分であり、ＬＥＤモジュールの温度上昇抑制の効果は得られない。
【００１２】
特許文献４には、複数の発光ダイオードが一方の面に配列された基板と、その基板を取り付ける底部を有する樹脂ケースとを有し、基板が底部に放熱固定板を介して取り付けられてなるＬＥＤ照明装置であって、放熱固定板の上記基板が取り付けられた面と対向する面に樹脂ケースの底部との接触面積を増大させるように凸部を形成したものが提案されている。
【００１３】
この技術では、高い密閉特性を保つことができ、且つ放熱特性のよいＬＥＤ照明装置を提供することを目的としてなされたものであるが、放熱性カバーが樹脂製のものであり、本発明で対象とするＬＥＤ電球とは基本構造が異なるものである。
【００１４】
一方、放熱構造体に関する技術として、特許文献５には、発熱電子部品を収容し、外壁に設けられた放熱孔を有する密閉構造、若しくは放熱孔を有しない完全密閉構造の筐体と、放熱性を有する塗膜が表裏面のうち少なくとも表面に施され、前記表面の放射率が０．５以上であり、前記発熱電子部品に裏面を面接触させて装着される第１の放熱性塗膜処理鋼板と、放熱性を有する塗膜が少なくとも前記第１の放熱性塗膜処理鋼板における前記発熱電子部品との面接触部分の表面と相対する側の面に施され、当該面の放射率が０．５以上であり、前記第１の放熱性塗膜処理鋼板における前記発熱電子部品との面接触部分の表面と相対する状態で前記第１の放熱性塗膜処理鋼板と対置する位置に所定の間隔をあけて位置され、且つ、前記筐体の外壁の一部を構成する第２の放熱性塗膜処理鋼板と、を備えている放熱構造体について提案されている。この技術では、放熱性を良好にするための規定はあるものの、熱伝導率については考慮されていないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実用新案登録第３１５９０８４号公報
【特許文献２】特開２０１０−５６０５９号公報
【特許文献３】特開２００１−２４３８０９号公報
【特許文献４】特開２００２−２９９７００号公報
【特許文献５】特開２０１０−６２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、高い熱伝導率を有すると共に、十分な放熱性を有し、ＬＥＤ電球の構成部材として有用な塗装鋼板、およびこのような塗装鋼板を用いたＬＥＤ電球を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成し得た本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板とは、放熱性塗膜が素地鋼板の一方の面（表面）に塗装され、ＬＥＤ電球の構成部材として用いられる塗装鋼板であって、該塗装鋼板は、素地鋼板の板厚ｔ、素地鋼板の熱伝導率λ、および放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0が、下記（１）式の関係を満足するものである点に要旨を有するものである。
１６．８３５３−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0≦０
…（１）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）
【００１８】
本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板において、（ａ）素地鋼板の板厚ｔが、０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ以下であると共に、放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0が０．６以上であることや、（ｂ）素地鋼板の熱伝導率λが６３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、等の要件を満足することが好ましい。
【００１９】
本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板で用いる素地鋼板としては、熱延鋼板や冷延鋼板は勿論のこと、鋼板の表面に、電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきのいずれかを施した表面処理鋼板のいずれも採用できる。
【００２０】
本発明で用いる素地鋼板は、Ｃ：０．００１〜０．１％（「質量％」の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．００１〜０．１％、Ｍｎ：０．０５〜０．９％およびｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるものであるものが好ましい。また、この素地鋼板は、更にＴｉを０．１％以下（０％を含まない）で含有するものであっても良い。
【００２１】
本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板は、必要に応じて、鋼板の他方の面（裏面）にも放熱性塗膜が塗装されたものであり、この放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε1が０．６以上である。
【００２２】
一方、上記目的を達成することのできた本発明のＬＥＤ電球とは、ＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールと接触する金属板と、該金属板と接触する塗装鋼板を備えたＬＥＤ電球であって、前記塗装鋼板として、上記のような本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板を用いると共に、前記金属板と塗装鋼板との断面接触長さＬが３ｍｍ以上であり、且つ下記（２）式の関係を満足するものである点に要旨を有するものである。このＬＥＤ電球において、前記金属板は、例えばアルミニウムからなるものが挙げられる。
２７．２１６５−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0
−３．４６０４Ｌ≦０        …（２）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）、Ｌ：断面接触長さ（ｍｍ）
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、ＬＥＤ電球の構成部材として、素地鋼板の板厚ｔ、素地鋼板の熱伝導率λ、および放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0が、所定の関係式を満足する塗装鋼板を用いることによって、発熱体を含むＬＥＤモジュール表面温度の上昇を抑制することができる。更に、必要に応じて素地鋼板の裏面に所定の放熱性塗膜を設けることによって、回路基板を含む筐体内部雰囲気温度の上昇抑制および低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一般的なＬＥＤ電球の構造を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明者らは、ＬＥＤ電球の放熱部の構成部材として有用な素材を実現するべく、様々な角度から検討した。コスト面からすれば、ＬＥＤ電球の筐体を構成する部材として、鋼板を使用することが考えられる。しかしながら、従来用いられているアルミニウムと比較し、通常の鋼板では熱伝導率が低く、十分な放熱性が得られない。そこで、発熱体を含むＬＥＤモジュール表面温度の上昇を抑制し、必要に応じて、回路基板を含む筐体内部雰囲気温度の上昇を抑制し、且つ低コストを達成することのできるＬＥＤ電球用塗装鋼板について更に検討した。
【００２６】
その結果、放熱性塗膜が素地鋼板の一方の面（表面：おもて面）に塗装された塗装鋼板において、素地鋼板の板厚ｔ、素地鋼板の熱伝導率λ、および放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0はいずれも、ＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制して塗装鋼板表面温度の低下に大きく寄与するパラメータであることが判明した。そして、これらが下記（１）式の関係を満足するようにし、塗装された面をＬＥＤ電球の外側となるように配置すれば、ＬＥＤ電球の放熱部の構成部材として極めて有効な性能を発揮し、発熱体を含むＬＥＤモジュール表面温度が可能となることを見出し、本発明を完成した。
１６．８３５３−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0≦０
…（１）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）
【００２７】
上記（１）式は、実験に基づいて回帰分析によって求められたものであり、各パラメータの係数は、塗装鋼板表面温度低下の寄与率を略意味している。この（１）式の右辺（＝０）は、放熱部に一般的に用いられる２種類の塗装アルミニウム板のＬＥＤモジュール表面温度（表面温度の算出方法は後述する。）を考慮して決定されたものである。具体的には、（ａ）放熱部に熱伝導率２３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、放射率（表＝０．１０、裏＝０．１０)、板厚０．５ｍｍの塗装アルミニウム板（Ａｌ板の表裏面に、樹脂（ポリエステル）の塗膜が施されたもの）を用いたときのＬＥＤモジュール表面温度１４２．４℃と、（ｂ）熱伝導率２３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、放射率（表＝０．４０、裏＝０．４０)、板厚０．５ｍｍの塗装アルミニウム板（Ａｌ板の表裏面に、樹脂（ポリエステル）の塗膜が施されたもの）を用いたときのＬＥＤモジュール表面温度１３６．１℃と、これらの平均値１３９．２と、を基準として導出されたものである。即ち、上記（１）式の関係を満足するものは、通常の塗装アルミニウム板を用いたときに比べ、同等またはそれ以上のＬＥＤモジュール表面温度抑制効果があることを意味している。
【００２８】
上記（１）式を規定するパラメータである、素地鋼板の板厚ｔ、素地鋼板の熱伝導率λ、および放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0の技術的意義は次の通りである。
【００２９】
（１）板厚ｔ（ｍｍ）：ＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制させる要素の一つである。板厚が厚いほど鋼板中の移動熱量が増加するため、ＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制できる。尚、この板厚ｔ（ｍｍ）は、めっき処理が施される場合には、めっきの厚さ（表裏両方にめっきが施されるときは、その両方の厚さ）を含めた値である。
（２）熱伝導率λ[Ｗ／（ｍ・Ｋ）]：ＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制させる要素の一つである。熱伝導率が高いほど鋼板中の移動熱量が増加し、ＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制できる。尚、この熱伝導率λ[Ｗ／（ｍ・Ｋ）]は、めっき処理が施される場合には、めっきをも含めた値である。
（３）放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0（−）：ＬＥＤ素子の表面温度上昇を最も抑制させる要素の一つである。赤外線積分放射率ε0が高いほど、塗装鋼板表面温度を低下させるためＬＥＤ素子の表面温度上昇を抑制できる。
【００３０】
本発明の塗装鋼板は、放熱性塗膜が素地鋼板の一方の面（表面）に塗装されるものであるが、この放熱性塗膜の種類によって、赤外線積分放射率ε0を調整できる。この放熱性塗膜で用いる樹脂の種類については、特に限定されるものでないが、汎用のポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素樹脂、シリコーン系樹脂などが利用できる。このうち、加工性の観点からすれば、ポリエステル系樹脂が好ましい。また塗膜強度を確保するため、メラミン系樹脂等で架橋してもよい。
【００３１】
また、放熱性塗膜には、更に放熱性を有する放熱性添加剤を添加することができる。放熱性添加剤としては、例えば、黒色添加剤として、カーボンブラック、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｓｎ等の酸化物、硫化物、カーバイドや黒色の金属微粉等が挙げられる。このうちカーボンブラックは、色調調整や放射性も発揮する黒色顔料であり、塗膜の放射率を著しく向上させるため、好ましい。また、上記黒色添加剤以外の放熱性添加剤として、チタニア、ジルコニア、ユージライト、チタン酸アルミニウム、βスポジューメン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、六方晶窒化ホウ素、硫酸バリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のセラミックス等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００３２】
放熱性塗膜には、上記のほか、塗膜に通常用いられる成分を添加することもできる。具体的には、例えばシリカ、タルクなど耐食性や硬度を強化する添加剤や、導電性を付与する金属系の導電性添加剤等が挙げられ、これらは、放熱性塗膜の物性を低下させない範囲で添加することができる。
【００３３】
詳細には、ＬＥＤ電球の要求特性などを考慮し、好ましい成分を選択して添加することができる。例えば、意匠性の観点から、白色系の塗装が望まれることがあり、こうした場合には、シリカ、アルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、酸化チタン、コージライト、βスポジューメン、チタン酸アルミニウム等の白色系の放熱性顔料を用いても良く、これらを組み合わせても良い。
【００３４】
また、光沢を付与する場合には、上記放熱性顔料と共に、Ａｌフレーク、パール顔料や雲母等を併用してもよい。
【００３５】
放熱性塗膜に含まれる放熱性添加剤の好ましい含有量は、所望とする放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0のレベルとの関係で、塗膜厚も考慮して適宜適切に定めれば良い。例えば、例えば、赤外線積分放射率ε0を０．５以上にするためには、放熱性塗膜に含まれる添加剤の含有量を樹脂に対して５質量％以上配合すると共に、放熱性塗膜の膜厚を１μｍ以上にすれば良い。また、ＴｉＯ2を始めとした白色放熱性顔料を含有させた放熱性塗膜では、塗膜中に白色放熱性顔料を約５〜７０質量％含有する皮膜を、約５〜５０μｍ形成させることによって、赤外線積分放射率ε0を０．５以上にすることができる。また、メタリック調外観の放熱性塗膜を施したいときは、塗膜中に上記放熱性添加剤を各割合で加えると共に、パール顔料や雲母等を概ね、５〜３０質量％配合し、塗膜厚を約５〜５０μｍとすることが好ましい。
【００３６】
放熱性塗膜の好ましい膜厚は、所望とする放熱性塗膜の赤外線積分放射率ε0のレベルとの関係で、放熱性添加剤の添加量も考慮して適宜適切に定めれば良い。放熱性添加剤の添加量が少なくとも、塗膜の膜厚を厚くすれば赤外線放射率ε0を大きくできる。好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上である。但し、加工性の観点からすれば、塗膜の厚みは３０μｍ以下（好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下）とするのが良い。
【００３７】
尚、本発明で用いる放熱性添加剤や光沢顔料は、市販品を使用してもよく、例えば放熱性添加剤としては、三菱化学製カーボンブラック「三菱カーボンブラック」（平均粒径：１３〜７５ｎｍ）、石原薬品株式会社製酸化チタン「ＣＲ−５０」、シーアイ化成株式会社製「ＭｇＯ」、稲垣鉱業製「コージライト」、パール顔料として、メルクジャパン株式会社製「Ｉｒｏｄｉｎ１１１ＷＮＴ」等が挙げられる。
【００３８】
ここで上記「赤外線積分放射率ε0」とは（後述する「赤外線積分放射率ε1」についても同様）、換言すれば、赤外線（熱エネルギー）の放出し易さ（吸収し易さ）を意味する。従って、上記赤外線積分放射率ε0が高い程、放出（吸収）される熱エネルギー量は大きくなることを示す。例えば物体（本発明では樹脂皮膜）に与えられた熱エネルギーを１００％放射する場合には、当該赤外線積分放射率は１となる。
【００３９】
本発明における赤外線積分放射率ε0の測定方法は以下の通りである。
装置：日本電子（株）製「ＪＩＲ−５５００型フーリエ変換赤外分光光度計」および放射測定ユニット「ＩＲＲ−２００」
測定波長範囲：４．５〜１５．４μｍ
測定温度：試料の加熱温度を１００℃に設定する
積算回数：２００回
分解能  ：１６ｃｍ-1
【００４０】
本発明においては、赤外線積分放射率ε0は、試料の加熱温度を１００℃に設定したときの値を求めているが、これは、本発明の塗装鋼板はＬＥＤ電球の用途（通常の雰囲気温度は概ね、５０〜７０℃で、最高で約１００℃）に適用されることを考慮し、当該実用レベルの温度と一致させるべく、加熱温度を１００℃に定めたものである。
【００４１】
上記装置を用い、赤外線波長域（４．５〜１５．４μｍ）における試料の分光放射強度（実測値）を測定した。尚、上記試料の実測値は、バックグラウンドの放射強度および装置関数が加算／付加された数値として測定される為、これらを補正する目的で、放射率測定プログラム［日本電子（株）製放射率測定プログラム］を用い、積分放射率を算出した。算出方法の詳細は以下の通りである。
【００４２】
【数１】
0005608047.tif 000002
【００４３】
式中、
ε（λ）      ：波長λにおける試料の分光放射率（％）
Ｅ（Ｔ）      ：温度Ｔ（℃）における試料の積分放射率（％）
Ｍ（λ，Ｔ）  ：波長λ、温度Ｔ（℃）における試料の分光放射強度（実測値）
Ａ（λ）      ：装置関数
ＫFB（λ）     ：波長λにおける固定バックグラウンド（試料によって変化しないバックグラウンド）の分光放射強度
ＫTB（λ，ＴTB）：波長λ、温度ＴTB（℃）におけるトラップ黒体の分光放射強度
ＫB（λ，Ｔ）  ：波長λ、温度Ｔ（℃）における黒体の分光放射強度（ブランクの理論式からの計算値）
λ1，λ2        ：積分する波長の範囲を夫々、意味する。
【００４４】
ここで、上記Ａ（λ）：装置関数、および上記ＫFB（λ）：固定バックグラウンドの分光放射強度は、２つの黒体炉（８０℃、１６０℃）の分光放射強度の実測値、および当該温度域における黒体の分光放射強度（ブランクの理論式からの計算値）に基づき、下記式によって算出したものである。
【００４５】
【数２】
0005608047.tif 000003
【００４６】
式中、
Ｍ160℃（λ，１６０℃）：波長λにおける１６０℃の黒体炉の分光放射強度（実測値）
Ｍ80℃（λ，８０℃）  ：波長λにおける８０℃の黒体炉の分光放射強度（実測値）
Ｋ160℃（λ，１６０℃）：波長λにおける１６０℃の黒体炉の分光放射強度（ブランクの理論式からの計算値）
Ｋ80℃（λ，８０℃）：波長λにおける８０℃の黒体炉の分光放射強度（ブランクの理論式からの計算値）を夫々、意味する。
【００４７】
本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板において、素地鋼板の板厚ｔが０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ以下であると共に、前記赤外線積分放射率ε0が０．６以上(より好ましくは０．７以上、更に好ましくは０．７５以上)であることが好ましい。素地鋼板の板厚ｔが０．４ｍｍ以上、２．３ｍｍ以下で、素地鋼板の少なくとも一方の面（表面：ＬＥＤ電球の外側に相当する）の赤外線積分放射率ε0を０．６以上とすることで、従来品(無塗装アルミニウム)と比較して、放熱性が更に向上する。また、放熱部を本発明の塗装鋼板で構成することにより、低コストも実現できる。
【００４８】
本発明の塗装鋼板は、発熱体と接する部材（金属板）と更に接触する状態となるため、ＬＥＤ電球の外側(表面)の放熱能が、発熱体であるＬＥＤ素子の温度上昇抑制に効果をもたらすことになる。これに対し、塗装鋼板の裏面（ＬＥＤ電球の内側に相当)のみに放熱性塗膜を塗装した場合には、ＬＥＤ電球の外側の放熱量が減少するだけでなく、逆にＬＥＤ電球の内部側へ熱放射が起こり、所望とする塗装鋼板表面の冷却効果が得られなくなる。
【００４９】
本発明の塗装鋼板において、用いる素地鋼板は、その熱伝導率λが６３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のものが好ましい。より好ましくは６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、更に好ましくは７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。熱伝導率が高い素地鋼板を用いることにより、熱伝導と放射の両方が一層有効に発揮され、放熱部の放熱性を更に向上させることができる。即ち、発熱体または発熱体に接する部材から筐体へ、一層効率的に熱を逃がすことができる。また、熱伝導率が高い素地鋼板の使用により、素地鋼板の板厚を低減しても同等のＬＥＤ素子の温度上昇抑制効果が得られるため、板厚の低減化が可能となり、材料コストの低下が期待できる。
【００５０】
本発明のＬＥＤ電球用塗装鋼板で用いる素地鋼板は、放熱性塗膜が塗装される前の下地となる鋼板を意味する。具体的には、冷延鋼板若しくは熱延鋼板は勿論のこと、冷延鋼板や熱延鋼板の表面に、各種めっきを施した表面処理鋼板（めっき鋼板）等であってもよい。めっき方法は限定されず、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）のいずれも用いることができる。また、めっき鋼板のめっき組成は通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、Ａｌめっき鋼板等の各種めっき鋼板を用いることができる。めっき皮膜の上には、更に、耐食性向上、塗膜の密着性向上等を目的として、クロメート処理やリン酸塩処理等の表面処理を行ってもよい。
【００５１】
本発明で用いる素地鋼板（冷延鋼板若しくは熱延鋼板の状態のもの）は、その化学成分組成を適切に規定することが好ましいが、これら各成分の限定理由は、以下の通りである。
【００５２】
［Ｃ：０．００１〜０．１％］
Ｃは、鋼板（素地鋼板）の熱伝導率に最も大きな影響を及ぼす元素である。Ｃ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｃは０．１％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．０６％以下、更に好ましくは０．０４％以下である。その一方で、Ｃは薄鋼板としたときの強度を確保する上で有用な元素である。こうした観点から、Ｃ含有量の下限は、０．００１％とすることが好ましい。より好ましくは０．００１５％以上、更に好ましくは０．００２０％以上である。
【００５３】
［Ｓｉ：０．００１〜０．１％］
ＳｉはＣと同様に、鋼板（素地鋼板）の熱伝導率に影響を及ぼし得る元素である。Ｓｉ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｓｉは０．１％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．０５％以下、更に好ましくは０．０３％以下である。その一方で、Ｓｉは固溶強化元素として作用し、薄鋼板にしたときの強度を確保する上で有用な元素である。こうした観点から、Ｓｉ含有量の下限は、０．００１％とすることが好ましい。より好ましくは０．００２％以上、更に好ましくは０．００３％以上である。
【００５４】
［Ｍｎ：０．０５〜０．９％］
Ｍｎは、鋼板の熱伝導率に影響を及ぼす元素である。Ｍｎ含有量が少ないほど熱伝導率は高くなるため、Ｍｎは０．９％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．４０％以下、更に好ましくは０．３０％以下である。しかしながら、Ｍｎは焼入れ性の向上に作用する元素でもある。従って、鋼板の強度を確保するためには、Ｍｎは０．０５％以上含有させることが好ましい。より好ましくは、０．０８％以上、更に好ましくは０．１０％以上である。
【００５５】
［ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％］
Ａｌは、鋼板の熱伝導率に影響を及ぼす元素である。熱伝導率を良好に維持するためには、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．１％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０７％以下、更に好ましくは０．０６％以下である。しかしながら、Ａｌは脱酸元素として作用するので、こうした作用を有効に発揮させるには、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．０１５％以上、更に好ましくは０．０２０％以上である。
【００５６】
素地鋼板の好ましい基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避的不純物である。上記不可避的不純物として、代表的なものとしては、Ｐ，Ｓ，Ｎ等が挙げられるが、これらの不可避的不純物は下記のように調整することが好ましい。
【００５７】
［Ｓ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｓは不可避的不純物であるが、Ｍｎと結合して鋼板の延性を劣化させるため、少ないほど好ましく、こうした観点から０．０５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０２％以下であり、更に好ましくは０．０１％以下である。また、この範囲であれば、素地鋼板の熱伝導率には影響を及ぼすこともない。
【００５８】
［Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｐは不可避的不純物であるが、粒界偏析による粒界破壊を助長させるので、その含有量はできるだけ少ない方が望ましい。こうした観点から、Ｐ含有量は０．０５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．０４％以下であり、更に好ましくは０．０２５％以下である。また、この範囲であれば、素地鋼板の熱伝導率には影響を及ぼすこともない。
【００５９】
［Ｎ：０．０２％以下（０％を含まない）］
Ｎは不可避的不純物である。Ｎは、粗大な介在物（ＴｉＮなど）を形成し、鋼板の靭性を劣化させる元素であるため、できるだけ低減することが望ましい。こうした観点から、Ｎ含有量は、０．０２％以下とするのが良い。より好ましくは０．００８％以下であり、更に好ましくは０．００４％以下である。また、この範囲であれば、熱伝導率には影響を及ぼさない。
【００６０】
上記以外の不可避的不純物としては、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕ等が挙げられる。但し、これらの元素は、いずれも焼入れ性を向上させる元素であると同時に、Ｃｒ：９４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｎｉ：９１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｏ：１３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｃｕ：４０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）で熱伝導率が高く、鋼板の熱伝導率向上に寄与する元素でもある。夫々の元素は、本発明の作用効果に影響がなければ、０．０１％以上含んでも構わない。しかしながら、これらの元素は加工性等に悪影響を及ぼすため、Ｃｒは０．０８％以下、Ｎｉ、ＭｏおよびＣｕはいずれも０．１％以下が上限である。
【００６１】
本発明で用いる素地鋼板には、上記基本元素以外に、必要に応じて、更に他の元素として、Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない）を含有させることも有用であり、これによって本発明の鋼板（素地鋼板）の特性が更に改善される。Ｔｉを含有させた場合の好ましい範囲とその限定理由は、次の通りである。
【００６２】
［Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない）］
ＴｉはＣとカーバイドを形成して固溶Ｃを低減させると同時に、Ｎと窒化物を形成するため、熱伝導率を向上させるのに有効な元素である。また、鋼板の延性を向上させるのにも有効である。しかしながら、Ｔｉ含有量が過剰になると、鋼板の強度を劣化させるので、その上限は０．１％とすることが好ましい。Ｔｉ含有量のより好ましい上限は０．０７％であり、更に好ましい上限は０．０６％である。尚、上記の効果を発揮させるためには、０．０１％以上含有させることが好ましい。より好ましくは０．０２％以上、更に好ましくは０．０３％以上である
【００６３】
ところで、ＬＥＤ電球の筐体を構成する部材は、電球の外郭を形成するため、中空部を有し、その内部に電源・回路基板を含む場合が多い。前記図１に示した樹脂カバーは、放熱部と電源・回路基板との絶縁性を確保するために、必要によって中空部に設けられる絶縁性の樹脂カバーである。回路基板の温度が高いと、ＬＥＤ電球の寿命が低下する可能性がある。こうしたことから、本発明の塗装鋼板においては、素地鋼板の他方の面（裏面：ＬＥＤ電球の内部側に相当)に、赤外線積分放射率が０．６以上（より好ましくは０．７以上、更に好ましくは０．７５以上)の放熱性塗膜を塗装することも有用である。このように表裏面に放熱性塗膜が形成された構成の塗装鋼板を放熱部に採用することによって、ＬＥＤモジュール表面温度の低下のみならず、ＬＥＤ電球における電源・回路基板を含む内部温度も低下させることができる。また、裏面の赤外線積分放射率を０．６以上とすることによって、後記する実施例の評価基準に基づけば、内部温度を１℃以上低下させることができる（後記する実施例を参照）。ＬＥＤ電球の筐体のような比較的小面積で内部温度を１℃低減させることは非常に有用である。尚、筐体内部の温度を低減する方法としては、空気孔や冷却ファンの設置などがあるが、火災防止の観点からして、内部に埃が入るような構造・仕様は適当とはいえない。
【００６４】
またＬＥＤ電球が、ＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールと接触した金属板と、前記金属板と接触した塗装鋼板を有する構造においては、金属板と塗装鋼板（放熱部）との断面接触長さＬ（前記図１参照）は、熱流量を確保するために３ｍｍ以上とすることが好ましい。但し、断面接触長さＬが長くなりすぎるとコスト高となるため、６ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００６５】
ここで金属板と放熱部との断面接触長さＬとは、図１に示したように、ＬＥＤモジュールに接触する金属板と、放熱部を構成する塗装鋼板を含む断面で切断したときの金属板と放熱部との接触部分の長さをいう。この断面接触長さＬを考慮したとき、下記（２）式の関係を満足するものである。
２７．２１６５−４．８９７８５ｔ−０．０３８３λ−２０．９４１６ε0
−３．４６０４Ｌ≦０        …（２）
但し、ｔ：素地鋼板の板厚（ｍｍ）、λ：素地鋼板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
ε0：放熱性塗膜の赤外線積分放射率（−）、Ｌ：断面接触長さ（ｍｍ）
【００６６】
前記した（１）式と、上記（２）式との違いは、その規定振りから明らかなように、左辺に断面接触長さＬの要素を含むか否かである。すなわち、上式（１）は、上式（２）においてＬ＝３ｍｍとしたときに導出される式であり、両者の技術的意義（ＬＥＤモジュールの表面温度低減効果を表わすパラメータ式）は同じである。そして上式（２）を満足するものは、後記する実施例の評価基準に基づけば、著しく放熱性が向上するようになる（後記する実施例を参照）。
【００６７】
尚、本発明のＬＥＤ電球は、少なくとも放熱部の構成部材として、上述した本発明の塗装鋼板を用いたところに特徴があり、上記以外の要件は特に限定されない。例えばＬＥＤ電球を構成する金属板（ＬＥＤモジュールと接触する金属板）の素材は、ＬＥＤ電球に通常用いられるものであれば特に限定されず、汎用のアルミニウムを用いても良い。あるいは、上述した本発明の塗装鋼板を金属板の素材に用いても良い。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６９】
［実施例１］
下記表１に示す化学成分組成に調整したスラブを、１２００℃で熱間圧延、９００℃で仕上げ圧延を行い、５００〜７００℃で巻き取りを行った後、得られた熱延鋼板を酸洗し、圧下率が３０〜６０％になるように冷間圧延して、各種板厚（後記表５〜９参照）で１５０ｍｍ×２５０ｍｍの薄鋼板（冷延鋼板：ＣＲ１、ＣＲ２）とし、必要によってこの薄鋼板に各種めっきを施したものを素地鋼板として用いた。
【００７０】
【表１】
0005608047.tif 000004
【００７１】
得られた各素地鋼板について、下記に示す方法によって熱伝導率を測定した。この方法の概要は次の通りである。尚、上記表１には、熱伝導率の測定結果も併記した。
【００７２】
[熱伝導率の測定方法]
密度（水中置換法）：２５ｍｍ角のサンプルを用い、室温で水中置換法により測定した。
比熱（ＤＳＣ法）：約５０〜６０gの試料用い、示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ製  ＤＳＣ２２０Ｃ）で、室温、アルゴン雰囲気下における比熱を測定した。
熱拡散率（レーザーフラッシュ法）：２５ｍｍ角のサンプルを作製し、熱定数測定装置（アルバック理工製  「ＴＣ−７０００」）で、室温、真空中で無処理面（塗膜がない面）に赤外線レーザーを照射し、厚さ方向の熱拡散率を測定した。
熱伝導率：上記密度、比熱および熱拡散率に基づいて、下記の計算式により算出した。
熱伝導率[Ｗ／（ｍ・Ｋ）]＝密度(×１０3ｇ／ｍ3）×比熱(×１０3Ｊ／[（ｋｇ・Ｋ）])×熱拡散率(×１０-6ｍ2／秒）
【００７３】
また、表１に示した電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ１、ＥＧ２）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ１、ＧＩ２）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ１、ＧＡ２）の作製方法は下記の通りである。
【００７４】
［電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ１、ＥＧ２）の作製］
（１）アルカリ水溶液浸漬脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒
（２）アルカリ水溶液電解脱脂：３質量％苛性ソーダ水溶液、６０℃、２秒、
１０〜３０Ａ／ｄｍ2
（３）水洗
（４）酸洗：３〜７質量％硫酸水溶液、４０℃、２秒
（５）水洗
（６）電気亜鉛めっき（下記の条件のとおり）
（７）水洗
（８）乾燥
【００７５】
（電気亜鉛めっき条件）
めっきセル：横型めっきセル
めっき浴組成：ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ ３００〜４００ｇＬ
Ｎａ2ＳＯ4 ５０〜１００ｇ／Ｌ
Ｈ2ＳＯ4 ２５〜３５ｇ／Ｌ
電流密度：５０〜２００Ａ／ｄｍ2
めっき浴温度：６０℃
めっき浴流速：１〜２ｍ／秒
電極（陽極）：ＩｒＯ2合金電極
めっき付着量：１９〜２８ｇ／ｍ2（片面当たり）
【００７６】
［溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ１、ＧＩ２）の作製］
上記冷延鋼板を、酸洗工程を通すことなく、溶融亜鉛めっきを施した。溶融亜鉛めっきは、還元性ガス雰囲気中での加熱による還元、めっき浴温近傍まで板温を低下させた後にめっき浴浸漬、ガスワイピングする装置を使用し、下記条件の溶融亜鉛めっきを施した。
【００７７】
（溶融亜鉛めっき条件）
還元温度    ：７８０〜８６０℃
還元時間    ：１０〜８０秒
めっき組成  ：Ｚｎ−０．２％Ａｌ
めっき浴温度：４５５〜４６５℃
【００７８】
尚、合金化条件は下記条件に限定されず、通常、用いられる方法を適宜採用することができる。例えば還元温度は５６０〜９００℃とし（好ましくは６５０〜８００℃）、熱延鋼板の酸化スケール層の加熱、還元は、連続式溶融めっきラインにおいて、素地鋼板を酸洗工程に通すことなく、還元性ガス雰囲気下を連続的に通板させることにより行っても良い。還元時間については特に規定しないが、通常の連続式溶融めっきラインで実現可能な時間としては１０〜８０秒程度である。
【００７９】
［合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ１、ＧＡ２）の作製］
上記溶融亜鉛めっき鋼板に、下記条件の合金化加熱処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を作製した。
【００８０】
[合金化条件]
加熱速度：２５℃／秒
合金化加熱温度：６５０℃
冷却速度：２５℃／秒
合金めっき中のＦｅ％：１２％
【００８１】
尚、合金化条件は下記条件に限定されず、通常、用いられる方法を適宜採用することができる。例えばＦｅ−ＺｎおよびＦｅ−Ａｌ合金化速度の違いによる粒界内の空洞発生を抑制するため、加熱速度は１０〜３０℃／秒程度、合金化温度を５５０〜７００℃とするのがよい。また、合金化反応が停止する４００℃までの冷却においては、めっき層表面にＦｅ−Ｚｎ皮膜が生成し、めっき層中に液状で残留したＺｎが最後に合金化して体積収縮による空洞発生を抑制するため、冷却速度を１０〜３０℃／秒程度とするのがよい。合金化溶融亜鉛めっき層中のＦｅ％はパウダリングなど加工性の観点から、５〜２０％程度が適する。
【００８２】
上記各素地鋼板の表面に、下記に示す方法によって塗料を形成し、所望の膜厚となるように、バーコータで塗布し、熱風乾燥炉内にて到達板温：２２０℃で、１２０秒焼付けて塗装鋼板とした。尚、素地鋼板表面には、ノンクロメ−ト皮膜（「ＣＴＥ−２０３」  日本パーカライジング社製）を用い、その付着量１００ｍｇ／ｍ2となるように下地処理を行った。
【００８３】
［塗料の作製］
ポリエステル樹脂：東洋紡績社製の有機溶剤可溶型ポリエステル樹脂「バイロン（登録商標）２９」
架橋剤：メラミン樹脂（「スミマール（登録商標）Ｍ−４０ＳＴ」：住友化学社製：固形分８０％）
シンナー（大伸化学製）：キシレン５０％＋シクロヘキサノン５０％混合溶剤
【００８４】
上記ポリエステル樹脂と架橋剤を質量比（ドライ）１００：２０で混合した。希釈溶剤としてキシレン／シクロヘキサノン混合溶剤を用い、表２および３に記載の添加剤を所定量加え、樹脂固形分濃度が５〜３０％となるよう溶剤で希釈した後、ディスパー攪拌機で３０００ｒｐｍ×５分攪拌して塗料を作製した。
【００８５】
上記塗料を各種素地鋼板の表面に塗布し、放熱性塗膜表面の放射率が異なる各種塗装鋼板を作製した。作製した放熱性塗膜の構成を下記表２、３に示す。尚、このとき用いた添加剤の詳細は、下記の通りである。
カーボンブラック：三菱化学製カーボンブラック「三菱カーボンブラック」(平均粒径１３〜７５ｎｍ)
ＴｉＯ2：石原薬品株式会社製酸化チタン「Ｃｒ−５０」
パール顔料：メルクジャパン株式会社製「Ｉｒｏｄｉｎ１１１ＷＮＴ」
ＭｇＯ：シーアイ化成株式会社製「ＭｇＯ」
コージェライト：稲垣鉱業製「コージライト」
【００８６】
【表２】
0005608047.tif 000005
【００８７】
【表３】
0005608047.tif 000006
【００８８】
得られた各種塗装鋼板について、前述した方法によって放熱性塗膜表面の放射率を測定すると共に、各種塗装鋼板を用いたときのＬＥＤモジュールの表面温度について、下記のシミュレーションに従って評価した。
【００８９】
軸対称三次元モデル（全周モデル）を用い、ある空間（雰囲気温度：２５℃相当）中のＬＥＤ電球を表現した。このときのＬＥＤ電球の構成は、前記図１に示したものと同様であるが、計算では１／４サイズのモデルにて実施した。各構成部材は単一物質であり、熱伝導率、熱放射率、板厚等は一様であると仮定した。周囲に室温：２５℃相当の空間を設け、周囲の自然対流による熱伝達も考慮した。また各物質の放射率を設定し、輻射による影響も考慮した。ＬＥＤ表面の輻射については、無限遠の空間へ放射すると仮定し、雰囲気温度：２５℃、放射率：１なる境界との輻射伝熱とした。尚、内部に空洞がある電球構造の場合には、内部温度を下げることも重要な課題であり、その熱源はＬＥＤモジュールであるが、部品物性、接触状況による適切な境界設定が困難である事から、内部空間一様の発熱で模擬した。また樹脂カバーによる熱伝導は、金属板間の熱伝導に比べて小さいので、シミュレーションでは用いていない。各部材の物性値には、塗装鋼板のサンプルを実測した値と、シミュレーション用に仮定した数値の両方を用いた。
【００９０】
このときの熱シミュレーション条件は、下記の通りであり、また各部材（金属板および放熱部以外の部材）の物性値は、下記表４に示す通りである。
【００９１】
[熱シミュレーション条件]
解析モデル：三次元モデル
解析ソフト：ＡＮＳＹＳ  ＦＬＵＥＮＴ  Ｖｅｒ．６．３．２６
基礎方程式：連続の式、運動方程式、エネルギー式、輻射モデル(ＤＯモデル)
（境界条件）
熱源：ＬＥＤ素子、周囲壁面：雰囲気温度２５℃(黒体と仮定)
接触熱抵抗：７０μｍの空気層を仮定、
固体−流体間熱移動：輻射および熱伝達（ソフトにより自動計算）、方向：下向き、
内部空間：一様の発熱と仮定、消費電力：７．６Ｗ
【００９２】
【表４】
0005608047.tif 000007
【００９３】
上記各種塗装鋼板を放熱部として用いたときのＬＥＤモジュール表面温度Ｔを評価した。このとき、ＬＥＤモジュールと接触する金属板としては、いずれも板厚：３ｍｍ、熱伝導率：２３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）のアルミニウム［素子側(図１の下方側)の放射率：０．０６、内部側(図１の上方側)の放射率：０．０６］を用いた。このときの評価方法および評価基準は、下記の通りである。
【００９４】
［ＬＥＤモジュール表面温度Ｔの評価方法］
各種塗装鋼板のＬＥＤモジュール表面温度Ｔは、上式（１）の導出に用いたのと同じ２種類のアルミニウム板を用いたときのＬＥＤモジュール表面温度Ｔのシミュレーション計算値（表６の試験Ｎｏ．６１と６２に対応する）に基づいて評価した。
【００９５】
本実施例では、上記シミュレーション計算値１３６．１℃（表６の試験Ｎｏ．６２）および１４２．４℃（表６の試験Ｎｏ．６１）の中間値（１３９．２℃）を基準とし、下記の基準でＬＥＤモジュール表面温度Ｔを評価した。
［ＬＥＤモジュール表面温度Ｔの評価基準］
◎：Ｔ≦１３６．１℃
○：１３６．１℃＜Ｔ≦１３９．２℃
×：１３９．２℃＜Ｔ
【００９６】
また、ＬＥＤモジュール表面温度Ｔに対応する（１）式の評価は、上記ＬＥＤモジュール表面温度Ｔの場合と同様、上記シミュレーション計算値１３６．１℃（表６の試験Ｎｏ．６２）に対応する（１）式の左辺の値（−３．１）を基準とし、（１）式の左辺の値≦−３．１のときを「◎」とし、−３．１＜（左辺の値）≦０のときを「○」とし、０＜（左辺の値）のときを「×」とした。
【００９７】
［塗装鋼板の熱伝導率の評価方法］
本実施例では、熱伝導率が高い素地鋼板を用いることの有用性を評価するため、塗装鋼板の熱伝導率を評価した。具体的には、素地鋼板として軟鋼［熱伝導率は文献値の５１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を採用]を用いたときのＬＥＤモジュール表面温度Ｔｂを基準とし、このＴｂと、各種塗装鋼板のＬＥＤモジュール表面温度Ｔａとの差（Ｔｂ−Ｔａ、ＬＥＤモジュールの表面温度差）に基づき、評価した。
【００９８】
詳細には、サンプル(板厚、熱伝導率、放射率)として、評価したい各種塗装鋼板ａ(ｔa、λa、εａ)と、基準の軟鋼サンプルb（ｔb、λb、εｂ)［ここで、ｔa＋０．１≦ｔｂ、６３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）≦λa、λb＜６３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、(εｂ−εａ)≦０．０１］について、上記と同様にしてＬＥＤモジュール表面温度ＴａおよびＴｂをそれぞれ算出した後、ＬＥＤモジュールの表面温度差（Ｔｂ−Ｔａ）の値を求めた。そして、（Ｔｂ−Ｔａ）≦０のときを「◎」とし、０＜（Ｔｂ−Ｔａ）≦０．３のときを「○」とし、０．３＜（Ｔｂ−Ｔａ）のときを「×」とした。尚、λbは文献値より、１００℃における軟鋼の熱伝導率５１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を採用した(出典：第３版  「鉄鋼便覧Ｉ基礎」  日本鉄鋼協会編  第２１４頁)。
【００９９】
更に本実施例では、塗装鋼板の表面だけでなく、塗装鋼板の裏面（ＬＥＤ電球の内側に相当）に放熱性塗膜を形成した表裏面塗装鋼板についても実験を行った（表９を参照）が、このときの内部雰囲気温度の評価方法は次の通りである。
【０１００】
［内部雰囲気温度（ＬＥＤモジュール裏面温度）の評価方法］
本実施例では、裏面に設けられた放熱性塗膜の放射率が０．１０の塗装鋼板のＬＥＤモジュール裏面温度Ｔ0（内部雰囲気温度と同義）を基準として、各種塗装鋼板のＬＥＤモジュール裏面温度Ｔ1と比較したとき、Ｔ１≦Ｔ0−１．５のときを「◎」、Ｔ１≦Ｔ0−１のときを「○」と評価した。尚、Ｔ0、およびＴ１は、上記ＬＥＤモジュール表面温度Ｔと同様にして測定した。
【０１０１】
また、上記表裏面塗装鋼板では、表９に示すように金属板と塗装鋼板との断面接触長さＬを種々変化させているが、このときのＬＥＤ表面モジュール表面温度Ｔは、前述した（１）式ではなく、（２）式で評価することができる。（２）式の評価基準は、（１）式と同様にして行なうことができる。即ち、ＬＥＤモジュール表面温度Ｔに対応する（２）式の評価は、表６の試験Ｎｏ．６２（シミュレーション計算値１３６．１℃）に対応する（１）式の左辺の値（−３．１）を基準とし、（２）式の左辺の値≦−３．１のときを「◎」とし、３．１＜（左辺の値）≦０のときを「○」とし、０＜（左辺の値）のときを「×」とした。
【０１０２】
これらの結果を、用いた放熱性塗膜の種類（表２、３に示した塗装鋼板Ｎｏ．）、放熱部の物性（板厚、熱伝導率、放射率）と共に、下記表５〜９に示す。表７、８および表９において、各評価の評価基準となる試験Ｎｏ．には、評価欄に「−」を付している。尚、表５〜８において、＊１はシミュレーションおいて想定した熱伝導率であること、＊２は一般軟鋼の１００℃における熱伝導率であること、＊３はシミュレーションおいて想定した放射率であること、を夫々示している。
【０１０３】
【表５】
0005608047.tif 000008
【０１０４】
【表６】
0005608047.tif 000009
【０１０５】
【表７】
0005608047.tif 000010
【０１０６】
【表８】
0005608047.tif 000011
【０１０７】
【表９】
0005608047.tif 000012
【０１０８】
まず、表５、６（表面に放熱性塗膜を設けた塗装鋼板）について考察する。
【０１０９】
表５、６のうち試験Ｎｏ．３〜６２は、塗装鋼板の表面（ＬＥＤ電球の外側）だけ放熱性塗膜を形成したときの効果を見たものである［（１）式の左辺の値も示す］。このうち試験Ｎｏ．３、４、１１、１２、１９、２０、２７、２８、３７、３８、４７、４８は、（１）式を満たさないため、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が低い例である。
【０１１０】
これに対し、試験Ｎｏ．５〜１０、１３〜１８、２１〜２６、２９〜３６、３９〜４６、４９〜６０は、（１）式の関係を満足するため、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が高い例である。このうち試験Ｎｏ．９、１０、１６〜１８、２４〜２６、３３〜３６、４１〜４６、５１〜６０は、基準となる試験Ｎｏ．６２のアルミニウム板よりＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が高くなった。とりわけ、試験Ｎｏ．９、１０の板厚は０．４ｍｍであり、他の例（０．５〜２．０ｍｍ）に比べて薄いにもかかわらず、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が高くなったため、これらは、材料コストの低下に非常に貢献するものである。
【０１１１】
尚、表面に放熱性塗膜を設けず、裏面のみに放熱性塗膜を設けた場合（試験Ｎｏ．１、２）は、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が低かった。
【０１１２】
次に表７、８を参照する。表７、８は、表５、６に示した結果の代表的な塗装鋼板の熱伝導率を上述した方法で評価し、比較検討がし易いように並べ替えたものである。
【０１１３】
例えば（試験Ｎｏ．５、６、１３）のグループについて考察する。このうち試験Ｎｏ．６（板厚０．４ｍｍ）を試験Ｎｏ．１３（基準値、板厚０．５ｍｍ）を対比すると、これらはいずれも、同程度の表面（外側）の放射率を有するものであり、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果は同程度（評価○）であるにもかかわらず、Ｎｏ．６のように素地鋼板の熱伝導率が６３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高く本発明の好ましい要件を満足するものは、素地鋼板の熱伝導率が５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）と低いＮｏ．１３（基準値）よりもＬＥＤモジュール表面温度を一層低くすることができた（熱伝導率の評価：◎）。
【０１１４】
これに対し、試験Ｎｏ．５（板厚０．４ｍｍ）と試験Ｎｏ．１３（基準値、板厚０．５ｍｍ）を対比すると、Ｎｏ．５の素地鋼板の熱伝導率は５１Ｗ／（ｍ・Ｋ）と、Ｎｏ．１３と同程度に低く、且つ、試験Ｎｏ．５の板厚はＮｏ．１３の板厚に比べて薄いため、Ｎｏ．１３よりもＬＥＤモジュール表面温度が高くなった（熱伝導率の評価：×）。
【０１１５】
同様の結果が、（試験Ｎｏ．７、８、１５）、（試験Ｎｏ．９、１０、１７）、（試験Ｎｏ．１３、１４、２１）、（試験Ｎｏ．１５、１６、２３）、（試験Ｎｏ．１７、１８、２５）、（試験Ｎｏ．２１、２２、３１）、（試験Ｎｏ．２３、２４、３３）、(試験Ｎｏ．２５、２６、３５)、（試験Ｎｏ．２７、２８、３７）、（試験Ｎｏ．２９、３０、３９）、（試験Ｎｏ．３１、３２、４１）、（試験Ｎｏ．３３、３４、４３）、(試験Ｎｏ．３５、３６、４５)の各グループにも見られる。
【０１１６】
上記の結果より、表面の放射率が同程度のときは、熱伝導率が高い素地鋼板を使用することによって、軟鋼（基準）を用いたときと同等またはそれ以上の放熱性が得られることがわかる。
【０１１７】
次に表９について考察する。表９は、塗装鋼板の表面および裏面に放熱性塗膜を形成したときの効果（特に内部雰囲気温度）を検討したものである。
【０１１８】
まず、試験Ｎｏ．６３〜７１のグループについて考察する。これらはいずれも、素地鋼板の板厚ｔ＝０．５ｍｍ（一定）で、表面（外側）の放射率ε0が０．５１〜０．５５の範囲内にあるものであり、裏面（裏側）の放射率ε1は、Ｎｏ．６３〜６５のε1＝０．１０、Ｎｏ．６６〜６８のε1＝０．５０、Ｎｏ．６９〜７１のε1＝０．６０である。また、素地鋼板の熱伝導率λおよび断面接触長さＬは、Ｎｏ．６３、６６、６９（λ、Ｌ）＝［６８．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、２．０ｍｍ］、Ｎｏ．６４、６７、７０＝［６８．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、３．０ｍｍ］、Ｎｏ．６５、６８、７１＝［７１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５．０ｍｍ］である。
【０１１９】
これらのうち素地鋼板の熱伝導率λ、表面の放射率ε0および断面接触長さＬが同じものを対比する。例えば試験Ｎｏ．６３、６６、６９の内部雰囲気温度を比較すると、裏面放射率ε1＝０．５０で本発明の好ましい要件（０．６０以上）よりも低いＮｏ．６６は、評価基準のＮｏ．６３に比べ、ＬＥＤ電球の内部雰囲気温度を１℃以上低下させることができなかった（内部雰囲気温度の評価：×）。これに対し、裏面放射率ε1＝０．６０で本発明の好ましい要件を満足するＮｏ．６９は、評価基準のＮｏ．６３に比べ、ＬＥＤ電球の内部雰囲気温度を１℃以上低下させることができた（内部雰囲気温度の評価：○）。
【０１２０】
同様の傾向は、同じグループ内の、（試験Ｎｏ．６４、６７、７０）、（試験Ｎｏ．６５、６８、７１）においても見られた。
【０１２１】
また、上記グループと同じ傾向は、表面の放射率ε0が一層高い試験Ｎｏ．７２〜８０（ε0＝０．６０〜０．６３）、更に一層高い試験Ｎｏ．８１〜９２（ε0＝０．７１〜０．８７）においても見られた。なかでも試験Ｎｏ．９０〜９２は、裏面の放射率ε1が０．８４〜０．８８と非常に高いため、ＬＥＤ電球の内部雰囲気温度を１．５℃以上低下させることができた(内部雰囲気温度の評価：◎）。
【０１２２】
上記の考察は内部雰囲気温度について着目したものであるが、ＬＥＤモジュールの表面温度Ｔ上昇抑制効果について検討すると、（２）式の左辺の値が本発明の要件を満足するものはＬＥＤモジュールの温度上昇抑制効果が得られた。
【０１２３】
例えば、裏面の放熱性塗膜が本発明の要件を満足しないもののうち、試験Ｎｏ．６５、６８、７１、７３、７４、７６、７７、７９、８０、８２、８３、８５、８６、８８、８９、９１、９２は、本発明で規定する（２）式を満足するためＬＥＤモジュールの温度上昇抑制効果が得られた。なかでも、試験Ｎｏ．６５、６８、７１、７４、７７、８０、８２、８３、８５、８６、８８、８９、９１、９２のものは、断面接触長さＬを長くすることにより著しいＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が見られた（評価：◎）。
【０１２４】
これに対し、試験Ｎｏ．６３、６４、６６、６７、６９、７０、７２、７５、７８、８１、８４、８７、９０は、本発明で規定する（２）式を満足しないため、ＬＥＤモジュールの表面温度上昇抑制効果が得られなかった（評価：×）。
【図１】
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