(57)【要約】      （修正有）【課題】熱の消散を改善したＬＥＤ照明器具の構造を提供する。【解決手段】少なくとも１つのＬＥＤチップ２００と、少なくとも１つのＬＥＤチップが配備される金属プレート２０４と、少なくとも１つのＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュール２５０と、金属プレートと接触するハウジング２０６であって、ＬＥＤモジュールがその内部に配備されるハウジングを含むＬＥＤ照明器具であって、このハウジングは、内表面および外表面を有する樹脂層２０５と、樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層２０７であって、金属プレートと接触する金属層を含み、樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する。【選択図】図２
2013026206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．少なくとも１つのＬＥＤチップと、
ｂ．前記少なくとも１つのＬＥＤチップが配備される金属プレートと、
ｃ．前記少なくとも１つのＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュールと、
ｄ．前記金属プレートと接触するハウジングであって、前記ＬＥＤモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具であって、
前記ハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ポリマーおよび／またはこれらのコポリマーからなる群から選択される熱可塑性樹脂を含む、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される、請求項２に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂組成物が、１０7Ωｃｍより大きい体積抵抗率ρを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項５】
前記金属層が、被膜処理された金属層が０．５〜０．８の熱放射率を有することを保証するに十分な平均厚さを有するアノードアルミニウム被膜を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項６】
前記金属層が、前記樹脂層の外表面の全長を被覆する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項７】
前記金属層が、前記樹脂層の外表面の２０〜２５ｍｍを被覆する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項８】
ＬＥＤ照明器具の内部に配備されるＬＥＤハウジングであって、
前記ＬＥＤ照明器具は、
少なくとも１つのＬＥＤチップと、
前記少なくとも１つのＬＥＤチップが配備される金属プレートと、
前記少なくとも１つのＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュールと、
を含み、
前記ハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から３６Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
ＬＥＤハウジング。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂組成物が、
ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むと共に、
１０7Ωｃｍより大きい体積抵抗率ρを有し、かつ、
前記金属層は、
アノードアルミニウム酸化被膜を含み、
２５Ｗ／ｍ，Ｋ〜３２Ｗ／ｍ，Ｋの熱伝導率と、０．６〜０．８の熱放射率とを有し、
前記樹脂層の外表面の２０〜２５ｍｍを被覆する、
請求項８に記載のＬＥＤハウジング。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのＬＥＤチップの３ｍｍ以内において測定される温度が７０℃未満である、請求項８または９に記載のＬＥＤハウジングのＬＥＤ照明器具における使用。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのＬＥＤチップの３ｍｍ以内において測定される温度が、７０℃より少なくとも１２℃低い、請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
ＬＥＤ照明器具内に配備される少なくとも１つのＬＥＤチップの３ｍｍ以内の温度を７０℃未満に維持するステップ、
を含む方法であって、
前記ＬＥＤ照明器具は、
ａ．少なくとも１つのＬＥＤチップと、
ｂ．前記少なくとも１つのＬＥＤチップが配備される金属プレートと、
ｃ．前記少なくとも１つのＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュールと、
ｄ．前記金属プレートと接触するハウジングであって、前記ＬＥＤモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含み、
前記ハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から３６Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのＬＥＤチップが配備されるＬＥＤ照明器具の金属プレートを、前記ＬＥＤ照明器具用のハウジングに固定するステップ、
を含むＬＥＤ照明器具の製作方法であって、
前記ハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）前記樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
前記樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、かつ、
前記金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から３６Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書においては、２層のハウジングであって、外側の金属層によって完全にまたは部分的に被覆される内側の樹脂層を有するハウジングを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具について記載する。この金属層は、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）の熱伝導率と０．５〜０．８の熱放射率とを有し、ＬＥＤチップが配備される金属プレートと接触している。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具は、光源として、高い光の強度と白熱電球よりも長い作動寿命とを提供する。ＬＥＤ照明器具は、通常、ＬＥＤモジュールとそのモジュール用のハウジングとを含む。ＬＥＤモジュールは、本質的には半導体であり、ＬＥＤチップ（発光源）とそのチップ用の担体とを含む。ＬＥＤチップは、本質的には、フィラメントの代わりに組み込み回路ドライバを有するかあるいは外部回路に電子接続される電球であり、電気がＬＥＤモジュールに通じると光が放射される。チップ、すなわち光源は、ある程度モジュールの内部に位置するので、光が長時間チップから射出する場合は、７０℃を超える可能性があるチップからの熱がモジュール内部に発生することがあり得る。そのため、多くの従来型のＬＥＤ照明器具は、ＬＥＤモジュールから熱を効果的に消散させる熱バイアスとなる構造−通常ＬＥＤ制御ドライバカバーと呼称される−をも含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０５５２４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ＬＥＤモジュールが発生する熱を消散すると共に、モジュールおよびその回路用の構造支持体となる役割を果たすのがＬＥＤハウジングである。種々の構造的配置のＬＥＤ照明器具が開示されてきたが、そのハウジングがその構成および部品の配置のために熱の消散を促進するようなＬＥＤ照明器具に対する必要性はなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに提供する解決策は、
ａ．少なくとも１つのＬＥＤチップと、
ｂ．ＬＥＤチップが配備される金属プレートと、
ｃ．ＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュールと、
ｄ．金属プレートと接触するハウジングであって、ＬＥＤモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具であって、
このハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具である。
【０００６】
本発明は、以下の図面によってさらに完全に表現されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】先行技術による従来型のＬＥＤ照明器具の断面図を示す。
【図２】本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の断面図を示しており、本明細書に記載するＬＥＤハウジングを示している。
【図３】図３Ａは、金属層のみを有するＬＥＤハウジングを含むＬＥＤ照明器具の断面図を示す。図３Ｂは、図３ＡのＬＥＤ照明器具の熱的特性を模擬するＬＥＤ模擬試験装置の断面図を示す。
【図４】図４Ａは、ポリマー樹脂層のみを有し金属被覆層を有しないＬＥＤハウジングを含むＬＥＤ照明器具の断面図を示す。図４Ｂは、図４ＡのＬＥＤ照明器具の熱的特性を模擬するＬＥＤ模擬試験装置の断面図を示す。
【図５】図５Ａは、ポリマー樹脂層を完全に被覆する金属層を有する２部分構成のＬＥＤハウジングを含む、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の断面図を示す。図５Ｂは、図５ＡのＬＥＤ照明器具の熱的特性を模擬するＬＥＤ模擬試験装置の断面図を示す。
【図６】図６Ａは、長さ２５ｍｍの金属層であり、樹脂層を部分的に被覆する金属層を有する２部分構成のＬＥＤハウジングを含む、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の断面図を示す。図６Ｂは、図６ＡのＬＥＤ照明器具の熱的特性を模擬するＬＥＤ模擬試験装置の断面図を示す。
【図７】図７Ａは、長さ２０ｍｍの金属層であり、樹脂層を部分的に被覆する金属層を有する２部分構成のＬＥＤハウジングを含む、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の断面図を示す。図７Ｂは、図７ＡのＬＥＤ照明器具の熱的特性を模擬するＬＥＤ模擬試験装置の断面図を示す。
【図８】比較例２または３として用いた長方形試験片であって樹脂層のみから構成される試験片の平面斜視図を示す。
【図９】金属層によって完全に被覆された樹脂層を有する実施例Ｅ１およびＥ４において用いた長方形試験片の平面斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
定義
本明細書において議論され、かつ請求項において引用される用語の意味を解釈するために、以下の定義を用いるものとする。
本明細書に用いる場合、冠詞の「ａ」は、１つと同様に１つよりも多いものをも示し、必ずしもその関連名詞を単数に制限しない。
本明細書に用いる場合、用語の「約（ａｂｏｕｔ）」および「・・・または約・・・で（ａｔ  ｏｒ  ａｂｏｕｔ）」は、当該の量または値が、指示された値、あるいは、近似的に同じまたはおよそ同じ何らかの他の値であり得ることを意味する。この用語は、類似の値が、請求項に引用される等価の結果または効果を実現することを伝達するように意図されている。
本明細書に用いる場合、用語の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ／ｈａｖｉｎｇ）」、あるいはこれらの任意の他の変形句は、非排他的な包摂を意味する。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、列挙された要素のみに限定されるのではなく、明示的には列挙されていない他の要素、あるいは、本来固有の他の要素を包含することができる。さらに、「または、あるいは（ｏｒ）」は、明示的にそうでない旨言明されない限り、包含的な「ｏｒ」を意味し、排他的な「ｏｒ」を意味しない。例えば、条件「Ａまたは、あるいはＢ（Ａ  ｏｒ  Ｂ）」は、次のいずれか一項によって満足される。すなわち、「Ａが真であり（または存在し）、Ｂが偽である（存在しない）」、「Ａが偽であり（または存在せず）、Ｂが真である（または存在する）」、および、「ＡおよびＢの両者が真である（または存在する）」である。
本明細書に用いる場合、用語の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ／ｈａｖｉｎｇ）」、「から実質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」、および「から構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」、あるいはこれらの任意の他の変形句は、非排他的な包摂または排他的な包摂のいずれかを意味することができる。
これらの用語が非排他的な包摂を意味する場合は、要素のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、列挙された要素に限定されるのではなく、明示的には列挙されていない他の要素、あるいは、本来固有のものと言える他の要素を包含することができる。さらに、明示的にそうでない旨言明されない限り、「または、あるいは（ｏｒ）」は、包含的な「ｏｒ」を意味し、排他的な「ｏｒ」を意味しない。例えば、条件「Ａまたは、あるいはＢ（Ａ  ｏｒ  Ｂ）」は、次のいずれか一項によって満足される。すなわち、「Ａが真であり（または存在し）、Ｂが偽である（存在しない）」、「Ａが偽であり（または存在せず）、Ｂが真である（または存在する）」、および、「ＡおよびＢの両者が真である（または存在する）」である。
これらの用語が比較的に排他的な包摂を意味する場合は、これらの用語は、請求項の範囲を、当該発明の新規の要素に実質的に影響を及ぼすそれらの列挙された材料またはステップに制限する。
これらの用語が完全に排他的な包摂を意味する場合は、これらの用語は、請求項に明示的に列挙されないいかなる要素、ステップまたは構成要素をも排除する。
本明細書に用いる場合、用語の「製品（ａｒｔｉｃｌｅ）」は、未完成のまたは完成した品目、物品または物体、あるいは、未完成のまたは完成した品目、物品または物体の要素または特徴を意味する。本明細書に用いる場合、製品が未完成である時は、用語の「製品」は、完成した製品に含まれるであろう任意の品目、物品、物体、要素、装置など、および/または、完成製品にするためにさらなる加工処理が施されるであろう任意の品目、物品、物体、要素、装置などを意味することができる。本明細書に用いる場合、製品が完成している時は、用語の「製品」は、完成するための加工処理が施されており、それによって特定の使用／目的に適した品目、物品、物体、要素、装置などを意味する。
製品は、部分的に完成してさらなる加工処理が予定される１つ以上の要素または部分組立品、あるいは、完成製品を一緒に構成する他の要素／部分組立品と組み立てられる１つ以上の要素または部分組立品を含むことができる。さらに、本明細書に用いる場合、用語の「製品」は製品のシステムまたは形態を意味することができる。
本明細書に用いる場合、用語の「アルマイト被膜（Ａｌｍｉｔｅ／Ａｌｕｍｉｔｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）」は、「ｏｘｏ（ｏｘｏａｌｕｍａｎｏｘｙ）ａｌｕｍａｎｅ」のＩＵＰＡＣ名称、ＣＡＳ登録番号９０６６９−６２−８およびＡｌ2Ｏ3の化学式を有するアノード酸化被膜を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「内側の（ｉｎｎｅｒ）」は、ＬＥＤモジュールにより近いハウジング層としての樹脂層の配置を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「外側の（ｏｕｔｅｒ）」は、ＬＥＤモジュールから離れた側に配置される層としての金属層の配置を意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「被覆する（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」、「被覆された（ｏｖｅｒｌａｉｎ）」は、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングにおける樹脂層に対する金属層の方位を意味しており、金属層がＬＥＤモジュールから最も離れた樹脂層の表面上にかつそれに隣接して配置され、従って、金属層をハウジングの外側の層として位置付けることを表している。
本明細書に用いる場合、用語の「熱伝導性の（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）」、「熱伝導率（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）」は、記号ｋによって示され、材料の熱伝導能力の特性を意味する。熱伝導率が高い材料を横切る伝熱は、熱伝導率が低い材料を横切る伝熱よりも速い速度で生起する。材料の熱伝導率は温度によって変化する。一般的に、材料は、平均温度が高くなる程、熱伝導性が高くなる。熱伝導率の逆数が熱抵抗率であり、記号  で表される。熱伝導率は、Ｗ／ｍ，Ｋの単位、すなわち、ワット毎メートル毎ケルビンで測定される。
本明細書に用いる場合、用語の「熱放射性の（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｍｉｓｓｉｖｅ）」、「熱放射率（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）」（通常、記号εまたはｅで表される）は、一般的に、材料の表面において放射によってエネルギーを射出する材料の相対的能力特性を意味する。それは、当該材料が放射するエネルギーの、同じ温度において黒体が放射するエネルギーに対する比である。真の黒体はε＝１であるのに対して、現実のいかなる物体の熱放射率もε＜１であろう。放射率は無次元量である。一般的に、材料が暗くかつ黒色になる程、熱放射率は１に近付く。材料の反射性が増大する程、その放射率は低下する。高度に研磨された銀の放射率は約０．０２である。
本明細書に用いる場合、用語の「電気絶縁性の（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ）」は、電荷の流れに抵抗する材料の性能を意味する。このような材料は誘電体であると呼称される。電気絶縁性能の典型的な指標は、記号ρ（ロー）で表される体積抵抗率である。「体積抵抗率（ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）」は「電気抵抗率（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）」としても知られるが、これは、材料が電流をどの程度強く遮るかを示す尺度を意味する。抵抗率が低いことは、電荷の移動を容易に許容する材料を表す。電気抵抗率のＳＩ単位はオームメートル（Ωｍ）である。
本明細書に用いる場合、用語の「熱可塑性ポリマー（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）」は、熱すると液体になり、十分に冷却すると凍結して非常にガラス的な状態になるポリマーを意味する。この特性のため、熱可塑性ポリマーは鋳造可能である。熱可塑性ポリマーは、その固有のガラス転移温度Ｔgを超えると、弾性を呈し可撓性を有する。第２のより高い融解温度Ｔm未満では、大抵の熱可塑性樹脂は、アモルファス領域と交互になる結晶性領域を有し、そのアモルファス領域内では、鎖はランダムコイルに近付いている。アモルファス領域は弾性をもたらし、結晶性の領域は強度および剛性に寄与する。
本明細書に用いる場合、用語の「熱の消散（ｈｅａｔ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ）」は、電子デバイスおよび回路が時間の経過と共に発生させる熱の消失を意味する。これは、これらのデバイスが信頼性を改善し、早すぎる故障を避けるために必要である。
本明細書に用いる場合、用語の「熱シンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）」は、固体材料内部で発生した熱を、空気または液体のような流体媒体に伝達する構成要素または組立品を意味する。熱伝導に関するＦｏｕｒｉｅｒの法則は、ｘ方向の１次元形式に簡単化した形において、材料体内部に温度勾配が存在すると、その温度勾配および伝熱断面積の積に比例する速度で、熱が高温領域から低温領域に伝達されることを示している。
本明細書に用いる場合、用語の「温度勾配」は、温度の差異であり、差分［ｄ］Ｔ0−Ｔ1または差分［ｄ］Ｔ1−Ｔ2として特定される。
本明細書に用いる場合、伝熱断面積は１に設定された。
本明細書に用いる場合、用語としての模擬ＬＥＤハウジングの「熱シンク効果（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ  ｅｆｆｅｃｔ）」は、ある特定の上記の温度勾配を横切って熱を伝達する模擬ＬＥＤハウジングの能力を意味する。この用語は、また、熱消散の有効性、またはこれらの模擬ＬＥＤハウジングの熱消散能力をも意味する。
本明細書に用いる場合、用語の「オーバーモールディング（ｏｖｅｒｍｏｌｄｉｎｇ）」は、金属層を含む第２構成要素の上に熱可塑性樹脂の部分が直接鋳造されるプロセスを意味する。オーバーモールディングは、一般的に、１つの密着した構成要素を形成するために、２つの別個の材料を使用することを意味している。オーバーモールディングには２種類の方法、すなわち、インサート法および「２回鋳造法（ｔｗｏ−ｓｈｏｔ）」があるが、インサートオーバーモールディング法がより一般的な方法であり、１つの材料（通常エラストマー）が、２次「基板」材料（通常剛性のプラスチックまたは物体）「の上に（ｏｖｅｒ）」成形される射出成形法である。
本明細書に用いる場合、「発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）」は「ＬＥＤ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「マイクロンメートル（ｍｉｃｒｏｎ  ｍｅｔｅｒｓ）」は「ミクロン」または「μｍ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「ミリメートル（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）」は「ｍｍ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「重量パーセント（ｗｅｉｇｈｔ  ｐｅｒｃｅｎｔ）」は「重量％」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ）」は「Ａｌ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「熱源（ｈｅａｔ  ｓｏｕｒｃｅ）」は「ＨＳ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗａｔｔｓ  ｐｅｒ  ｍｅｔｅｒ  ａｔ  °Ｋｅｌｖｉｎ）」は「Ｗ／ｍ，Ｋ」と略記することができる。
本明細書に用いる場合、「オームメートル（ｏｈｍ  ｍｅｔｅｒ）」は「Ωｍ」と略記することができる。
【０００９】
範囲
本明細書において明確に言及されるいかなる範囲も、明示的にそうでない旨言明されない限り、その終端値を包含する。範囲としての量、濃度、あるいは他の値またはパラメータへの言及は、任意の上限範囲値および任意の下限範囲値の任意の対から形成されるすべての範囲を、そのような対が本明細書に別個に開示されているか否かには関係なく特定的に開示している。本明細書に記載するプロセスおよび製品は、本明細書における範囲の規定において開示される特定の値に限定されない。
【００１０】
好ましい変形態様
本明細書に記載するプロセス、組成物および製品の、材料、方法、ステップ、値および／または範囲などに関する任意の変形態様の本明細書における開示は、−好ましい変形態様として特定されていてもいなくても−このような材料、方法、ステップ、値、範囲などの任意の組合せを包含する任意のプロセスおよび製品を開示するように特別に意図されている。請求項に対する鮮明かつ十分な支持を提供するために、このように開示されるいかなる組合せも、本明細書に記載するプロセス、組成物および製品の好ましい変形態様であるように特別に意図されている。
【００１１】
一般的事項
本明細書においては、次のような発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具が記載される。すなわち、
ａ．少なくとも１つのＬＥＤチップと、
ｂ．少なくとも１つのＬＥＤチップが配備される金属プレートと、
ｃ．少なくとも１つのＬＥＤチップと電気接触するＬＥＤモジュールと、
ｄ．金属プレートと接触するハウジングであって、ＬＥＤモジュールがその内部に配備されるハウジングと、
を含む発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具であって、
このハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する、
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器具である。
【００１２】
また、本明細書においては、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の内部に配備されるＬＥＤハウジングが記載される。
この場合、このＬＥＤハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する。
【００１３】
本明細書に記載するいかなるＬＥＤ照明器具またはＬＥＤハウジングにおいても、熱可塑性樹脂組成物は、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ポリマーおよび／またはこれらのコポリマーからなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むことができる。本明細書に記載するいかなるＬＥＤ照明器具においても、熱可塑性樹脂は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択することができ、１０7Ωｃｍより大きい体積抵抗率ρを有することができる。本明細書に記載するいかなるＬＥＤ照明器具の金属層も、被膜処理された金属層が０．５〜０．８の熱放射率を有することを保証するに十分な程度の厚さのアノードアルミニウム被膜を含むことができる。さらに、金属層は、樹脂層の外表面の全長、または１０ｍｍ、または１５ｍｍ、または２０ｍｍ、または２５ｍｍ、または３０ｍｍ、または３５ｍｍ、または４０ｍｍ、または５０ｍｍのいずれかを被覆することができる。
【００１４】
本明細書に記載する好ましいＬＥＤハウジングにおいては、熱可塑性樹脂組成物は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの任意の混合物からなる群から選択される熱可塑性樹脂を含むことができ、１０7Ωｃｍより大きい体積抵抗率ρを有することができる。また、本明細書に記載する好ましいＬＥＤハウジングにおいては、金属層は、アノードアルミニウム酸化被膜を含むことができ、２５Ｗ／ｍ，Ｋ〜３２Ｗ／ｍ，Ｋの熱伝導率と、０．６〜０．８の熱放射率とを有することができ、かつ、樹脂層の外表面の２０ｍｍ〜２５ｍｍを被覆することができる。
【００１５】
また、本明細書においては、ＬＥＤ照明器具における本明細書に記載するＬＥＤハウジングの使用が記載される。これによって、少なくとも１つのＬＥＤチップの、５ミリメートル、または４ミリメートル、または３ミリメートル、または２ミリメートル、または１ミリメートル以内において測定される温度が７０℃未満になる。少なくとも１つのＬＥＤチップの、５ミリメートル、または４ミリメートル、または３ミリメートル、または２ミリメートル、または１ミリメートル以内において測定される温度は、好ましくは、７０℃より、少なくとも１０℃、または１１℃、または１２℃、または１５℃、または１８℃だけ低い。
【００１６】
また、本明細書においては、本明細書に記載する任意のＬＥＤ照明器具内に配備される少なくとも１つのＬＥＤチップの、５ミリメートル、または４ミリメートル、または３ミリメートル、または２ミリメートル、または１ミリメートル以内の温度を、７０℃未満に、あるいは、７０℃より少なくとも１０℃、または１１℃、または１２℃、または１５℃、または１８℃だけ低く維持するステップ、
を含むプロセスが記載される。
【００１７】
また、本明細書においては、ＬＥＤ照明器具の製作プロセスが記載される。このプロセスは、
本明細書に記載する任意のＬＥＤ照明器具の金属プレートであって、少なくとも１つのＬＥＤチップがその上に配備される金属プレートを、本明細書に記載する任意のＬＥＤハウジングに装着するステップを含み、
このハウジングは、
ｉ）内表面および外表面を有する樹脂層と、
ｉｉ）その樹脂層の外表面の少なくとも一部分の上に被覆状に配備される金属層であって前記金属プレートと接触する金属層と、
を含み、
樹脂層は熱可塑性樹脂組成物を含み、
金属層は、アルミニウム合金を含むと共に、少なくとも２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）から４０Ｗ／ｍ，Ｋまでの熱伝導率と、０．５〜０．８の熱放射率とを有する。
【００１８】
先行技術のＬＥＤ照明器具
図１は、先行技術による従来型のＬＥＤ照明器具１０の断面図を示す。このＬＥＤ照明器具１０は、回路ボード１０２の上に実装されるＬＥＤチップ１００を有し、回路ボード１０２は、続いて金属プレート１０４の上に直接接触するように装着される。ＬＥＤチップ１００は光源として機能し、熱を放射し、従って熱源としても作用する。
【００１９】
金属プレート１０４は、通常金属製のハウジング１０６と直接接触すると共にそれに取り付けられ、制御ドライバ１０８と、電気絶縁材料からなるそのカバー１１０とを閉囲する。ＬＥＤモジュール１５０は、金属プレート１０４と、ＬＥＤチップ１００と、制御ドライバ１０８と、カバー１１０とを包含する。
【００２０】
金属プレート１０４は、回路ボード１０２用の支持部材を提供する他に、チップが放射する熱を消散する。電極１１２、１１４が、ハウジング１０６に対する基礎を形成すると共に、制御ドライバ１０８を外部電源に接続する。電気絶縁材料からなる絶縁性樹脂１１６が、ハウジングを各電極から分離し、かつ、電極を相互に電気絶縁する。電極１１２は、図示のようにハウジングが載る基礎として機能し、絶縁性樹脂１１６によって電極１１２から絶縁される電極１１４は、外部電源に接続されるか、接続することができる。種々の電気的な構成要素を接続する電気配線は示されていない。
【００２１】
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の構造
図２は、本明細書に記載しかつ特許請求するＬＥＤ照明器具の一変形態様を示す。本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジングは、先行技術のＬＥＤ照明器具に比べて、ＬＥＤチップまたはＬＥＤモジュールからの周囲環境への一層良好な熱の伝達を提供する。すなわち、ハウジングの構造が、ハウジング材料の伝導特性と一緒になって、既知の場合よりも一層良好な、ＬＥＤチップから熱を消散する熱シンク効果を提供する。伝熱における改良は、部分的には、先行技術によるＬＥＤ照明器具が殆ど完全に金属製のハウジングを有し、そのハウジングが、ハウジングから分離した要素としてのＬＥＤ制御ドライバカバーを含んでいるという状況から生じている。
【００２２】
図２は、回路ボード２０２の上に実装されたチップ２００を有するＬＥＤ照明器具２０を示す。この回路ボード２０２は、続いて金属プレート２０４の上に直接接触するように装着される。制御ドライバ２０８を閉囲するハウジング２０６は、樹脂層２０５および金属層２０７を含み、この金属層２０７は樹脂層の外表面上に被覆状に配備される。樹脂層２０５は、本明細書に記載する電気絶縁性の熱可塑性組成物から製作されており、制御ドライバ２０８用のカバーとしての役割を果たすので、図１の先行技術によるＬＥＤ照明器具における要素１１０と同じ機能を有する。
【００２３】
金属層２０７は、金属プレート２０４と接触していると同時に樹脂層２０５の上に配備されており、それによって、ＬＥＤ照明器具のＬＥＤチップ端部における金属ハウジング部分を形成している。金属層２０７は、樹脂層２０５の外表面の全表面または一部分を被覆することができる。図２は、金属層２０７が、樹脂層２０５の外表面を、金属プレート２０４から制御ドライバ２０８の長さの少なくとも一部分に相当する長さにわたって被覆する状況を表現している。図５Ａは、金属層２０７が、樹脂層２０５の全外表面を被覆する状況を表現している。電極２１２および２１４は、樹脂層２０５と同じまたは類似の絶縁性熱可塑性組成物製とすることができる絶縁性樹脂２１６によって絶縁される。図１に示す従来型のＬＥＤ照明器具とのこの構造的差異のために、図２のＬＥＤモジュール２５０はＬＥＤ照明器具２０と実質的に一致することになる。
【００２４】
図１に示す先行技術によるＬＥＤ照明器具と、本明細書に記載されかつ図２に表現されるＬＥＤ照明器具との間の主たる構造的差異は、（１）別個の制御ドライバカバー１１０（図１）が不必要として取り除かれたこと、（２）ハウジング２０６（図２）が、（図１における）カバー１１０の場所を占めると共に、２層を有する、すなわち、樹脂層２０５と、部分的にまたは全体的に広がる被覆金属層２０７とを有すること、である。樹脂層２０５は、制御ドライバカバーおよびハウジングの両者として作用し得る。その理由は、（１）樹脂層２０５は、制御ドライバを閉囲するのに適した空洞を形成するように任意の適切な幾何学的形状に射出成形できるからであり、かつ、（２）樹脂層２０５は、電気絶縁性の熱可塑性組成物から構成されるので、絶縁性樹脂２１６と一体化することができ、その結果、従来型の主として金属製のＬＥＤ照明器具のハウジングより軽量の単一ＬＥＤハウジングが作り出されるからである。
【００２５】
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジングはいかにしてＬＥＤチップから熱を伝達するか
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具は、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジング構造の２部分構成の特性に依拠しており、特に以下の特徴、すなわち、（１）金属層を含む材料の選択、（２）樹脂層が金属層によって完全にまたは部分的に被覆されること、（３）金属層が、ＬＥＤチップを最終的に保持する金属プレートと接触していること、および、（４）樹脂層が絶縁性であること、に依拠している。従って、熱源としてのＬＥＤチップから熱を放散する有効な伝熱を促進するのは、金属層および金属プレートの間の接触を包含するハウジング構造であり、同時に、金属層および樹脂層の材料特性である。
【００２６】
要点を言えば、樹脂層が、ＬＥＤモジュールに最も近いその位置において熱的絶縁層として作用し、ＬＥＤチップおよびＬＥＤモジュールからの熱が主として金属プレートを通って流れるようにすることである。金属層は、樹脂層を被覆すると共に金属プレートに電気的に接続されているので、金属プレートからの熱を周囲環境に流すための熱シンクとして作用する。さらに、金属層の熱伝導率と熱放射率とが、金属層の熱シンクとしての有効性を決定するのに役立つ。
【００２７】
具体的には、また図２を続けて参照すると、本明細書に記載する２層のハウジング構造を通る有効な伝熱を促進するために、金属層２０７は、十分に高い熱伝導率、すなわち２０ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）より高い熱伝導率と、十分に高い熱放射率、すなわち０．５より大きいεとの複合特性を有するように選択されるべきである。このような複合特性を有する適切な材料として、マグネシウム、アルミニウム、チタンなどが含まれるが、これに限定されない。アルミニウムが、軽量であり、かつ、一般的にアルマイト（ＡｌｍｉｔｅまたはＡｌｕｍｉｔｅ）被膜と呼称されると共に「ｏｘｏ（ｏｘｏａｌｕｍａｎｙｌｏｘｙ）ａｌｕｍａｎｅ」のＩＵＰＡＣ［国際純正・応用化学連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｎｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｕｒｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）］名称を有するアノードアルミニウム酸化被膜で被膜処理できるので、好ましい。
【００２８】
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジングにおいては、金属層として、アルミニウム合金、特に、一般的に利用可能なアルミニウム−ケイ素−銅合金であるＡＤＣ１２合金を使用することができる。ＡＤＣ１２合金の熱伝導率は約９６Ｗ／ｍ，Ｋであるが、その熱放射率εは非常に低く、約０．０２〜０．０４である。
【００２９】
ＡＤＣ１２はＬＥＤ照明器具のハウジング用の鋳造材料として一般的に使用されてきたが、そのコストがアルマイト被膜処理アルミニウムより相対的に高く、その低い熱放射率（０．０２〜０．０４）のために、時に、ＬＥＤ照明器具における熱の消散が不十分になる場合があった。この理由から、金属層は、好ましくは、アルマイト被膜処理アルミニウム合金を含むことができ、これは、アルマイト被膜処理ＡＤＣ１２アルミニウム合金とすることが可能である。アルマイト被膜処理アルミニウム合金層は、熱放射率と熱伝導率との間の良好な均衡を有するべきである。アルマイト被膜処理ＡＤＣ１２合金層の場合、アルマイト被膜の熱伝導率は２１Ｗ／ｍ，Ｋで、合金層のそれは９６Ｗ／ｍ，Ｋであり、一方、全体層の熱放射率は０．５〜０．８である。
【００３０】
発明者らは、２０〜４０Ｗ／ｍ，Ｋの熱伝導率および０．５〜０．８の熱放射率の複合特性を有する材料が、意外なことに、９６Ｗ／ｍ，Ｋの熱伝導率および０．０２〜０．０４の熱放射率を有する非被膜処理アルミニウム合金と同じレベルの熱放散性能を呈することを発見した。要点を言えば、発明者らは、
ＬＥＤハウジングにおける金属層として、アルマイト被膜処理アルミニウム合金を使用すること、
樹脂層として、電気絶縁性の熱可塑性樹脂組成物を使用すること、
金属層を金属プレートに結合すること、および、
金属層を、樹脂層の外表面上に少なくとも部分的に被覆すること、
を組み合わせることによって、
ＬＥＤハウジングにおける熱シンク機能が強化され、ＬＥＤチップの温度が７０℃未満に維持されることを見出した。このようなＬＥＤハウジングはＬＥＤ照明器具の寿命および効用を拡大する。本明細書に記載するＬＥＤハウジング内のＬＥＤチップの温度は、７０℃よりも少なくとも１０℃低く、さらに好ましくは７０℃よりも少なくとも１２℃低く、最も好ましくは７０℃よりも少なくとも１５℃低く維持されることが望ましい。
【００３１】
熱伝導率および熱放射率
熱伝導率は、材料の熱を伝導する固有特性であり、記号ｋで表示され、物理的には、単位面積当たり、単位厚さ当たり、単位温度差（差分［Δ］Ｔ）当たりの材料を貫通する熱伝導の速度として定義され、ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ，Ｋ）として測定される。熱伝導率の逆数が、抵抗率であり体積抵抗率としても知られる。これは、材料がどの程度強く電流に抵抗するかの尺度である。これは、ロー（ρ）で表示され、通常ケルビンメートル毎ワット（Ｋ・ｍ／Ｗ）で測定される。低抵抗率は、電荷の移動を容易に可能にする材料を示す（オームメートル［Ωｍ］で測定される）。
【００３２】
材料の熱伝導率は温度によって変化する。一般的に、材料の熱伝導性は、平均温度の上昇と共に増大する。さらに、金属においては、Ｗｉｅｄｅｒｍａｎｎ−Ｆｒａｎｚの法則に従って、熱伝導率が近似的に導電率に合致する。熱伝導率の決定は、主として経験的に行われ、多くの測定方法がある。各測定方法は、材料の熱的特性および媒体温度に依拠している。本明細書において使用する材料の熱伝導率は科学文献に報告されている。
【００３３】
材料の熱放射率（記号εまたはｅとして表示される）は、その表面が放射によってエネルギーを射出する相対的能力である。それは、当該材料が放射するエネルギーの、同じ温度において黒体が放射するエネルギーに対する比である。真の黒体はε＝１であるのに対して、現実のいかなる物体もε＜１であろう。放射率は無次元量である。一般的に、材料が暗くかつ黒色になる程、その熱放射率は１に近付く。材料の反射性が増大する程、その放射率は低下する。高度に研磨された銀の放射率は約０．０２である。
【００３４】
放射率は、温度、射出角度および波長のような因子によって変化する。放射線にさらされる明るい表面または反射性の表面または金属の表面は、暗い非金属の表面よりも低い温度を維持する傾向がある。典型的な仮定は、表面のスペクトル放射率が波長によって変化せず、従って放射率が一定であるというものである。これは、「灰色体の仮定（ｇｒａｙ  ｂｏｄｙ  ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ）」として知られている。
【００３５】
材料の放射率は一般的にその厚さによって変化するが、文献に報告される放射率は、無限厚さのサンプルに対するものであると仮定されている。従って、より薄い材料サンプルの放射率は文献に報告される値よりも低いであろう。
【００３６】
金属層２０７（図２）が、十分な熱伝導率、すなわち２０Ｗ／ｍ，Ｋより高い熱伝導率と、十分な放射率、すなわち０．５より大きい放射率との複合特性を呈することを容易にするため、アノードアルミニウム酸化被膜は１０ミクロンより厚い平均厚さを有することが望ましい。一般的に、アノード酸化被膜層の厚さが１０ミクロン以下になると、被膜処理された金属の表面における熱放射率が通常０．５未満になる。それにも拘らず、被膜処理された金属層が、その表面における０．５より大きい熱放射率と、その芯部において９６Ｗ／ｍ，Ｋより高く、その表面において２０Ｗ／ｍ，Ｋより高い熱伝導率とを呈する限り、アノード酸化被膜の平均厚さを１０ミクロン以下とすることができるのである。これによって、金属層が、ＬＥＤモジュール内部で発生する熱を周囲大気に伝達する効率的な熱シンクとして機能することが保証される。
【００３７】
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具における熱可塑性樹脂
ハウジング２０６の樹脂層２０５は、殆どいかなる電気絶縁材料からでも製作することができる。適切な材料としては次のようなものが包含されるが、これに限定されない。すなわち、１）例えば、天然ゴム、シリコーン、イソブチレンゴム、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）ポリマーおよび／または液体ゴムのカルボキシル基末端ブタジエンニトリル（ＣＴＢＮ）ゴムを含むゴム組成物、２）例えば、エポキシ、ポリウレタン、加硫ゴム、ポリエステルおよび／またはポリイミドを含む熱硬化性樹脂組成物、３）例えば、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ポリマーおよび／またはこれらのコポリマーを含む熱可塑性樹脂、および、４）これらの混合物、である。さらに特定的には、熱可塑性樹脂は、ポリエステルテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、コポリエーテルエステルエラストマーおよびこれらの混合物からなる群から選択することができる。ポリエステルまたはコポリエステルを含む商業的に利用可能な熱可塑性組成物として、Ｒｙｎｉｔｅ（登録商標）、Ｃｒａｓｔｉｎ（登録商標）、Ｓｏｒｏｎａ（登録商標）およびＨｙｔｒｅｌ（登録商標）が含まれるが、これらはすべてＤｕＰｏｎｔから入手できる。
【００３８】
ＬＥＤチップが劣化する前の通常のＬＥＤ照明器具の外表面における最高許容可能温度は一般的に約７０℃であるので、適切な熱硬化性樹脂組成物は、このような高温における樹脂層の機械的強度および安定性を増大するために、アミン、酸、無水物、イソシアネート、ハロゲン、アルコールおよびエポキシドのような官能基を含むことができる。適切な熱可塑性樹脂組成物は、放射、あるいは化学的橋かけ剤の添加のような橋かけプロセスにかけることができる。
【００３９】
樹脂層２０５（図２）における熱可塑性樹脂の電気絶縁は、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジングの熱シンクの有効性の改善をサポートする。すなわち、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具のハウジングにおける金属層の熱シンク性能をサポートするためには、樹脂層によるある一定レベルの絶縁性能が必要である。
これは次の理由からである。すなわち、
（１）電気絶縁体としての樹脂層が、ＬＥＤチップがＬＥＤモジュール内部において発生する熱の形成を促進すること、
（２）ＬＥＤチップがその上に配備される金属プレートが、ＬＥＤチップを７０℃未満の温度に維持するために、形成される熱を流出させなければならない導電性表面であり、この金属プレートからの熱の流出は、熱伝導表面との接触によって効率化されなければならないこと、および、
（３）金属層は、その材料特性と、それが金属プレートと接触していることと、それが樹脂層の外表面上に配備されていることとから、熱流を金属プレートから大気に導くこと、
という事情である。
【００４０】
材料の電気絶縁の代表的な測定基準は、記号ρで表示され、オームセンチメートル（Ωｃｍ）の単位で測定される抵抗率または体積抵抗率である。体積抵抗率は、実質的に導電率の逆数であり、導電率は、一般的に熱伝導率と同じであるか、あるいは実質的に類似している。
【００４１】
従って、ここに記載するＬＥＤ照明器具のハウジングは、（１）金属プレートと接触しかつ樹脂層を部分的にまたは全面的に被覆する金属層の構造的新規性、に基づいており、さらにまた、（２）ハウジングの樹脂層がある一定の体積抵抗率（すなわち熱伝導率の逆数）を有し、かつ同時に、前記金属層が、その表面および芯部におけるある一定の熱伝導率と、ある一定の熱放射率とを有するという新規性、に基づいている。ハウジングの構造と、特に金属層とが、ハウジング層の熱的特性の複合効果と連結されて、非被膜処理アルミニウム合金からなるハウジングの熱シンクの機能性を模倣する熱シンクを作り出す。
【００４２】
一般的には、樹脂層（図２に２０５として例示される）用としては、ＩＥＣ６００９３規格に従って測定される体積抵抗率として１０7Ωｃｍより大きい体積抵抗率ρを有する熱可塑性樹脂組成物が好ましい。このような熱可塑性樹脂組成物は、潤滑剤、流動性調整剤、熱安定剤、酸化防止剤、染料、顔料およびＵＶ安定剤などからなる群から選択される０〜２０重量パーセントの１つ以上の有機添加剤を、それらが、物理的特性または熱的特性に負の影響を及ぼさないという条件において含むことができる。
【００４３】
さらに、このような熱可塑性樹脂組成物は、０〜５０重量パーセント、または０．１〜５０重量パーセント、または１〜５０重量パーセント、または５〜４５重量パーセント、または１０〜４０重量パーセントの少なくとも１つの充填剤であって、熱可塑性樹脂組成物において通常用いられる任意の材料であり、補強剤を包含する充填剤を含むことができる。この少なくとも１つの充填剤は、その上の被膜、例えば熱可塑性樹脂組成物へのその付着性を改善するサイジングおよび／または被膜を有しても有しなくてもよい。この少なくとも１つの充填剤は有機物または無機物とすることができる。適切な充填剤には次のようなものが含まれるが、これに限定されない。すなわち、粘土、海泡石、タルク、ケイ灰石、雲母および炭酸カルシウムのような鉱物；繊維、破砕ガラス、中実または中空のガラス球のような種々の形態のガラス；カーボンブラックまたは炭素繊維のような炭素；二酸化チタン；短繊維、フィブリルまたはフィブリドの形態のアラミド；酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウムのような難燃剤；およびこれらの任意の組み合わせ、である。この少なくとも１つの充填剤は、本明細書に記載する熱可塑性樹脂組成物の５０重量パーセントを超えてはならない。
【００４４】
樹脂層２０５として使用するのに適した本明細書に記載する熱可塑性樹脂組成物は、絶縁層２１６を含む、ＬＥＤハウジングまたはＬＥＤ照明器具の任意の他のポリマー部分における誘電体としても役立てることができる。
【００４５】
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具の製作
本明細書に記載するＬＥＤ照明器具は、ハウジングの樹脂層の上部に全面的にまたは部分的にハウジングの金属層をオーバーモールディングすることによってＬＥＤハウジングを製作することを含意している。本質的な点は、オーバーモールディングが、樹脂層の表面上に金属層を一体化し、ハウジングをＬＥＤ金属プレートに電気的に接続するという点である。このＬＥＤ金属プレートはＬＥＤ回路ボードには電気的に接続されていない。オーバーモールディングは、金属層を熱および／または圧力によって成形し、金属層とハウジングの樹脂層との間の付着を改善する押し出しまたは圧縮成形のような任意の従来型プロセスによって行うことができる。
【００４６】
樹脂層をより良好に固定するための不規則表面を形成するために、樹脂層に隣接する金属層の表面に、シリコンプライマーを塗布するか、あるいは代替方式としてアノード酸化被膜処理を施すことができる。（特許文献１）は、この目的のためのアノード酸化被膜処理を記載している。
【００４７】
ＬＥＤ照明器具の金属プレートを、本明細書に記載する２部分構成のＬＥＤハウジングと接触させるために、金属プレートを、ハウジングの金属層に、ネジなどのような機械的手段によって直接的に、あるいはコーキングのような付着手段によって固定することができる。
【実施例】
【００４８】
実施例は、本明細書に記載するＬＥＤハウジングのオーバーモールドされた金属層−樹脂層構造の、熱をＬＥＤ熱源から放散する有効性をさらに詳しく示す。これは、本明細書に記載するハウジングを模擬して、模擬された熱源からの種々の距離における熱の消散を測定することによって行った。
【００４９】
ＬＥＤ模擬試験
本明細書に記載するオーバーモールドハウジングによる熱の伝達を測定するために、ＬＥＤ模擬試験を行った。試験は、６ｍｍ幅×５０ｍｍ長さ×２ｍｍ厚さの寸法の長方形の試験片を用いて行った。この試験片は、本明細書に記載する樹脂から成形され、本明細書に記載するオーバーモールドハウジングを模擬するために、表１に開示する０．３ｍｍ厚さの金属で被覆されている。長方形の試験片と、試験片上に載せられた模擬ＬＥＤ熱源とが、特定の一種類のＬＥＤモジュール、すなわち、ＬＥＤチップが一方の端部に配備され、その結果チップからの熱がＬＥＤ照明器具の一方の端部から発生するようなＬＥＤモジュールを近似する。
【００５０】
熱源としてのＬＥＤチップは、京セラ（株）から入手可能な特性評価用素子（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｉｄ：ＴＥＧ）チップを試験片の一端に装着することによって模擬した。温度センサーをＴＥＧチップから異なるいくつかの距離に取り付けた。距離Ｔ0はＴＥＧチップの直下であり、距離Ｔ1はＴＥＧチップから２０ｍｍ離れ、距離Ｔ2はＴＥＧチップから３５ｍｍ離れ、Ｔ1から１５ｍｍ離れている。熱源からの異なる距離における温度を測定することによって、熱源から熱を放散する模擬ハウジングの有効性、すなわち、熱シンクとして作用するその能力を示すことが期待された。
【００５１】
ＬＥＤ模擬試験用の材料
熱源：京セラ（株）から入手可能なＴＥＧチップＡＤ−Ａ６０８６Ａ７；
熱源に対する電圧値および電流値は、熱源自体の温度を８０．０℃に制御するために、それぞれ、３．９９Ｖおよび１００ｍＡに設定した；
熱シート：サンハトヤ（株）から入手可能なシリコーン熱シートＨＦ−５４３；
温度センサー：安達（株）から入手可能なＳＴ−２３Ｋ−１００−ＴＳ１．５；
アルミニウム合金：（株）大和合金製作所から入手可能なＡＤＣ１２（アルミニウム−ケイ素−銅ベースのアルミニウム合金）；
熱可塑性組成物：
（１）米国Ｄｅｌａｗａｒｅ州ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔからＣｒａｓｔｉｎ（登録商標）ＳＫ６０５ＮＣ０１０  Ｌｏｔ．ＡＦＣＫＨ１６１０１として商業的に入手可能な３０％ガラス強化ポリブチレンテレフタレート［ＰＢＴ］；
（２）熱伝導性［ＴＣ］ＰＢＴ＝２１重量パーセントのＰＢＴ；１２重量パーセントの難燃剤；１８重量パーセントの二酸化チタン［ＴｉＯ2］；４８重量パーセントの酸化マグネシウム［ＭｇＯ］；１重量パーセントの他の充填剤／添加剤。ＴＣ−ＰＢＴは、１５Ｗ／ｍ，Ｋの芯部の熱伝導率を有し、低充填剤濃度を有するＰＢＴに対する、３０％ガラス強化ＰＢＴを用いる金属−樹脂ハウジングの伝熱における差異を観察するために使用したものである。
【００５２】
長方形試験片の製作
表１のポリマー組成物を、３２ｍｍのＷｅｒｎｅｒおよびＰｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸スクリュー押出機において混練することによって調製した。殆どの材料を一緒に混合し、押出機の後部（バレル１）に装入した。しかし、熱伝導充填剤および繊維性充填剤は（１０バレルの内の）バレル５に側部供給した。バレルの温度は、溶融温度が約２７０℃であるポリブチレンポリマー組成物に対して約２５０℃に設定した。
【００５３】
ポリブチレンポリマー組成物を、型の温度を約１００℃として、長方形の試験片に射出成形した。各試験片は、表１に報告されるような長さが異なる金属被覆層を有する。樹脂を被覆する金属の長さを変えることによって、試験片の熱シンク特性が変化する。
【００５４】
図３〜７は、それぞれ、模擬されたＬＥＤ照明器具３０、４０、５０、６０および７０の５つの異なる構成と、それに対応する試験片３１、４１、５１、６１および７１とを示す。伝熱におけるその有効性について試験し、その結果を表１に記載した。
【００５５】
図３Ａは、ハウジング３０６を有する模擬されたＬＥＤ照明器具３０を示す。このハウジング３０６は、ＡＤＣ１２アルミニウム合金からなる金属層３０７のみを含み、樹脂層を欠いている。図３Ｂは、ＬＥＤ照明器具３０を模擬する試験片３１を示す。試験片３１は、長さ５０ｍｍの単一金属層３０７を示し、表１における比較例Ｃ１を表す。
【００５６】
図４Ａは、ハウジング４０６を有する模擬されたＬＥＤ照明器具４０を示す。このハウジング４０６は、３０％ガラス強化ＰＢＴまたはＴＣ−ＰＢＴのいずれかからなる樹脂層４０５のみを含み、金属層を欠いている。図４Ｂは、ＬＥＤ照明器具４０を模擬する試験片４１を示す。試験片４１は、長さ５０ｍｍの樹脂層４０７を示し、比較例Ｃ２およびＣ３を表す。
【００５７】
図５Ａは、金属層５０７によって完全に被覆された樹脂層５０５からなるハウジング５０６を有する模擬されたＬＥＤ照明器具５０を示す。図５Ｂは、ＬＥＤ照明器具５０を模擬する試験片５１を示す。５０ｍｍの長さＬ5を有する金属層によって完全に被覆された樹脂層を含むことによって、試験片５１は表１における実施例Ｅ１およびＥ４を表す。
【００５８】
図６Ａは、金属層６０７によって部分的に被覆された樹脂層６０５からなるハウジング６０６を有する模擬されたＬＥＤ照明器具６０を示す。図６Ｂは、ＬＥＤ照明器具６０を模擬する試験片６１を示し、この試験片においては、２５ｍｍの長さＬ6を有するその金属層が樹脂層を部分的に被覆している。試験片６１は表１における実施例Ｅ２およびＥ５を表す。
【００５９】
図７Ａは、金属層７０７によって被覆された樹脂層７０５からなるハウジング７０６を有する模擬されたＬＥＤ照明器具を示す。図６Ｂは、ＬＥＤ照明器具７０を模擬する試験片７１を示す。２０ｍｍの長さＬ7を有する金属層によって部分的に被覆された樹脂層を含むことによって、試験片７１は表１における実施例Ｅ３およびＥ６を表す。
【００６０】
図８は、樹脂層のみからなる比較例２または３として用いた長方形試験片の平面斜視図を示し、図９は、金属層によって完全に被覆された樹脂層を有する実施例Ｅ１およびＥ４において用いた長方形試験片の平面斜視図を示す。
【００６１】
熱源からの異なる距離における温度の測定
ＬＥＤ模擬試験において、Ｔ0は、熱源において測定した温度であり、従って、ＬＥＤ照明器具におけるＬＥＤチップの温度またそれに非常に近い場所の温度を近似した。一般的に、（室温において）使用するＬＥＤ照明器具の場合、ＬＥＤチップの熱的損傷を避けるために、Ｔ0は７０℃未満でなければならない。前記のように、Ｔ1は熱源から２０ｍｍの位置における温度、Ｔ2は熱源から３５ｍｍの位置における温度である。このため、熱源からの異なる位置において温度Ｔ0、Ｔ1およびＴ2を測定すると、測定された距離間の温度低下量が単純な引き算によって与えられる。
【００６２】
熱放射率および熱伝導率の測定
熱放射率の測定値は図８および９の試験片の中心から得たが、これは、それぞれ表１の実施例１〜３および４〜６に対応する。熱放射率の測定は日本板硝子テクノリサーチ（株）が実施した。この測定においては、当該サンプルの（波長範囲４〜２０マイクロメートルに対する）積分放射強度と、完全黒体の積分強度との比を、日本電子（株）から入手可能なＪＩＲ−５５００計器による赤外分光法を用いて測定した。
【００６３】
同じ試験片の熱伝導率も、試験片の中心において、レーザフラッシュ法（Ｌａｓｅｒ  Ｆｌａｓｈ  Ｍｅｔｈｏｄ）（ＡＳＴＭ  Ｅ１４６１）によって測定した。Ｔ℃における熱伝導率は次式（１）から計算できる。
λ（Ｔ）＝ａ（Ｔ）×Ｃｐ（Ｔ）×ρ（Ｔ）                              （１）
但し、
λ（Ｔ）は、Ｔ℃における熱伝導率、
ａ（Ｔ）は、ＮＥＴＺＳＣＨ社のＬＦＡ４４７を用いて測定したＴ℃における熱拡散率、
Ｃｐ（Ｔ）は、ＴＡインスツルメント社のＱ１００を用いて測定したＴ℃における比熱、
ρ（Ｔ）は、アルファーミラージュ（株）のＳＤ−２００Ｌを用いて測定したＴ℃における密度、
である。
【００６４】
【表１】
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ＬＥＤ模擬試験条件：
周囲温度：２５．７℃
熱源：ＴＥＧチップＡＤ−Ａ６０８６Ａ７（京セラ（株）から入手可能）；熱源に対する電圧値および電流値は、熱源自体の温度を８０．０℃に制御するためにそれぞれ３．９９  Ｖおよび１００ｍＡに設定した。
熱シート：シリコーン熱シートＨＦ−５４３（サンハトヤ（株）から入手可能）
温度センサー：ＳＴ−２３Ｋ−１００−ＴＳ１．５（安達（株）から入手可能）
アルマイト被膜処理アルミニウム：Ａｌｐｌｕｓ（商標）（コロナ工業（株）から入手可能）、厚さ；０．０１５ｍｍ（アルマイト）＋０．３ｍｍアルミニウム
樹脂：３０％ガラス強化ＰＢＴ（ｇｒＰＢＴ）：Ｃｒａｓｔｉｎ（商標）ＳＫ６０５ＮＣ（ＤｕＰｏｎｔ）
ＴＣ−ＰＢＴ：ＰＢＴ（２１重量％）／ＦＲ（１２％）／ＴｉＯ２（１８％）／ＭｇＯ（４８％）／その他（１％）
【００６５】
結果
この節は２部分に分かれる。第１部分は、熱源からの個別距離における温度測定結果、具体的には、表１に例示する模擬されたＬＥＤ照明器具ハウジングの、（熱源［“ＨＳ”］における／上の）Ｔ0と、Ｔ1（ＨＳから１５ｍｍ）と、Ｔ2（ＨＳから２０ｍｍ）とにおける温度測定結果を提示する。第１節は、また、熱源からのこれらの距離における温度の変化に対する樹脂層組成物の影響について説明する。
【００６６】
第２節は、表１に例示する模擬されたＬＥＤ照明器具ハウジングの、金属層のそれぞれ個別の長さ−５０ｍｍ、２５ｍｍまたは２０ｍｍ−におけるＴ0およびＴ1間の差異と、Ｔ1およびＴ2間の差異とについて説明する。この節は、金属層の長さと、その熱伝導率および熱放射率の組合せとによる金属層の熱シンク効果に焦点を当てる。
【００６７】
（熱源における）Ｔ0の結果
表１におけるＴ0の結果は、試験片の熱源において測定されたものであり、ＬＥＤチップ位置またはその下部における事例的／比較例的ＬＥＤ照明器具ハウジングの予期温度を模擬する。Ｔ0の結果を、ＬＥＤチップの機能が低下し始めるＬＥＤモジュールの内部温度である７０℃と比較することが重要である。
【００６８】
比較例１［ＣＥ１］は、２ｍｍ厚さのアルミニウム金属層のみのハウジングを備えたＬＥＤ照明器具を模擬するものであり、そのＴ0は４７．９℃であった。３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層のみのハウジングを備えたＬＥＤ照明器具を模擬するＣＥ２のＴ0は、８３．９℃であった。８３．９℃は７０℃より高いので、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層のみを有するＬＥＤ照明器具ハウジングは、実際にＬＥＤの機能不全を惹起するであろうことが予想される。ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層のみのハウジングを備えたＬＥＤ照明器具を模擬するＣＥ３のＴ0は、５６．２℃であった。
【００６９】
実施例１〜３は、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層と、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層とを有するハウジングを備えたＬＥＤ照明器具を模擬する。Ｔ0はそれぞれ５１．０℃、５１．２℃および５１．４℃であった。金属層の異なる長さ−それぞれ５０ｍｍ、２５ｍｍおよび２０ｍｍ−に対するＴ0の平均変動は僅かに０．４％であった。
【００７０】
同様に、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層と、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層とを含むハウジングを有するＬＥＤ照明器具を模擬する実施例４〜６のＴ0は、それぞれ５０．９℃、５０．９℃および５１．１℃であった。金属層の異なる長さ−それぞれ５０ｍｍ、２５ｍｍおよび２０ｍｍ−に対するＴ0の平均変動は僅かに０．１％であった。
【００７１】
従って、表１は、ＬＥＤチップの位置またはその直下における熱の消散が、ハウジングの金属層の異なる長さに依存していないことを示している。さらに重要な点は、すべての実施例Ｅ１〜Ｅ６のＴ0の測定値が、ＬＥＤチップの機能不全温度限界値である７０℃よりも少なくとも１７℃低いという点である。このため、６つのすべての実施例によって、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングがＬＥＤ照明器具の作動を容易にしかつ持続させると見られることが示唆されている。
【００７２】
さらに、表１は、６つのすべての実施例の平均Ｔ0が、熱放射率が０．０２のＡｌ合金からなるハウジングを表すＣＥ１のＴ0よりも僅かに６．７％しか高くないことをも示している。Ａｌ合金ハウジングの熱シンク効果は、アルミニウムの熱伝導率および熱放射率の複合効果から生じる。Ａｌ合金（ＡＤＣ−１２）の９６Ｗ／ｍ，Ｋの熱伝導率はアルマイトよりはるかに高い。それにも拘らず、Ｅ１〜Ｅ３およびＥ４〜Ｅ６は、模擬されたハウジングの２部分構成の構造の熱伝導率および熱放射率の複合効果のために、Ａｌ合金（ＡＤＣ−１２）のそれと殆ど等価の熱シンク性能を示した。
【００７３】
Ｅ１〜Ｅ３のＴ0はＥ４〜Ｅ６のＴ0より僅かに高い。これは、任意長さの金属層を含む３０％ＧＲ−ＰＢＴを用いても僅かに良好な熱シンク性能が得られるが、この３０％ＧＲ−ＰＢＴの代替品としてＴＣ−ＰＢＴを用いることによって、間違いなく非常に良好な結果が得られることを示唆している。
【００７４】
表１は、本明細書に記載する２部分構成のハウジングであって実施例によって模擬されるハウジングの熱消散が、アルミニウム合金のハウジングのそれに近く、極端な熱曝露からのＬＥＤチップの故障を明白に防止するであろうことを明示している。
【００７５】
Ｔ1の結果（ＨＳから２０ｍｍ）
表１におけるＴ1の結果は、試験片の熱源から１５ｍｍの位置において測定したその温度である。ＣＥ１（２ｍｍのＡｌ合金層のみ）のＴ1は４０．６℃、ＣＥ２（３０％ＧＲ−ＰＢＴ樹脂層のみ）のＴ1は２５．８℃、ＣＥ３（ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層のみ）のＴ1は３９．３℃であった。これらのデータは、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層のみが、その低い熱伝導率のために熱を伝達し得ないことを示している。
【００７６】
実施例１〜３（３０％ＧＲ−ＰＢＴ樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層）のＴ1は、それぞれ、４３．７℃、４３．５℃および２６．５℃であった。Ｅ１（５０ｍｍ金属層）およびＥ２（２５ｍｍ金属層）の間のＴ1の変動は僅かに０．２％であった。しかし、集合的にＥ１／Ｅ２（５０ｍｍ、２５ｍｍ）と、Ｅ３（２０ｍｍ金属層）との間のＴ1の平均変動は驚くべきことに３９％であった。Ｅ３の場合の低いＴ1は、Ｅ３用の温度センサーを、Ｅ１およびＥ２の場合のようにアルマイト層の上に装着せず、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層の上に装着したことによるものである。
【００７７】
実施例４〜６（ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層）のＴ1は、それぞれ、４３．５℃、４３．６℃および４１．４℃であった。Ｅ４（５０ｍｍ金属層）およびＥ５（２５ｍｍ金属層）の間のＴ1の変動は僅かに０．１％であった。しかし、集合的にＥ４−Ｅ５（５０ｍｍ、２５ｍｍ）と、Ｅ６（２０ｍｍ金属層）との間のＴ1の平均変動は５％であった。
【００７８】
Ｅ１〜Ｅ３のＴ1とＥ４〜Ｅ６のＴ1とを比較すると、ＴＣ−ＰＢＴの熱伝導率が３０％ＧＲ−ＰＢＴの熱伝導率よりも良好であるので、Ｔ0およびＴ1の間の全体的な温度の均等化が、ＴＣ−ＰＢＴ実施例（４〜６）の場合において遥かに良好であることを示している。さらに、ＴＣ−ＰＢＴ実施例（４〜６）の場合の異なる金属長さの熱消散における差異は実質的なものではなく、これは、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂を用いた場合、金属層の長さをいくらにしても、熱源から２０ｍｍの位置における熱消散が殆ど等しい効果を有することを予期させるものであった。
【００７９】
Ｔ2の結果（ＨＳから３５ｍｍ）
表１におけるＴ2の結果は、熱源から３５ｍｍに位置において測定したその温度であり、それは、比較用のＬＥＤ照明器具ハウジングと、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングとの、熱源から３５ｍｍ離れた位置における予期温度を模擬する。
【００８０】
表１は、２ｍｍ厚さのアルミニウム合金層のみから構成されるハウジングを有するＬＥＤ照明器具を模擬する比較例１のＴ2が３７．９℃であることを示している。３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層のみから構成されるハウジングを有するＬＥＤ照明器具を模擬する比較例２のＴ1は２５．７℃であり、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層のみから構成されるハウジングを有するＬＥＤ照明器具を模擬する比較例３のＴ1は３５．４℃であった。これらのデータは、金属層を具備しない３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層が熱をＴ1からＴ2へ伝達し得ないことを示している点において一致している。
【００８１】
実施例１〜３（３０％ＧＲ−ＰＢＴ樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層）のＴ2は、それぞれ、４０．２℃、２５．７℃および２５．７℃であった。すなわち、Ｅ２（２５ｍｍの金属層を有する）とＥ３（２０ｍｍの金属層を有する）との間のＴ2には変動はなかった。しかし、Ｅ１（５０ｍｍ）と、集合的にＥ２−Ｅ３（２０ｍｍ−３５ｍｍ）との間のＴ2の変動は約３６％であった。従って、表１は、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層を有するＬＥＤ照明器具における熱消散は、２５ｍｍまたは２０ｍｍ金属層のいずれかを具備する場合には１／３より多く低いことを示している。
【００８２】
実施例４〜６（ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層、および、異なる長さのアルマイト被膜処理アルミニウム金属層）の場合のＴ2は、それぞれ、４０．２℃、３８．６℃および３７．６℃であった。この３つの実施例におけるＴ2の平均変動は約２．４％であった。
【００８３】
Ｔ0およびＴ1間の差（ΔＴ0−Ｔ1）に関する結果
この議論においては、ΔＴ0−Ｔ1が低い方がより良好な熱消散性能を示す。すなわち、Ｔ0およびＴ1間の温度差は、熱源から２０ｍｍの位置における、異なる熱可塑性樹脂層の上部の異なる長さの金属層の熱シンクの有効性を示す。
【００８４】
ΔＴ0−Ｔ1は、Ｔ0（熱源において観測される）およびＴ1（ＨＳから２０ｍｍｍの位置で観測される）の間の温度差であり、Ｔ0からＴ1を減算して得られる。表１は、ＣＥ１、ＣＥ２およびＣＥ３の場合のΔＴ0−Ｔ1の値が、７．３℃、５８．１℃および１６．９℃であったことを示している。ＣＥ１、ＣＥ２およびＣＥ３は、それぞれ、２ｍｍ厚さのアルミニウム合金金属層、または３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層、またはＴＣ−ＰＢＴ樹脂層のいずれかの１層のみのＬＥＤ照明器具ハウジングを模擬するものであった。
【００８５】
Ｃ１〜Ｃ３模擬ＬＥＤハウジングは熱放射層または熱伝導層のいずれかを有するので、Ｔ0およびＴ1におけるＣＥ１〜ＣＥ３のＬＥＤ照明器具ハウジング温度の低下は、熱放射性材料と熱伝導材料との複合効果によるものでは全くあり得ない。従って、ＣＥ１〜ＣＥ３のΔＴ0−Ｔ1は、熱源からの距離による熱シンク効果のみ、すなわち熱消散のみを示すものであった。結局のところ、この熱消散は、ＣＥ１、ＣＥ２およびＣＥ３のＬＥＤ照明器具ハウジング層の固有の熱放射率または固有の熱伝導率に関係付けられた。
【００８６】
表１は、ガラス強化ＰＢＴ樹脂層による実施例の場合のΔＴ0−Ｔ1は、Ｅ１（５０ｍｍ金属層）の場合７．３℃、Ｅ２（２５ｍｍ金属層）の場合７．８℃、およびＥ３（２０ｍｍ金属層）の場合２４．９℃であり、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層による実施例の場合のΔＴ0−Ｔ1は、Ｅ４（５０ｍｍ金属層）の場合７．４℃、Ｅ５（２５ｍｍ金属層）の場合７．３℃、およびＥ６（２０ｍｍ金属層）の場合９．７℃であったことを示している。
【００８７】
重要な点は、ＣＥ１の場合と、Ｅ１、Ｅ４（５０ｍｍ金属層）の場合と、Ｅ２、Ｅ５（２５ｍｍ金属層）の場合とにおけるΔＴ0−Ｔ1の測定値が実質的に類似しており、高々７％しか変動していないという点である。従って、Ｅ１、Ｅ４（５０ｍｍアルマイト被膜処理Ａｌ層）と、Ｅ２およびＥ５（２５ｍｍアルマイト被膜処理Ａｌ層）とは、３ｍｍ厚さのＡｌ合金層のみから構成されるＬＥＤ照明器具ハウジングと、熱の消散において等しい有効性を有する。この効果を以下の考察によって説明する。
【００８８】
ＣＥ１のＡｌ合金の熱伝導率は非常に高く９６であり、一方Ａｌ合金の熱放射率は非常に低く僅かに０．０２である。ＣＥ１は、照明器具ハウジングの全長にわたって等しい効率的な速度で熱を伝導する可能性がある。
【００８９】
Ｅ１〜Ｅ６のアルマイト被膜処理アルミニウム層の熱伝導率は中程度で３０であり、一方、樹脂層の熱放射率は非常に高く、Ｅ１〜Ｅ３の場合０．９１、Ｅ４〜Ｅ６の場合０．９２であった。すべての実施例の金属層は本質的に同じ熱伝導率および熱放射率を有していた。それらは、熱を、照明器具ハウジングの全長にわたって同じ速度で消散するように予期されるであろう。この消散速度は、３ｍｍ厚さのＡｌ合金層のみを有するＣＥ１のハウジングの場合とは異なる速度になるであろう。
【００９０】
しかし、表１に示すように、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４およびＥ５は、実際上、熱源から２０ｍｍの位置においてＣＥ１と実質的に同じ速度で熱を伝導する。Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４およびＥ５は、５０ｍｍまたは２５ｍｍのいずれかの金属層を備えたＬＥＤ照明器具ハウジングを模擬している。ＣＥ１と同じ熱消散速度の達成は、少なくとも、次の各項、すなわち、
１）金属層の熱伝導率と熱放射率との比、および、
２）金属層の５０ｍｍまたは２５ｍｍの長さ、
に依存していた。すなわち、表１は、熱源から２０ｍｍの位置において、本明細書に記載するＬＥＤハウジングの模擬ハウジングが、−Ｔ1と同様の熱シンク効果を呈したことを示している。
【００９１】
Ｅ３およびＥ６（２０ｍｍ金属層）の場合のΔＴ0−Ｔ1は、それぞれ２４．９℃および９．７℃であった。Ｅ３およびＣ１間のΔＴ0−Ｔ1の変動は−２４１％、Ｅ６およびＣ１間のそれは−３３％である。負の値は、Ｅ３およびＥ６が、熱源から２０ｍｍの位置において、ＣＥ１より大きい熱消散を有することを反映している。Ｅ３およびＥ６の金属層は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４およびＥ５の場合と同じ熱伝導率および熱放射率を有していた。従って、Ｅ３およびＥ６の大幅に高い熱シンクの有効性をもたらす第一義的な因子は２０ｍｍの金属層であった。
【００９２】
要約的に言えば、表１は、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングにおける２０ｍｍの金属層が、熱源から２０ｍｍの位置において、２５ｍｍまたは５０ｍｍのいずれの金属層よりも遥かに有効な熱シンク効果を達成したことを示している。しかし、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングにおける２５ｍｍまたは５０ｍｍの被覆金属層は、熱の消散において、３ｍｍ厚さのＡｌ合金の全金属ＬＥＤ照明器具ハウジングと同様に有効であったことを強調しておかなければならない。従って、ΔＴ0−Ｔ1の結果は、本明細書に記載するＬＥＤ照明器具ハウジングが、３ｍｍ厚さのＡｌ合金と少なくとも同等に、しかもそれより低いコストで熱を消散するという点での商業的利益を目論み得たことを示している。
【００９３】
Ｔ1およびＴ2間の差（ΔＴ1−Ｔ2）に関する結果
この議論においては、ΔＴ1−Ｔ2が低い方がより良好な熱消散性能を示す。すなわち、Ｔ1およびＴ2間の温度差は、熱源から３５ｍｍの位置における、異なる長さの金属層の熱シンクの有効性の尺度である。
【００９４】
ΔＴ1−Ｔ2は、Ｔ1（ＨＳから２０ｍｍｍの位置で観測される）およびＴ2（ＨＳから３５ｍｍｍの位置で観測される）の間の温度差で、Ｔ1からＴ2を減算して得られる。表１は、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３の場合のΔＴ1−Ｔ2の値が、２．７℃、０．１℃および３．９℃であったことを示している。明確に言えば、Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、それぞれ、２ｍｍ厚さのアルミニウム合金金属層、または３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層、またはＴＣ−ＰＢＴ樹脂層のいずれかの１層のみから構成されるＬＥＤ照明器具ハウジングを模擬するものであった。
【００９５】
表１は、ガラス強化ＰＢＴ樹脂層による実施例の場合のΔＴ1−Ｔ2は、Ｅ１（５０ｍｍ金属層）の場合３．５℃、Ｅ２（２５ｍｍ金属層）の場合１７．７℃、およびＥ３（２０ｍｍ金属層）の場合０．８℃であり、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層による実施例の場合のΔＴ1−Ｔ2測定値は、Ｅ４（５０ｍｍ金属層）の場合３．３℃、Ｅ５（２５ｍｍ金属層）の場合５℃、およびＥ６（２０ｍｍ金属層）の場合３．８℃であったことを示している。
【００９６】
Ｅ１〜Ｅ６は、すべて、実質的に同じ、金属層の熱伝導率対樹脂層の熱放射率の比を有する。Ｅ１およびＥ４（５０ｍｍ金属層）の間のΔＴ1−Ｔ2の変動は約６％であった。従って、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層上部の５０ｍｍ金属層は、熱源から３５ｍｍの位置において、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層上部の同じ金属層よりも幾分良好な熱シンク効果を実現した。
【００９７】
Ｅ２およびＥ５（２５ｍｍ金属層）の間のΔＴ1−Ｔ2の変動は約７２％であった（１７．７−５＝１２．７／１７．７から得られる）。従って、３０％ガラス強化ＰＢＴ樹脂層上部の２５ｍｍ金属層は、熱源から３５ｍｍの位置において、ＴＣ−ＰＢＴ樹脂層上部の同じ金属層よりも７２％良好な熱シンク効果を実現した。
【００９８】
Ｅ３およびＥ６（２０ｍｍ金属層）の間のΔＴ1−Ｔの変動は−３７５％であった（０．８−３．８＝−３．０／０．８から得られる）。従って、ＴＣ−ＰＢＴ層上部の２０ｍｍ金属層は、熱源から３５ｍｍの位置において、ガラス強化ＰＢＴ樹脂層上部の同じ金属層よりも殆ど４倍良好な熱シンク効果を実現した。
【００９９】
これらの結果は、初期の結論、すなわち、熱の消散に対して最も効率的なＬＥＤ照明器具ハウジングの構造は、２０ｍｍまたは２５ｍｍいずれかの長さの金属層を有するものであるということを確認した。さらに、熱源から３５ｍｍの位置においては、ガラス強化ＰＢＴ樹脂層上部においては、長い方の金属層がより良好な熱シンク効果を生成したが、ＴＣ−ＰＢＴ層上部においては、２０ｍｍの金属層がより良好な熱シンク効果を生成した。
【０１００】
従って、異なる樹脂組成物または金属層の異なる長さのいずれかに焦点を当てることによって、実施例Ｅ１〜Ｅ６において模擬されたＬＥＤハウジングに関して、同じまたは同様の結論に導かれる。どちらか１つの樹脂層が、金属層の異なる長さに応じてより効率的になる可能性があるが、アルマイト被膜処理Ａｌ金属層によって全面的にまたは部分的に被覆されたどちらかの樹脂層を使用することによって、熱を、熱源において、またはＨＳから２０ｍｍの位置において、またはＨＳから３５ｍｍの位置において消散させるＬＥＤ照明器具ハウジングが模擬され、その場合、模擬されたＬＥＤ照明器具が熱の過剰曝露によって機能不全に陥るようなことはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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