(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材を第２部材へ脱着可能に接続するシステムであって、前記第１部材は、前記２つの部材が互いに接続される場合に前記第２部材の部分に囲まれる部分を含み、前記部分は、前記２つの部材間において熱を輸送するために互いに接触するための、少なくとも部分的に熱伝導材料から作製される熱伝導材料の表面を有する、システムにおいて、前記第１部材の前記囲まれる部分の材料の熱膨張率は、前記第２部材の囲む部分の材料の熱膨張率より大きく、これにより、前記金属表面は、前記部分が加熱される場合に互いに対して押圧されることを特徴とする、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記表面は、完全に前記熱伝導材料から作製されることを特徴とする、システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムにおいて、前記熱伝導材料は金属を含むことを特徴とする、システム。
【請求項４】
請求項１，２及び３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記第１部材の前記囲まれる部分は、テーパ型外側表面を含み、前記第２部材の前記囲む部分は、対応するテーパ型内側表面を含み、前記表面は、前記部材が互いに接続されている場合に、互いに接触することを特徴とする、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、前記表面は、円錐形状を有することを特徴とする、システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のシステムにおいて、前記テーパ型表面の頂点角度は、5°から45°の間、好ましくは10°から15°の間、にあることを特徴とする、システム。
【請求項７】
請求項1ないし６のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記第１部体及び前記第２部材が互いに接続されていることを維持するための解放可能な固定手段が存在することを特徴とする、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記解放可能な固定手段は、前記部材のうちの１つへ装着され且つ他方の部材の対応する要素を係合する弾性要素を含むことを特徴とする、システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記部材のうちの１つはＬＥＤランプであることを特徴とする、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記第１部材は、前記ＬＥＤランプであり、前記第２部材は、前記ＬＥＤランプに関するソケットを含むことを特徴とする、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて使用するＬＥＤランプであって、ソケットの対応する金属内側表面に接触するための金属外側表面を、当該ＬＥＤランプから前記ソケットへ熱を輸送するために含むベース部分を含む、ＬＥＤランプにおいて、前記金属外側表面はテーパ型形状を有し、前記外側表面の断面寸法は、前記ＬＥＤランプのＬＥＤから離れる方向において減少することを特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシステムにおいて使用するソケットであって、前記ＬＥＤランプの前記ベース部分の対応する金属外側表面に接触するための金属内側表面を含む、ソケットにおいて、前記金属内側表面はテーパ型形状を有し、前記内側表面の断面寸法は、前記ＬＥＤランプが当該ソケットへ挿入される必要がある方向において減少することを特徴とする、ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１部材を第２部材へ脱着可能に接続するシステムであって、前記第１部材は、前記２つの部材が互いに接続される場合に前記第２部材の部分に囲まれる部分を含み、前記部分は、前記２つの部材間において熱を輸送するために、互いに接触する熱伝導材料の表面を有する、システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
前記システムは、熱が２つの相互接続部材間において輸送される必要があるいかなる脱着可能な接続に関しても使用され得るが、特に、このようなシステムは、ＬＥＤランプをＬＥＤランプに関するソケットと脱着可能に接続するのに使用され得る。「ＬＥＤランプ」という表現は、この明細書において、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ)及びベース部分又はプラグを含むランプに関して使用され、この場合、前記ベース部分は、ＬＥＤランプを保持するソケットと接続され得る。
【０００３】
このようなシステムは、米国特許出願書類第2006/0050514号において開示される。この公報は、従来型の白熱灯の形状を有するＬＥＤランプを記載する。ランプは、ＬＥＤを取り囲むナシ形状バルブを含む。ランプのベース部分は、金属外側表面を有し、この表面は、ネジ山を備えられる。ベース部分は、ネジ山を有する金属内側表面を備えられるランプホルダである対応するソケットにねじ込まれ得る。ＬＥＤによって及び駆動回路によって生成される熱は、ランプのベース部分を通じてソケットの金属内側表面へ輸送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤは、はんだ付けによってプリント回路基板(ＰＣＢ)へ多くの場合装着され、これにより、ＬＥＤのベース部分の金属表面は、ＬＥＤによって生成される熱を吸収し得るＰＣＢの一部に接触するようにされる。しかし、ＰＣＢ又はＬＥＤランプの別の担体へのＬＥＤランプの脱着可能な接続であって、これにより、ＬＥＤランプが例えば、別の色を有するＬＥＤランプ又は別の光強度を有するＬＥＤランプなどによって、置換され得るようにするような接続に関するニーズが存在する。特に、高輝度ＬＥＤの場合において、熱輸送能力は、比較的高くなければならず、このことは、相対的に大きな接触領域、又はＬＥＤランプのベース部分とＬＥＤランプが接続されるソケットとの間の堅固な接触、を必要とする。
【０００５】
本発明の目的の１つは、第１部材を第２部材へ脱着可能に接続するシステムであって、前記第１部材は、前記２つの部材が互いに接続される場合に前記第２部材の部分に囲まれる部分を含み、前記２つの部分は、前記２つの部材間において熱を輸送するために、高い熱伝導である態様で互いに接触する金属の表面を有する、システムを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ＬＥＤランプをソケットと脱着可能に接続するシステムであって、これにより、ＬＥＤランプのベース部分の金属表面がソケットの対応する金属表面と高い熱伝導性接触をするようにされる、システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的の１つ又は両方を達成するために、前記第１部材の材料の熱膨張率は、前記第２部材の前記囲む部分の材料の熱膨張率より大きく、これにより、前記金属表面は、前記部分が加熱される場合に互いに対して押圧されるようにされる。これにより、２つの部材間の熱伝導は、大幅に増加される。相互接触表面の部分は前記金属表面であり得るが、好ましくは、両方の前記部分の接触表面の全ては、金属から作製される。好ましくは、２つの表面は、可能な限り大きくある相互接触領域を有し、このことは、第１及び第２部材の接触表面を相互に対応させ且つぴったりと嵌合するようにさせることによって促進される。表面は、例えば、長方形、正方形、円形円筒体の形状、又は、放物線の枝の回転体の形状を有し得る。２つの部材間における間隔／空洞の発生は、例えば、表面が平滑であることにより、又は例えば、表面が柔軟材料製でありしたがって、不規則な表面に順応するように良好に適合されることにより、可能な限り解消されるべきである。このような柔軟材料は、例えば、10±2のショアAの硬さ、0.13-15mmの範囲の厚さ、及び2.2W/mKの熱伝導性を有し、-50〜+200℃の範囲の温度で適用可能である、MAJR社製の熱管理ホイル材料6003シリーズなどである。柔軟金属状材料は、約70℃の融点を有するウッズメタル、58℃の融点を有するInCuBi合金、ガリウム、インジウム、Indalloy  1E、Indalloy117である。これらの金属化合物は、全て、30℃〜200℃の範囲の融点を有し、その柔軟性により、課せされる表面構造に適合され、したがって、良好な熱的接触を保証する。
【０００８】
２つの部材の材料は、例えば、適切な熱膨張率を有する、金属マトリクス混合物を含む、ガリスタン（Galinstan）などの、いかなる金属又は金属合金、金属ペースト又は金属合金ペーストなどであり得る。例えば、第１部材の囲まれる部分の材料は、20℃で約23×10-6/Kの線形熱膨張率を有するアルミニウムであり、第２部材の囲む部分の材料は、20℃で約17×10-6/Kの線形熱膨張率を有する銅である。好ましくは、２つの材料の線形熱膨張率の差は、第１部材と第２部材との間における密着をより促進させるために、20℃で約3×10-6/Kより大きく、より好ましくは20℃で約6×10-6/Kより大きくある。表面は、好ましくは、金属製であり、その理由は、金属は、比較的取り扱いがしやすく、すぐに入手可能であり、同時に、２つの部材間における電気接触を確立させることが可能であるからである。
【０００９】
代替的に、シリコンゴム（Coolpoly（登録商標））、シリコンを含浸されるシリコンカーバイド、又はSiC、Al2O3又はBNで充填されたEPDM(ethylene-propylene-diene  terpolymer)などの非金属材料も、熱伝導性材料として適用可能である。
【００１０】
全ての熱伝導性材料は、好ましくは、容易な冷却を促進するために少なくとも１W/mKの熱伝導率、より好ましくは少なくとも2.5W/mKから10W/mKまでの熱伝導率、又は相対的にかなりの熱が生成される高出力応用例に関して良好に適合させるためにより高い熱伝導率を有する。
【００１１】
好ましい実施例において、前記第１部材の前記囲まれる部分は、テーパ型外側表面を含み、前記第２部材の前記囲んでいる部分は、対応するテーパ型内側表面を含み、前記表面は、前記部材が互いに接続されている場合に、互いに接触する。テーパは、第１部材の囲まれる部分の断面寸法及び第２部材の囲む部分の断面寸法が、囲まれる部分が囲む部分へ挿入される方向において、減少することを意味する。
【００１２】
好ましくは、両方の表面は、一致する円錐形状又はフラスト円錐形状を有し、これにより、２つの部材は、互いに対していかなる回転位置においても相互接続され得る。好ましい実施例において、２つのテーパ表面の頂点角度は、相対的に小さく、これにより、２つの部分は、両方の部分のテーパ表面間における摩擦により他方内に一方が留まるようにされる。この目的のために、頂点角度は、好ましくは、5°から45°の間、より好ましくは10°から15°の間、にある。頂点角度は、テーパ表面における２つの直線間において最大角度である。
【００１３】
ベース部分は、接触表面の摩擦のみによってソケットに固定され得る。しかし、好ましい実施例において、解放可能な固定手段が、前記第１部体及び前記第２部材を互いに接続されることを維持するために存在する。このような固定手段は、差し込み接続又はネジ山接続であり得るが、好ましい実施例において、前記解放可能な固定手段は、部材のうちの１つに装着される弾性要素を含むいわゆるスナップ接続を含み、この弾性要素は、２つの部材が相互接続される場合に他の部材の対応する要素の後部に係合する。このことは簡単な接続手段であり、２つの部分の表面が円錐状である場合に、２つの部材が互いに対して異なる回転位置で相互接続されることを可能にする。
【００１４】
好ましくは、前記解放可能な固定手段は、前記部材のうちの１つ、好ましくは前記第１部材、へ装着され且つ他方の部材の対応する要素を係合する弾性要素を含む。
【００１５】
好ましい実施例において、前記部材のうちの１つはＬＥＤランプである。相対的に小さい熱膨張率の差の場合であっても、部材の前記部分が加熱されるとすぐに２つの金属表面間において集中的な熱伝導接触が存在し得る。したがって、ＬＥＤランプのベース部分及びベース部分が接続されるソケットは、相対的に小さくあり得る。例えば、囲まれる部分は、主に銅及びアルミニウムを含む合金から作製され得、囲む部分は、主に銅を含む合金から作製され得、これにより、熱膨張率における適切な差が達成されるようにされる。
【００１６】
好ましい実施例において、前記囲まれる部分を含む前記第１部材は、ＬＥＤランプであり、前記囲む部分を含む前記第２部材は、ＬＥＤランプに関するソケットである。ＬＥＤランプは、プラグを形成するベース部分を備えられ得、ソケットは、プラグに対応する穴を備えられ得、これにより、プラグは、ソケットの穴へ挿入され得るようにされる。
【００１７】
ＬＥＤランプをソケット間の熱伝導接触に加えて、ＬＥＤランプへ電力を供給するために電気伝導接触も存在する。電気接触要素は、米国特許出願書類第2006/0050514合に記載されるシステムの場合のように、熱伝導接触表面に統合され得る。本発明の好ましい実施例において、ＬＥＤランプは、ＬＥＤランプ及びソケットが互いに接続される場合に、ソケットの２つの対応する電気接触要素に接触する２つの電気接触要素を含む。
【００１８】
本発明は、ソケットの対応する金属内側表面に接触するための金属外側表面を、当該ＬＥＤランプから前記ソケットへ熱を輸送するために含むベース部分を含むＬＥＤランプにおいて、前記金属外側表面はテーパ型形状を有し、前記外側表面の断面寸法は、前記ＬＥＤランプのＬＥＤから離れる方向において減少する、ＬＥＤランプにも関する。
【００１９】
本発明は、更に、前記ＬＥＤランプの前記ベース部分の対応する金属外側表面に接触するための金属内側表面を含む、ソケットにおいて、前記金属内側表面はテーパ型形状を有し、前記内側表面の断面寸法は、前記ＬＥＤランプが当該ソケットへ挿入される必要がある方向において減少する、ソケットにも関する。
【００２０】
本発明は、ＬＥＤランプ及びＬＥＤランプに関するソケットの実施例の説明を用いて更に以下に説明され、この場合、概略的な図を含む図面を参照される。
【００２１】
図面は、記述される実施例の説明に寄与する部分のみを示す概略的な表現である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ソケットにおけるＬＥＤランプの斜視図である。
【図２】図２は、ＬＥＤランプがソケットから持ち上げられる図である。
【図３】図３は、ＬＥＤランプのプラグ及びソケットの概略図である。
【図４】図４は、ソケットから幾分持ち上げられるプラグを示す。
【図５】図５は、プラグの断面図である。
【図６】図６は、ソケットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１及び２は、ＬＥＤランプ１、及びＬＥＤランプ１に関するランプホルダであるソケット２を示す。ＬＥＤランプ１は、ＬＥＤ３及びベース部分又はプラグ４を含む。プラグ４は、円錐形状を有し、アルミニウムから作製される。プラグ４の円錐外側表面は、ソケット２の対応する円錐内側表面５（図２参照）において嵌合する。ソケットは銅製であり、周囲の溝部７を有するプラスチックリング６を備えられる。プラグ４の円錐外側表面は、プラグ４がソケット２へ挿入される場合にソケット２の円錐内側表面５に接触する。プラグ４が加熱される場合、プラグ４の膨張は、プラグ４の材料及びソケット２の材料の熱膨張率の差が原因により、、ソケット２の膨張より大きい。
【００２４】
ＬＥＤランプ１は、２つの弾性要素８を含み、この要素８は、ソケット２のプラスチックリング６の溝部７と協働し得、これにより、プラグ４は、ソケット２内に維持されるようにされる。図１は、ＬＥＤランプ１がソケット２に対して幾分持ち上げられた位置にあることを示し、及び図２は、ＬＥＤランプ１が更に持ち上げられた位置にあることを示す。
【００２５】
図３−５は、ＬＥＤランプ１のプラグ４及びソケット２の概略断面図である。図３は、プラグ４がソケット２へ完全に挿入されているのを示し、図４は、図１に対応する、プラグ４が幾分ソケット２から持ち上げられている位置を示す。プラグ４の上部には、２つの弾性要素８を有する金属部材９がある。部材９は、プラグ４に溶接され、上側に、図３−５に示されないＬＥＤ３を担持する。
【００２６】
ＬＥＤへ電流を供給する接触要素は、図には示されない。これらの接触要素は、２つの弾性要素８に及びプラスチックリング６に一体化され得る。
【００２７】
ソケット２は、はんだ付け又はねじ込みによってプリント回路基板(ＰＣＢ)へ装着され得、これにより、ソケット２の低い方の金属表面は、ＬＥＤによって生成される熱を吸収し得るＰＣＢの一部に接触するようにされる。ＬＥＤによって生成される熱は、プラグ４及びソケット２の材料を通じてＰＣＢへ輸送される。
本発明は、図面及び以上の説明において例示されているが、このような例示及び記述は、例示的又は例証的であって制限的ではないものと考慮されるべきであり、本発明は開示される実施例に制限されない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されていることができないと示すものではない。請求項における如何なる参照符号も請求項の範囲を制限するように解釈されてはならない。
【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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