(57)【要約】  ＬＥＤ電球は、シェル内に収容される少なくとも１つのＬＥＤマウントを含む。少なくとも１つのＬＥＤは、少なくとも１つのＬＥＤマウントに取り付けられる。熱伝導液体は、シェル内に収容される。ＬＥＤ及びＬＥＤマウントは、熱伝導液体に浸漬される。液体ディスプレーサは、熱伝導液体に浸漬される。液体ディスプレーサは、シェル内に収容される熱伝導液体の所定量に置換して熱伝導液体の総量を減らすように構成される。
2014507061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェルと、
前記シェル内に配置される少なくとも１つのＬＥＤマウントと、
少なくとも１つの前記ＬＥＤマウントに取り付けられた少なくとも１つのＬＥＤと、
前記シェルに収容され、前記ＬＥＤ及びＬＥＤマウントを浸漬する熱伝導液体と、
前記熱伝導液体に浸漬され、前記シェル内に収容される前記熱伝導液体の所定量に置換して当該熱伝導液体の総量を減らすように構成される液体ディスプレーサと、を含むこと
を特徴とするＬＥＤ電球。
【請求項２】
前記液体ディスプレーサは、前記ＬＥＤマウントから前記シェルの内面に前記熱伝導液体の流れを促進するように構成されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ電球。
【請求項３】
前記液体ディスプレーサは、
開口部と、
前記シェルの内面と対向する径方向内側表面と、
前記ＬＥＤマウントに対向する径方向外側表面と、を含み、
前記液体ディスプレーサにより促進された前記熱伝導液体の流れは、前記開口部及び前記液体ディスプレーサの径方向外側表面の周囲を通って、前記液体ディスプレーサの径方向内側表面に応じた第１の環状経路を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ電球。
【請求項４】
前記液体ディスプレーサは、共に連結される複数のディスプレーサ片で形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項５】
それぞれの前記ディスプレーサ片は、前記シェルの開口部を介して取り付けられる寸法であることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ電球。
【請求項６】
前記液体ディスプレーサは、
第１の位置決めリングと、
第２の位置決めリングと、
前記第１及び第２の位置決めリングの間で連結される複数のディスプレーサ片を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項７】
それぞれの前記ディスプレーサ片は、前記シェルの開口部を介して取り付けられる寸法であることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ電球。
【請求項８】
それぞれの前記ディスプレーサ片は、前記第１の位置決めリングに位置付けられた孔から入るピンを有することを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ電球。
【請求項９】
それぞれの前記ディスプレーサ片は、前記熱伝導液体の流れを案内する複数の孔を有することを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ電球。
【請求項１０】
前記液体ディスプレーサは、圧縮可能に構成され、前記熱伝導液体の膨張に応じて圧縮されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１１】
前記液体ディスプレーサは、圧縮により漏出しない複数の気泡を含むことを特徴とする請求項１０記載のＬＥＤ電球。
【請求項１２】
前記複数の気泡は、光を拡散する特性を有することを特徴とする請求項１１記載のＬＥＤ電球。
【請求項１３】
前記液体ディスプレーサは、前記熱伝導液体の屈折率と略同一の屈折率を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１４】
前記液体ディスプレーサは、相分離するポリカーボネート及びポリマー混合物で形成されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１５】
前記液体ディスプレーサは、前記熱伝導液体の密度よりも低い密度を有することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１６】
前記液体ディスプレーサは、他の構成要素又は構造に取り付けられることなく、前記熱伝導液体内に浮遊することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１７】
前記液体ディスプレーサは、ベローズであることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１８】
前記液体ディスプレーサは、弾性を有する袋であることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項１９】
前記シェルに接続されるベースを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記ＬＥＤに熱的に接続されたヒートスプレッダベースを含み、
前記ヒートスプレッダベースは、少なくとも１つの前記ＬＥＤから熱を伝導的に移動することを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項２１】
前記ＬＥＤ電球を固定具に接続するように構成されたコネクタベースを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
【請求項２２】
前記コネクタベースは、ねじ山を有することを特徴とする請求項２１記載のＬＥＤ電球。
【請求項２３】
１つ以上のＬＥＤを有するＬＥＤ電球を製造する方法であって、
前記ＬＥＤ電球のシェル内に液体ディスプレーサを設置するステップと、
前記シェルを熱伝導液体で満たし、前記シェル内に収容される前記熱伝導液体の所定量に置換して当該熱伝導液体の総量を減らすように前記液体ディスプレーサを構成するステップと、を含むことを特徴とするＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２４】
前記液体ディスプレーサを設置するステップは、
前記ＬＥＤ電球のシェル内に第１の位置決めリングを設置するステップと、
前記第１の位置決めリングにディスプレーサ片を取り付けるステップと、
前記第１の位置決めリングよりも大きい第２の位置決めリングを前記ディスプレーサ片に取り付けるステップと、を含み、
前記第１の位置決めリング、前記ディスプレーサ片及び前記第２の位置決めリングにより、前記シェル内で液体ディスプレーサを形成することを特徴とする請求項２３記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２５】
前記液体ディスプレーサは、前記ＬＥＤマウントから前記シェルの内面に前記熱伝導液体の流れを促進するように構成されることを特徴とする請求項２３又は請求項２４記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２６】
前記液体ディスプレーサは、
開口部と、
前記シェルの内面と対向する径方向内側表面と、
前記ＬＥＤマウントに対向する径方向外側表面と、を含み、
前記液体ディスプレーサにより促進された前記熱伝導液体の流れは、前記開口部及び前記液体ディスプレーサの径方向外側表面の周囲を通って、前記液体ディスプレーサの径方向内側表面に応じた第１の環状経路を含むことを特徴とする請求項２３から請求項２５のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２７】
前記液体ディスプレーサは、圧縮可能に構成され、前記熱伝導液体の膨張に応じて圧縮されることを特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２８】
前記液体ディスプレーサは、圧縮により漏出しない複数の気泡を含むことを特徴とする請求項２７記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項２９】
前記複数の気泡は、光を拡散する特性を有することを特徴とする請求項２８記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３０】
前記液体ディスプレーサは、前記熱伝導液体の屈折率と略同一の屈折率を有する材料で形成されることを特徴とする請求項２３から請求項２９のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３１】
前記液体ディスプレーサは、相分離するポリカーボネート及びポリマー混合物で形成されることを特徴とする請求項２３から請求項３０のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３２】
前記液体ディスプレーサは、前記熱伝導液体の密度よりも低い密度を有することを特徴とする請求項２３から請求項３１のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３３】
前記液体ディスプレーサは、他の構成要素又は構造に取り付けられることなく、前記熱伝導液体内に浮遊することを特徴とする請求項２３から請求項３２のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３４】
前記液体ディスプレーサは、ベローズであることを特徴とする請求項２３から請求項３３のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３５】
前記液体ディスプレーサは、弾性を有する袋であることを特徴とする請求項２３から請求項３３のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３６】
前記シェルに接続されるベースを更に含むことを特徴とする請求項２３から請求項３５のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３７】
少なくとも１つの前記ＬＥＤに熱的に接続されたヒートスプレッダベースを含み、
前記ヒートスプレッダベースは、少なくとも１つの前記ＬＥＤから熱を伝導的に移動することを特徴とする請求項２３から請求項３６のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３８】
前記ＬＥＤ電球を固定具に接続するように構成されたコネクタベースを更に含むことを特徴とする請求項２３から請求項３７のいずれかに記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【請求項３９】
前記コネクタベースは、ねじ山を有することを特徴とする請求項３８記載のＬＥＤ電球を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅ）電球に関し、特に、液体を充填したＬＥＤ電球における液体ディスプレーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明は、蛍光電球や白熱電球を用いて作られていた。どちらの電球も安心して使用されてきたが、それぞれ欠点があった。たとえば、白熱電球は非効率になりがちであり、発光にその２〜３％の電力しか使わず、残りの９７〜９８％の電力は熱として失われる。蛍光電球は、白熱電球より効率的であるが、白熱電球のような温かい光を作り出すことはない。また、蛍光電球に含まれる水銀に関しては、健康面や環境面での不安がある。
【０００３】
したがって、代わりの光源が望まれているが、その選択肢の一つが、ＬＥＤを用いた電球である。ＬＥＤは半導体の接合を備え、その接合に流れる電流により光を放つ。従来の白熱電球に比べ、ＬＥＤ電球は、同量の電力でより多くの光を作り出すことができる。さらに、ＬＥＤ電球の寿命は、白熱電球に比べて桁違いに長く、たとえば、白熱電球の１，０００〜２，０００時間に対し、１０，０００〜１００，０００時間である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
白熱電球や蛍光電球に代わってＬＥＤ電球を使用することには多くの利点があるが、ＬＥＤにも、白熱電球や蛍光電球に替わる幅広い採用を妨げる欠点がいくつかある。その欠点の一つとして、ＬＥＤは半導体であり、一般に約１２０℃を超える温度上昇が許されないことが挙げられる。たとえば、Ａ形のＬＥＤ電球は、極めて低い電力（すなわち、約８Ｗ）に限られており、白熱電球や蛍光電球の代替としては、十分な照明を作り出すことができない。
【０００５】
この問題への解決策の一つとして、電球に熱伝導性の液体を充填し、熱をＬＥＤから電球のシェルへ移動させることが考えられる。熱は、次いでシェルから電球周囲の空中へ伝わる。しかしながら、熱伝導液体は、ＬＥＤ電球の重量に影響を与える。ＬＥＤからの熱が伝導液体に伝えられ、液体温度が増加すると、熱膨張により液体体積が増加することとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一例となる実施形態において、ＬＥＤ電球は、シェル内に配置される少なくとも１つのＬＥＤマウントを含む。少なくとも１つのＬＥＤは、少なくとも１つのＬＥＤマウントに取り付けられる。熱伝導液体は、シェル内に収容される。ＬＥＤ及びＬＥＤマウントは、熱伝導液体に浸漬される。液体ディスプレーサは、熱伝導液体に浸漬される。液体ディスプレーサは、シェル内に収容される熱伝導液体の所定量に置換して熱伝導液体の総量を減らすように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１Ａ−図１Ｃは、それぞれ上向き、横向き、下向きとしたＬＥＤ電球の一例内の受動的な対流を示している。
【図２】図２Ａ−図２Ｃは、ＬＥＤ電球の一例内に配置される液体ディスプレーサの一例を示している。
【図３】図３Ａ−図３Ｃは、それぞれ液体ディスプレーサの一例における側面図、上面図及び斜視図を示している。
【図４】図４Ａ−図４Ｆは、それぞれ液体ディスプレーサの他例における上面図、側面図、底面図、上面斜視図、底面斜視図及び分解斜視図を示している。
【図５】図５Ａ−図５Ｄは、それぞれ液体ディスプレーサの他例における上面図、側面図、断面図及び斜視図を示している。
【図６】液体ディスプレーサを有するＬＥＤ電球の製造プロセスの一例を示す断面図を示している。
【図７】ＬＥＤ電球内の熱伝導液体の流れを案内する液体ディスプレーサの一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、当業者が様々な実施形態を実施し、利用できるように説明する。装置、技術および応用例を具体的に説明するが、それは一例に過ぎない。本書で説明する例には様々な変更を追加することができることは、当業者なら容易に理解できよう。また、本書で定義する一般原則は、以下の様々な実施形態の精神及び範囲から逸脱することなく、他の例や応用に適用できるであろう。したがって、これらの種々の実施形態は、ここに説明する実施例に限定されるものでなく、その範囲は、特許請求の範囲に合致するべきものである。
【０００９】
以下に、ＬＥＤ電球に関する様々な実施形態を説明する。本書で使用するように、「ＬＥＤ電球」は、少なくとも一つのＬＥＤを使用して光を発するものであれば、いかなる発光装置（たとえば、ランプ）でもよい。したがって、本書で使用するように、「ＬＥＤ電球」には、従来の白熱電球のようなフィラメントを使用して発光する発光装置は含まれない。ＬＥＤ電球には、従来の白熱電球の球状（ｂｕｌｂ−ｌｉｋｅ）のＡ形に加え、様々な形があることは理解すべきである。たとえば、電球には、管状、グローブ形等がある。本発明のＬＥＤ電球は、さらに、あらゆるタイプのコネクタ、たとえば、ねじ込み式（スクリュー）ベース、２極コネクタ、標準的な２極、または３極壁コンセントプラグ、差込み（バヨネット）式ベース、エジソンベース、シングルピン・ベース、マルチピン・ベース、凹ベース、フランジベース、溝状ベース、サイドベース等を含めることができる。
【００１０】
本書で使用するように、用語「液体」は、流れることのできる物質を意味する。また、熱伝導液体として使用する物質は、液体、あるいは、少なくとも電球の使用環境温度範囲内で液体である物質を意味する。温度範囲は、一例として、−４０℃から＋４０℃である。また、本書で使用するように、「受動的な対流」とは、ファンや、熱伝導液体の流れを作る他の機械装置の助けなく液体が流れることを意味する。
【００１１】
図１Ａ−図１Ｃは、ＬＥＤ電球１００の一例を示している。ＬＥＤ電球１００は、１つ以上のＬＥＤ１２０の周囲にこれらを包囲する容積を形成するシェル１３０を含んでいる。シェル１３０は、プラスチック、ガラス、ポリカーボネート等の、透明、または半透明の材料からなり得る。シェル１３０は、シェル中に拡散する分散物資を含み、ＬＥＤ１２０が発する光を分散させる。分散物質は、ＬＥＤ電球１００が一つまたは複数の光源を有するように見えるのを阻止する。
【００１２】
ある実施形態において、ＬＥＤ電球１００は、４０Ｗの白熱電球と同等の光を作り出すために６Ｗ又はより多くの電力を使用し得る。ある実施形態において、ＬＥＤ電球１００は、７５Ｗの白熱電球と同等又はそれより大きい光を作り出すために２０Ｗ又はより多くの電力を使用し得る。ＬＥＤ電球１００の効率によれば、ＬＥＤ電球１００が点灯されると、４Ｗから１６Ｗの熱エネルギーが作り出される。
【００１３】
都合上、本書で説明するすべての例では、ＬＥＤ電球１００を標準的なＡ形フォームファクターの電球とする。しかしながら、先に述べたように、本発明は、当然ながら、管状、グローブ形等、様々な形のＬＥＤ電球に適用できる。
【００１４】
図１Ａ−図１Ｃに示すように、ＬＥＤ１２０は、ＬＥＤマウント１５０に接続されている。ＬＥＤマウント１５０は、アルミニウム、銅、真鍮、マグネシウム、亜鉛等、様々な熱伝導性物質で作ることができる。ＬＥＤマウント１５０が熱伝導性物質からなるので、ＬＥＤ１２０で発せられた熱はＬＥＤマウント１５０に伝導的に移動することができる。したがって、ＬＥＤマウント１５０は、ＬＥＤ１２０のヒートシンク又はヒートスプレッダーとして機能する。
【００１５】
ＬＥＤ電球１００は、熱伝導液体１１０で満たされ、ＬＥＤ１２０が発する熱をシェル１３０に伝えている。熱伝導液体１１０は、鉱油、シリコーン油、グリコール（ＰＡＧ）類、フルオロカーボン類、または流れを起こすことのできるその他の物質を含むあらゆる熱伝導液体とすることができる。望ましくは、選ぶ液体を非腐食性の誘電体とする。そのような液体を選択することで、液体が漏電を起こす可能性を低減でき、またＬＥＤ電球１００の部品へのダメージを削減することができる。また、受動的な対流を促進するために熱伝導液体１１０の熱膨張係数を大きくすることが望ましい。
【００１６】
図１Ａ−図１Ｃにて矢印によって示すように、熱は、受動的な対流を介してＬＥＤ電球１００内でＬＥＤ１２０から移動する。特に、ＬＥＤ１２０の周囲の液体のセル（ｃｅｌｌ）は、熱を吸収し、温度上昇に伴ってその密度が下がり、上方側に上がっていく。頂部の液体のセルの熱が放出され、冷却されると、その密度が上がり、下方側に下がっていく。
【００１７】
また、図１Ａ−図１Ｃにて矢印によって示すように、液体のセルの動作は、同一方向に動く液体のセルを含む領域と、デッド領域１４０、すなわち、反対方向に動く液体のセル間の領域とに区別される。デッド領域１４０においては、同一方向に動く液体のセルと、反対方向に動く液体のセルとの間のせん断力が、デッド領域１４０内の液体の対流を遅くするので、デッド領域１４０内の液体は対流内に加わることもなく、熱をＬＥＤ１２０から離れる方向に効果的に運ぶこともない。しかしながら、デッド領域１４０内の熱伝導液体は、ＬＥＤ電球全体の重量に影響する。また、ＬＥＤ電球の温度は、室温（例えば、２５−３０℃の間）から作動温度（例えば、７５−９０℃の間）に上昇するので、デッド領域１４０内の熱伝導液体の熱膨張は適応されるべきである。
【００１８】
図２Ａ−図２Ｃは、ＬＥＤ電球２００の一例内に配置される液体ディスプレーサ２１０の一例を示している。以下により詳細に示すように、液体ディスプレーサ２１０は、所定量の熱伝導液体１１０に置換するように構成され、ＬＥＤ電球２００のシェル１３０内に収容される熱伝導液体の総量を減らす。本実施形態において、液体ディスプレーサ２１０は、ＬＥＤ電球２００のデッド領域（上記説明）に位置するように示されている。しかしながら、ＬＥＤ電球２００内の液体ディスプレーサ２１０の位置は、デッド領域に限定されないことを理解されたい。
【００１９】
所定量の熱伝導液体１１０を置換するのに加え、液体ディスプレーサ２１０は、熱伝導液体１１０の流れを促進するように構成される。特に、図２Ｂにて矢印によって示すように、液体ディスプレーサ２１０は、開口部及び液体ディスプレーサ２１０の径方向外側表面の周囲を通って、径方向内側表面に応じて形成された環状経路に追随するようにその流れを案内する。これにより、液体ディスプレーサ２１０を使用しない場合よりも、少ない容量の熱伝導液体１１０を用いてＬＥＤ１２０を冷却することができる。液体ディスプレーサ２１０の全体密度が熱伝導液体１１０よりも低い場合、熱伝導液体１１０の総量を減らすことは、ＬＥＤ電球２００の全体重量を低減する利点を有する。また、熱伝導液体１１０の総量の低減は、熱伝導液体１１０が作動中に膨張する場合に補償すべき容積の量を低減する。熱伝導液体１１０の流れは、受動的な対流となり得ることや、能動的な流れとなり得ることを理解されたい。
【００２０】
また、液体ディスプレーサ２１０は、光散乱機能を果たすようにしてもよい。例えば、液体ディスプレーサ２１０は、屈折率の高い散乱粒子を含み得る。例えば、２．０を超える屈折率を有する二酸化チタンが利用され得る。或いは、散乱粒子は、熱伝導液体１１０内に懸濁していてもよい。しかしながら、多くの場合、無極性液体では粒子が適切に懸濁しないので、熱伝導液体１１０が極性液体に限定され得る。液体ディスプレーサ２１０が光散乱機能を果たす限りにおいては、熱伝導液体１１０の選択は、極性液体に限定されるものではなく、より不活性の伝導液体や、受動的な対流を促進させる熱膨張係数が大きい伝導液体を使用することができる。
【００２１】
さらに、液体ディスプレーサ２１０は、温度上昇に伴う熱伝導液体１１０の体積膨張を補償する液体体積補償機構としての機能を有してもよい。例えば、液体ディスプレーサ２１０は、圧縮により漏出しない微細な気泡を含む弾性重合体形態で作ることができる。熱伝導液体１１０が熱せられ、膨張するのに伴い、その気泡が圧縮可能であるので、液体ディスプレーサ２１０は圧縮され得る。気泡は、光の波長に近似する特性を有し得るので、光拡散要素として機能し、追加の拡散材料が要求されることはない。液体体積補償機構としての機能を果たす他の例として、液体ディスプレーサ２１０は、金属やポリマー等で作られたベローズ（bellows）であってもよい。更なる例として、液体ディスプレーサ２１０は、金属やポリマー等で作られた弾性を有する袋（elastic bladder）であってもよい。
【００２２】
液体ディスプレーサ２１０は、ＬＥＤ電球２００内の他の構成要素や構造に取り付けられてもよい。例えば、液体ディスプレーサ２１０は、シェル１３０やＬＥＤマウント１５０などに取り付けることができる。或いは、液体ディスプレーサ２１０は、他の構成要素や構造に取り付けられることなく、熱伝導液体１１０内に浮遊させてもよい。
【００２３】
液体ディスプレーサ２１０は、熱伝導液体１１０の屈折率と略同一、例えば、液体ディスプレーサ２１０及び熱伝導液体１１０を通過した光の進行の変化が人間に知覚できないような屈折率を有する材料で作ることができ、これにより、熱伝導液体１１０内で液体ディスプレーサ２１０を見えなくすることができる。液体ディスプレーサ２１０は、プラスチック又はポリカーボネートなどの剛体材料で作られるか、或いは、可塑性ポリマーなどの可撓性材料で作られてもよい。また、液体ディスプレーサ２１０は、使用される熱伝導液体１１０に対して不活性の材料で作られることが望ましい。
【００２４】
図３Ａ−図３Ｃは、８個の同一のディスプレーサ片３１０を有する液体ディスプレーサ３００の一例を示している。同一の８個のディスプレーサ片３１０は、製造及び組立を簡素化できる利点を有する。より少ないか、より多い数のディスプレーサ片３１０が使用されてもよいことを理解すべきである。本実施形態では、ディスプレーサ片３１０は、ＬＥＤ電球のシェルの小さな開口部を介して取り付けるのに十分なほど小さい。ディスプレーサ片３１０は、構造３００の上端及び下端にそれぞれ配置された小さな位置決めリング３２０及び大きな位置決めリング３３０で共に連結され、構造３００を形成することができる。小さな位置決めリング３２０及び大きな位置決めリング３３０は、ディスプレーサ片３１０を共に連結するための孔、ピン、ペグなどを含んでもよい。
【００２５】
図４Ａ−図４Ｆは、寸法及び／又は形状にて同一でない８個の同一のディスプレーサ片４１０を有する液体ディスプレーサ４００の他の一例を示している。図４Ｆに示すように、各ディスプレーサ片４１０は、小さな位置決めリング４４０上の孔４３０の１つに取り付けられる、共にディスプレーサ片４１０を連結するためのピン４２０を含むことができる。図７は、ＬＥＤ電球が水平配向に配置された場合におけるＬＥＤ電球内の熱伝導液体の流れを案内する液体ディスプレーサ４００を示している。
【００２６】
図５Ａ−図５Ｄは、１２個のディスプレーサ片５１０を有する液体ディスプレーサ５００の他の一例を示している。この一例に係る実施形態においても、ディスプレーサ片５１０は、寸法及び／又は形状にて同一でない。各ディスプレーサ片５１０は、熱伝導液体の対流を案内するための複数の孔５２０を含んでもよい。孔５２０は、受動的な対流に、液体ディスプレーサ５００の内側表面及び外側表面を囲む追加の環状経路を与えることができる。
【００２７】
また、液体ディスプレーサ５００は、ＬＥＤ１２０（図１）からの熱伝導を高めるために、例えば、ＬＥＤマウント１５０（図１）を介してＬＥＤ１２０（図１）に熱的に接続することができる。特に、液体ディスプレーサ５００における表面積の露出は、熱伝導液体１１０（図１）における対流的且つ伝導的な熱の移動を改善する。また、液体ディスプレーサ５００がＬＥＤマウント１５０（図１）として機能する場合、液体ディスプレーサ５００の端部ではなく中央にＬＥＤ１２０（図１）を配置することは、様々な電球姿勢におけるセル構成の対流を改善する。
【００２８】
再び、図２Ａ−図２Ｃを参照すると、ＬＥＤ電球２００は、コネクタベース２２０を有する。コネクタベース２２０は、電気ソケット内に一致し、電気的に接続可能に構成される。電気ソケットは、白熱電球、ＣＦＬ又は当技術分野で周知の他の一般的な電球を受け入れる寸法に構成され得る。一例に係る実施形態において、コネクタベース２２０は、一連のねじ山２６０及びベースピン２７０を含むねじ込み式ベースであってもよい。ねじ込み式ベースは、ねじ山２６０及びベースピン２７０を介して交流電力に電気的に接続させる。しかしながら、コネクタベース２２０は、いかなる種類のコネクタでもよいことを理解されたい。
【００２９】
ＬＥＤ電球２００は、ヒートスプレッダベース２８０を有する。ヒートスプレッダベース２８０は、ＬＥＤ１２０で発せられた熱がヒートスプレッダベース２８０に伝導され、消散されるように、シェル１３０、ＬＥＤマウント１５０及び熱伝導液体１１０のいずれか１つ又は２つ以上と熱的に接続される。ヒートスプレッダベース２８０は、アルミニウム、銅、真鍮、マグネシウム、亜鉛等、様々な熱伝導性物質で作ることができる。
【００３０】
図６は、液体ディスプレーサ（例えば、図２Ａ−図２Ｃに示される）を有するＬＥＤ電球の製造プロセス６００の一例を示している。この例では、液体ディスプレーサは、複数の片（ｓｅｇｍｅｎｔ）により形成されている。６１０において、まず、第１の位置決めリングがシェルの内側に設置される。６２０において、ディスプレーサ片が第１の位置決めリングに取り付けられ、対流液体ディスプレーサの頂部にて全てのディスプレーサ片が連結される。例えば、ディスプレーサ片（又は小さい位置決めリング）上のピンが、第１の位置決めリング（ディスプレーサ片）上の孔に嵌め込まれる。６３０において、第１の位置決めリングより大きい第２の位置決めリングがディスプレーサ片に取り付けられ、対流液体ディスプレーサの底部にて全てのディスプレーサ片が連結される。例えば、ディスプレーサ片（又は第２の位置決めリング）上のピンが、第２の位置決めリング（ディスプレーサ片）上の孔に嵌め込まれる。６４０において、内部の液体ディスプレーサと一緒となったシェル（シェルアッセンブリ）は、熱伝導液体により満たされる。ある例において、シェル内には気泡が残されない。
【００３１】
上述したプロセス６００は、一例を示したものであり、精神及び範囲から逸脱することなく他の変更が起こり得ることを当業者なら理解できるであろう。プロセス６００における動作は、僅かに異なる順序で、或いは、同時に実行できると考えられる。ある動作はスキップされてもよい。例えば、図５Ａ−図５Ｄにて図示された対流液体ディスプレーサ５００の一例においては、ディスプレーサ片５１０を連結するいかなる位置決めリングも使用しない。したがって、プロセス６００のあるステップは、修正され、スキップされ得る。
【００３２】
対流液体ディスプレーサを有するＬＥＤ電球の製造プロセスの他の一例を以下に示す。この例では、液体ディスプレーサは、一体構造として形成される。まず、金型の周囲に液体ディスプレーサを形成するために、金型としてテフロン（登録商標）モールディングチューブがシェル内に配置される。焼成などにより相分離し、すなわち、水を押し出して縮み、シェル及びテフロンモールディングチューブの双方から離れるポリマー混合物が、シェル内であって、テフロンモールディングチューブの外側に注入される。そして、後続する硬化プロセスの間に水が蒸発できないように、シェルアッセンブリが密封される。その後、シェルアッセンブリがオーブン内で焼成された後、冷却される。その結果、ポリマーが相分離し、その周囲に液体経路を有するトロイダル形状のゲルが形成される。そして、シェルアッセンブリを開いて水が排出された後、シェルアッセンブリが熱伝導液体によってすすがれる。また、テフロンモールディングチューブが取り除かれる。シェルアッセンブリを熱伝導液体内に浸漬することによって、シェルアッセンブリが熱伝導液体で満たされる。望ましくは、シェルアッセンブリ内には気泡が残されない。熱伝導液体内のシェルアッセンブリが浸漬されることにより、ＬＥＤが取り付けられたＬＥＤマウント、コネクタベース及び他の構成要素は、ポリマー構造体の中空部内に挿入され、組み付けられ、シェルアッセンブリに取り付けられる。
【００３３】
ここで、所望の相分離が行われるポリマー混合物の一例についてまとめる。まず、５％の含水ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を、２％の含水グルタルアルデヒドと両者間の所望の架橋結合量に基づく割合で混合する。光学散乱物質の水性懸濁液が、散乱の目的のために追加される。散乱物質は、ポリマー及び伝導液体の屈折率と異なる屈折率を有することを理解されたい。例えば、散乱物質として、二酸化チタンが利用され得る。そして、混合物のｐＨが酸性になるまで塩酸が追加される。ポリマー混合物は、セ氏５０℃にて一晩焼成される。
【００３４】
以上では具体的な実施形態のみを詳細に説明してきたが、当業者なら、本発明の新規な内容及び利点から実質的に逸脱することなく、上述の実施形態に多数の変更が可能であることが容易に理解できよう。例えば、液体ディスプレーサは、トロイダル形状を有するように示されている。しかしながら、液体ディスプレーサは様々な形状を有し得ることを理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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