(57)【要約】  本発明は、（ｉ）固体光源１０と、光源１０を少なくとも部分的に収容し、それによって、前記固体光源１０を受け入れる第１のキャビティ１５０を形成する第１の封体部１００であって、第１の封体部１００の少なくとも一部が、固体光源１０によって生成された可視光１１を透過可能である、第１の封体部１００と、（ｉｉ）第１の封体部１００を少なくとも部分的に収容する第２の封体部２００とを含み、第１の封体部１００と第２の封体部２００とが、光源１０を少なくとも部分的に収容する第２のキャビティ２５０を提供し、第２の封体部２００の少なくとも一部が、光源１０によって生成され、且つ第１の封体部１００を通過して第２のキャビティ２５０へと透過された可視光１１を透過可能であり、第２のキャビティ２５０がヒートパイプ２５１として構成される、ランプ１を提供する。
2017517109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  固体光源と、前記固体光源を少なくとも部分的に収容し、それによって、前記固体光源を受け入れる第１のキャビティを形成する第１の封体部であって、前記第１の封体部の少なくとも一部が、前記固体光源によって生成された可視光を透過可能である、第１の封体部と、
−  前記第１の封体部を少なくとも部分的に収容する第２の封体部と
を含み、
前記第１の封体部と前記第２の封体部とが、前記固体光源を少なくとも部分的に収容する第２のキャビティを提供し、前記第２の封体部の少なくとも一部が、前記固体光源によって生成され、且つ前記第１の封体部を通過して前記第２のキャビティへと透過された可視光を透過可能であり、前記第２のキャビティが、ヒートパイプ作動流体を含むヒートパイプとして構成され、且つ前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部の上にヒートパイプウィック層を含み、前記第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの前記内部表面の少なくとも一部が前記ヒートパイプウィック層を含み、前記ヒートパイプウィック層がコーティングを含む、ランプ。
【請求項２】
前記ヒートパイプウィック層が、ゾル−ゲルコーティングを含み、前記ヒートパイプウィック層が、１〜１５０μｍの範囲から選択される寸法を有する粒子を含む、請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記ヒートパイプウィック層が、前記第２のキャビティと機能的に結合されたポンプステムを介した湿式化学堆積コーティング処理を含む方法によって得られる、請求項１又は２に記載のランプ。
【請求項４】
前記第１の封体部と熱接触している固体光源支持体を更に含み、前記固体光源支持体が、ヒートシンクを含み、前記ヒートシンクが、前記第１の封体部と物理的に接触している、請求項１乃至３の何れか一項に記載のランプ。
【請求項５】
前記固体光源支持体がヒートシンクを含み、前記ヒートシンクがセラミックヒートパイプを含む、請求項４に記載のランプ。
【請求項６】
前記第２の封体部によって形成された前記第２のキャビティの前記内部表面の少なくとも一部も前記ヒートパイプウィック層を含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のランプ。
【請求項７】
前記ヒートパイプウィック層が、前記固体光源ユニットによって生成された可視光を透過可能であり、前記ヒートパイプウィック層が、１〜１５０μｍの範囲から選択される寸法を有する粒子を含み、前記粒子が、前記固体光源ユニットによって生成された可視光を透過可能な粒子材料を含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のランプ。
【請求項８】
前記ヒートパイプウィック層が、前記固体光源ユニットによって生成された可視光を透過可能な粒子材料を含む粒子を含み、前記ヒートパイプウィック層が、結合剤材料を更に含み、前記ヒートパイプウィック層が、フローコーティング及びディップコーティングの１つ以上によって得られる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のランプ。
【請求項９】
前記第１の封体部及び前記第２の封体部の１つ以上が、ガラス、半透明セラミック及び光透過性高分子からなる群から独立して選択される材料を含み、前記第２の封体部が、電球ランプ、ロウソク型ランプ又は管型ランプの形状を有し、前記ヒートパイプ作動流体が、Ｈ２Ｏ、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、ペンタン、ヘプタン及びアンモニアの１つ以上を含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載のランプ。
【請求項１０】
前記固体光源と、外部源から前記固体光源に電力を伝送する構成要素と、エンドキャップとを含む電源アセンブリを更に含み、前記第１のキャビティが前記電源アセンブリを少なくとも部分的に受け入れ、前記電源アセンブリが、任意選択的に、前記第２のキャビティと機能的に結合されたポンプステムを受け入れるためのアセンブリキャビティを含む、請求項１乃至９の何れか一項に記載のランプ。
【請求項１１】
前記第１のキャビティが、複数の固体光源を受け入れる管状又は螺旋光源構造体を含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のランプ。
【請求項１２】
前記第１のキャビティ内に配置され、且つ互いに向き合っている固体光源の少なくとも２つのサブセットを含み、前記第１のキャビティが、前記少なくとも２つのサブセットの前記固体光源の前記可視光を、前記第２の封体部の方向に誘導する光学素子を更に含む、請求項１乃至１１の何れか一項に記載のランプ。
【請求項１３】
固体光源を少なくとも部分的に収容する第１の封体部であって、前記第１の封体部の少なくとも一部が、可視光を透過可能である、第１の封体部と、
前記第１の封体部を少なくとも部分的に収容する第２の封体部と
を含む、封体部アセンブリであって、
前記第１の封体部と前記第２の封体部とが第２のキャビティを提供し、前記密閉されたキャビティが、前記固体光源を少なくとも部分的に収容し、前記第２の封体部の少なくとも一部が可視光を透過可能であり、前記第２のキャビティが、ヒートパイプ作動流体を含むヒートパイプとして構成され、且つ前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部の上にヒートパイプウィック層を含み、前記第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの前記内部表面の少なくとも一部が、前記ヒートパイプウィック層を含み、前記ヒートパイプウィック層がコーティングを含み、前記封体部アセンブリが、前記第２のキャビティと機能的に結合されたポンプステムを更に含む、封体部アセンブリ。
【請求項１４】
固体光源と、外部源から前記固体光源に電力を伝送する構成要素と、エンドキャップとを含む電源アセンブリであって、ポンプステムを受け入れるためのアセンブリキャビティを含む、電源アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電源アセンブリを、少なくとも部分的に、請求項１３に記載の封体部アセンブリの前記第１のキャビティ内に配置するステップと、前記電源アセンブリと前記封体部アセンブリとを互いに固定するステップとを含み、前記封体部アセンブリが、（ｉ）前記第１の封体部と前記第２の封体部とを接続することによって前記第２のキャビティを設けるステップと、（ｉｉ）前記第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｉｉ）前記第２のキャビティを閉じるステップとを含む方法によって得られ、前記ヒートパイプウィック層が、前記封体部アセンブリの組み立て前又は前記封体部アセンブリの組み立て後に、前記第１の封体部の外部表面の少なくとも一部及び前記第２の封体部の内部表面の少なくとも一部の１つ以上に設けられる、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のランプを提供するための方法。
【請求項１６】
前記ヒートパイプウィック層が、ゾル−ゲル組成物を用いる、前記第２のキャビティと機能的に結合されたポンプステムを介したゾル−ゲルコーティング処理を含む方法によって得られ、前記ゾル−ゲル組成物が、特に球形粒子、更により特には、１〜１５０μｍの範囲から選択される直径などの寸法を有する粒子を含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ、並びにこのようなランプの一部であり得る封体部アセンブリ及び電源アセンブリに関する。本発明は、更に、このようなランプを提供するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランプ内のＬＥＤの熱管理の問題は当技術分野において知られている。米国特許出願公開第２０１３／０１６２１３９号では、例えば、上部光学部分、中間熱放散部分及び下部電気部分を含むＬＥＤ電球について記載している。光学部分は、光源及びライトガイダ（light guider）を含む。光源は、基板と、基板上に配置された少なくとも１つのＬＥＤとを更に含む。熱放散部分は、光学部分の後部にあるスリーブと、チャンバとを含む。スリーブは、管部分と、基板に熱的に接触している熱吸収面を有する密閉端部とを有する。多孔質ウィック構造が管部分の外部側壁に配置されており、多孔質ウィック構造内に作動流体を収容する。チャンバは、ＬＥＤ電球シェルの内部側面と、スリーブの外部側面との間に画定される環状構成を有する。電気部分は、ＬＥＤ電球の底部に配置されたねじ式キャップと、スリーブ内に受け入れられた回路基板とを含む。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１０／２７１８３６号は、熱放散手段を有するＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプを含む前照灯（例えば自動車又はトラックなどの車両の前部などに取り付けられる）とについて記載している。米国特許出願公開第２０１０／２７１８３６号の実施形態は、また、ＬＥＤランプから熱を放散するための方法に関する。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１２２１１２７９号は、少なくとも１つの半導体光源と、少なくとも１つの半導体光源用の少なくとも１つの光透過カバーであって、ヒートパイプであり、中空体として導入され、その少なくとも１つにおいて冷却手段が充填されたキャビティを有する、光透過カバーとを有する半導体発光デバイスについて記載している。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１３／１１３３５８号は、配置するための上昇要素を含む、ＬＥＤベースのランプ及び電球について記載している。ＬＥＤは、ランプ又は電球口金の上方にある。上昇要素は、熱伝導材料を少なくとも一部含み得る。ヒートシンク構造が含まれており、このヒートシンク構造に上昇要素が熱的に結合されている。ＬＥＤからの少なくとも幾らかの光が拡散器を通過し、所望の発光パターンに分散されるように、拡散器がＬＥＤに対して配置され得る。幾つかのランプ及び電球では、ヒートパイプを上昇要素として用いており、ＬＥＤの熱がヒートパイプ内を伝わりヒートシンク構造へと達し、そこで熱が周囲に放散し得る。ＬＥＤランプは、内部光学的透過性及び熱伝導材料、並びに種々のヒートフィン配置を有するヒートシンクなど、熱管理を補助し、且つ所望の発光パターンを生成するための他の特徴を含み得る。
【０００６】
国際公開第２００４１００２１３号は、光エンジンと、口金と、電力変換回路と、筐体とを含む光源について記載している。光エンジンは、プラットフォーム上に配置された少なくとも１つのＬＥＤを含む。プラットフォームは、口金と直接嵌合するように構成されている。この口金は、標準的な白熱電球光用の口金である。少なくとも１つのＬＥＤによって生成された光を蛍光体が受け、それを可視光に変換する。筐体は、標準的な白熱ランプの形状を有する。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１１／０７４２９６号は、ＬＥＤ照明装置について記載している。この装置は、電源ソケットへの結合用に適合された下部と、電源モジュール収容チャンバが設けられた上部とを有する本体を含む。熱放散モジュールは、上部の上端部に配置され、冷却剤流体が充填された漏斗形状の中空ケースを含み、中空ケースは、本体に隣接する小径の開端部と、本体から離れている大径の開端部とを有する。光源モジュールは、小径の開端部に配置された実装基板と、実装基板上に実装されたＬＥＤと、ＬＥＤに電気的に接続され、ＬＥＤに作動電力（working power）を供給するような態様で電源モジュール収容チャンバ内に配置された電源モジュールとを含む。
【０００８】
独国特許出願公開第１０２０１１００４７１８号は、内部ピストン壁と外部ピストン壁との間に中空スペースが形成されるように、内部ピストン壁を外部ピストン壁内に挿入することを含む方法について記載している。ヘリウムなどの熱伝導充填物がポンプステムによって中空スペース内に導入される。ポンプステムは外部ピストン壁に取り付けられている。内部ピストン壁の縁端の縁端領域内にポンプ用の穴が形成されており、この縁端は内部ピストン壁の挿入領域上に側方に突出されている。中空スペースは、別の縁端領域のポンプ用の穴の密閉カバーによって閉じられている。
【０００９】
ＬＥＤに基づく解決策は１００％の効率には満たない。動作中に生成される熱は、概して、その用途における発熱をもたらし、システムの有効性を低下させる可能性があると共に、ＬＥＤ及び他の構成要素の寿命を限定する可能性がある。熱を周囲に伝達するために、ＬＥＤデバイスでは、一般に、ヒートシンクを用いる。殆どのＬＥＤ用途において、ヒートシンクと発光領域とは２つの別個の要素である。ヒートシンクの大きさは、概して、ランプ筐体全体よりも小さく、周囲への熱伝達及び従って熱性能を制限する。
【００１０】
別の選択肢である３Ｄ湾曲外部筐体上のＬＥＤの分配は、複雑且つ高額な解決策に繋がる一方で、平面の使用は、ランプ又は照明器具の形状から外れることに繋がる。他のＬＥＤに基づく解決策は、透明又は半透明な容器内に配置されたＬＥＤを含み得、ＬＥＤ源から筐体への内部熱伝達を強化するために、ヘリウム等の特殊なガスが使用される。ガスの対流又は伝導による、ＬＥＤ源からこの筐体への内部熱伝達はあまり効率的ではない。従って、検討された上記選択肢も熱性能が乏しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、従来技術のシステムは、熱管理の問題があるように思われ、この問題は、光学特性を（一部）犠牲にしてのみ解決され得る。反対に、光学特性を最適化すると、熱管理が問題となる。更に、従来技術のランプの組み立ては、通常、簡単明瞭ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従って、本発明の一態様は、好ましくは更に、上記欠点の１つ以上を少なくとも一部排除する代替的なランプを提供することである。
【００１３】
本発明では、筐体全体が内部ベイパ（蒸気）チャンバ温度に求められる実質的に均一な（高い）温度になり得ることから、外部筐体全体が周囲への熱伝達のために使用され得る（以下を参照のこと）。同時に、ベイパチャンバは光学機能を有すると共に、ＬＥＤ及び電子機器の機械的な筐体を成す。ベイパチャンバは、特に、１種の純粋流体及びベイパチャンバに適合する材料のみを含む、気密的に密閉されたチャンバである。これにより、ベイパチャンバ内における実質的等温条件及び最大熱性能を確保する。ベイパチャンバは、オーブン内で加熱（例えば４００℃まで）して（有機）汚染物質を除去すること、真空排気、及び純粋流体を充填して後にガラス加工により気密封止すること等、ガラス又はセラミックス加工の完全な利用を可能にし、別個の部品として製造され得る。水、メタノール、エタノール、アセトン又はアンモニア等のほぼ室温での操作に用いられる全ての共通の流体は、例えば、ガラス又はセラミック容器に適合する。同様に、ウィック材料（以下を参照のこと）は作動流体に適合するように選択され得る。更に、ウィック層は、例えば、ポンプステムにより、又はベイパチャンバの組み立て前におけるサブアセンブリのコーティングにより、比較的容易に塗布され得る。更に、また、２つのポンプステムが任意選択的に適用され得、第１のポンプステムはコーティング液の導入用であり、第２のポンプステムはガス及び任意の何らかの（不要な）コーティング液の排出用である。
【００１４】
コーティング後、ポンプステムは閉じられ得る（任意選択的に、ポンプステムの（１つ以上の）一部取り外しを含む）。
【００１５】
従って、本発明は、特に、第２のキャビティと機能的に結合されたポンプステムを介した、湿式化学堆積コーティング処理を含む方法によってヒートパイプウィック層が得られる実施形態を提供する。しかしながら、コーティングは、また、封体部アセンブリを組み立てる前に、湿式化学堆積コーティング処理により施され得る（以下も参照のこと）。従って、ポンプステムは、第１の封体部又は第２の封体部に物理的に接続され得る。しかしながら、ポンプステムは、特に、第２のキャビティ（第１の封体部及び第２の封体部によって提供される）に機能的に結合されている。
【００１６】
容器（本明細書中では、第２のキャビティ又はベイパチャンバとも示される）の内壁の少なくとも一部を光透過性ウィックで覆うことによって、液相が毛管機能により任意の箇所から熱源に戻ることが可能であることから、ランプ又は照明器具の全方向が同様の熱性能で使用され得る。
【００１７】
特に、本発明は、気密的に密閉された透明又は半透明容器のベイパチャンバとしての使用を提供する。気密的に密閉された透明又は半透明容器には、特に、外的要素は導入されず、また、気密的に密閉された透明又は半透明容器は、例えば、通常の周囲温度条件下でのランプへの組み付けを可能にする高温ガラス又はセラミックス加工を使用し、別個の部品として製造され得る。ウィック及び作動流体以外の外的要素（以下を参照のこと）は第２のキャビティ内に望ましくないため、ＬＥＤ及び電子機器は容器の外側（第２のキャビティ）に配置される。
【００１８】
同じガラス又はセラミックス（又は他の材料）の容器は、光を全体に又は方向的に分配するための、ＬＥＤランプ又は照明器具の光学素子であり、同じガラス又はセラミックス（又は他の材料）の容器は、ＬＥＤ及びドライバの機械的な筐体である。
【００１９】
導き出された解決策は、容器の最小内部圧力を保証し、それにより、周囲と内部圧力との間の差から生じる、ベイパチャンバ容器にかかる応力を低下させるために、制御された量の凝縮不能ガスをベイパチャンバに意図的に添加することである。このようにして、システムの熱性能と機械的な頑強性との間に平衡があり得る。好ましくは、容器は、凝縮不能ガスが容器の一部分に閉じ込められずに、蒸発する流体と混合し得るような形状とされる。
【００２０】
従って、第１の態様において、本発明は、ランプを提供する。ランプは、（ｉ）固体光源（「光源」）と、固体光源を少なくとも部分的に収容し、それによって、前記固体光源を受け入れる第１のキャビティを形成する第１の封体部であって、第１の封体部の少なくとも一部が、固体光源によって生成された可視光（「光」）を透過可能である、第１の封体部と、（ｉｉ）第１の封体部を少なくとも部分的に収容する第２の封体部とを含み、第１の封体部と第２の封体部とが、固体光源を少なくとも部分的に収容する（密閉された）第２のキャビティを提供し、第２の封体部の少なくとも一部が、固体光源によって生成され、且つ第１の封体部を通過して第２のキャビティへと透過された可視光を透過可能であり、（密閉された）第２のキャビティがヒートパイプとして構成され、ヒートパイプが、ヒートパイプ作動流体（「作動流体」又は「流体」）を含み、且つ前記第２のキャビティの内部表面（上流面）の少なくとも一部の上にヒートパイプウィック層（「ウィック層」又は「ウィック」又は「ウィック構造」）を含み、第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部が前記ヒートパイプウィック層を含み、特定の実施形態において、ヒートパイプウィック層が、ゾル−ゲルコーティングなどのコーティングを含む。コーティングは、特に、ゾル−ゲルコーティング処理などの湿式化学堆積コーティング処理により塗布される。用語「湿式化学堆積」又は「湿式化学堆積コーティング処理」は、本明細書中では非常に広い意味で用いられ、特に、最終コーティング組成物の前駆物質を含有する溶液が用いられることを意味する。この溶液は、特に、当技術分野において知られているコーティング技術（そのうちの幾つかについても本明細書中に述べられる）によって基板表面に塗布される。化学処理及び／又はアニーリングにより、この溶液は固相に変換され、それによって、最終コーティングを施す。加えて、粒子が添加され得る。固相は、粒子を基板表面に及び互いに実質的に接続する。
【００２１】
本解決策は、筐体の外部表面全体（即ち第２の封体部の外部表面）への熱の伝達を可能にし、これにより、可能な最大の熱性能を提供する。更に、本発明は、光学的、機械的及び熱的機能を筐体（又は封体部）に組み込むことを可能にする。本発明は、例えば、透明又は半透明な完全にガラス又はセラミックスベースのベイパチャンバであり、その中にウィック及び作動流体以外の他の構成要素を有さず、信頼性の高い長期間の動作を可能にする実施形態を可能にする。固体光源は（第２のキャビティ又はヒートパイプ内の）望ましくないガス条件に曝されず、ヒートパイプが効率的な熱管理を提供する。液体状態においてウィック内に収容され得る（少量であるが）十分な量の作動流体によって、ウィックは、液体が熱源（特に、第１の封体部の外部表面）へと戻されることを可能にする。例えば、容器又はヒートパイプの内壁全体を覆っているウィックによって、特にランプの全方向が冷却に有効となる。本ランプは、ランプ又は照明器具の部品を周囲温度で組み立てることを可能にし、破損しやすい部品の破損を引き起こさない。本発明は、従って、特に、発光ダイオード照明用途のための熱光学筐体を提供する。更に、本ランプは、例えば、「ＧＬＳ（全般照明用）の外観及び雰囲気」を備えて、種々の実施形態において作製され得る。全３つの機能、（ｉ）熱管理、（ｉｉ）配光及び（ｉｉｉ）機械的／安全筐体が熱光学筐体（即ち封体部アセンブリ）に取り込まれているため、金属及びポリマーの最小限の利用が可能となる。更に、ウィック層は、（所望の）空隙率を有するウィック層を施し得る微粒子材料を含み得る、ゾル−ゲルコーティング用液体又は他の液体になどよって比較的簡単な手法で塗布され得る。
【００２２】
用語「固体光源」は、本明細書中では、「光源」とも示される。用語「光源」は、また、２〜２０個の固体光源などの複数の光源に関連し得るが、特定の実施形態においては、１０〜１０００個などの遙かに多くの光源が適用され得る。従って、用語ＬＥＤは、また、複数のＬＥＤを意味し得る。光源は、ＬＥＤ又はレーザダイオードなどの固体ＬＥＤ光源を含み得る。固体照明（ＳＳＬ：solid state lighting）は、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ：light-emitting diode）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light-emitting diode）又は高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ：polymer light-emitting diode）を照明源として用いる照明の一種を意味する。２つ以上の光源が適用される場合、任意選択的に、これらは独立して制御され得るか、又は光源のサブセットが独立して制御され得る。光源は、直接か、又はＬＥＤダイ上のドーム内か、又はＬＥＤダイ上若しくはその近傍の蛍光層内（箔など）など、特に固体光源に組み込まれた光変換器と組み合わせてかの何れかで可視光を生成するように構成されている。
【００２３】
光源は支持体上に配置されている。この支持体は電源アセンブリに含まれ得る。一実施形態においては、光源も電源アセンブリに含まれる（更に以下を参照のこと）。この支持体は、第１の封体部によって形成された第１のキャビティ内に少なくとも部分的に配置されている。第１の封体部は光源を少なくとも部分的に囲んでいる。支持体は、良好な熱伝導率を有する材料を含み得る。例えば、支持体は、金属層又はセラミック層を含み得る。特に、支持体は、第１の封体部の内部表面の一部と物理的に接触している。このようにして、固体光源からの熱は、支持体を介して第１の封体部に伝達され得る。その後、ヒートパイプを介して、熱エネルギーが第２の封体部の外部表面で放散される。任意選択的に、支持体から第１の封体部への熱伝達を高めるために、熱インターフェース材料、特に、熱伝導性ペーストが使用され得る。特に、このような熱インターフェース材料は、少なくとも０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、例えば、少なくとも１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、少なくとも２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）等の熱伝導率を有し得る。
【００２４】
特に、第１の封体部は少なくとも部分的に透過性である。即ち、第１の封体部の一部が光源の光を透過可能である。例えば、第１の封体部は、透過性ガラス、石英、透過性セラミック、又は透過性高分子を含み得る。従って、第１の封体部の少なくとも一部の材料は透過性材料であり得る。特に、第１の封体部全体が可視光を透過可能である。従って、第１の封体部の材料は透過性材料であり得る。同様に、特に、第２の封体部は少なくとも部分的に透過性である。即ち、第２の封体部の一部が光源の光を透過可能である。例えば、第２の封体部は、透過性ガラス、石英、透過性セラミック、又は透過性高分子を含み得る。従って、第２の封体部の少なくとも一部の材料は透過性材料であり得る。特に、第２の封体部全体が、可視光を透過可能である。従って、第２の封体部の材料は透過性材料であり得る。用語「透過性の」は、特に、透明又は半透明を意味し得、（可視）光の透過率を意味する。
【００２５】
特に、第１の封体部の材料と第２の封体部の材料とは実質的に同じである。これにより、光源を少なくとも部分的に収容すると共に第２のキャビティをヒートパイプとして提供する封体部アセンブリに封体部を組み込むことが容易になる。
【００２６】
特に、第１の封体部の材料及び／又は第２の封体部の材料は、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）（Plexiglas又はPerspex）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、シリコーン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、及びＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）からなる群から選択される透過性有機材料支持体からなる群から選択される１つ以上の材料を含み得る。しかしながら、別の実施形態では、第１の封体部の材料及び／又は第２の封体部の材料は、無機材料を含み得る。好ましい無機材料は、ガラス、（溶融）石英、透過性セラミック材料及びシリコーンからなる群から選択される。また、無機及び有機部分の両方を含むハイブリッド材料が適用され得る。第１の封体部の材料及び／又は第２の封体部の材料の材料として特に好ましいのは、ＰＭＭＡ、透明ＰＣ又はガラスである。従って、第１の封体部及び第２の封体部の１つ以上は、ガラス、半透明セラミック及び光透過性高分子からなる群から独立して選択される材料を含む。特に、第１の封体部と第２の封体部とは同じ材料を含む。
【００２７】
特に、第１の封体部の材料及び／又は第２の封体部の材料は、照明源によって生成され、可視波長域から選択される波長を有する光の５０〜１００％の範囲、特に７０〜１００％の範囲の光透過を有する。このようにして、第１の封体部及び／又は第２の封体部は光源からの可視光を透過可能である。本明細書中では、用語「可視光」は、特に、３８０〜７８０ｎｍの範囲から選択される波長を有する光に関連する。透過又は光透過性は、第１の強度を有する特定の波長の光を材料に与え、材料透過後に測定されたその波長における光の強度を、その特定の波長において材料に提供された光の第１の強度と関連付けることによって決定され得る（the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th edition, 1088−1989のE−208及びE−406も参照のこと）。
【００２８】
上で示したように、第１の封体部は光源を少なくとも部分的に収容する。概して、第１の封体部は円筒状部分を含み、円筒状部分は、第１の封体部の長さの少なくとも一部にわたって一定の直径を有すると共に、一方の側に開口部を有する。電源アセンブリは、少なくとも部分的に第１の封体部内に配置され得る。第１の封体部全体は均一な直径を有し得る。任意選択的に、第１の封体部の直径はその長さにわたって変化し得る。
【００２９】
光源は、特に、発光面を含み、この発光面に対し、第１の封体部は、光源を１８０°超、例えば、２７０°以上などの角度にわたって収容し得る。従って、光源から、第１の封体部の第１端部（「一方の側」）にある第１の開口部までの距離は、光源と、第１の封体部の第２端部（「反対側」）との間の距離よりも大きいことができ、第１端部及び第２端部は第１の封体部の長さを実質的に画定する。このような構成は、光の分配及び熱の分配を向上させる。従って、このようにしてランプはより効率化され得る。
【００３０】
第１の封体部は一方の側に開口部を有する。任意選択的に、反対側に、実質的に等しい大きさの開口部があり得る。これは、円筒状の第１の封体部に特に該当し得る。他の実施形態において、反対側の直径は減少し得、第１の封体部は反対側において閉じられ得る。これは、完全に閉じられた反対側であり得る。任意選択的に、概して、一方の側の開口部よりも大幅に小さい開口部があり、この開口部は、流体を排出する及び／又は導入するために使用され得る。この開口部はポンプステムと接続され得る。本発明において、特に、第１の封体部又は第２の封体部の何れかがそのようなポンプステムのための開口部を含むことに留意されたい。従って、実施形態において、第１の封体部は、少なくとも１つの大きい開口部（この開口部を通して光源が導入され得る）と、任意選択的に、ポンプステムのための小さい開口部とを含み得る。第１の封体部に関連付けられたポンプステムが適用される場合、このポンプステムは特に、第１の封体部によって形成されたキャビティ内に配置される。従って、ポンプステムの少なくとも一部と固体光源は、最終ランプにおいて第１のキャビティを共有し得る。
【００３１】
第１の封体部と第２の封体部とは組み合わされて、第２のキャビティを形成する。２つの封体部の組み合わせは、本明細書中では、封体部アセンブリとも示される。第２の封体部は第２のキャビティを含み、この第２のキャビティは、第１の封体部の少なくとも一部を収容するように構成されている。２つの封体部は例えば、溶融ガラス、接着ポリマー、セラミック半田等によって互いに接続され、ポンプステムのための、第１の封体部及び第２の封体部の１つ又は任意選択的に複数における小さい開口部以外は密閉された第２のキャビティを提供する。本明細書中では、本発明は１つの第１の封体部及び１つの第２の封体部を参照して記載されている。任意選択的に、複数の第１の封体部が使用され得る。
【００３２】
第２の封体部は、第２の封体部が第１の封体部を少なくとも部分的に収容することにより、第２の封体部が第１のキャビティも少なくとも部分的に囲むように配置されている。この構成は、使用できる状態にあるランプ（ready lamp）において、第２の封体部が、光源も部分的に収容するようなものである。それにもかかわらず、固体光源は第２のキャビティの内部になく、第２のキャビティは第１のキャビティの少なくとも一部を収容し得るか、又は囲み得るものの、光源は第１のキャビティの内部に構成され、第２のキャビティは第１の封体部を少なくとも部分的に収容している。このようにして、光源は、（作動流体などの）あまり望ましくない状況に曝されることはない。第２のキャビティは特に実質的に中空であると共に、実質的に作動流体のみが充填されている。
【００３３】
従って、ランプは、第１の封体部を透過され、その後、第２の封体部を透過された光源からの光を提供するように構成されている。従って、第１の封体部は、固体光源を少なくとも部分的に収容し、それによって、前記固体光源を受け入れる第１のキャビティを形成し、第１の封体部の少なくとも一部は、固体光源によって生成された可視光（「光」）を透過可能であり、第２の封体部は第１の封体部を少なくとも部分的に収容し、第１の封体部と第２の封体部とは、固体光源を少なくとも部分的に収容する密閉された第２のキャビティを提供し、また、第２の封体部の少なくとも一部は、固体光源によって生成され、第１の封体部を通過して第２のキャビティへと透過された可視光を透過可能である。
【００３４】
封体部アセンブリは様々な形状を有し得る。実施形態において、第２の封体部は、電球型ランプ（「電球型」）、ロウソク型ランプ（「ロウソク型」）又は管型ランプ（「管型」）の形状を有し得る。例えば、第２の封体部は、ＴＬランプ（ＴＬ：TL lamp）、ＳＯＮランプ、ＳＯＸランプ、ＨＰＬランプ等の形状を有し得る。本発明は、従って、レトロなタイプのランプも可能にする。従って、本発明によって、例えば、Ｅ２６中型ネジ口金等を備える、例えば、Ａ、Ｇ、ＰＳ及び類似の形状（米国規格協会（ＡＮＳＩ：American National Standards Institute））など、（白熱）電球、白熱ランプ、ガス放電ランプ、リフレクターランプ、ＴＬランプ等のようなあらゆる種類のランプ形状が可能になる。
【００３５】
本発明は、更なる態様において、本質的に封体部アセンブリ、即ち（ｉ）固体光源を少なくとも部分的に収容する（及び前記固体光源を受け入れる第１のキャビティを提供する）ように構成された第１の封体部であって、第１の封体部の少なくとも一部が、可視光を透過可能である、第１の封体部と、（ｉｉ）第１の封体部を少なくとも部分的に収容する第２の封体部とを含み、第１の封体部と第２の封体部とが（密閉された）第２のキャビティを提供し、密閉されたキャビティが、前記固体光源を少なくとも部分的に収容するように構成されており、第２の封体部の少なくとも一部が可視光を透過可能であり、（密閉された）第２のキャビティがヒートパイプとして構成され、ヒートパイプが、ヒートパイプ作動流体を含み、且つ前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部の上にヒートパイプウィック層を含み、第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部が、前記ヒートパイプウィック層を含む、封体部アセンブリを提供する。
【００３６】
特定の実施形態において、第１の封体部又は第２の封体部の何れか、及び任意選択的に両方が、ポンプステムのための開口部を含み得る。使用できる状態にあるランプにおいて、ポンプステムは閉じられており、それにより、密閉された第２のキャビティ又はヒートパイプが得られる。ポンプステムが第１の封体部に関連付けられる場合、ポンプステムは少なくとも部分的に第１のキャビティ内に突出し得る。ポンプステムが第２の封体部に関連付けられる場合、ポンプステムの少なくとも一部は第２の封体部の外部表面から突出し得る。
【００３７】
更に別の態様において、本発明は、また、第１の封体部と第２の封体部とを接続することによって第２のキャビティを設けるステップであって、これらの封体部の少なくとも１つが、ポンプステムのための第２のキャビティ開口部を含む、ステップを含む、方法を提供する。
【００３８】
封体部アセンブリは、光源の光が第２の封体部からランプ光として出る光学素子として使用され、及び封体部アセンブリはヒートパイプとして使用される。これらの理由のため、封体部は光源によって生成された可視光を少なくとも部分的に透過可能であり、第２のキャビティは、ウィック層及び作動流体を含む。
【００３９】
ヒートパイプ又はヒートピンは、熱伝導率及び相転移の両方の原理を組み合わせた、２つの固体インターフェース間の熱の伝達を効率的に管理する熱伝達デバイスである。ヒートパイプの高温インターフェースにおいて、熱伝導性固体表面に接する液体はその表面から熱を吸収することによって蒸気に変わる。蒸気は、その後、ヒートパイプに沿って低温インターフェースへと移動し、凝縮して液体に戻り、潜熱を放出する。液体は、その後、毛管作用、遠心力又は重力によって高温インターフェースに戻り、このサイクルを繰り返す。沸騰及び凝縮の非常に高い熱伝達係数のため、ヒートパイプは非常に効率的な熱伝導体である。ヒートパイプが熱を伝達するためには、ヒートパイプは特に、液体、及び（少なくとも動作状態において）飽和蒸気圧（気相）であるその蒸気を含む。液体は蒸発し、凝縮点（第２の封体部の内部表面）に移動し、凝縮点において、それは冷却され、液体に戻される。標準的なヒートパイプでは、凝縮した液体は、液相の作動流体に毛管作用を作用させるウィック構造を用いて蒸発器（第１の封体部の外部表面）に戻される。ヒートパイプ及びベイパチャンバの一般に知られている概念における二相冷却解決策の全ての利点が用いられる。このような構造においては、気密的に密閉された容器内に収容された実質的に１種の流体がある。通常、第２の要素は、液相を熱源位置に導き戻すための多孔質毛管構造（ウィック）である。当業者に知られているように、性能を急速に劣化させるガスが発生することを防止するためには、ヒートパイプ又はベイパチャンバ内部の全材料の清浄度、純度及び適合性が関係する。このようなヒートパイプ及びベイパチャンバは、特に、流体の飽和圧力で動作するように構成されており、温度が内部温度から逸脱する度に凝縮又は蒸発が起こるため、容器内部において（ほぼ）均一な温度を有する。
【００４０】
従って、ヒートパイプは、その内部表面の少なくとも一部の上に、ウィック又はウィック層を含む。ヒートパイプの内部表面は、第１の封体部の外部表面（下流側表面）の少なくとも一部と、第２の封体部の内部表面（上流側表面）の少なくとも一部とを含む。ウィック層は、内部表面全体又はその一部のみを覆い得る。ウィック層がヒートパイプの内部表面全体を覆う場合、ウィック層も透過性とすべきである。これは、例えば、薄層を用いること、光を透過可能な材料を用いること等によって実現され得る。
【００４１】
従って、特に、ヒートパイプウィック層は、固体光源ユニットによって生成された可視光を透過可能である。一実施形態においては、ヒートパイプウィック層は、球形粒子などの粒子を含み、特にこれらの（球形）粒子は、５〜１２０μｍ等の１〜１５０μｍの範囲から選択される直径などの寸法を有する。（球形）粒子は、特に、固体光源ユニットによって生成された可視光を透過可能な粒子材料を含み得る。例えば、ガラス粒子又はガラスビーズが使用され得、特に、中空粒子又はビーズが使用され得る。前述の直径などの適切な寸法を選択することにより、多孔質層が得られる。当業者に知られているように、ウィック層は、流体（液体状態の）の移動を可能にするように構成された多孔質層である。
【００４２】
更に、ヒートパイプウィック層は、結合剤材料を含み得る。一実施形態においては、結合剤材料は、任意選択的に、粒子材料の屈折率の１５％未満の値の異なる屈折率を有し得る。
【００４３】
粒子（又はビーズ）は、空気又は水等などの流体が充填された中空粒子であり得る。特に、粒子には、（同じく）粒子材料の屈折率の１５％未満の値の異なる屈折率を有する流体粒子充填材料が充填され得る。しかしながら、粒子は、また、塊状粒子（即ち中空でない）であり得る。粒子（又はビーズ）は、球形であり得るものの、他の形状も有し得る。また、異なる形状の粒子の組み合わせも適用され得る。粒子（又はビーズ）の代わりに、ガラス繊維スリーブなどのガラス繊維層も適用し得る。
【００４４】
ウィック層は異なる手法で得られ得る。例えば、ウィック層は、封体部アセンブリを組み立てる前に、第１の封体部の外部表面の一部及び／又は第２の封体部の内部表面の一部に設けられ得る。しかしながら、封体部アセンブリの組み立てには温度の上昇を含み得ることから、これはヒートパイプウィック層に影響する可能性がある。従って、別の実施形態においては、ウィック層は、第１の（及び／）又は第２の封体部（即ち封体部アセンブリの組み立て後）において利用可能な第２のキャビティ又は封体部アセンブリの（より小さい）開口部を通じて（ポンプステムを通じて）導入され得る。ヒートパイプウィック層は、特に、フローコーティング及びディップコーティングの１つ以上によって得られ得る。しかしながら、当業者に知られている他の方法も適用され得る。或いは又は付加的に、ヒートパイプウィック層は、特に、スプレーコーティング又はディップコーティングによって得られ得る。ヒートパイプウィック層がポンプステムを通じて（少なくとも部分的に）塗布される場合、特にフローコーティングが用いられ得る。
【００４５】
ウィック層の空隙率は、特に、少なくとも３０％（以下も参照のこと）、少なくとも３５％など、更により特には、少なくとも４０％、例えば、９０％以下など、８０％以下などである。
【００４６】
コーティング方法を用いてウィック層を施す場合、コーティング方法は、単層コーティング処理であっても多層コーティング処理であり得る。後者の実施形態では、任意選択的に、まず、結合剤層が塗布され得、その後、粒子が塗布され得る。或いは、これらは、一段階で（例えば、単層コーティングで）、又は複数のその後の単層コーティングにおいて設けられ得る。本明細書中において、コーティングという用語は、多層コーティングも意味し得る。
【００４７】
熱を生成する光源が第１のキャビティ内に含まれているため、ウィック層は、特に、第１の封体部の外部表面の少なくとも一部に塗布される。従って、第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部が、前記ヒートパイプウィック層を含む。更に、第１の封体部上のウィック層は、特に、第２の封体部の内部表面の少なくとも一部の上に延在する。従って、一実施形態においては、第２の封体部によって形成される前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部も前記ヒートパイプウィック層を含む。ウィック層は、コーティングであってもスリーブ等であり得る。ウィック層が第２のキャビティの内部表面の一部のみを覆う場合、このウィック層は、特に、第１の封体部の外部表面によって提供される内部表面の一部であり、特に、例えば、封体部のもう一方の側にある（即ち第１のキャビティ内の）（光源の）支持体の最も近傍にあり得る第１の封体部の一部である。
【００４８】
上で述べたように、幾つかの実施形態では、ヒートパイプの内部表面全体がウィック層を含む。ウィック層の範囲は、ランプの種類及びその用途に依存し得る（以下も参照のこと）。
【００４９】
封体部アセンブリ又はヒートパイプは、ウィック層を含むだけでなく、作動流体も含む。特に、ヒートパイプ作動流体は、Ｈ２Ｏ、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール（イソプロパノール）、１−プロパノール、ブタノール（１−ブタノールなど）、アセトン及び（任意選択的に）アンモニア等の１つ以上を含む。特に、作動流体は、−５０〜１５０℃（大気圧下）の範囲から選択される沸点を有する流体を含む。特に、作動流体は、大気圧下で、ヒートパイプの予想動作温度範囲を超える沸点、特に、６０〜１３０℃の範囲の沸点を有する流体を含む。更に、ランプの動作中、流体が第２の封体部の内部表面において凝縮し、第１の封体部の、光源の近傍の高温点に移動され、その後、再度蒸発し、続いて、再度、流体がガスとして第２の封体部に移動する等である。一実施形態においては、作動流体は、アンモニア、ペンタン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘプタン及び水の１つ以上、特に、水、エタノール及びメタノールの１つ以上、更により特には、水及びエタノールの１つ以上から選択される。また更なる実施形態においては、作動流体は、Ｈ２Ｏ、メタノール、エタノール、プロパノール（１−プロパノール及びｉ−プロパノールの１つ以上など）、ブタノール（１−ブタノール、２−ブタノール等の１つ以上など）、アセトン、ペンタン、ヘプタン及び（任意選択的に）アンモニアの１つ以上を含む。
【００５０】
作動流体は、総流体の１０体積％未満、特に、５体積％未満、更により特には、１体積％未満が主要流体以外の他の流体である（凝縮不能流体など、以下を参照のこと）など、実質的に純粋な流体を含み得る。例えば、ヒートパイプ内に（液体）水を含み得、空気を排気によって除去し得、これにより、純水などの実質的に純粋な作動流体を提供し得る。しかしながら、任意選択的に、空気などの凝縮不能流体及び／又は特にＨｅ又はＮｅ等の低密度ガスを（故意に）含み得る。流体を選択することによって及び／又は流体組成物を調整することによって、ヒートパイプの動作温度において、大気圧に近い許容可能な内部圧力が得られることができ、また、室温下で、即ちランプがオフ状態にあるときに最小内部圧力が得られ得る。一実施形態においては、５０ｋＰａ未満等の０〜１００ｋＰａの範囲から選択される、室温下での（凝縮不能ガスの）分圧を有する凝縮不能ガスが利用可能であり得る。室温下でのヒートパイプ内の流体の総圧力は、１ｂａｒ（大気圧）又はそれよりも高いことができるが、０．５ｂａｒ以下など、０．１〜０．５ｂａｒの範囲など、特に、１ｂａｒ（大気圧）よりも低い。特に、セラミック封体部を使用する場合、室温下で１ｂａｒ超の圧力が可能となり得る。
【００５１】
上で示したように、第２の封体部の第１の封体部は、ポンプステムを含み得る。ガスの組成（実質的に純粋の流体を含む）（及びガス圧力）を含む所望の条件が得られた後、ポンプステムは閉じられ得る。これは、溶解、半田付け、密閉等などの当技術分野で知られている方法によって行われ得る。ポンプステムが第１の封体部の一部であると想定すると、これは、ポンプステムの僅かな部分が第１のキャビティから延出し得ることを意味し得る。このため、電源アセンブリ（以下も参照のこと）は、このポンプステムの（残部）を受け入れるためのアセンブリキャビティを含み得る。これは、ポンプステムが第２の封体部と関連付けられる（関連付けられた）場合には必要ないことができる。このような状況では、第１のキャビティと第２のキャビティとの間にガス接触はない。
【００５２】
更に別の態様においては、本発明は、また、（ｉ）第２のキャビティに第２のキャビティ開口部を通じてゾル−ゲル組成物を提供するステップであって、ゾル−ゲル組成物が特に球形粒子、更により特には、１〜１５０μｍの範囲から選択される直径などの寸法を有する粒子を含み、（球形）粒子が可視光を透過可能な粒子材料を含み、その後に乾燥などによる固体ウィック層の形成が続く、ステップと、（ｉｉ）第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｉｉ）第２のキャビティを閉じるステップとを含む、方法を提供する。
【００５３】
更に別の態様においては、本発明は、また、（ｉ）第２のキャビティに第２のキャビティ開口部を通じてゾル−ゲル組成物を提供するステップであって、ゾル−ゲル組成物が粒子を含み、（球形）粒子が可視光を透過可能な粒子材料を含み、その後に乾燥（又は固体層を提供するための別の手法）が続く、ステップと、（ｉｉ）第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｉｉ）第２のキャビティを閉じるステップとを含む、方法を提供する。
【００５４】
更に別の態様においては、本発明は、また、（ｉ）多孔質ガラス繊維ベースのスリーブなどのウィック層を、第１の封体部の外部表面の少なくとも一部に、及び任意選択的に、第２の封体部の内部表面の少なくとも一部に提供するステップと、（ｉｉ）封体部アセンブリを設ける（即ち組み立てる）ステップと、（ｉｉｉ）第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｖ）第２のキャビティを閉じるステップとを含む、方法を提供する。また、この方法は、ゾル−ゲル組成物の使用を含み得る。
【００５５】
コーティングの際、液体を含むコーティング組成物が塗布され得る。この液体は、特に、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、酢酸ブチルの１つ以上、又は前述の２つ以上の組み合わせを含む別の適切な溶媒を含み得る。
【００５６】
ヒートパイプは、特に、光源から第２の封体部に熱を移動するように構成されている。これによって、熱は第１の封体部を通じて伝達されるはずである。従って、特に、光源は第１の封体部と熱接触し得る。これは、物理的接触及び／又は熱伝達要素であり得る。更に別の実施形態においては、ランプは、第１の封体部と熱接触している固体光源支持体を含み得る。この支持体は、ＰＣＢ（プリント回路基板）を含み得る。支持体は、第１の封体部と物理的に接触し得る。特定の実施形態においては、固体光源支持体は、ヒートシンクを含み、ヒートシンクは第１の封体部と熱接触しており、特に、第１の封体部と物理的に接触している。特に、固体光源支持体は、ヒートシンクを含み、ヒートシンクは、セラミックヒートパイプを含む。このような実施形態において、ランプは、２つのヒートパイプを含む。上で示したように、支持体と第１の封体部との間の熱接触を向上するために、任意選択的に、また、熱伝導性ペーストが含まれる。
【００５７】
概して、第１のキャビティはクロージャによって閉じられる。このようなクロージャは、特に、外部源から固体光源に電力を伝送するように構成された構成要素を含み得る。これには、電気接続手段（ワイヤ）、制御ユニット、変圧器等の１つ以上を含み得る。特定の実施形態においては、電源アセンブリは、光源も含むアセンブリである（即ち、用語「光源」が「複数の光源」を意味する実施形態を含む）。更に、上で示したように、第１の封体部は、ポンプステム（の残部）を含み得る。従って、特に、電源アセンブリは、ポンプステムのためのキャビティを含む。従って、一実施形態においては、ランプは、電源アセンブリを更に含み、特定の実施形態においては、前記固体光源と、外部源から固体光源に電力を伝送するように構成された構成要素と、特にまた、エンドキャップ（電気接続部を有する）とを含み、第１のキャビティは電源アセンブリを少なくとも部分的に受け入れ、特定の実施形態において、電源アセンブリは、任意選択的に、（第２のキャビティと機能的に結合されている（又は実際に結合されていた））ポンプステムを受け入れるためのアセンブリキャビティを含む。
【００５８】
更に別の態様においては、本発明は、また、本質的に、電源アセンブリ、即ち、固体光源と、外部源から固体光源に電力を伝送するように構成された構成要素と、電気接続部を有するエンドキャップとを含む電源アセンブリであって、ポンプステムを受け入れるためのアセンブリキャビティを更に任意選択的に含む、電源アセンブリを提供する。別の変更形態においては、本発明は、また、本質的に、電源アセンブリ、即ち、外部源から固体光源に電力を伝送するように構成された構成要素と、（電気接続部を有する）エンドキャップとを含む、電源アセンブリであって、ポンプステムを受け入れるためのアセンブリキャビティを更に任意選択的に含む、電源アセンブリを提供する。この変更形態は、第１のキャビティを閉じる前に光源が第１のキャビティ内に予め配置されている場合に使用され得る（以下も参照のこと）。更に別の変更形態においては、本発明は、本質的に、固体光源と、外部源から固体光源に電力を伝送するように構成された構成要素と、（電気接続部を有する）エンドキャップとを含む電源アセンブリを提供する。この後者の変更形態は、第２の封体部がポンプステムに機能的に結合される（結合された）封体部アセンブリに適用され得る。
【００５９】
電源アセンブリは、従って、少なくとも部分的に第１のキャビティ内に配置され得る。電源アセンブリと第１のキャビティ（又は第１の封体部）は接着剤、フォームフィット等などによって互いに固定されている。電源アセンブリを封体部アセンブリに固定するための別の選択肢は、クランプ構造を、任意選択的に、摩擦と併せて用いることによるものであり得る。このようにして、物品は互いに固定され得ると共に、摩擦により物品の分離（declamping）の防止を付加し得る。
【００６０】
上記では、第１の封体部の幾つかの一般形状について記載された。特定の実施形態においては、第１のキャビティ（即ち特に第１の封体部）は、複数の固体光源を受け入れる管状又は螺旋光源構造体を含む。例えば、複数の固体光源を有するストリップが第１のキャビティ内に配置され得る。このような実施形態によって、任意選択的に、光源は封体部アセンブリを組み立てる前に第１のキャビティ内に配置され得る。しかしながら、概して、光源は、封体部アセンブリの組み立て後に第１のキャビティ内に配置され得る。
【００６１】
更に別の実施形態においては、ランプは、第１のキャビティ内に配置され、実施形態においては、互いに向き合っている固体光源の少なくとも２つのサブセットを含み、第１のキャビティは、少なくとも２つのサブセットの固体光源の可視光を、第２の封体部の方向に誘導するように構成された、屈折光学系などの光学素子を更に含む。特に、そのような実施形態において、第１の封体部は、実質的に円筒状の形状を有し得る。更に、任意選択的に、サブセットの１つ（又は複数）は、第２の封体部が第１の封体部に配置される前に第１のキャビティ内に配置され得る。任意選択的に、２つ以上のサブセットは、（（リモート）コントローラによって）個々に制御され得る。
【００６２】
更に別の態様においては、本発明は、また、本明細書中に定義されるランプを提供するための方法であって、本明細書中に定義される電源アセンブリを、少なくとも部分的に、本明細書中に定義される封体部アセンブリの第１のキャビティ内に配置するステップと、電源アセンブリと封体部アセンブリとを互いに固定するステップとを含む、方法を提供する。
【００６３】
上で示したように、特に、封体部アセンブリは、（ｉ）第１の封体部と第２の封体部とを接続することによって第２のキャビティを設けるステップであって、これらの封体部の少なくとも１つが、ポンプステムのための第２のキャビティ開口部を含む、ステップと、（ｉｉ）第２のキャビティに第２のキャビティ開口部を通じてゾル−ゲル組成物を提供するステップであって、ゾル−ゲル組成物が１〜１５０μｍの範囲から選択される直径などの寸法を有する（球形）粒子を含み、球形粒子が可視光を透過可能な粒子材料を含み、その後に乾燥が続く、ステップと、（ｉｉｉ）第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｖ）第２のキャビティを閉じるステップとを含む、方法によって得られる。任意選択的に、ウィック層形成は、また、重合又は架橋などの化学反応を含み得る。
【００６４】
しかしながら、上で示したように、封体部を封体部アセンブリへと組み立てる前に、第１の封体部の少なくとも一部（特に外部表面）及び／又は第２の封体部の少なくとも一部（特に内部表面）の１つ以上、特に、第１の封体部の少なくとも一部にウィック層を設けることなどの他の選択肢も可能である。
【００６５】
従って、一実施形態において、本発明は、本明細書中に定義されるランプを提供するための方法を提供する。方法は、本明細書中に定義される電源アセンブリを、少なくとも部分的に、本明細書中に定義される封体部アセンブリの第１のキャビティ内に配置するステップと、電源アセンブリと封体部アセンブリとを互いに固定するステップとを含み、封体部アセンブリは、（ｉ）第１の封体部と第２の封体部とを接続することによって第２のキャビティを設けるステップと、（ｉｉ）第２のキャビティにヒートパイプ作動流体を供給するステップと、（ｉｉｉ）第２のキャビティを閉じるステップとを含む方法によって得られ、ヒートパイプウィック層は、封体部アセンブリの組み立て前又は封体部アセンブリの組み立て後に、第１の封体部の外部表面の少なくとも一部及び第２の封体部の内部表面の少なくとも一部の１つ以上に提供される。
【００６６】
ヒートパイプウィック層は、特に、第１の封体部の外部表面又は下流側表面（の少なくとも一部）にコーティング組成物を提供することによって、組み立て前に提供され得る。その後、第１の封体部と第２の封体部とは封体部アセンブリへと組み立てられ得る。封体部の組み立て後、第１の封体部の外部表面又は下流側表面（の少なくとも一部）のコーティング組成物は、ポンプステムを通じてなど、第２のキャビティ開口部を通じて塗布され得る。前記ウィック層を設けるためのコーティング組成物の塗布後、及び作動流体の導入後、第２の封体部は、ポンプステムを閉じることによって、例えば、溶解又は栓を設けること等によってなど、第２のキャビティ開口部を閉じることによって閉じられ得る。
【００６７】
従って、本発明は、また、上に示されたような、本明細書中に示されるような封体部アセンブリを提供するための方法を提供する。封体部の１つ以上、特に、第１の封体部の外部表面の少なくとも一部にウィック層を塗布する場合、これは、封体部アセンブリにウィック層を塗布する場合に比べてより簡単に制御可能であり得る。後者の例では、コーティング液は、特に、ポンプステムを通じて塗布される必要がある。予めウィック層を提供することで、ウィック層形成のより簡単な制御、及びまた、封体部の１つの一部のみにウィック層が設けられる必要がある場合により簡単な制御を提供し得る。例えば、第１の封体部の、第１のキャビティ開口部とは反対側の第１の封体部の端部にウィック層を設ける必要が（必ずしも）あるとは限らない場合がある。
【００６８】
上で示したように、特に第１の封体部の外部表面の少なくとも一部はウィック層を含むが、これはこの封体部が最高温点を含み得るからである。任意選択的に、第２の封体部の内部表面の一部もウィック層を含み得る。従って、「第１の封体部によって形成された前記第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部が、前記ヒートパイプウィック層を含む」という文言は、第１の封体部のみが少なくとも部分的に前記ウィック層を含む実施形態、及び第２の封体部（即ちその内部表面）も少なくとも部分的に前記ウィック層を含み得る実施形態を含む。
【００６９】
一実施形態においては、ウィック層は、（ｉ）中実ガラス球、中空ガラス球、細断繊維、粉砕繊維、アルミナ粒子、チタニア粒子、シリカ粒子等からなる群から選択される粒子と、（ｉｉ）ＴＥＯＳ（テトラ−エチル−オルトシラン）（ベースのゾルゲル）、ＭＴＭＳ（メチルトリメトキシシラン）（ベースのゾルゲル）、ＴＥＯＴｉ（テトラ−エチル−オルトチタネート）、及びモノリン酸アルミニウム（ＭＡＰ）などのリン酸アルミニウムＡｌＰＯｘ前駆物質からなる群から選択される結合剤とを含む。従って、コーティングは、例えば、ＴｉＯ２ベースのゾルゲルコーティングであっても、ＳｉＯ２ベースのゾル−ゲルコーティングであっても、リン酸アルミニウムベースのコーティングであっても、それらの組み合わせであり得る。アルミナ粒子、チタニア粒子、シリカ粒子などの前述の粒子は、特に可視光を透過可能であり、更に、ランプの動作条件下で特に安定である。加重平均した平均粒径は、特に、５〜１２０μｍ等の１〜１５０μｍの範囲であり得る。
【００７０】
任意選択的に、プレコーティングが第２のキャビティの内部表面の少なくとも一部に塗布され得る。
【００７１】
ヒートパイプウィック層の空隙率は、特に、一実施形態において、５５〜７０％の範囲などの５０〜７５％の範囲である。これらの空隙率により、（安定性、クラック形成、層厚さ等の点において）良好な結果が得られた。
【００７２】
用語「上流側」及び「下流側」は、光生成手段（ここでは特に第１の光源）からの光の伝播に対する物品又は機能の配置に関係し、光生成手段からの光線内の第１の位置に対し、光生成手段のより近傍の、光線内の第２の位置が「上流側」であり、光生成手段から更に離れた光線内の第３の位置が「下流側」である。
【００７３】
照明デバイスは、例えば、オフィス照明システム、家庭用システム、店舗照明システム、住宅照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバー用システム、プロジェクションシステム、自動点灯表示システム、ピクセル化表示システム、セグメント化表示システム、警告標識システム、医療照明用システム、インジケータ標識システム、装飾用照明システム、ポータブルシステム、自動車用、温室照明システム、園芸用照明又はＬＣＤバックライトの一部であっても、これらに適用され得る。
【００７４】
特に、適用分野は、消費者用ランプ；ロウソク型、電球型、スポットライト、ＴＬＥＤ；業務用ランプ（特に、道路照明用ランプ）；消費者用照明器具（屋内）；業務用照明器具（屋内スポットライト、屋外照明器具）；道路照明：一体型ランプ照明器具設計；特殊照明：極限環境（例えば、アンモニアレベルを有する豚舎）、又は海底照明（ガラスは水密であり、有機物の成長を防止するために容易にコーティングされ得る）等である。
【００７５】
本明細書中における、「実質的に全ての光」又は「実質的になる」などの「実質的に」という用語は当業者には理解されよう。「実質的に」という用語は、また、「全体的に」、「完全に」、「全て」等を含む実施形態を含み得る。従って、実施形態においては、実質的にという副詞は、また、除去され得る。該当する場合、「実質的に」という用語は、また、９０％以上、例えば、９５％以上、特に９９％以上、更により特には、１００％を含む９９．５％以上に関係し得る。「含む」という用語は、用語「含む」が「からなる」を意味する実施形態も含む。用語「及び／又は」は、特に、「及び／又は」の前及び後に言及した物品の１つ以上に関係する。例えば、文言「物品１及び／又は物品２」並びに同様の文言は、物品１及び物品２の１つ以上に関係し得る。「含む」という用語は、一実施形態において、「からなる」を意味し得るが、別の実施形態においては、また、「少なくとも定義された種及び任意選択的に１つ以上の他の種を含有する」を意味し得る。
【００７６】
更に、本明細書及び特許請求の範囲における、用語、第１の、第２の、第３の等は、類似の要素間を区別するために用いられ、必ずしも順番又は時系列順を記載するためのものではない。このように使用される用語は適切な状況下で交換可能であり、本明細書中に記載される本発明の実施形態は、本明細書中に記載されている又は示される以外の順序で動作可能であることは理解されるべきである。
【００７７】
本明細書中のデバイスについては、とりわけ動作時において記載した。当業者には明らかなように、本発明は動作の方法又は動作時のデバイスに限定されない。
【００７８】
上述の実施形態は、本発明を限定するのではなくむしろ説明するものであり、当業者であれば、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計し得ることに留意されたい。特許請求の範囲において、括弧間に配置される任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその活用形の使用は、クレームに記載されたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数のそのような要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実施され得る。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の幾つかはハードウェアの同一物品によって具現化され得る。相互に異なる従属請求項に特定の施策が列挙されるという単なる事実は、これらの施策の組み合わせが効果的に使用され得ないことを示すものではない。
【００７９】
本発明は、本明細書に記載されている及び／又は添付の図面に示されている特徴事項の１つ以上を含むデバイスに更に適用する。本発明は、更に、本明細書に記載されている及び／又は添付の図面に示されている特徴事項の１つ以上を含む方法又はプロセスに関する。
【００８０】
本特許において記載される種々の態様は更なる利点を提供するために組み合わせられ得る。更に、特徴の幾つかは１つ以上の分割出願の基礎を成し得る。
【００８１】
ここで、本発明の実施形態が、単に例として、対応する参照符号が対応する部品を示す添付の概略図を参照しながら記載される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｂ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｃ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｄ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｅ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｆ】ランプの態様を概略的に示す。
【図１Ｇ】ランプの態様を概略的に示す。
【図２Ａ】ランプの可能な実施形態を概略的に示す。
【図２Ｂ】ランプの可能な実施形態を概略的に示す。
【図３Ａ】ランプの変更形態を概略的に示す。
【図３Ｂ】ランプの変更形態を概略的に示す。
【図３Ｃ】ランプの変更形態を概略的に示す。
【図３Ｄ】ランプの変更形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
図面は必ずしも一定の縮尺ではない。
【００８４】
図１Ａ〜図１Ｅは、本明細書中に定義されるランプを組み立てるための幾つかの要素及び選択肢を概略的に示す。図１Ａは、第１の封体部１００を概略的に示す。第１の封体部１００は、キャビティ１５０と、大きい封体部（又はキャビティ）開口部１０１（一方の側にある）と、本明細書中では第２のキャビティ開口部２５８（別の側にある）としても示される任意の小さい開口部とを有する。この実施形態において、参照符号２５７で示されるポンプステムは、この第２のキャビティ開口部に関連付けられる。この第２のキャビティ開口部２５８は第１の封体部の開口部ではあるものの、第２のキャビティへのアクセスを提供する（以下を参照のこと）。
【００８５】
図１Ｂは、第２のキャビティ開口部２５８（及びポンプステム２５７）がない第１の封体部１００の一実施形態を概略的に示す。第１の封体部は、内部表面、即ち上流側表面１００ａと、外部表面、即ち下流側表面１００ｂとを有する。概して、第１の封体部１００は、直径ｄ１を有する円筒状部分を含む。第１の封体部の長さは、参照符号ｌ１で示される。封体部は、キャビティ開口部１０１を含む第１端部と、概して、第１端部の反対側の第２端部とを有し、それにより、第１端部及び第２端部は第１の封体部長さｌ１を画定する。
【００８６】
概略図１Ｃは、第２の封体部２００の一実施形態を示す。第２の封体部は、内部表面、即ち上流側表面２００ａと、外部表面、即ち下流側表面２００ｂとを有する。多くの場合、第２の封体部２００も直径ｄ２を有する円筒状部分を含み得る。この円筒状部分は、第１の封体部１００の円筒状部分を封入し得る（以下を参照のこと）。第２の封体部２００は開口部２０１を含み、開口部２０１を通じて、第１の封体部１００の一部が配置され得る。第２の封体部の長さは参照符号ｌ２で示される。例として、第２の封体部は、任意選択的に、ポンプステム２５７と共に第２のキャビティ開口部２５８を含むことに留意されたい。図１Ｄは、電源アセンブリ３００の一実施形態を概略的に示す。ここでは、電源アセンブリは２つの光源１０を含み、２つの光源１０は、ヒートシンク１２も含む支持体１２００上に構成されている。光源１０は、特に可視成分を有する光１１を提供するように構成されている。電気接続部３０１が破線によって示される。電気接続部３０１は、エンドキャップ３０２、例えば、エジソン型キャップと電気接触している。参照符号３１０は、例として、電子機器及び／又は制御ユニットを示しており、例えば、変圧器及び／又は遠隔制御要素を含み得る。参照符号３３０は、ポンプステムの残部用のキャビティを示す。第１の封体部は、光源１０を、少なくとも約２７０°の角度にわたって収容することに留意されたい。光源１０から第２端部までの距離は、第１端部までの距離よりも実質的に短く、例えば、第１端部（開口部１０１を有する）までの距離と、第２端部（第２の封体部２００のかなり内部にある）までの距離との距離比は少なくとも１であり、ここで、この概略実施形態においては（しかし、他の実施形態にも適用可能である）、少なくとも約４の範囲内である。
【００８７】
例えば、図１Ａ及び図１Ｃの実施形態（しかし、特に、図１Ｃの実施形態の第２のキャビティ開口部２５８及びポンプステム２５７がない）並びに図１Ｄの電源アセンブリ３００を、図１Ｅに概略的に示されるように、ランプ１に組み込み得る。まず、参照符号４００で示される封体部アセンブリが組み立てられ得、その後、参照符号２５４で示されるウィック層が内部キャビティ２５０又はヒートパイプ２５１に設けられ得、所望の作動流体２５２が加えられ得、適切な圧力条件が生成され得、ポンプステムが閉じられ得、その後、電源アセンブリ３００が封体部アセンブリ４００に接続され得る（以下も参照のこと）。ヒートパイプ２５１、即ち、第１の封体部１００及び第２の封体部２００を封体部アセンブリ４００へと組み立てることによって作製したキャビティ２５０は、内部表面２５３を有する。内部表面２５３は、第１の封体部１００の外部表面１００ｂの少なくとも一部と、第２の封体部２００の内部表面２００ａの少なくとも一部（ここでは実質的に全体）とを含む。ウィック層２５４で被覆された第１の封体部の（第１の）部分は参照符号１２５３で示され、ウィック層２５４で被覆された第２の封体部の（第２の）部分は参照符号２２５３で示される。ヒートパイプ２５１の内部表面２５３全体がウィック層２５４で被覆される必要はないことに留意されたい。大きい矢印は、熱エネルギーの流れを示す。更に、ウィック層２５４は封体部アセンブリ４００の組み立て前又は後に設けられ得る。
【００８８】
図１Ｆは、例えば、第１の封体部１００の外部表面１００ｂ又は第２の封体部２００の内部表面２００ａ上のウィック層２５４の一実施形態を概略的により詳細に示す。例えば、粒子２５５は、球形粒子など、層に含まれ得る。粒子は中空であり得る。粒子内にキャビティがもしあれば、任意選択的に、粒子充填材料２５５ｂが充填され得る。粒子の材料は、参照符号２５５ａで示される。粒子間に幾らかの結合剤材料２５６があり得る。概して、空隙率を維持するために、結合剤材料２５６の量は比較的少ないことができる。空隙は参照符号２５９で示される。
【００８９】
図１Ｇは、ランプ１がどのように作製され得るかを概略的に示す。例えば、ステムをＧＬＳ電球へと溶解させる、又はＱＬランプの内部管を外部電球へと溶解させるのと同様に、まず、内部管、即ち第１の封体部を外部電球、即ち第２の封体部へと溶解させることによって封体部アセンブリ４００が用意される。その後、ポンプチューブ、即ちポンプステム２５７を通じて、第２の封体部内にゾルゲル（ＳＧ：sol-gel）が注入され得る。多孔質のウィック層を施すために加熱を行い得る。例えば、その後、第２の封体部／キャビティ内に水などの少量の液体がポンプチューブを通じて注入され得る。ポンプチューブは、第２のキャビティから空気が排出される際の蒸発を防ぐために冷却され得る。次の段階では、空気が第２のキャビティから排出され得、ポンプステムが閉じられ、遮断される。ポンプステム２５７を閉じることにより、実質上、第２のキャビティ開口部は（機能的に）閉じられる。第２のキャビティと外部との間に気体連通は（実質的に）ない。閉じた後、光源を備えた電源アセンブリが第１のキャビティ１００から第１の開口部１０１を通じて挿入され得ると共に、この第１の封体部内に接着され得、これにより、ランプ１を設ける。参照符号３０７は、任意の保護キャップを示し、参照符号３０９は、第１の封体部の第１の開口部１０１の密閉用の閉鎖手段を示す。上で示したように、ウィック層２５４は、（ここで記載したように）封体部アセンブリ４００の組み立て前又は後に設けられ得る。
【００９０】
図２Ａ及び図２Ｂは、ランプ１の幾つかの可能な実施形態を概略的に示す。図２Ａは、レトロな形状のロウソク型ランプ１を概略的に示し、図２Ｂは、管形のランプ１を概略的に示す。後者の実施形態では、第１の封体部１００及び第２の封体部２００の両方が、実質的に一定の直径（それぞれｄ１及びｄ２）を有する管形である。１つの（又は２つ以上の）位置に、光源１０、例えば、光源１０のアレイを有する光源アレイが配置され得る。光源は、第１の封体部１００の内部面１００ａの近傍に、特にそれと熱接触して配置され得る。特に、光源１０に隣接する外部面１００ｂは、ウィック層２５４を含み得る。従って、内部表面の部分１２５３はウィック層２５４で被覆され得る。
【００９１】
図３Ａ〜図３Ｄは、ランプの幾つかの変更形態を概略的に示す。ここで、参照符号６は、任意の光学コーティングを示す。この光学コーティングは、光散乱の機能を有し得る。参照符号７は、任意のコリメータ又は配光器を示す。ここで、支持体１２００はヒートパイプも含み、ヒートパイプは、実際には、ヒートシンク１２として使用され得る。ここでは、ヒートパイプは、特に、セラミックヒートパイプ１１２である。ＰＣＢはヒートパイプに組み込まれることができ、このため、また、セラミックであり得る。図３Ｂは、アルミナ壁１５４及びウィック層３５４を備えたセラミックヒートパイプ１１２をより詳細に概略的に示す。図３Ａ及び図３Ｂは、特に、第１の封体部１００及び第２の封体部が（透過性）セラミック材料を含むランプ１の一実施形態を示し得る。この実施形態は、従って、２つのヒートパイプを含む。
【００９２】
更に、この実施形態だけでなく他の実施形態も、セラミックヒートパイプの平頂部を用いてＬＥＤを実装し得、その一方で、側面は、ガラス製の第２の二相冷却デバイスへの熱伝達のために使用される。２つの接している部品は同軸であり、好ましくは円筒状である。セラミックの熱膨張係数とガラスの熱膨張係数とは一致させることができる。アセンブリ全体が小型、軽量且つ熱的に非常に効率的なＬＥＤ冷却デバイスになる。この実施形態では、ＬＥＤの実装のために、好ましくは丸型のセラミック基板を用い得る。更に、特に、平坦な外端部を有するセラミック（好ましくは円筒状の）ヒートパイプが適用される。セラミックヒートパイプ１１２内においてウィック構造及び作動流体が利用可能である。特に、セラミックヒートパイプとガラスベイパチャンバとの間に熱インターフェース材料があり得る。上で示したように、熱インターフェース材料はランプ１に組み込まれる。ランプ１は、例えば、任意の形状の内（好ましくは円筒状の）壁及び外壁を備えたガラスベイパチャンバ又はセラミックベイパチャンバを有する。また、このベイパチャンバ又はヒートパイプ２５１内に、ウィック構造及び作動流体がある。或いは、第１の封体部及び／又は第２の封体部、特に少なくとも両方が、高分子を含む。更に、任意選択的に又は付加的に、第１の封体部及び／又は第２の封体部は、特にＯ２及び／又はＮ２等のガスの拡散を（更に）防ぐためのコーティングを更に含む。例えば、高分子製の第１の封体部及び／又は第２の封体部の場合、ガスバリアコーティングが所望され得る。
【００９３】
第１の封体部及び／又は第２の封体部は、任意選択的に、ウィック層として多孔質ＰＥ（ポリエチレン）等のコーティングを更に含み得る。
【００９４】
図３Ｃは、複数の固体光源１０を配置する管状又は螺旋光源構造体１０００を第１のキャビティ１５０が含む、２つの可能な実施形態を概略的に示す。複数の固体光源１０は、前記複数の光源１０を有する光源アレイの形態で設けられ得る。変更形態ＩＩＩａは、螺旋光源構造体１０００を概略的に示し、第１の封体部がこの螺旋構造体を含む。変更形態ＩＩＩｂは、同じく、前記複数の光源１０を有する光源アレイを備える（例として）２つの管状構造体１０００を有する第１の封体部を示す。参照符号３１７は、例として、ドライバを概略的に示す。
【００９５】
複数の光源を有する毛管の外部表面における効率的な冷却を有するために、凝縮した作動流体を吸収するウィックと相互接続した毛管ウィック構造があるべきであり、実際には、これは、外部ガラスの内側にあるウィックであり得る。このように、毛管の冷却は蒸発によるものであり、狭い表面積を補償するのに十分な極めて高い熱伝達係数に繋がる。任意選択的に、第２の封体部の内部表面はウィック層を有さず、液体の戻りは重力による。この場合、ランプは直立又はほぼ直立でのみ使用され得る（以下も参照のこと）。
【００９６】
本発明は、また、パッケージ化された又は半田付けされたＬＥＤが使用された場合に、これらが酸素欠乏密閉環境（Ｈｅのみの雰囲気など）に耐えることは考えられないという課題を解決する。
【００９７】
この実施形態に関連する点は、例えば、ＬＥＤフィラメントと内部ガスとの間の高い熱抵抗並びに／又はパッケージ化された及び半田付けされたＬＥＤを劣化させると考えられる酸素欠乏の防止である。更に、それは、例えば６０Ｗ以上に相当する光束レベルにおいて多くのＬＥＤストリングが必要であり得る場合におけるスペースの課題を解決する。ここでも熱光学筐体が設けられるが、ここでは１つ以上のガラス毛管を備える。ガラス毛管は、ガラス容器の内部に開端部を有しない。更に、ガラス毛管のフィラメントのＬＥＤストリングが設けられる。任意選択的に、ＬＥＤストリングからの熱伝達のために毛管の透明又は半透明な充填物が提供され得る。更に、また、上で示したように、半透明又は透明な、ガラス毛管を完全に又は部分的に被覆する、ベイパチャンバウィックに任意選択的に相互接続されたウィックが設けられる。上で示したように、ＬＥＤストリングからガラス毛管壁へのより良好な熱伝達を有するために、毛管にシリコーン等の透明材料が（部分的に）充填され得る。ランプ１に、例えば、ＬＥＤストリングを備える単一ループ毛管及び／又はベイパチャンバ内に突き出た幾つかの単一終端毛管を備える、ドライバを収容する短い内部円筒部が設けられ得る。特に、ベースダウン動作の場合においてのみ、ベイパチャンバが重力アシスト式で機能する（熱サイフォン原理）ことから、外部ガラス封体部の内側にあるウィック構造は省略され得る。
【００９８】
図３Ｄは、第１のキャビティ１５０内に配置された固体光源１０の少なくとも２つのサブセット２１、２２を含むランプ１の一実施形態を概略的に示す。特に、第１の封体部１００は、円筒状の封体部であり得る。サブセット２１、２２は、特に、互いに向き合っている。第１のキャビティ１５０は、少なくとも２つのサブセット２１、２２の固体光源１０の可視光１１を第２の封体部２５０の方向に誘導するように構成された光学素子１５５を更に含み得る。参照符号１９は電線を示す。光学素子１５５は、また、複数の光学素子を含み得る。光学素子１５５は（光源１０の光の）屈折特性を有し得る。
【００９９】
高光束用途では、キャップにも取り付けるガラスパイプの内径が最大光出力を制限する。更に、ＰＣＢ上で生成された熱の量は、ヒートスプレッダ、インターフェース材料及びガラスを通じてベイパチャンバに移動される必要がある。熱性能の向上はＬＥＤ温度の低下に繋がり、より多くの電流がＬＥＤを流れることを可能にする。ＬＥＤからベイパチャンバへの並列熱経路（parallel thermal path）が多くなる程、熱抵抗が低下する。ガラスベイパチャンバでは、作動流体が外部ガラス上で凝縮し、ウィックによって熱源に戻される。ランプのサイズが大きくなる程、排気がより長い距離にわたって、及びまた重力に反する幾つかの方向において行われることが必要であるため、ウィックへの要件は大きく増大する。提案される解決策は、２つ以上のモジュールを同じ円筒状の内部ガラス管内に配置することである。モジュールは、ＬＥＤ、ＰＣＢ、ヒートスプレッダ及び熱インターフェース層を含む。更に、提案される解決策において、内部円筒部は両側が外部ガラスに接続されており、両側において、ウィックは円筒部から外部封体部まで連続している。最も興味深い解決策は、互いに向き合う２つのモジュールをそれぞれ内側円筒部の一端に配置することである。光を横方向に逸らすために、間に光学モジュールが配置され得る。
【０１００】
ここでは、両側で外部ガラス筐体に接続された管状内部ガラス隔室が提供される。更に、特にランプ１は、外部封体部から内部ガラス壁に連続する内部ウィック構造を有する。更に、熱光学筐体の内部スペース内に２つ以上のモジュールが提供され得る。モジュールはそれぞれ、ＬＥＤ、ＰＣＢ、ヒートスプレッダ及び熱インターフェース材料を含み得る。ヒートスプレッダはヒートパイプであり得る。更に、ＰＣＢ及びヒートスプレッダはセラミックＰＣＢヒートパイプに組み込まれ得る（上記も参照のこと）。特に、（１つの）ドライバへの各モジュールの電気接続部がある。更に、光を横方向に逸らすための任意の光学素子が利用可能であり得る。更に、ベイパチャンバ上にポンピングステムスタブ（pumping stem stub）があり得る（ポンピングステムは密閉時に締め付けられる）。
【０１０１】
一体型の熱光学筐体を備えるレトロフィット電球は、透明なガラス容器を外部筐体として備えて作製されてきた。容器の外部形状はＧＬＳ  Ａ１９の外形を有し、内部形状は内径２１．４ｍｍの円筒状である。水のみを含むこの系の優れた熱性能は、外部筐体が通常の実験室の室温下にある一方で、ヒータが内部円筒状ガラス部分内に挿入された状態で証明された。試験結果を含む調整及び試験の詳細を以下に記載する。ガラス部品の組み立て後、ガラス容器は４００℃のオーブン内で加熱することにより完全に洗浄され、その後、約１０ｍｌの量の蒸留水を、ポンピングステムを通じて注入した。ガラス容器は数分間排気して真空にされ、その最中、幾らかの水を蒸発させ、容器から排出した。排気後、ポンピングステムは、ポンプを作動している間にバーナによる局所加熱によって気密的に密閉された。アルミニウム円筒状ブロック上に取り付けられた２つの熱抵抗体を含む加熱素子がガラス容器の円筒状部分に挿入された。アルミニウムヒータとガラスとの間の良好な熱接触を確保するために幾らかのサーマルペーストが用いられた。実験中の温度を測定するために熱電対がアルミニウム上に接着された。アルミニウム部分は定常状態において実質的に均一な温度を有することが予想される。ガラス容器は、ガラスポンピングステムが下方に向いた状態でクランプ内に配置された。容器内の水位はアルミニウム加熱ブロックの頂部と同じ高さであった。このセットアップでは、ウィックは使用されなかった。この水位により、加熱素子と作動流体との熱接触を確実とした。熱試験では、熱抵抗体において８．５Ｗの熱が放散された。実験室の室温は２４℃であった。定常状態において、アルミニウムブロックの温度は９３℃の温度に達した。この実験から、Ｋ／Ｗで表されるアルミニウムから周囲への熱抵抗は、Ｒｔｈ＿ａｌｕ＿ａｍｂ＝８．１Ｋ／Ｗであり、これはこのサイズの電球では低い値である。幾つかの現在のPhilipsのＬＥＤ電球のＲｔｈ＿ｂａｓｅ＿ａｍｂ＝１０Ｋ／Ｗと比較されたい。赤外線カメラにより、外部ガラス部分の温度が測定された。ベイパチャンバからのみ予想され得るように、外側ガラスは非常に均一な温度を有する。測定された平均温度は約６３℃である。３つの測定された温度から、４．６Ｋ／ＷのＲｔｈ＿ｏｕｔｅｒ−ｇｌａｓｓ＿ｔｏ＿ａｍｂ及び３．５Ｋ／ＷのＲｔｈ＿ａｌｕ＿ｔｏ＿ｏｕｔｅｒ−ｇｌａｓｓを導き出すことができる。アルミニウムから外部ガラスへの熱抵抗は内部ガラス円筒部内の内部部品の寸法決めによって更に向上させることができる。２回目の試験では、電球は真空にされず、容器の密閉後、周囲空気が閉じ込められた。同様の熱負荷及び同様の室温条件の試験において、赤外線による測定で、電球筐体上の温度勾配を明らかにした。これは、水面からの蒸発が空気によって妨げられることを示す。定常状態における外部筐体の最高温度は７７．３℃であり、この温度は、最高が６５．４℃である前の実験と比較すると、室温との相対で１１℃高い。これは、内部部分もかなり高い温度を有することを示す。ランプのこの方向においては、筐体の外壁に低温部分はない。水蒸気は内部空気と十分に混合され、あらゆる部分に凝縮することができる。異なる幾何学的形状、特に、管状の容器において、凝縮不能ガスは作動流体の蒸気から分離され、容器の低温部分を生じさせることは知られている。
【０１０２】
以下の表では、ＬＥＤ半田温度１００℃及び室温２５℃を想定した電球の潜在的光束が示される。この結果は、系の詳細な熱モデルに基づく。系の有効性は８０ｌｍ／Ｗが想定され、これは２０１４年のＭＰグレードのＬＥＤソリューションでは一般的である。直径５５ｍｍの最小電球サイズでは、８００ルーメン超（６０ＷのＧＬＳに相当する）が生成され得ることは明白であり、これはこのクラスで最高と考えられ得る。
【０１０３】
【表１】
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【０１０４】
同じ概念を、非レトロフィットのより大きいサイズへと拡張することができ、ランプの非常に高い光束レベル及び系の同様の有効性の可能性をもたらす。
【０１０５】
【表２】
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【０１０６】
ウィックは配光に影響するため、光を吸収すべきではない。このことは、多くの材料を除外する。アルミナ、スピネル及びジルコニア等のガラス及びセラミックス、並びにダイヤモンドは可視光を吸収しない。また、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＣ及びポリオレフィン類等の幾つかのプラスチックは透明又は半透明ではあるが、このプラスチック類の低圧環境におけるガス放出及び／又はプラスチックのガス透過を最小限にするよう注意が払われるべきである（例えば、ガスバリア層コーティングが塗布され得る）。また、ウィックの塗布後のガラス又はセラミックス加工は、プラスチックウィック材料の損傷に繋がる可能性がある。ウィックの多孔性の性質により、ウィックは光を散乱する。ＬＥＤ光源を備えるほぼ全ての照明用途において、ある程度の光散乱は有用である。
【０１０７】
作動流体との低接触角は、流体がウィックにより吸収されること、及び高毛管圧を発生させることを可能にする。少なくとも接触角は７０°未満とすべきである。水においては、低接触角は、材料が親水性であることを意味する。また、メタノール、エタノール及びアセトン等の他の極性流体は、親水性材料との低接触角を有すると予想される。水はガラス上で非常に低い接触角を有することが知られている。
【０１０８】
ウィックの毛管圧は、流体の排出を、重力に反するものであっても可能にし、これは、流体がウィック全体に均一に分配される傾向にあることを意味する。毛管圧の決定パラメータは、接触角、流体の表面張力、及びウィックの（有効）空隙径である。空隙が小さくなる程毛管圧が高くなる。本発明に適合する典型的な空隙径は１〜１００ミクロンである。これらの空隙に達する手法は、ガラス又はセラミック粒子で高度に満たされたゾル−ゲルコーティングを塗布することによるものであり、ウィックには、特に、１〜１５０ミクロンの大きさのガラスが非常に有効である。ガラス粒子によって主に画定されるゾル−ゲル溶液中の固相は、溶媒の蒸発後に非常に開放的な構造を得るために十分に少なくすべきである。
【０１０９】
流体流の透過性は空隙率及び有効空隙径と共に大幅に増加する。特に少なくとも３０％、例えば少なくとも３５％の空隙率、例えば少なくとも４０％、特に５０％以上等の空隙率が、本明細書ではウィックの所望される値であり、本発明では、１〜１００ミクロンの大きさの空隙が適切である。
【０１１０】
ガラス球等の粒子で満たされたゾル−ゲルコーティングは流体相から塗布され得ると共に、産業上で実施可能な手法であり得る。織られた又は不織のガラス繊維から出来たウィック構造は別の実施可能な解決策である。また、多孔質ガラス又はセラミックファイバ又は中空多孔質繊維がウィックとして適用可能であり得る。標準的な１３ミクロンのガラス繊維を含むガラス束を基にした、織られた又は編み込まれたガラス繊維ソケットが試験され、良好なウィッキング特性を有していた。
【０１１１】
低コストのウィック材料は低コスト解決策にとって些細な必要条件である。ガラス粒子、特に、ガラス球は低コストで入手可能であり、ゾル−ゲルも低コスト材料である。
【０１１２】
多孔質ガラスウィックが、平坦なガラス上で、ガラス球で満たされたゾル−ゲル溶液を用いて調製された。ガラス球を有する、ゾル−ゲル法によって調製されたコーティングのウィッキング特性は、いわゆる毛管上昇速度実験において測定された。結果は表に記載される。
【０１１３】
【表３】
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【０１１４】
種々の実施形態において、関連する特性及びウィック性能の目標は、ウィックの毛管限界（capillary limit）に関連付けられる。毛管限界は、Ｋが流体流の透過性を意味し、ｒ＿ｅｆｆが有効空隙径を意味するＫ／ｒ＿ｅｆｆに特徴付けられる流体の移動速度と、１／ｒ＿ｅｆｆに特徴付けられる、重力に反する液体の最大毛管上昇とに関連する。典型的には厚さ０．３ｍｍのコーティングで、Ａ１９及びＡ２１電球におけるウィックの目標が得られ、１／ｒ＿ｅｆｆが０．０１μｍ超及びＫ／ｒ＿ｅｆｆが０．１μｍ超という目標に至る。両目標はゾル−ゲルコーティングにより満足された。上記表では、毛管圧Ｐｃａｐに対する１．３ｋＰａの値は、ウィック層が（重力に反して）水を１３ｃｍ上昇させ得ることを示す。これらの値は例示的な値として記載されるものであり、この値はランプを最適化する際に（一層）更に向上させ得る。
【０１１５】
コーティングは、毛管圧及び移動特性の両方が適切な動作範囲内となるように高空隙率を呈するべきである。このようなコーティングは、適切な寸法の粒子を積み重ねることにより作製され得る。加工の観点から、このコーティングが性質的に完全にガラス状である場合は非常に有利である。この理由は、これにより加工性を促進し、最終製品における低いガス放出が確実となることである。
【０１１６】
基本的に、互いに及び封体部表面にケイ酸塩系結合剤によって結合されたガラス粒子のコーティングが存在する。結合剤は接着を確実とするのに十分な濃度で存在する一方で、空隙は開いたままにする。通常、ガラス粒子は数μｍ〜１５０μｍの大きさであり、最終コーティングの約１〜２０体積％に含まれるケイ酸メチルによって結合される。
【０１１７】
酸性水／アルコール混合物中におけるＭＴＭＳ（メチルトリメトキシシラン）の溶液は以下の手順に従い作製される。
【０１１８】
粘着層溶液の組成
５グラムのLudoxAS40（ＮＨ４）（コロイダルシリカ分散系）
１グラムのＭｅＯＨ（メタノール）
４．５グラムのメチルトリメトキシシランＭＴＭＳ
１．５ｍｌの酢酸（１．５ｇｒ）（ｐＨ＝約２）
０．５グラムの２−エトキシ−エチルエーテル（ＥＥＥ）
【０１１９】
この溶液は、封体部表面に厚さ約２〜１０μｍの層として塗布される。これは、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング又はディップコーティングなどによって行われ得る。８０℃でアニーリング後、粘着層が生じる。好ましくは大きさが３０〜７０μｍの範囲内のガラス球を、次いで、この層に接触させて、この層に付着させることにより、部分的に充填された球の単層を得る。この手順を繰り返すことにより、より厚い層が作製され得る。最終層は高温（４００℃超）でアニールされ、及び／又は酸素プラズマに曝露される。この処理により、表面領域のメチル基の分解が生じるため、比較的高い表面自由エネルギーと、従って良好な濡れ性及び高い毛管圧とを有する表面層がもたらされる。
【０１２０】
結合剤及び粒子は、一工程でも塗布され得る。この場合、結合剤前駆物質の溶液中に粒子を予め分散させた分散系が用いられる。このような溶液は以下の組成を有し得る。
【０１２１】
分散系の組成
ＴＥＯＳ（テトラ−エトキシシラン）  １０．８５ｇ
水  ２．３ｇ
１ＭＨＣｌ  １ｇ
エタノール  ２０ｇ
【０１２２】
反応は約４０℃の温度での撹拌下で１５分間行われる。次いで、２−プロパノール（６０ｇ）が添加される。この溶液は、ガラス球（3M S60（平均径１０〜５０μｍ）と１対１の重量比で混合される。この溶液は、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、タンポン印刷又はスクリーン印刷等の方法によって一工程で塗布され得る。層厚さは、コーティング技術のパラメータに依存し、分散系の組成及び粘性によって更に調整され得る。方法１と同様に、表面の濡れ性を、高温アニーリング、酸素プラズマ、又はＵＶ／オゾン処理等の追加の処理によって改良することが必要とされる可能性がある。
【０１２３】
ＳｉＯ２の溶解性が寿命を決定することになり得る条件下では、可溶性がより低い結合剤材料が使用され得る。
【０１２４】
上述のＴＥＯＳ系の分散系の組成にアルミニウム塩を添加すると、結合剤材料にアルミニウムを導入することとなり、これにより、溶解性及び溶解速度が大幅に低下する。一例として、酢酸アルミニウム及びアルミニウムイソプロポキシドが０．５ｇの量でＴＥＯＳ分散系に成功裏に添加された。或いは、ＴＥＯＳ結合剤をベースとしたウィックコーティングを備える管にも酢酸アルミニウム溶液を含浸させることができる。後のアニーリングにおいてアルミニウムが結合剤に導入されることにより、同様に、結合剤の溶解性が低下する。０．００７〜０．０３５ｇ／ｃｍ３の範囲の酢酸アルミニウム濃度を用いることで、４倍の寿命延長が得られた。
【０１２５】
ＴｉＯ２による例
より長い寿命の延長が、可溶性のより低い酸化物又は窒化物を結合剤材料として用いることにより得られ得る。一例として、酸化チタンを結合剤材料として使用した。コーティング溶液は、ＴｉＯ２ゾル（直径数十ｎｍのオーダーのＴｉＯ２粒子を含む）をベースにするか、又はチタニウムアセチルアセトナート若しくはチタニウムイソプロポキシド等のチタン塩をベースにした加水分解混合物を用いることによるものの何れかであった。ここでは、多くの変形形態が可能である。分散系の組成の幾つかの特定例がここで記載される。
【０１２６】
出発物質は、２０重量％ＴｉＯ２２−プロパノール溶液又は１５重量％ＴｉＯ２水溶液の何れかとして提供されたＴｉＯ２ゾルである。１５重量％酸化チタン（５〜３０ｎｍ）水溶液（Nanostructured & Amorphous Materials Inc.から入手した）が希釈される。この溶液は希釈され、０．５〜５重量％ＴｉＯ２の溶液を得た。Ｔｉ−イソプロポキシド前駆物質を２−プロパノール中に溶解させ、濃度５〜２０重量％の２−プロパノール溶液を得た。このように得た分散系の組成物は、ガラス球と混合された（典型的には、１０ｇのガラス球が２０ｇのＴｉＯ２分散系に添加された）か、又は予め形成されたウィックコーティング（結合剤なし）に含浸させるために使用されたかの何れかであった。言及された濃度及び結合剤と粒子との比率は重要ではなく、所望の生じる層厚さが必要な濃度を決定し、例えば、ウィックコーティングに用いられる粒子の直径に依存することに留意されたい。
【０１２７】
更なる利点として、成膜プロセス時、粒子もチタニアの薄層によってコーティングされることに留意されたい。この方法は、従って、粒子の溶解性が製品寿命を制限する場合においても関心が高い。
【０１２８】
これらの手順の多くの変更形態は容易に想定され得る。ガラス粒子は他の透明材料の粒子の代わりに用いることが可能とされ、粒径は変えることが可能とされ、球形の代わりに、粒子は不規則な形状とされるか、又は棒状若しくは繊維状の形状を有する可能性がある。結合剤材料は、また、多数の材料群から選択され得る。概して、ゾル−ゲル型の材料が所望の結果をもたらす。これらの材料は純粋なケイ酸塩（例えば、ＴＥＯＳ又は水ガラスから誘導された）であり得、異なる有機基（例えば、メチル基の代わりにフェニル基）を含む可能性があり、遷移金属酸化物前駆物質から作製されることが可能であり、更には、本質的に高分子とすることもできる（この場合、高分子は親水性であるべきか、又はその表面領域は例えば酸素プラズマによって親水性とされるべきである）。
【０１２９】
融合させることが更に必要なガラス表面に多孔質コーティングを塗布する場合、ガラス溶融プロセスにより空隙が局所的に閉ざされることを回避するために特別な処置が採られ得る。簡単明瞭な手法は、コーティング全体が溶融プロセスによって影響されることのないように、接続される部分に比較的厚いコーティングを局所的に塗布することである。代替案は、封体部部品の溶融後ではあるが、封体部に二相作動流体を充填する前に、少量のコーティング分散系を塗布することである。或いは、溶融プロセス中、内部封体部と外部封体部との間の接続部に近い封体部の部品が、その領域内の両表面のコーティングが１ｍｍ〜１ｃｍの範囲にわたって互いに接するように変形され得る。これにより、最終封体部の内部表面領域全体にわたる連続的な空隙を確保する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2017517109.tif 000015
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ（ｌｌｌａ）】
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【図３Ｃ（ｌｌｌｂ）】
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【図３Ｄ】
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【国際調査報告】
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