CN101319768B - 可独立拆卸式发光二极管光源模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，适于安装于一灯具外壳，灯具外壳具有一开口以及一容置空间，可独立拆卸式发光二极管光源模组包括一组合器、一发光二极管阵列以及一二次光学导光板。发光二极管阵列以及二次光学导光板配置于组合器上。光源模组配置于容置空间中，并借由组合器组装于灯具外壳，且开口暴露出光源模组。本发明的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其容易维修，且照明效果佳。

Description

可独立拆卸式发光二极管光源模组

技术领域

本发明是有关于一种光源模组，且特别是有关于一种可独立拆卸式发光二极管光源模组。

背景技术

传统灯具，如水银灯、白炽灯、卤素灯等，皆有效率低、耗电量大以及维修成本高等缺点，因此逐渐被发光二极管灯具所取代。

发光二极管是一种半导体元件，其主要是由III-V族元素化合物半导体材料所构成。这种半导体材料具有将电能转换为光的特性。其原理主要是使半导体材料内部的电子与空穴结合，并且将过剩的能量以光的形式释出，而达成发光的效果。

由于发光二极管的发光现象不是借由加热发光或放电发光，而是属于冷性发光，所以发光二极管装置在散热良好的情况下，寿命可长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管装置具有反应速度快(约为10-9秒)、体积小、用电省、污染低(不含水银)、高可靠度、适合量产等优点，因此其应用的领域十分广泛。例如需要高速反应的扫描器灯源、液晶显示器的背光源或前光源汽车的仪表板照明、交通信号灯以及一般的照明装置等。然而，发光二极管在使用上仍有以下缺点：

1.发光二极管所产生的光线具指向性强，因此容易产生均匀度不佳及眩光(glare)而让使用者感到不舒服。

2.现有发光二极管光源模组与灯具外壳的开口的相对位置会影响灯的配光曲线。因此每改变一个灯壳外形，整个光学设计即需重新设计，因此发光二极管光源、二次光学器、以及灯具外壳等元件无法随意更动，如此会增加产品设计的困难度。

3.由于发光二极管运作时会产生大量的热能，且发光二极管的亮度及寿命都会受到温度的影响，因此当发光二极管的功率增加时，散热的需求也就随之增加。

4.现有发光二极管光源模组通常置于一灯具外壳内。然而因发光二极管光源模组需结合灯壳机构以达散热目的，因此发光二极管光源及灯具外壳等组件无法独立拆卸。因此，发光二极管灯具的其中一元件故障而需要维修或更换时，必需将整个灯具外壳一起拆卸，如此会增加维修的作业困难度及维修成本。

发明内容

本发明提供一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，其容易维修，且照明效果佳。

为解决上述问题，本发明提出一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，适于安装于一灯具外壳，灯具外壳具有一开口以及一容置空间，可独立拆卸式发光二极管光源模组包括一组合器、一发光二极管阵列以及一二次光学导光板。发光二极管阵列以及二次光学导光板配置于组合器上。发光二极管阵列具有一电路板与至少配置于该电路板上的一发光二极管光源。其中二次光学导光板具有至少一孔槽与多个导光鳍片，孔槽暴露出该发光二极管光源，且导光鳍片配置于该孔槽的两侧。光源模组配置于容置空间中，并借由组合器组装于灯具外壳，且开口暴露出光源模组。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述组合器包括一灯盒，灯盒具有一第一出光口，而发光二极管阵列与二次光学导光板位于灯盒内，且二次光学导光板位于第一出光口。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述灯盒与二次光学导光板为一体成形。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述组合器还包括一灯罩，具有一第二出光口，灯罩配置于第一出光口，而二次光学导光板位于灯罩与发光二极管阵列之间。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述二次光学导光板与灯罩可为一体成形。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述灯盒、灯罩与二次光学导光板可为一体成形。

在本发明中，上述的可独立拆卸式发光二极管光源模组还包括一配置于第一出光口与第二出光口之间的光学片。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述光学片包括一棱镜片。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述组合器的材质为金属。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述组合器具有一第一固定件，而灯具外壳具有一第二固定件。第一固定件与第二固定件相卡合以将可独立拆卸式发光二极管光源模组固定于灯具外壳上。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述发光二极管阵列包括一电路板以及至少一发光二极管光源。发光二极管光源配置于电路板上。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述发光二极管光源具有多个发光二极管，且发光二极管沿一第一轴方向排列。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述二次光学导光板具有至少一孔槽与多个导光鳍片。孔槽暴露出发光二极管光源，而导光鳍片配置于孔槽的两侧。

在本发明的发光二极管光源模组中，上述导光鳍片沿一第二轴方向非对称配置，且第二轴与第一轴垂直。

本发明提出一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，适于安装于灯具外壳，该灯具外壳具有一开口以及一容置空间，该可独立拆卸式发光二极管光源模组包括：一组合器；一发光二极管阵列，配置于组合器上，其中发光二极管阵列具有一电路板与至少配置于电路板上的一发光二极管光源；以及一二次光学导光板，配置于组合器上，且发光二极管光源位于电路板与二次光学导光板之间，其中二次光学导光板具有至少一孔槽与多个导光鳍片，孔槽暴露出发光二极管光源，且导光鳍片配置于孔槽的两侧，其中光源模组配置于容置空间中，并通过组合器组装于灯罩，且该开口暴露出光源模组。

基于上述，本发明的可独立拆卸式发光二极管光源模组因将发光二极管光源以独立组件的形式组装于灯具外壳上，因此可快速的拆卸及组装。如此，可方便可独立拆卸式发光二极管光源模组的维修以及更换，且组合器可以高导热系数材质制作以帮助散热。另外，本发明的可独立拆卸式发光二极管光源模组具有二次光学导光板，因此可调塑发光二极管光源的照明区域。如此，可以二次光学导光板的设计来控制发光二极管光源的照明范围及光型，以将可独立拆卸式发光二极管光源模组应用于不同的环境。此外，二次光学导光板与光学片可将发光二极管光源所发出的光线均匀化，如此可防止眩光而达到更佳的照明效果。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为本发明一实施例中可独立拆卸式发光二极管光源模组与灯具外壳的剖示图。

图2为图1中发光二极管光源在电路板上的排列示意图。

图3为未使用二次光学导光板的可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布图。

图4为本发明一实施例中可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例中可独立拆卸式发光二极管光源模组的剖示图。请参照图1，可独立拆卸式发光二极管光源模组100可组装于一灯具外壳200上，而灯具外壳200具有一开口210以及一容置空间220，可独立拆卸式发光二极管光源模组100配置于容置空间220中，且开口210暴露出可独立拆卸式发光二极管光源模组100。可独立拆卸式发光二极管光源模组100包括一组合器110、一发光二极管阵列120以及一二次光学导光板130。发光二极管阵列120以及二次光学导光板130组装于组合器110，且可独立拆卸式发光二极管光源模组100借由组合器110组装于灯具外壳200。

上述发光二极管阵列120例如具有一电路板122以及多个发光二极管光源124。此外，电路板122上可配置有多个电路回路保护元件126，用以保护与发光二极管光源124连接的电路回路。保护元件126例如为齐纳二极管。

此外，组合器110的材质例如为金属等高导热系数的材质，以使可独立拆卸式发光二极管光源模组100运作时所产生的热可顺利的传递至灯具外壳200，并散逸至外界。另外，组合器110也可具有如散热鳍片等的散热结构以帮助散热。

在本实施例中，组合器110可包括一灯盒112，灯盒112具有一第一出光口112a，而发光二极管阵列120与二次光学导光板130位于组合器110内，且二次光学导光板130位于第一出光口112a。此外，组合器110还可包括一灯罩114，而二次光学导光板130位于灯罩114与发光二极管阵列120之间，且灯罩114具有一第二出光口114a，使发光二极管阵列120所发出的光线通过第一出光口112a以及第二出光口114a射出。另外，可独立拆卸式发光二极管光源模组100还可包括一光学片140，配置于第一出光口112a以及第二出光口114a之间。光学片140例如为一棱镜片，可使光线更均匀。

在本实施例中，灯罩114例如是以多个螺丝150锁固在灯盒112上。值得一提的是，在本实施例中，灯盒112、灯罩114以及二次光学导光板130为独立的元件，但也可为一体成形制作。举例而言，灯盒112与灯罩114可为一体成形，或是使灯罩114与二次光学导光板130为一体成形，也可使灯盒112与二次光学导光板130为一体成形，又或是灯盒112、灯罩114以及二次光学导光板130三者一体成形。

除此之外，组合器110可具有一第一固定件116，而灯具外壳200则可具有一第二固定件230。第一固定件116与第二固定件230相卡合以将可独立拆卸式发光二极管光源模组100固定于灯具外壳200上。举例而言，第一固定件116可为一卡勾，而第二固定件230则具有一卡槽，第一固定件116可穿设于第二固定件230而将可独立拆卸式发光二极管光源模组100固定于灯具外壳200上。

值得注意的是，在本实施例中虽以多个发光二极管光源124为例说明，但在本发明一未绘示的实施例中，也可仅配置一发光二极管光源，本发明并不以此为限。

由于组合器110、发光二极管阵列120以及二次光学导光板130以可独立拆卸式发光二极管光源模组100的形式与灯具外壳200组装一起，而可独立拆卸式发光二极管光源模组100具有装卸容易的优点，如此可方便电路板122、发光二极管光源124以及二次光学导光板130的维修及更换。另外，组合器110可以金属等高导热系数的材质制作，如此可提高可独立拆卸式发光二极管光源模组100的散热效果。

图2为图1中发光二极管光源于电路板上的排列示意图。请参照图1及图2，在本实施例中，发光二极管光源124例如包括多个发光二极管124a，而发光二极管124a沿一第一轴x排列。二次光学导光板130具有配合发光二极管光源124所设置的多个孔槽132，且在孔槽132的两侧配置有多个沿第一轴x延伸的导光鳍片134。发光二极管光源124所发出的光线由孔槽132射出，并经导光鳍片134的反射，而由灯具外壳200的开口210射出。

经由导光鳍片134的设计可控制发光二极管光源124所发出的光线的方向，如此可控制可独立拆卸式发光二极管光源模组100的照明范围及光型，以将可独立拆卸式发光二极管光源模组100应用于不同的环境。此外，二次光学导光板130也具有使发光二极管光源124所发出的光线均匀化的效果，并具防止眩光功能，以达到更佳的照明效果。

具体而言，设第一轴x、第二轴y以及第三轴z为互相垂直的三个轴，而导光鳍片为沿第一轴x延伸，并沿第二轴y排列。导光鳍片的排列位置及高度可以下列关系式配置：

${Y-Y}_0=\underset{n=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n{(Z-Z_0)}^n---\left(1\right)$

$Y-Y_0=\underset{n=0}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n{(Z-Z_0)}^n---\left(2\right)$

其中Y₀为发光二极管光源在第二轴y的位置，Z₀为发光二极管光源在第三轴z的位置，Y为导光鳍片在第二轴y的位置，Z为导光鳍片在第三轴z的高度，a_n及b_n为系数，而N及M为项数。在本实施例中，关系式(1)及关系式(2)可用以配置位于发光二极管光源两侧的导光鳍片，也就是说，本领域的技术人员可自行调整a_n、b_n、N以及M，以使可独立拆卸式发光二极管光源模组的照明光型符合不同环境的需求。除此之外，导光鳍片的形状也不以图2所示形状为限。导光鳍片可以依使用环境的不同而有不同的形状，例如可将导光鳍片设计为曲面。

以下以将本发明的可独立拆卸式发光二极管光源模组应用于路灯为例说明。图3为未使用二次光学导光板的可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布图，图4为本发明一实施例中可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布图，表1为图3中可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布数值表，表2为图4中可独立拆卸式发光二极管光源模组的光强度分布数值表。请同时参照图3、图4、表1及表2，图3及图4中的环境以路宽6米、灯杆伸臂66厘米以及可独立拆卸式发光二极管光源模组仰角14度为例，且第一轴x为行车方向、第二轴y为路宽方向，而第三轴z为垂直路面的方向。

表1

Y(mm)	X(mm)	光强度
			6000.0000	9000.000	1.65220
0.000000	9000.000	1.309228
			6000.000	-9000.000	1.070086
0.000000	-9000.000	1.278767

表2

Y(mm)	X(mm)	光强度
			6000.0000	9000.000	1.856652
0.000000	9000.000	1.727982
			6000.000	-9000.000	1.945574
0.000000	-9000.000	1.742406

由于路灯是设置于道路的一侧，且理想的光型为沿第一轴x延伸，因此导光鳍片可沿第二轴y以非对称曲面配置，以反射朝向第二轴y扩散的光线，使可独立拆卸式发光二极管光源模组所发出的光线于第二轴y更集中，并向第二轴y的正向偏移。也就是说，可使项数M与项数N相异、a_n与b_n相异以使导光鳍片以非对称曲面配置。由图3及图4中可看出，由于导光鳍片可将光线向路宽边界L₁以及路宽边界L₂内集中，因此可得到较佳的照明效果。

综上所述，本发明至少具有以下优点：

1.由于电路板、发光二极管光源、二次光学导光板以及组合器以光源模组的形式组装至灯具外壳上，而可独立拆卸式发光二极管光源模组具有装卸容易的优点，如此可方便电路板、发光二极管光源以及二次光学导光板的维修及更换。

2.组合器可以金属等高导热系数的材质制作，如此可提高可独立拆卸式发光二极管光源模组的散热效果。

3.经由导光鳍片的设计可控制发光二极管光源所发出的光线的方向，如此可控制可独立拆卸式发光二极管光源模组的照明范围及光型，以将可独立拆卸式发光二极管光源模组应用于不同的环境。

4.二次光学导光板具有使发光二极管光源所发出的光线均匀化的效果，并可防止眩光，以达到较佳的照明效果。

第一出光口与第一出光口之间具有一光学片，可达发光二极管光源防尘防水的效果，进一步将发光二极管光源所发出的光线均匀化，以达到更佳的照明效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，适于安装于一灯具外壳，该灯具外壳具有一开口以及一容置空间，该可独立拆卸式发光二极管光源模组包括：

一组合器；

一发光二极管阵列，配置于该组合器上，其中该发光二极管阵列具有一电路板与至少配置于该电路板上的一发光二极管光源；以及

一二次光学导光板，配置于该组合器上，其中该二次光学导光板具有至少一孔槽与多个导光鳍片，该孔槽暴露出该发光二极管光源，且该些导光鳍片配置于该孔槽的两侧；

其中该光源模组配置于该容置空间中，并借由该组合器组装于该灯具外壳，且该开口暴露出该光源模组。

2.如权利要求1所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该发光二极管光源具有多个发光二极管，且该些发光二极管沿一第一轴方向排列。

3.如权利要求2所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该些导光鳍片沿一第二轴方向非对称配置，且该第二轴与该第一轴垂直，而该些导光鳍片的数量、形状、角度、与位置的设计可控制照明对象的照明范围及光分布曲线。

4.如权利要求1所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该组合器包括：

一灯盒，具有一第一出光口，而该发光二极管阵列与该二次光学导光板位于该灯盒内，且该二次光学导光板位于该第一出光口。

5.如权利要求4所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该灯盒与该二次光学导光板为一体成形。

6.如权利要求4所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该组合器还包括：

一灯罩，具有一第二出光口，该灯罩配置于该第一出光口，而该二次光学导光板位于该灯罩与该发光二极管阵列之间。

7.如权利要求6所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该二次光学导光板与该灯罩为一体成形。

8.如权利要求6所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该灯盒、该灯罩与该二次光学导光板为一体成形。

9.如权利要求6所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，还包括一光学片，该光学片配置于该第一出光口与该第二出光口之间。

10.如权利要求9所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该光学片包括一棱镜片。

11.如权利要求1所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该组合器的材质为金属。

12.如权利要求1所述的可独立拆卸式发光二极管光源模组，其特征在于，该组合器具有一第一固定件，而该灯具外壳具有一第二固定件，其中该第一固定件与该第二固定件相卡合以将该可独立拆卸式发光二极管光源模组固定于该灯具外壳上。

13.一种可独立拆卸式发光二极管光源模组，适于安装于灯具外壳，该灯具外壳具有一开口以及一容置空间，该可独立拆卸式发光二极管光源模组包括：

一组合器；

一发光二极管阵列，配置于该组合器上，其中该发光二极管阵列具有一电路板与至少配置于该电路板上的一发光二极管光源；以及

一二次光学导光板，配置于该组合器上，且该发光二极管光源位于该电路板与该二次光学导光板之间，其中该二次光学导光板具有至少一孔槽与多个导光鳍片，该孔槽暴露出该发光二极管光源，且该些导光鳍片配置于该孔槽的两侧，

其中该光源模组配置于该容置空间中，并通过该组合器组装于该灯具外壳，且该开口暴露出该光源模组。

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