CN101387392A

CN101387392A - 发光二极管灯具的对流式散热装置

Info

Publication number: CN101387392A
Application number: CNA2007101453418A
Authority: CN
Inventors: 陈世明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-03-18

Abstract

一种发光二极管灯具的对流式散热装置，该灯具是利用数发光二极管作为发光源，将发光二极管安装在基板上与底座结合或直接安装在散热单元的底座上，底座上设置有热管、散热片，灯具的罩体(Housing)覆盖于前述组件外，且任一面可设有气孔及设置叶轮；发光二极管发光所产生的热能将透过底座、热管、散热片传递到罩体所形成的内部空间，透过气孔将外界冷空气导入该内部空间，以及存在于内部空间的热能向冷端流动，推动叶轮旋动而产生内外对流效果，藉以提升本发明灯具的散热效率。

Description

发光二极管灯具的对流式散热装置

技术领域

本发明涉及散热装置，特别是指一种应用于发光二极管灯具的对流式散热装置。

背景技术

相较于传统的灯泡，发光二极管具有耗电量低、组件寿命长、反应速度快等多项优点，其体积小，又目前的制程日趋成熟，更发展出可以发出不同波长的光，所以可以配置应用成为极小或阵列式(如光棒)的组件，发光二极管现阶段已经可以取代部分的发光装置，为各种电器、信息广告牌、通讯产品等的发光组件，最常见的应用部分在消费性电子产品、指示灯及显示装置上，如：行动电话背光源、汽车外照明指示灯、液晶面板背光源等。

发光二极管基本工作原理是在电极端子施加电压时，即可将半导体材料以光的形式激发释放，在一般、甚至是高功率的发光二极管作动下必须考虑其散热问题。在中国台湾专利公告第581234号《发光二极管的散热结构改良》中，利用在发光二极管的导电脚上装设散热构件，并藉由散热构件衬托发光二极管的底部，使发光二极管达到快速散热的效能，该发光二极管的导电极脚上可装设有散热构件，以散热构件扩大发光二极管的散热面积。另外，中国台湾专利公开第200716911号《发光二极管灯的散热装置》中，主要是利用将高功率发光二极管灯连接于一均热器的底面，使发光二极管灯导出的热量传导至平板式热管或嵌入金属板的热管的蒸发器区域，使热量被热管内部流动的蒸气散布至均热器的各区域，透过对流自动散热。较进步的技术则可以参考中国台湾专利公告第I257465号《具高散热效率的照明装置》，利用热导体以及散热鳍片装配在灯具上，藉以提升发光二极管灯具的散热效率。

如前所述的实施方式均利用热传导方式来进行散热或热交换，其散热效能或热量Q＝-KA(t2-t1)，K为热传系数，A为面积，t2、t1设定两端温度差为ΔT，而不论以何种方式散热，第二端的温度在长时间传导散热后，会被不断提升，故第二端和第一端(发光二极管端或称底座)的温度差ΔT变小，究其原因乃在于前述发光二极管灯具的结构无法提供整体良好的散热。在计算机主机中可以透过风扇的协助，使第二端的温度下降，使温降梯度ΔT(t2-t1)变大，提升散热效能。但是，发光二极管灯具中，其安装的环境可能在户外(如LED路灯)或车辆LED头灯，并不像计算机主机那么好，灰尘、雨水或脏污、油污都会使风扇很快损坏，而发光二极管灯具一般要随车保固(如3年、5、6年均有)，或路灯要10年保固，因此装风扇散热有其环境上的限制，本发明乃针对此提出改善。

发明内容

本发明的主要目的在于透过罩体结构设计所产生自然形成的散热流道，将发光二极管所产生的热能自罩体内导出。

本发明的次一目的在于避免利用热传导的方式进行散热，使第二端的温度在长时间传导散热后，维持在相对较低的温度范围，故第二端和第一端(发光二极管端或称底座)的温度差ΔT不变。

本发明解决问题的技术手段：

本发明具有对流式散热装置的发光二极管灯具，包括有：光罩、发光二极管模块、散热单元、罩体以及至少一叶轮，光罩并与罩体对合形成一内部空间。散热单元设置在发光二极管模块后端面，可将发光二极管模块产生的热能进行散热，散热单元进一步可利用热管、散热片、底座的任一组合方式达成，甚至采用铝挤型形成散热片。灯具的罩体(Housing)覆盖于前述组件外，且任一面可设有气孔及设置叶轮、通孔，发光二极管发光所产生的热能将透过底座、热管、散热片传递到罩体所形成的内部空间，透过气孔将外界冷空气导入该内部空间，以及存在于内部空间的热能向冷端流动，推动叶轮旋动而产生内外对流效果，藉以提升本发明灯具的散热效率。

发光二极管模块的设置方式多样，能直接将发光二极管植立在散热单元的底座上，或者将发光二极管安装在一基板再与散热单元的底座结合，差异仅在于制作流程的不同，对本发明而言散热效率应为相当。

气孔及叶轮旁的通孔的设置位置均可选择式的开设若干个，作为辅助叶轮散热，实际设置的方式、方位及数量将在后续的实施方式的较佳实施例中陈述。

本发明对照先前技术的功效：

本发明采用热对流方式使发光二极管灯具的散热效果提升。应用在汽车用灯具、户外路灯上更具有显著散热效果，并且具有长时间的使用时效性，有减少更换散热单元的机会。

以下将配合图式说明本发明的实施例，下述所列举的实施例仅用以阐明本发明，并非用以限定本发明的范围，任何熟习此技艺者，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

附图说明

图1 为本发明第一实施例立体分解图；

图2 为本发明第一实施例组合剖视图；

图3 为本发明第一实施例气流导引示意图；

图4 为本发明第二实施例气流导引示意图；

图5 为本发明第三实施例气流导引示意图；

图6 为本发明第四实施例气流导引示意图；及

图7 为本发明第五实施例气流导引示意图。

主要组件符号说明

10 光罩 20 罩体

22 气孔 22a、22b气孔

24 侧边周缘 26 连接部

28 通孔 30 发光二极管模块

30a 发光二极管 40 散热单元

42 热管 44 散热片

46 底座 50 叶轮

52 连接端 12 内部空间

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明所述的灯具具有一光罩10，光罩10为一种可透光材质，如：塑料或玻璃所成形，并与罩体20对合可形成一内部空间12，光罩10将设置在发光二极管模块30的前方，以将发光二极管模块30所发出的光线均匀投射出。散热单元40可将发光二极管模块30产生的热能进行导热(散热)，设置在发光二极管模块30后端位置，在本实施例中，散热单元40包括有热管42、散热片44、底座46的组合，但并不限于此组合，也可采用铝挤型形成散热片。而发光二极管模块30的设置方式多样，能如本实施例图所示直接将发光二极管30a植立在散热单元40的底座46上，也可先将发光二极管30a安装在一基板上，而基板再与散热单元40的底座46结合。

罩体20(Housing)与光罩10对合并且覆盖于前述组件外，且任一面可设有气孔22及设置叶轮50，在本实施中，气孔22开设在罩体20的前侧面或侧面周缘24，如图所示，该气孔22形式可为长形气孔22a或圆形气孔22b；叶轮50则以一连接端52与罩体20的连接部26结合，在叶轮50的周围可以设置通孔28，该通孔28可以辅助散热，提供本发明更佳的对流散热效果。

请同时参阅图2以及图3，藉以说明本发明组合后的内部气流导引路径。本发明灯具主要可以应用在车辆头灯、室内照明灯、室外路灯等，而应用大面积、高功率的发光二极管势必将产生可观的热能。在各组件的组装下，发光二极管模块30向光罩10方向投射光线，发光二极管30a施加电压后所产生的热能将透过散热单元40的座体46传递到热管42及散热片44上，进而传递到罩体20所形成的内部空间12，此时因内外具有温差，透过气孔22将外界冷空气导入该内部空间12，以及存在于内部空间12热能向另一冷端流动，将可顺势将热管42及散热片44上的热能带走，推动叶轮50旋动而产生内外循环对流效果，藉以提升本发明灯具的散热效率。

请参阅图4所示，为本发明的第二实施例。为了符合各种灯具装配环境，本实施例具有较扁型的设计，其中，气孔22a、22b开设在罩体20的侧面周缘24，而且叶轮50也将设置在罩体20的一侧边周缘24位置。其散热原理与第一实施例相同，发光二极管30a施加电压后所产生的热能将透过散热单元40的座体46传递到热管42及散热片44上，进而传递到罩体20所形成的内部空间12，设置在侧面周缘24的气孔22将外界冷空气导入该内部空间12，顺势将热管42及散热片44上的热能带走，推动叶轮50旋动而产生内外对流效果。故本实施例将可侧向排出热气和降低灯具纵向方向的高度。

请参阅图5及图6，分别为本发明的第三实施例以及第四实施例，与第一实施例不同处在于罩体20形状。如图5所示，该罩体20自侧面周缘24末端处到叶轮50之间呈现弧形设计，希望藉由气流流道聚集设计使散热效果提升。图6具有相同的意涵，该罩体20自侧面周缘24末端处到叶轮50之间呈现椎状设计。两实施例自气孔22a、22b所引入的冷空气将顺着罩体20的流道将热能带走，推动叶轮50旋动而产生内外对流效果。

请参阅图7所示，为本发明的第五实施例，罩体20的宽度设计将略大于光罩10，气孔22将开设在与发光二极管模块30同一水平的罩体20面上，所以进气的部位将由前面实施例的侧边位置移至平面位置，将外界冷空气导入该内部空间，顺势将热管42及散热片44上的热能带走，推动叶轮50旋动而产生内外对流效果。本实施例将发光面同时成为进气面，在应用上也能将气孔22广设于光罩10的同一侧向的罩体20周围。

Claims

1、一种发光二极管灯具的对流式散热装置，包括有：

一发光二极管模块，由复数发光二极管所构成；

一散热装置，设置在发光二极管模块后端面，可对发光二极管模块产生的热能进行导热；

一罩体，侧边具有数气孔，并套设该散热装置形成一内部空间；

一叶轮，与罩体接合；

其中，发光二极管产生的热能将透过散热装置传递到内部空间，透过气孔将外界空气导入该内部空间，以及存在于内部空间的热能向叶轮流动，推动叶轮旋动而产生内外循环对流效果。

2、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：更包括有一光罩，与罩体对合可形成一内部空间，光罩将设置在发光二极管模块的前方。

3、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：在叶轮旁的罩体周围可以设置数通孔，提供更佳的辅助对流散热效果。

4、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：散热单元包括有热管、散热片、底座的组合。

5、如权利要求4所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：发光二极管模块上的发光二极管将植立在底座上。

6、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：气孔将开设在罩体的侧面周缘上，而且叶轮也将设置在罩体的其中一侧边周缘位置。

7、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：罩体为弧形设计。

8、如权利要求1所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：罩体为椎状设计。

9、如权利要求2所述的发光二极管灯具的对流式散热装置，其特征在于：罩体的宽度设计大于光罩，气孔将开设在与发光二极管模块同一水平位置的罩体平面上。