CN101649968B - 发光二极管照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管照明装置,其包括一壳体、一发光二极管光源以及一电源供应单元。壳体具有一光源容纳空间、一电源容纳空间以及一与外界连通的热阻隔通道,其中热阻隔通道位于光源容纳空间与电源容纳空间之间。发光二极管光源配置于光源容纳空间内,而电源供应单元配置于电源容纳空间内。通过热阻隔通道可以有效地阻隔发光二极管光源以及电源供应单元之间的热干扰。

Description

发光二极管照明装置

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种发光二极管照明装置(light-emitting diodeillumination apparatus),且特别是有关于一种具有良好的散热效能的发光二极管照明装置。

背景技术

[0002] 发光二极管(light-emitting diode,LED)属于半导体组件,其发光芯片的材料主 要使用III-V族化学元素,如:磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等化合物半导体,其发光原理 是将电能转换为光,也就是对化合物半导体施加电流,通过电子与空穴的结合,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,因此发光二极管的寿命长达十万小时以上,且无须暖灯时间(idling time)。此 外,发光二极管更具有反应速度快(约为10_9秒)、体积小、用电省、污染低、高可靠度、适合 量产等优点,所以发光二极管所能应用的领域十分广泛如大型广告牌、交通号志灯、手机、 扫描仪、传真机的光源以及照明装置等。

[0003] 近来,由于发光二极管的发光亮度与发光效率持续地提升,同时高亮度的白光发 光二极管也被成功地量产,所以逐渐有白光发光二极管被使用于照明装置中,如室内的灯 光照明以及户外的路灯照明等。一般而言,高功率的发光二极管均面临散热方面的问题,若 发光二极管在过高的温度情况下操作,将有可能导致发光二极管照明装置所能提供的光线 亮度衰减,且有寿命下降等问题。因此,发光二极管照明装置的散热设计已成为研发人员关 注的议题之一。在传统的发光二极管照明装置中,光源与电源的散热设计会使光源与电源 在几乎相同的温度下操作,然而,光源的最佳操作温度以及电源的最佳操作温度是不相同 的,因此传统的散热设计无法兼顾光源与电源的操作温度,使二者均无法在最适条件下操 作,进而影响到发光二极管照明装置的使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明提供一种发光二极管照明装置,其具有良好的散热效能与较长的使用寿 命。

[0005] 本发明提出一种发光二极管照明装置,其包括一壳体、一发光二极管光源以及一 电源供应单元。壳体具有一光源容纳空间、一电源容纳空间以及一与外界连通的第一热阻 隔通道,其中第一热阻隔通道位于光源容纳空间与电源容纳空间之间。发光二极管光源配 置于光源容纳空间内,而电源供应单元配置于电源容纳空间内。

[0006] 在本发明的一实施例中,上述的壳体包括一灯泡外壳。

[0007] 在本发明的一实施例中,上述的灯泡外壳包括一上壳体、一电极部、一下壳体以及 一透光部。上壳体定义出电源容纳空间以容纳电源供应单元。电极部与上壳体的一端连接, 其中电极部与电源供应单元电性连接。下壳体的一端与上壳体的另一端连接,其中下壳体 定义出第一热阻隔通道。透光部与下壳体的另一端连接,其中下壳体与透光部共同定义出 光源容纳空间以容纳发光二极管光源。

3[0008] 在本发明的一实施例中,上述的上壳体为一绝缘壳体。

[0009] 在本发明的一实施例中,上述的下壳体为一导热壳体。

[0010] 在本发明的一实施例中,上述的下壳体具有多个散热鳍片。

[0011] 在本发明的一实施例中,上述的透光部为一雾面透光部或一透明透光部。

[0012] 在本发明的一实施例中,上述的壳体为一路灯外壳。

[0013] 在本发明的一实施例中,上述的路灯外壳包括一上灯罩、一下灯罩以及一透光部。 上灯罩定义出电源容纳空间以容纳电源供应单元,其中上灯罩具有多个气体对流孔。下灯 罩的一端与上灯罩的另一端连接,其中第一热阻隔通道位于上灯罩与下灯罩之间,且气体 对流孔与第一热阻隔通道相连通。透光部与下壳体的另一端连接,其中下灯罩与透光部共 同定义出光源容纳空间以容纳发光二极管光源。

[0014] 在本发明的一实施例中,上述的路灯外壳还包括一遮板,其中遮板与上灯罩连接, 且遮板位于电源供应单元的上方。

[0015] 在本发明的一实施例中,上述的路灯外壳具有一第二热阻隔通道,且第二热阻隔 通道位于遮板与上灯罩之间。

[0016] 在本发明的一实施例中,上述的发光二极管光源包括一电路板以及多个发光二极 管芯片。多个发光二极管芯片配置于电路板上,并与电路板电性连接。

[0017] 在本发明的一实施例中,上述的发光二极管照明装置还包括一连接线,其通过第 一热阻隔通道,并电性连接电源供应单元与发光二极管光源。

[0018] 在本发明的一实施例中,上述的第一热阻隔通道填充一隔热材质,使得电源供应 单元与发光二极管光源的散热系统不互相干扰。

[0019] 由于本发明的发光二极管照明装置利用与外界连通的热阻隔通道增进散热效能, 因此发光二极管照明装置的整体操作温度能够维持在容许范围内,且热阻隔通道可以使发 光二极管光源以及电源供应单元分别在其最佳操作温度下操作。

[0020] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图,作详 细说明如下。

附图说明

[0021] 图IA为本发明第一实施例的发光二极管照明装置的立体示意图。

[0022] 图IB为图IA的发光二极管照明装置的剖面示意图。

[0023] 图2为本发明第二实施例的发光二极管照明装置的剖面示意图。

[0024] 图3为本发明第三实施例的发光二极管照明装置的剖面示意图。

[0025] 主要组件符号说明

[0026] 100、100b、100c :发光二极管照明装置

[0027] 110:壳体

[0028] 112:光源容纳空间

[0029] 114:电源容纳空间

[0030] 116:第一热阻隔通道

[0031] 116’ :第二热阻隔通道

[0032] 118:表面[0033] 120 :发光二极管光源

[0034] 122:电路板

[0035] 124 :发光二极管芯片

[0036] 130:电源供应单元

[0037] 140 :灯泡外壳

[0038] 142 :上壳体

[0039] 144 :电极部

[0040] 146 :下壳体

[0041] 147:散热鳍片

[0042] 148、14¾:透光部

[0043] 149b :气体对流孔

[0044] 140b :路灯外壳

[0045] 142b :上灯罩

[0046] 146b :下灯罩

[0047] S :遮板

[0048] P、P,:气体对流路径

具体实施方式

[0049] 第一实施例

[0050] 图IA为本发明第一实施例的发光二极管照明装置的立体示意图。图IB为图IA 的发光二极管照明装置的剖面示意图。请同时参照图IA与1B,本实施例的发光二极管照明 装置100包括一壳体110、一发光二极管光源120以及一电源供应单元130。壳体110具有 一光源容纳空间112、一电源容纳空间114以及一与外界连通的热阻隔通道116,其中第一 热阻隔通道116位于光源容纳空间112与电源容纳空间114之间。发光二极管光源120与 电源供应单元130分别配置于光源容纳空间112内以及电源容纳空间114内。

[0051] 上述的壳体110、发光二极管光源120以及电源供应单元130的型态可以有多种变 化,而图IA与IB所绘示出的结构设计仅是用以举例说明,以让此领域具有通常知识者能够 据以实施本发明,然其并非用以限定本发明所意在涵盖的范畴。

[0052] 由图IA与IB可知,本实施例的发光二极管照明装置100为一发光二极管灯泡 (LED light bulb),而此发光二极管灯泡例如是E27灯泡、E^灯泡、E14灯泡或其他规格的 灯泡。详细地说,本实施例的壳体110包括一灯泡外壳140,其包括一上壳体142、一电极部 144、一下壳体146以及一透光部148。上壳体142定义出电源容纳空间114以容纳电源供 应单元130。电极部144与上壳体142的一端连接,其中电极部144与电源供应单元130电 性连接。下壳体146的一端与上壳体142的另一端连接,其中下壳体146定义出第一热阻 隔通道116。透光部148与下壳体146的另一端连接,其中下壳体146与透光部148共同定 义出光源容纳空间112以容纳发光二极管光源120。另外,透光部148为一雾面透光部,使 发光二极管光源120所发出的光线可以穿过雾面透光材质产生照明的功效。在其他实施例 中,透光部148也可以是一透明的透光部。同样地,发光二极管光源120所发出的光线可以 穿过透明的透光材质而产生照明的功效。如上所述,本实施例的电极部144例如是E27灯头、E26灯头、E14灯头或其他规格的灯头。

[0053] 一般而言,为了确保使用者在使用上的安全性,通常会采用绝缘材质(如塑料) 来制作上壳体142,以避免触电的情况发生。在本发明的一优选实施例中,上壳体142的材 质例如是掺杂有氧化锌的绝缘材质。由于掺杂有氧化锌的绝缘材质具有屏蔽电磁波干扰 (Electro-Magnetic Interference shielding, EMI shielding)的功能,因此具有氧化锋 成分的上壳体142可以有效屏蔽从发光二极管照明装置100所产生的电磁波,以降低电磁 波对于使用者的伤害。此外,上壳体142可以采用射出成型技术进行制作,而掺杂有氧化锌 的绝缘材质在所制作出的上壳体142在脱膜之后较不易产生严重的形变(deformation), 故上壳体142的制造良品率可以获得提升,同时提升上壳体142的散热效果。此外,在本实 施例中,是以一件式的上壳体142为例示,在其他实施例中,上壳体142也可以是二件式的 型态。

[0054] 由图IA与IB可知,下壳体146具有多个散热鳍片147,而第一热阻隔通道116的 两端例如是位于二相邻的散热鳍片147之间,沿着图IB中的气体对流路径P流入第一热阻 隔通道116内的空气有助于发光二极管照明装置100的散热。存在于光源容纳空间112与 电源容纳空间114之间的第一热阻隔通道116除了可增加与外界的热交换面积以帮助照明 装置100散热之外,更可以避免电源供应单元130以及发光二极管光源120所发出的热能 通过热传导的方式相互影响,进而达到阻隔热能的功效。此外,当电源供应单元130与发光 二极管光源120电性连接时,其连接线通过第一热阻隔通道116的部分可施以防水处理,以 避免发生漏电的情形。在本实施例中,下壳体146可以采用单一材质或是多种材质进行制 作。一般而言,下壳体146的材质包括铜、铝、金属合金或其他例如是陶瓷等导热特性良好 的材质。另外,上壳体142及下壳体146亦可涂布散热漆,以提升壳体的散热效果。

[0055] 由图IB可知,发光二极管光源120例如是一个已经过封装的发光二极管封装体, 而此封装体例如是芯片-电路板接合封装体(Chip On Board typepackage)或是其他型态 的封装体。详细地说,发光二极管光源120包括一电路板122以及多个发光二极管芯片124。 其中,发光二极管芯片1¾配置于电路板122上并与电路板122电性连接,以形成一发光二 极管阵列(array),而电路板122例如是具有单层线路或是多层线路且导热良好的电路板。 此外,为使电路板122具有良好的导热特性,其可采用例如是铜、铝及陶瓷等材质的电路基 板。在其他实施例中,发光二极管照明装置100亦可使用单一发光二极管模块作为发光二 极管光源120。在本实施例中,发光二极管光源120可借由焊锡(solder material)焊接 在下壳体146上,以使得发光二极管光源120所产生的热能够有效地传递至下壳体146上。 当然,本实施例亦可采用导热胶(thermal paste)或其他类型的导热材料配合螺丝锁固的 方式来进行发光二极管光源120与下壳体146之间的接合。

[0056] 第二实施例

[0057] 图2为本发明第二实施例的发光二极管照明装置的剖面示意图。请参照图2,本实 施例的发光二极管照明装置100b与第一实施例类似,其包括一壳体110、一发光二极管光 源120以及一电源供应单元130。在本实施例中,壳体110为一路灯外壳140b,而此路灯外 壳140b包括一上灯罩142b、一下灯罩146b以及一透光部148b。

[0058] 详细地说,上灯罩142b定义出电源容纳空间114以容纳电源供应单元130,其中上 灯罩142b具有多个气体对流孔149b。下灯罩146b的一端与上灯罩142b的另一端连接,其中第一热阻隔通道116位于上灯罩142b与下灯罩146b之间,且气体对流孔149b与第一热 阻隔通道116相连通。透光部148b与下灯罩146b的另一端连接,其中下灯罩146b与透光 部148b共同定义出光源容纳空间112以容纳发光二极管光源120。

[0059] 值得注意的是,由于上灯罩142b具有第一热阻隔通道116以及多个气体对流孔 149b,因此外界的气体适于从第一热阻隔通道116的两端流入上灯罩142b与下灯罩146b 之间,并经由多个气体对流孔149b离开发光二极管照明装置100b,即气体对流路径P’。本 实施例可有效地将发光二极管光源120以及电源供应单元130所发出的热量带走,有助于 发光二极管照明装置IOOb的散热。另外,下灯罩146b于第一热阻隔通道116的表面118 也可以制作为具有弧度的曲面,以增加下灯罩146b于户外使用时的排水能力。

[0060] 由图2可知,发光二极管光源120包括一电路板122以及多个发光二极管芯片 124。其中,发光二极管芯片IM配置于电路板122上并与电路板122电性连接,以形成一 发光二极管阵列(array)。电路板122例如是具有单层线路或是多层线路且导热良好的电 路板。此外,为使电路板122具有良好的导热特性,其可采用例如是铜、铝及陶瓷等材质的 电路基板。当然,照明装置IOOb亦可以使用单一发光二极管模块作为发光二极管光源120。

[0061] 另外,本实施例的发光二极管照明装置IOOb可设计为由多个彼此独立的部件所 组合而成。因此,当发光二极管照明装置IOOb的部分组件损毁时,例如电源供应单元130 因过热而无法正常运作,使用者仅须将损毁的部分组件进行置换即可,不需要将整个照明 装置更换,以节省维护成本。

[0062] 第三实施例

[0063] 图3为本发明第三实施例的发光二极管照明装置的剖面示意图。请参照图3,本实 施例的发光二极管照明装置IOOc与第二实施例的发光二极管照明装置IOOb类似,二者主 要差异之处在于:本实施例的路灯外壳140b进一步包括一配置于电源供应单元130上方的 遮板S,其中遮板S与上灯罩142b连接,并形成一第二热阻隔通道116’在遮板S与上灯罩 142b之间。

[0064] 当发光二极管照明装置IOOc应用于室外时,遮板S可屏蔽烈日艳阳的强光照射, 以避免电源供应单元130直接曝晒于阳光之下,造成电源供应单元130过热而损毁。此外, 第二热阻隔信道116’的功能类似于第一热阻隔通道116,其可帮助电源供应单元130散热 及隔热。一般而言,遮板S的材质包括铜、铝、金属合金或其他导热特性良好的材质。

[0065] 如上所述,本发明的发光二极管照明装置内的各个组件尚可采用其他种排列方 式,本发明上述实施例并非用以限定各个组件的排列方式。

[0066] 综上所述,本发明的发光二极管照明装置具有热阻隔信道,可帮助照明装置散热。 在本发明的部分实施例中,由于发光二极管照明装置具有气体对流孔以及热阻隔通道,故 可有效地将照明装置的操作温度维持在可容忍的范围内。

[0067] 虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域 中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发 明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1. 一种发光二极管照明装置,包括:一壳体,具有一光源容纳空间、一电源容纳空间以及一与外界连通的第一热阻隔通道, 其中该第一热阻隔通道位于该光源容纳空间与该电源容纳空间之间; 一发光二极管光源,配置于该光源容纳空间内;以及 一电源供应单元,配置于该电源容纳空间内; 该壳体为一路灯外壳; 其中该路灯外壳包括:一上灯罩,定义出该电源容纳空间以容纳该电源供应单元,其中该上灯罩具有多个气 体对流孔,每个该气体对流孔具有一进气口与一出气口,该出气口与空气连通;一下灯罩,该下灯罩的一端与该上灯罩的另一端连接,其中该第一热阻隔通道位于该 上灯罩与该下灯罩之间,且该些气体对流孔的进气口与该第一热阻隔通道相连通;以及一透光部,与该下灯罩的另一端连接,其中该下灯罩与该透光部共同定义出该光源容 纳空间以容纳该发光二极管光源。
2.根据权利要求1所述的发光二极管照明装置,其中该路灯外壳还包括一遮板,其中 该遮板与该上灯罩连接,且该遮板位于该电源供应单元的上方。
3.根据权利要求2所述的发光二极管照明装置,其中该路灯外壳具有一第二热阻隔通 道,且该第二热阻隔通道位于该遮板与该上灯罩之间。
4.根据权利要求1所述的发光二极管照明装置,其中该发光二极管光源包括: 一电路板;以及多个发光二极管芯片,配置于该电路板上,并与该电路板电性连接。
5.根据权利要求1所述的发光二极管照明装置,还包括:一连接线,通过该第一热阻隔通道,并电性连接该电源供应单元与该发光二极管光源。
6.根据权利要求1所述的发光二极管照明装置,其中位于该光源容纳空间与该电源容 纳空间之间的第一热阻隔通道填充一隔热材质,以使该电源供应单元与该发光二极管光源 的散热系统不互相干扰。
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