CN102121608A - 灯具结构及金属箔片的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种灯具结构及金属箔片的组装方法，该灯具结构包括灯罩、散热器、金属箔片以及灯源。灯罩具有容纳空间与灯罩开口部。散热器配置于灯罩开口部，使部份的散热器位于容纳空间内。金属箔片包括第一金属箔片与第二金属箔片，第一金属箔片的第一面贴附于该部份的散热器且第二金属箔片于容纳空间内延伸；灯源耦接第一金属箔片的第二面上。本发明可将灯源所发出的热可以藉由金属箔片在灯罩内均匀分布，减低热源的集中。

Description

灯具结构及金属箔片的组装方法

技术领域

本发明关于一种灯具结构及金属箔片的组装方法，且特别是有关于一种改善灯罩内部温度均匀化的灯具结构。

背景技术

随着各种光源的开发，发光二极体(Light-emitting diode，LED)因功率的提升已逐渐应用于照明的领域。单一点光源的LED照明装置除了其照度及照明范围有限而不宜作为阅读用的照明外，点光源造成的亮点也使得使用者的眼睛容易感到不适。为增加照明装置的整体照度，多采用多个以平面排列的高功率LED，并利用灯罩以适度地柔化光线，缓和点光源的刺眼感。

此外，另有以导光柱或导光板作为混光机制以提供较均匀的面光源的装置，此装置的多个点光源设置于导光板的边侧，光线自该边侧进入导光板后，再经由表面穿透出导光板。但穿透出的光线的强度与至该边侧的距离成反比，故导光板产生的面光源的强度仍有梯度变化。为增加照明均匀性，将多个点光源设置于导光板的相对的二边侧，藉此减缓面光源的强度变化的梯度；然而，此结构通常仅能用于对称结构的导光板中，尤其是具有相互平行的边侧，例如矩形，故此装置可提供的照明场形有限，亦限制其实用性。

另外，LED对于温度的影响较为敏感，LED会因为温度升高造成寿命的缩短与光输出的衰减。常见的散热策略是将LED电路基板藉由热介面材料(thermal interface Material，TIM)与热沉(heat sink)做结合，利用热沉将热量传至外界环境做热交换。此种方法虽能达到散热的目的，但缺点是热沉与外界做热交换处，往往也是系统的局部热区，局部热区会让使用者感到不适，甚至会有烫伤等安全上的疑虑。为了解决局部热区的问题，就必须加大热沉的面积或者使用风扇强制将灯罩内部温度均匀化。前者会迫使灯罩必须加大空间来摆放更大的热沉，而后者因为风扇是动件会有寿命及可靠度的问题，使用以上散热策略于灯具上皆会破坏LED体积小、寿命长的优势，无法适用于小型化或特殊造型的灯具结构。

发明内容

本发明有关于一种灯具结构，改善局部热区的问题，以使灯罩内部均匀升温。此外，利用金属箔片的高延展性及可任意弯折延伸的特性，克服灯罩的几何结构外型的限制，并且加大散热器的可散热面积，提高散热量。

根据本发明的一方面，提出一种灯具结构，其包括灯罩、散热器、金属箔片以及灯源。该灯罩具有容纳空间与灯罩开口部；该散热器配置于该灯罩开口部，使部份的散热器位于该容纳空间内；该金属箔片包括第一金属箔片与第二金属箔片，该第一金属箔片的第一面贴附于该部份的散热器且该第二金属箔片于该容纳空间内延伸；该灯源设置于该第一金属箔片的第二面上。

根据所述的灯具结构，该灯具结构还包括导光板，该导光板呈扁平状设置于该容纳空间，该导光板具有开口部，该开口部对应该灯罩开口部设置，该部份的散热器穿越该开口部及该灯罩开口部，该第一金属箔片对应该开口部以环绕的方式耦接该部份的散热器，该灯源朝向该导光板。

根据所述的灯具结构，该第二金属箔片平行于该导光板且以环绕该开口部的方式呈放射状延展。

根据所述的灯具结构，该导光板以该开口部的侧壁作为入光面，该灯源包括复数个发光元件，该复数个发光元件环绕对应于该开口部并以辐射状发射光线至该入光面。

根据所述的灯具结构，该灯源还包括环形电路板，该环形电路板具有相对的内环面以及外环面，其中该复数个发光元件配置于该外环面上，该第一金属箔片接触该内环面。

根据所述的灯具结构，该灯具结构还包括灯架，该灯架的顶部包括轴承，该散热器连接一接头固定在该灯架的该轴承内。

根据所述的灯具结构，该第二金属箔片包括复数个长条薄片，各该长条薄片具有第一端以及第二端，该些第一端相连于该第一金属箔片，而该些第二端由该散热器的周围向外弯折而形成放射状结构。

根据所述的灯具结构，该复数个长条薄片等长地朝该灯罩的外缘延伸。

根据所述的灯具结构，各该长条薄片的长度依照各该第一端至该灯罩的外缘间的距离不同而不同。

根据一具体实施方式，本发明提供一种金属箔片的组装方法，用于灯罩内，该组装方法包括：提供第一金属箔片以及第二金属箔片，该第二金属箔片裁切成复数个长条薄片，该复数个长条薄片的第一端相连于该第一金属箔片，该第一金属箔片具有第一面以及第二面；将复数个发光元件配置于该第一金属箔片的该第二面，并将该第一金属箔片的该第一面贴附至散热器上；将各该长条薄片的第二端由该散热器的周围向外弯折，以形成放射状结构：以及将上盖覆盖于该灯罩的顶部，使各该长条薄片平置于该灯罩内。

依据本发明的上述技术特征，发光元件所产生的废热会先藉由金属箔片均匀散布于灯罩内，让灯罩内部均匀的升温，最后灯罩再与外界环境做热交换，同时，部分的热会穿透金属箔片传导至散热器，由散热器与外界环境直接连结做热交换。此种架构的优势在于，金属箔片可使灯具外壳均匀升温解决局部热区的问题，并且加大可散热面积，提高散热量，同时减低散热器的负担，不至于过热；本发明适用于封闭式的灯具使用，然而若设计条件的允许下，仍可在灯罩上开孔，此时，因本发明可均匀热量，因此可更弹性的选择开孔位置，提高散热度。此外，金属箔片体积小、非动件可靠度高，因此与LED体积小、寿命长的优势相得益彰。

于本发明的优点与精神可以由以下的附图说明及具体实施方式详述得到进一步的了解。

附图说明

图1A绘示依照一实施例的发光二极体灯具结构的示意图。

图1B绘示图1A的发光二极体灯具结构沿着I-I剖面线的示意图。

图2A～图2D绘示依照一实施例的金属箔片的组装方法的示意图。

具体实施方式

本实施例的灯具结构，以LED为发光元件并与金属箔片做搭接，再将金属箔片贴附至散热器的周围，以增加散热器的散热面积。发光元件、金属箔片与散热器之间用高导热系数的热介面材料连接，并利用金属箔片的高延展性及可任意弯折延伸的特性，克服灯罩的几何结构外型的限制。

请参照图1A及图1B，其中图1A绘示依照一实施例的发光二极体灯具结构的示意图，图1B绘示图1A的发光二极体灯具结构沿着I-I剖面线的示意图。灯具结构100包括灯罩110、散热器130、金属箔片140以及灯源150。灯罩110具有容纳空间110a与灯罩开口部110b。散热器130配置于灯罩开口部110b，使部份130a的散热器130位于容纳空间110a内。金属箔片140包括第一金属箔片141与第二金属箔片142，第一金属箔片141的第一面S1贴附于该部份130a的散热器130且第二金属箔片142于容纳空间110a内延伸。灯源150耦接第一金属箔片141的第二面S2。

此外，灯具结构100更可包括导光板120，呈扁平状并配置于灯罩110的容置空间110a。导光板120具有开口部120a对应灯罩开口部110b设置，该部份130a的散热器130穿越开口部120a及灯罩开口部110b。第一金属箔片141对应开口部120a以环绕的方式耦接该部份130a的散热器130。灯源150设置于第一金属箔片141上且朝向导光板120。在一实施例中，导光板120以开口部120a的侧壁作为入光面120b。灯源150包括多个发光元件152，这些发光元件152以辐射状发射光线至导光板120的入光面120b。

在一实施例中，灯具结构100还包括灯架160，灯架160的顶部包括轴承162，而灯罩110的底部111以轴承162固定在灯架160上。此外，散热器130的底部连接可活动的接头112，接头112固定在灯架160的轴承162内，藉以调整灯罩110的角度。导光板120的开口部120a对应位于接头112的上方，而位于灯罩开口部110b内的散热器130与接头112连接或锁固为一体，以使散热器130所吸收的热可经由接头112传导至灯架160。

另外，第一金属箔片141的第二面S2连接环形电路板152的内环面152a，并经由接触内环面152a以吸收发光元件154于运作中所产生的热。此外，第一金属箔片140的第一面S1连接散热器130，并经由接触散热器130以将一部分的热传导至灯罩110底部的接头112，再由接头112传导至灯架160。

另外，在一实施例中，导光板120包括上表面122以及相对于上表面122的下表面124。上表面122设置有反射光线的凹点122a(或凸点)。因此，当环状排列的发光元件154发射光线时，光线经由入光面120b进入导光板120中，再由上表面122上的凹点122a(或凸点)向下反射由下表面124(即出光面)穿透出导光板120，其反射路径L如箭头所示。如此，灯源150的光线经由导光板120向下折射而形成面光源。此外，导光板120的上表面122上更可设置遮光片126，且导光板120的外缘以灯罩110的外壳116包覆，以使下表面124为导光板120的主要出光面，此出光面与入光面120b垂直，且出光面为平面或雾面，以使穿透出导光板120的光线可为均匀照明的面光源。在一实施例中，遮光片126除了反射光线之外，更可避免灯罩110内的部分导光板120上出现金属箔片140的投影，以改善照明的均匀度。

另外，在一实施例中，环形电路板152可为软性电路板，而发光元件154经由软性电路板作为电性连接外部电源或驱动器的媒介。但于实际应用中，发光元件154亦得一一贴附于散热器130上，其电性连接可另以其他方式为之，例如另行拉线或分别以软性电路板另行连接，藉此可减少发光元件154与散热器130间的热阻，增加散热量。再者，在不改变散热器130的设计下，金属箔片140由散热器130的周围呈辐射状向外延伸，以使一部分的热经由金属箔片140吸收，以增加整体的散热量。

此外，第二金属箔片142为软性材质，例如为单层或多层的铜箔或铝箔组合而成，并可裁切成多数个长条薄片142a，相对于散热器130的固定形状及结构上的限制，第二金属箔片142可于灯罩110内善用既有的空间改变形状或配合组装的方式，不受空间上的限制，故可实际应用在各种特殊造型的灯罩110内，例如应用在图1B中扁平化造型的灯罩110。在一实施例中，各个长条薄片142a具有第一端E1以及第二端E2，第一端E1相连于第一金属箔片141，而第二端E2由散热器130的周围向外弯折而形成放射状结构。

在本实施例中，灯罩110的外型不限定为椭圆形，而长条薄片142a的长度也不限定为等长地朝灯罩110的外缘延伸。在一实施例中，长条薄片142a的长度可依照其第一端E1至灯罩110的外缘间的距离D不同而不同，距离D越近，长度越短；反之，距离D越远，长度越长，类似以等比的关系调整长条薄片142a的长度。此外，长条薄片142a的长度越长、宽度越宽，则可散热面积越大，可散热的距离越长，故可藉由调整各个长条薄片142a的长度或宽度，以加大散热的范围。因此，当发光元件154的排列密度越高或发热量越高时，局部高温会越明显，故可藉由调整长条薄片142a的长度或宽度，以加大散热的范围，使灯罩110内部均匀升温，虽然散热金属片的长度及宽度理论上是越长越好，但超过其最佳化长度时，多余金属片的长度需较高成本，未能符合设计要求。

请参考图2A～图2D，其绘示依照一实施例的金属箔片140的组装方法的示意图。请参考图2A，金属箔片140包括第一金属箔片141以及第二金属箔片142，第二金属箔片142裁切成多数个长条薄片142a，此些长条薄片142a的第一端E1相连于第一金属箔片141，第一金属箔片141具有第一面S1以及第二面S2。接着，将多数个发光元件154配置于第一金属箔片141的第二面S2，并将第一金属箔片141的第一面S1贴附至散热器130上，如图2B所示。接着，请参考图2C，各个长条薄片142a的第二端E2由散热器130的周围向外开展并向下弯折，以形成放射状结构。之后，在图2D中，将上盖114覆盖于灯罩110的顶端，使各个长条薄片142a平置于灯罩110内。如此，发光元件154所产生的废热会先藉由金属箔片140均匀散布于灯罩110内，让灯罩110内部均匀的升温，最后灯罩110再与外界环境做热交换，同时，部分的热会穿透金属箔片140传导至散热器130，由散热器130与外界环境直接连结做热交换。

在上述实施例中，由于金属箔片具有可任意弯折延伸的特性，在组装上不受形状的限制，且可使灯罩内部均匀升温以解决局部热区的问题，并且金属箔片加大散热器的可散热面积，提高整体的散热量。此外，金属箔片具有体积小、厚度薄及热阻小的优点，与LED体积小、寿命长的优势相得益彰，故相对于使用体积大、噪音声大的风扇等散热构件，使用金属箔片的可靠度增加，且可减少灯具的体积。另外，散热器设置在灯罩的接头处，兼具有结构支撑的功能，可使灯罩的重心位置保持在灯架的轴向上，以使灯具结构更稳固。

根据以上具体实施方式的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施方式来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种灯具结构，其特征在于包括：

灯罩，具有容纳空间与灯罩开口部；

散热器，配置于该灯罩开口部，使部份的散热器位于该容纳空间内；

金属箔片，包括第一金属箔片与第二金属箔片，该第一金属箔片的第一面贴附于该部份的散热器且该第二金属箔片于该容纳空间内延伸；以及

灯源，设置于该第一金属箔片的第二面上。

2.根据权利要求1所述的灯具结构，其特征在于，该灯具结构还包括：

导光板，呈扁平状设置于该容纳空间，该导光板具有开口部，该开口部对应该灯罩开口部设置，该部份的散热器穿越该开口部及该灯罩开口部，该第一金属箔片对应该开口部以环绕的方式耦接该部份的散热器，该灯源朝向该导光板。

3.根据权利要求2所述的灯具结构，其特征在于：该第二金属箔片平行于该导光板且以环绕该开口部的方式呈放射状延展。

4.根据权利要求2所述的灯具结构，其特征在于：该导光板以该开口部的侧壁作为入光面，该灯源包括复数个发光元件，该复数个发光元件环绕对应于该开口部并以辐射状发射光线至该入光面。

5.根据权利要求4所述的灯具结构，其特征在于：该灯源还包括环形电路板，该环形电路板具有相对的内环面以及外环面，其中该复数个发光元件配置于该外环面上，该第一金属箔片接触该内环面。

6.根据权利要求1所述的灯具结构，其特征在于：该灯具结构还包括灯架，该灯架的顶部包括轴承，该散热器连接一接头固定在该灯架的该轴承内。

7.根据权利要求1所述的灯具结构，其特征在于：该第二金属箔片包括复数个长条薄片，各该长条薄片具有第一端以及第二端，该第一端相连于该第一金属箔片，而该第二端由该散热器的周围向外弯折而形成放射状结构。

8.根据权利要求7所述的灯具结构，其特征在于：该复数个长条薄片等长地朝该灯罩的外缘延伸。

9.根据权利要求8所述的灯具结构，其特征在于：各该长条薄片的长度依照各该第一端至该灯罩的外缘间的距离不同而不同。

10.一种金属箔片的组装方法，用于灯罩内，其特征在于该组装方法包括：

提供第一金属箔片以及第二金属箔片，该第二金属箔片裁切成复数个长条薄片，该复数个长条薄片的第一端相连于该第一金属箔片，该第一金属箔片具有第一面以及第二面；

将复数个发光元件配置于该第一金属箔片的该第二面，并将该第一金属箔片的该第一面贴附至散热器上；

将各该长条薄片的第二端由该散热器的周围向外弯折，以形成放射状结构：以及

将上盖覆盖于该灯罩的顶部，使各该长条薄片平置于该灯罩内。

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