CN102147055A - 发光二极管灯源 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种发光二极管灯源，包含控制模块电路、外壳、能量转换构件、热导管以及散热构件。外壳包含顶面及侧壁，用以容置控制模块电路。能量转换构件包含基板、基板固定件以及至少一发光二极管，发光二极管位于基板上，基板与基板固定件连接，且基板固定件与控制模块电路电性连接用以驱动能量转换构件。热导管包含平坦部、延伸部以及接触部，能量转换构件的基板与基板固定件位于平坦部上，延伸部位于外壳中并向一方向延伸。散热构件包含多个鳍片，所述多个鳍片分别接触接触部。控制模块电路位于能量转换构件与散热构件之间。

Description

发光二极管灯源

技术领域

本发明涉及一种发光二极管灯源，并且特别涉及一种外观近似灯泡并可容置控制模块电路的发光二极管灯源。

背景技术

随着半导体发光元件的应用日益普及，由于发光二极管具有省电、耐震、反应快、适合量产等等许多优点，使其成为一种新兴的光源。一般来说，以发光二极管作为光源的照明装置多使用高功率的发光二极管，据以产生足够的光线强度。然而，高功率的发光二极管虽能提供足够的照明，但也带来散热的问题。举例来说，发光二极管于运行中产生的热能若未能及时散逸出去，将使发光二极管受到热冲击，进而影响发光效率并减少使用寿命。

传统的发光二极管的照明装置中，其散热构件通常具有多个用以散热的鳍片，且上述多个鳍片常常需要紧贴搭载发光二极管的载台，以求能达到较高的散热效率。然而，高功率的发光二极管对应的多个鳍片常常占据较大空间，且若要求多个鳍片紧贴于搭载发光二极管的载台，将对照明装置的空间利用造成限制。

此外，若要将控制电路一并容置于照明装置中，则照明装置往往需要考虑控制电路的受热问题，而不易做成类似灯泡的外观形状。如此一来，发光二极管的照明装置可能因为无法搭配灯座套筒或者装置灯泡的载具的尺寸，以至于无法任意替换传统的灯泡。

因此，如何充分利用照明装置的空间，使多个鳍片可设置于适当的位置，不限于紧贴搭载发光二极管的载台。并且，如何减少控制电路受热，使其可容置于照明装置，成为现在以高功率的发光二极管作为光源的照明装置的设计重点。

发明内容

本发明的一目的在于一种发光二极管灯源，可减少控制模块电路的受热，使控制模块电路能容置于发光二极管灯源中。并且，发光二极管灯源可做成近似灯泡的外观形装，使其可以任意替换传统的灯泡。

依据本发明的一具体实施例，本发明的发光二极管灯源，包含控制模块电路、外壳、能量转换构件、热导管以及散热构件。外壳包含顶面及侧壁，用以容置控制模块电路。能量转换构件包含基板、基板固定件以及至少一发光二极管，发光二极管位于基板上，基板与基板固定件连接，且基板固定件与控制模块电路电性连接用以驱动能量转换构件。热导管包含平坦部、延伸部以及接触部，能量转换构件的基板与基板固定件位于平坦部的上，延伸部位于外壳中并向一方向延伸。散热构件包含多个鳍片，所述多个鳍片分别接触接触部。控制模块电路位于能量转换构件与散热构件之间。

于实际应用中，散热构件具有容置空间，接触部容置于容置空间中并与所述多个鳍片接触，且热导管贯穿控制模块电路。此外，散热构件可具有第一散热部以及第二散热部，且第一散热部与第二散热部形成所述的容置空间。其中，第一散热部与第二散热部可以至少一螺丝互相锁固，使接触部固定于容置空间。另外，第一散热部与第二散热部可以至少一卡勾互相卡持，使接触部固定于容置空间。

再者，于实际应用中，其中外壳更包含底面，且散热构件可包含至少一锁固孔，用以搭配至少一螺丝锁固散热构件于底面。此外，散热构件与电路容置构件的底面可以至少一卡勾卡持。以及，延伸部包覆绝热套管，用以减少热导管于外壳中放热。此外，顶面可为均光器，用以扩散能量转换构件产生的光能。

另外，于实际应用中，外壳还容置连接器，连接器与控制模块电路电性连接，提供控制模块电路以及能量转换构件运行所需的电能。在此，发光二极管灯源还可包含灯座，连接器与灯座电性连接，且灯座适于安装在灯座套筒并用以耦接外部电源。此外，发光二极管灯源可具有外观形状，且外观形状近似于灯泡。

综上所述，本发明的发光二极管灯源具有固定结构外观而可包含不同数量及不同发光效率的发光二极管，并可充分利用发光二极管灯源的空间。特别的是，控制电路可设置于能量转换构件与散热构件之间，并且发光二极管灯源可安装于一般的灯座套筒，用以替换传统的灯泡。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例的发光二极管灯源的立体视图。

图2为本发明的一具体实施例的发光二极管灯源的剖面图。

图3A为本发明的一具体实施例的第一散热构件的立体视图。

图3B为本发明的另一具体实施例的第一散热构件的立体视图。

图4A为发光二极管灯源的能量转换构件及载台的俯视图。

图4B为能量转换构件、载台及部分热导管沿图4A中线Z-Z的剖面图。

图5为根据一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。

图6为根据另一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。

图7为根据再一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。

图8为根据又一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。

其中，附图标记说明如下：

1：发光二极管灯源

10：能量转换构件 102：发光半导体结构

104：基板 104a：基板的底面

106、106′：基板固定件 106a：第一凹陷部

106b：第二凹陷部 106c：外电极

106d：通孔 106e：基板固定件的底面

106f：凹陷 108：封装材料

12：电路容置构件 120：控制模块电路

122：连接器 124a：上表面

124b：下表面 126：电路板

14：热导管 140：平坦部

142：延伸部 144：接触部

16：散热构件 16a：第一散热部

160：鳍片 162：容置空间

162a：凹槽 164：螺孔

166：锁固孔 168：凸起部

169：卡勾

18：均光器

19：灯座 190：绝缘层

22：载台 222：载台的通孔

24：金属线 26：透镜

L1、L2：电源线

具体实施方式

请一并参见图1与图2，图1为本发明的一具体实施例的发光二极管灯源的立体视图。图2为本发明的一具体实施例的发光二极管灯源的剖面图。其中图2为图1的立体视图中，沿发光二极管灯源的中线A-A’由Z方向剖面的剖面图。

如图所示，发光二极管灯源1具有一结构外观包含能量转换构件10、电路容置构件12、热导管14、散热构件16、均光器18以及灯座19。其中，电路容置构件12包含上表面124a以及下表面124b。热导管14包含平坦部140以及接触部142。散热构件16包含多个鳍片160。另一方面，所述结构外观可包含一外壳，此外壳可有顶面以及侧壁，其中，外壳的顶面可对应至均光器18，外壳的侧壁可对应至电路容置构件12的侧壁。另外，外壳更可包含一底面，对应至电路容置构件12的下表面124b。

能量转换构件10从上表面124a透出，且能量转换构件10包含至少一发光二极管，用以产生光能。于实务中，能量转换构件10主要功能在于提供发光二极管以发光，但不限于何种方式搭载所述多个发光二极管。举例来说，能量转换构件10可包含基板及基板固定件，所述发光二极管可位于基板上，基板与基板固定件连接以露出所述发光二极管。其中，所述发光二极管可形成于基板上；或者，所述的发光二极管可为一种以半导体制程制作的发光二极管芯片，固晶于基板上；或者，能量转换构件10的基板固定件可包含第一凹陷部以及与第一凹陷部连通的第二凹陷部，基板接触热导管14的平坦部140并与第二凹陷部连接，所述发光二极管露出于第一凹陷部。

电路容置构件12于第一平面124a与第二平面124b之间具有容置空间，所述的容置空间用以容置控制模块电路120。此外，电路容置构件12还容置连接器122，连接器122与控制模块电路120电性连接并提供控制模块电路120以及能量转换构件10运行所需的电能。另外，控制模块电路120与连接器122可架设于电路板126上。并且，发光二极管灯源1包含灯座19，连接器122与灯座19电性连接，且灯座19适于安装在灯座套筒20并用以耦接外部电源。于实务中，灯座19还具有绝缘层190，绝缘层190将灯座19区分出两个导电区域，分别连接外接电源的正负极。举例来说，电源线L1及电源线L2可分别用以电性连接连接器122及外部电源的正负极。控制模块电路120中央可具有通孔，供热导管14贯穿而过，另一方面，控制模块电路120也可以是一种分布式的电路，设于热导管14周围。

热导管14包含平坦部140、延伸部142以及接触部144，其中平坦部接触能量转换构件10，延伸部142位于电路容置构件12中，并向能量转换构件10外侧的一方向延伸，接触部144贯穿下表面。于实务中，热导管14为一种中空结构的设计，所述中空结构可为圆筒形状且具有毛细结构，其中可填入高导热率的物质，以此加快导热效率。此外，由于延伸部142位于电路容置构件12中，且电路容置构件12内部可包含若干电路，为了防止延伸部142于电路容置构件12内散逸热量，延伸部142周围可包覆一层绝热套管(未示出)，用以减少热导管14于电路容置构件12中放热。

散热构件16包含多个鳍片160，其中每一鳍片160分别接触热导管14的接触部144。于实务中，散热构件16的外观可为一圆柱体，其中每一鳍片160可平行于接触部144延伸的方向并分别呈辐射状，自圆柱体的中心向外延伸。此外，散热构件16的中可具有容置空间162，每一鳍片160分别接触容置空间162并向外延伸。热导管14的接触部144可容置于容置空间162中，以此与所述多个鳍片160接触。值得注意的是，散热构件16的外观不限定为所述的圆柱体，散热构件16中的多个鳍片160还可垂直接触部144的延伸方向，且所述多个鳍片160可互相层叠形成一种矩形立方体。此外，每一鳍片160皆可具有通孔，接触部144穿过通孔以接触每个鳍片160。

承接上述，散热构件16可包含至少一锁固孔，用以搭配至少一螺丝锁固散热构件16于电路容置构件12的下表面124b。于实务中，散热构件16不限于使用螺丝锁固于下表面124b，散热构件16与电路容置构件12的下表面124b还可使用至少一卡勾卡持。

均光器18设置于电路容置构件12外侧的上表面124a，且能量转换构件10位于均光器18与上表面124a之间，均光器18用以扩散能量转换构件10产生的光能。于实务中，均光器18可搭配螺丝或者是卡勾固定于上表面124a。此外，均光器18可为平板或者是曲面的形状，在此不加以限定。以本具体实施例而言，均光器18为一种曲面的形状，使得由能量转换构件10发出的光线的于穿透均光器18介质时，其入射角可小于全反射角，可减少能量转换构件10产生的光能的全反射效应，进而使可透出均光器18的流明(lumen)增加。

整体来说，发光二极管灯源1具有近似于灯泡的外观形状。沿着Z方向来看，电路容置构件12位于能量转换构件10与散热构件16之间，进而使控制模块电路120能容置于发光二极管灯源1中，使其可以任意替换传统的灯泡。

另一方面，为了使散热构件16更能稳固地将热导管14的接触部144容置于容置空间162中，散热构件16可再分为两个半部，所述两个半部形成容置空间162，并且两个半部彼此连接以固定容置于容置空间162中的接触部144。举例来说，散热构件16可分为第一散热部以及第二散热部，且第一散热部与第二散热部形成容置空间。以下将特别就散热构件16的第一散热部，搭配附图说明。

请一并参见图2与图3A，图3A为本发明的一具体实施例的第一散热构件的立体视图。如图所示，第一散热部16a包含多个鳍片160，且具有凹槽162a。于实务中，第一散热部16a的凹槽162a与第二散热部(未示出)的凹槽互相搭配，可形成所述容置空间162，用以容置热导管14。此外，第一散热部16a与第二散热部可包含多个螺孔164，再搭配螺丝可互相锁固，以此夹紧热导管14。同理，第一散热部16a与第二散热部也可包含卡勾，使其互相以卡勾卡持，以夹紧热导管14。

举例来说，请参见图3B，图3B为本发明的另一具体实施例的第一散热构件的立体视图。如图所示，第一散热部16a与第二散热部可分别包含凸起部168，并且凸起部168连接一卡勾169，使第一散热部16a与第二散热部能互相以卡勾169卡持，以夹紧热导管14。于实务中，第一散热部16a与第二散热部可分别包含卡勾及能与卡勾搭配的卡合构件，用以彼此卡持，使得第一散热部16a与第二散热部可彼此紧密贴合。值得注意的是，图3B仅示出凸起部168与卡勾169的一种可能的例子，当然卡勾169可设置于其它适当的地方用以卡接第一散热部16a与第二散热部。

另外，第一散热部16a与第二散热部可分别包含锁固孔166，用以搭配搭配螺丝锁固于电路容置构件12的下表面124b。于实务中，第一散热部16a与第二散热部不限于使用螺丝锁固于下表面124b，第一散热部16a与第二散热部与电路容置构件12的下表面124b还可使用至少一卡勾卡持。

一般来说，发光二极管灯源的能量转换构件可搭配载台或者其它适当的构件，使得能量转换构件能稳固的装置于发光二极管灯源中，并且可使能量转换构件能接触热导管的平坦部，以加强其散热效率。以下列举若干能量转换构件与载台的具体实施例，以详细说明能量转换构件与载台的结构以及相对关系。

请参阅图4A及图4B。图4A为发光二极管灯源的能量转换构件及载台的俯视图。图4B为能量转换构件、载台及部分热导管沿图4A中线Z-Z的剖面图。根据一较佳具体实施例，能量转换构件10包含发光半导体结构102、基板104及基板固定件106。发光半导体结构102即前述的发光二极管。能量转换构件10位于基板104上。基板固定件106包含第一凹陷部106a以及与第一凹陷部106a连通的第二凹陷部106b，基板104接触平坦部140并与第二凹陷部106b连接，发光半导体结构102则露出于第一凹陷部106a。载台22亦形成有通孔222，以供电线通过，所述电线可用以提供能量转换构件10的电能。

承接上述，发光半导体结构102为独立的芯片，再固晶于基板104上。发光半导体结构102并以金属线24拉线至基板固定件106的内电极上，再通过与基板固定件106上的与内电极连接的外电极106c焊接的电线以与控制模块电路电性连接。基板104上再以封装材料108固定或密封发光半导体结构102及金属线24。基板固定件106再利用螺丝经由通孔106d锁固于载台22上。封装材料108亦具有光学调制功能，例如当封装材料108的轮廓形成如图4B所示的突出状时，封装材料108则具有聚光的效果。

根据一较佳具体实施例，能量转换构件10并且包含一透镜26，设置于基板固定件106上。此透镜26亦具聚光的效果，但本发明不以此为限。经由适当地设计透镜26两侧的曲率而可呈现出汇聚光线或是发散光线的效果，以满足不同的光学调制的需求。于实际应用上，发光二极管灯源的光学调制效果尚需一并考虑光学调制构件的透镜结构的光学特性。值得一提的是，本发明的光学调制构件的透镜结构并不限一般的凸透镜。举例来说，若透镜结构于中间处具有一凹陷，因此透镜结构可大致聚焦成环状。

请继续参阅图4A及图4B。补充说明的是，基板固定件106可利用先埋入金属材质的导线架至模具中，再射出液晶塑料(Liquid Crystal Plastic，LCP)的方式制造，致使该导线架于第一凹陷106a内露出该内电极，并于基板固定件106上露出外电极106c。另外，发光半导体结构102亦得以串接方式拉线，如图4B的虚线所示。此时，图4B中的发光半导体结构102仅保留一条金属线24与基板固定件106电性连接。若基板104具有线路，例如于制程中形成线路的半导体基板或具有金属披覆线路的电路板，则发光半导体结构102可先拉线至基板104上，再通过基板104与基板固定件106电性连接。若基板104设计上不需担负电性连接媒介，则基板104可采用金属或其它高导热率的材质，以增加由发光半导体结构102产生的热传导至平坦部140的热传导效率。

请参阅图5，图5为根据一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。与图4A与图4B不同的是，图五的基板104完全容置于第二凹陷106b，因此基板固定件106的底面106e略突出于基板104的底面104a(用以与平坦部140接触)。对应地，平坦部140则突出于载台22。平坦部140突出的高度略大于基板104的底面104a凹入的深度，以确保基板104紧贴平坦部140。

基于相同的设计理由，平坦部140可仅略微突出于载台22，而基板固定件106的底面106e则与基板104的底面104a大致共平面，同样可达到上述确保紧贴的目的。而于图4B所示的结构中，若基板固定件106与平坦部140间有空隙存在时，可事先将导热胶涂于基板固定件106底面或平坦部140上，以使导热胶可充满空隙。当然，于图5所示的结构中，导热胶亦可事先涂于基板固定件106的底面106e或平坦部140上，以充满因底面106e或平坦部140的表面粗糙所形成的空隙。

请参阅图4B及图6。图6为根据另一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。与图4B不同的处在于，图6的发光半导体结构102直接形成于基板104上，例如基板104本身即为半导体基板(例如硅基板)。因此，发光半导体结构102可整合地于半导体制程，轻易地形成于基板104上。并且，直接形成于半导体基板104的发光半导体结构102的电极可事先整合于基板104上，使得整个能量转换构件10仅需两个拉线作业，大幅提升制程的稳定性。

请参阅图4B及图7。图7为根据再一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。与图4B不同之处在于，图7的发光半导体结构102并非设置于如图4B的基板104上，而是直接设置于具有一凹陷106f的基板固定件106′。此外，于实际运用中，基板固定件106′亦可直接为一平板，发光半导体结构102直接设置于其上。其它关于图4B的能量转换构件10的说明，于此亦有适用，不再赘述。

请参阅图7及图8。图8为根据又一具体实施例的能量转换构件、载台及部分热导管的剖面图。与图4B不同之处在于，图8的发光半导体结构102是直接形成于基板固定件106′上。当然，于实际运用中，基板固定件106′亦可直接为一平板。前述关于图6的能量转换构件10的说明，于此亦有适用，不再赘述。

补充说明的是，每一发光二极管灯源的载台亦可形成有通孔，以供所述的电线通过。此外，控制模块电路另通过与连接器电性连接的电线以与连接器电性连接。接着，连接器连接至一外部电源，以获取控制模块电路用以控制能量转换构件运行所需的电能，并提供能量转换构件将电能转换成光能(例如发光二极管的能量转换)所需的电能。

综上所述，本发明的发光二极管灯源具有近似灯泡的外观形状而可包含发光二极管，并可充分利用发光二极管灯源的空间，将控制模块电路容置于其中，进而通过热导管的设计，传递发光二极管所散发的热能至多个鳍片以散热。特别的是，若于热导管的延伸部包覆绝热套管，更可有效减少控制模块电路于电路容置构件中的受热。另一方面，本发明可搭配更多的散热构件，使得本发明的照明装置的散热效率可大幅提升。也就是说，通过本发明的热导管的设计，使得发光二极管于运行中产生的热能可及时散逸出去，减少发光二极管受到热冲击，进而提升发光效率并增加使用寿命。

通过以上较佳具体实施例的详述，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较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (17)

1.一种发光二极管灯源，包含：

一控制模块电路；

一外壳，包含一顶面及一侧壁，该外壳用以容置该控制模块电路；

一能量转换构件，设置于该外壳中，且该能量转换构件包含一基板、一基板固定件以及至少一发光二极管，该发光二极管位于该基板上，该基板与该基板固定件连接，且该基板固定件与该控制模块电路电性连接用以驱动该能量转换构件；

一热导管，包含一平坦部、一延伸部以及一接触部，其中该能量转换构件的该基板与基板固定件位于该平坦部上，该延伸部位于该外壳中并向一方向延伸；以及

一散热构件，包含多个鳍片，其中所述多个鳍片分别接触该接触部；

其中，该控制模块电路位于该能量转换构件与该散热构件之间。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该发光二极管灯源还包含一电路容置构件，用以容置该控制模块电路，该电路容置构件具有一上表面及一下表面，且该能量转换构件自该上表面从该电路容置构件透出，该热导管贯穿该下表面。

3.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该散热构件具有一容置空间，该接触部容置于该容置空间中并与所述多个鳍片接触，且该热导管贯穿该控制模块电路。

4.如权利要求3所述的发光二极管灯源，其中该散热构件具有一第一散热部以及一第二散热部，且该第一散热部与该第二散热部形成该容置空间。

5.如权利要求4所述的发光二极管灯源，其中该第一散热部与该第二散热部以至少一螺丝互相锁固或以至少一卡勾互相卡持，使该接触部固定于该容置空间。

6.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该外壳还包含一底面，该散热构件包含至少一锁固孔，用以搭配至少一螺丝将该散热构件锁固于该底面。

7.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该外壳还包含一底面，该散热构件与该底面以至少一卡勾卡持。

8.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该延伸部包覆一绝热套管，用以减少该热导管于该外壳中放热。

9.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该顶面可为一均光器，用以扩散该能量转换构件产生的光能。

10.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该外壳还容置一连接器，该连接器与该控制模块电路电性连接，提供该控制模块电路以及该能量转换构件运行所需的电能。

11.如权利要求10所述的发光二极管灯源，其中该发光二极管灯源还包含一灯座，该连接器与该灯座电性连接，且该灯座适于安装在一灯座套筒并用以耦接一外部电源。

12.如权利要求11所述的发光二极管灯源，其中该灯座以至少一螺丝锁固或于以至少一卡勾卡持该散热构件。

13.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该基板固定件包含一第一凹陷部以及与该第一凹陷部连通的一第二凹陷部，该基板接触该平坦部并与该第二凹陷部连接，该发光二极管露出于该第一凹陷部。

14.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该发光二极管灯源还包含一载台，该载台与该热导管连接，该能量转换构件固定于该载台上以使该能量转换构件与该平坦部接触。

15.如权利要求14所述的发光二极管灯源，其中该发光二极管灯源还包含一光学调制构件，该光学调制构件与该载台连接，用以调变该能量转换构件所产生的光能。

16.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该控制模块电路中具有一通孔，该热导管自该通孔贯穿该控制模块电路。

17.如权利要求1所述的发光二极管灯源，其中该控制模块电路可设置于多个电路基板，所述多个电路基板电性连接。

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