CN102679185A - 具内部流道的灯具 - Google Patents

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李琮祺
许世昌
游晶莹
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Silitek Electronic Guangzhou Co Ltd
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Abstract

本发明有关一种具内部流道的灯具包含一基座，一发光单元与一灯罩单元。该基座包括一第一管部、一管径小于该第一管部的第二管部与一连接该第一管部与第二管部的束缩部。至少该第一管部、束缩部与第二管部同轴且共同界定出一内部流道。该灯罩单元设置于该基座并包覆该发光单元。如此产生的内部流道，经过发光单元加热的空气以热对流的方式流出并吸入冷空气，并且该内部流道的渐缩机制能增加空气的流速，以加强热对流的效果。

Description

具内部流道的灯具
技术领域
本发明涉及一种灯具，特别是涉及一种具内部流道的灯具。
背景技术
现有灯具对于输入的电能，有相当大的比例转换成热能，造成灯具的发光单元温度上升而影响发光效率及使用寿命，因此需要针对灯具中发光单元的散热问题提供解决方案。
目前针对发光单元散热的改善方法中，常见如图1所示的灯具9，利用散热鳍片92以热传导的方式达到散热的功能。
该灯具9包含一具有一平台的基座90、一发光单元91、多个与该发光单元91连接的散热鳍片92，及一灯罩93。发光单元91包括设置于该平台的电路基板及安装于该电路基板上的LED芯片，LED芯片发光产生的热能借由热传导的方式传递至该散热鳍片92，当散热鳍片92温度升高，与周围空气进行热交换而使空气温度也升高，灯具9周围因为热空气上升且带动冷空气上升而产生外部流场。
现有散热鳍片92的设计只单纯为了提高热交换面积，并未考虑外部流场的流通性，其在邻近该基座90的平台的一端设计为与平台齐平，属截断式设计。由于外部流场无法顺利流入散热鳍片92与散热鳍片92间，因此对于热交换的助益不大。
整体而言，现有灯具9仅借由散热鳍片92的热传导以及外部流场所达到的冷却效率有限。
有鉴于上述现有的灯具存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的具内部流道的灯具，能够改进一般现有的灯具，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的灯具存在的缺点，而提供一种具内部流道的灯具，所要解决的技术问题是，使空气流入灯具内部带走发光单元产生的热，提高冷却效率。
本发明的目的以及解决的技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的具内部流道的灯具包含一基座、一设置于该基座外表面的发光单元，及一固定于该基座并包覆该发光单元灯罩单元。
基座包括一第一管部、一第二管部、一连接该第一管部与第二管部的束缩部，及一连接件，至少该第一管部、束缩部与第二管部同轴且共同界定出一内部流道，该内部流道具有相反的一第一端及一第二端，该连接件设于该内部流道的第一端，并形成至少一第一开孔。该发光单元发光产生的热传导至该基座。灯罩单元的顶部位置对应该内部流道的第二端，该顶部贯穿形成至少一第二开孔。
该基座因前述热而温度升高，并与该内部流道中的空气热交换成为热空气，该热空气从该第一开孔及该第二开孔其中一者流出，带动冷空气从该第一开孔及该第二开孔其中另一流入而产生内部流场。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，该第二管部的管径小于该第一管部的管径，该内部流场在通过该第二管部时流速增加。更佳地，该第一管部与该第二管部所围绕界定的面积比大于2.25。
较佳地，该基座还包括多个自该第一管部、第二管部及束缩部其中至少一的内表面凸伸的内部鳍片，且该第一管部、第二管部、束缩部及内部鳍片是由导热材质制成。
较佳地，该基座还包括多个呈长片状且相间隔地设置于该第二管部、束缩部及第一管部外表面的外部鳍片，且该第一管部、第二管部、束缩部及外部鳍片是由导热材质制成。更佳地，该等外部鳍片以至少一片为一组且以该内部流道为轴心呈辐射状排列。更佳地，每一组外部鳍片数量为多个，且同一组的各该外部鳍片间是相互平行排列或呈辐射状排列。
较佳地，该第一管部远离该束缩部的一端即为该内部流道的该第一端。更佳地，该基座还包括一同轴连接于该第二管部且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状延伸部，该内部流道的第二端即该延伸部开口端；该灯罩单元包括一盖设于该延伸部的开口的盖板，该第二开孔即贯穿设置于该盖板。更佳地，该延伸部的管径与深度的比值介于1.3至1.9间。
若该基座不包括该延伸部，也可设计该灯罩单元包括一设置于该第二管部末端且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状集流件，及盖设于该集流件的开口的盖板，该第二开孔即贯穿设置于该盖板；该内部流道的第二端即该集流件的开口端。较佳地，该集流件的直径与深度的比值介于1.3至1.9间。
较佳地，该发光单元包括多个至少设置于该基座的第二管部与该束缩部的外表面的电路板，及多个安装于各该电路板上的LED封装体。更佳地，该基座还包括一连接于该第二管部且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状延伸部；该发光单元的电路板还设置于该基座的延伸部外表面。更佳地，该连接件可分离地安装于第一管部，该连接件包括一底壁及一第一环形壁；该底壁呈环形板状，该至少一第一开孔是形成于该底壁，该第一环形壁是自该底壁的内环缘朝远离该第一管部的方向延伸；该具内部流道的灯具还包含一套接于该连接件的第一环形壁且用以与外部电源电性连接的导接座。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：利用基座的第一、第二管部及束缩部构成内部流道，经过发光单元加热的空气以热对流的方式流出并吸入冷空气，并且该内部流道的渐缩机制能增加空气的流速，以加强热对流的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是一现有立体组合图，说明散热设计；
图2是一立体组合图，说明本发明具内部流道的灯具的第一较佳实施例；
图3是一对应图2的立体分解图；
图4是一对应图2的立体剖面图；
图5是一正面剖视图，说明本实施例的内部流道；
图6是一立体组合图，说明本发明具内部流道的灯具的第二较佳实施例；
图7是一对应图6的立体分解图；
图8是一对应图6的立体剖面图；
图9是一正面剖视图，说明本实施例的内部流道；
图10是一立体组合图，说明本发明具内部流道的灯具的第三较佳实施例；
图11是一对应图10的立体分解图；
图12是一对应图10的一立体剖面图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及三个较佳实施例，对依据本发明提出的具内部流道的灯具的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参阅图2、图3及图4，本发明具内部流道的灯具1的第一较佳实施例包含一基座2、一发光单元3、一灯罩单元4，及一导接座5。
基座2包括以导热材质一体压铸成形的一第一管部21、一管径小于第一管部21的第二管部22、一连接第一管部21与第二管部22的束缩部23、一连接于第二管部22的远离束缩部23的一端(以下称末端)的钵状延伸部24、多个自第二管部22的内表面凸伸的内部鳍片25，及多个呈长片状的外部鳍片26。延伸部24以钵底连通第二管部22，开口朝向灯罩单元4的顶部。外部鳍片26相间隔地设置于延伸部24、第二管部22、束缩部23及第一管部21的外表面。
第一管部21、束缩部23、第二管部22与延伸部24同轴，且共同界定出一内部流道101，且第一管部21围绕界定的面积与第二管部22围绕界定的面积比大于2.25，因此束缩部23具有一束缩斜率。本实施例中，延伸部24的管径与深度的比值介于1.3至1.9间，此比例设计可达到较佳流场集中效果且避免产生流场阻抗。内部流道101以及束缩设计的作用在下文介绍相关元件后说明。
在本实施例，外部鳍片26是以三片一组，共四组；每组以内部流道101为轴心呈辐射状排列，且组与组间夹约90度角。同一组的各片外部鳍片26间相互平行排列。然而，外部鳍片26的组数以及每组片数不以前述为限，需考量发光单元3的配置，以不影响出光为原则。此外，外部鳍片26的外侧缘采流线形设计，有助于外部流场空气的流通，提高外部鳍片26的热交换效率。
除了前述一体成型的第一管部21、第二管部22、束缩部23、延伸部24、内部鳍片25及外部鳍片26外，基座2还包含一可分离地安装于第一管部21远离束缩部23的一端(即内部流道101的其中一端，下文中称其为内部流道101的第一端102)的连接件27。连接件27形成多个贯穿且相互间隔的第一开孔270，具体而言，连接件27包括一呈环形板状的底壁271及一自底壁271的内环缘朝远离第一管部21的方向延伸的第一环形壁272。前述贯穿的相互间隔的第一开孔270是形成于底壁271。值得一提的是，本发明的连接件27不以本实施例的设计为限，也可以是一体成型地连接于第一管部21。
发光单元3设置于基座2外表面，发光单元3发光产生的热传导至基座2。在本实施例，发光单元3包括多个设置于第二管部22、束缩部23与延伸部24的外表面的电路板31、多个安装于各个电路板31上的LED封装体32，及一容设于基座2的第一管部21内的驱动器33。驱动器33与电路板31以及导接座5相互电性连接，导接座5用以与外部电源电性连接。驱动器33固定方式为，先使连接件27的第一环形壁272与导接座5套接，接着使驱动器33组装其中，此时驱动器33只有下半部容置于连接件27的第一环形壁272中，底部由导接座5撑托；接着在导接座5、连接件27的第一环形壁272与驱动器33间灌注绝缘胶体6而保护固定驱动器33，再使驱动器33伸入第一管部21，并以底壁271固定于第一管部21末端。由此可看出，本实施例的连接件27的设计可在灌注绝缘胶体6时，不会封闭第一开孔270。
参阅图3及图5，本实施例发光单元3的LED封装体32摆放位置及角度为：当中多颗放置于束缩部23外表面的电路板31上，由于束缩部23具有束缩斜率的关系，使得这些位于束缩部23外表面的LED封装体32会斜朝灯罩单元4顶部方向出光；当中多颗LED封装体32沿着第二管部22外表面的电路板31间隔放置而水平径向出光；其余数颗LED封装体32则放置于延伸部24外表面的电路板31上，由于本实施例的延伸部24呈钵状，外表面具有一斜率，使得这部分LED封装体32会斜朝远离灯罩单元4顶部方向出光。借此，本实施例具内部流道的灯具1可提供270度至360度的出光角范围。
灯罩单元4包覆发光单元3，包括一盖设于延伸部24的开口的盖板41，及多个粘着固定于各组外部鳍片26间的可透光灯罩本体42。灯罩本体42顶缘与盖板41固定，底缘则与基座2的第一管部21或连接件27外表面固定。盖板41形成多个贯穿的第二开孔410。盖板41与灯罩本体42分别可以用可透光材料射出成型或拉伸成型。
以下详细介绍内部流道101的作用。参阅图4及图5，内部流道101具有一第一端102及一第二端103，第一端102即第一管部21邻近底壁271的一端并与连接件27连接，第二端103即延伸部24邻接灯罩单元4的盖板41的一端。
以灯具1往下照射的使用状态来说，也就是导接座5位于上方，通过内部流道101的内部流场如图5箭头所示。当发光单元3的LED封装体32发光产生热，热传导至基座2的束缩部23、第二管部22、部分的延伸部24以及内部鳍片25与内部流道101内的空气进行热交换，空气受热后成为热空气而往上流，带动外部冷空气从下方流入，借此产生内部流场。冷空气通过灯罩单元4的盖板41的第二开孔410流入内部流道101，流经内部鳍片25及驱动器33后从底壁271的第一开孔270流出，借此带走发光单元3的LED封装体32与驱动器33运作产生的热。更重要的是，由于第一管部21与第二管部22面积比大于2.25的设计，建立了内部流道101的束缩机制，内部流场因此基于柏努利定律(Bernoulli theorem)-在体积流率相同的条件下，空气流速与截面积成反比，在通过管径较小的第二管部22时流速自然增加，借此加速冷却效率。
当然，灯具1的使用状态也可能与前述方向(图5)相反，也就是导接座5位于下方，此时热空气往上流是通过灯罩单元4的第二开孔410流出，冷空气从基座2底壁271的第一开孔270流入，流经驱动器33及内部鳍片25后再由第二开孔410流出。
参阅图6至图9，本发明具内部流道的灯具1的第二较佳实施例与第一较佳实施例的差别一部分在于，第二较佳实施例的基座2不包括延伸部24，也就是说基座2压铸成形时无需考虑延伸部24的设计；另一方面，第二较佳实施例的灯罩单元4则还包括一设置于第二管部22末端且开口朝向灯罩单元4的盖板41的钵状集流件43。集流件43可以与盖板41一体射出成型。因此，本实施例是由等同轴的第一管部21、束缩部23、第二管部22与集流件43共同界定出内部流道101，内部流道101的第二端103为集流件43邻接灯罩单元4的盖板41的一端。本实施例中，集流件43的直径与深度的比值介于1.3至1.9间，此比例设计可达到较佳流场集中效果且避免产生流场阻抗。
对应于此设计，发光单元3的电路板31仅设置于第二管部22、束缩部23外表面，因此发光单元3的LED封装体32摆放位置及角度仅有当中多颗放置于束缩部23外表面的电路板31上，以及数颗LED封装体32沿着第二管部22外表面的电路板31间隔放置，所以部分LED封装体32斜朝灯罩单元4顶部方向出光，部分水平径向出光；再配合灯罩本体42的设计补强朝向远离灯罩单元4顶部方向的出光效果。
第二较佳实施例与第一较佳实施例的另一差别在于，基座2的连接件27还包括一自底壁271的内环缘朝向第一管部21方向延伸的第二环形壁273。驱动器33固定方式为，先使连接件27的第一环形壁272与导接座5套接，接着使驱动器33组装其中，此时驱动器33整体容置于连接件27的第一环形壁272与第二环形壁273中，底部由导接座5撑托；接着在导接座5、第一环形壁272、第二环形壁273与驱动器33间灌注绝缘胶体6而保护固定驱动器33，再以连接件27的第二环形壁273伸入第一管部21，并以底壁271固定于第一管部21末端。本实施例连接件27的设计同样在灌注绝缘胶体6时，不会封闭第一开孔270；且大范围保护固定驱动器33。
第二较佳实施例与第一较佳实施例的再一差别在于基座2的外部鳍片26的排列方式，同一组的各片外部鳍片26间呈辐射状排列。如此一来，外部流场更容易流入外部鳍片26与外部鳍片26间而提高热交换效率。
参阅图10至图12，本发明具内部流道的灯具1的第三较佳实施例与第二较佳实施例的差别一部分在于，基座2不包括外部鳍片26；灯罩单元4的灯罩本体42因此不是一片一片粘着固定于各组外部鳍片26间，而是灯罩本体42彼此相互粘着固定，顶缘与盖板41固定，底缘则与基座2的第一管部21或连接件27外表面固定。
综上所述，利用内部流道101与外部流场的设计将热量由内部鳍片25与外部鳍片26交换至内部流场与外部流场内的空气，再以热对流的方式将热由空气疏导至外界。除此之外，外部鳍片26设计成流线形以延长外部流场经过外部鳍片26的流场分离点，提高热交换效率，加上内部流道101具有束缩机制，使内部流场在通过第二管部22时流速增加而加速冷却效率，有效解决发光单元3的散热问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种具内部流道的灯具，包含一基座、一设置于该基座外表面的发光单元，及一固定于该基座并包覆该发光单元的灯罩单元；其特征在于：该基座包括一第一管部、一第二管部、一连接该第一管部与第二管部的束缩部，及一连接件，至少该第一管部、束缩部与第二管部同轴且共同界定出一内部流道，该内部流道具有相反的一第一端及一第二端，该连接件设于该内部流道的第一端，并形成至少一第一开孔；该发光单元发光产生的热传导至该基座；灯罩单元的顶部位置对应该内部流道的第二端，该顶部贯穿形成至少一第二开孔；该基座因前述热而温度升高，并与该内部流道中的空气热交换成为热空气，该热空气从该第一开孔及该第二开孔其中一者流出，带动冷空气从该第一开孔及该第二开孔其中另一流入而产生内部流场。
2.如权利要求1所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该第二管部的管径小于该第一管部的管径，该内部流场在通过该第二管部时流速增加。
3.如权利要求2所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该第一管部与该第二管部所围绕界定的面积比大于2.25。
4.如权利要求1所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该基座还包括多个自该第一管部、第二管部及束缩部其中至少一的内表面凸伸的内部鳍片，且该第一管部、第二管部、束缩部及内部鳍片是由导热材质制成。
5.如权利要求1所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该基座还包括多个呈长片状且相间隔地设置于该第二管部、束缩部及第一管部外表面的外部鳍片，且该第一管部、第二管部、束缩部及外部鳍片是由导热材质制成。
6.如权利要求5所述的具内部流道的灯具，其特征在于：所述外部鳍片以至少一片为一组且以该内部流道为轴心呈辐射状排列。
7.如权利要求6所述的具内部流道的灯具，其特征在于：每一组外部鳍片数量为多个，且同一组的各该外部鳍片间是相互平行排列或呈辐射状排列。
8.如权利要求1所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该第一管部远离该束缩部的一端即为该内部流道的该第一端。
9.如权利要求8所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该基座还包括一同轴连接于该第二管部且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状延伸部，该内部流道的第二端即该延伸部开口端；该灯罩单元包括一盖设于该延伸部的开口的盖板，该第二开孔即贯穿设置于该盖板。
10.如权利要求9所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该延伸部的管径与深度的比值介于1.3至1.9间。
11.如权利要求8所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该灯罩单元包括一设置于该第二管部末端且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状集流件，及盖设于该集流件的开口的盖板，该第二开孔即贯穿设置于该盖板；该内部流道的第二端即该集流件的开口端。
12.如权利要求11所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该集流件的直径与深度的比值介于1.3至1.9间。
13.如权利要求1至12中任一项所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该发光单元包括多个至少设置于该基座的第二管部与该束缩部的外表面的电路板，及多个安装于各该电路板上的LED封装体。
14.如权利要求13所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该基座还包括一连接于该第二管部且开口朝向该灯罩单元的顶部的钵状延伸部；该发光单元的电路板还设置于该基座的延伸部外表面。
15.如权利要求14所述的具内部流道的灯具，其特征在于：该连接件可分离地安装于第一管部，该连接件包括一底壁及一第一环形壁；该底壁呈环形板状，该至少一第一开孔是形成于该底壁，该第一环形壁是自该底壁的内环缘朝远离该第一管部的方向延伸；该具内部流道的灯具还包含一套接于该连接件的第一环形壁且用以与外部电源电性连接的导接座。
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