CN102797984A - 灯管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种灯管，包含：一灯管主体，该灯管主体的内部设有一发光模块及一电性连接于该发光模块的第一电子元件，该灯管主体上具有至少一对应该第一电子元件的开口部；至少一散热件，其固设于该开口部；其中，该散热件针对该第一电子元件提供一第一方向散热路径。本发明主要利用散热件配合辅助散热件与导热材料所形成的多重散热路径针对驱动电路中温度较高(或温度最高)的电子元件进行散热。

Description

灯管
技术领域
本发明涉及一种灯管，尤其涉及一种具有多重散热路径的灯管。
背景技术
因发光二极管的低功率消耗与低污染特性，其渐渐被应用于照明领域，例如已有业者开发发光二极管灯管来取代现有日光灯，以将发光二极管导入一般家用或办公使用的照明设备。
以发光二极管灯管而言，发光二极管灯管对温度相当敏感，一般来说，发光二极管的接面温度(junction temperature，Tj)在125℃以下，发光二极管灯管才可以避免性能下降所导致的失效问题；另一方面，发光二极管灯管沿着其管轴(tube shaft)方向会有温度上的差异，此温度差异可造成位于发光二极管灯管不同位置上的发光二极管出现不同的发光特性，使得发光二极管灯管出现发光不均的问题。
更进一步说明，发光二极管灯管的温度上升的来源主要可分为发光二极管本身的物理特性及驱动发光二极管作动的电路所发出的热量。举例而言，发光二极管晶片的发光层在点亮时温度会上升；另外，驱动电路如变压器、电阻等电子元件在运作时亦会发出的热量，而当发光二极管灯管的温度上升，可能会导致发光二极管灯管寿命及性能下降的问题。再一方面，发光二极管灯管在使用上会出现温度差异的现象，若考量驱动电路的变压器等元件所发出的热量，其会更进一步提高发光二极管灯管的温度分布差异性，此一温度分布的差异现象会使得发光二极管灯管中的发光二极管出现发光不均的问题，进而降低发光二极管灯管的品质。
发明内容
本发明目的之一，在于提供一种灯管，其可有效地降低驱动电路的温度，例如降低驱动电路中温度较高的元件的温度，进而减少灯管在轴向方向的温度差异性，更可达到保护灯管中的发光模块的效果。
本发明实施例提供一种灯管，包含：一灯管主体，具有至少一开口部，该开口部是由部分挖空该灯管主体所成型；至少一散热件，固设于该开口部；一支架件，设于该灯管主体的内部；一发光模块，设于该支架件的一侧；一第一电子元件，电性连接该发光模块，且对应该开口部而设置于该支架件的另一侧；以及一第一导热材料，实质地包覆该第一电子元件，且接触该至少一散热件的内表面；其中，该第一电子元件与该散热件借由该第一导热材料相互连接，该第一电子元件通过该第一导热材料与该散热件所界定出的第一方向散热路径而进行散热。
本发明具有以下有益的效果：本发明主要利用散热件配合辅助散热件与导热材料所形成的多重散热路径针对驱动电路中温度较高(或温度最高)的电子元件进行散热。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1显示本发明第一实施例的灯管的示意图。
图2显示本发明第二实施例的灯管的分解示意图。
图2A显示本发明第二实施例的灯管的侧视图。
图3显示本发明第三实施例的灯管的示意图。
图3A显示本发明第三实施例的灯管的分解示意图。
图3B显示本发明第三实施例的灯管的组合示意图。
图3C显示本发明第三实施例的灯管的另一视角组合示意图。
图4显示本发明第三实施例的灯管的侧视图。
【主要元件符号说明】
10    灯管主体      101    开口部
11    散热件        111    鳍片结构
                      112    支撑结构
12    发光模块
13    第一电子元件
14    支架件        141A    第一表面
                    141B    第二表面
                    142     定位柱
                    143     凸柱
15    辅助散热件    150     金属片
                    151     穿孔
                    152     侧部
                    153     连接部
16A   第一导热材料
16B   第二导热材料
17    第二电子元件
18    绝缘层
D1    第一方向散热路径
D2    第二方向散热路径
D3    第三方向散热路径
SA    第一电路板
SB    第二电路板
G     间隙
具体实施方式
本发明提出一种灯管，其可有效地降低元件的温度，且在结构上不会造成重量的增加。
请参考图1；本发明所提出的灯管至少包括灯管主体10及组装于灯管主体10中的散热件11，灯管主体10为一长条状的灯管，灯管主体10的内部至少设有发光模块12及电性连接于发光模块12的第一电子元件13，而灯管主体10开设有一对应第一电子元件13的开口部101(如图2所示)，开口部101是由部分挖空该灯管主体10所成型，前述的散热件11则装设于开口部101，例如以卡勾、螺锁或其他固定方式固接于开口部101，且散热件11和第一电子元件13间具有一第一导热材料16A。借此，散热件11和导热材料16A的直接连结即可针对第一电子元件13提供一第一方向散热路径D1(即垂直于灯管主体10管轴的垂直方向，其为朝开口部101的方向)，以有效散逸第一电子元件13所发出的热量至外部空气。由于开口部101是由部分挖空该灯管主体10所成型，故其面积可控制在仅裸露出第一电子元件13，而前述的散热件11的尺寸仅需可盖合于开口部101即可，故散热件11并不会造成本发明的灯管在重量上的增加。
更具体的说，灯管主体10的内部设有一支架件14，以用于支撑前述的发光模块12、第一电子元件13等等，例如发光模块12及该第一电子元件13可分别设于支架件14的相对两侧；支架件14具有第一表面141A及相对的第二表面141B，第一电子元件13设于组装于第一表面141A的第一电路板SA，在具体的结构中，该第一表面141A凸设有多个定位柱142及凸柱143，而承载有第一电子元件13的第一电路板SA被定位柱142所限位，而凸柱143则抵顶于第一电路板SA，使第一电路板SA与第一表面141A之间具有一间隙G，较佳地，第一电路板SA的下表面设有一绝缘层18，以隔离第一电路板SA与支架件14的凸柱143；而第二电路板SB则是组装于第二表面141B，以用于承载发光模块12。另外，在具体实施例中，第一电子元件13可为发光二极管的驱动电路中发出较高热量者，例如变压器等，而发光模块12可为发光二极管，但不以此为限。
当灯管提供发光效果时，第一电子元件13会因运作而产生高热，在上述结构中，第一电子元件13所产生的热量会由散热件11所形成的第一方向散热路径D1散逸致外部环境中，且间隙G会形成空气隔绝的效果，使前述热量不易传导至发光模块12，故可降低第一电子元件13的热量对发光二极管的影响，亦使灯管中的发光二极管之间不会产生过大的温度差异，进而达到均匀的光分布。
再者，散热件11可为一导热金属所制作，如利用铝挤型所制成，散热件11较佳地具有对应于灯管主体10的弧状结构，且散热件11的外表面更成型有鳍片结构111及/或支撑结构112，鳍片结构111可提升散热件11的导热/散热效率，而在本实施例中，支撑结构112可为一管状的吊挂结构，其可用于固定于灯座(图未示)或其他物件上，以支撑并保持灯管主体10的长、直态样，避免灯管主体10因重力而产生弯曲的变形。借此，本发明可利用散热件11将第一电子元件13所产生的热量散逸至灯管主体10外部，以有效提高灯管的寿命，而散热件11的重量并不会造成灯管的整体重量的大幅上升。
请先参考图2及图2A，其为本发明的第二实施例，其主要显示灯管更包括邻设于第一电子元件13的辅助散热件15及第一导热材料16A，如图所示，辅助散热件15为两片金属片150所组成；前述两金属片150借由第一导热材料16A而对应地设于该第一电子元件13的两侧，更具体的说，前述两金属片150均可为矩形的金属板体，前述两金属片150相邻近的一端被第一导热材料16A所包覆而固定，且第一电子元件13设于前述两金属片150之间的间隔位置，借此，前述两金属片150所延伸的长度即可增加第一电子元件13的散热面积，亦可针对第一电路板SA上的第二电子元件17进行散热。然而，前述两金属片150的形状可依据实际的应用加以变化，并不限于本文所述的内容。在此实施例中，第一电子元件13可借由第一导热材料16A和散热件11的相互连结，以提供第一方向散热路径D1(即垂直于灯管主体10管轴的垂直方向，可参考图1，其朝开口部101的方向)，此外，第一电子元件13也可借由第一导热材料16A和辅助散热件15的相互连结，以提供第二方向散热路径D2(即平行于灯管主体10管轴的方向，可参考图2A，其沿着辅助散热件15的长度方向)。本实施例借由提供第一方向散热路径D1和第二散热路径D2，有效降低第一电子元件13的元件温度。
此外，由于第一电路板SA上更设有多个第二电子元件17，如电容、电阻或MOS开关等等，第二电子元件17较佳地被辅助散热件15所遮蔽，且第二电子元件17与辅助散热件15之间进一步包含一第二导热材料16B，故使第二电子元件17所产生的热量可借由辅助散热件15与该第二导热材料16B所界定的散热路径而传导以进行散热，进而避免热量累积所造成的温度差异。然而，辅助散热件15并不限定于上述的结构，且辅助散热件15较佳绝缘于第一电子元件13或第二电子元件17，以避免产生短路的问题。另外，第二导电材料16B亦可整个包覆第二电子元件17，如同第一导电材料16A包覆第一电子元件13般，可进一步提供的第二电子元件17侧面方向的散热路径。
请参考图3，其显示本发明的第三实施例，其与前述实施例的差异在于，辅助散热件15和第一导热材料16A的结构与第二实施例不同，在具体结构上，辅助散热件15可借由第一导热材料16A而对应地组装于该第一电子元件13，且辅助散热件15实质对称地朝该第一电子元件13的两侧延伸，例如配合图3A及图4所示，辅助散热件15上设有一穿孔151，该第一电子元件13穿设于该穿孔151中，并利用第一导热材料16A将穿孔151与第一电子元件13加以包覆，使辅助散热件15固定地组装于该第一电子元件13，而辅助散热件15更具有设于穿孔151两侧的两侧部152及连接两侧部152的两连接部153，两侧部152则对称地设于第一电子元件13的两侧。第一电子元件13借由第一导热材料16A而连接两侧部152和两连接部153，而辅助散热件15所延伸的两侧部152即可增加第一电子元件13的散热面积，以利用第一导热材料16A和两侧部152的连接态样针对该第一电子元件13提供一第二方向散热路径D2(如图4所示的平行于灯管主体10管轴的方向)，换言之，第二方向散热路径D2实质地由辅助散热件15所延伸的两侧部152所形成的散热路径。另一方面，第一电子元件13更可借由第一导热材料16A和两连接部153将热传到支撑架14，以提供第三方向散热路径D3，故第一电子元件13的所产生的热可借由第一导热材料16A、辅助散热件15传导至支撑架14，借由支撑架14进行散热。同样地，在本实施例中，第二电子元件17所产生的热量可借由辅助散热件15与该第二导热材料16B所界定的散热路径而传导以进行散热。
综合而言，本实施例可提供三个方向的散热路径：第一、第二及第三方向散热路径D1、D2、D3。其中，由于第一导热材料16A实质地包覆第一电子元件13且接触于散热件11的内表面，因此，第一电子元件13可借由第一导热材料16A和散热件11的相互连结所提供的第一方向散热路径D1进行散热(即垂直于灯管主体10管轴的垂直方向，可参考图3A的X轴向，其朝开口部101的方向)。再者，辅助散热件15所延伸的两侧部152可提供第一电子元件13借由第一导热材料16A和辅助散热件15的相互连结所形成第二方向散热路径D2进行散热(如图4所示的平行于灯管主体10管轴的方向，亦可参考图3A的Y轴向，其沿着辅助散热件15的长度方向)。更者，第一电子元件13更可借由第一导热材料16A和辅助散热件15将热传到支撑架14，以提供第三方向散热路径D3(垂直于灯管主体10管轴的水平方向，可参考图3A的Z轴向，其沿着辅助散热件15的宽度方向)。借此，即可有效地将第一电子元件13的热量散逸至灯管主体10外部，而第二方向散热路径D2更可避免热量在管轴方向上形成集中的问题。
以下将详细说明本实施例于灯管中制作辅助散热件15及第一导热材料16A的方法。首先将支架件14、至少具有前述第一电子元件13与第二电子元件17的第一电路板SA、及具有发光模块12的第二电路板SB组装于灯管主体10中，并使第一电子元件13的位置对应于灯管主体10的开口部101；接着，利用模具进行第一次填胶步骤，以初步将第一导热材料16A灌注于第一电子元件13的周围，在此步骤中，第一导热材料16A可选用K值(导热系数)较大的树脂，如K＝0.03w/m.K.的环氧树脂；第一导热材料16A亦可K＝3.1w/m.K.的导热黏土；或是可选用适当K值的导热材；接着将辅助散热件15装设于第一电子元件13上，使辅助散热件15对称地延伸于第一电子元件13的两侧；接着，再次利用模具进行第二次填胶步骤以填入第一导热材料16A，使第一导热材料16A实质地包覆第一电子元件13，而由图3所示的局部剖视图，辅助散热件15局部地被第一导热材料16A所包覆，在此步骤中，所填入的导热材可同于或不同于第一次填胶步骤所使用的导热材；最后，将散热件11组装于灯管主体10的开口部101，并使散热件11的内表面接触于第一导热材料16A。借此，第一导热材料16A可有效地将第一电子元件13的热量加以散逸以避免第一电子元件13的热量集中于灯管主体10中，进而解决灯管内的温度出现过大落差的问题。
另一方面，考虑散热件11的散热面积所带来的散热效率，以沿着灯管主体10的轴向来分析(如图3所示)，在前述实施例中，散热件11的长度较佳为第一电子元件13的长度的约2至3倍；再者，在第二、第三实施例中，辅助散热件15的长度较佳为散热件11的长度的约2倍。
综合上述，本发明利用散热件11、辅助散热件15与第一导热材料16A所形成的散热路径针对驱动电路中温度较高(或温度最高)的电子元件进行散热，即可解决该电子元件的高温造成灯管的温度落差的问题。
综上所述，本发明至少具有以下优点：
1、本发明针对驱动电路中温度较高(或温度最高)的电子元件进行散热，以降低前述电子元件的温度，例如在实际的量测中，变压器的温度可由传统灯管中的约125℃下降至本发明的灯管中的约100℃。
2、承1，由于本发明可降低驱动电路中温度较高的元件的温度，故可使灯管的整体温度较为均匀，而较为均匀的温度分布亦使得发光模块的出光分布较为均匀：另一方面，灯管更具有较长的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的权利要求范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种灯管，其特征在于，包含：
一灯管主体，具有至少一开口部，该开口部是由部分挖空该灯管主体所成型；
至少一散热件，固设于该开口部；
一支架件，设于该灯管主体的内部；
一发光模块，设于该支架件的一侧；
一第一电子元件，电性连接该发光模块，且对应该开口部而设置于该支架件的另一侧；以及
一第一导热材料，包覆该第一电子元件，且接触该至少一散热件的内表面；
其中，该第一电子元件与该散热件借由该第一导热材料相互连接，该第一电子元件通过该第一导热材料与该散热件所界定出的第一方向散热路径而进行散热。
2.如权利要求1所述的灯管，其特征在于，该支架件具有一第一表面，该第一电子元件设于一组装于该第一表面的第一电路板，且该第一表面凸设有多个抵顶于该第一电路板的凸柱，使该第一表面与该第一电路板之间具有一间隙。
3.如权利要求1所述的灯管，其特征在于，该支架件具有一相对该第一表面的第二表面，该发光模块设于一组装于该第二表面的第二电路板。
4.如权利要求1所述的灯管，其特征在于，还包括至少一辅助散热件，其中该辅助散热件邻设于该第一电子元件，且该辅助散热件对称地朝该第一电子元件的两侧延伸，该第一电子元件与该辅助散热件借由该第一导热材料相互连接，该第一电子元件通过该第一导热材料与该辅助散热件而进行散热。
5.如权利要求1或4所述的灯管，其特征在于，该散热件的外表面还成型有鳍片结构。
6.如权利要求1或4所述的灯管，其特征在于，该散热件的外表面还成型有鳍片结构及支撑结构。
7.如权利要求4所述的灯管，其特征在于，还包括至少一个设于该第一电路板上的第二电子元件，其中该第二电子元件被该辅助散热件所遮蔽，且该第二电子元件与该辅助散热件之间还包含一第二导热材料，该第二电子元件借由该辅助散热件与该第二导热材料所界定的散热路径进行散热。
8.如权利要求4所述的灯管，其特征在于，该散热件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度为该第一电子元件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度的2至3倍；该辅助散热件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度为该散热件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度的2倍。
9.如权利要求4所述的灯管，其特征在于，该辅助散热件上设有一穿孔、两侧部及连接该两侧部的两连接部，该第一电子元件穿设于该穿孔中使该辅助散热件组装于该第一电子元件，该第一导热材料包覆该穿孔与该第一电子元件，该辅助散热件的该两侧部对称地设于该第一电子元件的两侧，该第一电子元件借由该第一导热材料而连接该两侧部和该两连接部，该第一电子元件通过该第一导热材料和该两侧部所界定的第二方向散热路径，及该第一导热材料和该两连接部所界定的第三方向散热路径而进行散热。
10.如权利要求4所述的灯管，其特征在于，该辅助散热件由两金属片所组成，该第一电子元件通过该第一导热材料而连接该两金属片，且该辅助散热件对应地设于该第一电子元件的两侧，该第一电子元件通过该第一导热材料与该两金属片所界定的第二方向散热路径而进行散热。
11.如权利要求1所述的灯管，其特征在于，该散热件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度为该第一电子元件沿着该灯管主体的轴向所延伸的长度的2至3倍。
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