CN103133917A - Led照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED照明装置,包括:一散热座,具有由复数的多个管体形成的层状结构;以及一基板,置于该散热座之上且搭载有至少一LED发光组件。本发明提供的具有管体构成的散热座的LED照明装置具有比公知技术更好的散热效率。

Description

LED照明装置
技术领域
本发明涉及LED照明装置,尤其涉及具有高散热效能的LED照明装置。
背景技术
发光二极管(LED)是一种将电能转换为光的组件。相对于白炽灯光源,LED具有低耗电、体积小、高效率、切换速度快与寿命长的优点。因此,将LED应用灯泡等的照明装置变得更为普遍。然而,散热与指向性照射仍然是LED应用于一般照明装置的主要课题。
图1是传统LED灯泡的立体图。图2a为图1所示的传统LED灯泡的散热座的立体图。图2b为图1所示的传统LED灯泡的电源驱动器的立体图。LED灯泡10包括至少一LED发光组件11(以后简称LED)、一灯罩12、一散射座13、一螺旋部14、与一电源驱动器(未显示于图1)。灯罩12的配置是用以漫射或散射LED 11所发射的光。螺旋部14用以将LED灯泡10旋转固定至灯座。散热座13为鳍状构造,包括绕着一轴配置的多个鳍片,其中散热座13的中心会挖空用以放置电源驱动器15。
对于传统的LED灯泡来说,散热座13必须挖空来放至电源驱动器15,这样一来造成了体积的增加。因此,传统的LED灯泡在散热方面有改善的空间。本发明有鉴于此,提出一种具有新构造的散热座的LED照明装置,并且拥有比公知技术更好的散热效率。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明提供一种LED照明装置,包括:一散热座,具有由多个管体形成的层状结构;以及一基板,置于该散热座的上且搭载有至少一LED发光组件。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,所述多个管体包括:多个第1管体,在平面上并排于第1方向,构成第1层;多个第2管体,在平面上并排于第2方向,构成第2层。而散热座包括多个第1层与第2层,彼此交替堆栈。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,该第1方向与该第2方向垂直,而所述多个管体的截面为矩形。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,所述多个管体还包括多个第3管体,垂直于该第1层与该第2层的平面,该第3管体穿过多个该第1层及该第2层,但不会到达该层状结构的顶部平面与底部平面。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,所述多个管体的成分包括表面镀镍的铝,或者所述多个管体的成分包括铜。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,该基板还搭载有一电源驱动模块,用以驱动该LED发光组件。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,该LED照明装置还包括:一柱状透镜,盖住该LED发光组件,且该柱状透镜混合有荧光粉。
就该柱状透镜来说,该柱状透镜具有一柱状凹部,用以收容该LED发光组件,且该柱状凹部的反对面为一曲面。其中该曲面为凸面或凹面。当该曲面为凹面时,由该曲面所围绕的空间的形状为一截头锥体,该截头锥体具有一对平行的帽端面与底端面。在一个实施例中,该截头锥体的侧表面与该底端面夹角大于30度,并且该帽端面的直径大于该LED发光组件的直径。
在根据本发明实施例的LED照明装置中,该LED发光组件包括一白光LED发光组件、一红光LED发光组件、一绿光LED发光组件与一蓝光LED发光组件。其中该白光LED发光组件位于该基板的中央,该红光LED发光组件、该绿光LED发光组件与该蓝光LED发光组件围绕该白光LED发光组件。在这个情况下,该基板还搭载有一调节IC与一开关电路,该开关电路可切换至多个状态用以控制各颜色的该LED发光组件,选择需要的色光。
本发明还提供一种LED照明装置,包括:一散热座,具有一由多个管体堆栈而成的层状结构;以及多个光引擎,每一光引擎包括:一基板,置放于该散热座;一LED发光组件,搭载于该基板;以及一电源驱动器模块,搭载于该基板,用以驱动该LED发光组件,其中根据电力需求,所述多个光引擎中至少一个被选择来发光。
根据本发明,提出了一种LED照明装置,具有管体构成的散热座,故散热效率比公知技术好。
附图说明
图1是传统LED灯泡的立体图。
图2a为图1所示的传统LED灯泡的散热座的立体图。
图2b为图1所示的传统LED灯泡的电源驱动器的立体图。
图3a是根据本发明实施例的LED灯泡的立体图。
图3b是图3a所示LED灯泡除去灯罩后的立体图。
图3c是图3b所示LED灯泡除去光引擎后的立体图。
图4是根据本发明实施例的散热座的立体图。
图5是根据本发明另一实施例的散热座的立体图。
图6示出根据本发明实施例的光引擎。
图7示出根据本发明另一实施例的光引擎。
图8a是根据本发明实施例的LED灯泡的一部分的立体图。
图8b是图8a所示的柱状透镜的立体图。
图8c是图8a所示的柱状透镜与LED的剖面图。
图9a是根据本发明另一实施例的柱状透镜的立体图。
图9b是图9a所示的柱状透镜的剖面图。
图10a是根据本发明另一实施例的柱状透镜的立体图。
图10b是图10a所示的柱状透镜的剖面图。
其中,附图标记说明如下:
10、20~LED灯泡;
11、21、61、81~LED发光组件(LED);
12、22、84~灯罩;
13、23、50~散热座;
14、24~螺旋部;
15~电源驱动器;
25、62、72~电源驱动器模块;
26、63、73、82~基板;
27~散热座外壳;
51、52、53~管体;
60、70~光引擎;
71W~白光LED发光组件(白光LED);
71R~红光LED发光组件(红光LED);
71G~绿光LED发光组件(绿光LED);
71B~蓝光LED发光组件(蓝光LED);
74~开关电路;
75~调节IC;
83、93、103~柱状透镜;
r1、r2、r3、r4、r5~凹部。
具体实施方式
图3a是根据本发明实施例的LED灯泡的立体图。如图3a所示,LED灯泡20其外观包括一灯罩22、一散热座外壳27与一螺旋部24。图3b是图3a所示LED灯泡除去灯罩后的立体图。在图3b中,可看见散热座23与置于散热座23上的基板26。在基板26上,搭载一LED 21、一电源驱动器模块25与其它外围电路。在此,基板26与其上的集成电路合称为光引擎。关于光引擎的细节将稍后说明。首先,以下的说明将先着重在散热座23的构造。
图3c是图3b所示LED灯泡除去光引擎后的立体图。如图3c所示,看起来像方块的散热座23置于散热座外壳27内。为了探讨散热座23的构造,图4示出了此方块状散热座的立体图。此散热座为一层状结构,每一层包括多个平行排列的管体。在实施例中,管体的截面为矩形,管体并且沿着X轴及Y轴方向配置。由沿着X轴方向配置的管体组成的层以及由沿着X轴方向配置的管体组成的层交互堆栈后形成散热座的整个层状结构。需注意的是为了配合底部窄缩的散热座外壳,散热座下层平面的面积可能会小于上层平面的面积。因此,层状结构中的管体数量与长度可能会随着越接近散热座底部而递减。
在此实施例中,层的数量并没有限制,但最好至少有6层。同样地,每层的管体数量也没有限制,但最好每层至少有3个管体。管体的大小也没有限制,例如散热座可同时由粗的管体构成的层与细的管体构成的层组成(参考后述的图5)。管体的材质可以是铝或铜,但并未限定于此,其它具有良好的散热效率的材料也可用来做成管体。然而,若管体的材质是铝,管体必须镀上焊料,例如镍,用来与其它管体焊接固定。
根据本实施例的散热座构造,在相同的体积下,管体构成的散热座的总表面积大于传统鳍状构造的散热座的表面积。因此,管体构成的散热座的散热效果会比传统的鳍状构造的散热座好。热能透过传导而快速地沿着X轴及Y轴方向传递。
图5是根据本发明另一实施例的散热座的立体图。在此实施例中,除了沿着X轴方向排列的管体51与沿着Y轴方向排列的管体52外,散热座50还包括多根沿着Z轴方向延伸的管体53。管体53用来作为烟囱的功用,使热通过对流传递。需注意的是管体53的端部不会抵到散热座50的顶部表面与底部表面。因为管体53的作用除了利用传导外也利用对流将热沿着Z轴传递而出,若管体53的端部抵到散热座50的顶部表面与底部表面,则没有足够的空间使空气流入或流出管体53。因此,管体53的底端必须与散热座50的底面保持适当的距离,管体53的顶端也必须与散热座50的顶面保持适当的距离,使得热对流可以实行。
根据本实施例的散热座构造,热可以同时通过传导及对流来传递。比起不具备沿着Z轴排列的管体的散热座来说,具有沿着Z轴排列的管体的散热座的散热效率更好。
图6示出根据本发明实施例的光引擎。因为本发明的散热座内部并没有空间来放置庞大的电源驱动器(如图2b所示的电源驱动器15),因此提出了光引擎60,将LED 61、电源驱动器模块62与其它外围电路都积体形成于单一基板63上。光引擎60只占据相当小的体积,因此可以放置于散热座的顶部表面。如此一来,本发明的灯泡不需要制造出放置庞大电源驱动器的空间,使得先前所述的层状构造的散热座能确实地应用于LED灯泡中。需注意的是对于白光LED灯泡来说,LED 61可以是白光LED或蓝光LED。如果是蓝光LED,就必须有其它的混合或涂布磷的附加透镜覆盖于此蓝光LED上。此混合或涂布磷的附加透镜可吸收至少一部分蓝光LED发射的蓝光再重新射出黄光。如此一来灯泡就能发出由蓝光与黄光混合的白光。关于附加透镜的细节将稍后说明。
图7示出根据本发明另一实施例的光引擎。如图7所示,基板上可以积体形成多个LED。光引擎70包括一基板73、多个LED 71W、71R、71G、71B、一电源驱动模块72、一开关电路74与一调节IC 75。LED包括位于基板73中心的白光LED 71W、至少一红光LED 71R、至少一绿光LED 71G及至少一蓝光LED 71B,其中红光LED 71R、绿光LED 71G及蓝光LED 71B围绕着白光LED 71W。开关电路74用来开启一部分的LED并关闭剩余的LED来产生需要的色光。在此构造中,灯泡可以发出不只一种色光,例如红、绿、蓝、黄、青、紫或白色光。调节IC 75用来动态地流过LED的电流,增加或减少电流的大小。需注意的是对于白光LED灯泡来说,光引擎70可直接发射白光,故不需要混合或涂布磷的附加透镜。
通过将光引擎70使用于LED光罩中,LED灯泡所发出的光的颜色与强度都可以简单地控制。因此,此LED灯泡可用来改变环境的气氛,以满足不同场合的需求。
图8a是根据本发明实施例的LED灯泡的一部分的立体图。在图8a中,灯泡的一部分包括一LED 81、一基板82、一柱状透镜83与一灯罩84。LED81是蓝光LED。柱状透镜83混合了磷,如先前所述,可用以吸收一部分的来自蓝光LED的蓝色光并重新射出黄色光。
图8b是图8a所示的柱状透镜的立体图。图8c是图8a所示的柱状透镜与LED的剖面图。由图8b及图8c可知,柱状透镜83在其柱体的两个端面分别具有凹部r1与r2。位于下端面的凹部r1提供了一个收容LED 81的空间。此空间也是柱状,而凹部r1的上表面相对于柱状透镜83为一个凹面。位于上端面的凹部r2所包围的空间形成一个具有圆形端面的截头锥体。具有圆形端面的截头锥体是一个锥体被两个平行平面切除后中间部分。截头锥体的一个较小平面称为帽(cap)端面,另一较大平面称为底(base)端面。在此,由凹部r2形成的截头锥体的底端面朝上,而帽端面朝下。在本实施例中,截头锥体的侧表面与底端面的夹角A最好大于30度,而截头锥体的帽端面的直径B最好大于LED 81的宽度。
根据柱状透镜83的构造,两凹部r1、r2分别提供一曲面来反射或折射LED 81发射的光。因此,光可以大的角度范围输出灯泡。以本实施例为例,此灯泡的照射角度可以大于270度。
图9a是根据本发明另一实施例的柱状透镜的立体图。图9b是图9a所示的柱状透镜的剖面图。由图9a及图9b可知,柱状透镜83与柱状透镜93的差异在于其凹部的形状。柱状透镜93在其柱体的两个端面分别具有凹部r3与r4。位于下端面的凹部r3形成了一个空间。此空间也是柱状,且凹部r3的上表面相对于柱状透镜93为一个凸面。位于上端面的凹部r4则使上端面为一个凹面。
图10a是根据本发明另一实施例的柱状透镜的立体图。图10b是图10a所示的柱状透镜的剖面图。如图10a及图10b所示,柱状透镜103的侧表面往外侧扩展而非垂直于下端面。此外,柱状透镜103只有在其柱体的下端面具有一个凹部r5。位于下端面的凹部r5形成了一个空间。此空间也是柱状,且凹部r5的上表面相对于柱状透镜103为一个凸面。柱状透镜103的上端面则是一个凸面。
根据以上三个实施例,只要位于柱状透镜下端面的凹部上表面与柱状透镜的上端面为曲面,用以将光反射或折射至大的照明角度,这些曲面并没有特别的限定。这些曲面相对于柱状透镜可以是凹面或凸面。再者,混合磷的柱状透镜可以提供比表面涂布磷的柱状透镜更均匀的白色光输出。
以上说明了根据本发明实施例的LED灯泡内的散热座、光引擎及柱状透镜。然而,此散热座与光引擎还可应用于其它的室内或室外照明装置,例如吊挂灯、地板灯、天井灯、或轨道灯等。在这些照明装置中,光引擎的数量并没有限制在1个。多个光引擎可以串联或并联使用。在这个情况下,开关电路或控制装置可以被设置于这种照明装置中,用以根据电力需求选择至少一个光引擎来发光。
虽然以上说明了本发明较佳的实施例,但本发明并不限于这些实施例。更进一步地说,本发明应包括由本领域技术人员可做的各种不同的变更或相似的配置。因此,本发明的技术范围将由申请专利范围以最广的解释方式来界定。

Claims (12)

1.一种LED照明装置,包括:
一散热座,具有由多个管体形成的层状结构;以及
一基板,置于该散热座之上且搭载有至少一LED发光组件。
2.如权利要求1所述的LED照明装置,其中所述多个管体包括:
多个第1管体,在平面上并排于第1方向,构成第1层;
多个第2管体,在平面上并排于第2方向,构成第2层。
3.如权利要求2所述的LED照明装置,其中散热座包括多个第1层与第2层,彼此交替堆栈,且该第1方向与该第2方向垂直,而所述多个管体的截面为矩形。
4.如权利要求2所述的LED照明装置,其中所述多个管体还包括多个第3管体,垂直于该第1层与该第2层的平面,该第3管体穿过多个该第1层及该第2层,但不会到达该层状结构的顶部平面与底部平面。
5.如权利要求4所述的LED照明装置,其中所述多个管体的成分包括铜或表面镀镍的铝。
6.如权利要求1所述的LED照明装置,其中该基板还搭载有一电源驱动模块,用以驱动该LED发光组件。
7.如权利要求1所述的LED照明装置,还包括:
一柱状透镜,盖住该LED发光组件,且该柱状透镜混合有荧光粉,
其中该柱状透镜具有一柱状凹部,用以收容该LED发光组件,且该柱状凹部的反对面为一曲面。
8.如权利要求7所述的LED照明装置,其中该曲面为凸面或凹面,
其中当该曲面为凹面时,由该曲面所围绕的空间的形状为一截头锥体,该截头锥体具有一对平行的帽端面与底端面。
9.如权利要求8所述的LED照明装置,其中该截头锥体的侧表面与该底端面夹角大于30度,且该帽端面的直径大于该LED发光组件的直径。
10.如权利要求1所述的LED照明装置,其中该LED发光组件包括一白光LED发光组件、一红光LED发光组件、一绿光LED发光组件与一蓝光LED发光组件,
其中该白光LED发光组件位于该基板的中央,该红光LED发光组件、该绿光LED发光组件与该蓝光LED发光组件围绕该白光LED发光组件。
11.如权利要求10所述的LED照明装置,其中该基板还搭载有一调节IC与一开关电路,该开关电路可切换至多个状态用以控制各颜色的该LED发光组件,选择需要的色光。
12.一种LED照明装置,包括:
一散热座,具有一由多个管体堆栈而成的层状结构;以及
多个光引擎,每一光引擎包括:
一基板,置放于该散热座;
一LED发光组件,搭载于该基板;以及
一电源驱动器模块,搭载于该基板,用以驱动该LED发光组件,
其中根据电力需求,所述多个光引擎中至少一个被选择来发光。
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