CN104100856A - 发光二极管灯泡 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管灯泡，其包含有一散热结构、一发光二极管模块、一灯头模块以及一发光二极管控制电路。所述发光二极管模块设置在所述散热结构的一侧，所述发光二极管模块用来发出光线。所述灯头模块安装在所述散热结构的另一侧，所述灯头模块用来耦接于所述发光二极管模块以及一交流电源，以使所述交流电源供电至所述发光二极管模块。所述发光二极管控制电路设置在所述灯头模块内且通过所述灯头模块耦接于所述交流电源，所述发光二极管控制电路用来以定功率的方式控制所述发光二极管模块发光。

Description

发光二极管灯泡

技术领域

本发明涉及一种发光二极管灯泡，特别是有关一种具有简化的电路结构的发光二极管灯泡。

背景技术

近来，由于发光二极管（Light Emitting Diode,LED）具有低能耗、寿命长及无须暖灯时间等优点，故配置有发光二极管的发光二极管灯泡已渐取代传统的灯泡，成为目前照明市场上的主要趋势之一。在现有技术的应用上，发光二极管是透过控制电路耦接于交流电源。然而现有的控制电路占有一定的体积，故而限制了发光二极管灯泡朝小型化的方向发展。意即现有的发光二极管灯泡因控制电路的关系，无法缩小整体尺寸，故而不利于发光二极管灯泡于市场上的应用。

发明内容

因此，本发明提供一种具有简化的电路结构的发光二极管灯泡，以解决上述问题。

为了达成上述目的，本发明公开一种发光二极管灯泡，其包含有一散热结构、一发光二极管模块、一导光结构、一灯罩、一灯头模块以及一发光二极管控制电路。所述发光二极管模块设置在所述散热结构的一侧，所述发光二极管模块用来发出光线。所述导光结构用来改变所述发光二极管模块所发出光线的光路径，所述灯罩安装在所述散热结构的所述侧，所述灯罩用来包覆所述发光二极管模块，借以散射所述发光二极管模块所发出的光线。所述灯头模块安装在所述散热结构的另一侧，所述灯头模块用来耦接于所述发光二极管模块以及交流电源，以使所述交流电源供电至所述发光二极管模块。所述发光二极管控制电路设置在所述灯头模块内，所述发光二极管控制电路包含有桥式整流器以及控制电路。所述桥式整流器的第一端耦接于所述交流电源的第一端，且所述桥式整流器的第二端耦接于所述交流电源的第二端。所述控制电路包含有传感器、控制单元以及开关，所述传感器的第一端耦接于桥式整流器的输出端，所述控制单元的第一输入端耦接于传感器的第二端，所述开关的控制端耦接于所述控制单元的第二端，且所述开关的输入端耦接于所述桥式整流器的输出端。其中所述发光二极管模块包含有至少一发光二极管组，其包含有第一端以及第二端，所述第一端耦接于所述开关的输出端，所述第二端耦接于所述控制单元的第二输入端，所述控制单元控制所述开关开启的工作周期的长度，使得位于所述桥式整流器的输出端的驱动电压与电流在所述工作周期的乘积为定值。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述发光二极管控制电路进一步包含有滤波电路,包含至少一电感及/或至少一电容，其第一端耦接于所述开关的所述输出端，且所述滤波电路的第二端耦接于所述至少一发光二极管的所述第一端。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述开关为N型金氧半晶体管，且所述控制单元的所述输出端输出相对于所述开关的闸极偏压为高电位的控制讯号，以通过所述开关的所述控制端控制所述开关的所述工作周期的长度。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述开关为P型金氧半晶体管，且所述控制单元的所述输出端输出相对于所述开关的闸极偏压为低电位的控制讯号，以通过所述开关的所述控制端控制所述开关的所述工作周期的长度。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述至少一发光二极管组包含有一组共多个串联的发光二极管，所述组多个串联的发光二极管其中之一第一发光二极管的正偏端耦接于所述组发光二极管的所述第一端，且所述组多个串联的发光二极管其中之一第二发光二极管的负偏端耦接于所述组发光二极管的所述第二端。

根据本发明其中之一实施方式，所述至少一发光二极管组之每一发光二极管组包含多个串联的发光二极管，所述每一组多个串联的发光二极管其中之一第一发光二极管的正偏端耦接于所述开关之输出端，且所述每一发光二极管组其中之一第二发光二极管的负偏端耦接于所述控制单元之第二端。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述散热结构包含有基座以及多个散热件。所述基座上设置有所述发光二极管模块，所述多个散热件分别连接于所述基座与所述灯头模块，所述多个散热件环绕形成有中空对流腔室，所述多个散热件间隔设置，以使相邻两散热件间形成有连通于所述中空对流腔室的对流间隙，所述中空对流腔室与所述对流间隙共同用来使气流通过各散热件，借以以对流方式散除所述发光二极管模块传导至各散热件的热量。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述散热结构进一步包含有胶合层，其用来黏贴所述多个散热件于所述灯头模块，所述胶合层另用来将由所述发光二极管模块传导至所述多个散热件的热量传导至所述灯头模块。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述胶合层由散热膏材质所组成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述多个散热件分别为一圆柱结构或一方柱结构，且所述对流间隙大于2厘米。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述散热结构进一步包含有奈米散热材料层，其分别涂布在各散热件的表面，所述奈米散热材料层用来以辐射散热的方式散逸由所述发光二极管模块传导至各散热件的热量。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述基座与所述多个散热件为一体成型。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述发光二极管灯泡进一步包含有电线，其用来通过所述中空对流腔室连接所述灯头模块与所述发光二极管模块。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述导光结构包含有柱体以及反射结构，所述柱体套设在所述发光模块，所述反射结构包含有本体、入射面部以及反射面部。所述本体连接于所述柱体，所述入射面部形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体，所述反射面部形成在所述本体上，所述反射面部包含有全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述发光模块包含有多个发光单元，所述多个发光单元沿一路径排列，其特征在于，所述本体位在所述多个发光单元的一侧且遮盖所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述多个发光单元沿一个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构为一个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，且所述本体为一个环形结构体，其用来遮盖排列在所述个环形路径上的所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述多个发光单元沿多个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构包含有多个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，各反射结构的所述本体为环形结构体，各本体用来遮盖排列在所述多个环形路径上的所述多个发光单元。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述导光结构进一步包含有出光面部，其形成在所述柱体的一侧且连接于所述反射面部，所述出光面部用来将通过所述入射面部以射入所述本体的光线射出所述本体之外。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述反射结构由透明材质所制成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述反射结构进一步包含有反射膜层，其涂布在所述反射面部上，所述反射膜层用来反射通过所述反射面部射出所述本体的光线。

综上所述，本发明公开一种发光二极管灯泡，通过将发光二极管控制电路中包含的多个发光二极管的功率/负载设定为定值，以根据直流电压的电位推算出所需的晶体管工作周期,使得本发明所公开的发光二极管控制电路可在免除使用公知技术中大量被动组件的情况下，仍然得以使各发光二极管正常运作并免于烧毁，并使得本发明所公开的发光二极管控制电路得以在大幅缩小实作面积与体积的条件下，应用于轻量化的电子产品。

此外，本发明的散热结构不仅能使气流通过散热结构的基座与散热件的表面，更可通过散热件所形成的中空对流腔室以及对流间隙而使气流通过散热结构的内部，这样本发明便可充分利用各散热件的表面与气流产生热对流效应，进而增进散热结构的散热效果。因此，在长时间使用灯泡时，散热结构的基座与散热件能有效散热而维持系统温度，进而维持发光模块的发旋光性能，从而增进灯泡在市场上的应用性。

另外，本发明的导光结构可利用反射面部的全反射面部，将通过入射面部射入本体的光线，通全反射而射出本体。借此，本发明便可改变发光二极管模块所发出光线的光路径以增加发光二极管模块的出光角度。在实际上，本发明的导光结构经光学计算后，得知在光强度为发光二极管模块所能产生最大光强度一半值的光角约为±150°，意即本发明发光二极管灯泡的出光角度可达到300°。

附图说明

图1为本发明实施例发光二极管灯泡的外观示意图。

图2为本发明实施例发光二极管灯泡的元件爆炸示意图。

图3为图1所示发光二极管灯泡沿剖面线A-A的元件剖面示意图。

图4为本发明实施例散热结构在另一视角的元件示意图。

图5为图1所示发光二极管灯泡沿剖面线B-B的元件剖面示意图。

图6为本发明另一实施例发光二极管灯泡的元件剖面示意图。

图7为本发明实施例导光结构的元件示意图。

图8为本发明实施例发光二极管灯泡的元件局部剖面示意图。

图9为本发明实施例导光结构与发光二极管模块的俯视示意图。

图10为本发明另一实施例导光结构与发光二极管模块的俯视示意图。

图11为本发明另一实施例发光二极管灯泡的元件剖面示意图。

图12为本发明实施例所揭露的发光二极管控制电路的示意图。

图13其为根据本发明实施例控制电路根据直流电压的相异电位值控制晶体管的开启时间的波形示意图。

图14为根据图12的实施例将开关以N型金氧半晶体管实施所产生的发光二极管控制电路的示意图。

图15为根据图12的实施例将开关以P型金氧半晶体管实施所产生的发光二极管控制电路的示意图。

图16为根据本发明实施例所揭露的发光二极管控制电路的示意图。

图17为根据本发明实施例所揭露的发光敏晶体管控制电路的示意图。

其中，附图标记说明如下：

30、30' 发光二极管灯泡

32、32' 发光二极管模块

321     发光单元

34      灯罩

36      灯头模块

38、38' 散热结构

39      电线

40      基座

401     平台结构

403     穿孔

405     凹陷部

42      散热件

421     中空对流腔室

423     对流间隙

43      绝缘底座

44           胶合层

46           奈米散热材料层

48、48'      导光结构

50           柱体

52           反射结构

521          本体

523          入射面部

525          反射面部

527          全反射面部

53           出光面部

54           反射膜层

P1、P1'      第一光路径

P2、P2'      第二光路径

200、300、400发光二极管控制电路

210          交流电源

220          桥式整流器

230          控制电路

232          传感器

234          控制单元

240          开关

242、245     晶体管

250          电感

D1、D2、D3、…、D(N-1)、DN、DS1、发光二极管

DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN、DS11、

DS12、DS13、…、DS1(N-1)、DS1N、

DS21、DS22、DS23、…、DS2(N-1)、

DS2N、DSM1、DSM2、DSM3、…、

DSM(N-1)、DSMN

具体实施方式

有关本发明前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参阅图1以及图2，图1为本发明一实施例发光二极管灯泡30的外观示意图，图2为本发明实施例发光二极管灯泡30的元件爆炸示意图。如图1以及图2所示，发光二极管灯泡30包含有一发光二极管模块32以及一灯罩34，发光二极管模块32用来发出光线，灯罩34包覆发光二极管模块32。此外，灯罩34可用来散射发光二极管模块32所发出的光线，意即灯罩34可防止人眼直视发光二极管模块32，进而避免人眼因直视发光二极管模块32所产生的眩光问题。

此外，发光二极管灯泡30进一步包含有一灯头模块36，其用来提供电力至发光二极管模块32。在此实施例中，灯头模块36可为适用在一E-27灯泡的灯头模块，但不受此限，意即灯头模块36也可为适用在公知规格的灯泡（例如E-10、E-12、E-17、E-40等）的灯头模块。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

此外，发光二极管灯泡30进一步包含有一散热结构38，其用来散除发光二极管灯泡30的发光二极管模块32在发光时所产生的热量。请参阅图1至图4，图3为图1所示发光二极管灯泡30沿剖面线A-A的元件剖面示意图，图4为本发明实施例散热结构38在另一视角的元件示意图。如图1至图4所示，散热结构38包含有一基座40，基座40包含有一平台结构401，其用来承载发光二极管模块32，以使发光二极管模块32能被设置在基座40上。在此实施例中，灯头模块36包含有一电线39，其用来电连接发光二极管模块32与灯头模块36，且平台结构401上可形成有一穿孔403，穿孔403可供电线39通过，以使灯头模块36能通过电线39提供电力至发光二极管模块32。

进一步地，基座40形成有一凹陷部405，其用来嵌合于灯罩34，以使灯罩34能稳固地设置在基座40上。此外，凹陷部405也可用来节省基座40的材料，而凹陷部405除了节省基座40的材料进而节省基座40的物料成本外，也可用来减轻基座40的重量，借以减轻发光二极管灯泡30的重量以便使用者使用。在此实施例中，凹陷部405可为一环形凹陷部，其环绕于基座40的平台结构401。而凹陷部405的数量与结构设计可不局限在此实施例中所述，意即基座40也可形成有两个或三个凹陷部405。换句话说，只要是基座40形成有一个以上的凹陷部405的结构设计，均在本发明所保护的范畴内。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

如图1至图4所示，散热结构38进一步包含有多个散热件42，其分别连接于基座40与灯头模块36，多个散热件42用来与基座40共同散逸发光二极管模块32发光时所产生的热量。在此实施例中，基座40与多个散热件42可为一体成型。在实际上，基座40与多个散热件42可分别由铝质材质所制成，但不受此限，例如基座40与多个散热件42也可分别由陶瓷材料所制成。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

此外，本发明的发光二极管灯泡30可进一步包含有一绝缘底座43，其设置在灯头模块36上，其中多个散热件42分别穿过绝缘底座43而连接于灯头模块36，散热结构38进一步包含有一胶合层44，其用来黏贴多个散热件42于灯头模块36，借以固定散热结构38的多个散热件42在灯头模块36上。进一步地，绝缘底座43以及胶合层44可共同用来防止散热结构38的散热件42与灯头模块36直接接触。这样一来，当灯头模块36电连接于一外部电源以提供电力至发光二极管模块32时，绝缘底座43便可用来防止上述的电力通过接触而被传导至散热结构38，而造成灯头模块36无法正常供电于发光二极管模块32。也就是说，绝缘底座43以及胶合层44可用来绝缘灯头模块36与散热结构38，进而防止灯头模块36与散热结构38因接触而形成短路，导致灯头模块36无法正常供电于发光二极管模块32，从而影响发光二极管模块32的发光。

此外，胶合层44除了与绝缘底座43共同用来绝缘灯头模块36与散热结构38外，胶合层44进一步可用来将由发光二极管模块32在发光时通过基座40传导至多个散热件42的热量传导至灯头模块36。换句话说，发光二极管模块32发光时所产生的热量可依序通过基座40、散热件42与胶合层44传导至灯头模块36。借此，部分发光二极管模块32所产生的热量便可通过灯头模块36散逸。也就是说，通过上述散热结构38的散热件42利用胶合层44黏合于灯头模块36的结构设计，本发明的灯头模块36可用来辅助散热结构38散逸发光二极管模块32发光时所产生的热量，借以增加散热结构38的散热效果。在实际上，胶合层44可由散热膏材质（thermal grease）所组成。

在此实施例中，胶合层44充填在灯头模块36的内部，借此胶合层44便可将发光二极管模块32发光时所产生的热量均匀地传导至灯头模块36的侧壁上，以使灯头模块36能通过侧壁将发光二极管模块32发光时所产生的热量更有效率地散逸至周围环境中，借以增加散热结构38的散热效果。

请参阅图5，图5为图1所示发光二极管灯泡30沿剖面线B-B的元件剖面示意图。如图5所示，散热件42的其中一部分分别为一圆柱结构，而散热件42的其中另一部分分别为一方柱结构。在实际上，上述的圆形与方形截面可降低散热件42的热阻，借以增加散热件42传导发光二极管模块32所产生热量的效率。这样一来，本发明的散热件42便可更有效地将发光二极管模块32所产生的热量传导至灯头模块36，以使灯头模块36能有效地辅助散热结构38散逸发光二极管模块32在发光时所产生的热量。而本发明的散热件42的结构设计可不局限在此实施例中所述，意即只要是可降低散热件42热阻的散热件42的截面形状，均在本发明所保护的范畴内。

如图1至图5所示，本发明的散热件42环绕形成有一中空对流腔室421，且散热件42间隔设置，以使相邻两散热件42间形成有连通于中空对流腔室421的一对流间隙423。当散热结构38散逸发光二极管模块32所产生的热量时，中空对流腔室421以及对流间隙423可共同用来使气流通过散热结构38的各散热件42，以使本发明的散热结构38能以对流方式散除发光二极管模块32传导至各散热件42的热量。

换句话说，本发明的散热结构38不仅能使气流通过散热结构38的基座40与散热件42的表面，更可通过散热件42所形成的中空对流腔室421以及对流间隙423而使气流通过散热结构38的内部，这样本发明便可充分利用各散热件42的表面与气流产生热对流效应，进而增进散热结构38的散热效果。因此，在长时间使用发光二极管灯泡30时，散热结构38的基座40与散热件42能有效散热而维持系统温度，进而维持发光二极管模块32的发旋光性能，从而增进发光二极管灯泡30在市场上的应用性。

在实际上，对流间隙423可设计大于2厘米，但不受此限。理论上，由于对流间隙423是用来帮助气流进入散热结构38的内部，故对流间隙423越大，气流对流效果越好。值得一提的是，本发明由散热结构38的散热件42所形成的中空对流腔室421内部仅有电线39通过。换句话说，由灯泡30整体来看，本发明的中空对流腔室421内部除了电线39以外，并无设置其它内部电子组件，例如中空对流腔室421内部并无设置用来驱动发光二极管模块32发光的驱动模块。这样一来，气流便可通过中空对流腔室421与对流间隙423而贯穿于基座40与灯头模块36之间，以使气流更有效率地在中空对流腔室421内部及对流间隙423间流动，借以增进散热结构38的散热效果。

如图5所示，本发明的散热结构38可进一步包含有一奈米散热材料层46，其分别涂布在各散热件42的表面。在发光二极管模块32发光所产生的热量传导至散热件42时，涂布在各散热件42表面的奈米散热材料层46可被加热而使分子产生高频率震动，且奈米散热材料层46的分子在高频率震动下能激发远红外线以辐射方式释放热能。换句话说，奈米散热材料层46可用来以辐射散热的方式散逸由发光二极管模块32传导至各散热件42的热量，以使散热件42能更有效地散逸由发光二极管模块32传导至各散热件42的热量，借以提升散热结构38的散热效率。在此实施例中，奈米散热材料层46可由奈米风扇材质所制成。

请参阅图5以及图6，图6为本发明另一实施例一发光二极管灯泡30'的元件剖面示意图。如图5以及图6所示，发光二极管灯泡30'与上述发光二极管灯泡30的主要不同在，发光二极管灯泡30'的一散热结构38'的多个散热件42均用来环绕形成中空对流腔室421，也就是说散热结构38'的散热件42均设置在散热结构38'的基座40外围，因此中空对流腔室421内并无设置有散热件42。借此，气流在散热结构38'的中空对流腔室421内流动时便可不被散热件42的干扰而有较优的流场，从而有利于热对流效应。而此实施例与上述实施例中具有相同标号的组件，其具有相同的结构设计与作用原理，为求简洁，在此不再赘述。

此外，发光二极管灯泡30进一步包含有一导光结构48，其用来改变发光二极管模块32所发出光线的光路径。请参阅图3以及图7，图7为本发明实施例导光结构48的元件示意图。如图3以及图7所示，导光结构48包含有一柱体50，其环绕发光二极管模块32且固设在散热结构38的基座40上。在实际上，散热结构38的基座40可以卡合的方式固设导光结构48的柱体50，但不受此限，例如散热结构38的基座40也可以黏合的方式固设导光结构48的柱体50。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

如图3以及图7所示，导光结构48进一步包含有一反射结构52，其包含有一本体521以及一入射面部523，本体521连接于柱体50，入射面部523形成在本体521上且连接于柱体50。当发光二极管模块32发光时，发光二极管模块32所发出的光线可通过入射面部523以射入本体521。在此实施例中，导光结构48的柱体50与反射结构52可为一体成型，但不受此限，例如柱体50与反射结构52也可为分开的两构件，且柱体50与反射结构52可通过黏合或热融等方式彼此结合而成为导光结构48。至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

此外，反射结构52进一步包含有一反射面部525，其形成在本体521上且连接于入射面部523的另一侧，另外，反射面部525包含有一全反射面部527，其用来反射通过入射面部523射入本体521的光线。在此实施例中，反射结构52可由透明材质所制成，例如透明压克力材质所制成，但不受此限。举例来说，反射结构52也可由玻璃材质所制成，至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。此外，导光结构48进一步包含有一出光面部53，其形成在导光结构48的柱体50的一侧且连接于反射面部525，出光面部53是用来将通过入射面部523以射入本体521的光线射出本体521之外，意即通过入射面部523以射入本体521的光线可以折射的方式透过出光面部53而射出本体521之外。在此实施例中，全反射面部527为一弧面结构，入射面部523为一平面结构，出光面部53为柱体50的外表面，且所述平面结构（即入射面部523）垂直于柱体50的外表面（即出光面部53）。

值得一提的是，出光面部53（即柱体50的外表面）的设计可不局限在此实施例图式所绘示的柱状平面，例如出光面部53也可以是锥状平面、弧面等。在实际状况下，出光面部53可借由上述不同的结构设计调整出光面部53与射出本体521的光线的入射角，以使入射角不大于光线全反射角时的临界角，进而使射出本体521的光线能顺利以折射的方式透过出光面部53而射出本体521之外。换句话说，本发明的出光面部53可根据射出本体521的光线的光路径，而对应形成如上所述的锥状平面、弧面等，至于采用上述何者设计，其端视实际需求而定。

以下针对导光结构48改变发光二极管模块32所发出光线的光路径的作用原理进行说明，请参阅图8，图8为本发明实施例发光二极管灯泡30的元件局部剖面示意图。如图8所示，反射结构52的反射面部525的全反射面部527可用来将通过入射面部523射入本体521的光线，通过全反射的方式反射射出本体521之外，借此导光结构48便可利用反射面部525的全反射面部527以全反射的方式改变发光二极管模块32所发出光线的光路径。进一步地，被反射面部525的全反射面部527所反射的光线可透过出光面部53射出反射结构48的本体521之外。

举例来说，当发光二极管模块32所发出的光线通过所述平面结构（即入射面部523）沿一第一光路径P1射入本体521时，所述弧面结构（即全反射面部527）可用来将上述通过入射面部523沿第一光路径P1射入本体521的光线，通过一次全反射后而沿一第二光路径P2射出本体521，意即本发明是应用斯乃尔定律（Snell's Law），将由全反射面部527反射的光线通过全反射的方式反射射出本体521之外。而值得一提的是，当光线沿第二光路径P2射出本体521时，光线在本体521与外界的交界面处（即出光面部53）会产生折射，但不产生全反射。

另一方面，当发光二极管模块32所发出的光线通过所述平面结构（即入射面部523）沿一第一光路径P1'射入本体521时，所述弧面结构（即全反射面部527）可用来将上述通过入射面部523沿第一光路径P1'射入本体521的光线，通过两次全反射后而沿一第二光路径P2'射出本体521。值得一提的是，当光线沿第二光路径P2'射出本体521时，光线在本体521与外界的交界面处（即出光面部53）会产生折射，但不产生全反射。

综上所述，本发明的导光结构48可利用反射面部525的全反射面部527，将通过入射面部523沿第一光路径P1、P1'射入本体521的光线，通过至少一次的全反射而沿第二光路径P2、P2'射出本体521。借此，本发明便可改变发光二极管模块32所发出光线的光路径以增加发光二极管模块32的出光角度。在实际上，本发明的导光结构48经光学计算后，得知在光强度为发光二极管模块32所能产生最大光强度一半值的光角约为±150°，意即本发明发光二极管灯泡30的出光角度可达到300°。这样一来，光线不会因过度集中而造成局部区域亮度较高以及改善亮度不均的问题，借以大幅提升本发明发光二极管灯泡30的应用范畴，例如应用在室内照明用途。

在此实施例中，全反射面部527可涵盖反射面部525的全部区段，但不受此限，例如在考虑节省成本的前提下，全反射面部527也可涵盖反射面部525的部分区段。值得一提的是，当光线入射至反射面部525上全反射面部527所没有涵盖的区段时，反射面部525可通过反射（非全反射）将光线反射出本体521之外，而由于反射面部525是通过反射的方式而非全反射的方式将光线反射出本体521之外，故部分光线会通过反射面部525射出本体521之外。

因此，为反射通过反射面部525射出本体521之外的部分光线，反射结构52可进一步包含有一反射膜层54（如图8所示）。反射膜层54涂布在反射面部525上，反射膜层54便可用来反射所述部分通过反射面部525的光线，以使所述部分通过反射面部525的光线被反射膜层54反射射出本体521。在此实施例中，反射膜层54可由金属材质所组成。

请参阅图8以及图9，图9为本发明实施例导光结构48与发光二极管模块32的俯视示意图。如图8以及图9所示，发光二极管模块32包含有多个发光单元321，且多个发光单元321沿一路径排列。此外，导光结构48的反射结构52的本体521是位在多个发光单元321的一侧（即上侧），且本体521能遮盖发光二极管模块32的多个发光单元321。

在此实施例中，多个发光单元321是沿一环形路径排列，且多个发光单元321彼此分开。如图9所示，多个发光单元321是沿单一个所述环形路径排列，也就是说，发光二极管模块32的多个发光单元321为单排环形的方式排列。此外，在此实施例中，导光结构48的柱体50为一中空柱形结构体，其环绕多个发光单元321，而为了使反射结构52的本体521能遮盖沿所述环形路径排列的多个发光单元321，导光结构48的反射结构52对应所述环形路径而形成一个环形结构体，其位在多个发光单元321的所述侧（即上侧），且本体521为一环形结构体，如此本体521便可用来遮盖排列在所述环形路径上的多个发光单元321。

值得一提的是，多个发光单元321的排列方式不局限在此实施例中所述，例如多个发光单元321也可沿一矩形路径排列。相似地，为了使反射结构52的本体521能遮盖沿所述矩形路径排列的多个发光单元321，导光结构48的反射结构52对应所述矩形路径而形成一个矩形结构体，且本体521也为一矩形结构体。也就是说，导光结构48的反射结构52与本体521为对应多个发光单元321的排列路径所形成的形状，均在本发明所保护的范畴内。

此外，由于本发明的导光结构48的柱体50与反射结构52均呈环形且环绕发光二极管模块32，也就是说本发明的导光结构48的柱体50与反射结构52可通过环形的结构设计，环绕包围所有发光二极管模块32，以使所有由发光二极管模块32所发出的光线均可被反射结构52的反射面部525所反射，进而增进本发明灯泡30在侧面处的亮度，从而提升本发明灯泡30应用在室内照明用途时的应用弹性。

请参阅图10以及图11，图10为本发明另一实施例导光结构48'与发光二极管模块32'的俯视示意图，图11为本发明另一实施例发光二极管灯泡30的元件剖面示意图。此实施例与前述实施例的主要不同之处在于，发光二极管模块32'的多个发光单元321沿两个环形路径排列，而导光结构48'的反射结构52对应所述两个环形路径包含有两个环形结构体，其位在多个发光单元321的所述侧（即上侧），且为了对应所述环形路径，各反射结构52的所述本体521也为一环形结构体，如此各本体521便可分别用来遮盖排列在多个环形路径上的多个发光单元321。

值得一提的是，本发明导光结构48'的环形结构体（即反射结构52）的数量可不局限在上述实施例所述，例如当发光二极管模块32'的多个发光单元321沿三个环形路径排列时，导光结构48'的环形结构体（即反射结构52）便对应地形成有三个，意即只要包含有多个反射结构52的结构设计，均在本发明所保护的范畴内。而此实施例与上述实施例中具有相同标号的组件，其具有相同的构造及功能，为求简洁，在此不再赘述。

此外，发光二极管灯泡30的发光二极管模块32、32'进一步包含有一发光二极管控制电路200，其设置在灯头模块36内。请参阅图12，图12为本发明实施例所揭露的发光二极管控制电路200的示意图。如图12所示，发光二极管控制电路200包含一交流电源210、一桥式整流器220、一控制电路230以及一组共多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN。在实际上，发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN可为设置在发光二极管模块32上的多个发光单元321，且灯头模块36用来耦接于发光二极管模块32以及交流电源210，借此交流电源210便可供电至发光二极管模块32。

进一步地，交流电源210的第一端耦接于桥式整流器220的第一端，交流电源210的第二端耦接于桥式整流器220的第二端，且交流电源210与桥式整流器220用来在位于桥式整流器220的输出端的节点DSC1处产生直流电压V_DC。控制电路230包含传感器232、控制单元234、以及开关240。传感器232用来侦测桥式整流器220输出的直流电压V_DC，并将直流电压V_DC的信息传输至控制单元234。控制单元234会根据直流电压V_DC的信息计算出用于开关240之一开启时间t_open，并根据所计算出之开启时间t_open来在开启开关240。在本发明之至少一个实施例中，开启时间t_open即为开关240每一周期中的工作周期(Duty Cycle)长度。

多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN中的第一发光二极管DS1的正偏端(对应于图12所示的节点DSC2)耦接于开关240的输出端，且多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN中的第二发光二极管DSN的负偏端(对应于图12所示的节点DSC4)耦接于控制电路230的第二输入端。多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN的个数共N个，其中N为正整数。

控制电路230根据直流电压V_DC控制开关240的工作周期的方式将根据图13来解说。请参阅图13，其为根据本发明实施例控制电路230根据直流电压V_DC的相异电位值V1、V2、V3、V4、V5控制晶体管240的开启时间t_open的波形示意图。图13中直流电压V_DC是以符合正弦波(Sine wave)的波形来表示，然而在本发明之其它实施例中，直流电压V_DC仍然可以其它类型的波形来实施。

如图13中直流电压V_DC的电位值对应于开启时间t_open的波形示意图所示，假设开关240的一个驱动周期的长度为T，则在图13中共图示了十个长度皆为T的周期，其中第一个周期位于时间点t1与t2之间，第二个周期位于时间点t2与t3之间，第三个周期位于时间点t3与t4之间，第四个周期位于t4与t5之间，第五个周期位于时间点t5与t6之间，第六个周期位于时间点t7与t8之间，第七个周期位于时间点t8与t9之间，第八个周期位于时间点t9与t10之间，第九个周期位于时间点t10与t11之间，且第十个周期位于时间点t11与t12之间。在符合正弦波之直流电压V_DC的波形中，第一个周期与第十个周期皆对应于电压V1，第二个周期与第九个周期皆对应于电压V2，第三个周期与第八个周期皆对应于电压V3，第四个周期与第七个周期皆对应于电压V4，第五个周期与第六个周期皆对应于电压V5。如第3图所示，第一个周期的工作周期为T1，第二个周期的工作周期为T2，第三个周期的工作周期为T3，第四个周期的工作周期为T4，第五个周期的工作周期为T5，第六个周期的工作周期为T6，第七个周期的工作周期为T7，第八个周期的工作周期为T8，第九个周期的工作周期为T9，第十个周期的工作周期为T10。

观察图13可知，当直流电压V_DC的电位越高时(五个周期的电位高低顺序为V1>V2>V3>V4>V5)，单一周期的工作周期则会越短(十个工作周期由长至短为T1=T10>T2=T9>T3=T8>T4=T7>T5=T6)。在本发明的各实施例中，为了使多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN在固定功率下(亦即在固定负载下)运作，在图12中需要满足直流电压V_DC的每一电位与各自对应的工作周期的乘积(亦即包围面积)为固定值的条件(亦即V1x T1=V2x T2=V3x T3=V4x T4=V5x T5=V5x T6=V4x T7=V3x T8=V2x T9=V1x T10的条件，使得工作周期T1的长度等于工作周期T10的长度，工作周期T2的长度等于工作周期T9的长度，工作周期T3的长度等于工作周期T8的长度，工作周期T4的长度等于工作周期T7的长度，工作周期T5的长度等于工作周期T6的长度。)；由于工作周期正比于经过发光二极管的电流强度，加上该固定值可被控制电路230所预先设定，因此上述乘积为固定值的设定确保了多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN在固定功率下运作的先行条件下，而使得控制电路230得以随时通过传感器232检测位于桥式整流器220的输出端的直流电压V_DC的电位，其中控制单元234会根据所检测到的该电位与该固定值来推算出其对应的工作周期长度，以根据所推算出的该工作周期长度来开启开关240。举例来说，在时间为t1至t2时，控制单元234会以推算出的工作周期T1来开启开关240；在时间为t2至t3时，控制单元234会以推算出的工作周期T2来开启开关240；在时间为t3至t4时，控制单元234会以推算出的工作周期T3来开启开关240；在时间为t4至t5时，控制单元234会以推算出的工作周期T4来开启开关240；在时间为t5至t6时，控制单元234会以推算出的工作周期T5来开启开关240；在时间为t7至t8时，控制单元234会以推算出的工作周期T6来开启开关240；在时间为t8至t9时，控制单元234会以推算出的工作周期T7来开启开关240；在时间为t9至t10时，控制单元234会以推算出的工作周期T8来开启开关240；在时间为t10至t11时，控制单元234会以推算出的工作周期T9来开启开关240；在时间为t11至t12时，控制单元234会以推算出的工作周期T10来开启开关240。

通过图12所揭露的发光二极管控制电路200以及图13所揭露控制电路230决定开启开关240的工作周期长度的方式，可以确保多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN持续在固定功率以及固定负载下运作。由于发光二极管控制电路200是在固定功率与固定负载下运作，因此不需要再额外考虑维持各发光二极管的正常运作或免于烧毁的问题(亦即发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN可以直接正常运作并免于烧毁)，也不需要大量被动组件来达成发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN的正常运作及免于烧毁的效果；如此一来，发光二极管控制电路200实作体积会因为不需要使用被动组件的缘故而大幅缩小，而使得发光二极管控制电路200适于应用在轻量化的电子产品。

在本发明之至少一个实施例中，图12所示之开关240可以N型金氧半晶体管(N-type MOSFET)或P型金氧半晶体管(P-type MOSFET)来实施。请参阅图14，其为根据图12的实施例将开关240以N型金氧半晶体管实施所产生的发光二极管控制电路200的示意图。亦请同时参阅图15，其为根据图12的实施例将开关240以P型金氧半晶体管实施所产生的发光二极管控制电路200的示意图。

在图14中，当使用为N型金氧半晶体管242来实施开关240时，为N型金氧半晶体管242的输入端(亦即源极)耦接于桥式整流器220的输出端。控制电路230通过传感器232量测直流电压V_DC的电位并将该信息传输至控制单元234后，由于控制单元234的输出端(对应于第2图所示的节点DSC3处)耦接于N型金氧半晶体管242的控制端(亦即闸极)，因此控制电路230用来根据其检测到的直流电压V_DC的电位，通过N型金氧半晶体管242的控制端发出高电位的控制信号来控制N型金氧半晶体管242的开启时间，其中该高电位是指高于N型金氧半晶体管242的闸极操作电压而言。

同理，在图15中，当使用为P型金氧半晶体管245来实施开关240时，为P型金氧半晶体管245的输入端(亦即汲极)耦接于桥式整流器220的输出端。控制电路230通过传感器232量测直流电压V_DC的电位并将该信息传输至控制单元234后，由于控制单元234的输出端(对应于第2图所示的节点DSC3处)耦接于P型金氧半晶体管245的控制端(亦即闸极)，因此控制电路230用来根据其检测到的直流电压V_DC的电位，通过P型金氧半晶体管245的控制端发出低电位的控制信号来控制N型金氧半晶体管242的开启时间，其中该低电位是指低于P型金氧半晶体管245的闸极操作电压而言。

请参阅图16，其为根据本发明的一实施例所揭露的发光二极管控制电路300的示意图。发光二极管控制电路300的操作方式与基本构成组件与上述各发光二极管控制电路200相同，唯一的差异仅在于在开关240与第一发光二极管DS1间多增加了滤波电路，且在本发明之一实施例中滤波电路为电感250，用来降低位于晶体管240的输出端的直流电压的电位，而使发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN的操作电压相较发光二极管控制电路200的情况更能确保不会超过一上限值。而在本发明之其它实施例中，滤波电路可为少量电容及/或电感的组合，以同样达成上述降低位于晶体管240的输出端的直流电压的电位的功效。

请参阅图17，其为根据本发明的一实施例所揭露的发光敏晶体管控制电路400的示意图。发光敏晶体管400的操作方式与基本构成组件与上述各发光二极管控制电路200相同，唯一的差异仅在于原先使用的多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN替换成了复数个相互并联的发光二极管组，每一发光二极管组与原先多个串联的发光二极管DS1、DS2、DS3、…、DS(N-1)、DSN的状况相同，也包含了多个串联的发光二极管。举例来说，图17至少图示了三个发光二极管组，其中第一发光二极管组包含了多个串联的发光二极管DS11、DS12、DS13、…、DS1(N-1)、DS1N，第二发光二极管组包含了多个串联的发光二极管DS21、DS22、DS23、…、DS2(N-1)、DS2N，第M个发光二极管组包含了多个串联的发光二极管DSM1、DSM2、DSM3、…、DSM(N-1)、DSMN。请注意，将图12、图13、图14、图15、图16、图17所示的实施例加上本发明的说明书中所提及的各种限制条件所为的变更或合理排列组合，仍应视为本发明的实施例。

本发明公开一种发光二极管灯泡，通过将发光二极管控制电路中包含的多个发光二极管的功率/负载设定为定值，以根据直流电压的电位推算出所需的晶体管工作周期,使得本发明所公开的发光二极管控制电路可在免除使用公知技术中大量被动组件的情况下，仍然得以使各发光二极管正常运作并免于烧毁，并使得本发明所公开的发光二极管控制电路得以在大幅缩小实作面积与体积的条件下，应用于轻量化的电子产品。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种发光二极管灯泡，其特征在于，所述发光二极管灯泡包含有：

散热结构；

发光二极管模块，其设置在所述散热结构的一侧，所述发光二极管模块用来发出光线；

导光结构，其用来改变所述发光二极管模块所发出光线的光路径；

灯罩，其安装在所述散热结构的所述侧，所述灯罩用来包覆所述发光二极管模块，借以散射所述发光二极管模块所发出的光线；

灯头模块，其安装在所述散热结构的另一侧，所述灯头模块用来耦接于所述发光二极管模块以及交流电源，以使所述交流电源供电至所述发光二极管模块；以及

发光二极管控制电路，其设置在所述灯头模块内，所述发光二极管控制电路包含有：

桥式整流器，其第一端耦接于所述交流电源的第一端，且所述桥式整流器的第二端耦接于所述交流电源的第二端；以及

控制电路，其包含有：

传感器，其第一端耦接于桥式整流器的输出端；

控制单元，其第一输入端耦接于传感器的第二端；以及

开关，其控制端耦接于所述控制单元的第二端，且所述开关的输入端耦接于所述桥式整流器的输出端；

其中所述发光二极管模块包含有至少一发光二极管组，其包含有第一端以及第二端，所述第一端耦接于所述开关的输出端，所述第二端耦接于所述控制单元的第二输入端；

其中所述控制单元控制所述开关开启的工作周期的长度，使得位于所述桥式整流器的输出端的驱动电压与电流在所述工作周期的乘积为定值。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述发光二极管控制电路进一步包含有：

滤波电路,包含至少一电感及/或至少一电容，其第一端耦接于所述开关的所述输出端，且所述滤波电路的第二端耦接于所述至少一发光二极管的所述第一端。

3.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述开关为N型金氧半晶体管，且所述控制单元的所述输出端输出相对于所述开关的闸极偏压为高电位的控制讯号，以通过所述开关的所述控制端控制所述开关的所述工作周期的长度。

4.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述开关为P型金氧半晶体管，且所述控制单元的所述输出端输出相对于所述开关的闸极偏压为低电位的控制讯号，以通过所述开关的所述控制端控制所述开关的所述工作周期的长度。

5.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述至少一发光二极管组包含有一组共多个串联的发光二极管，所述组多个串联的发光二极管其中之一第一发光二极管的正偏端耦接于所述组发光二极管的所述第一端，且所述组多个串联的发光二极管其中之一第二发光二极管的负偏端耦接于所述组发光二极管的所述第二端。

6.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述至少一发光二极管组之每一发光二极管组包含多个串联的发光二极管，所述每一组多个串联的发光二极管其中之一第一发光二极管的正偏端耦接于所述开关之输出端，且所述每一发光二极管组其中之一第二发光二极管的负偏端耦接于所述控制单元之第二端。

7.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述散热结构包含有：

基座，其上设置有所述发光二极管模块；以及

多个散热件，其分别连接于所述基座与所述灯头模块，所述多个散热件环绕形成有中空对流腔室，所述多个散热件间隔设置，以使相邻两散热件间形成有连通于所述中空对流腔室的对流间隙，所述中空对流腔室与所述对流间隙共同用来使气流通过各散热件，借以以对流方式散除所述发光二极管模块传导至各散热件的热量。

8.如权利要求7所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述散热结构进

一步包含有：

胶合层，其用来黏贴所述多个散热件于所述灯头模块，所述胶合层另用来将由所述发光二极管模块传导至所述多个散热件的热量传导至所述灯头模块。

9.如权利要求8所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述胶合层由散热膏材质所组成。

10.如权利要求7所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述多个散热件分别为圆柱结构或方柱结构，且所述对流间隙大于2厘米。

11.如权利要求7所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述散热结构进一步包含有：

奈米散热材料层，其分别涂布在各散热件的表面，所述奈米散热材料层用来以辐射散热的方式散逸由所述发光二极管模块传导至各散热件的热量。

12.如权利要求7所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述基座与所述多个散热件为一体成型。

13.如权利要求7所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述发光二极管灯泡进一步包含有电线，其用来通过所述中空对流腔室连接所述灯头模块与所述发光二极管模块。

14.如权利要求1所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述导光结构包含有：

柱体，其套设在所述发光模块；以及

反射结构，其包含有：

本体，其连接于所述柱体；

入射面部，其形成在所述本体上且连接于所述柱体，所述发光模块所发出的光线通过所述入射面部以射入所述本体；以及

反射面部，其形成在所述本体上，所述反射面部包含有全反射面部，其用来将通过所述入射面部射入所述本体的光线，通过全反射的方式反射射出所述本体之外。

15.如权利要求14所述的发光二极管灯泡，所述发光模块包含有多个发光单元，所述多个发光单元沿一路径排列，其特征在于，所述本体位在所述多个发光单元的一侧且遮盖所述多个发光单元。

16.如权利要求15所述的发光二极管灯泡，所述多个发光单元沿一个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构为一个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，且所述本体为一个环形结构体，其用来遮盖排列在所述个环形路径上的所述多个发光单元。

17.如权利要求15所述的发光二极管灯泡，所述多个发光单元沿多个环形路径排列，其特征在于，所述柱体为中空柱形结构体，其环绕所述多个发光单元，所述反射结构包含有多个环形结构体，其位在所述多个发光单元的所述侧，各反射结构的所述本体为环形结构体，各本体用来遮盖排列在所述多个环形路径上的所述多个发光单元。

18.如权利要求14所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述导光结构进一步包含有出光面部，其形成在所述柱体的一侧且连接于所述反射面部，所述出光面部用来将通过所述入射面部以射入所述本体的光线射出所述本体之外。

19.如权利要求14所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述反射结构由透明材质所制成。

20.如权利要求14所述的发光二极管灯泡，其特征在于，所述反射结构进一步包含有：

反射膜层，其涂布在所述反射面部上，所述反射膜层用来反射通过所述反射面部射出所述本体的光线。