CN2685703Y - 高功率发光二极管投射灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种高功率发光二极管投射灯，其主要具有一内有反射面的可导热金属灯杯，该灯杯后端固设一可传热的金属发光二极管基座，该基座相对于灯杯内的侧面设有包含发光二极管芯片的发光芯片组，该芯片以金属线对应电连接基座上预设的接脚，因此，使其除具有高功率发光效能外，更利用该灯杯的散热机制提供芯片工作产生之热发散用途，使其无需外加散热件，维持较小的型态，以适用于现有规格。另外，可于发光芯片组与灯杯间设置混光装置，以便于同一投射灯中同时使用多颗不同颜色芯片时，通过混光装置变成单一颜色混光均匀的效果。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种高功率发光二极管投射灯，尤其一种使用高功率发光二极管(LED)作为发光元件的投射灯，使其无需外加散热件外，直接以其具有散热机制的灯杯提供良好散热效能，或利用其良好的混光机制提供均匀混光效果的投射灯结构。
背景技术
投射灯是一种具有方向性投光的灯具，目前大量被应用于重点式投光照明的用途，目前已知的投射灯除了使用卤素灯泡作为发光元件外，近来因发光二极管的制造技术日益成熟，故使用发光二极管的投射灯产品相继问市。
早期发光二极管投射灯的设计，因使用的发光二极管发光功率偏低(例如每颗0.07瓦功率)，故需于投射灯的灯杯中同时装入多颗发光二极管，此设计有发光功率低，亮度不足的问题，且将多颗低功率发光二极管装入投射灯灯杯内，另有组装琐繁不便的问题。
因此，目前的投射灯大多改用单颗或数颗高功率发光二极管(例如单颗即大于1瓦功率以上)作为发光元件，以改善前述投射灯因使用数十颗数量众多低功率发光二极管，所造成亮度不足及组装不便等问题。然而，高功率发光二极管的使用，虽可提供高亮度的照光，但是，该高功率发光二极管于通电发光的同时，会伴随着高温的产生，如图9所示。由于该投射灯的灯杯50为玻璃材料所制成，本身不具有散热机制，故为避免该高功率发光二极管因工作温度过高而烧毁，在该投射灯灯杯50的后端通常会加装具有复数散热片的散热件60，用以辅助热的发散。因此，造成该投射灯整个型体偏大，无法适于既有规格的灯具，故需对灯具重新作变更设计，造成灯具设计者的困扰。
另，若是该投射灯内同时放置不同颜色的发光二极管芯片组，期望得到不同色彩的组合时，因该投射灯内部不具混光机制，发光芯片组所发出的直行光线直接照射到灯杯外，造成一块一块状混光不均匀的色块光束，使用上极不方便。
发明内容
本实用新型的主要目的即在于提供一种本身兼具散热机制，而无需外加散热件的高功率发光二极管投射灯。
本实用新型的另一目的在于令该投射灯使用多颗不同颜色的发光二极管芯片时，可使其发光的不同色光可以达到单一颜色混光均匀的效果。
为达成前述目的，本实用新型的技术方案是令该高功率发光二极管投射灯的组成主要包括有一兼具反射及散热功用的金属灯杯、一具有复数金属接脚的发光二极管基座以及一具有发光二极管芯片的发光芯片组，其中：
该灯杯是一导热金属罩体，其后端具有一连接部，中央形成贯穿的中孔，灯杯内侧壁为一可集聚光线的反射面；
该发光二极管基座是一可传热金属座体，其一端固接于灯杯连接部后端，另端布设数支导电金属接脚；
该发光芯片组的发光二极管芯片是黏着于发光二极管基座上位于灯杯内侧，该发光二极管芯片并自其预设的接点分别以金属导线连接于相对应的接脚端部，使其可受控通电发光，构成一具有散热机制的高功率发光二极管投射灯。
本实用新型所提出的另一技术方案是令该高功率发光二极管投射灯的组成主要包括有一反射灯杯、一具有复数金属接脚的发光二极管基座、一具有发光二极管芯片的发光芯片组以及一混光装置，其中：
该罩体状的灯杯后端具有一连接部，中央形成贯穿的中孔，灯杯内侧壁为一可集聚光线的反射面；
该发光二极管基座一端固接于灯杯连接部后端，另端布设数支导电金属接脚；
该发光芯片组中具有二种(含)以上不同颜色的发光二极管芯片，该发光二极管芯片黏着于发光二极管基座上位于灯杯内侧，并自其预设的接点分别以金属导线连接于相对应的接脚端部，使其可受控通电发光。
该混光装置设于发光芯片组与反射灯杯之间，用以将发光芯片组所发出的直行光线，经过其混光面后向周边折射扩散，再通过灯杯反射面交错混光后，反射出灯杯，以此构成一将不同颜色的光束混合成单一颜色的高功率发光二极管投射灯。
本实用新型以其创新的技术方案设计，将可达成的功效是：本实用新型投射灯除使用高功率发光二极管提供高亮度的发光功效外，更利用其导热金属材制成具有散热机制的灯杯，提供该高功率发光二极管发光时产生的热发散之用，使其无需外加散热件，解决现有高功率发光二极管投射灯型体大，使其兼容于已有规格的投射灯具。
另一方面，本实用新型于投射灯内提供了混光装置，以便在使用不同颜色芯片时，让发光芯片组所发出的直行光线经过该混光装置的混光面后向周边折射扩散，该折射扩散的光线遇灯杯反射面后反射出灯杯，让发光芯片组中原不同颜色芯片的直行光束经过几次折射反射后，彼此交错混合，达到单一颜色混光均匀效果。
附图简述
图1是本实用新型的立体分解示意图。
图2是图1所示实施例的组合剖面示意图。
图3是本实用新型增设扩散灯头的立体分解示意图。
图4是图3所示实施例组合后的立体示意图。
图5是本实用新型灯杯呈碗状体且外表形成散热片的立体示意图。
图6是本实用新型灯杯呈碗状体的立体示意图。
图7是本实用新型设于基座上的发光芯片组中多颗发光二极管芯片呈串联状态的平面示意图。
图8是本实用新型设于基座上的发光芯片组中多颗发光二极管芯片呈并联状态的平面示意图。
图9是现有高功率发光二极管投射灯的外观示意图。
具体实施方式
有关本实用新型高功率发光二极管投射灯的具体实施例，如图1、2所示，其主要包括有一兼具反射及散热功用的灯杯10、一具有数金属接脚22、23的发光二极管基座20以及一具有一个或多个发光二极管芯片31的发光芯片组30，其中：
该灯杯10是为导热金属材料制成圆锥状的罩体(如图1、2、3、4所示)或可为碗状(如图5、6所示)，其后端小径端具有一连接部11，中央形成贯穿的中孔12，于连接部11后端侧面设有固接孔(图中未示)，提供与发光二极管基座20组设之用，而灯杯10内侧壁为可集聚光线的圆锥状或碗状反射面13，且为增加其反射效果，可在此灯杯10反射面上镀上反射膜，以此，让该反射面13可达到接近100％的光反射。
又，该灯杯10外侧壁可朝外延伸复数散热片14，用以扩大该灯杯10散热的表面积，增加散热效果；其中该散热片14的形态可为环形排列的环形片状散热片14(如图5所示)、直线排列的片状散热片14(如图1、3所示)或是直线排列与环形片状并用(图中未示)。
另，该灯杯10前端开口处亦可再加装一可透光前板(图未示)，该透光前板可为平面板体或为具有聚光效果的凸透镜片，该透光前板正反面并可再镀设穿透膜，用以提高透光前板的透光性。
该发光二极管基座20为可导电传热的金属材料所制成的座体，该发光二极管基座20外形可对应灯杯10连接部11的形状，其上设有对应固接孔的穿孔，使该发光二极管基座20可用螺丝之类的固接元件穿设其中进而锁固于灯杯10后端的连接部11上。该发光二极管基座20与灯杯10后端连接部11间的接合面可加入散热胶或散热膏，让发光二极管基座20与灯杯10更紧密结合，以便发光二极管基座20的热量更容易传导至灯杯10。又，发光二极管基座20邻接灯杯10的侧面上形成对应其中孔12的环形堤墙21，用以对应该中孔12内，该堤墙21内的区间中布设数支导电金属接脚22、23延伸至基座2 后端，其一接脚22是直接连接于发光二极管基座20，两者为电连接的状态，其余接脚23是以绝缘材24(如图7、8所示)固设于发光二极管基座20中，与发光二极管基座20呈绝缘状态。
该发光芯片组30是选自红、绿、蓝、黄、白等单一原色发光二极管芯片构成的群族中的一种发光二极管芯片31或是二种(含)以上不同原色发光二极管芯片31的组合。于本实施例中，该发光芯片组30是可选用多颗同一原色发光二极管芯片31，亦可选用多颗不同原色发光二极管芯片31的组合，该发光二极管芯片31并分别黏着于发光二极管基座20堤墙21内的区间处，该数原色发光二极管芯片31并自其预设的接点分别以金属导线32连接发光二极管基座20及其相对应的接脚22、23端部，使其可受控通电发光。前述中，该数原色发光二极管芯片31的连接可为串联(如图7所示)，或为并联(如图8所示)，使其可在外接电路控制下，调控该不同原色发光二极管芯片31各色光的明暗比例，产生预定颜色的色光。
为了保护发光芯片组30以及增加其发光二极管芯片31的出光效率，该发光二极管基座20的堤墙21内可进一步设有包覆发光芯片组30的透明胶。
于本实施例中，该发光芯片组30是可选用多颗同一原色发光二极管芯片31，亦可选用不同原色发光二极管芯片31之组合。但需留意的是，一旦选择不同原色发光二极管芯片31时，虽然可组成不同颜色的光(例如红色加绿色可产生橙色，红色加绿色加蓝色可产生白色...等)，但因为发光二极管芯片31发出的光线大都是正面直行的光束，且此直行光线，直接通过灯杯10)照射到外侧，会造成一块一块状混光不均匀的色块光束。因此，本实施例中，除了解决发光二极管芯片散热问题外，另一个重要议题，在于解决此混光不均匀的问题。
前述中，为克服此混光不均匀问题，是于发光芯片组30与灯杯10间再加上一混光装置，请参考图3、4作说明。在本较佳实施例中，于发光二极管基座20的堤墙21内可增设有包覆发光芯片组30的透明胶40，该透明胶40中添加扩散剂(图中未示)，以便让各种不同颜色芯片31正面发射之直行光线向周边散射。散射光线遇灯杯10反射面13后反射出灯杯10时可以充分混合，达到单一颜色的混光效果，避免不同颜色的芯片光线直接照射到灯杯10外，造成红一块、绿一块、蓝一块或黄一块等混光不均匀的光束。
另一较佳实施例中，该混光装置尚可于灯杯10与发光二极管芯片组30之间设一可透光的扩散灯头41，如图3、4所示该扩散灯头41朝向发光二极管芯片31的内端面411是可为内凹透镜面、内凹圆锥面、平面及不规则面的其中一种。其中，内凹透镜面、内凹圆锥面乃是利用光经过凹透镜时会产生向外扩散(凸透镜则为向内收敛)的特性。而此向外扩散的光线，遇灯杯10的反射面13后反射出灯杯10外，可产生交错混光效果。又，其中，不规则面或雾化处理毛面的目的，也是一样具有阻碍直行光，让光线向侧边扩散。又，其中选择平面时，乃是让光顺利在此内端面411通行，待光到达外端面412时，再进行混光。
该扩散灯头41朝向灯杯10的外端面412可为内凹透镜面、内凹圆锥面、雾化处理的外凸曲面或不规则面的其中一种。其中，内凹透镜面、内凹圆锥面乃是利用光经过凹透镜时会产生向外扩散现象，而此向外扩散的光线，遇灯杯10反射面13后反射出灯杯10，产生交错混光效果。又，其中不规则面或雾化处理毛面目的是作为阻碍直行光的用途，让光线向周边扩散，遇灯杯10反射面13后反射出灯杯10，产生交错混光效果。另，其中雾化处理的外凸曲面，其目的也是一样作为阻碍直行光的用途，让光线向周边扩散。
另一在扩散灯头41朝向灯杯10的外端面412的较佳实施例为：在外端面412选择内凹圆锥面，并在此内凹圆锥面上，再镀上反射镀膜的反射面。以便让各种不同颜色芯片正面发射的直行光线遇此反射面后向两侧折射，该折射的光线，遇灯杯反射面后反射出灯杯，可充分混合，达到单一颜色混光效果。
于本实施例中，介于该内端面411与外端面412间具有透明圆柱面413，让进入此透明圆柱面413部分小于此透明圆柱面413全反射角的光线穿透此透明圆柱面413至灯杯10的反射面13上，用以反射出灯杯10外。大于此透明圆柱面413全反射角的光线直接于此透明圆柱面413朝内反射。
本实用新型所揭示高功率发光二极管投射灯的设计，使用散热良好的金属灯杯10与发光二极管金属基座20的结合，不但可以当成反射聚光的灯杯使用，还兼具了良好导热与散热功能，改善了传统必须以玻璃灯杯来反射聚光，需以额外的散热片机制来散热，造成体积庞大，无法相容于现有市场的灯具(例如卤素灯具)的困境。
本实用新型另一特点是在于：当选用不同原色发光二极管芯片组31，期望组出不同颜色的投射灯时，因传统发光二极管投射灯没有混光装置，因此，会形成一块一块状混光不均匀的色块光束。而本实用新型的设计中加入混光装置，即可有效解决此混光不均匀的问题。
Claims (20)
1.一种高功率发光二极管投射灯，其主要包括有一兼具反射及散热功用的金属灯杯、一具有数金属接脚的发光二极管基座以及一具有发光二极管芯片的发光芯片组，其特征在于：
该灯杯是一导热金属罩体，其后端的小径端具有一连接部，中央形成贯穿的中孔，灯杯内侧壁为可集聚光线的反射面；
该发光二极管基座是一可传热的金属座体，其一端固接于灯杯连接部后端，其上布设数支导电金属接脚；
该发光芯片组的发光二极管芯片是黏着于发光二极管基座上位于灯杯内侧，该发光二极管芯片并自其预设的接点分别以金属导线连接于相对应的接脚端部，使其可受控通电发光，以此，构成一可将高功率发光二极管芯片工作产生的高热，通过二极管金属基座传热至金属灯杯散热的高功率发光二极管投射灯。
2.如权利要求1所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该发光芯片组具有两种(含)以上不同颜色的发光二极管芯片，且于发光芯片组与灯杯之间设有混光装置，用以将发光芯片组所发出的直行光线，经过其混光面后向周边折射扩散，再通过灯杯反射面交错混光后反射出灯杯，构成一将不同颜色的光束混合成单一颜色的高功率发光二极管投射灯。
3.如权利要求2所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该发光芯片组是选自红、绿、蓝、黄、白五原色发光二极管芯片构成的群族中二种(含)以上不同原色发光二极管芯片的组合。
4.如权利要求1所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该灯杯外侧壁朝外延伸有复数排列的散热片。
5.如权利要求1所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该灯杯内侧反射面上镀设反射镀膜。
6.如权利要求1所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该灯杯的连接部后端设有固接孔，发光二极管基座上设有相对应的穿孔，用以提供螺丝穿设其中，将二者固接一体。
7.如权利要求1所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该灯杯于其开口装设一透光前板。
8.如权利要求7所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该透光前板的表面镀设有提高透光性的穿透膜。
9.如权利要求2所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该混光装置为设于发光二极管基座上包覆发光芯片组的含有扩散剂的透明胶。
10.如权利要求2所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该混光装置为设于灯杯内相对于发光芯片组外侧的扩散灯头。
11.如权利要求2所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该混光装置为设于发光二极管基座上包覆发光芯片组的含扩散剂的透明胶，以及设于灯杯内相对于发光芯片组外侧的扩散灯头。
12.如权利要求10或11所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向发光二极管芯片的内端面为内凹曲面。
13.如权利要求10或11所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向发光二极管芯片的内端面为平面。
14.如权利要求10或11所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向灯杯的外端面为内凹曲面。
15.如权利要求10或11所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向灯杯的外端面为雾化处理的外凸曲面。
16.如权利要求14所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该内凹曲面为具有反射镀膜的反射面。
17.如权利要求12所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向发光二极管芯片的内端面，为经由雾化处理的毛面。
18.如权利要求13所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向发光二极管芯片的内端面，为经由雾化处理的毛面。
19.如权利要求14所述的高功率发光二极管混光投射灯，其特征在于：该扩散灯头朝向灯杯的外端面，为经由雾化处理的毛面。
20.如权利要求10或11所述的高功率发光二极管投射灯，其特征在于：该扩散灯头为透明圆柱体。
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