CN2811736Y - 具高散热效率的高功率发光二极管照明设备 - Google Patents

具高散热效率的高功率发光二极管照明设备 Download PDF

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CN2811736Y CNU2005200045719U CN200520004571U CN2811736Y CN 2811736 Y CN2811736 Y CN 2811736Y CN U2005200045719 U CNU2005200045719 U CN U2005200045719U CN 200520004571 U CN200520004571 U CN 200520004571U CN 2811736 Y CN2811736 Y CN 2811736Y
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Abstract

本实用新型提供一种照明设备，包含：一座体，该座体上定义一头端；一反射镜，该反射镜设置于该座体内且近该头端处，该反射镜并且具有一孔洞；一封装系统，该封装系统设置于该座体内，包含：一壳体；一导热装置，该导热装置安置于该壳体内，该导热装置的一端具有一平坦部；至少一散热鳍片，该至少一散热鳍片设置于该壳体内且位于该导热装置的周围；以及一发光装置，该发光装置平整地接合于该导热装置的该平坦部，并通过该孔洞延伸至该反射镜的一光学中心处，该发光装置以一点光源形式发射一光线，其中于该发光装置运作过程中所产生的热由该导热装置自该平坦部导引至该至少一散热鳍片；及一电力装置，该电力装置与该发光装置形成电连接。

Description

具高散热效率的高功率发光二极管照明设备
技术领域
本实用新型关于一封装系统(Packaged system)，该封装系统用以封装一发光装置，并可进一步整合入一照明设备。特别地，本实用新型关于一封装系统，该封装系统用以封装高功率发光二极管(Light emitting diode，LED)，并提供高效率的散热装置，搭配整合的电力装置与镜面反射装置，进一步使用于各式照明设备，例如手电筒(Flashlight)或泛光灯(Floodlight)等投射型灯具。
背景技术
目前已有数家制造商投入制造不同外型的高亮度发光二极管套件，这些高亮度LED套件相较于传统LED灯泡的差异之处在于其使用较大的发光驱动芯片(Emitter chip)，但也相应地造成较高的电力需求。一般来说，这些套件原本是设计来作为传统LED灯泡的替代品。但由于它们的外型、尺寸以及电力需求，LED制造商已遭遇了未曾预期的制造上的困难。此类型的高亮度LED中的一个例子为LuxeonTM Emitter Assembly LED(Luxeon为美商Lumileds Lighting，LLC.的注册商标)。虽然该套件能够产生远高于传统LED灯泡亮度的输出，但它也产生大量的热量。若未能有效散热，将可能对发光驱动芯片造成损害。
通常为了克服LED套件的发热问题，LED制造商会在LED套件内部并入一散热通道。例如，Luxeon LED并入一金属散热板，该金属散热板设置于LED套件的背部以传导热量。实际应用中，更理想的作法是使该金属散热板进一步接触一散热表面(Heat dissipation surface)以有效冷却LED套件。于公知技术中，已有将这些LED套件进一步并入其它组件的尝试。例如，使用Luxeon LED的制造商尝试将其并入一电路板，该电路板在LED挂载点的邻近处设置有许多导热板，以维持冷却LED的散热通道。虽然这些组件能够有效散热，但其体积通常过于庞大以致于难以并入小型的照明设备，如手电筒或泛光灯等投射型灯具。同时，由于设置导热板的该电路板也包含许多其它散热材料(Heat sink material)，因此欲将导热板有效地焊接于该电路板，而又不施以大量的热是非常困难的。
因此，提供一种能够挂载高亮度LED同时包含良好散热装置的组件确有其必要性。此外，此种组件也应具备能够进一步整合进一照明设备的能力。
发明内容
本实用新型的一目的在于提供一种具有高散热效率的高功率发光二极管照明设备，以防止高功率发光二极管因高温而降低其发光效率。
本实用新型的另一目的在于提供一种封装系统，该封装系统用以封装高功率发光二极管，并提供高效率的散热装置。该封装系统适合安装于一座体内，再搭配整合的电力装置与光学反射装置，即可购成各式照明设备。换言之，该封装系统具有随插即用的功效。
根据本实用新型的一较佳具体例的照明设备(Illuminating equipment)，该照明设备包含一座体(Housing)、一反射镜(Reflector)、一封装系统(Packagedsystem)以及一电力装置(Power supply)。该座体上定义有一头端。该反射镜设置于该座体内且近该头端处，该反射镜并且具有一孔洞(Aperture)。该封装系统设置于该座体内，并包含一壳体(Casing)、一导热装置(Heat-conductingdevice)、至少一散热鳍片(Heat-dissipating fin)以及一发光装置(Light-emittingapparatus)。该导热装置安置于该壳体内，该导热装置的一端具有一平坦部。该至少一散热鳍片设置于该壳体内，且位于该导热装置的周围。该发光装置平整地接合于该导热装置的该平坦部，并通过该孔洞延伸至该反射镜的一光学中心处，该发光装置以一点光源形式发射一光线，其中于该发光装置运作过程中所产生的热由该导热装置自该平坦部导引至该至少一散热鳍片，进而由该至少一散热鳍片散热。该电力装置与该发光装置形成电连接，用以提供该发光装置发出该光线所需的电力。
根据本实用新型的构思，电力装置可外接于该座体，也可以设置于该座体内。
根据本实用新型的构思，该反射镜反射该光线，进而将该光线射出该座体。
根据本实用新型的构思，该座体与壳体上开设多个孔洞，以作为受该至少一散热鳍片导引的热所引发的热空气散逸的通道，进而增加对于该发光装置运作过程中所产生的热的散热效率。
根据本实用新型的构思，该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片环设于该导热装置的周围。
根据本实用新型的构思，该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片为圆盘状。
根据本实用新型的构思，该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片为不规则状。
根据本实用新型的构思，该发光装置包含一基材(Substrate)、至少一半导体发光组件(Semiconductor light-emitting device)以及两电极，该至少一半导体发光组件以及该两电极分别设置于该基材上，该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件用以发出该光线，且该两电极分别与该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件相连接。
根据本实用新型的构思，该基材是由一硅材料所制成。
根据本实用新型的构思，该基材是由一金属材料所制成。
根据本实用新型的构思，该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件是一发光二极管(Light emitting diode，LED)。
根据本实用新型的构思，该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件是一激光二极管(Laser diode)。
根据本实用新型的构思，进一步包含一电路板(Circuit board)，该电路板设置于该座体内，该电路板并用以电连接该封装系统的该发光装置以及该电力装置，该电路板并用以控制该发光装置的该至少一半导体发光组件发射该光线。
根据本实用新型的构思，该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片上皆具有至少一孔洞，使得至少一电线可穿过所述孔洞，以电连接该电路板以及该发光装置。
根据本实用新型的构思，进一步包含一风扇，该风扇设置于该座体内，用以增加对于该发光装置运作过程中所产生的热的散热效率。
根据本实用新型的构思，该风扇与该电路板连接，以使该电路板利用一控制电路(Controlling circuit)控制该风扇的开关。
根据本实用新型的构思，该控制电路用以检测该发光装置周围的一温度，以根据该检测的温度控制该风扇的开关。
根据本实用新型的构思，该电力装置为一直流电源或一交流电源。
根据本实用新型的构思，该座体包含：一套壳(Shell)，该封装系统设置于该套壳内；以及一嵌合构件(Embedding assembly)，该嵌合构件套设于该套壳上，且其上具有至少一弹性体(Resilient body)，用以组装该照明设备。
根据本实用新型的构思，该座体的上缘设置有一把手(Handle)。
根据本实用新型的构思，该导热装置是一热导管(Heat pipe)。
根据本实用新型的构思，该导热装置是一热导柱(Heat column)。
根据本实用新型的照明设备，其散热效率可获得大幅提升。即使照明设备采用高功率的发光二极管，于发光过程中所产生的大量热量，亦可经由导热装置以及散热鳍片进行有效散热，从而维持发光二极管的发光效率。此外，本实用新型提供一随插即用的封装系统，该封装系统适用于各式照明设备，使用者并且能够简易地安装与汰换此封装系统。
关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1A为根据本实用新型的第一较佳具体实施例的照明设备1的剖面视图。
图1B为根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的剖面视图。
图2A为根据本实用新型的第三较佳具体实施例的照明设备1的外观视图。
图2B为图2A所示的照明设备1延P-P线的剖面视图。
图2C为图2B所示的照明设备1的另一具体实施例。
图3为根据本实用新型的一具体实施例的该导热装置122与该至少一散热鳍片124的立体视图。
图4为根据本实用新型的一具体实施例的该导热装置122与该至少一散热鳍片124的侧视图。
图5为根据本实用新型的一较佳具体实施例的该发光装置126的俯视图。
图6所示为根据本实用新型的一具体实施例的发光装置126，该发光装置124平整地接合于该中空腔体122的该平坦部上。
图7揭示根据本实用新型的散热鳍片124的一具体实施例，该散热鳍片124上开设至少一孔洞使一电线通过。
图8揭示根据本实用新型的散热鳍片124的一具体实施例，该散热鳍片124上实施为一圆盘状。
图9揭示根据本实用新型的散热鳍片124的一具体实施例，该散热鳍片124上实施为一不规则状。
图10揭示根据本实用新型的散热鳍片124的一具体实施例，该散热鳍片124上实施为一放射状。
图11揭示为提高根据本实用新型的封装系统12的散热效率，可在该壳体120上开设多个孔洞。
图12A揭示为提高根据本实用新型的第一较佳具体实施例的照明设备1的散热效率，可在该座体10上开设多个孔洞102。
图12B揭示为提高根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的散热效率，可在该座体10上开设多个孔洞102。
图12C揭示为提高根据本实用新型的第三较佳具体实施例的照明设备1的散热效率，可在该座体10上开设多个孔洞102。
图12D为根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的外观视图与局部放大图，该座体10上开设多个孔洞102，并于接近所述孔洞102处设置有一导气板104。
图13A揭示为提高根据本实用新型的第一较佳具体实施例的照明设备1的散热效率，可在该座体10内设置一风扇。
图13B揭示为提高根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的散热效率，可在该座体10内设置一风扇。
图14A根据本实用新型的第四较佳具体实施例的照明设备1的外观视图。
图14B为图14A中所示的照明设备1的爆炸视图。
其中，附图标记说明如下：
1-照明设备；10-座体；100-把手；102-孔洞；104-导气板；
106-套壳；108-嵌合构件；1080-弹性体；11-反射镜；
12-封装系统；120-壳体；122-导热装置；124-散热鳍片；
126-发光装置；1260-基材；1262-半导体发光组件；
14-电力装置；16-电路板；18-风扇。
具体实施方式
本实用新型的目的在于提供一封装系统，该封装系统用以封装一发光装置，并可进一步整合入一照明设备。特别地，本实用新型关于一封装系统，该封装系统用以封装高功率发光二极管，并提供高效率的散热装置，搭配整合的电力装置与镜面反射装置，进一步使用于一照明设备，例如手电筒或泛光灯等投射型灯具。下文将详述根据本实用新型的多个较佳具体实施例及其
实施方式。
请参阅图1A。图1A为根据本实用新型的第一较佳具体实施例的照明设备1的剖面视图。该照明设备包含一座体10、一反射镜11、一封装系统12以及一电力装置14。该座体10上定义有一头端。该反射镜11设置于该座体10内且近该头端处，该反射镜11并且具有一孔洞。该封装系统12设置于该座体10内，并包含一壳体120、一导热装置122、至少一散热鳍片124以及一发光装置126。
如图1A所示，该导热装置122安置于该壳体120内，该导热装置122的一端具有一平坦部。于一具体实施例中，该导热装置122是一热导管(Heatpipe)或热导柱(Heat column)，而该平坦部在此类热导体制作过程中额外加工处理。该至少一散热鳍片124设置于该壳体120内，且位于该导热装置122的周围，用以提高散热效率。该发光装置126平整地接合于该导热装置122的该平坦部，并通过该孔洞延伸至该反射镜11的一光学中心处，该发光装置126以一点光源形式发射一光线，其中于该发光装置126运作过程中所产生的热由该导热装置122自该平坦部导引至该至少一散热鳍片124，进而由该至少一散热鳍片124散逸。在座体10内位于该导热装置122的另一端设有一电路板(Circuit board)16，该电路板16用以电连接该发光装置126以及该电力装置14，该电路板16并用以控制该发光装置126发射该光线。该电力装置14设置于该座体10内，并通过一电线(图中未示)与该电路板16形成电连接，用以提供该发光装置126发出该光线所需的电力。于一具体实施例中，该反射镜11反射该光线，进而将该光线射出该座体10。该电力装置14包含至少一电池。
图1B为根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的剖面视图。如图1B所示，在图1B中描述与图1A具有相同号码标记的单元，同样执行与图1A中相对应单元所具有的功能，于此不再赘述。于此较佳具体实施例中，在该座体10的上缘设置有一把手(Handle)100，而该该座体10的下方配置较大内部空间以设置该电力装置14。为提供照明设备1较高的电力输入，该电力装置14可以包含较多电池或其它充电装置。
请参阅图2A。图2A为根据本实用新型的第三较佳具体实施例的照明设备1的外观视图。图2B为图2A所示的照明设备1延P-P线的剖面视图。图2C为图2B所示的照明设备1的另一具体实施例。如图2B所示，在图2B中描述与图1A具有相同号码标记的单元，同样执行与图1A中相对应单元所具有的功能，于此不再赘述。如图2B与图2C所示，该电力装置可外接于该座体10，也可以设置于该座体10内。于一具体实施例中，该电力装置14可为一交流转直流的电源供应器。
图3与图4为根据本实用新型的一较佳具体实施例的该导热装置122与该至少一散热鳍片124的立体视图与侧视图。根据本实用新型的一较佳具体实施例的导热装置122采用一蒸气循环式散热方式，其工作原理揭示如下。该导热装置122是一中空腔体，其材质为铜，在该中空腔体122内容置一工作流体。该中空腔体122内部呈真空状态，并设置有一毛细结构(图中未示)。当该中空腔体122的一端受热，该工作流体吸收热量并蒸发为气体，该气体可迅速将热量传导至环设于该中空腔体122的散热鳍片124，该散热鳍片124进一步将热量散逸至该封装系统12外。该气态的工作流体经散热凝结为液态，再由毛细结构吸回中空腔体122的受热端，至此完成一热循环。如上所述，根据本实用新型的搭配散热鳍片124的导热装置122为一具有高散热效率的导热装置122。
请参阅图5至图7，图5为根据本实用新型的一较佳具体实施例的该发光装置126的俯视图。该发光装置126包含一基材(Substrate)1260、至少一半导体发光组件(Semiconductor light-emitting device)1262以及两电极1264，该至少一半导体发光组件1262以及该两电极1264分别设置于该基材1260上，该至少一半导体发光组件1262中的每一半导体发光组件1262用以发射该光线，且该两电极1264分别与该至少一半导体发光组件1262中的每一半导体发光组件1262相连接。于一具体实施例中，该基材1260可以由一硅材料或一金属材料所制成，而该至少一半导体发光组件1262中的每一半导体发光组件1262是一发光二极管或一激光二极管。特别地，所述发光二极管为高功率、高亮度的发光二极管。需注意的是，根据本实用新型的发光装置126将该至少一半导体发光组件1262封装于单一封装体内，故该发光装置126乃一近似点光源的发光装置126。如图6所示，该发光装置126平整地接合于该中空腔体122的该平坦部上。于实际应用中，该发光装置124可以利用打线(Wire bonding)或覆晶芯片(Filp chip)耦接于该中空腔体122的该平坦部上。如图7所示，该至少一散热鳍片124中的每一散热鳍片124上皆具有至少一孔洞1240，使得至少一电线可穿过所述孔洞1240，以电连接该电路板16以及该发光装置126。
请参阅图8至图10，该散热鳍片124具有多种不同的具体实施例。图8为根据本实用新型的一较佳具体实施例的该封装系统12的俯视图。如图7所示，该散热鳍片124可以实施为一圆盘状，并环设于中空腔体122的周围。如图8所示，该散热鳍片124也可以实施为不规则状，例如锯齿状、花瓣状或是放射状(如图9所示)，并以能置入该壳体120为原则。散热鳍片124内可开设导气孔，其材质则可采用铜、铝、镁铝合金或其它类似材料。
如图11所示，为进一步提高散热效率，可于该封装系统12的该壳体120上位于所述散热鳍片124周围处开设多个孔洞，以作为受该至少一散热鳍片124导引的热所引发的热空气散逸的通道，进而增加对于该发光装置126运作过程中所产生的热的散热效率。为达到相同目的，如图12A至图12C所示，该座体10上也开设有多个孔洞102。为使热空气散逸的通道畅通，可使壳体120上的所述孔洞中的每一孔洞相对于该座体10上的所述孔洞102中的一个孔洞102，照明设备1内部的热空气乃经由所述孔洞102散逸至照明设备1的外部。图12D为根据本实用新型的第二较佳具体实施例的照明设备1的外观视图与局部放大图，如图12D所示，于接近该座体10上的所述孔洞102处设置有一导气板104，致使热空气沿着该导气板104的表面流动。
如图13A与图13B所示，为进一步提高散热效率，可于该座体10内位于该电路板16的一端设置一风扇18，该风扇18与该电路板16连接，以使该电路板利用一控制电路(Controlling circuit)控制该风扇的开关。该控制电路(图中未示)由该电路板16所操作，用以检测该发光装置126周围的一温度，当该检测到的温度超过一预定值时，该控制电路即启动该风扇18以进一步冷却该发光装置126。需注意的是，图13A与图13B仅示出根据本实用新型的第一与第二较佳具体实施例。
请参阅图14A以及图14B，图14A为根据本实用新型的第四较佳具体实施例的照明设备1的外观视图。图14B为图14A中所示的照明设备1的爆炸视图。如图14A所示，照明设备1的座体10包含一套壳(Shell)106以及一嵌合构件(Embedding member)108。该封装系统12以其一端设置于座体10的套壳106内。嵌合构件108套设于套壳106上，且其上具有两弹性体(Resilientbody)1080，用以组装灯具组1。举例来说，当使用者欲将灯具组1组装于一墙壁上或一天花板上的一孔洞时，使用者可先将两弹性体1080分别弯曲成与封装系统12的壳体120平行，再将照明设备1嵌进墙壁上或天花板上的孔洞。当照明设备1嵌进孔洞时，两弹性体1080会因弹力而回复原来状态，使得照明设备1可以与孔洞互相嵌合。
本实用新型提供了一具高散热效率的封装系统，该封装系统用以封装高功率发光二极管，并利用导热装置与散热鳍片有效排除高亮度发光二极管所产生的大量热量。该封装系统搭配整合的电力装置与镜面反射装置，进一步应用于各式照明设备。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利保护范围之内。

Claims (21)

1、一种照明设备，其特征是包含：
一座体，该座体上定义一头端；
一反射镜，该反射镜设置于该座体内且近该头端处，该反射镜并且具有一孔洞；
一封装系统，该封装系统设置于该座体内，包含：
一壳体；
一导热装置，该导热装置安置于该壳体内，该导热装置的一端具有一平坦部；
至少一散热鳍片，该至少一散热鳍片设置于该壳体内且位于该导热装置的周围；以及
一发光装置，该发光装置平整地接合于该导热装置的该平坦部，并通过该孔洞延伸至该反射镜的一光学中心处，该发光装置以一点光源形式发射一光线，其中于该发光装置运作过程中所产生的热由该导热装置自该平坦部导引至该至少一散热鳍片；以及
一电力装置，该电力装置与该发光装置形成电连接。
2、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该反射镜将该光线射出该座体。
3、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该座体与壳体上开设多个用于作为热空气散逸的通道的孔洞。
4、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片环设于该导热装置的周围。
5、如权利要求4所述的照明设备，其特征是该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片为圆盘状。
6、如权利要求4所述的照明设备，其特征是该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片为不规则状。
7、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该发光装置包含一基材、至少一半导体发光组件以及两电极，该至少一半导体发光组件以及该两电极分别设置于该基材上，且该两电极分别与该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件相连接。
8、如权利要求7所述的照明设备，其特征是该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件是一发光二极管。
9、如权利要求7所述的照明设备，其特征是该至少一半导体发光组件中的每一半导体发光组件是一激光二极管。
10、如权利要求7所述的照明设备，其特征是进一步包含一用以控制该发光装置的该至少一半导体发光组件发射该光线的电路板，该电路板设置于该座体内，该电路板电连接该封装系统的该发光装置以及该电力装置。
11、如权利要求10所述的照明设备，其特征是该至少一散热鳍片中的每一散热鳍片上皆具有至少一孔洞，用以电连接该电路板以及该发光装置的至少一电线穿过所述孔洞。
12、如权利要求10所述的照明设备，其特征是进一步包含一风扇，该风扇设置于该座体内。
13、如权利要求12所述的照明设备，其特征是该风扇与该电路板连接，该电路板利用一控制电路控制该风扇的开关。
14、如权利要求13所述的照明设备，其特征是该控制电路检测该发光装置周围的一温度，并根据该检测的温度控制该风扇的开关。
15、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该电力装置为一直流电源或一交流电源。
16、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该电力装置外接于该座体。
17、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该电力装置设置于该座体内。
18、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该座体包含：
一套壳，该封装系统设置于该套壳内；以及
一嵌合构件，该嵌合构件套设于该套壳上，且其上具有至少一弹性体。
19、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该座体的上缘设置有一把手。
20、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该导热装置是一热导管。
21、如权利要求1所述的照明设备，其特征是该导热装置是一热导柱。
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