TW201104157A - Ceramic illumination device - Google Patents
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Description
201104157 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種照明裝置,且尤其係關於一種由陶瓷 材料製成之照明裝置。 【先前技術】 發光二極體(LED)燈在本技術中為吾人熟知。_Led燈 係使用LED作為光源之燈。在該等燈中,可使用多個二極 體來增加燈之輸出功率,或因一單一 LED以一窄波長帶發 〇 射而可使用多個二極體來提供白光。LED燈可用於—般照 明,或因色彩及輸出功率係可調諧的而可用於甚至更特定 之照明。 一般而言,一燈或照明裝置包括經配置以產生光且安裝 於一電路板上或至少連接至一電路板的一光源。該光源係 配置於通常具有一燈泡(bulb)形狀之一囊封外殼内。除提 供最大光輸出及/或光之一特定色彩外’一照明裝置之設 〇 計需考慮由該(該等)光源及/或連接至該(該等)光源之電子 器件產生之熱的驅散。 例如,美國專利申請案第us2010/0008086號揭示一種 於白光㈣之照明裝置’其包括一群組之固態發光二極 體、用於啟動該等發光二極體的電子器件及一囊封外殼。 為將該白光LED裝置内產生之熱向外傳導或傳遞,該囊封 外殼包含氣孔及散熱組件。 【發明内容】 一般而言,先前技術系統之一 缺點可為其等需要特定組 148649.doc 201104157 件以驅政熱(例如氣孔及散熱組件之-配置),藉此使得該 系統之設計相當複雜或導致—昂貴之系統。 因此本發明之一目的係減輕上文所提及之缺點,並且 提供種可提供—有效熱傳遞且具有—更簡單設計的照明 裝置。 藉由如獨立技術方案所定義的-照明裝置而達成本發明 的及/、他目的。本發明之其他有利實施例由附屬技 術方案定義。 —根據本發明之-第-態樣,提供-種如技術方案!中所 定義的照明裝置。該照明裝置包括:經配置以產生光的一 光源二經配置以支撐該光源之-載體及圍封該光源及該載 體之了包封件。該光源與該載體處於熱接觸,且該載體經 配置以與該包封件^献姑_ ;接觸,以使熱消散出該照明裝 置。該包封件及該載體兩者係由陶竟材料製成。 本發明利用一見解,即··昭 充告一嵛埶·… '"置之匕封件(或燈泡)可 ^散熱盗並且用於使熱(例如由該光源或連接至該光 :之=電子器件產生的熱)消散出該照明裝置。為此目 與置以與一載體處於熱接觸,該載體本身係 ==種;Γ㈣’且該㈣及該包封件兩者包括陶 -種具有良好導熱率之材料)。本發明之優點在於 能由該照明裝置之主要邻八❿特疋)組件’因為此功 尤1是” (該等)光源、該載體且 尤其疋該包封件)之特定配置而 明,該照明裝置之整個表面(㈣包㈣匕/’利用本發 封件)充當一散熱器, 148649.doc 201104157 藉此提供用於熱傳遞之一相對大的表面。因此,本發明之 優點亦在於其使熱有效地傳遞至該照明裝置之外部環产 根據一實施例,該包封件可包括一透射性區域,其1配 置以透射由該光源產生之光的至少一部分(尤其春兮光原 以可見波長光譜範圍(即380 nm至780 nm)發射時)。該透射 •性區域可為半透明的(透射且散射光)或為透明的(大體上不 受阻礙地透射)。有利地’該透射性區域為半透明的,藉 &防止一使用者感知到該包封件内之該(該等)光源及選用 《電子器件。因此’該照明裝置之該包封件或囊封外殼之 優點在於其整合許多功能性,諸如一光學功能、一熱功能 及一機械功能。 根據一實施例,該載體可包括一透射性區域,其經配置 以透射由該光源產生之光的至少一部分。或者或另外,該 載體可包括一反射性區域,其經配置以反射由該(該等)光 源產生之光的至少一部分。該等實施例之優點在於該載體 〇 可經設計為具有呈透射性或呈反射性之許多區域,使得例 如達成一所期望之光分佈。 根據-實施m材料可為多晶氧化師㈤,其優 ‘點在於多晶氧化紹(PCA)係具有—良好導熱率(在約2〇 W/mK之範圍内)之一半透明陶瓷材料。 根據―實施例’該㈣材料可具有至少約5 w/mK之一 導熱率。 根據-實施例’該包封件可包括至少兩個包封部分,當 其等接σ在&時形成該照明裝置之包封件或囊封外殼。 148649.doc 201104157 本實施例之優點在於其提供促進該照明裝置(諸如一燈或 聚光燈)之組裝的一方便設計。使用兩個包封部分,該光 源及該載體可在該兩個包封部分係分離時方便地安裝在一 起,且接著藉由接合該兩個包封部分而圍封在該包封件 中。應瞭解可利用多於兩個包封部分,且本實施例不限制 於包括僅由兩個包封部分組成之一包封件的—照明裝置。 根據一實施例,該包封件可具有一燈泡(或燈泡(1&1^ bulb))形狀。特定言之,如由上述實施例所定義的該包封 件之該等包封部分可為兩個燈泡半體。 根據一實施例,一包封部分及該載體之至少一部分(或 S亥載體之一第一部分或第一載體)可形成—單一整合部 分,其優點在於組件之數目減少,藉此甚至進一步地促進 該照明裝置的組裝。本實施例之優點亦在於該包封部分及 該載體之該部分(例如一燈泡半體及該載體之半體)可由一 單一模具而製造為一單一部分。用於形成該包封件及該載 體之該(該等)對應之包封部分及該載體之部分亦可由一單 一模具(較佳為相同之模具)製造。 根據另一實施例,該載體可配置於兩個包封部分之間之 一接面處。在本實施例中,該載體及該等包封部分係為分 離式部分。 根據一實施例,該等包封部分可有利地經組態以彼此配 合’藉此促進該照明裝置之組裝。 根據一實施例,該載體可沿著從該照明裝置之基部延伸 至其頂部之-轴而配置。或者,該載體可沿著與從該照明 148649.doc * 6 · 201104157 裝置之基部延伸至其頂部之一軸交又之一方向而配置。在 該等實施例中,該載體將由該包封件界定之空間分為至少 兩個隔室。接著可有利地使用複數個光源且將其等分佈於 該載體之每一側上,使得提供一均勻照明。 根據實施例,S玄光源可為至少一個發光二極體(LED) -或至少一個LED封裝。該光源可例如包括—RGB LED(紅 綠藍發光二極體),或複數個經配置以提供白光之二極 體,諸如一 RGB組合,或藍色及黃色之一組合,或藍色、 0 黃色及紅色之一組合等等。可選擇地,該照明裝置可經配 置以提供彩色光。 «亥光源亦可包括複數個光源(諸如複數個led),其(其 等)可取決於驅動條件而提供不同之預定波長的光。因 此,在一特定之實施例中,該照明裝置可進一步包括一控 制器(其係附接至該照明裝置或在該照明裝置之外部),該 控制器經配置以回應於一感測器信號或一使用者輸入裝置 ❹ 信號而控制該照明裝置光之色彩。 在下文中’可參考作為該光源之較佳實施例之一 led而 進一步描述本發明。因此,在下文中,除非另有指示或從 ' 背景内容中係明確的’術語「LED」一般亦可指一光源(或 、 複數個光源)’但較佳地指一 LED。此外,該術語「LED」 尤其指固態照明(固態LED)。 根據一實施例,該光源可發射在可見範圍内之光,但在 另一實施例中,該光源亦可或者或另外在UV範圍内發 射。如上文所提及,該光源可包括一 LED。在一另一實施 148649.doc 201104157 例中’該光源為經配置以產生藍光之一㈣。該藍光發光 :原:早獨地使用’或可與例如配置於該包封件或該等包封 部分之至少-者處的發冷光材料組合使用,諸如以提供白 光,或可與產生其他波長之光之一個或多個其他㈣組合 使用。亦可應用該等實施例之組合。 在本中請案中’術語「至少」在實施例中亦可指示「所 有」或「全部」。 應注思本發明係關於中請專利範圍中所敘述之特徵之所 有可行組合。 【實施方式】 現將參考顯示本發明之多種例示性實施例之附圖而更詳 細地描述本發明之此態樣及其他態樣。 參考圖1,其描述本發明之一第一實施例。 圖1顯不根據本發明之一實施例之一照明裝置丨〇〇之一分 解圖。該照明裝置包括經配置以產生光之-光源110。在 本實例中,該光源11 〇對應於複數個LED封裝m、112、 u3及114。儘管圖1顯示複數個LED封裝以形成該光源 110,但是亦可使用一單一LED或LED封裝。 該照明裴置100包括一載體12〇(參見圖4c),其在圖】中由 兩個載體部分121及122(或一第一載體121及一第二載體 122)表不。該載體12〇經配置以支撐該光源110或LED封裝 111至114。在下文中,當該兩個載體部分121及122確實接 合在一起時(諸如參見圖4c),該兩個部分亦可被稱為單一 載體120。 148649.doc 201104157 該照明裝置100亦包括一包封件130 ,其用於圍封該光源 110及該載體120。在圖1中,該包封件130由兩個包封部分 131及132表示,當該兩個包封部分131及132接合在一起時 其等形成該包封件或囊封外殼13〇 ,諸如圖4c中所顯示。 儘管該包封件可由兩個包封部分製成,本發明不限制於此 * 一設計,且亦可設想由一單一部分或多於兩個部分製成之 一包封件。 該等光源111至114(或光源110)經配置以與該載體120(或 圖1中之載體部分121及122)處於熱接觸,且該载體12〇經 配置以與該包封件130(或在圖!中分別為包封部分131及 132)處於熱接觸。 一般而言,該載體12〇可插入於該包封件13〇中。該載體 可具有任何形狀。在圖丨中,該包封件13〇具有一標準之燈 泡形狀,且該載體12〇則可較佳地具有一圓盤的形狀或一 圓盤之一部分的形狀。 Ο 此外’在該載體120與該包封件130之間之接觸表面可有 利地不為準禮的,而係沿著該包封件130之内部的-部分 而延伸。例如,該接觸表面可沿著該包封件之一周邊(或 一周邊之一部分)而延伸,使得提供-有效之熱傳遞。 使用此5又计,當該照明裝置通電時,可由該(該等)光 源U1至114產生熱’且經由該載體⑽及該包封件〗別而使 …’肖散H㈣裝置i GG。該包封件及該載體兩者皆包括 陶究材料用於改良往該照明裝置之外的熱傳遞。 術-陶究」在本技術中已知,且可特指由熱作用及後 148649.doc 201104157 續冷卻作用而製備之一無機非金屬固體。陶瓷材料可具有 結BB或部分結晶之結構’或可為非晶的,即一玻璃。最 吊見的陶瓷為結晶的。該術語陶瓷特指已燒結在一起且形 成塊狀(與粉末相比)之材料。在本文中使用之陶瓷較佳地 為多晶陶究。 例如’陶瓷材料可基於從由下列組成之群組中選擇之一 個或多個材料:Al2〇3、AIN、Si〇2、γ3Αΐ5〇12 (YAG)、 Y3Al5〇12類似物、γ2〇3及^仏及以匕。術語γ3Αΐ5〇ΐ2類似 物係指具有與YAG大體上相同之晶格結構之石榴石體系, 但其中Υ及/或Α1及/或〇(尤其γ及/或Α1)係至少部分地由另 —離子取代,諸如分別由Sc、La、Lu&g之一者或多者取 代。 根據一實施例,該陶瓷材料可為A12〇3,其為一半透明 材料。當在約13〇(TC至約1700t:範圍内,諸如在約i3〇〇c>c 至約1 50(TC (例如1300。(:至145(rc )範圍内的一溫度下燒結
Alz〇3時,亦可將八丨2〇3製為具高反射性。該材料在本技術 中亦被稱為「棕色」PCA(多晶氧化鋁)。 術語「基於」指示用於製造陶瓷材料之起始材料係大體 上由本文中所指示之材料的一者或多者(舉例而言,諸如 Al2〇3或YAhOu (YAG))組成。然而此不排除存在少量(剩 餘的)黏結劑材料或摻雜物,諸如對於八丨2〇3而言摻雜物為 Ti,或在一實施例中,對於YAG而言摻雜物為以。 該陶瓷材料可具有一相對良好之導熱率。該導熱率較佳 為至少約5 W/mK,諸如至少約15 w/mK,甚至更佳為至少 148649.doc •10· 201104157 約100 W/mK。YAG具有在約6 W/mK範圍内的—導熱率, 多晶氧化鋁(PCA)具有在約20 W/mK範圍内的一導熱率, 且A1N(氮化鋁)具有在約150 W/mK或更大之範圍内的一導 熱率。 該包封件13 0可尤其經配置以接收來自該(該等)光源丄丄丄 至114之所有光。此外,該包封件130可尤其經配置以允許 該(該等)光源111至114之光逸出。 當使用複數個光源且該等光源發射不同波長之光時,該 包封件130亦可因此被指示為一混合腔室。當使用遠離一 光源而配置(例如,配置於該包封件處或該包封件之一部 分處)之一發冷光材料時(該發冷光材料吸收來自該光源之 光的一部分以提供發冷光材料之光),混合亦可具相關 性。 有利地,該包封件130可包括一透射性區域,其經配置 以透射由該等光源111至i 14產生之光的至少一部分。特定 言之,該包封件130可由具有光透射性質之一材料製成, 使得可達成光有效地透射穿過該包封件。 根據一實施例,該載體120亦可包括一透射性區域,其 優點在於:從該包封件之一隔室往該載體之方向而來的光 可透射穿過該載體,且接著經由該包封件13〇而透射出該 照明裝置。或者或另外,該載體12〇可包括一反射性區 域,其經配置以反射由該(該等)光源產生之光的至少一部 分,該反射性區域的優點在於:在該包封件之一隔室内發 射且經引導朝向該載體之光可對著該載體而反Μ,且經由 148649.doc •11 · 201104157 該包封件之相同隔室而透射出該照明裝置。應瞭解該載體 可經設計為具有呈透射性或呈反射性之許多區域,使得可 達成例如一所期望之光分佈。 有利地,該陶瓷材料可為多晶氧化鋁(PCA),其優點在 於/、為/、有良好導熱率(約20 W/mK)之一半透明陶竞材 料。 根據一實施例,該陶瓷材料可具有至少約15〇 w/mK2 一導熱率,使得可提供一有效之熱傳遞。 參考圖1,該包封件130可為燈泡形狀且該等包封部分 131及132可為兩個燈泡半體,藉此提供具有一標準燈形狀 之一照明裝置。 由於該載體120將該照明裝置1〇〇分為兩個隔室,該照明 裝置之該(該等)光源i i丨至U4可有利地分佈於該載體 120(或圖丨中之第一及第二載體121及122)之每一側上,以 改良從S亥照明裝置1 〇 〇處發射之光的均勻度。 再次參考圖1 ’該照明裝置1 00亦可包括一插座丨8〇,其 用於固持該等包封部分131及132,並且用於經由一連接板 183而對該等LED封裝111至114提供電。 根據一實施例,參考例如圖1及圖4a,一包封部分13 該載體之一部分121可形成一單一整合部分。此一實施例 之優點在於其進一步減少用於組裝該照明裝置之組件數 目,藉此甚至更加促進該照明裝置之組裝。 參考圖2,其描述本發明之另一實施例。 圖2係一照明裝置200之一示意圖,其包括:一光源 148649.doc -12- 201104157 210, 其可為經配置以產生 光之一 LED ; —載體220,其經 配置以支撐該光源21G;及圍封該光源則及該載體22〇之 一包封件230。該載體220經配置以與該光源21〇及該包封 件230處於熱接觸。該載體及該包封件係由陶瓷材料製 成,使得由該光源210產生之熱可藉由經由該載體22〇及透 過该包封件23 0之熱傳遞而消散於該照明裝置2〇〇之外。 仍參考圖2,根據另一實施例,該包封件可包括兩個包
Ο 封部分23 1及232,當其等接合在一起時形成該包封件或囊 封外般230。該載體220可接著配置於該兩個包封部分23ι 與232之間之一接面250處,藉此在該載體22〇與該等包封 部分231及232之間之該接面250處提供一機械介面及熱介 面。 參考在上文中參考圖1及圖2所描述之任意實施例,其中 該包封件包括多於一個部分,該照明裝置i 〇〇及2〇〇之該包 封件13 0或23 0之包封部分可分別經組態以彼此配合。 參考圖3,其描述本發明之另一實施例。 圖3係包括兩個光源3丨丨及3 12(例如經配置以產生光之兩 個LED)之一照明裝置3〇〇之一示意性俯視圖。該兩個LED 3 11及312係安裝於兩個載體321及322(或一載體之兩個部 分)上’該兩個載體321及322經配置以分別支撐該等lEd 3 11及312。在本實施例中,將一單一LED封裝安裝於一載 體上或附接至一載體。或者,可將複數個LEd封裝安裝於 一第一載體上。 如圖3中所繪示,當兩個包封部分接合在一起時,附接 148649.doc -13· 201104157 至4包封件之一第一包封部分331之第-載體321可延伸於 一 4件之第一包封部分332界定之體積中。類似地, *兩個包封部分接合在_起時,附接至該包封件之該第二 包封部分332之第二載體322可延伸於由該包封#之該第= 包封部分331界定之體積中。換句話說,該第-載體321及 孩第一载體322可能並不是確切地配置於彼此之前端,但 代替地可略微地移位。 在本實施例中,如同對於參考圖1及圖2所描述之實施 例,该#載體321及322係沿著從該照明裝置之基部延伸至 其頂部之一軸170(參見圖1)而配置。或者,該載體可沿著 與從該照明裝置之基部延伸至其頂部之軸17〇交又之一方 向而配置。在任一情況下,該等載體界定該照明裝置之該 包封件内之隔室。 參考圖4a至圖扑,其揭示用於組裝根據本發明之一實施 例之一照明裝置之一程序流程4〇〇〇。 圖4a至圖4c示意性地繪示一照明裝置之組裝,該照明裝 置包括:具有—第一載體12丨(在其上安裝一第一光源1U) 之一第一燈泡半體131,及具有一第二載體122(在其上安 裝一第二光源112)之一第二燈泡半體132。 圖4a顯示包括該第一載體121之第一包封部分或燈泡半 體131。該第一燈泡半體131及該第一载體121可為一單一 整合部分’例如由一單一模具製成。或者,該第一載體 121及該第一燈泡半體為兩個分離式部分,且該第一載體 121可膠合至該第一燈泡半體13 1之内部。有利地,此膠具 148649.doc • 14- 201104157 有良好之導熱性質] 吏得熱可有纟地從該第—載體⑵傳 遞至該第一燈泡半體丨3 1。 在一第-步骤侧中,安裝一力源⑴使其與該第一載 體121處於熱接觸。該光源lu可例如藉由—夹具而附接至 該載體》 接著可對該第二載體122應用一類似步驟,一第二光源 112係安裝為與該第二載體122處於熱接觸。 在一第二步驟4200中,諸如圖4b中所繪示,藉由接合該 兩個包封部分131及132而圍封該第一光源ln、該第一載 體121、該第二光源112及該第二載體122。 或者,可將該載體插入於兩個包封部分之間之一接面處 且藉由機械壓力而固定於該兩個包封部分之間,使得在該 載體與該等包封部分之間提供一良好的熱接觸以供熱消 散。 結果,形成諸如圖4c中所顯示之一包封件13〇。接著可 Q 將該包封件130(或該包封件130之一基部)插入於用於固持 該兩個包封部分丨31及132的一插座180中。該插座18〇亦可 經組態以對該照明裝置提供電,使得電力可傳輪至該等光 源111及112 。 在此方面’該光源可有利地為高電壓(Hv)LED,其優點 在於:因為HV LED不需要任何驅動器,故可進一步減少 用於形成該照明裝置所需要之組件之數目。 甚至更有利地,可使用相移HV LED,且將其等分佈於 該載體120(或該等載體121及122)上,用於防止任何頻閃效 148649.doc •15· 201104157 應。 本發明對於任何種類之燈(諸如一聚光燈或一標準燈)可 為有用的。本發明可應用於家庭、醫院、戶外、辦公室、 工業及零售業中所使用之照明裝置。 雖然已參考其特定例示性實施例而描述本發明,但是對 於熟習此項技術者而言許多不同之變更、修改及類似者將 變得顯而易見。因此所描述之實施例並非意欲限制如由隨 附申請專利範圍所定義的本發明之範圍。 例如,儘官上文描述之實施例係關於具有一標準燈泡形 狀之一照明I置,1旦是亦可設想任意其他適宜形狀。 此外,儘管上文所描述之_些實施例包括一第—載體及 :第二載體’但是應瞭解該照明裝置可包括與該包封件或 等i封。卩刀之至少一者處於熱接觸之唯—個载體。此 卜該…、明裝置亦可包括多於兩個載體或載體部分。 亦應瞭解LED或光源之數目及其等各自之波長將根據所 期望之應用而選擇。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之-料性實施敎-照明裝置之一 分解圖; 圖2係根據本發明之另—例示性實施例之—照明裝置之 一示意圖; & 圖3係根據本發明之另—_ 例不性貫施例之一照明裝置之 一示意圖;及 义
圖4a至圖4c以一示意性t斗·必-na X 。性方式繪不用於組裝根據本發明之 148649.doc -16 · 201104157 一例示性實施例之一照明裝置之一程序流程 【主要元件符號說明】 100 照明裝置 110 光源 * 111 LED封裝/光源 - 112 LED封裝/光源 113 LED封裝/光源 114 LED封裝/光源 Ο 121 第一載體 122 第二載體 130 包封件 131 包封部分 132 包封部分 170 軸 180 插座 183 〇 連接板 200 照明裝置 210 光源 . 220 載體 230 包封件/囊封外殼 231 包封部分 232 包封部分 250 接面 300 照明裝置 148649.doc -17- 201104157 311 光源 312 光源 321 第一載體 322 第二載體 331 第一包封部分 332 第二包封部分 4000 程序流程 148649.doc -18-
Claims (1)
- 201104157 七、申請專利範圍: 1. 一種照明裝置(1〇〇),其包括: 經配置以產生光之一光源(110), 經配置以支撐該光源之一載體(120),該光源係與該載 體處於熱接觸,及 •圍封該光源及該載體之一包封件(丨3 0), 其中該載體經配置以與該包封件處於熱接觸,以使熱 消散出該照明裝置,該包封件及該載體包括陶瓷材料。 〇 2.如請求項1之照明裝置,其t該包封件包括:一透射性 區域,其經配置以透射由該光源產生之該光的至少一部 分。 3 ·如凊求項i或2之照明裝置,其中該載體包括:一透射性 區域,其經配置以透射由該光源產生之該光的至少一部 刀,及/或一反射性區域,其經配置以反射由該光源產生 之該光的至少一部分。 4. 如明求項1或2之照明裝置,其中該陶瓷材料為半透明多 晶氧化紹。 5. 如1求項!或2之照明裝置,其中該陶竟材料具有至少約 5 W/mK:之一導熱率。如:求項1或2之照明裝置,其中該包封件為燈泡形狀。 如叫求項1或2之照”置’其中該包封件包括至少兩個 部刀(131、132) ’當其等接合在一起時形成該包封 件。 8·如請求項7之照明裂置’其中該等包封部分為兩個燈泡 148649.doc 201104157 半體。 9. 10. 11. 12. 13. 如#求項7之照明裝置,其中一包封部分(131、132)及該 ▲ 王乂 —部分(121、122)形成一單一整合部分。 月求項7之照明裝置,其中該载體係配置於兩個包封 邠刀之間之-接面(250)處。 如明求項7之照明裝置’其中該等包封部分經組態以彼 此配合。 如叫求項7之照明裝置,其中該載體係沿著從該照明裝 置之基部延伸至其頂部之一軸(丨7〇)而配置,或沿著與從 "亥照明裝置之該基部延伸至其頂部之一軸(1 70)交又之— 方向而配置。 如叫求項7之照明裝置,其中該光源包括至少一個發光 二極體(LED)或至少一個led封裝。 148649.doc
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