TW201520472A - 照明裝置及用於照明裝置的散熱器製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明照明裝置包含一個發光單元、一個散熱器及一個用於連接外部電力源的燈座，該發光單元包括一個電路板及多數個發光二極體，該散熱器包括一個供該電路板安裝的第一端壁、一個供該燈座安裝的第二端壁、一個連接該第一、二端壁的周壁，及一個由該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同圍繞界定的密閉容室，於該密閉容室中容裝有冷媒，冷媒於該第一端壁處吸收熱能後往該周壁及該第二端壁移動，將熱能傳遞散逸後再回到該第一端壁，能有效地將該發光單元的熱能快速散熱，有助於使該發光單元有良好的發光效益。

Description

照明裝置及用於照明裝置的散熱器製造方法

本發明是有關於一種照明裝置，特別是指一種照明裝置及用於照明裝置的散熱器製造方法。

目前以發光二極體作為照明光源的照明裝置，因其具有節能、環保等等優勢，已日漸成為市場上的主流之一。

參閱圖1，以往的一種常見的照明裝置1的一個發光單元11所產生的熱能，是朝一個鋁擠型散熱件12的方向傳導，再利用鋁擠型散熱件12的多數個鰭片將熱能向外散逸出去，由於發光單元11包括多數個發光二極體，在照明時會共同產生大量熱能，若熱能不能順利排除將會造成該等發光二極體的發光效益下降，但該鋁擠型散熱件所能夠提供的散熱效果有限。

再如中國CN102052593A號專利公開案則揭露一種燈泡，其特徵在燈頭下端連接有散熱片，散熱片上連接外殼及熱管，熱管則位於外殼腔體內，熱管冷凝端與散熱片相連接，熱管下端固定有一金屬燈板，在金屬燈板上設置有可通電發光的發光二極體。由於該案將發光二極體 安裝在金屬燈板上，且在金屬燈板上端連接熱管，故發光二極體晶片工作時發出的熱量能夠迅速通過金屬燈板，傳輸至熱管的一端，當熱管一段受熱時，熱管毛細管中的工作液迅速蒸發，蒸汽在微小的壓力差下流向另外一端，在另一端將熱量傳遞至散熱片，進一步將熱量散發至外面，熱管中的蒸汽在熱量散發後重新凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細作用流回蒸發端，如此源源不斷快速將熱量在熱管另一端的散熱片散發出去，實現快速散熱。但此設計由於仍依賴面積有限的散熱片與外界大氣進行熱交換而達到散熱作用，故其實際散熱效果仍甚有限而待改良。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以提高散熱效能的照明裝置及用於照明裝置的散熱器製造方法。

於是，本發明照明裝置，包含：一個發光單元、一個散熱器，及一個燈座，該發光單元包括一個電路板，及至少一安裝於該電路板上的發光二極體，該散熱器包括一個連接該發光單元的電路板的第一端壁、一個與該第一端壁相反設置的第二端壁、一個連接該第一端壁與該第二端壁且直接暴露於外界的周壁，及一個由該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同圍繞界定的密閉容室，該散熱器於該密閉容室中容裝有冷媒，冷媒於該第一端壁處吸收熱能後往該周壁及該第二端壁的方向移動，將熱能傳遞散逸後再回到該第一端壁，該燈座連接於該散熱器的第二端壁，該燈座用於連接外部電力源。

而本發明的另一照明裝置，包含：一個發光單元、一個散熱器，及一個燈座，該發光單元具有至少一光源，該散熱器具有一連接該發光單元以傳遞該光源所產生熱能的第一端壁、一與該第一端壁相反設置的第二端壁、一連接該第一端壁與該第二端壁且直接暴露於外界的周壁，而由該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同界定一密閉容室而容裝冷媒，該燈座用於連接外部電力源以供應電力至該發光單元。

而本發明散熱器的製造方法，包含以下步驟：預備該散熱器的一個第一端壁、一個第二端壁，及一個周壁；將該第一端壁、該第二端壁與該周壁於灌入高溫氣態冷媒的環境中進行封裝，該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同圍繞界定出一個供該冷媒容置的密閉容室；及將該散熱器降溫，於該密閉容室中，部份冷媒凝結為液態，部份冷媒仍保持氣態。

本發明之功效在於，由於該散熱器的該密閉容室中容裝有冷媒，藉此能夠利用冷媒的流動，於該第一端壁處吸收熱能後往該周壁及該第二端壁移動而將熱能傳遞散逸，冷媒降溫之後再由該第二端壁回到該第一端壁，能有效地將該第一端壁以及該發光單元的熱能快速散熱，有助於使該發光單元有良好的發光效益。

2‧‧‧發光單元

21‧‧‧電路板

22‧‧‧發光二極體

3‧‧‧散熱器

31‧‧‧第一端壁

311‧‧‧卡槽

32‧‧‧第二端壁

321‧‧‧凸出部位

322‧‧‧容置空間

33‧‧‧周壁

34‧‧‧密閉容室

35‧‧‧凹形肋條

36‧‧‧安裝區

37‧‧‧環狀變形區

4‧‧‧燈座

41‧‧‧卡條

42‧‧‧圓筒體

5‧‧‧電源供應器

6‧‧‧燈殼

61‧‧‧安裝環

700~702‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個立體分解示意圖，說明以往的一種照明裝置；圖2是一個立體示意圖，說明本發明照明裝置及用於照明裝置的散熱器之較佳實施例；圖3是一個立體分解示意圖，說明本較佳實施例的一個發光單元、一個散熱器、一個燈座、一個電源供應器，及一個燈殼；圖4是一個沿圖2線Ⅳ-Ⅳ的剖面示意圖，說明本較佳實施例的該散熱器在照明裝置中與其他元件的位置關係；及圖5是一個說明本發明散熱器的製造方法的流程圖。

參閱圖2、圖3與圖4，本發明照明裝置包含一個發光單元2、一個散熱器3、一個燈座4、一個電源供應器5，及一個燈殼6。

發光單元2包括一個圓形的電路板21，及多數個安裝於電路板21上的發光二極體22。

散熱器3包括一個供發光單元2的電路板21安裝的第一端壁31、一個與第一端壁31相反設置的第二端壁32、一個連接第一端壁31與第二端壁32的周壁33、一個由第一端壁31、第二端壁32與周壁33共同圍繞界定的密閉容室34、多數個等距而間隔形成於周壁33上的凹形肋條35、一個位於第一端壁31中心且與發光單元2的電路板21 貼合的安裝區36，及一個位於安裝區36外周的環狀變形區37。本實施例中第一端壁31係呈圓形片板狀，其外緣經向上及向下彎折後形成一卡槽311，而周壁33則對應呈圓筒狀，其上端對應卡合固定於第一端壁31外緣的該卡槽311內。本例中第二端壁32則係自周壁33底緣向內延伸，並進一步向上凸伸後，於其內部形成一供燈座4對應凸出部位321及一電源供應器5容置空間322(詳後述)。

散熱器3於密閉容室34中容裝有冷媒，發光單元2的電路板21將發光二極體22於操作中散發的熱能傳導至第一端壁31後，再由冷媒於第一端壁31處吸收熱能後往周壁33及第二端壁32的方向移動，將熱能傳遞散逸後再回到第一端壁31。由於大面積的周壁33係直接暴露於外界而接觸空氣，故發光二極體22產生的熱能主要透過周壁33而能快速向外發散。

散熱器3的凹形肋條35用於加強與燈座4間連結的穩定度。此外，由於在密閉容室34中也對應凹形肋條35而有向內凸出的凸形結構，將有助於冷媒的流動。

同理，也可以在周壁33的內周面上形成溝槽、以燒結金屬的方式製得微結構、以金屬網狀構成的微結構等等，來幫助冷媒的流動，值得一提的是，散熱器3上也可以形成有散熱鰭片來幫助散熱。(圖皆未示)

散熱器3的環狀變形區37為數個同心圓凹凸排列而成，當散熱器3密閉容室34中容裝有液態冷媒與氣體時，熱脹冷縮的幅度較大，藉由環狀變形區37提供密閉容 室34有膨脹與收縮的空間，而藉由安裝區36呈平整面，能夠讓發光單元2的電路板21不致因此而自散熱器3的第一端壁31上脫落。

散熱器3的第一端壁31可以是位於第二端壁32的下方，即與圖2至4所示位置上下倒置，也就是照明裝置是安裝於天花板或是檯燈上朝下照明，在此情況下，散熱器3適用於在密閉容室34中容裝有液態冷媒，且密閉容室34中的氣壓低於一大氣壓，以30Torr為較佳的實施態樣，液態冷媒於第一端壁31處吸收熱能後，產生相變化蒸發為氣態冷媒，氣態冷媒移動至第二端壁32將熱能傳遞散逸後，再產生相變化凝結為液態冷媒，其中，氣態冷媒可以為水蒸汽，液態冷媒則為水。於另一實施例中，亦可採用乙醇與水的混合液，且乙醇與水的比例不低於1：100較佳。

另一種情況下，照明裝置是朝上或是朝旁側照明，此時散熱器3則適用於密閉容室34中充滿液態冷媒，液態冷媒於第一端壁31處吸收熱能後，以熱對流方式移動，至第二端壁32將熱能傳遞散逸後再回到第一端壁31，其中，液態冷媒為水。

燈座4安裝於散熱器3的第二端壁32，燈座4下端用於連接外部電力源，以供應電力至發光單元2。燈座4上端還包括多數個對應嵌合於凹形肋條35上並自第二端壁32朝第一端壁31方向延伸的卡條41，以強化燈座4與散熱器3間的固持定位效果。燈座4中央並向上凸出一上 端開放的圓筒體42，其與散熱器3結合狀態下容置於前述第二端壁32內部的容置空間322，圓筒體42內部則供電源供應器5容置。外部電源自燈座4下端傳遞至電源供應器5處理後，藉由穿設於一對卡條41(即圖3中上端開設開口之卡條41)內部而向上延伸的一對電線(圖未示)導接至電路板21，以提供發光二極體22及其他電子元件運作所需電力。

如上述，電源供應器5安裝於燈座4與散熱器3之間，而容置於燈座4中央向上凸出的圓筒體42內，若照明裝置安裝於戶外或水中而有防水需求，也可以將燈座4與散熱器3之間形成水密連結。

燈殼6安裝於一個安裝環61上，安裝環61夾置於燈座4的卡條41與散熱器3的第一端壁31間。

參閱圖5，本發明較佳實施例的散熱器3的製造方法包含以下步驟：

步驟700中，預備散熱器3的第一端壁31、第二端壁32，及周壁33。

步驟701中，將第一端壁31、第二端壁32與周壁33於灌入高溫氣態冷媒的環境中進行封裝，第一端壁31、第二端壁32與周壁33共同圍繞界定出一個供冷媒容置的密閉容室34。

步驟702中，將散熱器3降溫，於密閉容室34中，部份冷媒凝結為液態，部份冷媒仍保持氣態，且密閉容室34中的氣壓低於一大氣壓，例如30Torr。

在步驟700與701中，第一端壁31與第二端壁 32的其中一者是與周壁33一體壓鑄成型，在本較佳實施例中，在步驟700中，第二端壁32與周壁33一體壓鑄成型，在步驟701的封裝步驟中，是先在壓鑄成型的第二端壁32與周壁3內灌入水蒸汽，再將第一端壁31與周壁33進行封裝，形成密封的密閉容室34，值得一提的是，第一端壁31與第二端壁32也可以是與周壁33分離的部件，於封裝時再彼此連接固定。

綜上所述，本發明的功效在於：本發明之功效在於，由於散熱器3的密閉容室34中容裝有冷媒，藉此能夠利用冷媒的流動，於第一端壁31處吸收熱能後移動至周壁33及第二端壁32，而主要透過直接接觸外界空氣的周壁33將熱能迅速傳遞散逸，冷媒降溫之後再由第二端壁32一側回到第一端壁31，能有效地將第一端壁31以及發光單元2的熱能快速散熱，有助於使發光單元2有良好的發光效益。再者，本發明採用的熱管為基本的重力熱管(gravity assisted heat pipe)，僅需5~10度斜角即可獲得足夠的冷凝液流動動能，而不需如習知技術設置毛細管，故更具備結構簡單的功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧發光單元

21‧‧‧電路板

22‧‧‧發光二極體

3‧‧‧散熱器

31‧‧‧第一端壁

311‧‧‧卡槽

32‧‧‧第二端壁

321‧‧‧凸出部位

322‧‧‧容置空間

33‧‧‧周壁

34‧‧‧密閉容室

35‧‧‧凹形肋條

36‧‧‧安裝區

37‧‧‧環狀變形區

4‧‧‧燈座

41‧‧‧卡條

5‧‧‧電源供應器

6‧‧‧燈殼

61‧‧‧安裝環

Claims (12)

1. 一種照明裝置，包含：一個發光單元，該發光單元包括一個電路板，及至少一安裝於該電路板上的發光二極體；一個散熱器，該散熱器包括一個連接該發光單元的電路板的第一端壁、一個與該第一端壁相反設置的第二端壁、一個連接該第一端壁與該第二端壁且直接暴露於外界的周壁，及一個由該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同圍繞界定的密閉容室，該散熱器於該密閉容室中容裝有冷媒，冷媒於該第一端壁處吸收熱能後往該周壁及該第二端壁的方向移動，將熱能傳遞散逸後再回到該第一端壁；及一個燈座，該燈座連接於該散熱器的第二端壁，該燈座用於連接外部電力源。
2. 如請求項1所述的照明裝置，其中，該散熱器於該密閉容室中容裝有液態冷媒，該密閉容室中的氣壓低於一大氣壓，液態冷媒於該第一端壁處吸收熱能後，產生相變化蒸發為氣態冷媒，氣態冷媒往該周壁及該第二端壁移動而將熱能傳遞散逸後，再產生相變化凝結為液態冷媒。
3. 如請求項2所述的照明裝置，其中，該液態冷媒為乙醇與水的混合液，且乙醇與水的比例不低於1：100。
4. 如請求項1所述的照明裝置，其中，該散熱器於該密閉容室中充滿液態冷媒，液態冷媒於該第一端壁處吸收熱 能後，以熱對流方式往該周壁及該第二端壁移動，將熱能傳遞散逸後再回到該第一端壁。
5. 如請求項4所述的照明裝置，其中，液態冷媒為水。
6. 如請求項1所述的照明裝置，其中，該散熱器還包括多數個形成於該周壁上的凹形肋條，該燈座還包括多數個對應嵌合於該等凹形肋條上並自該第二端壁朝該第一端壁方向上延伸的卡條。
7. 如請求項1所述的照明裝置，其中，該散熱器還包括一個位於該第一端壁中心且與該發光單元的電路板貼合的安裝區，及一個位於該安裝區外周的環狀變形區，該環狀變形區為數個同心圓凹凸排列而成。
8. 一種照明裝置，包含：一發光單元，具有至少一光源；一散熱器，具有一連接該發光單元以傳遞該光源所產生熱能的第一端壁、一與該第一端壁相反設置的第二端壁、一連接該第一端壁與該第二端壁且直接暴露於外界的周壁，而由該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同界定一密閉容室而容裝冷媒；及一燈座，用於連接外部電力源以供應電力至該發光單元。
9. 如請求項8所述的照明裝置，其中，該散熱器係設於該發光單元及該燈座之間，該散熱器還包括多數個形成於該周壁上的凹形肋條，該燈座還包括多數個對應嵌合於該等凹形肋條上並自該第二端壁朝該第一端壁方向上 延伸的卡條。
10. 一種散熱器的製造方法，包含以下步驟：預備該散熱器的一個第一端壁、一個第二端壁，及一個周壁；將該第一端壁、該第二端壁與該周壁於灌入高溫氣態冷媒的環境中進行封裝，該第一端壁、該第二端壁與該周壁共同圍繞界定出一個供該冷媒容置的密閉容室；及將該散熱器降溫，於該密閉容室中，部份冷媒凝結為液態，部份冷媒仍保持氣態。
11. 如請求項10所述的散熱器的製造方法，其中，該第一端壁與該第二端壁的其中一者是與該周壁一體壓鑄成型。
12. 如請求項10所述的散熱器的製造方法，其中，該第一端壁與該第二端壁是與該周壁分離的部件，於封裝時再彼此連接固定。