TW201727149A

TW201727149A - Led燈具

Info

Publication number: TW201727149A
Application number: TW105101780A
Authority: TW
Inventors: 蘇國棟; 徐志豪
Original assignee: 國立臺灣大學
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-08-01
Also published as: TWI579503B; US9879848B2; US20170205030A1

Abstract

一種LED燈具包括第一發光模組、第二發光模組、燈杯、熱管以及複數散熱鰭片。第一發光模組與第二發光模組相互組接，彼此朝向相反方向發射光源。第一發光模組與第二發光模組容設於燈杯中，且燈杯具有相對鏡射設置之二反射面。第一發光模組與第二發光模組發射之光源分別朝向一反射面射出，藉由燈杯的反射面之反射使光源朝向同一方向射出。熱管設置於第一發光模組與第二發光模組之間，複數散熱鰭片套設於熱管上。熱管可將第一發光模組與第二發光模組所產生之熱導引至散熱鰭片上，以加速散熱。

Description

LED燈具

本發明是一種LED燈具，特別是一種具有散熱結構之LED燈具。

軌道車輛的車頭燈不同於一般照明的需求，考量到軌道車輛的重量與速度，其照明要求為能夠清楚照射遠方位於軌道上物體的照明，而非如一般室內近距離大面積的照明。所以主要照明車頭燈的光場需要符合特定之法規規定。由於其需要之特定距離的亮度以及等效亮效度皆要達到一定的程度，現今多是使用傳統的鎢絲燈泡。然而鎢絲燈泡的壽命較短，且要達到所需亮度照明之鎢絲燈泡其耗用功率較大，會產生的最主要問題之一即為溫度過高。

由於鎢絲燈泡所產生的熱能過大，燈泡長時間處於溫度過高之狀態下，亦使得燈泡的使用壽命縮短，替換率亦隨之增高，也造成維護的費用居高不下。

隨著發光二極體（Light Emitting Diode, LED，後皆稱LED）技術的進步，已有不少LED產品可以取代鎢絲燈泡。但要達到符合軌道車輛的車頭燈，由於所需功率較高，也使得產品製作成本高昂，造成單價過高的情形。由於LED的發光角度只有180度，不像鎢絲燈泡為360發光，現有作法之一是會在每一個LED前方設置透鏡來聚集LED的光源。然而此種做法在組裝上由於每個LED與透鏡需要對焦，所以較鎢絲燈泡來得複雜。在製造成本上也由於需要使用多個透鏡的關係而使得成本增加。

在一實施例中，LED燈具包括第一發光模組、第二發光模組、燈杯、熱管以及複數散熱鰭片。第一發光模組包括第一基座、第一電路板及複數第一發光二極體，第一發光二極體設置於第一電路板上，第一電路板則是設置於第一基座。第二發光模組包括第二基座、第二電路板及複數第二發光二極體。第二發光二極體設置於第二電路板上，第二電路板則是設置於第二基座。並且第一基座相對設置第一電路板之另一表面與第二基座相對設置第二電路板之另一表面相互接合。

燈杯包括第一反射面及一第二反射面，第一反射面及第二反射面呈鏡射對稱設置。第一發光模組及第二發光模組則是容設於燈杯中。熱管穿設於第一基座與第二基座之間，並向燈杯後方延伸環繞。複數散熱鰭片之一端套設於熱管，且散熱鰭片沿燈杯的外側面環繞排列設置。

藉由上述結構，使用發光二極體可大幅度減少發光時產生的熱量，而上、下相對設置之發光二極體，可增加發光二極體之設置數量，以達到所需之照明亮度。將熱管穿設至第一基座與第二基座之間，可有效將第一基座與第二基座之熱經由熱管傳道至散熱鰭片。而多個散熱鰭片可有效將熱散至空氣中，以提升散熱效果。

在一些實施例中，第一發光模組之第一發光二極體可朝向第一反射面設置。第二發光模組之第二發光二極體可朝向第二反射面設置。使得第一發光模組朝向第一反射面發射光源並朝向燈杯之前方反射。且第二發光模組朝向第二反射面發射光源並朝向燈杯之前方反射。進而使反射後之光源能較為集中朝向同一方向，而不會過於發散。亦不需要在各發光二極體前另外設置透鏡來集中光束。

在一些實施例中，第一發光二極體之數量為四個，且這四個第一發光二極體呈菱形排列。另外，位於菱形前端之第一發光二極體位於第一反射面的焦點位置。藉此，可使第一發光二極體發射至第一反射面之光束，在反射後能形成接近半圓形之光場。而位於第一發光模組相對側的第二發光模組亦可如同第一發光模組一般設置。亦即第二發光二極體之數量亦為四個，且這四個第二發光二極體呈菱形排列。另外，位於菱形前端之第二發光二極體位於第二反射面的焦點位置。藉此，亦可使第二發光二極體發射至第二反射面之光束，在反射後能形成接近半圓形之光場。而第一發光模組及第二發光模組所發射之光束，在經過第一反射面及第二反射面反射後，即會形成一個接近圓形的光場形狀。

在一些實施例中，熱管包括直線段、彎折段及環繞段。直線段位於第一基座與第二基座之間。彎折段連接直線段，環繞段連接彎折段。位於第一基座與第二基座之間之直線段熱管可以將熱傳遞出來至彎折段與環繞段進行散熱。

在一些實施例中，彎折段與直線段間之夾角可為90度。另外，環繞段可呈半圓形，且在半圓形的圓心位置具有垂直半圓徑向的一虛擬中心軸線。直線段可位於環繞段之中心軸線上。由於熱管之直線段亦是位於燈杯之中心軸線位置上，因此可形成熱管的環繞段沿燈杯之外環面的圓形環繞之配置。藉此，由於散熱鰭片沿熱管之環繞段間隔設置，可使得散熱鰭片形成沿燈杯之外環面環繞配置，以減少LED燈具的整體體積，又可盡可能的配置較多的散熱鰭片。

在一些實施例中，LED燈具可更包括一前蓋、一玻璃蓋以及一後蓋。玻璃蓋覆蓋燈杯之一開口，前蓋設置於燈杯的前方，後蓋設置於燈杯的後方。前蓋、燈杯及後蓋可依序以螺絲穿設鎖固組合在一起。

在一些實施例中，LED燈具可更包括一防水膠圈設置於燈杯之開口的外環周，且位於燈杯與玻璃蓋之間。防水膠圈可防止水或水氣進入燈杯中，以毀損設置於其中之電路板及發光二極體。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施。

請同時參照第1圖至第3圖，第1圖為本發明一實施例的LED燈具的示意圖，第2圖為本實施例LED燈具的分解圖，第3圖為本實施例LED燈具省略部分元件的剖視圖。本實施例之LED燈具100包括第一發光模組10、第二發光模組20、燈杯30、熱管40、複數散熱鰭片50、前蓋60、後蓋70以及玻璃蓋80。

第一發光模組10包括第一基座11、第一電路板12、複數第一發光二極體13。在本實施例中係以四個第一發光二極體13為例進行說明。在其他實施例中，亦可依所需照明光度設置一個或多個第一發光二極體。四第一發光二極體13設置於第一電路板12上，且第一電路板12鎖固至第一基座11。由第2圖可見，本實施例之第一基座11具有概呈矩形之舌部111，第一電路板12設置於此舌部111之一側表面。

另外，在本實施例中，如第2圖所示，四第一發光二極體13是以菱形排列設置於第一電路板12上。且位於菱形二尖端之第一發光二極體13是位於第一電路板12之前後端。在此，第一電路板12之前端是指位於第3圖中的左側方向的端部，而後端即是相對於前端之另一端部，亦即位於第3圖中右側方向的端部。

第二發光模組20包括第二基座21、第二電路板22、複數第二發光二極體23。在本實施例中以四個第二發光二極體23為例進行說明。在其他實施例中，亦可依所需照明光度設置一個或多個第二發光二極體。四第二發光二極體23設置於第二電路板22上，且第二電路板22鎖固至第二基座21。由第2圖可見，本實施例之第二基座21概呈矩形，第二電路板22設置於一側表面。

同樣地，在本實施例中，如第2圖所示，四第二發光二極體23是以菱形排列設置於第二電路板22上。且位於菱形二尖端之第二發光二極體23是位於第二電路板22之前後端。在此，第二電路板22之前端是指位於第3圖中的左側方向的端部，而後端即是相對於前端之另一端部，亦即位於第3圖中右側方向的端部。

如第2圖所示，第一基座11的舌部111相對設置第一電路板12之另一表面，與第二基座21相對設置第二電路板22之另一表面則是相互接合。如第3圖所示，組設後第一發光二極體13與第二發光二極體23朝向相反方向設置。

再請參閱第2至4圖，第4圖為本實施例LED燈具省略前蓋60、後蓋70及玻璃蓋80之前視圖。本實施例之燈杯30包括第一反射面31、第二反射面32及一開口33。第一反射面31及第二反射面32呈鏡射對稱設置。燈杯30的前端為開口33使光線能由開口33射出。在本實施例中後述之燈杯30的前端為如第3圖所示之左側方向。燈杯30的後端為第3圖之右側方向。而燈杯30之外側是指第3圖中位於右側方之燈杯30表面，燈杯30之內側是指第3圖中位於左側方之燈杯30內凹的一側，亦即第一反射面31及第二反射面32所在的位置。

第一反射面31及第二反射面32可分別具有各自的曲率，在本實施例則是具有相同之曲率，相對組設後即形成鏡像對稱。如第4圖所示，第一反射面31及第二反射面32相接合的二側邊為直線，且此直線之長度d約略等於第一基座11與第二基座21組合後之厚度。

如第3、4圖所示，第一發光模組10及第二發光模組20容設於燈杯30中。且第一發光模組10之第一發光二極體13是朝向第一反射面31設置。第二發光模組20之第二發光二極體23是朝向第二反射面32設置。第一發光二極體13發射之光束朝向第一反射面31射出後，反射之光束會朝向開口33射出。第二發光二極體23發射之光束朝向第二反射面32射出後，反射之光束亦會朝向開口33射出。第一發光二極體13發射之光束反射後之光線會形成接近半圓形之光場，而第二發光二極體23發射之光束反射後之光線亦會形成接近半圓形之光場。位於上、下相對位置之二半圓形光場相結合即形成一接近圓形的光場形狀。

進一步，為使得反射後之光源能夠照射得更為集中且照射的距離能夠更遠，位於菱形前端的第一發光二極體13可位於第一反射面31之焦點位置。同樣地，位於菱形前端的第二發光二極體23則可位於第二反射面32之焦點位置。另外，考量到組設時之方便性，以及盡可能地減少因為組裝誤差造成反射光源強度之改變。亦可先設定菱形二對角線相交處與位於菱形前端的發光二極體二者之中點位於反射面之焦點。

請參閱第2圖及第3圖，第一基座11除了概呈矩形之舌部111外，還具有圓形之組裝部112。組裝部112係連接於舌部111之後端。如第3圖所示，當第一發光模組10組設至燈杯30時，第一基座11之舌部111會由燈杯30後方穿設至燈杯30內，而組裝部112則頂抵於燈杯30後方。藉此，亦可經由調整舌部111之長短以及第一發光二極體13位於舌部111上之位置，使得當組裝部112頂抵於燈杯30時，所設定之第一發光模組10的焦點位置可剛好位於第一反射面31之焦點上。同時，也使得與第一發光模組10相接合之第二發光模組20所設定的焦點位置亦可剛好位於第二反射面32的焦點上。如此，也可以使得組裝定位更為容易，減少組裝誤差造成反射後之光強度不足之問題。

再請參閱第1至3圖，熱管40穿設於第一基座11與第二基座21之間並向燈杯30後方延伸。在本實施例中，熱管40包括直線段41、彎折段42及環繞段43。直線段41、彎折段42及環繞段43依序連接。直線段41穿設於第一基座11與第二基座21之間，用以將第一基座11與第二基座21所產生之熱導出。彎折段42與直線段41間形成約略為90度的夾角。而環繞段43則是呈半圓形。

如第2圖所示，呈半圓形之環繞段43，在半圓形的圓心位置具有垂直半圓徑向的一虛擬的中心軸線C。而直線段41則可位於環繞段43之中心軸線C上。請同時參閱第4圖，由於組設後，直線段41會位於燈杯30之中心位置，因此環繞段43即會形成平行燈杯30之開口33，且環繞燈杯30外側面的方式設置。在其他實施態樣中，環繞段43亦可配合燈杯30之外側面形狀，而形成與外環面之一徑向截面的外圓周相同形狀之圓弧狀。

複數散熱鰭片50之一端套設於熱管40，且沿燈杯30的外側面環繞排列設置。由第1至3圖可見，複數散熱鰭片50是設置於熱管40之環繞段43。每一散熱鰭片50之間具有一定間隔。且每一散熱鰭片50為具有一定面積之薄片，以使得熱能夠分散傳導至各散熱鰭片50上。藉此，可增加散熱鰭片50與空氣之接觸面積，以使傳導至散熱鰭片50之熱能夠快速散至空氣中。由於散熱鰭片50是套設於熱管40，所以第一發光模組10及第二發光模組20所產生的熱能經由熱管40傳導至散熱鰭片50而進行散熱。

如第3圖所示，為使散熱鰭片50能具有較大散熱面積，且有效利用LED燈具之內部空間，每一散熱鰭片50略呈梯形，斜面位置即是位於燈杯30之外側面。而在第一基座11的組裝部112後方仍延伸一矩形至組裝部112後方，亦可直接將組裝部112之熱導向散熱鰭片50。在每一散熱鰭片50一端部亦設有穿孔，以供套設於熱管40。如第1圖及第2圖所示，散熱鰭片50套設於熱管40之環繞段43後，即會沿環繞段43之形狀環繞。組裝完成後即形成沿燈杯30外側面環繞設置之形狀，如此如設置多片散熱鰭片50，但又不需要額外增加太多體積，使LED燈具100之體積維持在一定尺寸，盡可能使用可利用空間。

再請參閱第2圖，在燈杯30前方的開口33外環周可設置一防水膠圈34，再將玻璃蓋80覆蓋於開口33。並使得防水膠圈34位於燈杯30與玻璃蓋80之間，藉此避免水或水氣由外部進到燈杯30內側。接著，前蓋60套設於燈杯30前方，後蓋70套設於燈杯30後方。再利用多個螺絲90依序穿過前蓋60、燈杯30及後蓋70並進行鎖固。後蓋70可包覆位於後側之散熱鰭片50，且其後蓋70包覆散熱鰭片50的形狀可剛好貼合散熱鰭片50之外側面形狀。

藉由上述結構，使用發光二極體做為發光燈源可大幅度減少發光時產生的熱量，而上、下相對設置之發光二極體，可增加發光二極體之設置數量，以達到所需之照明亮度。藉由調整發光二極體的排列方式，以及發光二極體所在位置，可有效將發光二極體所發射之光束盡可能的反射射出。且透過調整反射面之曲面形狀，可使反射出之光源能更為集中，並形成接近圓形的光場形狀。再者，將熱管40穿設至第一基座11與第二基座21之間，可有效將第一基座11與第二基座21之熱經由熱管40傳道至散熱鰭片50。而多個散熱鰭片50可有效將熱散至空氣中，以提升散熱效果。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧LED燈具
10‧‧‧第一發光模組
11‧‧‧第一基座
111‧‧‧舌部
112‧‧‧組裝部
12‧‧‧第一電路板
13‧‧‧第一發光二極體
20‧‧‧第二發光模組
21‧‧‧第二基座
22‧‧‧第二電路板
23‧‧‧第二發光二極體
30‧‧‧燈杯
31‧‧‧第一反射面
32‧‧‧第二反射面
33‧‧‧開口
34‧‧‧防水膠圈
40‧‧‧熱管
41‧‧‧直線段
42‧‧‧彎折段
43‧‧‧環繞段
50‧‧‧散熱鰭片
60‧‧‧前蓋
70‧‧‧後蓋
80‧‧‧玻璃蓋
90‧‧‧螺絲
C‧‧‧中心軸線
d‧‧‧長度

[第1圖] 為本發明一實施例LED燈具的示意圖。 [第2圖] 為本發明一實施例LED燈具的分解圖。 [第3圖] 為本發明一實施例LED燈具省略部分元件之剖視圖。 [第4圖] 為本發明二實施例LED燈具省略部分元件之前視圖。

100‧‧‧LED燈具

10‧‧‧第一發光模組

11‧‧‧第一基座

111‧‧‧舌部

112‧‧‧組裝部

12‧‧‧第一電路板

13‧‧‧第一發光二極體

20‧‧‧第二發光模組

21‧‧‧第二基座

22‧‧‧第二電路板

23‧‧‧第二發光二極體

30‧‧‧燈杯

31‧‧‧第一反射面

32‧‧‧第二反射面

33‧‧‧開口

34‧‧‧防水膠圈

40‧‧‧熱管

41‧‧‧直線段

42‧‧‧彎折段

43‧‧‧環繞段

50‧‧‧散熱鰭片

60‧‧‧前蓋

70‧‧‧後蓋

80‧‧‧玻璃蓋

90‧‧‧螺絲

C‧‧‧中心軸線

Claims

一種LED燈具，包括：一第一發光模組，包括一第一基座、一第一電路板及至少一第一發光二極體，該至少一第一發光二極體設置於該第一電路板，該第一電路板設置於該第一基座；一第二發光模組，包括一第二基座、一第二電路板及至少一第二發光二極體，該至少一第二發光二極體設置於該第二電路板，該第二電路板設置於該第二基座，且該第一基座相對設置該第一電路板之另一表面與該第二基座相對設置該第二電路板之另一表面相互接合；一燈杯，包括一第一反射面及一第二反射面，該第一反射面及該第二反射面係呈鏡射對稱設置，該第一發光模組及該第二發光模組容設於該燈杯中；一熱管，穿設於該第一基座與該第二基座之間，並向該燈杯後方延伸環繞；以及複數散熱鰭片，該些鰭片之一端係套設於該熱管，且該些散熱鰭片係沿該燈杯的外側面環繞排列設置。
如請求項1所述之LED燈具，其中該第一發光模組之該至少一第一發光二極體係朝向該第一反射面設置，該第二發光模組之該至少一第二發光二極體係朝向該第二反射面設置。
如請求項2所述之LED燈具，其中該至少一第一發光二極體之數量係為四個，且該四第一發光二極體呈菱形排列。
如請求項3所述之LED燈具，其中位於菱形前端之該第一發光二極體係位於該第一反射面的焦點位置。
如請求項3所述之LED燈具，其中菱形的二對角線相交處與位於菱形前端的該第一發光二極體二者之中點位於該第一反射面之焦點位置。
如請求項1所述之LED燈具，其中該熱管包括一直線段、一彎折段及一環繞段，該直線段係位於該第一基座與該第二基座之間，該彎折段連接該直線段，該環繞段連接該彎折段。
如請求項6所述之LED燈具，其中該環繞段係呈半圓形。
如請求項7所述之LED燈具，其中該直線段位於該環繞段之中心軸線上。
如請求項1所述之LED燈具，更包括一前蓋、一玻璃蓋以及一後蓋，該玻璃蓋覆蓋該燈杯之一開口，該前蓋設置於該燈杯前方，該後蓋設置於該燈杯後方。
如請求項9所述之LED燈具，更包括一防水膠圈設置於該燈杯之該開口的外環周，且位於該燈杯與該玻璃蓋之間。