TWI306315B - System in package high power high efficiency diode lamp - Google Patents

Description

1306315 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種高效率高功率之二極體燈泡，並且特別 地，本發明之一極體燈泡為一種糸統構裝(SyStem in package)之照 明裝置。 【先前技術】 由於發光二極體(Light emitting diode, LED)具有如省電、耐 展、反應快以及適合量產等許多優點，因此目前以發光二極體為 光源的照明產品曰益廣泛。然而，現有的高功率之發光二極體在 持續發亮一段時間後，會有溫度過高的問題，使得發光二極體本 身的發光效率下降，造成亮度無法提升。因此，各種應用高功率 之發光二極體的產品皆需要良好的散熱機制。 …圖-翁示—現有的整合散熱裝置之照明器。 ί工裝置職提_光_度，®巾料熱板10 二極體12。導熱板10的周圍則設有多個散 置無法提供如點12之_縣太遠’該照明裝 的缺點是控制電路24邮光 f : °如圖二所示之照明器 本么月提供一種兩效率高功率之二極體燈泡 ，並且特 5 1306315 之為—種系_裝之照明裝置。根據本 可提供相當於點光決先前技術中的散熱問題外，亦 【發明内容】 目的在於提供一種系統構裝(System记 實極贿泡。根據本發明之—較佳具體 i 包含—導熱及散誠組、—二極體發光模 導埶F 及—控制電路模組。該導熱及散熱模組包含― ¥ 熱裝置（Heat-conducting device)與至少 ^ 二極體發光模組係設置於該導熱裝 平整且緊密地接合。該綱組係用以將 ，:才i體出的光線聚焦。該控制電路模組則係用以控制 ϋίϊίΐϊ。#該二極體燈泡連接至—電源時，該控制電 ，核、，且係&擇性地使該二極體發光模組發光，並 係由鱗齡置自該平坦部料至tk 散…韓片’進而由該至少-散熱鰭片散熱。 提f的二極體燈泡係將導熱及散熱模組與二極 產生的熱能立即發散至周 泡更“應用;支f ’根據本發明的二極體燈 〜用於而要同效率之發先二極體的照明裝置中。 的第ΐ主要目的係提供—於點光源之發光效果 二:S ΐ: =ΐί發:月之二杨體發光模卿 體積相面鏡的 設要 ⑧ 6 l3〇63i5 池尺寸相搭設計為與現有之圓柱型電池或方型電 電源裝置整合在—起相m字根據本發明之二極體燈泡與現有的 式得士 點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖 【實施方式】 二極之—主要目的在於提供—種系統構裝之高效率高功率 明之一體之二Β。圖二Α及圖三Β分別為根據本發 發明之f極體燈泡的側視圖及立體圖。根據本 包含-導熱及散熱模組3卜—二極體發光 以及，-34。雜及散= !且32 與至少一散熱縛片312。二極體發光模 熱裝置311之—平坦部。光學模組34係用以將 I2所發出的光線聚焦。控制電路模組33則係 且二Γ 性地使二極體發光模組32發光，並 =極體彳=7^組32於發光時所產生的熱係由導 讀平坦部導引至散熱鰭片312，進而由散_片^|。311自 圖三Β所示，由於根據本發明中的之控制電路模 直技广Γΐ么光模組32之間有一段距離，可避免控制電路33 直接党到二極體發光模組32所產生的熱能影響。 ，據=明’與二極體燈泡3G連接的電源可為直流電源， =可為父k電源。當該電源為交流電_，控制電路模組3 包含一交流至直流(ACIDO轉換器，將交流電轉換為直 流電後供給二極體燈泡30使用。 意 1306315 於實際應用中，導熱裝置311可能為一以銅製成的熱導柱或 熱導管。請參閱圖四。圖四係繪示導熱及散熱模組31中的導熱 及政熱機制。導熱及散熱模組31内部包含毛細組織311A以及工 作流體311B。當二極體發光模組32產生熱時，會使導熱及散熱 模組31中較靠近二極體發光模組32的工作流體311B由液體蒸 發為氣體。氣化後的工作流體311B可將熱傳至導熱及散熱模組 31的另一端，經散熱鰭片312散熱冷卻後的工作流體311B會再 度凝結為液體。毛細組織311A係用以將再度凝結為液體的工作 流體311B傳送回導熱及散熱模組31中較靠近二極體發光模組& 的一端。藉由如圖四所示的循環方式，可達到導熱及散熱效果。 請參閱圖五。於實際應用中，發光二極體晶片32可能如圖 五所示，包含一由矽材料或金屬材料所製成之基材(Substrate) 320、兩電極(Electrode) 322以及一發光模組324。發光模組324

與電極322係分別設置於基材320之上。發光模組324係分別透 過該兩電極322連接至控制電路模組33。請參閱圖六。發光二極 體晶片32中的發光模組324與兩電極322亦可能如圖六所示， 直接被設置於導熱裝置311的平坦部之上，其中該兩電極322斑 導熱裝置311之間分別有一絕緣體。 一於實際應用中，發光模組324係包含至少—發光二極體或雷 射二極體(Laser diode)。發光模組324中的發光二極體可能為一白 光^極體，或是由-藍光二極體與螢光粉所組成的白光二^體白 發光模組324亦可能包含至少一紅光二極體、至少一齡光二 少：ΐΐ二極體;控制電路模組33可選擇性:使:紅光 ϋ光—極體以及該綠光二極體發光，使得該等不 色的發光二鋪以不_發光比例組成各種不同顏色的光線， 由於根據本發明之二極體燈泡係將多顆發光二極體 起，發光模組324相對於與發光模组324配合的凹面境或整個二 極體燈泡的體積相當小，因此可提供相當於點光源的發 ⑧ 8 1306315 的樣ΐίΓ七ί圖十。本發日种之散_片312可以多種不同 固ίϊί片===片312係環設於導熱裝置3Π之周 圖九中之每一散熱韓片312上皆具有至少 片’f助加速散熱。圖佛會示散熱錯 式’該等散細片312係與導熱裝置犯 之該千坦部垂直，並環繞在導熱裝置311之周圍。 2關十—。針—鱗示本發财之導熱裝置祀與發 二一 ·-晶片32的另一實施方式。如圖十一所示，導埶 為財狀，而發光二極體晶片32係設置I導 /"、4置311的扁平部份之。 於實際應用中，二極體燈泡30可進一步包含一外殼314。請 參閱圖十二。圖十二雜示—包含外殼之二極體燈泡3Q的實 例。外殼314係配合能容納該等散熱鰭片3〗2，不會影響散熱鰭 片312的散熱功能。外殼314可被設計為與現有之圓柱^電^ 型電池尺寸相搭配。因此，若要將根據本發明之二極體燈泡與 有的電源裝置整合在一起相當容易。 〃 請參閱圖十三。圖十三係繪示根據本發明之另一較佳具體實 施例之二極體燈泡。於本實施例中，導熱裝置311係為—彎曲的 導熱管’發光二極體晶片32係設置於導熱裝置311之—端的平 坦部。散熱鰭片312係設置於導熱裝置311之側壁的周園。發光 二極體晶片32所產生的熱能係透過導熱裝置311傳遞至散^讀 片312 ’再發散至周圍的空氣中’藉此達成散熱的效果。非封閉 式的外殼314係配合能容納該至少一散熱鰭片，並不會影響散熱 鰭片312的散熱。 、 請參閱圖十四。圖十四係繪示根據本發明之另—較佳具體實 1306315 \ 施例之二極體燈泡。於本實施例中，導熱裝置311亦為一彎曲的 導熱管，而發光二極體晶片32係設置於導熱裝置311之 ' Πΐ部片312係設置於導熱裝置311之兩端ί周 W I光一極體晶片32所產生的熱能係透過導熱裝置3丨1傳.鹿 ^散熱轉片312 散至周圍的空氣中，藉此達成散熱二 -極提r的二極體燈泡係將導熱及散熱模組與發光 =體3日片正合在-起，該導熱及散賴組可藉由錄 二ίΐ晶3產生的熱能立即發散至周圍的空氣中，大幅提

=熱效率。絲改善二極體燈泡的散熱 a : 3光二極體效率下降的問題，根據本發明 燈泡更適合應用於需要高功率高效率之 發明述，；希望能更加清楚描述本 本發明之範#加以限制。相^地佳具體實施例來對 及具相等性物於本梅靖之各種改變 ⑧ 10 .1306315 【圖式簡單說明】 圖一係繪示一現有的整合散熱裝置之照明器。 圖二係繪示台灣第568,358號專利所揭露之照明器。 圖三A為根據本發明之一較佳具體實施例之二極體燈泡的侧 視圖。 圖三B為根據本發明之一較佳具體實施例之二極體燈泡的立

體圖。 圖四係繪示導熱及散熱模組中的導熱及散熱機制。 圖五至圖六係繪示發光二極體晶片32的多種實現方式。 圖七至圖十係繪示散熱鰭片312的多種實現方式。 圖十一係繪示本發明中之導熱裝置與發光二極體晶片的另一 實施方式。 圖十二係繪示根據本發明之一包含外殼的二極體燈泡。 圖十三係繪示根據本發明之另一包含外殼的二極體燈泡。 圖十四係繪示根據本發明之另一包含外殼的二極體燈泡。 【主要元件符號說明】 10 :導熱板 12 :發光二極體 14 :散熱鰭片 21 :紅色發光二極體 22 :綠色發光二極體 23 :藍色發光二極體 ⑧ 1306315 24 :控制電路 25 :載體 30 :二極體燈泡 31 :導熱及散熱模組 32 :二極體發光模組 33 :控制電路模組 34 :光學模組 311 :導熱裝置 312 :散熱鰭片 313 :孔洞 314 :外殼 320 :基材 322 :電極 324 :光源

Claims (1)

1. 申請專利範圍 %年卜月修£/更: 1、 一 勺，系統構裝(System in package)之高效率高功率二極 一導熱及散熱模組，包含： 一導熱裝置，該導熱裝置之周面形成—平坦部， 裝置為一熱導柱或熱導管；以及 體燈泡， 並且該導熱 鰭片設置 至少—散熱鰭片（Heat-dissipating fin)，該至少—々劫 於該導熱裝置之一周圍； ”、、 一 ^體發光m極體發光她包含 與一半導體基材，該發光半導體裸晶設置於該 =上，且該半導體基材直接接合於料熱裝置之 一光學模組，該光學模組係用以將該二極 的光線聚焦；以及 ㈣^恤組所發出 :體發光 -j制電路模組，該控制電路模組係用以控制該二極（ 2、 ^之二極體燈泡，其中該電源為交流電 I並且雜概賴組進-步包含—交流至直離c_tG_Dc^ 3、 請圍第1項所述之二極體燈泡，其中該二極體發光模 材且^步包含兩電極(細她），該兩電極係設置於該』= 導體裸 4、如申請專利範圍第3項所述之二簡燈泡，其中該發光半 13 ,1306315 晶係一發光二極體(Light emitting diode, LED)或雷射二極體(Laser diode) 〇 5、 如申請專利範圍第4項所述之二極體燈泡，其中該發光半導體裸 晶係一白光二極體。 6、 如申請專利範圍第5項所述之二極體燈泡，其中該白光二極體係 包含一藍光二極體與一螢光粉。 7、 如申請專利範圍第4項所述之二極體燈泡，其中該發光半導體裸 晶係包含至少一紅光二極體、至少一藍光二極體以及至少一綠 | 光二極體。 8、 如申請專利範圍第7項所述之二極體燈泡，其中該控制電路模組 係選擇性地使該紅光二極體、該藍光二極體以及該綠光二極體 發光。 9、 如申請專利範圍第3項所述之二極體燈泡，其中該半導體基材上 設置有電路。 10、 如申請專利範圍第1項所述之二極體燈泡，其中該二極體發光模 組進一步包含兩電極(Electrode)，該該兩電極係安置於該導熱裝 瞻置之該平坦部上。 11、 如申請專利範圍第10項所述之二極體燈泡，其中該兩電極與該 熱導體之間分別有一絕緣體。 '12、如申請專利範圍第1項所述之二極體燈泡，其中該導熱裝置係以 一銅材料製成。 13、 如申請專利範圍第1項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱鰭 片中之每一散熱鰭片係環設於該導熱裝置之周圍。 14、 如申請專利範圍第1項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱鰭 14 1306315 片中之母政熱鰭片為圓盤狀。 ‘ 體燈泡’其中該至少-散熱鰭 片中之每-體H。其中該至少-散熱韓 .17、項所述之二極體燈泡，其中該平坦部係位於 18、ίίϋϊίί1項所述之二極體燈泡，其中該平坦部係位於 19. 如包====燈至==燈泡進一步 20. 統構裝(System ώ paekage)之高致率高神二極體燈泡， 一導熱及散熱模組，包含： 參 成-平坦部，其中該導熱 以ϊϊί工基:稞模組包含-發光 =材之上’且該金屬基材直接接合於 晶二極體發光模組所 一光學模組，該光學模組係用以將該 發出的光線聚焦；以及 1 一控制電路餘，該控制電路模_ 發光模組； π Μ控制該稞晶二極體 15 1306315 其中當该一極體燈泡連接至一電源時，款批七 ^ 地使該裸晶二極體發光模組發光，並且^ 1電軸組係選擇性 鉻本n士所吝斗μ妯总山分、首ί 亥课晶二極體發光模組於 散 發光％所產生的熱係由該導熱裴置自該平垣部導引至該至 熱鰭片’進而由該至少一散熱鰭片散熱。 21、利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該裸晶二極體 u核組進-步包含兩電極阳喻㈣’該兩電極係設置於該金 屬基材上。 22、 如申請專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該發光半導體 裸晶係一發光二極體(Light emitting diode，LED)或雷射二極體 (Laser diode)。。 23、 如申請專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該發光半導體 裸晶係包含至少一裸晶紅光二極體、至少一裸晶藍光二極體以 及至少一裸晶綠光二極體。 24、 如申請專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該金屬基 設置有電路。 25、 如申^專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該裸晶二極體 發光模組進—步包含兩電極(Electrode)，該兩電極係安置於該導 熱裝置之該平坦部上。 26、 如申清專利範圍第25項所述之二極體燈泡，其中該兩電極盥該 熱導裝置之間分別有一絕緣體。 、 27、 如申請專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該導熱裝置係 以一銅材料製成。 28、 如申清專利範圍第2〇項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱 ‘鰭片中之每一散熱鰭片係環設於該導熱裝置之周圍。 16 1306315 29、如申請專利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱 鰭片中之每一散熱鰭片為圓盤狀。 30、 如申請專利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱 鰭片中之每一散熱鰭片為不規則狀。 31、 如申請專利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該至少一散熱 鰭片中之每一散熱鰭片上皆具有至少一孔洞。 32、如申請專利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該平坦部係位 於該導熱裝置之一端。 ® 33、如申請專利範圍第20項所述之二極體燈泡，其中該平坦部係位 於該導熱裝置之侧壁。

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