TWI342373B - Illumination device - Google Patents

Description

1342373 九、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，其所具有之光源含發光 元件。 【先前技術】 自以往，關於使用發光二極體（led )及電致發光（EL、 凡件等發光元件的照明裝置之研究一直持續進展中。其 中，以基板上構裝有複數個LED的LED模組做為光源之照 明裝置，與以往之以白熾燈泡等做為光源的照明裝置相 比’具有使用壽命長之優點，故潛藏有取代既存的照明裝 置之可能性。 然而，LED等發光元件，由於發光時會產生大量的熱， 故做為照明裝置使用時’需要在構裝發光元件之基板的内 側配置散熱器（散熱構件）（例如，參照日本特開2〇〇4_ 253364號公報）。 於圖5 ’顯示日本特開2004_253364號公報所提出之 照明裝置之立體圖。如圖5所示，照明裝置1 〇 〇，具有： 三個LED模組1(H、102、103、裝填該等模組之模組座1〇4、 以及安裝於模組座1 04内面之散熱器丨05。散熱器丨〇5， 由於設置有散熱片1 05a ’故照明裝置I 〇〇可將LE])模組 1 0 1、1 0 2、1 0 3所產生的熱有效率地進行散熱。 然而，於日本特開2004-253364號公報所提出之照明 裝置，由於具有厚重的散熱器，故會妨礙LED模組周圍之 裝置設計的自由度。 1342373 【發明内容】 有鑑於上述狀況’本發明p 丁、私供一種照明裝置，可將 自發光元件所產生之熱有效率地 — 也進订散熱，且光源周圍之 裝置設計的自由度高。 本發明之照明裝置，係具有 ’ 3發先7L件之光源；其特 微在於，具有： 支持部； 異向性熱傳導層，形成於支持部表面上之至少一部分， 且面方向之熱傳導率較厚度方向之熱傳導率高；以及 熱放射層，形成於該異向性熱傳導層表面上之—部分； 該光源，係配置於該異向性熱傳導層表面上之一部分。 【實施方式】 本發明之照明裝置，係具有含發光元件之光源。發光 元件，可使用LED或EL元件等。其中，LED由於可得到做 為照明裝置之充分的光量’且使用壽命長，故較佳… 做為光源，例如，可使用下述發光模組。亦即，含有發光 7L件、構裝有發光元件之基板、與被覆發光元件且固定於 基板上之透鏡者。該發光模組所含之發光元件的個數，並 無特別限定，只要因應照明裝置所要求的光量而加以適當 設定即可。 本發明之照明裝置係具有：支持部；異向性熱傳導層， 形f於支持部表面上之至少—部分’且面方向之熱傳導率 較厚度方向之熱傳導率高；與熱放射層，形成於異向性熱 傳導層表面上之-部分。又，該光源，係配置於該異向性 6 Ϊ342373 s …、傳導層表面上之一邱妒。藉 ^ 田發光凡件所產生的埶 可朝異向性熱傳導層的面方向擴 … ..β 〃放再者，由於具有形成 於異向性熱傳導層表面上之—邱八 ^ .. °卩分的熱放射層，故朝異向 傳導層的面方向擴散的熱可有 ^ 另双手地散熱。又，如先 月1j技術所述，由於不需要厚重的 _ 的政熱構件，故可提供光源 周圍之裝置設計的自由度高之照明裳置。 支持部的形狀，並無特別限定 夕^ ’民叱，例如可為板狀或柱狀 之形狀。又，支持部之構成材料， 力热将別限定，只要可 支持光源即可，例如，可使用鋁 氧化砂等陶究等。 如金屬、或乳化紹或 異向性熱傳導層，係由面方向 ± 才勒作· s，方，_ t …、傳導率較厚度方向 -、’、傳導率南之材料所構成。傲故a iL 石s〜 汀㈣做為如此之材料，可舉例如 七墨寺。又，若將石墨做為里仓，卜 文m生熱傳導層的構成材料使 用’則異向性熱傳導層可輕量化。 又’為了使發光元件所洚^; # in w , 千所產生的熱朝異向性熱傳導層之 向有效率地擴散，異向性献億道展 ▲、 热傅導層之面方向的熱傳導 ;:，較佳為厚度方向之熱傳導率的丨5倍以上。另外異 向性熱傳導層之面方向的熱傳導率，以2_/(m.K)以二 為佳，400W/(丨n · κ)以上更佳。其係因 發光元件所產生的熱之故。 更有效率地擴散 再者，異向性熱傳導層，厚度以5〇'5〇〇μπι為佳。若 子度未滿50_，異向性熱傳導層之耐久性會有變差之虞。 另一方面’若厚度超過5〇〇μπ)，則朝異向性熱傳導層之面 方向擴散的熱’會有無法藉熱放射層有效率地進㈣熱之 7 1342373 虞。 異向性熱傳導層之形成方法，並無特別限定，例如’ 可於支持部表面上之至少一部分，貼合含有石墨等之異向 性熱傳導片。X，亦可將構成異向性熱傳導層之材料做成 糊狀，將該漿料塗佈於支持部表面上之至少一部分來形成 異向性熱傳導層。再者，異向性熱傳導層之面積，只要根 據使用光源之大小及發熱量來加以適當設定即可，例如， 可設定為使用光源之面積的4 〇倍以上。 熱放射層係由可將朝異向性熱傳導層之面方向擴散之 熱加以散熱之材料所構成。此種材料可舉出例如氧化鋁或 氧化矽等之陶瓷類。 為了可將朝異向性熱傳導層之面方向擴散的熱有效率 地散熱，熱放射層的熱放射率，較佳為當其表面溫度為1〇〇 °C時在〇,9以上，更佳在〇·95以上。又，此處之「熱放 射率」，係指將理想黑體（紅外線之全波長〗〇〇%放射之理 想放射體）設為】.〇的情況下，物體帶熱時所放出紅外線 之強度之數值相對於理想黑體之比率。 又，熱放射層，其厚度以100〜5〇〇叫為佳。若厚度未 滿ΙΟΟμπί，熱放射層之耐久性會有變差之虞。另一方:， 若厚度料500叩’則朝異向性熱傳導層之面方向擴散的 熱，會有無法有效率地進行散熱之虞。 ，、 熱放射層之形成方法’並無特別限定，例如，可於異 向性熱傳導層表面上之—部分，貼合含有陶究等之熱放射 片。此時’介於熱放射層與異向性熱傳導層間之黏著層之 8 1342373 厚度，以—下為佳。若黏著層之厚度超過lmm，則朝 異向性熱傳導層之面方向擴散㈣，會有無法有效率地進 行散熱之虞°又，亦可胳接+也& ^ ’構成”，、放射層之材料做成糊狀， 將該衆料塗佈於異向性熱傳導層表面上之至少-部分來形 成熱放射層。再者，私s ^ & /:b 於異向性熱傳導層表面上形成熱放射 層之部位，並無特別UP A . 号別限疋，但右以將異向性熱傳導層表面 上之除配置光源之部办丨k β α Λ Α Ρ位以外q域全部被覆的方式來形成熱 放射層，則由於可脾*日s a u $ 、

’，、向性熱傳導層之面方向擴散的熱 有效率地進行散熱，故較佳。 又’當本發明之昭明驴要+ 士 4士 ·，、月哀置之支持部，係由具有熱傳導 億It材來構成時，本發明之照明裝[亦可為異向性熱 s係形成於支持部之兩主面上，而熱放射層將異向性 者'傳，層表面上之除配置光源之部位以外之區域全部被覆 』。糟由該構成，可將發光元件所產生的熱有效率地進行 :熱’且可使照明裝置輕薄化。另外，具有熱傳導性的板 或二舉出具有例如1〇W/(m.K)以上之熱傳導率之金属板 ::板等’其厚度為例如15〜5.0·者。又，於上述構 田於支持部之兩主面貼合異向性熱傳導片以形成異 二：、傳導層％，介於支持部與異向性熱傳導層間之黏著 二称:二以1襲以下為佳。若黏著層之厚度超過1 mm， λ光凡件所產生的熱，會有無法經由支持部有效率地進 散^、之虞。以下，詳細說明本發明之實施形態。 第1實施形態 首先’針對本發明之第丨實施形態的照明裝置參照適 9 1342373 當圖式進行說明。圖1 ’係關於第1實施形態之直立型照 明裝置之說明圖’其中’圖1A係第1實施形態之直立型 照明裝置之整體立體圖’圖1B係圖1A中之I _ I線之截面 圖，圖1C係圖1A中之11 _ 11線之截面圖。 如圖1A所示，第1實施形態之直立型照明裝置1，係 包含：形成為倒L字形之軀體1 〇、固定於軀體1 0 —端之 光源11(包含發光元件）、及固定於軀體10另一端並支持 軀體1 0之基部1 2。

躯體10，如圖1B所示，係具有：支持部13，具有熱 傳導性；異向性熱傳導層1 4 ’形成於支持部1 3之兩主面 上，且面 放射層1 5 ’形成於異向性熱傳導層1 4之兩主面上。又， 軀體】0之端部中固定有光源丨I之側，如圖1C所示，異 向性熱傳導層14之-主面！ 4a的―部分Ula並未形成熱 放射層15，而是配置有光源、n。換言之，熱放射層15， 係被覆異向性熱傳導層14表面上之除配置有光源部位 以外之區域。藉此’直立型照明裝置1，係使光源11所含 發光元件所產生的勃 ± , ·.，、’朝異向性熱傳導層1 4之面方向擴 散’而能將該擴散的埶 _ …、由熱放射層1 5有效率地進行散熱。 又，糟由直立型照明 厚重的散熱構件，故2 由於未使用先前技術所述之 由度高之照明裝置。&供先源、11冑圍之裝置設計的自 接著，說明光源 . 、 之較佳例，如圖2戶斤千，本；片11 所使用的LED模組5n r η ^所不’ 钻包含：基板51、構裝於基板51上 10 1342373 之複數個LED52、被覆各LED52並固定於基板51上之透鏡 53、及形成於基板51上之端子54a、54b。又，當將[ED 模組固定於躺體丨〇之一端時，可將透鏡5 3側向下，藉由 例如未圖示的座等固定。 第2實施形態 其次’針對本發明之第2實施形態的照.明裝置參照適 當圖式進行說明。圖3，係關於第2實施形態之懸吊型照 明裝置之說明圖，其中，圖3A係本發明之第2實施形態 之懸吊型照明裝置之整體立體圖，圖3B係圖3a中之丨〗j一 III線之截面圖’圖3C係圖3A中之IV-IV線之截面圖。 如圖3A所示，第2實施形態之懸吊型照明裝置2，係 包含形成為圓盤狀的軀體2〇、光源21(含固定於軀體2〇 之一主面20a中央部之發光元件）、及固定於軀體2〇主面 2〇a的相反側中央部的導線22。又，導線22之端部中， 位於躯胃2(M則端部之相反側的端部，係固定於例如未圖 丁之天化板再者，光源21，可使用例如上述之LED模組 50 (參照圖2)。 、、 身區體2〇,如圖3B所示，係具有：支持部23，具有敎 傳導性；異向性熱傳㈣24，形成於支持部U之兩主面 且面方向之熱傳導率較厚度方向之熱傳導率高；與熱 放射層2 5，形成於里& ·卜4為y* β « 战於異向性熱傳導層24之兩主面上。又， 軀體20之一主面2〇a (袁昭 中央部，如圖3C所-二 中，固定有光源21之

丁 ，、向性熱傳導層24之一主面24a 的一。P分241a’並夫报忐為从A /成…、放射層25,而是配置有光源21。 Π 1342373 換言之，熱放射層25，係被覆異向性熱傳導層24表面上 之除配置有光源21部位以外之區域。藉此，懸吊型照明 裝置2 ’係使光源21所含發光元件所產生的熱，朝異向性 熱傳導層24之面方向擴散，而能將該擴散的熱由熱放射 層2 5有效率地進行散熱。又，藉由懸吊型照明裝置2，由 於使用形成為圓盤狀（板狀）之軀體20，故可使裝置整體 構成為薄型化。 以下，说明本發明之實施例。但本發明並不受限於此 %貫施例。 針對上述第2實施形態之懸书型照明裝置，進行散熱 性之評價。又’進行散熱性評價之懸韦型照明裝置，並未 使用圖3A所示之圓盤狀軀體，而使用外形為正方形之板 狀軀體。所使用軀體之各層的材料、尺寸等，於實施例】， 係使用：支持部23 :鋁板（150mm見方、厚度5mm);異 向性熱傳導層24 :松下電器製石墨片（等級：PGS石墨片、 面方向之熱傳導率：7〇〇W/(m.K)、厚度方向之熱傳導率： 15 W/(m’K)、厚度：ι〇〇μιη);熱放射層25 :陶瓷片㈠中 電氣製「一貼即知系列軟片材」、熱放射率（1 0(TC ) : 〇. 96、 厚度.300_)。又，光源21 ,係使用圖2所示之LED模 組50 ( LED52之個數：64個）。又，基板51，係使用由 I呂層、與電氣絕緣層（含無機填料與熱固性樹脂之電氣絕 緣層）所構成之尺寸為2cm見方（厚度1 · 5mm)者。又， 被设LED52之透鏡53，係使用由熱固性樹脂所構成 為〇.4_者。 12 1342373 又，於實施例2〜5 ’係準備僅改變實施例1中之異向 ϋ熱傳導層24之構成材料的懸吊式照明裝置。於實施例2 之異向性熱傳導層24，係使用巴工業製石墨片（等級： eGRAF12I0、面方向之熱傳導率：12〇^(m.K)、厚度方向 之熱傳導率：10 W/(m.K)、厚度：25〇μίη)。實施例3之 異向性熱傳導層24，係使用鈴木總業製石墨片（等級：入 GS面方向之熱傳導率：185W/(m . K )、厚度方向之熱傳 導率：7.5 W/(m.K)、厚度：12〇μπι)。實施例4之異向 f生熱傳導層24 ’係使用巴工業製石墨片（等級：eGRAF7〇5、 面方向之熱傳導率：24 0W/(m.K)、厚度方向之熱傳導率： 6W/(m ’ K )、厚度：1 3〇μιη )。實施例5之異向性熱傳導層 24係使用鈐木總業製石墨片（等級：超級λ GS、面方向 之熱傳導率：300W/(m‘〇、厚度方向之熱傳導率：17. 5 WAm· Κ)、厚度：120μιη)。 再者’比較例’係準備僅於軀體使用散熱器（水谷電 機製「ΕΗ52-70」、52x40 mm、厚度：70mm )、而軀體以 外之構成要素係使用與上述實施例1〜5相同之懸吊型照明 裝置。 政熱性之ό平如、’關於各實施例1〜5與比較例，分別於 64個LED52通40mA之電流以點燈，從點燈開始至6〇分鐘 為止之間’每隔1秒以熱電偶測定LED模組50之透鏡53 (參照圖2)的表面溫度，當溫度變化穩定時以上述表面 溫度的高低來進行判斷。又，上述表面溫度之測定，係使 LED杈組5〇與朝向LED模組5〇配置之桌頂面（未圖示） 13 之距離成為50cm之方式，以導 型照明裝置縣吊；^ % y '' 22 (參照圖3 )使懸吊 J.0 E, . ，，'°果不於圖4。 圖4所示，本發明 較低溫度下透# „ μ ± ' Μ列卜5，與比較例相比於 X卜逍鏡53的表面溫度 藉由太路ΒΗ ·ν Ρ穩疋。由此結果，可知 稽田本务明之照明裝置， 1J, /- Λ, 發光元件所產生的執有效率 地進仃散熱。特別是 双丰

之熱傳導率的15倍以上Λ；Γ熱料_度方向 向之熱傳導率為謂/(m.K)以冉上為（料Μ、且面方 之異向性熱傳導層24之實人'(以下稱為「條件2」） Μ例m該等皆穩定於60 L以下之表面溫度。宜 4nnw/r v、 ’、 使用面方向之熱傳導率為 400W/(m.K )以上之異向柯舳扁，s ^ 勺 ；^最低、…、導曰24之實施例1’穩定 於取低之表面溫度（55t以 , ’ 入使用滿足條件1 曰 未滿足條件2之昱向性钕棺道a 0 — - …、傳導層24的實施例3，穩定於較 實施例2 (使用不滿足條件 、仔1亦不滿足條件2之異向性埶

傳導層24)為低之溫度。 … —^發明，適用於例如_般照明、舞台照明（標誌燈等）、 汽車照明（特別是汽車頭燈）等所使用之照明裝置。 【圖式簡單說明】 圖1A，係本發明之第1實施形態之照明裝置之整體立 體圖；圖1B’係圖1A令之η線之截面圖；圖κ，係圖 1A中之ll-π線之截面圖。 圖2，係顯示本發明所使用之光源之較佳例的立體圖。 圖3A ’係本發明之第2實施形態之照明裝置之整體立 14 1342373 體圖；圖3B，係圖3A中之111-111線之截面圖；圖3C， 係圖3A中之IV-IV線之截面圖。 圖4，係顯示本發明之實施例及比較例亮燈時透鏡之 表面溫度變化之圖。 圖5，係習知照明裝置之立體圖。 【主要元件符號說明】

1、2 照明裝置 10 ' 20 軀體 11、21 光源 12 基部 13、23 支持部 14 ' 24 異向性熱傳導層 14a 異向性熱傳導層之一主面 15 ' 25 熱放射層 22 導線 50 LED模組（光源） 51 基板 52 LED (發光元件） 53 透鏡 54a 、 54b 端子 15

Claims (1)

1342373 十、申請專利範圍： 1 ·種照明裝置，係具有含發光元件之光源，其特徵 在於，具有： 支持部； 異向性熱傳導層，形成於該支持部表面上之至少-部 分，且面方向之熱傳導率較厚度方向之熱傳導率高；與 熱放射層’形成於該異向性熱傳導層表面上之一部分； 該光源係配置於該異向性熱傳導層表面上之一部分。 2. 如申請專利範圍第"員之照明裝置，其中，該熱放 射層’係被覆於該異向性熱傳導層表面上之配置光源部位 以外之區域。 3. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，皇中，該支持 部，係由具熱傳導性之板材所構成者； 、 該異向性熱傳導層，係 兮埶妨如思 ⑨於4支持部之兩主面上； -“，、放射層’係被覆於該異向性埶傳 置光源部&以外之區域。 導曰表面上- 4. 如申請專利範圍第丨 ^ ^ …月裝置，其中，該異向 ,，,、傅導層其面方向之熱傳 的15倍以上。 勹予度方向之熱傳導率 5. 如申請專利範圍第丨 性熱傳導層，直面方6.、、、月4置，其中，該異向 ”面方向之熱傳導率為2〇〇W/ 6. 如申請專利銘円货 K) 乂上 ..^ 圍苐1項之照明裝置，|巾，$显β 性熱傳導層之厚度為5〇〜5〇_。 。中遠異向 7. 如申請專利範圍第丨項 U裝置’其巾，該異向 16 1342373 性熱傳導層含有石墨。 8. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，該熱放 射層，當其表面溫度為1 0 0 °C時之熱放射率為0. 9以上。 9. 如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，該熱放 射層之厚度為100~500μπι。 1 0.如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，該熱放 射層含有石墨。 11.如申請專利範圍第1項之照明裝置，其中，該光源 ® 進一步包含：構裝有該發光元件之基板、與被覆該發光元 件且固定於該基板上之透鏡。 十一、圖式： 如次頁

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