TWI383117B - 具有ｌｅｄ光源模組的封閉式戶外照明燈具 - Google Patents

Description

具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具

本發明是有關於一種LED燈具，特別是有關於一種具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具。

目前已知現有封閉式發光二極體(light emitting diode，LED)戶外照明燈具存在諸多不便以及需改進之處。封閉式LED戶外照明燈具大致是由燈具殼體、LED光源模組及電源供應器所構成。

在上述LED光源模組之應用方面，包括散熱效果的提高、光學照明性能的改進、與傳統燈殼適配和快速組裝要求等。在現有技術中，LED光源模組的散熱通常採用以下幾種方式：其一，將LED光源模組與金屬散熱部件(heat sink，如金屬散熱基板、金屬導熱塊)結合，利用金屬散熱部件的熱傳導與熱輻射作用，通過外界較低溫度空氣熱交換達到降低金屬散熱部件溫度效果，確保LED光源的壽命。

其二，在使用傳統燈殼結構的LED戶外照明燈具，LED光源模組採用風扇强制對流方式進行散熱，利用風扇抽取燈殼外較低溫度的空氣與燈殼內較高溫度的空氣進行熱交換，並經過燈殼外表面進行散熱，以降低燈殼內空氣溫度，從而降低LED光源模組之LED元件溫度，確保LED光源模組的壽命。

上述LED光源模組的散熱方式，其不足之處是：採用金屬散熱部件散熱，必須使用相當重量的金屬材料，增加燈具成本；利用燈殼內、外空氣强制對流散熱，極易因引入外部空氣的不潔，造成LED光源模組和電源供應器表面污染及熱阻提高，特別是當空氣含有濕氣與有害化學物質時，會造成造成螢光粉、矽膠材質劣化，不利於LED光源和電源供應器的長期使用。

在電源供應器之應用方面，現有的封閉式戶外照明燈具中，通常將電源供應器設置在燈具殼體內、並且與LED光源模組分開布置，通過電源供應器外殼散熱，經燈具殼體內部空氣自然對流，或採用風扇强制對流的方式，將熱傳至燈殼，與外界較低溫度空氣進行熱交換，降低電源供應器工作產生的熱量。

上述電源供應器的設置存在以下不足：電源供應器設置在燈具殼體內，通過空氣自然對流散熱速度慢，不利於電源供應器散熱，影響起工作壽命；採用風扇强制對流方式散熱，則需額外增加一個風扇，增加成本和能耗。

本發明提供一種具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，以克服現有技術的不足。

此封閉式戶外照明燈具，包括一密封中空殼體、一反光罩、一LED光源模組及至少一風扇。密封中空殼體由一燈殼和一透光燈罩所組成。反光罩設置在密封中空殼體內，與透光燈罩之間、以及與燈殼之間構成相對獨立的一內腔室及一外腔室，反光罩開設有多個氣孔，此些氣孔於密封中空殼體之一端構成連通內腔室及外腔室的氣流通道。LED光源模組設置在密封中空殼體內，其內具有一中空散熱通道，中空散熱通道於密封中空殼體之另端構成連通內腔室及外腔室的氣流通道。風扇設於燈殼內，用以加速提供空氣流動於內腔室及外腔室之間。

本發明之一實施例，該LED光源模組同時位於該內腔室及該外腔室中。

本發明之另一實施例，LED光源模組包括一架體、一金屬散熱基板及多個LED發光元件。架體呈中空筒狀體，其上開設有可接通中空散熱通道之一出風口及一或多個通風口，通風口位於內腔室中，出風口位於外腔室中，且鄰近風扇。金屬散熱基板呈圓弧形狀，安裝在架體具通風口的外壁，金屬散熱基板表面具有多個接通通風口之通孔。LED發光元件分別安裝在金屬散熱基板上，且分布在此些通孔之間隔處。此實施例中，金屬散熱基板之彎曲半徑更進一步定義為10mm~100mm。

此實施例中，金屬散熱基板為高導熱金屬所製成的可撓式片體。金屬散熱基板的導熱係數更進一步定義為大於40瓦特/每公尺*絕對溫度單位(W/MK)。

本發明之又一實施例，LED光源模組還包括多條的LED支架，此些LED支架設於金屬散熱基板上，用以裝置數個LED發光元件。並且此些LED支架上的LED發光元件與金屬散熱基板上的通孔錯開布置。

本發明之又一實施例，密封中空殼體內充填有惰性氣體或乾燥空氣。

本發明技術方案具有以下有益效果：

1.燈具殼體密封並且內部充填壓力惰性氣體或乾燥空氣，可避免LED光源的螢光粉、矽膠接觸濕氣和外界空氣中的有害化學物質，而造成材質劣化，藉此得以延長LED光源的壽命；

2.採用風扇强制對流，使空氣在燈具殼體內、外腔室流動並穿梭於金屬散熱基板的網孔，形成强制內迴圈散熱，產生良好的迴圈散熱效果，可有效地降低LED光源模組的散熱和電源供應器溫度；

3.採用內部空氣迴圈流動散熱，能避免引入外部空氣的不潔造成熱阻提高，延長電源供應器和LED光源模組的壽命；

4.將電源供應器與LED光源模組組合，可減少風扇數量，提高節能效果同時也有利於充分利用燈具內部空間，減小燈具體積和重量，降低製造成本，並可因減小燈具體積降低風阻而降低燈桿的造價。

5.LED光源模組之弧形結構和光學處理的獨特設計，有利於提高燈具的光照度、照光均勻度及照光角度，能充分滿足戶外照明特別是道路照明的要求；

6.LED光源模組之金屬散熱基板同時具有多處通孔，即可提供散熱功能，不需另行增加設計散熱機制。

7.LED光源模組可簡便地組裝於傳統的封閉式戶外燈具的燈殼中，廣泛適用於戶外照明燈具。

以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所揭露之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

本發明揭示一種封閉式戶外照明LED燈具，包括一密封中空殼體、一反光罩、一LED光源模組及一風扇。反光罩在密封中空殼體內間隔出相對獨立的一內腔室及一外腔室，且於密封中空殼體之一端構成連通內腔室及外腔室的氣流通道。LED光源模組設置在密封中空殼體內，其內具有一中空散熱通道，中空散熱通道於密封中空殼體之另端構成連通內腔室及外腔室的氣流通道。風扇設於燈殼內，用以加速提供空氣流動於內腔室及外腔室之間。

參照第1圖和第2圖。密封中空殼體由具有開口部110的燈殼11、以及封蓋在燈殼開口部110的透光燈罩13構成。反光罩12設置在燈殼11內部且位於燈殼開口部110上方。密封中空殼體並且在燈殼11與反光罩12之間、反光罩12與透光燈罩13之間構成相對獨立的外腔室14、內腔體15。反光罩12開設有光源安裝孔121和若干氣孔122(見第2圖)。氣孔122的布置以不妨礙反光罩12反光功能為原則，孔洞數量、面積及位置依排風量計算決定。氣孔122構成外腔室14、內腔體15間的氣流通道。

參照第1圖、第3圖、第4圖，LED光源模組包括架體2、LED光源元件3、風扇4、電源供應器7。下面結合附圖對光源模組的結構進行詳解。

架體2，是由蓋體21和底座22組合而成的中空筒狀體。蓋體21採用金屬材料或非金屬材料製成，底座22採用絕緣耐熱材料製成。在底座22上開設多個通風口23，蓋體21上開設出風口25，在中空筒狀體內形成連通通風口23和出風口25的散熱通道20(見第1圖)。

本發明之一實施例中，底座22為橫截面呈半圓弧形的半筒體空心框架，底座22的兩端面設有垂直端壁，底座22前端部的弧形底壁具有可安裝於LED光源元件3的安裝部241，此些通風口23開設於安裝部241上，通風口23沿底座22之半筒體長度方向間隔設置、且由若干弧形條24分隔。蓋體21與底座22相配合，亦為橫截面呈半圓弧形的半筒體，且兩端設有垂直端壁，蓋體21後端部頂面開設出風口25。蓋體21與底座22組合後構成一個兩端封閉的中空筒狀體，蓋體21與底座22所構成之筒狀體之後部形成可穿過反光罩12的光源安裝孔121的另一安裝部251。蓋體21與底座22所構成之筒狀體內部形成一條連通通風口23與出風口25的散熱通道20(見第1圖)。

為了便於裝配，蓋體21可以設計為如第5a圖中所示結構，由獨立的前、後端部211、212組成，出風口25開設於後端部212的頂面上。但不侷限於此，蓋體前端部211可以根據具體需要設計為如第5b圖中所示的平板狀，或如第5c圖中所示的斜面狀。

風扇4裝設在位於散熱通道20內的容置槽41中、並且固定地夾裝在蓋體21與底座22之間。但不侷限於此，也可如第6圖中所示，通過連接件42(如螺栓)鎖固在蓋體21的出風口25(如第3圖)上/或出風口25中。當然，風扇也可採用風泵替代。

電源供應器7，可內置於散熱通道20內，或可採用不同安裝形式和位置，以不妨礙LED光源元件3之散熱為原則。但不侷限於此，將電源供應器7與LED光源元件3分開設置也是可以的。

參照第4圖及第7圖，LED光源元件3包括金屬散熱基板31和若干LED發光元件32。金屬散熱基板31呈圓弧形狀。LED發光元件32安裝在金屬散熱基板31上且與其電氣連接。金屬散熱基板31可採用如鋁、銅等高導熱金屬製成的可撓式片體，且在金屬散熱基板31上均佈置有若干通孔311。其中金屬散熱基板的導熱係數大於40瓦特/每公尺*絕對溫度單位(W/MK)。

由於底座22前端部的弧形底壁具有面積與金屬散熱基板31面積相當的安裝部241，故，金屬散熱基板31通過插扣或緊固元件固定在底座22之安裝部241上、並覆蓋通風口23，同時利用上述底座22的弧形條24對金屬散熱基板31進行定型定位。金屬散熱基板31之彎曲半徑可為10mm~100mm。

此外，LED發光元件32的安裝可採用如第8圖所示的結構形式：採用多條的LED支架33，每條LED支架分別裝置有若干顆熱電分離型LED發光元件32，LED支架33採用焊接或膠合方式固定在在金屬散熱基板31上，並且將LED支架33上的LED發光元件32與金屬散熱基板31上的通孔311錯開布置。LED支架33也可以貼片式或插件式焊接在金屬散熱基板31上。金屬散熱基板31的正面、反面、側 面肉厚部份均形成散熱層，以確保快速排除LED發光元件32發出的熱量。

當然，LED發光元件32的安裝不侷限於第8圖所示的結構形式，還可將LED發光元件32直接模內射出成型在金屬散熱基板31上。另外，還可在金屬散熱基板31的背面覆設金屬散熱層或合金散熱層，以增强散熱效果。

進一步的，還可在散熱通道20內安裝散熱器、熱管或半導體致冷晶片來實現更好的散熱效果。

進一步的，參照第3圖，LED光源模組可包括外接電源燈頭5、燈座6。外接電源燈頭5裝設在架體2的後端壁上，外接電源燈頭5設置有與電源供應器7電連接的電連接端子(圖中未示)。燈座6具有可容置外接電源燈頭5和架體2後端部的容置腔，且燈座6上對應開設與蓋體出風口25相貫通的開口61。通過燈座6可與外部電源構成電連接。當然，LED光源模組也可不設置外接電源燈頭、燈座，而是採用如第9圖的結構，直接從LED光源模組引出接綫端子62與外電源電連接。

參照第1圖至第4圖，封閉式戶外照明燈具的裝配方式是：將LED光源元件3、風扇4、外接電源燈頭5裝置在由蓋體21、底座22組成的架體2上(見第3圖及第4圖)，再將架體2穿置在反光罩12的安裝孔121中(見第1圖及第2圖)，並確保安裝後架體2後端部的出風口25置於外腔室14、LED光源元件3部分位於反光罩12與透光燈罩13之間的內腔室15。再將燈座6套設在架體2後端部，並利用鎖固件將燈座6、架體2、反光罩12固定在一起，然 後從燈殼開口部110置入燈殼11，最後將透光燈罩13封蓋在燈殼開口部110並構成密封結構。接著，將密封中空殼體內的空氣抽出後充填壓力惰性氣體或乾燥空氣。

裝配完成後，通過外接電源燈頭5兩電極端、燈座6接通市政電源，燈具就可正常工作。燈具工作時，LED發光元件32通過透光燈罩13無遮擋直接出光，由於LED光源模組之弧形結構和光學處理的獨特設計，有助提高燈具的光照度、照光均勻度及照光角度，能充分滿足戶外照明。

參照第1圖，封閉式戶外照明燈具於上述之實施例的散熱原理如下：當風扇4在架體2的出風口25强制抽取散熱通道20內的空氣，此時外腔室14中的空氣經反光罩12的氣孔122進入到內腔室15，並充滿整個內腔室15，冷却安裝在架體2上的金屬散熱基板31，同時內腔室15的空氣穿透金屬散熱基板31上的通孔311經通風口23進入架體2內的散熱通道20，全面冷却散發金屬散熱基板31正面、側面、背面上的熱量，散熱通道20內的熱空氣在經風扇4強制抽取下，經出風口25排出，並吹向燈殼11之內壁，以便藉由燈殼11之內壁與外界較低溫空氣進行充分熱交換，實現降溫。如此迴圈流動，可將LED發光元件313產生的熱量經金屬散熱基板31快速徹底散發排除，達全方位立體散熱的優異效果。

第10圖是本發明提供的採用內置電源供應器的LED光源模組的封閉式戶外照明燈具的於另一實施例下之結構示意圖。由上述實施例之架體2與反光罩12為基礎，另一實施例中，蓋體21更開設一開孔213，開孔213設置在蓋體 21頂面約略中間之位置。反光罩12更包括一風扇室123，風扇4放置於風扇室123內，與開孔213相接通，構成連通內腔室15及外腔室14的氣流通道。

為符合另一實施例，具體而言，蓋體21面對氣孔122之一端設有一開放口214，開放口214與氣孔122相接通，使得外腔室14的空器可經開放口214和氣孔122，而與內腔室15相接通。

參照第10圖，封閉式戶外照明燈具於上述之另一實施例的散熱原理如下：當風扇4在風扇室123經開孔213强制抽取散熱通道20內的空氣，此時外腔室14中的空氣一方面經反光罩12的氣孔122及開放口214進入到內腔室15內，另一方面經出風口25進入到內腔室15內，使空氣雙向地充滿整個內腔室15，冷却安裝在架體2上的金屬散熱基板31，同時內腔室15的空氣穿透金屬散熱基板31上的通孔311經通風口23進入架體2內的散熱通道20，全面冷却散發金屬散熱基板31正面、側面、背面上的熱量，散熱通道20內的熱空氣在經風扇4強制抽取下，回到開孔213經風扇室123排至外腔室14，並吹向燈殼11之內壁，以便藉由燈殼11之內壁與外界較低溫空氣進行充分熱交換，實現降溫。如此雙迴圈流動，可更加速將LED發光元件313產生的熱量快速徹底散發排除，達全方位立體散熱的優異效果。

以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的範圍，即依本發明申請專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋 的範圍內。

11‧‧‧燈殼

110‧‧‧開口部

12‧‧‧反光罩

121‧‧‧光源安裝孔

122‧‧‧氣孔

123‧‧‧風扇室

13‧‧‧透光燈罩

14‧‧‧外腔室

15‧‧‧內腔體

2‧‧‧架體

20‧‧‧散熱通道

21‧‧‧蓋體

211‧‧‧前端部

212‧‧‧後端部

213‧‧‧開孔

214‧‧‧開放口

22‧‧‧底座

23‧‧‧通風口

24‧‧‧弧形條

241‧‧‧安裝部

25‧‧‧出風口

251‧‧‧另一安裝部

3‧‧‧LED光源元件

31‧‧‧金屬散熱基板

311‧‧‧通孔

32‧‧‧LED發光元件

4‧‧‧風扇

41‧‧‧容置槽

42‧‧‧連接件

5‧‧‧外接電源燈頭

6‧‧‧燈座

60‧‧‧容置腔

61‧‧‧開口

62‧‧‧接綫端子

7‧‧‧電源供應器

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖是本發明提供的採用內置電源供應器的LED光源模組的封閉式戶外照明燈具的於一實施例下之結構示意圖。

第2圖是第1圖中的燈具本體結構示意圖。

第3圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組的立體示意圖。

第4圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組的構件分解圖。

第5a圖是第4圖中架體的蓋體的另一種結構示意圖。

第5b圖是第5a圖中蓋體前端部的另一種結構示意圖。

第5c圖是第5a圖中蓋體前端部的再一種結構示意圖。

第6圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組中風扇另一種安裝方式示意圖。

第7圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組的LED光源元件的結構示意圖。

第8圖是第7圖中的安裝LED發光元件的LED支架的立體示意圖。

第9圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組的另一種結構示意圖。

第10圖是本發明提供的採用內置電源供應器的LED光 源模組的封閉式戶外照明燈具的於另一實施例下之結構示意圖。

第11圖是本發明提供的內置電源供應器的LED光源模組於另一實施例下之構件分解圖。

11．．．燈殼

110．．．開口部

12．．．反光罩

122．．．氣孔

13．．．透光燈罩

14．．．外腔室

15．．．內腔體

2．．．架體

20．．．散熱通道

21．．．蓋體

22．．．底座

25．．．出風口

3．．．LED光源元件

4．．．風扇

41．．．容置槽

5．．．外接電源燈頭

6．．．燈座

61．．．開口

7．．．電源供應器

Claims (18)

1. 一種具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，包括：一密封中空殼體，由一燈殼和一透光燈罩所組成；一反光罩，設置在該密封中空殼體內，與該透光燈罩之間、以及與該燈殼之間構成相對獨立的一內腔室及一外腔室，該反光罩開設有多個氣孔，該些氣孔於該密封中空殼體之一端構成連通該內腔室及該外腔室的氣流通道；一LED光源模組，設置在該密封中空殼體內，其內具有一中空散熱通道，該中空散熱通道於該密封中空殼體之另端構成連通該內腔室及該外腔室的氣流通道；以及至少一風扇，設於該燈殼內，用以加速提供空氣流動於該內腔室及該外腔室之間。
2. 如請求項1所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED光源模組同時位於該內腔室及該外腔室中。
3. 根據請求項2所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED光源模組包括：一架體，呈中空筒狀體，其上開設有接通該中空散熱通道之一出風口和至少一通風口，該通風口位於該內腔室中，該出風口位於該外腔室中；一金屬散熱基板，呈圓弧形狀，安裝在該架體具該通風口的外壁，該金屬散熱基板表面具有多個接通該通風口 之通孔；以及多個LED發光元件，安裝在該金屬散熱基板上且分布在該些通孔之間隔處。
4. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該架體是由一蓋體和一底座組合而成，該通風口開設於該底座上，該出風口開設於該蓋體上。
5. 根據請求項4所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該風扇位於該中空散熱通道且鄰近該出風口。
6. 根據請求項5所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該底座為一橫截面呈半圓弧形的半筒體，其兩端設有垂直端壁，其弧形底壁形成用以連接該金屬散熱基板之一安裝部，其中多個該通風口設於該安裝部上，該些通風口沿該底座之半筒體長度方向間隔設置且由多個弧形條所分隔出；該蓋體與該底座相配合，為一橫截面呈半圓弧形的半筒體，且其兩端設有垂直端壁，該出風口設於該蓋體之端部頂面。
7. 根據請求項4所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該蓋體更開設一開孔，該開孔設置在該蓋體頂面之中間位置。
8. 根據請求項7所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該反光罩更包括一風扇室，該風扇放置於該風扇室內，與該開孔相接通，構成連通該內腔室及該外腔室的氣流通道。
9. 根據請求項8所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該底座為一橫截面呈半圓弧形的半筒體，其兩端設有垂直端壁，其弧形底壁形成用以連接該金屬散熱基板之一安裝部，其中多個該通風口設於該安裝部上，該些通風口沿該底座之半筒體長度方向間隔設置且由多個弧形條所分隔出；以及該蓋體與該底座相配合，為一橫截面呈半圓弧形的半筒體，其一端設有一開放口，該開放口與該氣孔相接通，且該出風口設於該蓋體之另端頂面。
10. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED光源模組更包括一電源供應器，該電源供應器設置在該架體的該散熱通道內，且分別與該LED發光元件、該風扇電連接。
11. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該金屬散熱基板為高導熱金屬製成的可撓式金屬片體。
12. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該金屬散熱基板之彎曲半徑為10mm~100mm。
13. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該金屬散熱基板的一面覆設一金屬散熱層或一合金散熱層。
14. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED光源模組還包括：多條的LED支架，設於該金屬散熱基板上，每一該些LED支架用以裝置數個該些LED發光元件。
15. 根據請求項14所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED支架係以貼片式或插件式焊接在該金屬散熱基板上，並且該些LED支架上的LED發光元件與該金屬散熱基板上的該些通孔錯開布置。
16. 根據請求項3所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該些LED發光元件一體成型地設在金屬散熱基板上。
17. 根據請求項10所述具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該LED光源模組更包括：一外接電源燈頭，裝設在該架體的一後端部上、且設 置有與該電源供應器電連接的電連接端子；以及一燈座，具有一容置腔，容置腔用以容置該外接電源燈頭和該架體之該後端部，且該燈座上對應開設與該架體之該出風口相貫通的開口。
18. 根據請求項1所述之具有LED光源模組的封閉式戶外照明燈具，其中該密封中空殼體內充填有惰性氣體或乾燥空氣。