TWI387702B - 照明裝置 - Google Patents

Description

照明裝置

本發明涉及一種照明裝置，尤其涉及一種具有較高空間設置自由度之照明裝置。

目前，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因具光質佳及發光效率高等特性而逐漸取代冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)，成為照明裝置中之發光元件，具體可參閱Michael S.Shur等人於文獻Proceedings of the IEEE,Vol.93,No.10(2005年10月)中發表之“Solid-State Light-ing：Toward Superior Illumination”一文。

發光二極體於使用過程中之發光穩定性容易受周圍溫度之影響，例如，當溫度過高時，發光二極體之發光強度容易發生衰減，從而導致其使用壽命變短。

通常，為使發光二極體所發出之熱量能夠較快地散發出去，可使用熱電致冷器(Thermoelectric Cooler，TE Cooler)對發光二極體進行散熱。傳統之熱電致冷器一般包括相對設置之一冷端及一熱端，其中，該發光二極體設置於該熱電致冷器之冷端並與其形成熱性連接。當對該熱電致冷器通電時，該熱電致冷器可將熱量從發光二極體移出，並經由其冷端強迫轉移至其熱端，從而可利用與該熱端熱性連接之散熱器，如散熱鰭片等將熱量進行進一步傳導並最終散發至外界。

上述之發光二極體、熱電致冷器與散熱器於空間設置上 通常係相互疊加，即發光二極體設置於熱電致冷器之冷端上，而散熱器設置於熱電致冷器之熱端上，其彼此之間之位置關係無法進行調整，從而給照明裝置於外觀、散熱功能上作進一步改進造成了限制，例如，傳統之熱電致冷器要求散熱器必須與其熱端熱性連接以形成熱性連接，而熱電致冷器之熱端面積有限，這無形中限制了散熱器之設置位置與設置空間。

有鑒於此，提供一種具有較高空間設置自由度之照明裝置實為必要。

下面將以實施例說明一種照明裝置，其具有較高之空間設置自由度。

一種照明裝置，包括一光源模組及一散熱裝置，該光源模組與該散熱裝置之間設置一熱傳導單元，該熱傳導單元與該光源模組熱性連接並形成一第一接觸區域，該熱傳導單元與該散熱裝置熱性連接並形成一第二接觸區域，該第一接觸區域與該第二接觸區域相互錯開，且該熱傳導單元於從第一接觸區域至第二接觸區域之方向上之熱傳導率大在於其厚度方向上之熱傳導率。

相對於先前技術，該照明裝置藉由於光源模組與散熱裝置之間設置熱傳導單元進行連接，並使熱傳導單元分別與光源模組、散熱裝置熱性連接以形成第一接觸區域、第二接觸區域，一方向，其可利用散熱裝置對光源模組發出之熱量進行散熱，從而有效保障照明裝置之發光特性；另一方面，由於該熱傳導單元於從第一接觸區域至 第二接觸區域之方向上之熱傳導率大於其於厚度方向上之熱傳導率，故該照明裝置可於不影響其自身散熱效率之前提下，於空間上實現較靈活地配置光源模組與散熱裝置之間之位置關係之目的，從而使得該照明裝置具有較高空間設置自由度，以更加適用於實際要求。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供之一種具有較高空間設置自由度之照明裝置10，其包括一光源模組11、一散熱裝置15，以及一熱傳導單元17。

該光源模組11包括一電路板110、設置於該電路板110上之至少一發光體112，以及一熱電致冷器113。該至少一發光體112可為至少一固態發光體，如發光二極體等，其數目可具體為複數，且該複數發光二極體可為白色發光二極體或彩色發光二極體，如紅、綠、藍發光二極體等。另，可藉由對該電路板110外接一共用電源而對該至少一發光體112供電。

該熱電致冷器113用於帶離由該至少一發光體112發出之熱量至該散熱裝置15上進行散熱。具體地，該熱電致冷器113包括一冷端1130、一熱端1132，以及夾設於該冷端1130與該熱端1132之間之複數N型半導體1134、複數P型半導體1136。該冷端1130及該熱端1132具較佳之熱傳導性及電絕緣性，其可分別設置為一陶瓷基板。該電路板110設置於該熱電致冷器113之冷端1130上並與該冷端1130形成熱性連接。

該散熱裝置15包括至少一散熱器150。該散熱器150具體 包括一基座1500，及設置於該基座1500上之複數散熱鰭片1502。

該熱傳導單元17位於該光源模組11與該散熱裝置15之間，用於連接該光源模組11與該散熱裝置15。如圖1所示，該熱傳導單元17與該熱電致冷器113之熱端1132熱性連接並形成一第一接觸區域170，且其進一步地與該散熱器150之基座1500熱性連接並形成一第二接觸區域172。該第一接觸區域170與第二接觸區域172位於熱傳導單元17相互錯開，使得該光源模組11與該散熱裝置15亦相互錯開。進一步地，該第一接觸區域170與該第二接觸區域172相互錯開設置可為完全錯開及部分錯開。當該第一接觸區域170與該第二接觸區域172完全錯開時，該第一接觸區域170與該第二接觸區域172無重疊區域(如圖1所示)；當該第一接觸區域170與該第二接觸區域172部分錯開時，該第一接觸區域170與該第二接觸區域172部分重疊。由此，該光源模組11與該散熱裝置15之間形成熱性連接。

工作時，利用一外部電源(圖未示)對該熱電致冷器113供電，其中，N型半導體1134連接外部電源之正極，P型半導體1136連接外部電源之負極。通電時，N型半導體1134中帶有負電之電子朝外部電源之正極移動，P型半導體1136中帶有正電之空穴將朝外部電源之負極移動，由此，冷端1130之熱量將隨著電子與空穴之移動而傳遞至熱端1132，從而使該至少一發光體112產生之熱量經由該熱電致冷器113之冷端1130強迫轉移至其熱端1132，再 進一步傳導至與熱電致冷器113相熱性連接之散熱器150，並最終由該散熱器150之複數散熱鰭片1502將該熱量散發至外界。故，該照明裝置10具有良好之散熱性能，可穩定控制至少一發光體112之發光特性。

該熱傳導單元17可為一層含碳薄膜，如石墨、或採用含碳之複合材料，如金屬與碳混合製成，或者為一內含毛細結構之均溫板(該毛細結構形成複數從第一接觸區域170至第二接觸區域172方向上之導熱路徑)，其於從第一接觸區域170至第二接觸區域172之方向上之熱傳導率大在於厚度方向上之熱傳導率。如圖2所示，該含碳薄膜包括複數(也即多個)沿熱傳導單元17厚度方向上層疊之片狀結構1700，於該片狀結構1700所延伸之方向上，亦即從第一接觸區域170至第二接觸區域172之方向上，該熱傳導單元17之熱傳導性能較好(熱傳導率達800W/mK)，而於垂直於該片狀結構1700所延伸之方向上，亦即該熱傳導單元17之厚度方向上，該熱傳導單元17之熱傳導性能則相對較弱。進一步地，該熱傳導單元17包括相對設置之一第一側17a及一第二側17b，該熱電致冷器113位於該熱傳導單元17之第一接觸區域170之第一側17a上。可理解，該熱傳導單元17之第二接觸區域172亦包括相對之一第一側17a及一第二側17b，使得該第二區域172之第一側17a及第二側17b可同時設置兩個散熱器150，從而增強照明裝置10之散熱效率。可理解，熱傳導單元17與該光源模組11及散熱裝置15熱性連接時，其可直接與該光源模組11及散熱裝置15相接觸，或藉由導熱膠，如 銀膠等與該光源模組11及散熱裝置15相連接。

當然，由於該碳薄膜之片狀結構1700所延伸之方向上，該熱傳導單元17之熱傳導性能較好，而該第一接觸區域170與第二接觸區域172相互錯開，且其錯開方向與該片狀結構1700所延伸之方向相一致，故，當光源模組11與第一接觸區域170熱性連接，而散熱裝置15與第二接觸區域172熱性連接時，其並不會影響到光源模組11發出之熱量傳導至散熱裝置15上進行散熱之熱傳導效率，再者，上述位置設置關係還可使該光源模組11與散熱裝置15於空間上之位置關係更加靈活，從而更加適用於實際要求。例如，如圖3所示，該照明裝置10通常可為室外燈具，如路燈等，當該照明裝置10為一路燈時，其通常設置有一燈殼18以保護該光源模組11，此時，可根據以上光源模組11與散熱裝置15之位置設置原理，將光源模組11設置於該熱傳導單元17之第一接觸區域170之第一側17a上，而將散熱器150之數目設置為一且位於熱傳導單元17之第二接觸區域172之第一側17a上，從而可利用該熱傳導單元17之第二側17b熱性連接該燈殼18，使得至少一發光體112發出之熱量經電路板110、熱電致冷器113後，其一部分熱量傳導至散熱裝置15上進行散熱，另一部分傳導至該燈殼18上進行散熱，從而達成同時利用該散熱裝置15及該燈殼18對至少一發光體112發出之熱量起散熱作用之目的。

優選地，該熱傳導單元17可選用撓性材料所製成，以使該熱傳導單元17可於一定範圍內自由撓折，從而使得散 熱裝置15與光源模組11之位置關係可進一步地變更，如圖4所示。

另，可理解，該至少一散熱器150之數目還可根據需要進行設定，如圖1及圖4所示，該熱傳導單元17之第一側17a、第二側17b分別僅設置一散熱器150，可理解，為使照明裝置10之散熱效率進一步提高，該熱傳導單元17可進一步延伸，以使其第一側17a、第二側17b可設置數目更多之散熱器150。

請參閱圖5，本發明第二實施例提供之一種照明裝置50，其與本發明第一實施例所提供之照明裝置10基本相同，不同之處僅在於：光源模組51僅包括電路板510及設置於電路板510上之至少一發光體512；散熱裝置55包括一熱電致冷器552及一散熱器550，該電路板510與熱傳導單元57之第一接觸區域570熱性連接，該熱電致冷器552之冷端5520與該熱傳導單元57之第二接觸區域572熱性連接，該熱電致冷器552之熱端5522與該散熱器552熱性連接。

當然，該照明裝置50之熱傳導單元57同樣可選用撓性材料所製成，如圖6所示，採用撓性材料之熱傳導單元57可於一定範圍內自由撓折，使得散熱裝置55與光源模組51之間之位置關係可進一步地變更。

以上僅列舉本發明照明裝置之兩種實施方式，實際上該照明裝置還可有其他之各種實施方式，例如，如圖7及圖8所示，實施例二中之熱電致冷器552可進一步省略，以 形成本發明第三實施例該照明裝置70；或進一步地，將實施例二中之散熱裝置55省略，直接採用熱電致冷器552進行散熱(圖未示)。只要其可達成以下兩個目的即可：(1)使光源模組與散熱裝置形成熱性連接，以利用散熱裝置將光源模組發出之熱量進行散熱，從而有效保障照明裝置之發光特性；(2)另一方面，可實現於空間上較靈活地配置光源模組與散熱裝置之位置關係之目的。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10、50、70‧‧‧照明裝置

11、51‧‧‧光源模組

15、55‧‧‧散熱裝置

17、57‧‧‧熱傳導單元

18‧‧‧燈殼

110、510‧‧‧電路板

112、512‧‧‧發光體

113‧‧‧熱電致冷器

150‧‧‧散熱器

170、570‧‧‧第一接觸區域

172、572‧‧‧第二接觸區域

17a‧‧‧第一側

17b‧‧‧第二側

1130、5520‧‧‧冷端

1132、5522‧‧‧熱端

1134‧‧‧N型半導體

1136‧‧‧P型半導體

1500、550‧‧‧基座

1502‧‧‧複數散熱鰭片

1700‧‧‧片狀結構

圖1係本發明第一實施例提供之照明裝置之剖面示意圖。

圖2係圖1所示照明裝置之熱傳導單元之分子結構示意圖。

圖3係圖1所示之照明裝置經變更後之剖面示意圖。

圖4係圖1所示之照明裝置再經變更後之剖面示意圖。

圖5係本發明第二實施例提供之照明裝置之剖面示意圖。

圖6係圖5所示之照明裝置經變更後之剖面示意圖。

圖7係本發明第三實施例提供之照明裝置之剖面示意圖。

圖8係圖7所示之照明裝置經變更後之剖面示意圖。

10‧‧‧照明裝置

11‧‧‧光源模組

15‧‧‧散熱裝置

17‧‧‧熱傳導單元

110‧‧‧電路板

112‧‧‧發光體

113‧‧‧熱電致冷器

150‧‧‧散熱器

170‧‧‧第一接觸區域

172‧‧‧第二接觸區域

17a‧‧‧第一側

17b‧‧‧第二側

1130‧‧‧冷端

1132‧‧‧熱端

1134‧‧‧N型半導體

1136‧‧‧P型半導體

1500‧‧‧基座

1502‧‧‧複數散熱鰭片

Claims (10)

1. 一種照明裝置，包括一光源模組及一散熱裝置，該光源模組與該散熱裝置之間設置一熱傳導單元，該熱傳導單元與該光源模組熱性連接並形成一第一接觸區域，該熱傳導單元與該散熱裝置熱性連接並形成一第二接觸區域，該第一接觸區域與該第二接觸區域相互錯開，且該熱傳導單元於從第一接觸區域至第二接觸區域之方向上之熱傳導率大於其厚度方向上之熱傳導率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該光源模組包括一電路板及設置於電路板上之至少一發光體，且該電路板與該熱傳導單元之第一接觸區域熱性連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該光源模組包括一電路板，設置於該電路板上之至少一發光體，以及一熱電致冷器，該熱電致冷器包括相對設置之一冷端與一熱端，該冷端與該電路板熱性連接，該熱端與該熱傳導單元之第一接觸區域熱性連接。
4. 如申請專利範圍第1至3中任意一項所述之照明裝置，其中，該散熱裝置包括至少一散熱器，該散熱器包括一基座及設置於該基座上之複數散熱鰭片，且該基座與該熱傳導單元之第二接觸區域熱性連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述之照明裝置，其中，該熱傳導單元包括相對設置之一第一側及一第二側，該至少一散熱器之數目為兩個且分別設置於該熱傳導單元之第二接觸區域之第一側及第二側上。
6. 如申請專利範圍第2項所述之照明裝置，其中，該散熱裝 置包括一熱電致冷器及一散熱器，該熱電致冷器包括相對設置之一冷端與一熱端，該冷端與該熱傳導單元之第二接觸區域熱性連接，該熱端與該散熱器熱性連接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該熱傳導單元為一層含碳薄膜，該含碳薄膜包括複數沿其厚度方向層疊之片狀結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該熱傳導單元為一內含毛細結構之均溫板，該毛細結構形成複數從第一接觸區域至第二接觸區域方向上之導熱路徑。
9. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該熱傳導單元為撓性材料所製成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之照明裝置，其中，該至少一發光體為發光二極體。