TWI393838B

TWI393838B - LED lights

Info

Publication number: TWI393838B
Application number: TW99114619A
Authority: TW
Inventors: Wen Lung Chin
Original assignee: Wen Lung Chin
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2013-04-21
Also published as: TW201139929A

Description

LED燈

本發明屬高效率LED燈技術領域，提供照明使用，除具有極佳的散熱、電絕緣效果外，更具有不須更換燈具而可直接替換燈泡使用之功效。

按，LED是發光二極體(Light-emitting Diode)的縮寫，是半導體材料製成的固態發光元件，材料使用III-V族化學元素(如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等)，發光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施加電流，透過電子與電洞的結合，過剩的能量會以光的形式釋出，達成發光的效果，屬於冷性發光，壽命長達十萬小時以上。LED最大的特點在於：無須暖燈時間(idling time)、反應速度快、體積小、用電省、耐震、污染低、適合量產，具高可靠度，容易配合應用上的需要製成極小或陣列式的元件。惟因為LED是固態照明，即是利用晶片通電，量子激態回復發出能量(光)，但在發光的過程，晶片內的光能量並不能完全傳至外界，不能出光的能量，在晶片內部及封裝體內便會被吸收，形成熱。LED一般的轉換效率約只有10%~30%,所以1W的電，只有不到0.2W變成你可以看見的光，其它都是熱，若不散熱，這些熱量累積會對晶片效率及命造成損傷。故要以高效率LED運用於照明設備首先要解決散熱的問題。

本發明研發人先前提出097110126號高效率LED燈專利，其主要係由LED模組、構裝基板、電路裝置及散熱燈座所構成，該LED模組係設於構裝基板上，構裝基板為導熱性良好之金屬構成，散熱燈座為散熱性良好之具多孔隙結構非金屬構成，並直接成型成燈座外形，其具有內凹部，內凹部之開口端藉構裝基板封閉，其內設有電路裝置，電路裝置則連結LED模組與外部電源，當LED點亮時，其產生的熱可迅速的被構裝基板所傳導，並藉構裝基板與散熱燈座間之熱傳導及熱對流作用，使構裝基板上之熱迅速的傳導至散熱燈座而散熱。以摒除習用LED散熱大都採用金屬散熱片，或結合熱導管、致冷晶片、均熱板、散熱風扇等方式為之，所普遍具有散熱效果不佳、散熱速度不夠迅速、散熱模組結構複雜、成本高、不具電絕緣性安規通過不易，以及由於所需搭配之散熱結構為非規格化設計，故必需設計專用的燈具方能使用等缺失。惟仍有進一步降低材料成本之空間。此即為現行習用技術存有最大之缺失，此缺失乃成業界亟待克服之難題。

本發明研發人鑒於習用技術之缺失，積其多年實際從事精密陶瓷科技工業產品之設計製造專業知識，經不斷研究、改良後，終有本發明之研創成功，公諸於世。

緣是，本發明之主要目的在提供一種「LED燈」，其主要係由LED模組、散熱片及燈座所構成，該LED模組具有導熱部及電連結部，散熱片為散熱性良好之非金屬構成，燈座為非金屬材料直接成型成燈座外形，其具有內承部來容設前述散熱片，該LED模組之導熱部與散熱片結合，電連結部則連結外部電源，當LED點亮時，其產生的熱可迅速的被散熱片所傳導散熱，本發明燈座可為一般非金屬材料如：塑料、陶瓷或散熱陶瓷直接形成一般燈座外形，並具電絕緣甚或散熱效能。

本發明另包括有導熱片，該導熱片設於LED模組導熱部與散熱片間，當點亮LED燈時，其產生的熱可迅速的被導熱片所傳導至散熱片而散熱。

前述燈座外緣設有燈泡專用的金屬套、絕緣套及電源接觸片，該金屬套及電源接觸片並與LED模組之電連結部電性連結，以於習用燈泡燈具上使用；前述金屬套亦可於燈座外緣相對位置處以鍍膜或塗層等方式形成導電金屬層者。

前述LED模組之電連結部連結有投射燈座專用之連結端子，該連結端子並凸設出燈座底部外緣，以於習用投射燈具上使用。

前述燈座設有增加散熱表面積之紋路及散熱孔者。

本發明前述LED模組及散熱片相對位置處設有穿孔，散熱片下方設有具穿孔之固定片，另包括有固定件穿過LED模組、散熱片及固定片之穿孔而將之固設；固定片另具有固定孔，以藉固定棒自燈座底面由下方穿設而將LED模組及散熱片固定於燈座者。

本發明另包括有燈罩，該燈罩為塑料一體成型，底部並具有卡部，前述燈座相對位置設有卡部，以相互卡制固定者。

為達成本發明前述目的之技術手段，茲列舉一實施例，並配合圖式說明如後，貴審查委員可由之對本發明之結構、特徵及所達成之功效，獲致更佳之瞭解。

首先，請參閱第一圖所示，由圖可知本發明主要包括有：LED模組(1)，為規格化商品，其具有導熱部(10)及電連結部(11)，該LED模組之導熱部(10)與散熱片(2)結合(如黏合、螺合…等)，電連結部(11)則連結外部電源；散熱片(2)，為散熱性良好之具多孔隙結構(多孔隙結構即具有高比表面積結構)非金屬構成，如可由熱導率高的非金屬粉體製成，熱導率高的非金屬粉體諸如：氧化鋁Al₂ O₃ 、氧化鋯Zr₂ O、氮化鋁AlN、氮化矽SiN、氮化硼BN、碳化鎢WC、碳化矽SiC、石墨C、結晶碳化矽、再結晶碳化矽RSiC等，而以氮化鋁及碳化矽為佳；燈座(3)，為非金屬材料直接成型成燈座外形，其具有內承部(30)來容設前述散熱片(2)；當LED點亮時，其產生的熱可迅速的被散熱片(2)所傳導散熱。

本發明前述燈座(3)可為一般非金屬材料如：以塑料射出成型，具有電絕緣特性。其亦可由散熱性良好之具多孔隙結構(多孔隙結構即具有高比表面積結構)非金屬構成【如由熱導率高的非金屬粉體製成(如射出成型等)，熱導率高的非金屬粉體諸如：氧化鋁Al₂ O₃ 、氧化鋯Zr₂ O、氮化鋁AlN、氮化矽SiN、氮化硼BN、碳化鎢WC、碳化矽SiC、石墨C、結晶碳化矽、再結晶碳化矽RSiC等，而以氮化鋁及碳化矽為佳】，並直接成型成燈座外形，如此兼具電絕緣及散熱效能。本發明燈座(3)係直接形成一般燈座外形，可直接取代習用燈泡使用，具有不須更換燈具可直接替換燈泡之功效【即本發明可直接於舊的燈具上使用】

請參閱第二圖所示，圖示另種LED模組(1)，該LED模組(1)之導熱部(10)設於側方，於本實施例中，該散熱片(2)於該LED模組導熱部(10)相對位置設有導熱孔(20)，以將該LED模組產生的熱由導熱部(10)傳導至散熱片(2)而散熱。

請參閱第三、四圖所示，本發明另包括有導熱片(4)，該導熱片(4)設於LED模組導熱部(10)與散熱片(2)間，導熱片(4)為導熱性良好之金屬構成【導熱良好之金屬如金、銀、銅、鐵、鋁、鈷、鎳、鋅、鈦、錳等】，當點亮LED燈時，其產生的熱可迅速的被導熱片(4)所傳導，並藉導熱片(4)與散熱片(2)間之熱傳導作用，使導熱片(4)上之熱迅速的傳導至散熱片(2)而散熱。本發明導熱片(4)可直接成形於散熱片(2)上，【請參閱第五圖所示，如以印刷或塗佈等方式直接於散熱片(2)與LED模組(1)之結合部上，形成金屬導熱層(41)】，以減少部件、降低成本。

請參閱第一至四圖，本發明前述燈座(3)外緣設有增加散熱表面積之紋路(31)。

請參閱第五圖所示，本發明前述燈座(3)設有貫通內承部(30)與燈座(3)外部之散熱孔(32)，使燈座(3)內部之熱得以散出，並具有對流作用，增強散熱效果。

請再參閱第一圖所示，本發明前述LED模組(1)具有穿孔(12)，散熱片(2)於LED模組穿孔(12)相對位置處設有穿孔(21)，散熱片(2)下方設有具穿孔(50)之固定片(5)，另包括有固定件(A)【固定件可為一般習知的螺栓、銷件等】穿過LED模組穿孔(12)、散熱片穿孔(21)及固定片穿孔(50)而將LED模組(1)、散熱片(2)及固定片(5)固設。本發明前述固定片(5)另具有固定孔(51)，以藉固定棒(B)【固定棒(B)可為一般的螺栓、銷件等】自燈座(3)底面由下方穿設過固定片固定孔(51)，而將LED模組(1)及散熱片(2)等固定於燈座(3)者。前述固定棒(B)可為金屬材質，以作為LED模組(1)連結外部電源之用。

請再參閱第三圖所示，本發明前述導熱片(4)於LED模組穿孔(12)相對位置處設有穿孔(40)，以藉固定件(A)穿過LED模組穿孔(12)、導熱片穿孔(40)、散熱片穿孔(21)及固定片穿孔(50)而將LED模組(1)、導熱片(4)、散熱片(2)及固定片(5)固設。

請再參閱第二圖所示，本發明前述散熱片(2)設有穿孔(21)，散熱片(2)下方設有具穿孔(50)之固定片(5)，另包括有固定件(A)【固定件可為一般習知的螺栓、銷件等】穿過LED模組穿孔(12)、散熱片穿孔(21)及固定片穿孔(50)而將LED模組(1)、散熱片(2)及固定片(5)固設。本發明前述固定片(5)另具有固定孔(51)，以藉固定棒(B)【固定棒(B)可為一般的螺栓、銷件等】自燈座(3)底面由下方穿設過固定片固定孔(51)，而將LED模組(1)及散熱片(2)等固定於燈座(3)者。前述固定棒(B)可為金屬材質，以作為LED模組(1)連結外部電源之用。

請再參閱第四圖所示，本發明前述導熱片(4)設有穿孔(40)，以藉固定件(A)穿過導熱片穿孔(40)、散熱片穿孔(21)及固定片穿孔(50)而將導熱片(4)、散熱片(2)及固定片(5)固設。

請再參閱第一至六圖所示，本發明另包括有燈罩(6)，該燈罩為塑料一體成型，底部並具有卡部(60)，前述散熱片(2)相對位置設有卡部(22)【第一、二、四圖實施例】，以相互卡制固定。或者，前述導熱片(4)相對位置設有卡部(42)【第三圖實施例】，以相互卡制固定。如此可將燈罩(6)與燈座(3)等整體固定穩固，可摒除習者採用黏固方式，無法有效固定，而無法通過安規拉力測試的缺失。

再者，請參閱各相關圖式，前述燈座(3)外緣設有燈泡專用的金屬套(C)、絕緣套(D)及電源接觸片(E)【該燈泡專用的金屬套(C)、絕緣套(D)及電源接觸片(E)為國際通用規格，如E-27、E-14等】，該金屬套(C)及電源接觸片(E)並與LED模組之電連結部(11)電性連結，以於習用燈泡燈具上使用；請參閱第六圖所示，前述金屬套(C)亦可於燈座(3)外緣相對位置處以鍍膜或塗層等方式形成導電金屬層(F)者。

請參閱第七圖所示，前述LED模組之電連結部(11)連結有投射燈座專用之連結端子(G)【該投射燈座專用之連結端子(G)為國際通用規格，如MR16等】，該連結端子(G)並凸設出燈座(3)底部外緣，燈座(3)上設有反射罩(7)，而構成LED投射燈，如此即可以本發明直接插合於習用投射燈具上使用，而不必替換原有的舊投射燈具者。

如此而達本發明設計目的，堪稱一實用之發明者。

綜上所述，本發明所揭露之一種「LED燈」為昔所無，亦未曾見於國內外公開之刊物上，理已具新穎性之專利要件，又本發明確可摒除習用技術缺失，並達成本發明設計目的，亦已充分符合發明專利要件，並可供產業上利用，爰依法提出申請，謹請　貴審查委員惠予審查，並賜與本案專利，實感德便。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳可行實施例而已，並非用以拘限本發明之範圍，舉凡熟悉此項技藝人士，運用本發明說明書及申請專利範圍所作之等效結構變化，理應包括於本發明之專利範圍內。

(1)．．．LED模組

(10)．．．導熱部

(11)．．．電連結部

(12)．．．穿孔

(2)．．．散熱片

(20)．．．導熱孔

(21)．．．穿孔

(22)．．．卡部

(3)．．．燈座

(30)．．．內承部

(31)．．．紋路

(32)．．．散熱孔

(4)．．．導熱片

(40)．．．穿孔

(41)．．．金屬導熱層

(42)．．．卡部

(5)．．．固定片

(50)．．．穿孔

(51)．．．固定孔

(6)．．．燈罩

(60)．．．卡部

(7)．．．反射罩

(A)．．．固定件

(B)．．．固定棒

(C)．．．金屬套

(D)．．．絕緣套

(E)．．．電源接觸片

(F)．．．導電金屬層

(G)．．．連結端子

第一圖係本發明第一實施例立體分解圖。

第二圖係本發明第二實施例立體分解圖。

第三圖係具導熱片之第一實施例立體分解圖。

第四圖係具導熱片之第二實施例立體分解圖。

第五圖係本發明第一實施例組立剖面圖。

第六圖係本發明第二實施例組立剖面圖。

第七圖係本發明第三實施例組立剖面圖。