TWI400406B - 具發光二極體光源之燈管裝置 - Google Patents

Description

具發光二極體光源之燈管裝置

本發明是有關於一種發光二極體燈件，特別是有關於一種具發光二極體光源之燈管裝置。

傳統發光二極體(Light Emitting Diode，LED)等半導體晶片之應用，均必須被一一地加以封裝成一發光二極體封裝結構，再分別從一導線架上取下，以便焊接至一電路板上以形成一發光二極體元件，才能成為一加電後可進行發光之光源。此外，發光二極體封裝結構之電極需被引出其封裝結構，以利連接電路板上之電源線路，而得以運作或發光。

在日常生活中，照明設備一直以來都是不可或缺的重要工具，現有的照明設備多半都以燈泡或燈管作為主要光源，在這些燈管或燈泡中，較為常見者有日光燈管、白熾燈泡、鹵素燈管或鹵素燈泡。

然而，由於日光燈管內所塗佈之螢光粉通常都含有具污染性的重金屬元素(例如：汞)，不僅不容易回收再利用，更容易造成環境的污染，如此，隨著技術的提昇，近年來已逐漸發展出具密集的白光發光二極體之燈管作為照明燈具而取代日光燈管。

為達到足夠的亮度，發光二極體必需使用功率較強的發光二極體，故「散熱問題」常是該類發光二極體照明燈的主要考量點。如此，若能不需刻意加裝散熱元件，又可克服發光二極體所產生之高熱，並維持發光二極體原有的發光功率，便是此業界人士所欲達成之目標。

本發明之一目的係揭露一種具發光二極體光源之燈管裝置，用以提供多方向且足夠亮度之照明光源。

本發明之另一目的係揭露一種具發光二極體光源之燈管裝置，不需刻意加裝散熱元件，既可提早引導發光二極體所產生之高熱至空氣中，同時維持發光二極體原有的發光特性。

此燈管裝置包括一空心管外罩、一反光板及至少一發光元件。空心管外罩本身可透光。反光板設於空心管外罩內，具一反光層及多個貫穿口，其中反光層疊設於反光板上，此些貫穿口貫通反光層及反光板。發光元件包括一金屬導板及多個發光二極體元件。金屬導板固定於空心管外罩之內壁與反光板之間，包括複數個板體。任二相鄰板體之間具一間隙，各間隙分離其兩側板體的實體接觸。各發光二極體元件跨越一間隙，並固接此間隙兩側之板體，並相互藉由間隙兩側之板體進行電性相接，其中此些發光二極體元件同時一對一地顯露於貫穿口上。

如此，藉由金屬導板之高導熱特性，本發明具發光二極體光源之燈管裝置所產生之高溫便可快速被引導至空氣中，避免發光二極體燈管因過熱而產生損壞，造成發光效率下降以及產品壽命縮短。

同時，由於本發明之燈管裝置具有較佳之散熱特性，相較於先前技術下，本發明之燈管裝置於一固定距離下便允許裝配較高瓦數之發光二極體，提供更高光效率之光源。

反之，由於加裝散熱元件不再是散熱之必要手段，因此，若本發明具發光二極體光源之燈管裝置省去加裝散熱元件後，其業者便可降低材料、製作成本及備料成本，降低發光二極體燈管整體重量、提高容置空間或縮小整體體積，進而提高市場之競爭力。

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，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參閱第1A圖及第1B圖所示，第1A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置100依據一實施例下之示意圖。第1B圖是第1A圖之1B-1B剖面圖。

本發明提供一種具發光二極體光源之燈管裝置100。此具發光二極體光源之燈管裝置100包括一空心管外罩200、一反光板300、至少一發光元件400及一控制電路500。

空心管外罩200本身可透光且可擴散光線，其內具有一容置空間210，其末端分別覆蓋一蓋體220。至少一蓋體220具有接腳221，用以支撐燈管裝置100於一燈管座(圖中未示)上。控制電路500電性連接發光元件400與上述之接腳221，用以進行發光元件400之升降電壓處理，並經由上述之接腳221與燈管座進行電性連接。

反光板300設於容置空間210內，其兩相對側卡合於空心管外罩200之內壁，大致朝空心管外罩200之中心軸C方向延伸。反光板300設置後大致區分此容置空間210為一第一區域211與一第二區域212。反光板300具一反光層310及多個貫穿口320。此反光層310，例如為光學塗層或超亮鏡面反射片(durable enhanced specular reflector；DESR-M)，係疊設於反光板300上，用以反射或漫射光線。此些貫穿口320，例如為圓形或矩形，經反光層310貫通至反光板300，並接通第一區域211與第二區域212。

發光元件400包括一金屬導板410及多個發光二極體元件420(例如直流電或交流電之發光二極體元件)，金屬導板410固定於第二區域212中，介於於空心管外罩200之內壁與反光板300之間。此些發光二極體元件420直接分別封裝於金屬導板410上，同時一對一地對準並顯露於貫穿口320，以便經第一區域211朝空心管外罩200外投射光線。

其中金屬導板410，例如為單層板，其材質可例如為高導熱銅片、鋁片或其他具有高導熱導電合金片。金屬導板410經裁切後可成型為多個板體411，其中任二板體411間具有一間隙413，以分隔此二鄰板體411間之實體接觸。此些發光二極體元件420分別排列於各間隙413上，跨越其中一間隙413，並各自實體連接及電性連接此間隙413兩側之板體411，此些發光二極體元件420彼此藉由間隙413兩側之板體411進行電性相接。

藉由金屬導板410本身之導電特性，作為發光二極體元件420之間之導電媒介，使得此些發光二極體元件420之間可直接經金屬導板410經裁切後之外狀變化，而達到發光二極體元件420彼此間產生串聯或並聯之電性連接。如此，此些發光二極體元件420無須安裝至電路板(如印刷電路板)上，即可直接藉由燈管座之電源進行發光工作。

此外，由於金屬導板410本身具快速導熱特性以及廣大表面積之特性，發光二極體元件420所產生之高溫便可經金屬導板410而被快速引導至空氣中，避免因過熱而產生損壞，造成發光效率下降以及產品壽命縮短。

如此，本發明燈管裝置100不需刻意加裝散熱元件，也因為如此，便可降低成本，降低重量、增加內部配置空間或縮小整體體積。

需強調的是，此些板體411不限相同尺寸，本領域之設計人員可依實際需求調整此些發光二極體元件420之排列密度及金屬導板410之散熱面積，以提高對發光二極體元件420之散熱效果。

發光元件400可藉由任意方式固定於空心管外罩200之內壁上，例如透過一固定膠G固定金屬導板410於空心管外罩200之內壁(第1B圖)。

參閱第2A圖及第2B圖所示，第2A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置100依據另一實施例下之示意圖。第2B圖是第2A圖之2B-2B剖面圖。又例如發光元件400可透過一承載座600以放置金屬導板410，具體而言，承載座600位於第二區域212，與反光板300之間形成一嵌槽610，嵌槽610與此些貫穿口320相接通，以便金屬導板410嵌入嵌槽610後，發光二極體元件420仍可一對一地朝貫穿口320外之第一區域211發光。

此外，本發明具發光二極體光源之燈管裝置100所產生之高溫除了藉由金屬導板410之引導外，反光板300上更排列有多個透氣孔330(第2A圖)，此些透氣孔330貫通反光層310及反光板300，並接通嵌槽610，如此，嵌槽610之空氣連通第一區域211與此些透氣孔330，便可幫助金屬導板410上之熱量快速地經透氣孔330而導通至第一區域211之空氣中，以形成一熱對流循環，提高散熱效率。

上述之空心管外罩200例如為透明或半透明(例如霧面)及/或例如為塑膠或玻璃材質，其可變化之例子中，空心管外罩200之材質係由聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)共聚物(methyl methacrylate-co-styrene，MS)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)或聚亞醯胺(polyimide)所組成。本發明所屬技術領域具有通常知識者，應視實際需要彈性選擇之。

上述之空心管外罩200之外型於第1圖所揭露之柱狀僅為例示，並非用以限制本發明，其他燈管例如：”U”狀、環狀或螺旋狀也都可以應用於本發明之空心管外罩。本發明所屬技術領域具有通常知識者，應視實際需要彈性選擇之。

關於發光元件400及空心管外罩200內之變化種類，相當多變，以下僅為舉例說明，並不代表即為本發明所有之變化。

當空心管外罩200呈柱狀時：如第1A圖所示，發光元件400之金屬導板410僅具二板體411，或組接後為二板體411，大致上呈平面狀。此些發光二極體元件420可等距地線性排列於此間隙413上。

如第3A圖及第3B圖所示，第3A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之示意圖。第3B圖是第3A圖之3B-3B剖面圖。發光元件400之金屬導板410可具數個板體411，或組接後為數個板體411，大致上呈平面狀，板體411間彼此之間隙413上具至少一發光二極體元件420，此些發光二極體元件420線性或非線性地排列於板體411之間。

如第4A圖及第4B圖所示，第4A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之示意圖。第4B圖是第4A圖之4B-4B剖面圖。發光元件400可具有多組之金屬導板410，各金屬導板410彼此獨立，大致上呈平面狀，分別電性連接至上述之控制電路500。

如第5A圖及第5B圖所示，第5A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置100依據又一實施例下之示意圖。第5B圖是第5A圖之5B-5B剖面圖。發光元件400之此些板體411被多段式彎折後形成彎曲狀或彎折狀，使得其上之發光二極體元件420可因此提供多種不同之照明方向。其中上述之承載座600與反光板300亦可對應板體411之彎曲或彎折進而產生對應之調整，使得嵌槽610亦可提供彎折後金屬導板410之嵌入，而且使得反光板300上產生對應之多段式彎折。

當空心管外罩201呈環狀時：第6圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置100依據又一實施例下之分解圖。空心管外罩201係由一上殼體201A及一下殼體201B所組成，且金屬導板410之板體411與反射板之外型呈圓環狀。當上殼體201A及下殼體201B組合後，金屬導板410與反射板可被容置於環狀之空心管外罩200中，以提供外界之照明。

復參閱第4A圖及第4C圖所示，第4C圖是第4A圖之4C-4C剖面圖。此些板體411中例如有相平行之一第一板體411A及一第二板體411B。第一板體411A設有多個晶片架412A，此些晶片架412A分別等距地設於第一板體411A之一側邊緣，且朝其間隙413之方向伸出。此些晶片架412A共同藉由第一板體411A本身之導電特性彼此相互電性連接。

第二板體411B具有多個導接部412B，此些導接部412B分別等距地設於第二板體411B之一側邊緣、朝其間隙413之方向伸出，且此些導接部412B分別一一地對應此些晶片架412A。此外，此些導接部412B共同藉由第二板體411B本身之導電特性彼此相互電性連接。請注意，導接部412B與對應之晶片架412A之間仍相隔有間隙413，意即導接部412B仍不與對應之晶片架412A實體接觸。

各發光二極體元件420皆具有一發光二極體晶片421、一下封裝部422及一上封裝部423。發光二極體晶片421分別位於一晶片架412A上，分別藉由一導線424電性連接其晶片架412A及其導接部412B。下封裝部422同時包覆晶片架412A與導接部412B，以結合晶片架412A與導接部412B為一體，而因此不致分離。上封裝部423覆蓋發光二極體晶片421，以保護發光二極體晶片421及導線424與晶片架412A及導接部412B之電性連接。

具體而言，此些發光二極體元件420分別具相反極性之第一電極421A及第二電極421B，第一電極421A分別電性相接其發光二極體元件420所對應之晶片架412A，第二電極421B分別電性相接其發光二極體元件420所對應之導接部412B。如此，同一間隙413上之發光二極體元件420彼此並聯地電性相接，而且不同間隙413上之發光二極體元件420彼此串聯地電性相接。

然而，除了藉由調整發光二極體元件420於相同/不相同間隙413上來控制此些發光二極體元件420彼此間之串或並聯連接關係外，本發明亦可選擇顛倒此些發光二極體元件420之第一電極421A及第二電極421B之位置，來控制此些發光二極體元件420彼此間之串或並聯連接關係。此外，第7圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下金屬導板之示意圖。本發明亦可選擇將第一板體411A之片段藉由跳線或焊接方式，轉而電性連接第二板體411B之片段，亦可控制此些發光二極體元件420彼此間之串或並聯連接關係。

綜上所述，藉由金屬導板410之高導熱特性，本發明具發光二極體光源之燈管裝置100所產生之高溫便可快速被引導至空氣中，避免發光二極體燈管因過熱而產生損壞，造成發光效率下降以及產品壽命縮短。

同時，由於本發明之燈管裝置具有較佳之散熱特性，當本發明之燈管裝置於一固定距離(例如金屬導板長為60公分)下可允許裝配14瓦數之發光二極體，提供更高光效率(例如1000流明/瓦)之光源；相較於先前技術之發光二極體照明燈之電路板長為60公分時，在散熱限制之考量下，僅允許裝配7瓦數之發光二極體，故提供之光效率有限。

反之，由於加裝散熱元件不再是散熱之必要手段，因此，若本發明具發光二極體光源之燈管裝置100省去加裝散熱元件後，其業者便可降低材料、製作成本及備料成本，增加內部配置空間或縮小整體體積，進而提高市場之競爭力。

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。

100．．．燈管裝置

200、201．．．空心管外罩

201A．．．上殼體

201B．．．下殼體

210．．．容置空間

411B．．．第二板體

412A．．．晶片架

412B．．．導接部

413．．．間隙

420．．．發光二極體元件

211．．．第一區域

212．．．第二區域

220．．．蓋體

221．．．接腳

300．．．反光板

310．．．反光層

320．．．貫穿口

330．．．透氣孔

400．．．發光元件

410．．．金屬導板

411．．．板體

411A．．．第一板體

421．．．發光二極體晶片

421A．．．第一電極

421B．．．第二電極

422．．．下封裝部

423．．．上封裝部

424．．．導線

500．．．控制電路

600．．．承載座

610．．．嵌槽

C．．．中心軸

G．．．固定膠

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1A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據一實施例下之示意圖。

第1B圖是第1A圖之1B-1B剖面圖。

第2A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據另一實施例下之示意圖。

第2B圖是第2A圖之2B-2B剖面圖。

第3A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之示意圖。

第3B圖是第3A圖之3B-3B剖面圖。

第4A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之示意圖。

第4B圖是第4A圖之4B-4B剖面圖。

第4C圖是第4A圖之4C-4C剖面圖。

第5A圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之示意圖。

第5B圖是第5A圖之5B-5B剖面圖。

第6圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下之分解圖。

第7圖是本發明具發光二極體光源之燈管裝置依據又一實施例下金屬導板之示意圖。

100．．．燈管裝置

200．．．空心管外罩

210．．．容置空間

220．．．蓋體

221．．．接腳

300．．．反光板

310．．．反光層

320．．．貫穿口

400．．．發光元件

410．．．金屬導板

411．．．板體

413．．．間隙

420．．．發光二極體元件

C．．．中心軸

Claims (12)

1. 一種具發光二極體光源之燈管裝置，其包括：一空心管外罩，具可透光性；一反光板，設於該空心管外罩內，具一反光層及複數個貫穿口，其中該反光層疊設於該反光板上，該些貫穿口貫通該反光層及該反光板；以及一發光元件，包括：至少一金屬導板，固定於該空心管外罩之內壁與該反光板之間，包括複數個板體，其中任二相鄰之該些板體之間具一間隙，每一該些間隙分離其兩側板體的實體接觸；以及複數個發光二極體元件，每一該些發光二極體元件跨越該些間隙其中之一，並固接該間隙兩側之該些板體，且藉由該間隙兩側之該些板體相互進行電性相接，其中該些發光二極體元件分別一對一地顯露於該些貫穿口。
2. 如請求項1所述之具發光二極體光源之燈管裝置，更包括一承載座，該承載座與該反光板之間形成一嵌槽，該嵌槽接通該些貫穿口，並供該金屬導板嵌入。
3. 如請求項1所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該反光板更包括複數個透氣孔，該些透氣孔貫通該反光層及該反光板，並接通該嵌槽。
4. 如請求項1所述之具發光二極體光源之燈管裝置，更包括一控制電路，該控制電路電性連接該至少一發光元件。
5. 如請求項4所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該發光元件具有多個該金屬導板，該些金屬導板彼此獨立，分別電性連接該控制電路。
6. 如請求項1所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該空心管外罩呈柱狀或環狀。
7. 如請求項6所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該空心管外罩呈柱狀，該金屬導板呈平面狀，僅具二個該些板體，該些發光二極體元件均線性排列於該間隙上。
8. 如請求項6所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該空心管外罩呈柱狀，該些板體具多段式彎折，呈彎折狀，其中該些發光二極體元件面對不同方向。
9. 如請求項8所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該反光板具有多段式彎折。
10. 如請求項6所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中該空心管外罩呈環狀，該些板體與該反射板呈圓環狀。
11. 如請求項1所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中每一該些間隙一側之該板體排列有複數個晶片架，該些晶片架延伸至該間隙且彼此藉由其板體電性連接；以及每一該些間隙另側之該板體排列有複數個導接部，該導接部分別延伸至該間隙，並一一對應該些晶片架，且彼此藉由其板體電性連接。
12. 如請求項11所述之具發光二極體光源之燈管裝置，其中每一該些發光二極體元件包括：一發光二極體晶片，位於該些晶片架其中之一，分別電性連接該晶片架及該對應之導接部；一下封裝部，結合該晶片架與該對應之導接部；以及一上封裝部，覆蓋該發光二極體晶片。