TWI413748B - Led照明燈具 - Google Patents

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TWI413748B TW100120928A TW100120928A TWI413748B TW I413748 B TWI413748 B TW I413748B TW 100120928 A TW100120928 A TW 100120928A TW 100120928 A TW100120928 A TW 100120928A TW I413748 B TWI413748 B TW I413748B
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Description

LED照明燈具
本發明是有關於一種LED照明燈具,且特別是有關於一種包含激發相異波段之LED的LED照明燈具。
發光二極體(Light-Emitting Diode,簡稱LED)是一種半導體元件,其係利用電子電洞的相互結合將能量以光的形式釋發,是利用電能直接轉化為光能的原理,在半導體內正負極兩個端子施加電壓,當電流通過,使電子與電洞相結合時,剩餘能量便以光的形式釋放,依其使用的材料的不同,其能階高低使光子能量產生不同波長的光線。加正向電壓時,發光二極體能發出單色、不連續的光,這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分,可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。簡單來說,LED是二十一世紀的環保光源,具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。
現今各種LED產品已經在市面銷售,但是仍然需要針對降低成本及提昇LED光源的照明效果進行改進,前述功效的增進也是本創作之目的。
因此,本發明之一態樣是在提供一種LED照明燈具。此LED照明燈具,包含LED模組、燈殼與螢光粉層。LED模組包含電路板與複數個LED。細言之,電路板包含驅動電路,且複數個LED係配置在電路板上以受驅動電路驅動而激發波長300~700nm之光線。燈殼用以包覆LED模組。而螢光粉層,塗布於燈殼之朝向LED模組之內面,用以轉化300~700nm之光線為波長400~700nm之照明光線。
依據本發明之一實施例,複數個LED激發之光線具有相異之複數個波段。所以複數個LED可以皆為藍光LED,也可以是藍光LED與紅光LED之組合。又複數個LED可以是徑向對稱之方式排列在電路板上,也可以是不等距之方式排列在電路板上。驅動電路更可包含電流控制單元,其控制流經LED之電流以調節LED光線之強度。
依據本發明之又一實施例,燈殼形成一密封空間,燈殼為半圓球狀,且具有最大直徑,最大直徑大於LED模組之電路板之寬度。燈殼之底部可與LED模組之電路板連接。燈殼之球心也可在LED模組之電路板上方。
因此,本發明提出之LED照明燈具可以利用激發波長介於300~700nm之間但波段相異的複數個LED,配合螢光粉層加上燈殼之結構來實現。故能使用成本較低的光源來生成不同的照明光色。再者,藉由調整燈殼與LED模組之比例也能增加發光角度,讓LED照明燈具在市場上更具優勢。
第1圖是依照本發明之第一實施方式的一種LED照明燈具示意圖。請參考第1圖,本發明提出一種LED照明燈具,包含LED模組110、燈殼120與螢光粉層130。LED 模組110包含電路板111與複數個LED 112~114(第1圖中以3個為例,但不限於3個LED)。電路板111還可以包含驅動電路(可使用習知技術實現,且不在本次創作中,故未圖示於第1圖中),且複數個LED 112~114係配置在電路板上以受驅動電路驅動而激發波長300~700nm之光線。
燈殼120用以包覆LED模組110,可以和LED模組110形成密封狀態並將其內部抽真空或填入氣體,亦可為非密封狀態。此燈殼120之主要材質為矽或者塑膠材質,可參雜其他元素如:鈉、鉀、硼等等,且可以為任意厚度、尺寸及形狀,像是圓形、橢圓形、方形、金字塔形、皿型、盆型、火焰型、梯形、不規則形...等。
若要減輕LED熱衰減的影響,也可以增加散熱裝置於電路板111中(散熱鰭片或散熱機構可使用習知技術實現,而燈殼底部可以與散熱模組連接散熱鰭片等等)。第1圖的省略下半部係連接至燈帽(燈泡電性連接外部電源之元件),可使用現行通用規格E27、E26、E17等等,故第1圖中未示。
而螢光粉層130,可利用一種或多種不同激發波段的螢光粉來進行混合後塗布,甚或調整兩種或兩種以上的螢光粉比例,可改變照明光線的色度或色溫。螢光粉層130塗布於燈殼之朝向LED模組之內面,用以轉化300~700nm之光線為波長400~700nm之照明光線。從第1圖中可以了解當LED 112~114受驅動後,激發出各種波長的光線然後在燈殼120處經過塗布於燈殼120之朝向LED模組110之內面的螢光粉層130而後混光為發出白光而可照明。
上述複數個LED係在封裝過程中沒有加入螢光粉之結構,而可以是各種組合,例如藍光InGaN/GaN發光二極體(發光波段=445~475nm)及/或紅光GaP:Zn-O/AlInGaP發光二極體(發光波段=615~680nm)等等,而為了形成具有白光之LED照明燈具,各波段的LED勢必經過螢光粉等發光物質的處理後,方可產生適合照明之照明燈具。如應用在冷白色溫燈泡便可以使用激發波長300~500nm的LED使螢光粉層發出白光。對於暖白色溫燈泡,會用激發波長300~500nm的LED來使螢光粉發出白光,並且加入630nm的紅光來調整色溫,但此紅光並不會激發螢光粉發出白光。
為更加詳細說明複數個LED,可參考下列舉例說明:
1.單純的複數個藍光LED之組合,複數個藍光LED激發之波段相同。
2.單純的複數個藍光LED之組合,複數個藍光LED激發之波段相異。
3.混合的藍光LED與紅光LED之組合,當然依據顏色不同則激發之波段相異。
4.混合的藍光LED與他色的LED之組合,當然依據顏色不同則激發之波段相異。
5.已封裝之各種LED產品之組合(如:單一封裝內有2種以上晶片,例如一藍光晶片+一紅光晶片,一藍光晶片+二紅光晶片,二個以上藍光的相同或不同波段晶片)。
而本發明之一實施例如第7圖所示係使用激發第1波段452.5~455nm之LED和激發第2波段457.5~460nm之 LED進行混光。或者,使用激發第1波段457.5~460nm之LED和激發第2波段460~462.5nm之LED進行混光。
第2圖係繪示依照本發明第二實施方式的一種LED照明燈具示意圖。第二實施方式中,燈殼120為半圓球型且具有一最大直徑P(稱此平面為P平面),而LED模組110的電路板111為對應之圓形並具有最大直徑Q(稱此平面為Q平面),H為P平面至Q平面的距離。為了達到最大的發光角度,第2圖為P=62.5mm,Q=56mm,H=15mm,則可以達到700 lm的光通量。
第3圖係繪示依照本發明第三實施方式的一種LED照明燈具示意圖。此實施方式中,燈殼120為半圓球型且具有一最大直徑P,而LED模組110的電路板111為對應之圓形並具有最大直徑Q,H為P平面至Q平面的距離。P=Q=62.5mm,H=0mm,則可以達到520 lm的光通量。
第4圖係繪示依照本發明第四實施方式的一種LED照明燈具示意圖。燈殼120為半圓球型且具有一最大直徑P,而LED模組110的電路板111為對應之圓形並具有最大直徑Q,H為P平面至Q平面的距離。P>Q且H=0mm。而LED模組發射出的光線無法照射到的燈殼區域便不進行螢光粉的塗布,因此經由穿透與反射出白光,可以更增加發光角度。
同樣地,第5圖繪示依照本發明第五實施方式的一種LED照明燈具示意圖。利用球型的燈殼120僅需塗布朝向LED模組的部份,便可以利用反射作用使得發光角度更大。
請參考第6圖,其繪示可應用於上述任一實施方式的 LED配置圖。第6圖中可見由內而外的三個配位圓A~C。而配位圓A上,徑向對稱分布有3個LED;配位圓B上,徑向對稱分布有6個LED;配位圓C上,徑向對稱分布有11個LED。但每個配位圓上的LED並非成等距排列。在直徑52mm之圓形電路板上平均分散之20顆LED可以達到700.1 lm的光通量、8.47 W的消耗功率及82.7 lm/W的光效。依據本發明之一實施方式,第6圖中圈選之LED可以為同一種波段之LED,而未被圈選的其他LED可以為同一種波段。如配合第7圖則被圈選之LED可以為第1波段452.5~455nm之LED而未被圈選之LED可以是第2波段457.5~460nm之LED,藉此達到混光之發光效果。
由上述本發明實施方式可知,應用本發明提出之LED照明燈具可以利用激發波長介於300~700nm之間但波段相異的複數個LED,配合螢光粉層加上燈殼之結構來實現而達到所需的色溫之照明光線。易言之,藉由各種波段的LED之組合透過螢光粉層便可以使透過燈殼的光顏色改變,光線經過處理後可應用於照明上。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧LED照明燈具
110‧‧‧LED模組
120‧‧‧燈殼
111‧‧‧電路板
130‧‧‧螢光粉層
112~114‧‧‧LED
A~C‧‧‧配位圓
H‧‧‧P平面與Q平面之距離
P‧‧‧燈殼之最大直徑
Q‧‧‧電路板之最大直徑
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,所附圖式之說明如下: 第1圖是依照本發明之第一實施方式的一種LED照明燈具示意圖。
第2圖係繪示依照本發明第二實施方式的一種LED照明燈具示意圖。
第3圖係繪示依照本發明第三實施方式的一種LED照明燈具示意圖。
第4圖係繪示依照本發明第四實施方式的一種LED照明燈具示意圖。
第5圖係繪示依照本發明第五實施方式的一種LED照明燈具示意圖。
第6圖係繪示可應用於上述任一實施方式的LED配置圖。
第7圖係繪示可應用於上述任一實施方式的LED波段光譜圖。
100...LED照明燈具
110...LED模組
120...燈殼
111...電路板
130...螢光粉層
112~114...LED

Claims (9)

  1. 一種LED照明燈具,包含:一LED模組,包含:一電路板,包含一驅動電路;及複數個LED,配置在該電路板上且受該驅動電路驅動以激發波長300~700nm之光線;一燈殼,包覆該LED模組;以及一螢光粉層,塗布於該燈殼之朝向該LED模組之一內面,用以轉化300~700nm之該光線為波長400~700nm之一照明光線,其中該些LED在該電路板上排列成三配位圓,且各該配位圓之該些LED以徑向對稱之方式排列在該電路板上。
  2. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該些LED激發之光線具有相異之波段。
  3. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該些LED中至少包含一藍光LED、一紅光LED或其組合。
  4. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該些LED之間採非等距方式排列在該電路板上。
  5. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該驅動電路包含一電流控制單元,其控制流經該些LED之電流以調 節該光線之一強度。
  6. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該燈殼形成一密封空間。
  7. 如請求項1所述之LED照明燈具,其中該燈殼為半圓球狀,且具有一最大直徑,該最大直徑大於該LED模組之該電路板之寬度。
  8. 如請求項7所述之LED照明燈具,其中該燈殼之底部與該LED模組之該電路板連接。
  9. 如請求項7所述之LED照明燈具,其中該燈殼之一球心在該LED模組之該電路板上方。
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