TWI418728B - Light-emitting diode bulbs with a light-through-mask-bonded structure - Google Patents

Description

具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡

一種具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，特別是利用改良的組裝結構以結合透光罩與散熱體的技術。

由於發光二極體(LED)具有使用壽命長、耗電量低、高亮度以及材料較環保的多種優點，隨著發光二極體製程的進步以及成本的下降，除了使用在紅綠燈或者電器上的標示用燈號以外，更進一步的使用於環境裝飾、照明用燈具上。隨著發光二極體燈具不斷的擴展其使用領域，當然需接受各種官方、國際認證組織的安規檢測，並且必須通過該些安規檢測才可被允許在當地販售。該些安規檢測至少包含了施加高電壓的絕緣測試以及高溫老化測試，其中絕緣測試是在不同位置施加高電壓，判斷該燈泡的絕緣結構以及內部電子元件是否會被高電壓擊穿，需具備極優良的絕緣能力才可通過絕緣測驗。而高溫老化測試則利用將燈泡置放於最高溫90℃至低溫零下25℃的環境中數十天，在承受溫度變化同時，會透過一機械施加一扭力於該燈泡上(例如旋轉該燈殼的扭力)。通過該測驗的關鍵在於燈泡各分解元件之間接合是否穩固，因為一般燈殼通常都是利用黏膠黏固於絕緣座體或散熱座體上。雖然黏膠的選擇有很多種，但耐熱性良好的黏膠通常黏著力較弱， 而黏著力強的黏膠則耐熱能力不足，大部份黏膠無法兼具優秀的黏著力以及耐熱能力。而且，在數十天中測試溫度不斷的在90℃至零下25℃之間變動、不斷的施加扭力，對絕大多數的黏膠而言是相當嚴苛的考驗。

已知的發光二極燈泡技術可見於中華民國專利證書第M379021號「發光二極體燈泡」，該前案揭示了一種發光二極體燈泡包含了一燈帽、一燈殼、一容納於該燈殼內的發光二極體驅動電路板、一托架散熱板、位於該托架散熱板上的發光二極體與套環、以及玻璃罩。其說明書中敘述了：「…並將球形玻璃罩上對應於套環之環體內周緣的環狀頸，以矽膠黏著固定於套環之環體內周緣的齒狀翼…」。由此可知，該前案所述的玻璃罩係利用矽膠黏著於該套環上。

另一先前技術可見中華民國專利公開第201020465號「球狀發光二極體燈及其製造方法」，該前案揭示了將一基座插入一球體的頸狀部份之前將基座包覆於一膨脹發泡膠帶中。當該膨脹發泡膠帶膨脹後可達到定位與加強散熱的效果。然而，雖該前案列出許多發泡體的可能實施材質，該些材質是否可通過嚴苛的高溫測驗仍不可知。

由於玻璃燈罩的邊緣較為平滑，以習知的技術仍是以黏膠黏著於燈座或散熱座上，但單純的黏著恐怕難以通過高溫測試，而利用多層、多材料的黏著劑來固定燈罩雖提高了通過安規測試的機會，但卻提高了製造成本。

由於發光二極體燈泡面對了嚴苛的安規測試，並且利用膠體簡易接合的方式在高溫測試下，將可能導致燈泡元件鬆脫、解體。因此本案提供一種發光二極體燈泡的組裝結合結構，其目的在於取代習知技術以黏著劑接合的技術，以確保該發光二極體燈泡不因長時間的高溫測驗而老化、解體。

本案為一種具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，該發光二極體燈泡包括一接電座、一電力轉換板、至少一電性連接該電力轉換板的光源基板、一散熱體以及一形成一空間容納該光源基板的透光罩。其中該電力轉換板與該接電座電性連接以提供一點燈電力至該光源基板。該散熱體具有一容設該電力轉換板之裝設空間，該散熱體更具有一嵌槽，該嵌槽之一壁面上設有一第一裝設部。該透光罩包含一球體以及一自該球體延伸嵌入於該嵌槽中的頸部，該球體與該頸部則包含環繞出一空間容納該光源基板的內壁面，以及相對於該內壁面另側的一外壁面，該頸部於外壁面上具有對應接合該第一裝設部的一罩體縱向限位部而相互咬合定位。該頸部更具有至少一罩體橫向限位部，該嵌槽內具有與該罩體橫向限位部對應咬合的至少一第二裝設部以限制該透光罩與該散熱體之間的相對轉動。

更進一步的，該發光二極體燈泡更包括一設於該裝設空間內的組裝座，該組裝座之一端具有一結合部與該接電座結合，該組裝座還具有一絕緣壁區隔出一容置該電力轉換板的電路容置空間，該組裝座更具有一座體縱向限位部，而該散熱體更設有對應咬合該座體縱向限位部的一第三裝設部以限制該組裝座與該散熱體之間 相對垂直方向的位移。又，該組裝座更設有至少一座體橫向限位部，該散熱體設有與該座體橫向限位部對應咬合的至少一第四裝設部以限制該組裝座與該散熱體之間的相對轉動。

透過上述的技術手段，該透光罩可利用外壁面上的罩體縱向限位部、罩體橫向限位部與該散熱體穩固結合。因為該透光罩利用外壁面的定位結構，使該透光罩可使用塑膠材質生產，並且透光罩可形成較大的弧面，以一虛擬的圓心形成一虛擬的圓球表面為基準，該透光罩球體的弧面至少可包含75%以上的圓球表面，達到較大角度透光範圍，可提高流明度。

1‧‧‧隔離體

10‧‧‧隔離壁

11‧‧‧接合部

12‧‧‧出線孔

13‧‧‧凸出部

2‧‧‧組裝座

21‧‧‧絕緣壁

211‧‧‧座體縱向限位部

212‧‧‧座體橫向限位部

22‧‧‧結合部

23‧‧‧遮蔽部

3‧‧‧電力轉換板

30、31‧‧‧電力導線

4‧‧‧散熱體

40‧‧‧光源基板

400‧‧‧貼合面

401‧‧‧發光二極體

402‧‧‧走線孔

41‧‧‧裝設空間

410‧‧‧結合壁面

411‧‧‧第四裝設部

412‧‧‧支撐部

413‧‧‧第三裝設部

42‧‧‧散熱鰭片

43‧‧‧貫通孔

44‧‧‧嵌槽

441‧‧‧第一裝設部

442‧‧‧第二裝設部

5‧‧‧透光罩

50‧‧‧頸部

501‧‧‧罩體縱向限位部

502‧‧‧罩體橫向限位部

51‧‧‧球體

6‧‧‧接電座

61‧‧‧結合端

7‧‧‧電路容置空間

圖1-1為本案發光二極體燈泡的分解圖。

圖1-2為圖1-1之局部放大圖。

圖2為該透光罩與該散熱體結合示意圖。

圖3-1為該發光二極體燈泡的剖面圖。

圖3-2為圖3-1之局部放大圖。

圖4為該散熱體的仰視圖。

圖5為該發光二極體燈泡的另一實施態樣示意圖。

本案為一種具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，以下將配合圖式說明本案的技術內容。請參閱圖1-1、圖1-2、圖2、圖3-1、3-2與圖4，該些圖式所示為本案的第一實施態樣，該第一實施態 樣所揭示的燈泡包括一透光罩5及一接電座6、一裝設於該透光罩5及接電座6之間的散熱體4及組裝座2、至少一容納於該透光罩5內之光源基板40、及一電性連接該光源基板40及接電座6之電力轉換板3。較佳的，該電力轉換板3為切換式電源電路。該散熱體4內具有一容設該電力轉換板3之裝設空間41。其中，該光源基板40上具有複數發光二極體401。該光源基板40可為包含了複數導電路線的鋁基板，在現有技術中，可利用銅箔、導熱絕緣材料以及鋁板堆疊形成一鋁基板。銅箔經過蝕刻成電路後被包覆於導熱絕緣材料、鋁板之中，形成包含了導電路線的光源基板40，由於鋁基板為目前已知的技術，本案雖引用鋁基板的技術，但鋁基板的製造技術與細部結構非本案的技術重點，故不再贅述。為了提供效果更佳的光源基板40定位方式，本案之散熱體4具有環繞的一結合壁面410，該結合壁面410環繞出一用於結合該光源基板40之區域。而該光源基板40周緣具有一貼合面400，透過擠壓該光源基板40進入前述該結合壁面410環繞出之區域的手段，令該貼合面400對應的與該結合壁面410緊迫接合，而使該光源基板40固定於該散熱體4上。更具體的，該光源基板40周緣貼合面400的外徑不小於該結合壁面410的內徑，因此透過施力將光源基板40擠壓入該結合壁面410，該結合壁面410本身的些微彈性以及硬度將令該結合壁面410迫緊貼合面400。又，該散熱體4更於該光源基板40下方設有與該結合壁面410具有厚度差異以支撐該光源基板40的支撐部412。透過前述將光源基板40緊迫結合於該散熱體4上的技術，可令該光源基板40緊密貼合該散熱體4，達到優秀的導熱效果。並且，在該光源基板40溫度上升時，透過該結合壁面 410的緊迫可抑制該光源基板40變形，以確保散熱效果不受影響。

而本案的特徵在於該透光罩5與該散熱體4之間的結合結構，該散熱體4在該結合壁面410外設有一用於固定該透光罩5的嵌槽44，而該透光罩5包含一球體51以及一自該球體51延伸嵌入於該嵌槽44中的頸部50，該球體51圍繞出一空間容納該光源基板40。且該球體51與頸部50包含環繞出一空間容納該光源基板40的一內壁面，以及相對於該內壁面另側的外壁面。該嵌槽44內之壁面上設有一第一裝設部441，且該頸部50於外壁面上具有與該第一裝設部441對應咬合的一罩體縱向限位部501以限制該透光罩5與該散熱體4之間相對垂直方向的位移。具體的實施方式中，該罩體縱向限位部501為橫向環繞該頸部50的一凸環，而該第一裝設部441為對應咬合該凸環的凹槽，透過該凸環、凹槽的對應咬合，進而限制該透光罩5縱向移動脫離開散熱體4。再者。為了避免該透光罩5於該嵌槽44內轉動，該透光罩5之頸部50更具有至少一罩體橫向限位部502，該嵌槽44內具有與該罩體橫向限位部502對應咬合的至少一第二裝設部442。更具體的，該罩體橫向限位部502為一凸塊，該第二裝設部442為配合該凸塊形狀的缺口(如圖1-1、圖1-2所示)，當該凸塊嵌入該缺口後即限制該透光罩5與該散熱體4之間的相對轉動。藉此，該透光罩5的罩體縱向限位部501、罩體橫向限位部502分別與該第一裝設部441、第二裝設部442結合後，即可限制該透光罩5橫向、縱向的位移，非常穩固的定位於該嵌槽44中。更進一步的，該透光罩5可選擇設置多個罩體橫向 限位部502，且令該些罩體橫向限位部502由該外壁面延伸相異長度。該嵌槽44的複數第二裝設部442具有對應該些罩體橫向限位部502的相異深度，使得長度、深度相對應的罩體橫向限位部502、第二裝設部442才可對應咬合，達到穩固、組裝方位固定的效果。

為了令該燈泡可通過安規測試，該組裝座2包含一環繞的絕緣壁21以區隔出一容置該電力轉換板3的電路容置空間7、一遮蔽部23以及一結合部22。其中該絕緣壁21位於該電力轉換板3與該散熱體4之間，而該遮蔽部23貼合於該散熱體4下緣，以封閉該裝設空間41的下端開口。如圖1-1、圖4所示，該組裝座2為了與該散熱體4緊密結合，該組裝座2設有一座體縱向限位部211，而該散熱體4更設有對應咬合該座體縱向限位部211的一第三裝設部413以限制該組裝座2與該散熱體4之間相對垂直方向的位移。同樣的，該座體縱向限位部211為橫向環繞該組裝座2的一凸環，而該第三裝設部413為對應咬合該凸環的凹槽。又，該組裝座2更設有至少一座體橫向限位部212，該散熱體4設有與該座體橫向限位部212對應咬合的至少一第四裝設部411以限制該組裝座2與該散熱體4之間的相對轉動。同樣的，該組裝座2可選擇設置多個座體橫向限位部212，且令該些座體橫向限位部212延伸出相異長度。多個第四裝設部411具有對應該些座體橫向限位部212的相異深度，使得長度、深度相對應的座體橫向限位部212、第四裝設部411才可對應咬合，達到穩固、組裝方位固定的效果。

又，為了更進一步加強絕緣能力以保護該電力轉換板3，可選擇 的，該發光二極體燈泡更包括一隔離體1，該隔離體1包含一介於該電力轉換板3及散熱體4之間之隔離壁10、以及一位於該隔離壁10上令電力轉換板3得以出線連接光源基板40的出線孔12。且為了通過安規測試，該隔離體1於該出線孔12周緣設一凸出部13以避免高壓電力擊穿。於圖1-1中所示的實施態樣，該隔離壁10的末端具有一嵌合部11與該組裝座2上端相結合，使該隔離壁10環繞的覆蓋了該電力轉換板3的上方、側面周圍，且封閉該組裝座2上方的開口。透過該組裝座2與該隔離體1的接合，確保了該電力轉換板3被絕緣的區隔在該電路容置空間7中。

該光源基板40具有一與該裝設空間41相通的走線孔402。至少一連接於該電力轉換板3的電力導線30可穿過該隔離壁10上的出線孔12以及該光源基板40上的一走線孔402而令該電力轉換板3與該些發光二極體401電性連接。並且，該凸出部13可嵌入該走線孔402內。

透過上述的技術，可讓該發光二極體燈泡內裝設電力轉換板3，並且透過該隔離體1、組裝座2將該電力轉換板3隔離保護於該電路容置空間7內。更進一步的，該隔離體1的隔離壁10與該散熱體4內緣之間具有一間隙，可確保安規測試中的高壓電測試無法損壞該電力轉換板3。

於圖1-1至圖4中更可見，該組裝座2的一結合部22位於該裝設空間41外，且該結合部22與該接電座6的一結合端61相互結合，該接電座6用於連接外部電源，並透過至少一電力導線31電性連接該電力轉換板3與該接電座6，而將自外部電源導接的電力送至該 電力轉換板3。依燈泡類型或應用環境不同而可選用多種不同的接電座6型態，在圖1-1至圖4中所引用的型態為一般家用燈泡的型態，但該接電座6不限於圖1-1至圖4所示之型態。

圖5所示的為該燈泡另一實施態樣的剖面圖，圖5之實施態樣與第一實施態樣的差別在於，由於該隔離體1係可選擇裝設的，因此圖5之實施態樣為不裝設該隔離體1之態樣。於圖5中可見該組裝座2的絕緣壁21向上延伸至與該光源基板40相接，該電力轉換板3的電力導線30直接穿過該組裝座2上方的開口以及走線孔402，而與該光源基板40電性連接。由於該絕緣壁21仍完全區隔了該電力轉換板3以及該散熱體4，因此仍具有良好的絕緣能力以通過安規測驗。

前述圖1-1至圖4的第一實施態樣以及圖5所示的第二實施態樣中，該散熱體4外緣皆層疊排列了複數散熱鰭片42，該些散熱鰭片42之間具有間隙供空氣流通。並且，該些散熱鰭片42具有複數貫通孔43，複數散熱鰭片42的複數貫通孔43對應排列貫通該散熱體4形成至少一供空氣縱向通過的氣流通道。該些散熱鰭片42之間的間隙以及該些氣流通道可供橫向、縱向的氣流流通，並且提供了廣大的空氣接觸面積，達到優秀的散熱效果。

透過上述的技術手段，該透光罩5可利用外壁面上的罩體縱向限位部501、罩體橫向限位部502與該散熱體4穩固結合。因為該透光罩5利用外壁面的定位結構，使該透光罩5可使用塑膠材質生產，並且透光罩5可形成較大的弧面，以一虛擬的圓心形成一虛擬的圓球表面為基準，該透光罩5之球體51的弧面至少可包含75%以 上的圓球表面，達到較大角度透光範圍，可提高流明度。

雖然本案以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本案中，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

綜上所述，本案較習知之創作增進上述功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

4‧‧‧散熱體

40‧‧‧光源基板

401‧‧‧發光二極體

411‧‧‧第四裝設部

441‧‧‧第一裝設部

5‧‧‧透光罩

50‧‧‧頸部

501‧‧‧罩體縱向限位部

51‧‧‧球體

Claims (14)

1. 一種具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，係包括：一接電座；一與該接電座電性連接的電力轉換板，該電力轉換板更電性連接至少一光源基板；一定位該光源基板的散熱體，該散熱體具有一容設該電力轉換板之裝設空間，該散熱體更具有一嵌槽，該嵌槽之壁面上設有一第一裝設部；一提供一空間容納該光源基板的透光罩，該透光罩包含一球體以及一自該球體延伸嵌入於該嵌槽中的頸部，該球體與該頸部包含環繞出前述空間的一內壁面，以及相對於該內壁面另側的外壁面，該頸部於外壁面上具有與該第一裝設部對應咬合的一罩體縱向限位部以限制該透光罩與該散熱體之間相對垂直方向的位移，且該罩體縱向限位部環繞該頸部周緣，該第一裝設部則對應該罩體縱向限位部的環繞於該嵌槽中。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該罩體縱向限位部與該第一裝設部為對應的凸出與凹陷表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該頸部更具有至少一罩體橫向限位部，該嵌槽內具有與該罩體橫向限位部對應咬合的至少一第二裝設部以限制該透光罩與該散熱體之間的相對轉動。
4. 如申請專利範圍第3項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該罩體橫向限位部為自該透光罩外壁面延伸的一凸塊，該第二裝設部為該嵌槽上對應該凸塊之缺口。
5. 如申請專利範圍第3項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該頸部具有由該外壁面延伸相異長度的複數罩體橫向限位部，且該嵌槽的複數第二裝設部具有對應該些罩體橫向限位部的深度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該發光二極體燈泡更包括一設於該裝設空間內的組裝座，該組裝座之一端具有一結合部與該接電座結合，該組裝座還具有一絕緣壁區隔出一容置該電力轉換板的電路容置空間，該組裝座更具有一座體縱向限位部，而該散熱體更設有對應咬合該座體縱向限位部的一第三裝設部以限制該組裝座與該散熱體之間相對垂直方向的位移。
7. 如申請專利範圍第6項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該組裝座更設有至少一座體橫向限位部，該散熱體設有與該座體橫向限位部對應咬合的至少一第四裝設部以限制該組裝座與該散熱體之間的相對轉動。
8. 如申請專利範圍第6項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該組裝座更具有一貼合於該散熱體下緣以封閉該裝設空間下端開口的遮蔽部。
9. 如申請專利範圍第6項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該發光二極體燈泡更包括一置設於該裝設空間內之隔離體，該隔離體包含一介於該電力轉換板及散熱體之間的隔離壁 、以及一令電力轉換板得以出線連接光源基板的出線孔，其中該隔離壁與該組裝座的絕緣壁緊迫結合。
10. 如申請專利範圍第9項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該光源基板具有一與該裝設空間相通的走線孔，該走線孔供至少一電力導線穿過而與該光源基板電性連接。
11. 如申請專利範圍第10項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該隔離體於該出線孔周緣設一凸出部，且該凸出部嵌入於該光源基板的走線孔中。
12. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該光源基板為包含了複數導電路線的鋁基板。
13. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該散熱體具有層疊排列的複數散熱鰭片，該些散熱鰭片具有貫通形成至少一氣流通道的複數貫通孔。
14. 如申請專利範圍第1項所述的具有透光罩結合結構的發光二極體燈泡，其中該電力轉換板為切換式電源電路。