TWI418735B

TWI418735B - 發光二極體燈具模組

Info

Publication number: TWI418735B
Application number: TW099142243A
Authority: TW
Inventors: Song Bor Chiang; Chin Ming Shih
Original assignee: Ind Tech Res Inst
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2013-12-11
Also published as: CN102486266A; TW201224347A; CN102486266B

Description

發光二極體燈具模組

本提案係關於一種發光二極體燈具模組，特別是一種可方便替換光源或是散熱元件的發光二極體燈具模組。

近年來發光二極體(light emitting diode，LED)挾環保、節能及色彩多變化等優勢，逐漸嶄露頭角，因此也逐漸取代其他燈具。然而，發光二極體(LED)於應用過程中，常伴隨能源轉換效率不佳所導致的廢熱產生。

然而，發光二極體(LED)所產生的廢熱，將造成其溫度上升。如此一來，對於發光二極體(LED)的光亮度輸出、光顏色輸出之以及發光二極體(LED)的使用壽命，皆有很大的影響。

以溫度對發光二極體(LED)光亮度輸出之影響來說明，發光二極體(LED)之接點溫度(junction temperature,Tj)會影響此發光二極體(LED)之光通量，其關係式可以如以下表示：

其中，Φv(T1)與Φv(T2)代表在接點溫度為T1與T2時之光通量，k為溫度參數，△Tj表示接點溫度改變(T2-T1)。以典型紅-橘光、黃(琥珀)色光之發光二極體(LED)為例，當其接點溫度增加75℃時，其光通量會降為原來50%。換句話說，當發光二極體(LED)的溫度上升，將造成發光二極體(LED)的亮度下降。

而以溫度對發光二極體(LED)光亮度輸出之影響來說明，接點溫度Tj同時也會改變發光二極體(LED)主要光波長(dominant wave length)而使顏色改變，此主要光波長與溫度之關係式可以如以下表示：

其中，λd(T1)與λd(T2)為在接點溫度為T1與T2時之主要光波長，由以上之關係式可以知道當溫度增加10℃時，發光二極體(LED)之光主要波長會增加1nm。對於應用在汽車之紅光發光二極體(LED)燈而言，因為其容許之顏色範圍非常大，故其影響不大。但是，如應用在汽車之黃(琥珀)色發光二極體(LED)燈而言，由於其容許之顏色範圍較小(大約5~10nm)，此波長改變之影響就不能忽略。意即，當當發光二極體(LED)的溫度上升，有可能造成發光二極體(LED)所發的光色改變。

此外，一般發光二極體(LED)是以不影響光學性質之環氧樹脂所包覆，但當溫度上升到環氧樹脂之玻璃轉變溫度時，此環氧樹脂會由固態玻璃狀轉變為橡膠型態之材料。如此一來，將同時造成環氧樹脂的熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)急增。相對的，也使得環氧樹脂因熱膨脹而使發光二極體(LED)之接線位移，進而造成光二極體(LED)的失效。

由上述可知，對於發光二極體(LED)元件的散熱機制是非常的重要。然而習知針對發光二極體(LED)模組之散熱設計，係將散熱器與燈座相結合為一體式之結構。而發光二極體(LED)於不同環境條件下，所要求的散熱效果也不盡相同。因此，往往為了因應不同操作條件下的發光二極體(LED)之燈源，造成使用上的限制，無法進行設計變更，就需要更換整組的燈座及散熱器以符合其散熱需求，且不易兼顧傳熱的需求。如此一來，將造成製造上的困擾或組裝工時的增加，並且也不利於後續的維修與裝換。

鑒於以上的問題，本提案在於提供一種發光二極體燈具模組，藉以解決先前技術所存在為了因應不同條件下的散熱需求，而將整組燈座及散熱器一起替換，造成替換成本浪費之問題。

本提案所揭露之發光二極體燈具模組，其包含至少一燈座、一光源基板及一散熱座。燈座具有一第一面及一外壁面，光源基板具有至少一發光二極體。光源基板配置於第一面，並與第一面至少部分接觸。散熱座具有至少一散熱鰭片以及至少一容置槽，燈座配置於容置槽，並與散熱座部分接觸。光源基板將發光二極體所產生之熱能傳遞至燈座，燈座將熱能傳遞至散熱座，散熱座藉由散熱鰭片將熱能散除。

根據上述之發光二極體燈具模組，燈座係設置於散熱座的容置槽。其中，燈座與散熱座間是可拆卸的兩獨立元件，且彼此間能夠輕易的拆卸與組配。當發光二極體燈具模組於不同使用環境條件下，需使用不同型態的發光二極體時，使用者可適當的替換散熱座來滿足燈座散熱需求。是以這樣的發光二極體燈具模組，可大幅度減少使用者組裝發光二極體燈具模組所耗費的時間，並且利於後續的維修與換置。

有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

10‧‧‧發光二極體燈具模組

100‧‧‧光源基板

110‧‧‧發光二極體

120‧‧‧連接頭

200‧‧‧燈座

201‧‧‧第一面

202‧‧‧外壁面

210‧‧‧第一側

211‧‧‧第一開口

212‧‧‧凸緣

220‧‧‧第二側

221‧‧‧第二開口

230‧‧‧容置空間

231‧‧‧底面

232‧‧‧開口

235‧‧‧第一容置室

237‧‧‧第二容置室

240‧‧‧外螺牙

250‧‧‧扣勾

260‧‧‧穿孔

270‧‧‧通孔

280‧‧‧卡合結構

300‧‧‧散熱座

310‧‧‧容置槽

312‧‧‧內壁面

314‧‧‧止擋部

320‧‧‧散熱鰭片

330‧‧‧內螺紋

340‧‧‧螺孔

400‧‧‧熱管

500‧‧‧電路板

550‧‧‧鎖固件

600‧‧‧燈罩

610‧‧‧第一固定套環

700‧‧‧後燈蓋

710‧‧‧第二固定套環

800‧‧‧電源接頭組

900‧‧‧導熱膏

第1A、1B圖係為根據本提案一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。

第2A圖係為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構剖視圖。

第2B圖係為根據本提案一實施例之發光二極體燈具模組的局部結構分解示意圖。

第3圖係為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。

第4圖係為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。

第5圖係為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。

第6圖係為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。

第7圖係為根據本提案另一實施例之散熱座的結構示意圖。

請參照「第1A圖」、「第2A圖」及「第2B圖」，「第1A圖」係為根據本提案一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖，「第2A圖」係為根據本提案一實施例之發光二極體燈具模組的結構剖視圖，「第2B圖」係為根據本提案一實施例之發光二極體燈具模組的局部結構剖視圖。

本實施例之發光二極體燈具模組10，其包含一燈座200、一光源基板100及一散熱座300。此外，發光二極體燈具模組10更可另包含兩熱管400及一電路板500。其中，燈座200的外型可為但不限於一圓筒型體，燈座200具有一容置空間230以及相對的一第一側210及一第二側220。燈座200的第一側210具有一第一面201，燈座200的第二側220具有一開口232。開口232連通容置空間230。此外，第一面201上更可具有一通孔270，通孔270連通於容置空間230。並且，容置空間230更具有一底面231，底面231面向開口232，通孔270係由第一面201貫通至底面231而連通容置空間230。燈座200還具有環繞其周圍的一外壁面202，外壁面202介於該第一面201及該開口232之間。此外，燈座200更可具有一凸緣212，凸緣212位於該外壁面202上。凸緣212環繞該燈座200，且凸緣212鄰近第一側210。

本實施例之光源基板100具有複數個發光二極體110，發光二極體110的數量也可為一，並不以此為限。光源基板100設置於第一面201，並與該第一面201至少部分接觸。意即，光源基板100需要能夠與燈座200之間有熱傳導的效果，因此，光源基板100與第一面201之間至少要部分接觸。

此外，本實施例之發光二極體燈具模組10係以二熱管400為例，且熱管400係為U型管體。其中，熱管400的材質可以為銅或是鋁，但不以此為限。需注意的是，熱管400的數量與外型也非用以限定本提案。舉例來說，熱管400的數量也可以是一個，且熱管400亦可為類似彈簧外型的一螺旋體，如「第1B圖」所示。

二熱管400與電路板500係設置於容置空間230內，且電路板500透過通孔270而與光源基板100電性連接。並且，當熱管400置於容置空間230內時，熱管400由底面231延伸至開口232，如「第2A圖」所示。此目的在於使光源基板100所產的熱能，能夠均勻的傳遞至燈座200的各處，避免熱能集中在第一側210而造成散熱效果不佳的情況。

如「第2B圖」所示，容置空間230內的底面231更可具有一卡合結構280，卡合結構280係由四根圓柱體構成，此四根圓柱體位於通孔270周圍。當電路板500置於容置空間230內時，電路板500被夾固於卡合結構280，也就是說，電路板500係被夾設於兩兩圓柱體之間而固定於容置空間230內。其中，卡合結構280的四根圓柱體可以彼此平行設置，也可傾斜於底面231。並且，電路板500被卡合結構280所夾持的區域為一無電路區，以避免電路板500的電路被卡合結構280所刮傷。此外，而光源基板100更具有一連接頭120，光源基板100藉由連接頭120穿過通孔270而與電路板500電性連接。

此外，本實施例之散熱座300具有一容置槽310以及複數片散熱鰭片320，散熱鰭片320環繞容置槽310的外周圍。燈座200以可拆卸的方式被套設於容置槽310內。容置槽310內具有一內壁面312以及一止擋部314，止擋部314對應燈座200的凸緣212。當燈座200於容置槽310內時，燈座200的外壁面202與容置槽310的內壁面312相接觸，以達到熱傳導的目的，且止擋部314抵靠於凸緣212。止擋部314與凸緣212的設置在於限制燈座200於容置槽310內的位置，避免燈座200完全沒入容置槽310內而不利拆卸。

此外，如「第2A圖」所示，本實施例之發光二極體燈具模組10更可具有導熱膏900。導熱膏900可塗佈或填充於光源基板100與燈座200之間，或/和熱管400與燈座200之間，導熱膏900也可塗佈或填充於散熱座300的內壁面312與燈座200的外壁面202之間。藉由導熱膏900的設置，能夠提升光源基板100與燈座200之間、熱管400與燈座200之間以及燈座200與散熱座300之間的熱傳遞，以增加散熱效果。

其中，光源基板100上的發光二極體110可發光而產生熱能，熱能藉由光源基板100而熱傳導至燈座200的第一側210。燈座200藉由熱管400的設置，而能夠將熱能迅速的傳遞至第二側220，以使熱能能夠均勻的分散於外壁面202。燈座200藉由外壁面202與散熱座300的內壁面312相接觸，使熱能由燈座200傳遞至散熱座300。散熱座300藉由複數片散熱鰭片320而將熱能以熱輻射及熱對流的方式將熱能散除。

值得一提的，本實施例之燈座200係直接插入散熱座300的容置槽310，其兩者之間可靠些微的緊配而互相結合。因此，使用者可輕易的將燈座200由散熱座300拆卸下來，以針對發光二極體燈具模組10於不同始用場合下可輕易替換不同散熱能力之散熱座300。但需注意的是，本實施例之燈座200與散熱座300間，係以緊配方式結合，然其兩者間的結合方式非用以限定本提案。以下將針對不同結合方式的實施例進行說明。

請參照「第3圖」，「第3圖」為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。由於本實施例與「第1A圖」之實施例的結構相似，因此只針對相異處加以說明。

本實施例之發光二極體燈具模組10，其包含一燈座200、一光源基板100及一散熱座300。其中，燈座200更可具有一外螺牙240，外螺牙240位於凸緣212上。並且，散熱座300的容置槽310內更可具有對應外螺牙240的一內螺紋330。本實施例之燈座200與散熱座300之間，係藉由外螺牙240與內螺紋330的搭配而使燈座200與散熱座300相結合。換句話說，使用者係以一旋轉方向而將燈座200螺鎖至散熱座300的容置槽310內。相對的，只需反方向旋轉即可將燈座200由容置槽310取出。是以這樣的發光二極體燈具模組10，可令使用者輕易的替換散熱座300或是燈座200。

請參照「第4圖」，「第4圖」為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。本實施例之發光二極體燈具模組10，其包含一燈座200、一光源基板100及一散熱座300。其中，燈座200更可具有一扣勾250，扣勾250位於第二側220且環繞開口232。本實施例之燈座200與散熱座300之間，係藉由燈座200的扣勾250扣合於散熱座300，而使燈座200與散熱座300相結合。換句話說，使用者係以將燈座200朝容置槽310推入，扣勾250係可自動卡合於散熱座300。相對的，使用者只需施一大於扣勾250的卡合力量，即可將燈座200由容置槽310取出。是以這樣的發光二極體燈具模組10，可令使用者輕易的替換散熱座300或是燈座200。

請參照「第5圖」，「第5圖」為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。本實施例之發光二極體燈具模組10，其包含一燈座200、一光源基板100、一散熱座300及二鎖固件550。鎖固件550可以是常見的螺絲。其中，燈座200更可具有二穿孔260，而散熱座300更具有對應二穿孔260的二螺孔340。鎖固件550穿設穿孔260並鎖固於螺孔340，使燈座200鎖固於散熱座300上。需注意的是，本實施例之鎖固件550係以螺絲為例，但非用以限定本提案。舉例來說，鎖固件550也可以是插銷。本實施例之燈座200與散熱座300之間，係藉由鎖固件550而使燈座200與散熱座300相結合。換句話說，使用者只需拆卸鎖固件550即可將燈座200由容置槽310取出。是以這樣的發光二極體燈具模組10，可令使用者輕易的替換散熱座300或是燈座200。

請參照「第6圖」，「第6圖」為根據本提案另一實施例之發光二極體燈具模組的結構分解示意圖。本實施例之發光二極體燈具模組10，其包含一燈座200、一光源基板100及一散熱座300。此外，發光二極體燈具模組10更可另包含兩熱管400及一電路板500。其中，燈座200的外型可為一圓筒型體，燈座200具有相對的一第一容置室235及一第二容置室237，以及相對的一第一側210及一第二側220。第一容置室235具有一第一開口211位於第一側210，第二容置室237具有一第二開口221位於第二側220。

燈座200還具有一第一面201，第一面201位於第一容置室235內。第一面201上更可具有一通孔270，第一容置室235藉由通孔270連通第二容置室237。燈座200還具有環繞其周圍的一外壁面202，外壁面202介於第一開口211及第二開口221之間。

本實施例之光源基板100具有複數個發光二極體110，光源基板100設置於第一容置室235內的第一面201，並與該第一面201至少部分接觸。意即，光源基板100需要能夠與燈座200之間有熱傳導的效果。因此，光源基板100與第一面201之間至少要部分接觸。

此外，本實施例之發光二極體燈具模組10係以二熱管400為例，且熱管400係為U型管體。其中，熱管400的材質可以為銅或是鋁，但不以此為限。需注意的是，熱管400的數量與外型也非用以限定本提案。

二熱管400與電路板500係設置於第二容置室237內，且電路板500透過通孔270而與光源基板100電性連接。

此外，本實施例之散熱座300具有一容置槽310以及複數片散熱鰭片320，散熱鰭片320環繞容置槽310的外周圍。燈座200以可拆卸的方式被套設於容置槽310內。當燈座200於容置槽310內時，燈座200的外壁面202與容置槽310的內壁面312相接觸。

其中，光源基板100上的發光二極體110因發光而產生熱能，熱能藉由光源基板100而熱傳導至燈座200。燈座200藉由外壁面202與散熱座300的內壁面312相接觸，使熱能由燈座200傳遞至散熱座300。散熱座300藉由複數片散熱鰭片320而將熱能以熱輻射及熱對流的方式將熱能散除。

此外，本實施例之發光二極體燈具模組10更可具有一燈罩600、一後燈蓋700、一第一固定套環610及一第二固定套環710。燈罩600與後燈蓋700分別覆蓋燈座200的第一開口211及第二開口221，以使光源基板100、兩熱管400及電路板500分別被包覆於第一容置室235及第二容置室237內。第一固定套環610則環繞燈罩600並套設於燈座200的第一側210，使燈罩600能夠固定設置於燈座200上。第二固定套環710則環繞後燈蓋700並套設於燈座200的第二側220，使後燈蓋700能夠固定設置於燈座200上。本實施例之發光二極體燈具模組10更可包含一電源接頭組800，電源接頭組800穿設過後燈蓋700而與電路板500電性連接。

本實施例之燈座200係直接插入散熱座300的容置槽310，其兩者之間可靠些微的緊配而互相結合。然其兩者間的結合方式非用以限定本提案，可依需求變更為如「第3圖」之螺鎖方式、「第4圖」之卡合方式或「第5圖」之鎖固方式。因此，使用者可輕易的將燈座200由散熱座300拆卸下來，以針對發光二極體燈具模組10於不同始用場合下可輕易替換不同散熱能力之散熱座300。

上述各實施例當中，散熱座300係容設單一燈座200，然而散熱座300容設燈座200的數量非用以限定本提案。請參照「第7圖」，「第7圖」為根據本提案另一實施例之散熱座的結構示意圖。本實施例之散熱座300具有二個容置槽310，意即散熱座300可同時容設兩燈座200。更進一步來說，散熱座300也可以具有兩個以上的容置槽310來匹配複數個燈座200，以符合實際需求。

根據上述實施例之發光二極體燈具模組，燈座係設置於散熱座的容置槽。其中，燈座與散熱座間是可拆卸的兩獨立元件，且彼此間能夠輕易的拆卸與組配。當發光二極體燈具模組於不同使用環境條件下，需使用不同型態的發光二極體時，使用者可適當的替換散熱座來滿足燈座散熱需求。而散熱座更可以同時容設多個燈座，以滿足實際運用上的需求。並且，藉由熱管的設置，可增加本提案之發光二極體燈具模組的散熱效果。是以這樣的發光二極體燈具模組，可大幅度減少使用者組裝發光二極體燈具模組所耗費的時間，並且利於後續的維修與換置。

雖然本提案以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。