TWI439635B - 發光裝置 - Google Patents

Description

發光裝置

本發明係有關於一種發光裝置，特別是係有關於一種具有散熱表面的發光裝置。

照明已是現代文明的重要層面。第1圖說明了傳統燈泡的示例。參考第1圖，燈泡10可以包括殼體12、底座14、以及燈絲16。燈泡通過將照明燈絲16加熱到非常高的溫度而發光。然而，能量主要消耗在產生熱量上，而不是消耗在發光上。

照明的各種形式和技術已被開發，以提供各種功能和使用。而且，由於能量的供應有限，全世界都日漸意識到要提供更加環保或更高能效的光源。光源可以在它們的製造工藝方面更加環保，因為這些工藝可以在製造過程中消耗較少能量或者材料。光源還可以在操作時更加環保，因為它們可以消耗較少能量。光源還可以在其壽命終止時更加環保，因為對這些廢棄光源的處理可以對環境造成更小影響，或者因為可以容易地回收利用它們的一些部件。

由於傳統燈泡以及用於容納這些燈泡的標準化插座設計的普及性，大多數的當前照明系統使用標準化插座設計之一，並且因此繼續需要使用傳統燈泡。在許多使用中，這有利於在使用更新或者更高能效的光源的同時避免替換現有照明系統。提供與傳統燈泡的互換性或者與傳統照明系統的相容性可實現向使用現代照明技術的過渡而無需替換現有照明系統。

光源的熱量產生取決於所使用的技術類型。在一些照明系統或裝置中，提供足夠的散熱是提供安全、高效、和/或可靠照明產品的眾多因素之一。

因此，在一些實施例中合乎需要的是具有下述發光裝置，該發光裝置可提供與傳統燈泡的便利互換性、提供散熱能力、或者提供可提供相對於傳統燈泡的一個或多個改進的設計或工作特性。

本發明即為了欲解決習知技術之問題而提供之一種發光裝置。

在一實施例中，本發明涉及發光裝置。該發光裝置可以包括散熱底座、發光單元、殼體、第一導電觸點、以及第二導電觸點。散熱底座具有頂部部分和底部部分。散熱底座的底部部分可以包括暴露的散熱表面。發光單元位於散熱底座的頂部部分上方並且用於提供至少從發光單元至散熱底座的導熱性。發光單元可以包括至少一用於發光的發光二極體以及第一電極和第二電極。當發光二極體發光時可以產生熱量，並且該發光二極體可以具有用於將功率輸入接收到至少一發光二極體的功率輸入端。功率輸入可以包括交流輸入與直流輸入中的一個。第一電極和第二電極與至少一發光二極體的輸入端電氣耦合。殼體包圍了發光單元的至少一部分並且至少覆蓋了散熱底座的頂部部分。第一導電觸點和第二導電觸點可位於散熱底座附近或下方，並且用於接收外部電源。第一導電觸點與第一電極電氣耦合，並且第二導電觸點與第二電極電氣耦合。

在另一實施例中，本發明涉及另一發光裝置。該發光裝置可以包括散熱底座、發光單元、殼體、第一導電觸點、第二導電觸點、以及接觸底座。散熱底座具有頂部部分和底部部分。散熱底座的底部部分可以包括暴露的散熱表面。發光單元在散熱底座的頂部部分上並且用於提供至少從發光單元至散熱底座的導熱性。發光單元可以包括用於發光的至少一發光二極體以及第一電極和第二電極。當發光二極體發光時可以產生熱量。該發光二極體可以具有用於將功率輸入接收到至少一發光二極體的功率輸入端。功率輸入可以包括交流輸入與直流輸入中的一個。第一電極和第二電極與至少一發光二極體的輸入端電氣耦合。殼體至少包圍發光單元的一部分並且至少覆蓋散熱底座的頂部部分。第一導電觸點和第二導電觸點用於接收外部電源。第一導電觸點可與第一電極電氣耦合，並且第二導電觸點可與第二電極電氣耦合。接觸底座在散熱底座的底部部分下面並且具有至少兩個導電觸點。導電觸點可包括環形導電觸點和尖頭導電觸點，該尖頭導電觸點用作第一導電觸點並且與環形導電觸點絕緣。

於此揭露之實施例提供了一種發光裝置，其具有可集成為該裝置之一部分的散熱結構。取決於用途或設計，發光裝置可以進一步包括可以與至少一標準化燈泡插座相容的接觸底座。與現有插座的相容性可以實現與傳統燈泡的互換性，並且可以向用戶提供將燈泡替換為可更加可靠、可具有更長壽命週期、可產生更少熱量、可提供不同顏色(色溫)、或者可提高能效的發光裝置的益處。

作為能效光源的示例，諸如發光二極體(LED)這樣的固態(或也被稱為半導體)光源能夠提供明亮度(或亮度)，一般產生更少熱量。在基於LED的裝置中，可由交流(AC)電源直接驅動的裝置可適用於各種家庭、辦公室、以及工業用途。在一些實施例中，固態光源的小尺寸可提供設計靈活性，諸如由不同數目的LED佈置成排、環、簇、或特定圖案的各種設計佈局。固態光源還可提供長壽命週期(長電燈壽命)。按照本發明之實施例，發光裝置的散熱結構可為LED提供散熱，這可為各種用途提供發光裝置的安全性、可靠性、或者適用性。

第2a圖說明了按照本發明實施例的示例性發光裝置。參考第2a圖，發光裝置100可以包括散熱底座102、發光單元104、第一電極106、第二電極108、以及殼體110。散熱底座102可以包括頂部部分102a和底部部分102b。底部部分102b可以包括暴露的散熱表面，諸如第2a圖中所說明的表面。

第3圖說明了散熱底座102的示例性配置。在一個實施例中，頂部部分102a可以是從散熱底座102的下部伸出的向上突出物，並且可以提供用於安裝發光單元104的頂面。在另一實施例中，該向上突出物可以使發光單元104的位置升高，並且可以被改變，以對發光裝置的中心進行調節，這可以用於創建與標準化燈泡相似的外觀或設計。在一些實施例中，散熱底座102可以包括用於提供導電性的導電材料，或者可以包括具有良好導熱性的材料，以快速散熱。作為示例，在散熱底座102中可以使用鋁、含鋁合金、含銅合金、以及其他合金或金屬，以提供導熱性。

再次參考第2a圖，發光單元104可以在散熱底座102的頂部部分102a的上方，並且可被安裝到頂部部分102a上。發光單元104與散熱底座102b之間的直接或間接接觸被配置用於提供導熱性，其可以是雙向的、或者至少從發光單元104至散熱底座102。在此揭露的實施例中，導熱性可指一種材料或結構用作將熱量從一點傳送到另一點的介質的能力。在一些實施例中，發光單元104可以是固態(或者半導體)發光裝置。在一個實施例中，發光單元104可以包括用於發光的一個或多個發光二極體(未示出)，作為這些發光二極體的發光機制或過程的一部分，它們可產生熱量。發光二極體可具有用於將功率輸入接收到發光二極體的功率輸入端。在一個實施例，如在第3圖中所說明的，功率輸入端可位於發光單元104的表面上。第3圖示出：在發光單元104的頂部，電極106和108與發光單元104相耦合，這可以提供諸如輸入接觸墊、針腳、或者引線這樣的功率輸入端(圖中未示出)。取決於設計、配置、或者用途，功率輸入可以是交流(AC)輸入或直流(DC)輸入。在一些實施例中，發光二極體可以是被設計用於交流(AC)、直流(DC)、或者AC和DC兩者的發光二極體組件(或者其一部分)。在一個實施例中，該組件可以具有被佈置為橋式整流電路或者兩個或多個橋式整流電路的多個發光二極體。在一個實施例中，一個橋式整流電路可具有四個臂或者支路，每個臂或者支路可具有一個或多個發光二極體。換句話說，將發光二極體自身用作整流二極體可在將AC功率施加到發光裝置100的時候不再需要外部整流電路。在一些實施例中，發光二極體可以是DC發光二極體組件(或者其一部分)。DC發光二極體組件可以與一個或多個橋式整流電路相耦合。在一個實施例中，DC發光二極體組件本身不需要提供整流功能，並且可直接接收DC功率，或者通過使用橋式整流電路接收AC功率。橋式整流器可使用其他部件，諸如二極體，並且其可被放置到發光裝置100的外部或者內部，比如放置在散熱底座102內部，作為發光單元104的一部分，或者放置在殼體110內部。

參考第2a圖，第一電極106和第二電極108可以與發光二極體的輸入端電氣(導電)耦合。在一個實施例中，第一電極106和第二電極108可以是導電的引線或者佈線，並且它們中的一種或兩者可具有保護性或者絕緣性覆蓋物。參考第3圖，在一些實施例中，第一電極106和第二電極108可以穿過散熱底座102的一部分，該部分可提供一個或多個通孔的。在一些實施例中，散熱底座102的一個或多個部分可以提供內部導電(電氣導電)路徑，該路徑可用作第一電極106、第二電極108、或者這兩者的一部分。當散熱底座102的各部分用作導電路徑時，可以添加某種保護或者絕緣，以避免漏電或者降低安全問題。

參考第2a圖，殼體110可至少包圍發光單元104的一部分，並且可覆蓋散熱底座102的一部分，諸如頂部部分102a。在一個實施例中，殼體110可包圍在該殼體之內的發光單元104以及第一和第二導電電極106和108的頂部部分。在一個實施例中，可將殼體110安裝到散熱底座102的一部分上。在一些實施例中，殼體110可包括完全透明或部分透明的材料，其具有或不具有呈色或光擴散效果。在一些實施例中，殼體110可以是密封的殼體，其可防止由發光裝置100上的灰塵或者濕氣所引起的不希望的影響。

在一些其他實施例中，殼體110可以是通風殼體，其可以包括在殼體110中或者散熱底座102中的用於通風的兩個或多個開口。在第2b圖中示出了通風殼體的示例，其說明了按照某些實施例之具有通風殼體的示例。如第2b圖所示，殼體110可具有通風孔110V。散熱底座102可具有諸如通風孔102V這樣的一個或多個通風孔。通風孔可使空氣能夠流入並流過殼體110之內的空間，以消散由發光單元104所產生的熱量的一部分。在其他實施例中，殼體110可具有位於在各種位置上的多個通風孔。

散熱底座102與發光單元104中的一個或兩者可具有某種散熱或強度增強設計。第2c-2g圖說明了按照本實施例的散熱或強度增強設計的示例。參考第2c圖，發光單元104可具有底座部分104b，該底座部分104b附裝在發光罩元104的光源區域上，以便於消散由發光單元104所產生的熱量。替換地，底座部分104b也可垂直地延伸，並且可以是散熱底座102的一部分(而不是發光單元104的一部分)。第2d-2g圖說明了底座部分104b的形狀設計的示例，諸如具有四個鰭的十字設計和具有六個或八個長方形或三角形鰭的多鰭設計。

回到第2a圖，在一些實施例中，發光裝置100可包括位於散熱底座102附近或下面(或者附裝在其一部分)的第一導電觸點106a和第二導電觸點108a。第一導電觸點106a可與第一電極106電氣耦合，並且第二導電觸點108a可與第二電極108電氣耦合。在一個實施例中，絕緣體122可被夾在第一導電觸點106a與第二導電觸點108a之間，使它們彼此絕緣。

在一些實施例中，發光裝置100可進一步包括接觸底座112(也被稱為燈頭)，該接觸底座112可位於散熱底座102的底部部分102b的下方。接觸底座112可具有兩個或多個導電觸點，並且在一個實施例中可包括可用作第一導電觸點106a的導電觸尖以及可用作第二導電觸點108a的環形導電觸點。在一個實施例中，該導電觸尖可與第一電極106電氣耦合，並且與環形導電觸點絕緣。並且環形導電觸點可與第二電極108電氣耦合。在一個實施例中，當使用接觸底座112時，可將上面所說明的第一導電觸點106a和第二導電觸點108a(它們是散熱底座102的一部分)整合到接觸底座112中，並將絕緣體122夾在第一導電觸點106a與第二導電觸點108a之間。而且，發光裝置100可進一步包括在散熱底座102與接觸底座112之間的絕緣體114，該絕緣體可被安裝或附裝在散熱底座102的底部部分102b。在一個實施例中，絕緣體114可在散熱底座102與接觸底座112之間提供熱絕緣、電絕緣、或者這兩者。在一個實施例中，可在用於使第一和第二電極106和108與接觸底座112結合的通孔114h內提供絕緣體114。

在一些實施例中，接觸底座112可包括與標準燈泡接觸設計之一相相容的接觸(或燈座)設計，以提供發光裝置100與一種或多種標準化燈泡中的互換性。參考第2a圖，接觸底座112可提供標準化"螺絲底座"，該螺絲底座可具有一個中心觸點以及環繞底座殼體的上輪緣(或其一部分)的環形觸點。並且底座殼體可以由諸如銅、鋁、或合金這樣的導電材料製成。"螺絲底座"的示例可包括蠟臺形底座(E12)、中間底座(E17)、中等底座(E26)、莫臥兒底座(E39)、卡口底座等等。替代地，也可將接觸底座112設計成提供基於針腳的觸點，諸如2針、3針、或4針設計，它們一般用於鹵素燈或其他類型的燈泡或燈。

如上所說明的，發光裝置100可包括各種必需的或可選的部件，諸如散熱底座102、發光單元104、第一電極106、第二電極108、殼體110、第一導電觸點106a、第二導電觸點108a、接觸底座112、和絕緣體114。在將發光裝置100的兩個部件組合在一起或者密封兩個部件之間的間隙的過程中，可以使用密封材料。在需要電氣絕緣的實施例中，可使用諸如矽或基於矽的密封劑(或粘合劑)這樣的密封材料。

作為示例，如第2a圖所示，散熱底座102可具有附裝在殼體110的"頸部"或下部的或者位於殼體110的"頸部"或下部附近的環繞內壁102c。在一些實施例中，諸如基於矽的粘合劑這樣的密封材料116可被用於粘合或密封兩個部件之間的空間。在一個實施例中，密封材料116可被填充在兩個部件之間的空間中，並且在一些實施例中可提高氣密或水密封，以防止灰塵或濕氣進入殼體110之中並影響發光單元104的可靠性。在另一實施例中，密封材料還可填充散熱底座102、絕緣體114、或者這兩者中的通孔102h(如果存在的話)。

第4圖示出了按照本發明實施例的發光裝置的另一示例。第4圖中的發光裝置100A與第2a圖中的發光裝置100的不同之處在於散熱裝置102A不包括向上突出物(頂部部分102a)。第4圖中的散熱底座102A可使其頂部部分提供用於安裝發光裝置104的表面166。第4圖中的發光裝置100A的其他部件可與在第2a圖中的發光裝置100中所使用的部件相同或相似。

第5圖說明了按照本發明實施例的示例性散熱底座。在一個實施例中，散熱底座102可被用在第4圖中的發光裝置100A中，並且可提供用於安裝發光單元104的平坦頂表面166。散熱底座102A可提供用於使電極106和108能夠穿過散熱底座102A的通孔102h。

第6圖說明了按照本發明實施例的發光裝置的另一示例性設計。第6圖中的發光裝置100B與第2a圖中的發光裝置100的不同之處在於散熱裝置102B可包括從散熱裝置102B的下部向下延伸的向下突出物102d，諸如如第6圖中所說明的。在一些實施例中，可提供向下突出物102d以便於組裝或製造發光裝置100B。例如，絕緣體114可具有用於將向下突出物102d裝配到杯形孔中的相應杯形孔。絕緣體114也可包括通孔114h，用於使兩個或多個電極能夠穿過絕緣體114。在一些實施例中，該設計可提供發光裝置100B的上部的互換性，並且使得能夠無需替換接觸底座112和絕緣體114便可替換散熱底座102B、發光單元104、第一電極106、第二電極108、以及殼體110。在一些實施例中，可在兩組部件之間提供導電觸點，以提供互換性。可將杯形孔和向下突出物102d設計成利用或不利用粘合劑或密封劑來進行附裝。

第7圖說明了按照本發明實施例的散熱底座和絕緣體的示例。參考第7圖，所示出的散熱底座102B和絕緣體114可被用在第6圖中所說明的發光裝置100B中。散熱底座102B可使其頂部部分提供用於安裝發光裝置104的表面166。向下突出物102d可從散熱底座102B延伸出，並被裝配到杯形孔114a中。雖然絕緣體114可提供通孔114h，以使兩個或多個電極能夠穿過絕緣體114，但是可將向下突出物102d和杯形孔114a設計成提供兩個或多個接觸點，諸如導電接觸墊或者匹配的針與針接收對，從而無需獨立的佈線或引線。第7圖還說明了用於在散熱底座102B的一部分上提供散熱鰭102f的示例性設計。雖然第7圖僅說明了兩個垂直延伸的鰭，但是散熱鰭的數目、形狀、大小、以及配置可在不同實施例中變化。

為了對第7圖中的結構的進一步示例進行說明，第8圖說明了按照本發明實施例的沿著第7圖中的橫截面線A-A'的散熱底座、絕緣體、以及接觸底座的橫橫截面視圖。在一些實施例中，可通過向下突出物102d與杯形孔114a之間的緊密裝備或者通過粘合劑或密封劑，將散熱底座102B和絕緣體114彼此附裝起來。例如，在一個實施例中，密封材料118可填充向下突出物102d與杯形孔114a之間的空間。在其他實施例中，密封劑或粘合劑不是必需的。

第9圖說明了本發明之另一實施例。參考第9圖，發光裝置100C可包括電源電湧抑制器120，其可與第一和第二電極106和108中的一個電氣耦合。在一個實施例中，電源電湧抑制器120可與第二電極108串聯耦合，並且可提供導電路徑的一部分。在一些實施例中，電源電湧抑制器120可以是電阻器或變阻器，並且可被放置在電源與發光裝置104的發光二極體之間的任何地方，諸如殼體110中、散熱底座102內、絕緣體114中、或者接觸底座112中。第10圖說明了將電源電湧抑制器120放置在接觸底座112中、並沿著第一電極106的導電路徑而串聯耦合電源電湧抑制器120的示例。

雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，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。

10．．．燈泡

12．．．殼體

14．．．底座

16．．．燈絲

100．．．發光裝置

100A．．．發光裝置

100B．．．發光裝置

100C．．．發光裝置

102．．．散熱底座

102A．．．散熱裝置(底座)

102B．．．散熱裝置(底座)

102a．．．頂部部分

102b．．．底部部分

102c．．．環繞內壁

102d．．．向下突出物

102f．．．散熱鰭

102h．．．通孔

102V．．．通風孔

104．．．發光單元

104b．．．底座部分

106．．．第一電極

106a．．．第一導電觸點

108．．．第二電極

108a．．．第二導電觸點

110．．．殼體

110v．．．通風孔

112．．．接觸底座

114．．．絕緣體

114a．．．孔(杯形孔)

114h．．．通孔

116．．．密封材料

118．．．密封材料

120．．．電源電湧抑制器

122．．．絕緣體

166．．．平坦頂表面

第1圖說明了先有技術中的傳統燈泡的示例；

第2a圖說明了按照本發明實施例的示例性發光裝置；

第2b圖說明了按照某些實施例之具有通風殼體的示例；

第2c-2g圖說明了按照本發明實施例的散熱或強度增強(strength re-enforcement)設計的示例；

第3圖說明了按照本發明實施例的散熱底座的示例；

第4圖說明了按照本發明實施例的發光裝置的示例；

第5圖說明了按照本發明實施例的示例性散熱底座；

第6圖說明了按照本發明實施例的發光裝置的另一示例性設計；

第7圖說明了按照本發明實施例的散熱底座和絕緣體的示例；

第8圖說明了按照本發明實施例的沿著第7圖中的橫截面線A-A'的散熱底座、絕緣體、以及接觸底座的橫橫截面視圖；

第9圖說明了按照本發明實施例的發光裝置的另一示例性設計；以及

第10圖說明了按照本發明實施例的將電源電湧抑制器放置在接觸底座中的示例。

100．．．發光裝置

102．．．散熱底座

102a．．．頂部部分

102b．．．底部部分

102c．．．環繞內壁

102h．．．通孔

104．．．發光單元

106．．．第一電極

106a．．．第一導電觸點

108．．．第二電極

108a．．．第二導電觸點

110．．．殼體

112．．．接觸底座

114．．．絕緣體

114h．．．通孔

116．．．密封材料

122．．．絕緣體

Claims (5)

1. 一種發光裝置包括：一散熱底座，該散熱底座為一實心結構，該散熱底座具有一頂部部分和一底部部分，該散熱底座的該底部部分包括一暴露的散熱表面；一發光單元，該發光單元位於該散熱底座的該頂部部分的上方，用於提供至少從該發光單元到該散熱底座的導熱性，該發光單元包括：至少一發光二極體，其用於發光，並且當該發光二極體發光時產生熱量，該發光二極體具有複數個功率輸入端，用於將功率輸入接收到該發光二極體，該功率輸入包括交流輸入和直流輸入中的一種；以及一第一電極和一第二電極，該第一電極和該第二電極與該發光二極體的該等輸入端電氣耦合；一殼體，該殼體包圍了該發光單元的至少一部分，該殼體至少覆蓋了該散熱底座的頂部部分；一第一導電觸點和一第二導電觸點，該第一導電觸點和該第二導電觸點被配置用於接收一外部電源，該第一導電觸點與第一電極電氣耦合，該第二導電觸點與第二電極電氣耦合，該第一導電觸點和該第二導電觸點被設置在位於該散熱底座的一部分的附近或下方的位置上；一接觸底座，該接觸底座位於該散熱底座的該底部部分的下方，該接觸底座具有至少兩個導電觸點，該等導電觸點包括一環形導電觸點和一尖頭導電觸點，該尖頭導電觸點被配置為用作該第一導電觸點並且與該環形導電觸點 絕緣，該環形導電觸點被配置為用作第該二導電觸點；一絕緣體，該絕緣體在該散熱底座與該接觸底座之間，該絕緣體被安裝在該散熱底座的該底部部分上，其中該接觸底座包括與標準燈泡接觸設計中的一種相相容的接觸設計，以提供發光裝置與至少一燈泡的互換性，其中該散熱底座的至少一部分包括導電材料，其中該第一和第二電極包括穿過該散熱底座的至少一部分的兩條導電引線，其中該殼體包括至少部分透明的材料，並且包括一種密封殼體以及一種具有用於通風的至少兩個開口的通風殼體中的其中一種，其中該散熱底座的該頂部部分包括用於安裝發光單元的向上突出物；其中，該散熱底座具有一個或多個通風孔，該通風孔用於使空氣能夠流入並流過該殼體之內的空間，以消散由該發光單元所產生的熱量的一部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光二極體包括交流發光二極體組件的一部分，該交流發光二極體組件具有被佈置成橋式整流電路的至少一發光二極體組件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光二極體包括部份直流發光二極體組件，其與至少一橋式整流電路相耦合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，進一步包括一密封材料，用於密封發光裝置之內的至少一間隙。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，進一步包括一電源電湧抑制器，電氣耦合該第一和第二電極中的至少之一。