TWI439637B - 燈具之散熱模組 - Google Patents

Description

燈具之散熱模組

本發明係關於一種散熱模組，尤其是一種用於燈具之散熱模組。

習知燈具主要係藉由一發光元件(如發光二極體或燈泡等)投射燈光，以達到照明之目的。然而，當該發光元件因通電而產生高熱時，倘若該習知燈具未具有良好的散熱措施，即可能導致該習知燈具無法正常運作並降低其使用壽命。因此，習知燈具之發光元件亦可結合一散熱模組，以利用該散熱模組進行散熱，避免該發光元件於實際運作過程中產生高熱。

舉例而言，如第1圖所示，係揭示一種具有散熱模組之習知燈具6，該燈具6包含一外殼61、一發光元件62、一散熱鰭片63及一散熱風扇64。該外殼61係為可透光的一中空殼體；該發光元件62結合於該外殼61內部，以便提供照明之功能；該散熱鰭片63結合該發光元件62，以便吸收該發光元件62因通電所產生之熱量；該散熱風扇64結合該散熱鰭片63，用以驅使氣流通過該散熱鰭片63，使該散熱鰭片63可迅速地與氣流進行熱交換作用，以降低該發光元件62之溫度。

然而，前述習知燈具6雖可藉由該散熱鰭片63及該散熱風扇64所構成之〝散熱模組〞，用以提升該發光元件62之使用壽命，然而，由於習知燈具6之散熱模組無法在運作過程中感測該發光元件62之溫度，假設當該發光元件62之亮度較強，導致該發光元件62之溫度持續升高並產生較高之熱量時，該散熱風扇64所能發揮的散熱效果仍相當有限，容易造成該發光元件62損壞。

為解決上述習知燈具6之問題，市面上亦研發有各種具有溫度感測功能之燈具，其中：請參照第2圖所示，為中華民國公告第M360979號「溫控型LED路燈裝置」專利案，其係揭示第一種具有溫度感測功能之燈具7，該燈具7具有一燈殼71，該燈殼71內部設置一電路板72，該電路板72之一側表面設有數個光源721，另一側表面設有數個溫度感測器73；又，該電路板72另結合一溫度偵測電路74、一脈波寬度調變電路75及一電源供應器76；藉此，該燈具7於實際運作時，該溫度感測器73可感測該電路板72的溫度，當溫度過高時，該溫度偵測電路74送出訊號至該脈波寬度調變電路75，使該脈波寬度調變電路75可透過該電路板72予以控制各該光源721之溫度。

然而，上述習知燈具7未設置如散熱風扇等散熱模組，當該溫度感測器73感測到該電路板72及光源721的溫度過高時，僅單純利用該脈波寬度調變電路75控制各該光源721之溫度，除容易影響該光源721之亮度外，其散熱效果仍相當有限，並無法快速降低該電路板72及光源721之溫度；再者，一般而言，該燈具7在實際運作時，該電路板72及光源721容易產生過高的溫度，由於該溫度感測器73係直接設置於該電路板72，因此，在溫度感測器73的使用上，並不適宜選用某些特定種類的溫度感測器73，例如膨脹式溫度感測器等(舉例如酒精溫度計並不適合感測過高之溫度)，故在該溫度感測器73的選用上受到許多限制。

請參照第3圖所示，為中華民國公告第M331083號「LED車燈散熱裝置」專利案，係揭示第二種具有溫度感測功能之燈具8，該燈具8包含一發光裝置81、一熱電致冷晶片82、一散熱座83及一溫度控制裝置84。該發光裝置81具有一光源811(如LED)；該熱電致冷晶片82結合該光源811；該散熱座83結合該熱電致冷晶片82；該溫度控制裝置84設有數個溫度感測元件841及一控制電路單元842，該溫度感測元件841用以偵測該光源811之溫度，該控制電路單元842依該溫度感測元件841之感測結果，以便啟動該熱電致冷晶片82對該發光裝置81進行散熱。

然而，上述習知燈具8在實際運作時，一般係以該光源811所產生之溫度較高；因此，在該溫度感測元件841的選用上仍會受到諸多限制。再者，如該溫度感測元件841係直接感測該光源811之溫度，再由該控制電路單元842依據感測結果啟動該熱電致冷晶片82對該光源811強制降溫時，由於該溫度感測元件841在感測過程中，皆是感測到該燈具8運作時之最高溫度，導致配合該感測結果強制啟動的熱電致冷晶片82容易過度損耗。

請參照第4圖所示，為中華民國公告第M366026號「燈具」專利案，係揭示第三種具有溫度感測功能之燈具9，該燈具9包含包含一發光模組91、一微控單元92及一散熱模組93。該發光模組91包含一發光元件911及一控制電路912，該控制電路912電性連接該發光元件911，以便控制該發光元件911產生燈光；該微控單元92包含一感溫元件921及一處理器922，該感溫元件921電性連接該處理器922，該感溫元件921用以感測該發光元件911之溫度，以產生一感測結果，該處理器922電性連接該控制電路912；該散熱模組93包含一散熱風扇931及一驅動電路932，該散熱風扇931結合於該發光模組91，該驅動電路932分別電性連接該散熱風扇931及該處理器922。藉此，當該處理器922接收該感溫元件921之感測結果後，可利用該驅動電路932控制該散熱風扇931之運轉方式，例如：當先前所感測之該發光元件911的溫度過高時，係控制該散熱風扇931的運轉速度加快，以產生更多之風量，進而有效降低該發光模組91之溫度。

然而，上述習知燈具9在實際運作時，由於該感溫元件921係直接感測該發光元件911之溫度，故該感溫元件921在感測過程中，同樣是感測到該燈具9運作時之最高溫度；因此，該驅動電路932可能會控制該散熱風扇931必須隨時處於高速運轉狀態，如此，將導致該散熱風扇931容易損壞，反而導致無法進行散熱。再者，由於該感溫元件921係直接感測該發光元件911之溫度，故在該感溫元件921的選用上仍會受到諸多限制。

如中華民國公告第M347529號「具過熱保護功能的高功率發光二極體燈具」專利案，係揭示第四種具有溫度感測功能之燈具。該習知燈具係利用一高功率發光二極體提供照明功能，該高功率發光二極體結合一散熱裝置；另於該散熱裝置之一散熱座裝設一溫度感測開關，用以持續感測該散熱座之溫度，當感測結果之溫度超過設定值時，該溫度感測開關可自動切斷該高功率發光二極體的電源，以避免該高功率發光二極體因過熱而損壞。

然而，由於該習知燈具之散熱座未搭配如散熱風扇等構件，故該散熱應可提供予該高功率發光二極體之散熱效果仍相當有限；另外，該溫度感測開關雖非直接用以感測該高功率發光二極體之溫度，惟該溫度感測開關僅能依感測結果自動切斷該高功率發光二極體之電源；因此，該燈具僅可提供該高功率發光二極體〝消極保護方式〞，在實際使用時，如高功率發光二極體溫度持續升高時，將會因斷電而無法繼續提供照明功能，造成使用上之諸多不便。

綜上所述，目前習知具有溫度感測功能之燈具大致仍存在有以下問題：

1、雖具有溫度感測功能，但並未搭配合適之散熱模組，在該燈具實際運作的過程中，並無法有效降低該燈具之溫度，以延長其使用壽命；例如：上述第一種及第四種具有溫度感測功能之燈具等。

2、雖具有溫度感測功能並搭配合適之散熱模組，惟卻直接感測光源(如LED等)之溫度，由於燈具在實際運作的過程中，一般係以光源之溫度為最高，因此，容易隨時感測到過高溫度，而過度損耗如散熱風扇或熱電致冷晶片等散熱模組之使用壽命，且在溫度感測元件之使用上受到諸多限制；例如：上述第二種及第三種具有溫度感測功能之燈具等。

3、當該燈具實際運作的過程中產生過高之溫度時，僅採用如斷電手段等消極保護措施，導致該燈具無法繼續提供照明作用，造成使用上極大的不便；例如：上述第四種具有溫度感測功能之燈具等。

本發明目的乃針對上述各種習知具有溫度感測功能之燈具所存在之各種問題進行改良，提供一種燈具之散熱模組，藉由非直接感測光源之溫度，而是用以感測一導熱元件之溫度，以避免散熱風扇過度損耗。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術內容如下：一種燈具之散熱模組，包含一導熱元件、一發光元件、至少一散熱風扇及一溫度感測元件。該發光元件與該至少一散熱風扇結合該導熱元件，該散熱風扇具有一控制電路及一扇葉，該控制電路用以控制該散熱風扇之運轉模式，該扇葉用以產生氣流於該導熱元件周邊；該溫度感測元件電性連接該散熱風扇之控制電路，該溫度感測元件具有一感測端，該感測端與該導熱元件相對。藉此，該溫度感測元件並非直接用以感測該發光元件之溫度，而是藉由感測該導熱元件之溫度，予以控制該散熱風扇之運轉模式，以達到使該散熱風扇不至於過度損耗及兼可提升散熱效果之功效。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第5圖所示，係為本發明燈具之散熱模組之結構組成的方塊示意圖。該散熱模組至少包含一導熱元件1、一發光元件2、一散熱風扇3及一溫度感測元件4。該導熱元件1結合於該發光元件2及該散熱風扇3之間；該散熱風扇3用以配合該導熱元件1對該發光元件2進行散熱；該溫度感測元件4用以感測該導熱元件1於散熱過程中所產生之溫度。

該導熱元件1可為任何具有熱傳導功能的構件，例如：散熱器、導熱管或散熱片等。

該發光元件2係結合該導熱元件1，且該發光元件2可為發光二極體(LED)、燈泡或其他具有相同發光功能之構件。

該散熱風扇3係結合該導熱元件1，藉此，該導熱元件1可連接於該散熱風扇3與該發光元件2之間；又，該散熱風扇3具有一控制電路31及一扇葉32，該控制電路31係用以控制該散熱風扇3之運轉模式(詳參後續說明)，該扇葉32用以產生氣流於該導熱元件1之周邊，以便直接對該導熱元件1進行散熱；另外，本實施例雖僅揭示一個散熱風扇3，惟依實際散熱需求，亦可進一步增加為數個散熱風扇3，以有效提升整體散熱效果。

該溫度感測元件4係電性連接該散熱風扇3之控制電路31，其中「電性連接」可指〝實體電路連接〞或〝無線訊號連接〞等方式；該溫度感測元件4具有一感測端41，該感測端41係與該導熱元件1相對(以鄰近該導熱元件1為原則)，該感測端41可結合該導熱元件1，較佳係貼接於該導熱元件1之表面，用以感測該導熱元件1之溫度。另外，該溫度感測元件4可選擇直接結合該導熱元件1，以便感測該導熱元件1之溫度；或者，該溫度感測元件4亦可選擇不與該導熱元件1結合，僅利用該感測端41與該導熱元件1相對，同樣可達到感測該導熱元件1溫度之目的。

本發明燈具之散熱模組於實際運作的過程中，當該發光元件2因通電進行照明而產生高熱時，該發光元件2所產生之高熱可先被傳導至該導熱元件1，以利用該導熱元件1提供一輔助散熱效果；此時，再配合該散熱風扇3直接驅使氣流對該導熱元件1進行熱交換作用，以快速降低該導熱元件1之溫度，藉此，確保該發光元件2可正常運作。更重要的是，在該發光元件2持續運作的過程中，該溫度感測元件4之感測端41亦可感測該導熱元件1之溫度，倘若該溫度感測元件4感測該導熱元件1之溫度過高時，即可相對產生一感測結果，使該控制電路31可依據該感測結果控制該散熱風扇3之運轉模式，例如：當該溫度感測元件4感測該導熱元件1之溫度過高時，即可控制該散熱風扇3的運轉速度加快，以產生更多之風量；或者，當先前所感測之該導熱元件1之溫度較低時，亦可控制該散熱風扇3的運轉速度減緩，以達到省電之效果；又或者，當該散熱風扇3為數個時，則可控制數個散熱風扇3同時運轉或交替運轉等，以提升散熱效果及該散熱風扇3之使用壽命。

藉由前揭之結構特徵，本發明燈具之散熱模組的主要特點在於：

1、利用該溫度感測元件4之感測端41與該導熱元件1相對之設計，在該發光元件2因通電產生高熱時，該溫度感測元件4並非直接感測該發光元件2之溫度，而是感測該導熱元件1之溫度，因此，可選用更多不同型式之溫度感測元件4；另外，由於該導熱元件1係用以傳導該發光元件2之高熱，而該發光元件2係為熱源，因此，該導熱元件1之溫度一般係低於該發光元件2之溫度，且由於該導熱元件1係提供該發光元件2一輔助散熱效果，故該導熱元件1之溫度更能反應出目前該發光元件2之散熱需求；換言之，假設該溫度感測元件4係直接感測該發光元件2之溫度，由於未能事先利用該導熱元件1之輔助散熱效果以事先降低該發光元件2的溫度，故將導致感測結果之溫度較高，而必須持續控制該散熱風扇3高速運轉，如此將容易過度損耗該散熱風扇3，導致該散熱風扇3之使用壽命降低；故本發明之溫度感測元件4選擇感測該導熱元件1之溫度，用以決定是否加快該散熱風扇3之運轉速度，並使該散熱風扇3可直接對該導熱元件1進行散熱，如此將可減少該散熱風扇3持續高速運轉之機率；更重要的是，雖然該溫度感測元件4並非直接感測該發光元件2之溫度，惟由於該導熱元件1仍是用以傳導該發光元件2之高熱，因此，該溫度感測元件4之感測結果仍可維持一定的準確性。

2、本發明係藉由該溫度感測元件4同時搭配有該導熱元件1及該散熱風扇3等構件，因此，確可利用該溫度感測元件4有效控制該散熱風扇3之運轉模式，配合該導熱元件1即可快速降低該發光元件2之溫度，以延長其使用壽命。

3、當該溫度感測元件4感測到該導熱元件1之溫度過高時，可立即控制該散熱風扇3提供較佳的散熱方式，因此，係提供一種積極的保護措施，以確保該發光元件2可正常運作並持續提供照明作用。

本發明燈具之散熱模組依該導熱元件1之實施方式的不同，大致可區分為以下數種實施方式：請參照第6圖所示，係揭示該導熱元件1之第一種實施方式。其中該導熱元件1係為一散熱器11，該散熱器11具有一基板111，該基板111具有相對之一第一表面111a及一第二表面111b，該發光元件2係結合於該第一表面111a，該第二表面111b可供結合該溫度感測元件4及該散熱風扇3，且該第二表面111b延伸出數個鰭片112，以增加該散熱器11之散熱面積；另外，各該鰭片112較佳可共同圍繞形成一容置空間113，該散熱風扇3係結合於該空置空間113內，使得該散熱風扇3與該導熱元件1相互組裝後，不至於佔據過多空間。藉此，該溫度感測元件4可直接結合於該第二表面111b，因此，無須直接感測該發光元件2之溫度；再者，該發光元件2所產生之高熱可先被傳導至該散熱器11之基板111及鰭片112，該散熱風扇3則用以驅使氣流通過該鰭片112，使該鰭片112可迅速地與氣流進行熱交換作用，以提供更為完善之散熱功能。

請參照第7圖所示，係揭示該導熱元件1之第二種實施方式。其中該導熱元件1係包含一散熱片12及一導熱管13。該散熱片12具有一第一表面121及一第二表面122，該發光元件2係結合於該第一表面121，該第二表面122可供結合該溫度感測元件4；另外，該導熱管13一端結合該散熱片12，另一端結合該散熱風扇3；藉此，該溫度感測元件4可直接結合於該第二表面122，或者，亦可選擇將該溫度感測元件4結合於該導熱管13(未繪示)；因此，該溫度感測元件4同樣無須直接感測該發光元件2之溫度；再者，該發光元件2所產生之高熱可先被傳導至該散熱片12及該導熱管13，該散熱風扇3則用以將該導熱管13所傳導之高熱排放至外界空間，以提供更為完善之散熱功能。

請參照第8圖所示，係揭示該導熱元件1之第三種實施方式。其中該導熱元件1係包含一散熱片14及一導熱管15。該散熱片14具有一第一表面141及一第二表面142，該發光元件2係結合於該第一表面141，該導熱管15之一端結合該散熱片14之第二表面142，另一端結合該散熱風扇3，該溫度感測元件4則結合於該導熱管15之表面；藉此，該溫度感測元件4係直接結合於該導熱管15，因此，同樣無須直接感測該發光元件2之溫度。

又，請參照第6、7及8圖所示，本發明之溫度感測元件4雖是利用該感測端41與該導熱元件1相對，以便感測該導熱元件1之溫度，因此，本發明並非直接感測該發光元件2之溫度；然而，一般而言，該發光元件2於實際運作時係具有熱點，該導熱元件1具有與該熱點相對應的部位，在該感測端41與該導熱元件1相對的基礎下，該溫度感測元件4較佳仍可對位該導熱元件1與該發光元件2之熱點相對應的部位，在該發光元件2之熱點所產生的熱量被傳導至該導熱元件1時，以便該溫度感測元件4更為精確地感測出該發光元件2目前是否須立即進行散熱，使該散熱風扇3可提供較佳的散熱方式，以快速降低該發光元件2之溫度。

由上得知，本創作燈具之散熱模組的溫度感測元件4並非直接用以感測該發光元件2之溫度，而是藉由溫度感測元件4之感測端41結合該導熱元件1之主要技術特徵，以便感測該導熱元件1之溫度，並依據該感測結果控制該散熱風扇3之運轉模式，確保該散熱風扇3不至於過度損耗，並使該發光元件2可獲得更佳之散熱效果，因此，該發光元件2即使在長時間使用下，亦可有效維持其使用壽命以確保不易損壞。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，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之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，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。

[本發明]

1．．．導熱元件

11．．．散熱器

111．．．基板

111a．．．第一表面

111b．．．第二表面

112．．．鰭片

113．．．容置空間

12．．．散熱片

121．．．第一表面

122．．．第二表面

13．．．導熱管

14．．．散熱片

141．．．第一表面

142．．．第二表面

15．．．導熱管

2．．．發光元件

3．．．散熱風扇

31．．．控制電路

32．．．扇葉

4．．．溫度感測元件

41．．．感測端

[習知]

6．．．燈具

61．．．外殼

62．．．發光元件

63．．．散熱鰭片

64．．．散熱風扇

7．．．燈具

71．．．燈殼

72．．．電路板

721．．．光源

73．．．溫度感測器

74．．．溫度偵測電路

75．．．脈波寬度調變電路

76．．．電源供應器

8．．．燈具

81．．．發光裝置

811．．．光源

82．．．熱電致冷晶片

83．．．散熱座

84．．．溫度控制裝置

841．．．溫度感測元件

842．．．控制電路單元

9．．．燈具

91‧‧‧發光模組

911‧‧‧發光元件

912‧‧‧控制電路

92‧‧‧微控單元

921‧‧‧感溫元件

922‧‧‧處理器

93‧‧‧散熱模組

931‧‧‧散熱風扇

932‧‧‧驅動電路

第1圖：習知燈具之組合剖視圖。

第2圖：習知第一種具有溫度感測功能之燈具的結構示意圖。

第3圖：習知第二種具有溫度感測功能之燈具的組合剖視圖。

第4圖：習知第三種具有溫度感測功能之結構組成的方塊示意圖。

第5圖：本發明燈具之散熱模組之結構組成的方塊示意圖。

第6圖：本發明燈具之散熱模組之導熱元件第一種實施方式之組合剖視圖。

第7圖：本發明燈具之散熱模組之導熱元件第二種實施方式之立體外觀圖。

第8圖：本發明燈具之散熱模組之導熱元件第三種實施方式之立體外觀圖。

1．．．導熱元件

2．．．發光元件

3．．．散熱風扇

31．．．控制電路

32．．．扇葉

4．．．溫度感測元件

41．．．感測端

Claims (5)

1. 一種燈具之散熱模組，包含：一導熱元件，具有相對之一第一表面及一第二表面；一發光元件，係結合於該導熱元件之第一表面；至少一散熱風扇，係結合該導熱元件，該散熱風扇具有用以控制該散熱風扇之運轉模式的一控制電路，以及用以產生氣流於該導熱元件周邊的一扇葉；一溫度感測元件，係電性連接該散熱風扇之控制電路，該溫度感測元件具有一感測端，該感測端與該導熱元件之第二表面相對貼接；其中該發光元件具有熱點，該溫度感測元件對位該導熱元件與該發光元件之熱點相對應的部位。
2. 依申請專利範圍第1項所述之燈具之散熱模組，其中該導熱元件係為一散熱器，該散熱器具有一基板，該導熱元件之第一表面及第二表面為該基板之二相對表面。
3. 依申請專利範圍第2項所述之燈具之散熱模組，其中該導熱元件之第二表面延伸出數個鰭片，各該鰭片共同圍繞形成一容置空間，該散熱風扇結合於該空置空間內。
4. 依申請專利範圍第1項所述之燈具之散熱模組，其中該導熱元件包含一散熱片及一導熱管，該導熱元件之第一表面及第二表面為該散熱片之二相對表面，該導熱管一端結合該散熱片，另一端結合該散熱風扇。
5. 依申請專利範圍第1項所述之燈具之散熱模組，其中該導熱元件包含一散熱片及一導熱管，該散熱片及導熱管分別具有相對之二表面，該散熱片之一表面結合該導熱管之一表面之一端，該散熱片之另一表面形成該導熱元件之第一表面以供結合該發光元件，該導熱管之另一表面形成該導熱元件之第二表面以供結合該溫度感測元件，該導熱管之另一端結合該散熱風扇。