TWI443284B - High heat efficiency of the light emitting diode bulb - Google Patents

Description

高散熱效率之發光二極體燈泡

本發明係有關一種發光二極體燈泡，尤指一種高散熱效率之發光二極體燈泡。

發光二極體相較於傳統的鎢絲燈泡，具有壽命長、耗電量低、高亮度以及節省製作材料的優點，因此在注重節能減碳的今日，發光二極體已經廣泛的使用於日常生活中。除了用於交通號誌、電器上的標示用燈號外，為了使發光二極體的應用場合深入至一般家庭生活中，已有習知技術將發光二極體與習知燈泡的外殼結合，如中華民國專利證書第I293807號「具定電流電路之發光二極體電燈泡」，該先前專利揭示了一發光二極體燈泡包括一燈帽、一燈殼、複數串聯的發光二極體以及一降壓定電流電路。其中該燈帽上具有電極與電源連接，而複數發光二極體以及該降壓定電流電路連接，以提供定電流使發光二極體發光，將該發光二極體燈泡裝上習用的燈座上即可直接使用。

但由於單一發光二極體的亮度仍稍嫌不足，故一般發光二極體燈泡通常具備有複數個發光二極體，因此，承載該些發光二極體的基板將累積大量的廢熱，若無法有效率的將廢熱自基板排除到外界，則高溫將會影響該些發光二極體發光效率，甚而減少其使用壽命。因此，業者開發出眾多具備有金屬散熱件的發光二極體燈泡，如中華民國專利證書第M345944號、第M358247號、第 M381743號，或美國公開專利第US20110068692號、第US20090303736號等，上述專利案主要包括有一承載發光二極體的基板以及一電性連接市電的接電座，而該基板與該接電座之間則裝設有一外露的散熱體與一位於該散熱體內的驅動電路，為了增強該散熱體的散熱效果，該散熱體的大致為金屬且具有複數個散熱鰭片。

此外，除了上述以金屬散熱件將廢熱發散至外界的實施方式外，亦有透過一散熱體將廢熱由基板傳導至接電座的散熱方式，如美國公開專利第US20090052186號所揭示的一發光二極體燈泡，其主要包含有一燈殼、一接電座，以及設置於該燈殼與該接電座之間的一散熱件與一基板，該散熱件的上方部分與該燈殼的開口結合，該散熱件於中間部分形成有一凸環，而該散熱件的下方部分的外表面則形成有與該接電座結合的螺紋段，故該基板所產生的廢熱能夠經由該散熱件傳導至該接電座散熱，而使得發光二極體的散熱架構更為簡單且直接，但該前案的缺失在於，該前案係利用該散熱件與該燈殼耦接，而並非透過該接電座與該燈殼耦接，因此，該散熱件的凸環仍暴露於接電座外，當該前案的發光二極體燈泡要通過嚴格的高壓打電測試時，四千伏特的外加電壓將有很大的機會通過該散熱件的凸環而突破絕緣體的絕緣，進而破壞該散熱體內的轉換電路，進而使得該發光二極體燈泡無法通過安規測試，此一無法通過安規測試的結果代表該發光二極體燈泡存在有自該散熱件漏電的疑慮。

另一方面，鋁的導熱係數高達237Wm-1K-1，且為地殼中含量最高的金屬元素，故鋁相較於其他金屬具有高導熱性以及便宜的特點。有鑒於此，習知的發光二極體燈泡一般皆採用佈線有導電線路 的鋁基板作為驅動發光二極體晶粒發光的基板。但傳統的發光二極體燈泡都僅在鋁基板的其中一面佈線導電線路以於該鋁基板的單面投射光線，如此為了提升發光二極體燈泡的亮度，即必須在鋁基板佈線有導電線路的一面集中設置複數個發光二極體晶粒，但此種提昇亮度的方式將導致鋁基板產生大量的廢熱，而有破壞發光二極體晶粒之虞。

本發明之主要目的，在於解除習知的發光二極體燈泡有透過散熱件漏電的疑慮，並同時達到具有高散熱效率的目的。

為達上述目的，本發明提出一種高散熱效率之發光二極體燈泡，其包括有一燈殼、一發光組件與一接電座。該燈殼包含有一透光部及一位於該透光部下方並具有一開口之裝設部。該發光組件包含有至少一位於該透光部內且其上設有至少一發光元件之光源基板以及一連接該光源基板之電路板，且於該電路板外側設有一散熱體，該散熱體內部具有一裝設該電路板之容置空間。

該接電座與該電路板電性連接，該接電座具有一包覆固設於該裝設部外側之固接部，該散熱體包含有一位於該透光部內且外徑小於該裝設部內徑之集熱段以及一自該集熱段一體延伸至該接電座內的定位段，且令接電座包覆該裝設部外側同時完全包覆該散熱體而無外露區段，該接電座的內表面與該散熱體之定位段的外表面相接，令位於該透光部之光源基板所產生之熱能由該集熱段吸收再經該定位段傳導至該接電座散熱。

於本發明一實施例中，該定位段外徑大於該集熱段外徑，且裝設 部向該定位段延伸一外徑等於定位段外徑之限位段。

於本發明一實施例中，該光源基板為包含有複數導電線路的鋁基板，且該發光組件包含有一設置於該光源基板與該電路板之間的電路轉接板，且該電路轉接板接設於該散熱體之容置空間之一側開口。

於本發明一實施例中，該電路轉接板表面塗佈有一分別接觸該光源基板與該集熱段的塑料，且該散熱體之容置空間亦填充有該塑料以固定該電路板於該容置空間中。

於本發明一實施例中，該電路板與該散熱體之間包含有一絕緣套以避免該電路板與該散熱體相互導通。

於本發明一實施例中，該電路板與該散熱體之間填充有一塑料以避免該電路板與該散熱體相互導通。

於本發明一實施例中，該塑料為一導熱性塑料，而該散熱體係選自由鋁、銅、鐵、和石墨所組成的群組中的任一種材料所製成。

本發明之另一目的，在於改良習知的發光二極體燈泡僅在該鋁基板的一面佈線有導電線路而導致亮度不足且廢熱集中的缺失。

為達上述目的，本發明的光源基板為包含有複數導電線路的鋁基板，且該光源基板包含有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面，該第一表面與該第二表面分別包含有複數導電線路以及與該些導電線路電性連接的複數發光元件。更進一步地，該光源基板包含有一分別連接該第一表面與該第二表面的側表面，且該側表面包含有複數導電線路以及與該些導電線路電性連接的複數發 光元件。

藉由上述之技術方案，本發明相較於習知技術具有如下所述之優點：

一、具有高散熱效率。本案的散熱體設於該電路板外側且相接於該接電座的內表面，且該光源基版與該散熱體分別接觸有一導熱性塑料，因此，由該光源基板所產生的廢熱能夠經由該散熱體直接傳導至該接電座散熱。

二、可避免高壓電自該散熱體漏電。本案的接電座具有一包覆固設於該裝設部外側之固接部，且該接電座包覆該裝設部外側同時完全包覆該散熱體而無外露區段，因此，能夠避免使用者接觸到該散熱體而有觸電之虞。

三、可避免廢熱過度集中。本案的光源基板係為鋁基板，且該光源基板包含有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面，該第一表面與該第二表面分別包含有複數導電線路以及與該些導電線路電性連接的複數發光元件，因此，發光元件能夠設置於該鋁基板的任一面，可避免廢熱過度集中於該鋁基板的其中一面。

四、造型多變而具有各種不同的發光態樣。本案的光源基板的外觀可因應不同的需求而設計，故該光源基板通電後可令設置於該光源基板上的發光元件發光而具有不同的發光態樣。舉例來說，該光源基板可設計為聖誕樹的造型以作為聖誕節燈飾。

1‧‧‧燈殼

10‧‧‧透光部

11‧‧‧裝設部

110‧‧‧開口

12‧‧‧限位段

2‧‧‧發光組件

20‧‧‧光源基板

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

203‧‧‧側表面

21‧‧‧電路板

22‧‧‧散熱體

221‧‧‧集熱段

222‧‧‧定位段

223‧‧‧定位槽

224‧‧‧容置空間

23‧‧‧電路轉接板

24‧‧‧絕緣套

3‧‧‧接電座

31‧‧‧固接部

311‧‧‧嵌合結構

4‧‧‧發光元件

5‧‧‧塑料

圖1，係本案之發光二極體燈泡之結構分解示意圖。

圖2，係本案之發光二極體燈泡之結構剖面示意圖。

圖3，係本案之光源基板一實施態樣之立體外觀示意圖。

圖4，係本案之光源基板另一實施態樣之立體外觀示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：本案為一種高散熱效率之發光二極體燈泡，以下將配合圖式說明本案的技術內容。請參閱『圖1』所示，係本案之結構分解示意圖，如圖所示，該發光二極體燈泡包含有一燈殼1、一發光組件2、一散熱體22，一絕緣套24，以及一接電座3。該燈殼1包含有一透光部10以及一位於該透光部10下方且連接該透光部10的裝設部11，該透光部10形成有一容納該發光組件2的空間，而該裝設部11則具有一開口110，且該裝設部11延伸有一限位段12。

該發光組件2包含有至少一位於該透光部10內的光源基板20，以及一電性連接該光源基板20的電路板21，該光源基板20上設有至少一發光元件4。於本實施例中，該發光元件4為一發光二極體，該光源基板20為包含有複數導電線路的鋁基板，而該發光組件2更包含有一設置於該光源基板20與該電路板21之間且絕緣的電路轉接板23。在現有技術中，可利用鋁箔、導熱絕緣材料以及鋁板堆疊形成一鋁基板，且銅箔經過蝕刻成電路後被包覆於導熱絕緣材料以及鋁板之中，使光源基板20包含有導電線路。

又，本實施例中的鋁基板係在雙面佈有導電線路，故該光源基板20包含有一第一表面201與一相對於該第一表面201的第二表面202，該第一表面201與該第二表面202分別配置有複數發光二極體4，並透過導電線路將電力供給至該些發光二極體4。為進一步增加該光源基板20的照射區域，該光源基板20更包含有一分別連 接該第一表面201與該第二表面202的側表面203，該側表面203亦可包含有複數導電線路以及複數與該些導電線路連接的複數發光二極體4。

請一併參閱『圖2』，係本發明之結構剖面示意圖，如圖所示，該電路板21外側設有一圓筒狀的散熱體22，該散熱體22的材料可為鋁、銅、鐵、或石墨等良導體，該散熱體22包含有一位於該透光部10內且外徑小於該裝設部11內徑之集熱段221以及一自該集熱段221一體延伸至該接電座3內的定位段222，該集熱段221延伸至該透光部10內以將該光源基板20定位於該透光部10內的空間，而該定位段222的外表面則與該接電座3的內表面相接，令位於該透光部10之光源基板20所產生之熱能由該集熱段221吸收，再經該定位段222傳導至該接電座3散熱。較佳地，為使發光二極體4所產生的廢熱可有效率的由該光源基板20傳導至該集熱段221，該電路轉接板23的表面塗佈有一分別接觸該光源基板20與該集熱段221的塑料5，以令該光源基板20所產生的廢熱透過該塑料5傳導至該集熱段221，而該塑料5為一導熱性塑料。

此外，該散熱體22包含有一裝設該電路板21的容置空間224(請參閱圖1)，且該電路板21與該散熱體22之間包含有一絕緣套24以避免該電路板21與該散熱體22相互導通。此外，除上述實施例外，亦可將該電路板21與該散熱體22之間的絕緣套24替換為一導熱性塑料，如此，不僅可避免該電路板21與該散熱體22相互導通，亦可將電路板21所產生的廢熱透過該導熱性塑料傳導至該散熱體22，並將該電路板21固定於該容置空間224內。

又，為了使電路轉接板23能夠穩固的定位於該散熱體22內，該集熱段221的內壁面向內凹陷一定位槽223，該電路轉接板23的周緣 抵靠於該定位槽223，使該電路轉接板23穩固的座設於該散熱體22之容置空間224之一側開口而不會晃動。此外，該散熱體22的定位段222外徑大於該集熱段221之外徑，又該燈殼1的裝設部11向該定位段222延伸一外徑略等於該定位段222外徑之限位段12，藉由該限位段12與該定位段222的相抵，使該燈殼1與該散熱體22之間相對垂直方向的位移可被限制。

本案之接電座3具有一外徑略大於該裝設部11外徑且包覆固設於該裝設部11外側之固接部31，當組裝本案之發光二極體燈泡時，係將該固接部31與該裝設部11接合後施以一機械手段於該固接部31，令該固接部31具有複數個嵌合結構311(如圖3所示)與該裝設部11相互固定，且該接電座3包覆該裝設部11外側同時完全包覆該散熱體22而無外露區段，因此，不同於傳統的發光二極體燈泡將散熱體暴露於外界並透過該散熱體散熱，本案利用該散熱體22將廢熱由該光源基板20傳導至該接電座3，再透過該接電座3將廢熱以熱輻射或熱傳導的方式散熱。因此，本案能夠避免電流自該散熱體22或該電路板21流出至外界，同時達到散熱與抗漏電的功效。

再請參閱『圖3』，由於本案的散熱體22包覆於該燈殼1與該接電座3內而不外露，因此，本案的發光二極體燈泡的外觀與傳統鎢絲燈泡的外觀相近似，但該透光部10內的光源基板20配置有複數個發光二極體4而非傳統的鎢絲，且該光源基板20所產生的廢熱透過該散熱體22傳導至接電座3散熱，故本案的發光二極體燈泡具有高亮度、低耗電量且高散熱效率的優點。

本案之一技術特徵在於，該光源基板20的形狀可依照不同的需求設計，諸如『圖3』的星型，或『圖4』的聖誕樹造型，或者可愛 的卡通形狀。透過特殊的造型，本案的發光二極體燈泡更能吸引眾人的目光。在昏暗的環境中，該光源基板20就不同的造型而具有不同的發光態樣。且因為該光源基板20的兩面都設置有複數個發光二極體4，發光二極體4能夠分散的設置於該光源基板20的兩面而使得發光二極體4所產生的廢熱可充分透過鋁基板而傳導出去。

綜上所述，本案的發光組件包含有一散熱體，該散熱體藉由導熱性塑料將光源基板所產生的廢熱由該集熱段傳導至該定位段，且該定位段與該接電座的內表面相接，故廢熱可直接由該接電座傳導出去，使得廢熱傳導更加的有效率。再者，由於該接電座具有略大於該裝設部且包覆固設於該裝設部外側之固接部，且令接電座包覆該裝設部外側同時完全包覆該散熱體而無外露區段，故該散熱體完全包覆於該燈殼與該接電座內，可避免發光二極體燈泡自該散熱體漏電。更進一步，該光源基板的兩端皆佈線有導電線路，且該光源基板的形狀可任意變化，故該光源基板通電後可令設置於該光源基板上的發光元件發光而具有不同的發光態樣。

因此，本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

1‧‧‧燈殼

10‧‧‧透光部

11‧‧‧裝設部

12‧‧‧限位段

20‧‧‧光源基板

21‧‧‧電路板

22‧‧‧散熱體

201‧‧‧第一表面

221‧‧‧集熱段

222‧‧‧定位段

223‧‧‧定位槽

23‧‧‧電路轉接板

24‧‧‧絕緣套

3‧‧‧接電座

31‧‧‧固接部

4‧‧‧發光元件

5‧‧‧塑料

Claims (10)

1. 一種高散熱效率之發光二極體燈泡，包括有：一燈殼，包含有一透光部以及一位於該透光部下方並具有一開口之裝設部；一發光組件，包含有至少一位於該透光部內且其上設有至少一發光元件之光源基板以及一連接該光源基板之電路板，且於該電路板外側設有一散熱體，該散熱體內部具有一裝設該電路板之容置空間；一接電座，與該電路板電性連接，該接電座具有一包覆固設於該裝設部外側之固接部，該散熱體包含有一位於該透光部內且外徑小於該裝設部內徑之集熱段，以及一自該集熱段一體延伸至該接電座內的定位段，且令接電座包覆該裝設部外側同時完全包覆該散熱體而無外露區段，該接電座的內表面與該散熱體之定位段的外表面相接，令位於該透光部之光源基板所產生之熱能由該集熱段吸收再經該定位段傳導至該接電座散熱；一電路轉接板，設置於該光源基板與該電路板之間；以及一塑料，塗佈於該電路轉接板表面並分別接觸該光源基板與該集熱段。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該定位段外徑大於該集熱段外徑，且裝設部向該定位段延伸一外徑等於定位段外徑之限位段。
3. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其 中該光源基板為包含有複數導電線路的鋁基板。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該電路轉接板接設於該散熱體之容置空間之一側開口。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該電路板與該散熱體之間填充有一塑料以避免該電路板與該散熱體相互導通。
6. 如申請專利範圍第1或第5項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該塑料為一導熱性塑料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該光源基板包含有一第一表面與一相對該第一表面的第二表面，該第一表面與該第二表面分別包含有複數導電線路以及與該些導電線路電性連接的複數發光元件。
8. 如申請專利範圍第7項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該光源基板包含有一分別連接該第一表面與該第二表面的側表面，且該側表面包含有複數導電線路以及與該些導電線路電性連接的複數發光元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該電路板與該散熱體之間包含有一絕緣套以避免該電路板與該散熱體相互導通。
10. 如申請專利範圍第1項所述之高散熱效率之發光二極體燈泡，其中該散熱體係選自由鋁、銅、鐵、和石墨所組成的群組中的任一種材料所製成。