TWI451038B - 非隔離式電路組件及應用其之燈具 - Google Patents

Description

非隔離式電路組件及應用其之燈具

本發明是有關於一種非隔離式電路組件以及燈具，特別是有關於一種可增加內部電路的絕緣距離的非隔離式電路組件以及燈具。

傳統照明所消耗的能源極為可觀，發展照明節能將是最重要的新能源科技。現今，半導體照明採用高功率高亮度的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)做為光源。發光二極體以其高發光效率、節能、長壽、環保(不含汞)、啟動快、指向性等優點，具有廣泛取代傳統照明光源的潛力。

應用高功率高亮度發光二極體做為照明的光源時，必須配合高效率的散熱機構以儘量降低發光二極體的結點溫度，才能發揮上述諸多優點。否則，發光二極體燈具的發光亮度、使用壽命將大打折扣，除了將使發光二極體燈具的節能效果不彰，更直接衝擊發光二極體燈具的可靠度，或引發嚴重的光衰甚至使發光二極體燈具失效。

現有之燈具，部分散熱成品因尺寸較小，因此無法放入隔離式電路(例如，變壓器)，而只能使用體積較小的非隔離式定電流驅動電路。而採用非隔離式定電源驅動電路的燈具若以發光二極體做為光源時，則非隔離式定電源驅動電路會將輸入交流電源轉換為直流電源後輸出，以驅動 發光二極體發光。

然而，由於非隔離式定電流驅動電路並未使用變壓器將輸入交流電源與輸出的直流源予以降壓隔離。若又逢高電壓雷擊(非人為因素)或電源系統不穩定而產生高電壓(人為因素)等狀況，則採用非隔離式定電流驅動電路往往難以符合如CE及北美CUL安規(亦即，電路與外殼的可承受突波電波電壓至少需為4kv，且電流需小於10mA等雷擊產品安規)。

換言之，非隔離式定電流驅動電路周圍雖可用塑膠件或絕緣材料進行隔離，但電路輸出端至導熱基板會使其變為危險帶電體。因此，針對非隔離式定電流驅動電路妥善地設計可導熱且可耐電壓隔離的絕緣設計，是此業界必須刻不容緩投入探討與研究的課題。

為解決習知技術的問題，本發明的一技術樣態是一種非隔離式電路組件，其主要是在散熱器的頂部設計內縮平台，於內縮平台外套設環狀支撐件，並於內縮平台與環狀支撐件上設置面積大於內縮平台的絕緣導熱片，藉以增加設置於絕緣導熱片上的基板繞過絕緣導熱片而到達散熱器的絕緣距離。因此，本發明無需增大絕緣導熱片整體尺寸即可達到增加絕緣距離的目的，並仍可達到耐電壓的效果，可應用於小型尺寸的散熱結構。此外，本發明可使用較薄的絕緣導熱片，無需使用厚膜成型以延長絕緣距離， 可降低基板與散熱器之間的熱阻，進而提升整體導熱與散熱能力。再者，本發明可沿用傳統導電導熱的鋁散熱器，相較於導熱塑膠整體的導熱率來的高，且更可達到高耐電壓效果。

根據本發明一實施例，上述的非隔離式電路組件包含散熱器、環狀支撐件、絕緣導熱片以及光發射器。散熱器具有內縮平台。環狀支撐件套設於內縮平台的外緣。絕緣導熱片設置於內縮平台與環狀支撐件上。絕緣導熱片的面積大於內縮平台的面積，且絕緣導熱片的外緣受環狀支撐件支撐。光發射器設置於絕緣導熱片上。

於本發明的一實施例中，上述的光發射器進一步包含基板以及光源。基板設置於絕緣導熱片上。光源設置於基板上，並經由基板與絕緣導熱片熱性連接至散熱器。

於本發明的一實施例中，上述的基板的材料包含鋁。

於本發明的一實施例中，上述的環狀支撐件的內緣的輪廓與內縮平台的外緣的輪廓互補，並且環狀支撐件的內緣與內縮平台的外緣完整密合。

於本發明的一實施例中，上述的絕緣導熱片為一導熱矽膠片(Thermal Silicone Pad)。

於本發明的一實施例中，上述的環狀支撐件的材料包含塑膠。

本發明的一技術樣態是一種燈具。

根據本發明一實施例，上述的燈具包含散熱器、環狀支撐件、絕緣導熱片、光發射器以及透鏡結構。散熱器具 有內縮平台。環狀支撐件套設於內縮平台的外緣。絕緣導熱片設置於內縮平台與環狀支撐件上。絕緣導熱片的面積大於內縮平台的面積，且絕緣導熱片的外緣受環狀支撐件支撐。光發射器設置於絕緣導熱片上。透鏡結構設置於光發射器上並包含凸轂。環狀支撐件包含通孔。通孔適於容納凸轂。

於本發明的一實施例中，上述的凸轂係中空。散熱器進一步包含鎖固孔，並且透鏡結構適於藉由鎖固件穿過凸轂並鎖入鎖固孔而固定至散熱器。

於本發明的一實施例中，上述的絕緣導熱片的邊緣與凸轂卡合。

於本發明的一實施例中，上述的基板的邊緣與凸轂卡合。

於本發明的一實施例中，上述的透鏡結構包含透鏡部以及固定部。透鏡部位於光源上方。固定部環設於透鏡部的外緣。凸轂位於固定部的底部，並且固定部的外緣受環狀支撐件支撐。光發射器與絕緣導熱片的外緣夾持於固定部與環狀支撐件之間。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是 非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示。

本發明的一技術態樣是一種燈具。更具體地說，其主要是在散熱器的頂部設計內縮平台，於內縮平台外套設環狀支撐件，並於內縮平台與環狀支撐件上設置面積大於內縮平台的絕緣導熱片，藉以增加設置於絕緣導熱片上的基板繞過絕緣導熱片而到達散熱器的絕緣距離。因此，本發明無需增大絕緣導熱片整體尺寸即可達到增加絕緣距離的目的，並仍可達到耐電壓的效果，可應用於小型尺寸的散熱結構。此外，本發明可使用較薄的絕緣導熱片，無需使用厚膜成型以延長絕緣距離，可降低基板與散熱器之間的熱阻，進而提升整體導熱與散熱能力。再者，本發明可沿用傳統導電導熱的鋁散熱器，相較於導熱塑膠整體的導熱率來的高，且更可達到高耐電壓效果。

請參照第1圖與第2圖。第1圖為繪示依照本發明一實施例之燈具1的零件爆炸圖。第2圖為繪示第1圖中之非隔離式電路組件的組合剖視圖。

如第1圖與第2圖所示，於本實施例中，燈具1包含底座10、非隔離式電路組件、透鏡結構20、透鏡蓋24以及燈罩26。燈具1的非隔離式電路組件包含散熱器12、環狀支撐件14、絕緣導熱片16、以及光發射器18。以下將針對本發明的燈具1其內各部元件做更進一步的詳細介紹。

如第1圖與第2圖所示，於本實施例中，燈具1的底座10中設置有電路。燈具1的底座10可藉由卡合的方式 與散熱器12進行組合。非隔離式電路組件的散熱器12具有許多鏤空處以及類似散熱鰭片的結構，用以增加整體與空氣接觸的表面積，以期提升散熱能力。非隔離式電路組件的散熱器12的頂部具有內縮平台120，並且內縮平台120的寬度(亦即，平行內縮平台120的頂表面的方向上的寬度)大體上小於散熱器12的最大寬度。非隔離式電路組件的環狀支撐件14套設於散熱器12的內縮平台120的外緣。為了防止環狀支撐件14與散熱器12的內縮平台120之間會相互轉動，可於環狀支撐件14的內緣與內縮平台120的外緣設計成互補的輪廓，並且環狀支撐件14的內緣與內縮平台120完整密合，以及達到最大導熱面積與相對有效絕緣距離。非隔離式電路組件的絕緣導熱片16設置於散熱器12的內縮平台120與環狀支撐件14上。並且，絕緣導熱片16的面積大於散熱器12的內縮平台120的面積。因此，絕緣導熱片16的外緣會向外超出散熱器12的內縮平台120，並受環狀支撐件14支撐。非隔離式電路組件的光發射器18設置於絕緣導熱片16上。燈具1的透鏡結構20設置於光發射器18上，並與光發射器18光學耦合。燈具1的透鏡蓋24用以卡合於透鏡結構20的外緣，用以達到保護透鏡結構20的目的。燈具1的燈罩26與環狀支撐件14進行卡合，藉以將絕緣導熱片16、光發射器18、透鏡結構20以及透鏡蓋24容納於燈罩26與環狀支撐件14所形成的空間中。

如第1圖與第2圖所示，於本實施例中，非隔離式電路組件的光發射器18進一步包含基板182以及光源180。 光發射器18的基板182設置於絕緣導熱片16上。光發射器18的光源180設置於基板182上，並依序經由基板182與絕緣導熱片16熱性連接至散熱器12。為了達到高導熱效率的目的，於本實施例中，光發射器18的基板182的材料可包含鋁，並且絕緣導熱片16所採用的基底材料為矽，可為導熱矽膠片(Thermal Silicone Pad)，但並不限於此。於本實施例中，光發射器18的光源180可為發光二極體(Light Emitting Diode,LED)或有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)，但並不以此為限。

由此可知，本發明藉由在絕緣導熱片16的下方設計面積較小的內縮平台120，並藉由環狀支撐件14支撐絕緣導熱片16的邊緣，進而有效地增加光發射器18的基板182到達散熱器12的絕緣距離(亦即，光發射器18的基板182的邊緣繞過絕緣導熱片16而到達散熱器12的距離，如第2圖中的箭頭所示之距離)。換言之，藉由本發明上述可導熱且可耐電壓隔離的絕緣設計，本發明的燈具1可有效地避免高電壓雷擊(非人為因素)或電源系統不穩定而產生高電壓(人為因素)等狀況，並符合如CE及北美CUL安規等雷擊產品安規。為了不成為光發射器18與散熱器12之間的導電途徑，於本實施例中，非隔離式電路組件的環狀支撐件14的材料可包含塑膠，但並不限於此。

在此要說明的是，習知的立體式導熱矽膠片必須以厚膜成型方式製造，其厚度會較厚(約1公釐)。相較於習知的立體式導熱矽膠片，本發明的絕緣導熱片16可經由沖壓成型方式製造，使得其厚度可薄化至0.2~0.6公釐，並以 0.3~0.5公釐為較佳的厚度範圍，因此本發明的絕緣導熱片16可降低熱阻，並具有容易傳導之功效。

另外，習知採用導熱塑膠(亦即，俗稱的散熱膏)進行絕緣導熱的作法，雖然其厚度可比本發明之絕緣導熱片16更薄，但因其為膏狀，在塗覆過程往往會導致厚度不一致的問題。特別是當光發射器放置上去時，會把散熱膏擠到光發射器的四周，此情形可能導致光發射器放置處的散熱膏厚度更薄，甚至會產生空隙，如此將使得電流由該處竄入，而使燈具無法符合耐電壓之需求。

綜上所述，本發明的絕緣導熱片16相較於上述先前技術來說，可藉由較佳的薄化厚度以提升熱傳導能力，並且同時也能維持應有的耐電壓品質。

如第1圖所示，於本實施例中，燈具1的透鏡結構20包含至少一凸轂204。非隔離式電路組件的環狀支撐件14包含至少一通孔140。並且，環狀支撐件14的通孔140適於容納透鏡結構20的凸轂204。換言之，環狀支撐件14的通孔140的孔徑大於透鏡結構20的凸轂204的直徑，因此透鏡結構20的凸轂204可穿過環狀支撐件14的通孔140。

並且，透鏡結構20的凸轂204係中空。散熱器12進一步包含至少一鎖固孔122。透鏡結構20適於藉由鎖固件22(例如，螺絲)穿過透鏡結構20的凸轂204並鎖入鎖固孔122而固定至散熱器12。若透鏡結構20所採用的材料為絕緣材料(例如，高分子材料)，則穿過透鏡結構20的凸轂204並鎖固至散熱器12的鎖固孔122中的鎖固件22，即可藉 由凸轂204的協助而與光發射器18的基板182相互隔絕，進而避免鎖固件22成為光發射器18的基板182與散熱器12之間的導電途徑。

進一步來說，燈具1的透鏡結構20包含透鏡部200以及固定部202。透鏡結構20的透鏡部200位於光發射器18的光源180上方。透鏡結構20的固定部202環設於透鏡部200的外緣。透鏡結構20的凸轂204位於固定部202的底部。並且，固定部202的外緣可受環狀支撐件14支撐。光發射器18與絕緣導熱片16的外緣夾持於透鏡結構20的固定部202與環狀支撐件14之間。

如第1圖所示，於本實施例中，為了防止設置於環狀支撐件14與透鏡結構20之間的絕緣導熱片16或光發射器18發生相互滑動或轉動的不穩定現象，可設計使絕緣導熱片16的邊緣與透鏡結構20的凸轂204卡合，或設計使光發射器18的基板182的邊緣與透鏡結構20的凸轂204卡合。更甚者，亦可於環狀支撐件14上設計可與絕緣導熱片16的邊緣或光發射器18的基板182的邊緣相互卡合的結構，同樣可達到防止絕緣導熱片16或光發射器18於環狀支撐件14與透鏡結構20之間發生滑動或轉動的不穩定現象。

本發明的非隔離式電路組件雖以應用於如第1圖所示的全向性燭光燈具作為實施例而進行說明，但並不限於此。本發明的非隔離式電路組件還可應用於各式全向性燈具(Omnidirectional Lamps)、裝飾燈具(Decorative Lamps)以及指向性燈具(Directional Lamps)中。

由以上對於本發明的具體實施例的詳述，可以明顯地看出，本發明的非隔離式電路組件及應用其之燈具主要是在散熱器的頂部設計內縮平台，於內縮平台外套設環狀支撐件，並於內縮平台與環狀支撐件上設置面積大於內縮平台的絕緣導熱片，藉以增加設置於絕緣導熱片上的基板繞過絕緣導熱片而到達散熱器的絕緣距離。因此，本發明無需增大絕緣導熱片整體尺寸即可達到增加絕緣距離的目的，並仍可達到耐電壓的效果，可應用於小型尺寸的散熱結構。此外，本發明可使用較薄的絕緣導熱片，無需使用厚膜成型以延長絕緣距離，可降低基板與散熱器之間的熱阻，進而提升整體導熱與散熱能力。再者，本發明可沿用傳統導電導熱的鋁散熱器，相較於導熱塑膠整體的導熱率來的高，且更可達到高耐電壓效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧燈具

10‧‧‧底座

12‧‧‧散熱器

120‧‧‧內縮平台

122‧‧‧鎖固孔

14‧‧‧環狀支撐件

140‧‧‧通孔

16‧‧‧絕緣導熱片

18‧‧‧光發射器

180‧‧‧光源

182‧‧‧基板

20‧‧‧透鏡結構

200‧‧‧透鏡部

202‧‧‧固定部

204‧‧‧凸轂

22‧‧‧鎖固件

24‧‧‧透鏡蓋

26‧‧‧燈罩

第1圖為繪示依照本發明一實施例之燈具的零件爆炸圖。

第2圖為繪示第1圖中之非隔離式電路組件的組合剖視圖。

1‧‧‧燈具

10‧‧‧底座

12‧‧‧散熱器

120‧‧‧內縮平台

122‧‧‧鎖固孔

14‧‧‧環狀支撐件

140‧‧‧通孔

16‧‧‧絕緣導熱片

18‧‧‧光發射器

180‧‧‧光源

182‧‧‧基板

20‧‧‧透鏡結構

200‧‧‧透鏡部

202‧‧‧固定部

204‧‧‧凸轂

22‧‧‧鎖固件

24‧‧‧透鏡蓋

26‧‧‧燈罩

Claims (14)

1. 一種非隔離式電路組件，包含：一散熱器，具有一內縮平台；一環狀支撐件，套設於該內縮平台的外緣，其中該環狀支撐件的材料包含塑膠；一絕緣導熱片，設置於該內縮平台與該環狀支撐件上，其中該絕緣導熱片的面積大於該內縮平台的面積，且該絕緣導熱片的外緣受該環狀支撐件支撐；以及一光發射器，設置於該絕緣導熱片上。
2. 如請求項1所述之非隔離式電路組件，其中該光發射器進一步包含：一基板，設置於該絕緣導熱片上；以及一光源，設置於該基板上，並經由該基板與該絕緣導熱片熱性連接至該散熱器。
3. 如請求項2所述之非隔離式電路組件，其中該基板的材料包含鋁。
4. 如請求項1所述之非隔離式電路組件，其中該環狀支撐件的內緣的輪廓與該內縮平台的外緣的輪廓互補，並且該環狀支撐件的內緣與該內縮平台的外緣完整密合。
5. 如請求項1所述之非隔離式電路組件，其中該絕 緣導熱片為一導熱矽膠片(Thermal Silicone Pad)。
6. 一種燈具，包含：一散熱器，具有一內縮平台；一環狀支撐件，套設於該內縮平台的外緣，其中該環狀支撐件的材料包含塑膠；一絕緣導熱片，設置於該內縮平台與該環狀支撐件上，其中該絕緣導熱片的面積大於該內縮平台的面積，且該絕緣導熱片的外緣受該環狀支撐件支撐；一光發射器，設置於該絕緣導熱片上；以及一透鏡結構，設置於該光發射器上並包含一凸轂，該環狀支撐件包含一通孔，該通孔適於容納該凸轂。
7. 如請求項6所述之燈具，其中該光發射器進一步包含：一基板，設置於該絕緣導熱片上；以及一光源，設置於該基板上，並經由該基板與該絕緣導熱片熱性連接至該散熱器。
8. 如請求項7所述之燈具，其中該基板的邊緣與該凸轂卡合。
9. 如請求項7所述之燈具，其中該基板的材料包含鋁。
10. 如請求項6所述之燈具，其中該凸轂係中空，該散熱器進一步包含一鎖固孔，並且該透鏡結構適於藉由一鎖固件穿過該凸轂並鎖入該鎖固孔而固定至該散熱器。
11. 如請求項6所述之燈具，其中該絕緣導熱片的邊緣與該凸轂卡合。
12. 如請求項6所述之燈具，其中該透鏡結構包含：一透鏡部，位於該光發射器上方；以及一固定部，環設於該透鏡部的外緣，該凸轂位於固定部的底部，並且該固定部的外緣受該環狀支撐件支撐，其中該光發射器與該絕緣導熱片的外緣夾持於該固定部與該環狀支撐件之間。
13. 如請求項6所述之燈具，其中該環狀支撐件的內緣的輪廓與該內縮平台的外緣的輪廓互補，並且該環狀支撐件的內緣與該內縮平台的外緣完整密合。
14. 如請求項6所述之燈具，其中該絕緣導熱片為一導熱矽膠片(Thermal Silicone Pad)。