TWI502151B - 具有過溫保護功能之發光裝置 - Google Patents

Description

具有過溫保護功能之發光裝置

本發明係有關於一種發光裝置，尤指一種具有過溫保護功能之發光裝置。

發光二極體(light emitting diode,LED)具有高發光效率、 使用壽命長、體積小及環保無汞等特點，以逐漸地取代白熾燈泡及螢光燈具，被廣泛地應用於室內外照明。

然而，相較於其他光源而言，發光二極體的功率愈大，愈容易產生散熱的問題，其主因在於發光二極體無法透過紅外線輻射以進行散熱。一般而言，過高的工作溫度會使得發光二極體減少光輸出量(光衰)及產生色偏，並加速發光二極體的老化，致使發光二極體使用壽命縮短。

為避免發光二極體產生光衰、色偏、老化等問題，則必須避免發光二極體操作於過高的工作溫度。如第一圖所示，為一習知之具有高溫切斷功能之發光裝置之電路圖。該發光裝置10包含一發光元件12、一電阻器14及一保險絲16，該電阻器14及該保險絲16分別串聯電連接於該發光元件12；其中，該發光元件12可為交流電驅動之發光二極體。該發光裝置10係電連接於一交流電壓源ACV，藉由交流電壓源ACV提供之電力以點亮該發光元件12。

雖然該保險絲16的成本低廉，可有效地降低製造成本，但當該保險絲16的工作溫度及工作電流過高時，該保險絲16將損壞，且由於保險絲16為一次性元件，因此，當該保險絲16損壞時，係使得電氣迴路斷路，則該交流電壓源ACV無法傳遞至該發光元件12，該發光元件12也無法再被點亮。

當然，使用者可以藉由更換一新的保險絲使連接該交流電壓源ACV及該發光元件12，然而該保險絲16無法自動 復歸之缺點係使得使用該發光裝置10的便利度降低。

為解決前述問題，部分產商提出如第二圖所示之改良式發光裝置20，該發光裝置20包含一基板22、一發光二極體24及一熱敏電阻器26，該發光二極體24及該熱敏電阻器26分別地設置於該基板22上，該發光二極體24及該熱敏電阻器26係通過一焊線28以形成串聯電連接。該熱敏電阻器26的電阻值係於該發光裝置20之工作溫度超過一預定值時大幅地上升，藉以避免一電源導通至該發光二極體24。

然而，由於該熱敏電阻器26及該發光元件24設置於同一水平面上，且該熱敏電阻器26設置極鄰近於該發光二極體24，因而該熱敏電阻器26係長時間地操作於高溫環境中，如此將使得該熱敏電阻器26的靈敏度將受影響，並可能導致該熱敏電阻器26損壞。其次，當該熱敏電阻器26損壞時，由於該熱敏電阻器26及該發光二極體24係利用半導體製程製得，無法由使用者修復，故當該熱敏電阻器損壞時，則該發光裝置20將無法在被使用。再者，該發光二極體24發出的光線係容易受到該熱敏電阻器26的阻擋，而致使該發光裝置20的出光均勻度下降。

鑒於先前技術所述，本發明之一目的，在於提供一種具過溫保護功能之發光裝置，該具有過溫保護功能之發光裝置係依據其發光元件的溫度以決定電源之供應與否，進而提供保護發光元件之功效。

為達上述目的，本發明提供一種具有過溫保護功能之發光裝置，該具有過溫保護功能之發光裝置，包含一殼體、一發光元件及一過溫保護元件，該殼體包含一上端部、一相反於該上端部之下端部以及二連通該上端部及該下端部之容置空間；該發光元件設置於該上端部；該過溫保護元件設置於其中之一容置空間中，並串聯電連接於該發光元件及一電源之間，該過溫保護元件係感測該發光元件之溫度，並依據所感測之該工作溫度以切換於導通及斷開之間，使點亮或關閉該發光元件。

根據本創作的一具體實施例，其中該發光元件的溫度大於等於一觸發溫度，該過溫保護元件的電阻值係上升，藉以阻斷該電源傳遞至該發光元件，當該發光元件的溫度小於該觸發溫度，該過溫保護元件的電阻值係下降，藉以使該電源通過該過溫保護元件傳遞至該發光元件。

根據本創作的一具體實施例，其中該電阻器、該發光元件及該過溫保護元件為串聯連接。

根據本創作的一具體實施例，其中該過溫保護元件為正溫度係數特性。

根據本創作的一具體實施例，其中該過溫保護元件為熱敏電阻器。

根據本創作的一具體實施例，其中該等容置空間具有間隔地設置於該殼體上。

根據本創作的一具體實施例，其中該發光元件為交流 發光二極體。

根據本創作的一具體實施例，其中該殼體係使用陶瓷材料燒結成型。

根據本創作的一具體實施例，該具有過溫保護功能之發光裝置更包含一燈罩，安裝於該上端部，該發光元件位於該殼體及該燈罩之間；以及二導電接腳，其中之一導電接腳電連接於該電阻器，另一導電接腳電連接於該過溫保護元件。

根據本創作的一具體實施例，其中該殼體為圓柱體，該燈罩為半球狀。

本發明之發光裝置係藉由過溫保護元件以感測發光元件的溫度，並藉由所感測的溫度以決定電源的供應與否，如此一來，可有效地避免發光元件持續地超過於高溫狀態下而導致之光衰、色偏與老化問題，藉以提高該發光裝置的使用壽命。

配合參閱第三圖，為本發明之具有過溫保護功能之發光裝置之剖視圖。該具有過溫保護功能之發光裝置30包含一殼體32、一發光元件34、一電阻器36及一過溫保護元件38。該具有過溫保護功能之發光裝置30係於該發光元件34的工作溫度超過一觸發溫度Tt時，斷開導通至該發光元件34的電流，藉以避免該發光元件34損壞。

該殼體32可使用陶瓷材料燒結成型，因而具有與半導 體製程之元件具有相近的熱膨脹係數以及高耐熱能力。該殼體32之外型可設計為圓狀體、多邊柱體、不規則柱體或如同一般燈泡之杯狀體。該殼體32包含一上端部320、相反於該上端部320之一下端部322，以及連通該上端部320及該下端部322之二容置空間324。該等容置空間324具有間隔地設置於該殼體32上，意即該等容置空間324皆為獨立空間，且無連通關係。

該發光裝置30更包含設置於該下端部322之二導電接腳33，該等導電接腳33用以與一外部之電源40(如第四圖所示)形成電性連接，藉以取得點亮該發光元件34之電力。

該發光元件34設置於該上端部320，且該發光元件34係朝向相反於該下端部322之方向發出光線。該發光元件34較佳地為交流發光二極體(AC LED)，該交流發光二極體可直接使用交流電源，如：AC110伏特(voltage，V)，以驅動之。當然，於實際使用時，該發光元件34也可以為直流電驅動的發光二極體，並藉由一直流電源(如：DC5V)以驅動之。

該發光元件34之一端連接於該電阻器36，該發光元件34之另一端連接於該過溫保護元件38，藉此，該電阻器36、該發光元件34及該過溫保護元件38係為串聯電連接，如第四圖所示。其中，該電阻器36及該過溫保護元件38之接腳可以分別地藉由焊接製程以直接地連接於該發光元件 34的接腳，使該電阻器36、該發光元件34及該過溫保護元件38形成電性連接；或者，該電阻器36、該過溫保護元件38及該發光元件34的接腳可以分別地焊接於一電路層(未圖示)上，並藉由該電路層以使得該電阻器36、該過溫保護元件38及該發光元件34形成電性連接。

該電阻器36及該過溫保護元件38分別地設置於該等容置空間324中，並分別地電連接於該發光元件34及該等導電接腳33。該過溫保護元件38係用以感測該發光元件34的溫度，並依據所感測的溫度以決定導通或截止該發光元件34。於本實施例中，該過溫保護元件38具有正溫度係數(positive temperature coefficient，PTC)特性，例如為村田製作所(MURATA MANUFACTURING CO.,LTD)之具有正溫度係數之熱敏電阻器，該過溫保護元件38之溫度-電阻值之特性曲線圖如第五圖所示。當該過溫保護元件38所感測到的溫度大於等於一觸發溫度Tt時，該過溫保護元件38之電阻值將於短時間內迅速增加；而後，當該過溫保護元件38所感測到的溫度下降並小於該觸發溫度Tt時，則該過溫保護元件38的電阻值將回復至正常範圍，並趨於一定值。因此，當該發光元件34的溫度大於等於該過溫保護元件38之該觸發溫度Tt時，則該過溫保護元件38之高電阻將使該電源40及該發光元件34之間形成斷路狀態，藉以熄滅該發光元件34，以達到過溫保護之功能。而當該發光元件34的溫度因短暫的熄滅而逐漸下降並小於該觸發溫度Tt時，則該過溫保護 元件38的電阻值也回復正常值，並重新導通該發光元件34。藉由該過溫保護元件38可自動歸復之特性，可以有效地避免該發光元件34因長期操作於高溫下所產生之老化及光衰問題，並且，將該過溫保護元件38設置於該殼體30之該容置空間324中，可避免該發光元件34發出的光線受到該過溫保護元件38的阻擋，以至於產生出光均勻度不佳的問題。再者，當該過溫保護元件38損壞時，使用者可以由該容置空間324中取出損壞之過溫保護元件38，並將功能正常之過溫保護元件38重新置入該容置空間324中，即可重新點亮該發光裝置10。

此外，該發光裝置30更可以包含一燈罩42，該燈罩42係安裝於該殼體30之該上端部320，使該發光元件34位於該殼體30及該燈罩42之間，該燈罩42設計用來調整該發光元件34發出之光線的光型，以使該發光裝置30適用於不同的照明領域。於本實施例中，該燈罩42係呈半球狀，可用以擴大由該發光元件34發出之光線的出光角度，當然，該燈罩42也可設計用以縮小該發光元件34發出之光線的出光角度。該燈罩42係使用透光材質製作而成，並可依透光率(rate of transmission)的不同而為透明狀或半透明狀。

綜上所述，本發明之發光裝置30係藉由過溫保護元件38感測發光元件34的溫度，並根據所感測的溫度以決定電源40的供應與否，如此一來，可有效地避免發光元件34持續地超過於高溫狀態下而導致之光衰、色偏與老化問題， 進而可提高該發光裝置30的使用壽命。

然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利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意圖保護之範疇。

10‧‧‧具有高溫切斷功能之發光裝置

12、34‧‧‧發光元件

14、36‧‧‧電阻器

16‧‧‧保險絲

20‧‧‧發光裝置

22‧‧‧基板

24‧‧‧發光二極體

26‧‧‧熱敏電阻器

28‧‧‧焊線

30‧‧‧具有過溫保護功能之發光裝置

32‧‧‧殼體

320‧‧‧上端部

322‧‧‧下端部

324‧‧‧容置空間

33‧‧‧導電接腳

38‧‧‧過溫保護元件

40‧‧‧電源

42‧‧‧燈罩

第一圖為一習知具有高溫切斷功能之發光裝置之電路圖。

第二圖為另一習知之發光裝置之剖視圖。

第三圖為本發明之具有過溫保護功能之發光裝置之剖視圖。

第四圖為本發明之具有過溫保護功能之發光裝置之電路圖。

第五圖為過溫保護元件之溫度-電阻值之特性曲線圖。

30‧‧‧發光裝置

32‧‧‧殼體

320‧‧‧上端部

322‧‧‧下端部

324‧‧‧容置空間

33‧‧‧導電接腳

34‧‧‧發光元件

36‧‧‧電阻器

38‧‧‧過溫保護元件

42‧‧‧燈罩

Claims (10)

1. 一種發光裝置，包含：一殼體，包含一上端部、一相反於該上端部之下端部、一連通該上端部及該下端部之第一容置空間以及一連通該上端部與該下端部之第二容置空間，該第一容置空間與該第二容置空間具有間隔地設置於該殼體內；一發光元件，設置於該上端部；以及一電阻器，位於該第一容置空間中，該電阻器電連接於該發光元件；一過溫保護元件，位於該第二容置空間中，該過溫保護元件電連接於該發光元件及該電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中當該發光元件的溫度大於等於一觸發溫度，切斷導通至該發光元件的電流。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該電阻器、該發光元件及該過溫保護元件為串聯連接。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該過溫保護元件為正溫度係數特性。
5. 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該過溫保護元件為熱敏電阻器。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中該第一容置空間包含一上端開口以及一下端開口，該上端開口位於該上端部，而該下端開口位於該下端部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該發光元件為交流發光二極體。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該殼體包括陶瓷材料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，更包含：一燈罩，安裝於該上端部，該發光元件位於該殼體及該燈罩之間；一第一導電接腳，該第一導電接腳電連接於該電阻器；以及一第二導電接腳，該第二導電接腳電連接於該過溫保護元件。
10. 如申請專利範圍第9項所述之發光裝置，其中該殼體為圓柱體。