TWI510741B - 發光裝置 - Google Patents

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TWI510741B TW102118649A TW102118649A TWI510741B TW I510741 B TWI510741 B TW I510741B TW 102118649 A TW102118649 A TW 102118649A TW 102118649 A TW102118649 A TW 102118649A TW I510741 B TWI510741 B TW I510741B
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Description

發光裝置
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種具有較佳散熱效果的發光裝置。
隨著光電技術的演進，發光元件的發光機制也從熱致發光(thermoluminescence)演進為電致發光(electroluminescence,EL)。電致發光機制的發光元件為了達到不同的發光顏色，採用螢光粉體來轉換發光元件所發出的光的波長為其中一種常用的方法。
以發光二極體燈具而言，為了達到不同發光顏色，通常會將波長轉換罩配置於發光二極體光源模組的上方。當發光二極體光源模組所發出的光照射至波長轉換罩時，則開始進行白光轉換。然而，發光二極體光源模組所產生的熱能以及白光轉換過程中所產生的熱能皆會累積於波長轉換罩上，進而造成波長轉換罩的溫度上升。由於波長轉換罩是由螢光粉體與高分子材料或玻璃所組成，而螢光粉體遇高溫會產生熱消光現象(Thermal Quenching Of Luminescence)，因此將造成波長轉換罩的螢光轉換效能降低， 進而產生色偏現象。
本發明提供一種發光裝置，其導熱結構直接接觸波長轉換罩，以將發光元件所產生的熱快速帶走，可有效降低波長轉換罩的熱消光現象。
本發明的發光裝置，其包括一基座、至少一發光元件、一波長轉換罩以及一導熱結構。發光元件配置於基座上且與基座電性連接。波長轉換罩配置於基座上且覆蓋發光元件。導熱結構配置於基座上且直接接觸波長轉換罩。
在本發明的一實施例中，上述的導熱結構的材質係選自於銀、金、銅、鉑、錫、鋁、奈米碳管以及石墨烯至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的導熱結構，更包括：一散熱座，其中基座配置於散熱座上。
在本發明的一實施例中，上述的散熱座的材料係選自於鋁、錫、銅、銀、金以及陶瓷至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的發光裝置，更包括：一反射材料層，配置於導熱結構上。
在本發明的一實施例中，上述的反射材料層的材質係選自於銀、鉻、鎳以及鋁至少其中之一。
在本發明的一實施例中，上述的反射材料層為一布拉格反射鏡(Distributed Bragg Reflector,DBR)。
在本發明的一實施例中，上述的導熱結構佔波長轉換罩的表面積的5%至40%。
在本發明的一實施例中，上述的導熱結構為一網狀導熱結構、一片狀導熱結構、一管狀導熱結構或一多角狀片體組成的導熱結構。
在本發明的一實施例中，上述的網狀導熱結構的網狀圖案包括矩形或三角形。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換罩具有彼此相對的一內表面與一外表面。導熱結構接觸波長轉換罩的內表面、外表面或同時接觸內表面及外表面。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換罩具有彼此相對的一第一內表面以及一第一外表面，而導熱結構具有彼此相對的一第二內表面以及一第二外表面。導熱結構的第二內表面與第二外表面分別和波長轉換罩的第一內表面與第一外表面共平面。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換罩上的一頂點至基座上的最大垂直距離與導熱結構的高度的比值介於0.9至2之間。
基於上述，由於本發明的導熱結構配置於基座上且直接接觸波長轉換罩，因此導熱結構可將發光元件所產生的熱經由基座快速帶走，而不會使發光元件所產生的熱集中於波長轉換罩上，可有效降低波長轉換罩的熱消光現象。簡言之，本發明的發光裝置可具有較佳的散熱效果且可有效避免產生熱消光現象。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100a、100a’、100b、100b1、100b2、100b3、100c、100d、100e‧‧‧發光裝置
110‧‧‧基座
112‧‧‧散熱座
120‧‧‧發光元件
130a、130a’、130b、130b1、130b2、130b3‧‧‧波長轉換罩
131a‧‧‧弧形頂蓋
132a‧‧‧內表面
132b‧‧‧第一內表面
133a‧‧‧側牆
134a‧‧‧外表面
134b‧‧‧第一外表面
135a‧‧‧頂點
140a、140b、140c、140d‧‧‧導熱結構
142d‧‧‧第二內表面
144d‧‧‧第二外表面
150‧‧‧反射材料層
D‧‧‧最大垂直距離
H1、H2‧‧‧高度
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖1B繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖2繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖3A繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖3B繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖3C繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖4繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖5繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。
圖6繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面 立體示意圖。
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。請參考圖1A，在本實施例中，發光裝置100a包括一基座110、至少一發光元件120(圖1A中僅示意地繪示一個)、一波長轉換罩130a以及一導熱結構140a。詳細來說，發光元件120配置於基座110上且與基座110電性連接。波長轉換罩130a配置於基座110上且覆蓋發光元件120。導熱結構140a配置於基座110上且直接接觸波長轉換罩130a。
具體來說，本實施例之發光元件120例如是一發光二極體，用以產生光線。波長轉換罩130a具有彼此相對的一內表面132a與一外表面134a，其中導熱結構140a直接接觸波長轉換罩130a的內表面132a。如圖1A所示，本實施例之導熱結構140a例如是一網狀導熱結構，其中網狀導熱結構的網狀圖案例如是矩形，但並不以此為限。較佳地，本實施例之導熱結構140a佔波長轉換罩130a的內表面132a表面積的5%至40%，其中若小於5%會使導熱效果不佳，而若大於40%則會造成遮光，影響出光效率。特別是，波長轉換罩上的一頂點135a至基座110上的最大垂直距離D與導熱結構140a的高度H1的比值介於0.9至2之間，視實際需求去設置導熱結構的高度H1，以獲得較佳的導熱效果又不至於影響出光。此處，導熱結構140a的材質可選擇自具有高導熱效果及高反 射率的材質，例如是銀、金、銅、鉑、錫以及鋁至少其中之一；或者是，可選擇自導熱率較佳的材質，例如是奈米碳管或石墨烯。如此一來，導熱結構140a除了可快速將發光元件120所產生的熱經由基座110快速帶走，而不會集中或停留於波長轉換罩130a上之外，導熱結構140a的結構設計以及材料選擇亦可增加發光元件120的出光效果，進而提高整體發光裝置100a的出光效率。
圖1B繪示為本發明的另一實施例的一種發光裝置的局部剖面立體示意圖。請參考圖1B，在本實施例中之發光裝置100a，與圖1A之發光裝置100a相似，差異之處僅在於：本實施例之發光裝置100a’更包括一散熱座112，其中基座110配置於散熱座112上。透過散熱座112和導熱結構140a的設置，使得導熱結構140a可將發光元件120所產生的熱經由散熱座112快速散至外界且可以導到外部的其他導熱構件例如散熱鰭片上(圖未繪示)。較佳地，散熱座112的材料係選自於鋁、錫、銅、銀、金以及陶瓷至少其中之一，可有效提高發光裝置100a’的散熱效率。更特別地是，散熱座112因為具有一高度，可墊高配置於基座110上的發光元件120，使出光角度可以更大(即全周角)。
需說明的是，本實施例並不限定導熱結構140a與波長轉換罩130a之間的相對配置關係。於其他實施例中，請參考圖2，本實施例之波長轉換罩130a’例如是由一弧型頂蓋131a以及一側牆133a所組成，其中側牆133a連接於弧型頂蓋131a與基座110之間，且側牆133a垂直立於基座110並圍繞發光元件120。發光 裝置100b的導熱結構140b例如是一網狀導熱結構，例如是具有矩形的網狀圖案的網狀導熱結構，其配置於波長轉換罩130a’的內表面132a上且僅位於側牆133a上。意即，導熱結構140b的高度H2小於波長轉換罩130a’的頂點135a至基座110上的最大垂直距離D。此處，最大垂直距離D與高度H2的比值較佳是2，也就是導熱結構140b的高度只有波長轉換罩130a’的頂點135a至基座110上的最大垂直距離D的一半。此設計可使導熱效果和不遮光的設計達到最佳平衡。
當然，本實施例不限定波長轉換罩130a’的樣態，除了例如圖2般具有弧型頂蓋131a和側牆133a的子彈型外，波長轉換罩也可以例如為圖3A發光裝置100b1中的波長轉換罩130b1的外形輪廓為半球型；或者是，如圖3B發光裝置100b2中的波長轉換罩130b2的外形輪廓為球型；或者是，如圖3C發光裝置100b3中的波長轉換罩130b3的外形輪廓具有大體上球體及窄頸部分的型態，可視實際情況需求，於此並不加以限定。
或者是，請參考圖4，發光裝置100c的導熱結構140c例如是一網狀導熱結構，例如是類三角形的網狀圖案之網狀導熱結構，其配置於波長轉換罩130a的外表面134a上，其中三角形的網狀圖案可有效減少遮光。此處，導熱結構140a佔波長轉換罩130a的外表面134a表面積的5%至40%。或者是，於其他未繪示的實施例中，導熱結構亦可同時配置於波長轉換罩的內表面與外表面上。
或者是，請參考圖5，發光裝置100d的導熱結構140d例如是一網狀導熱結構，且具有彼此相對的一第二內表面142d以及一第二外表面144d。波長轉換罩130b具有彼此相對的一第一內表面132b以及一第一外表面134b。特別是，導熱結構140d的第二內表面142d與第二外表面144d分別和波長轉換罩130b的第一內表面132b與第一外表面134b實質上共平面。意即，導熱結構140d與波長轉換罩130b相互嵌合。如此一來，發光元件120所產生的熱除了可直接由導熱結構140d傳遞至外界外，亦可由導熱結構140d經由基座110快速帶走，而不會集中或停留於波長轉換罩130b上。
當然，本實施例亦不限定導熱結構140a、140b、140c、140d的結構形態，雖然此處所提及的導熱結構140a、140b、140c、140d具體化為網狀導熱結構，即具有較大的散熱表面積。但於其他未繪示的實施例中，導熱結構亦可為一片狀導熱結構、一管狀導熱結構，或者是一由多角狀片體(例如五角形片體或六角形片體)所組成的導熱結構，此仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。
此外，為了更進一步提高發光元件120的出光效果，請參考圖6，本實施例之發光裝置100e亦可更包括一反射材料層150，其中反射材料層150配置於導熱結構140a上。此處，反射材料層150的材質例如係選自於銀、鉻、鎳以及鋁至少其中之一；或者是，反射材料層150為一布拉格反射鏡。
綜上所述，由於本發明的導熱結構配置於基座上且直接接觸波長轉換罩，因此導熱結構可將發光元件所產生的熱快速帶走，而不會使發光元件所產生的熱集中於波長轉換罩上，可有效降低波長轉換罩的熱消光現象。簡言之，本發明的發光裝置可具有較佳的散熱效果且可有效避免產生熱消光現象。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故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。
100a‧‧‧發光裝置
110‧‧‧基座
120‧‧‧發光元件
130a‧‧‧波長轉換罩
132a‧‧‧內表面
134a‧‧‧外表面
135a‧‧‧頂點
140a‧‧‧導熱結構
D‧‧‧最大垂直距離
H1‧‧‧高度

Claims (13)

  1. 一種發光裝置，包括：一基座；至少一發光元件，配置於該基座上且與該基座電性連接；一波長轉換罩，配置於該基座上且覆蓋該發光元件；以及一導熱結構，配置於該基座上且共形地直接接觸該波長轉換罩。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該導熱結構的材質係選自於銀、金、銅、鉑、錫、鋁、奈米碳管以及石墨烯至少其中之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，更包括：一散熱座，其中該基座配置於該散熱座上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光裝置，其中該散熱座的材料係選自於鋁、錫、銅、銀、金以及陶瓷至少其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，更包括：一反射材料層，配置於該導熱結構上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中該反射材料層的材質係選自於銀、鉻、鎳以及鋁至少其中之一。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中該反射材料層為一布拉格反射鏡。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該導熱結構佔該波長轉換罩的表面積的5%至40%。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該導熱結構為一網狀導熱結構、一片狀導熱結構、一管狀導熱結構或一多角狀片體組成的導熱結構。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置，其中該網狀導熱結構的網狀圖案包括矩形或三角形。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該波長轉換罩具有彼此相對的一內表面與一外表面，該導熱結構接觸該波長轉換罩的該內表面、該外表面或同時接觸該內表面及該外表面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該波長轉換罩具有彼此相對的一第一內表面以及一第一外表面，而該導熱結構具有彼此相對的一第二內表面以及一第二外表面，該導熱結構的該第二內表面與該第二外表面分別和該波長轉換罩的該第一內表面與該第一外表面共平面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該波長轉換罩上的一頂點至該基座上的最大垂直距離與該導熱結構的高度的比值介於0.9至2之間。
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