TWI524034B - Led散熱結構 - Google Patents

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    • F21V17/00Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/10Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
    • F21V17/16Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening by deformation of parts; Snap action mounting
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Description

LED散熱結構
本發明是關於一種LED(發光二極體,Light Emitting Diode)散熱結構,特別是關於在LED的兩側都設置散熱件,以達到比傳統僅在LED單側設置散熱件更佳的散熱效果的LED散熱結構。
一般的照明設備,其光源通常係為日光燈管或普通燈泡所構成,但由於傳統的燈泡的耗電較高,於長時間點亮時會形成使用者或相關單位的經濟負擔,且於丟棄時亦不符環保的要求。因此,近年來,LED(發光二極體,Light Emitting Diode)燈泡被成功的開發。
然而,現有的LED燈泡雖可改善傳統燈泡較為耗電的缺失,但為達一定的亮度,使用較大功率的LED燈時,其會產生高溫,而此高溫除影響LED燈泡的發光效率外,亦將使LED燈泡損壞,而減少其使用壽命。因此解決的LED燈運作時的散熱問題,是不可忽視的。
傳統解決LED燈泡散熱問題的方法為在LED燈泡下方設置散熱結構,通常以CNC(電腦數值控制)金屬切割的方法使用鋁製造成多片散熱鰭片,利用散熱鰭片與空氣接觸的面積以達到散熱效果。但在LED燈泡下方設置散熱鰭片的散熱效果仍然有限,此外使用金屬作為散熱媒介有可能產生天線效應(Antenna Effect),而影響LED燈泡的運作。因此解決這些問題是必要的。
基於上述現有技術的問題,本發明提供一種LED(發光二極體,Light Emitting Diode)散熱結構,較傳統的LED散熱結構有更好的散熱效果,並解決習知技術可能產生天線效應的問題。
根據本發明之目的,提出了一種LED散熱結構,其包含發光模組、第一散熱件及第二散熱件。發光模組可包含基板及設置於基板上的至少一LED。第一散熱件可設置於基板相對於具有LED的一面的另一面,第一散熱件包含複數個第一散熱柱,且複數個第一散熱柱可由基板往第一散熱件的方向凸伸。第二散熱件可設置於基板具有LED的一面,第二散熱件包含至少一開口,至少一開口可對應於至少一LED而設置以使LED產生的光線射出。
較佳地,第二散熱件可包含複數個第二散熱柱,複數個第二散熱柱可設置於至少一LED及第二散熱件的邊緣之間,且複數個第二散熱柱可由基板往第二散熱件的方向凸伸。
較佳地,第一散熱件更可包含散熱筒,散熱筒位於鄰近第一散熱件的中心,且由基板往第一散熱件的方向延伸。
較佳地,複數個第一散熱柱可包含複數個外圈散熱柱,複數個外圈散熱柱設置於第一散熱件的邊緣,且相鄰的外圈散熱柱間的距離相同。
較佳地,複數個第一散熱柱更可包含複數個內圈散熱柱,複數個內圈散熱柱設置於散熱筒及複數個外圈散熱柱之間,且相鄰內圈散熱柱間的距離相同。
較佳地,第二散熱件更可包含複數個散熱肋條,複數個散熱 肋條從第二散熱件的中心向外延伸,且設置於相鄰的開口之間。
較佳地,複數個散熱肋條可包含複數個第一扣合部,複數個第一扣合部可設置於複數個散熱肋條相對於第二散熱件中心的邊緣。
較佳地,第二散熱件更可包含透明保護片,透明保護片具有複數個第二扣合部,以對應複數個第一扣合部將透明保護片扣合於複數個散熱肋條上。
較佳地,第二散熱件更可包含至少一散熱凸部,每一散熱凸部可對應每一開口,且由開口的邊緣向上凸伸。
較佳地,第二散熱件更可包含複數個散熱片,複數個散熱片可由至少一散熱凸部之邊緣向外凸伸。
較佳地,基板可被包覆於第一散熱件及第二散熱件之間。
較佳地,第一散熱件及第二散熱件之材質可為填充石墨之改性塑膠材料,或俗稱導熱塑膠,其具有較一般塑膠材料更高的熱傳導率。
較佳地,LED散熱結構更包含金屬散熱件,金屬散熱件可連接於基板的中心,且由基板往第一散熱件的方向延伸。
較佳地,金屬散熱件之材質係為鋁、銅或銀。
承上所述,本發明提出的LED散熱結構,具有一個或多個以下優點:
(1)本發明之LED散熱結構藉由基板兩側設置的散熱件,使散熱件與空氣的接觸面積達到最大化,以達到良好的散熱效果。
(2)本發明之LED散熱結構,其散熱件使用以石墨為填充材料之導熱塑膠,並以模具射出成型的方式製造,可製造出CNC金屬加工無法製 造的形狀。
(3)本發明之LED散熱結構,其以石墨為填充材料之導熱塑膠為材質製造的散熱件,與傳統鋁製散熱鰭片相比具有價格低廉且重量輕的優勢,且不會產生天線效應。
10‧‧‧第一散熱件
11‧‧‧第一散熱柱
12‧‧‧散熱筒
121‧‧‧固定孔
13‧‧‧外圈散熱柱
14‧‧‧內圈散熱柱
15‧‧‧金屬散熱件
20‧‧‧第二散熱件
21‧‧‧第二散熱柱
22‧‧‧開口
23‧‧‧散熱肋條
231‧‧‧第一扣合部
24‧‧‧透明保護片
241‧‧‧第二扣合部
25‧‧‧散熱凸部
26‧‧‧散熱片
30‧‧‧發光模組
31‧‧‧基板
311‧‧‧固定部
32‧‧‧LED
33‧‧‧導線
第1圖為根據本發明LED散熱結構之第一實施例之爆炸示意圖。
第2圖為根據本發明LED散熱結構之第一實施例之組合示意圖。
第3圖為傳統LED散熱結構與本發明LED散熱結構之比較示意圖
第4圖為根據本發明LED散熱結構之第二實施例之俯視示意圖。
第5圖為根據本發明LED散熱結構之第二實施例之側視示意圖。
第6圖為根據本發明LED散熱結構之第二實施例之仰視示意圖。
第7圖為根據本發明LED散熱結構之第二實施例之爆炸示意圖。
第8圖為根據本發明LED散熱結構之第三實施例之爆炸示意圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本發明配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍,合先敘明。
請參閱第1圖及第2圖,其分別為本發明LED(發光二極體,Light Emitting Diode)散熱結構之第一實施例之爆炸示意圖及組合示意圖。如圖所示,本發明之LED散熱結構可包含第一散熱件10、第二散熱件20及發光模組30。發光模組30可包含基板31、LED32及導線33,電流可經由導線33供應到基板31上的驅動IC及驅動電路(圖中未繪示),進而驅動LED32產生光線。第一散熱件10可設置於基板31相對於具有LED32的一面的另一面,其可包含複數個第一散熱柱11,複數個第一散熱柱11可由基板31往第一散熱件10的方向凸伸。換句話說,第一散熱件10與LED32位於基板31的不同面,而複數個第一散熱柱11的凸伸方向與LED32的發光方向為相反方向。第二散熱件20可設置於基板31具有LED32的一面,其可包含複數個第二散熱柱21及開口22。複數個第二散熱柱21可設置於LED32及第二散熱件20的邊緣之間,且複數個第二散熱柱21可由基板31往第二散熱件20的方向凸伸。換句話說,第二散熱件10與LED32位於基板31的相同面,而複數個第二散熱柱21的凸伸方向與LED32的發光方向為相同方向。開口22可對應基板31上的LED32而設置,以使LED32產生的光線射出。值得一提的是,由於複數個第一散熱柱11及LED32位於基板31的同一面,因此複數個第一散熱柱11必須以不阻擋到LED32發光路徑的前提來設置。
當電流經由導線33流至基板31上的驅動IC及驅動電路時, LED32隨之產生光線。而LED32發光時所產生的熱量,可經由第一散熱件10及第二散熱件20來散熱。換句話說,LED32產生的高溫可經由基板31傳導到第一散熱件10及第二散熱件20,並且進一步地傳導到第一散熱件10的複數個第一散熱柱11,以及第二散熱件10的複數個第二散熱柱21,利用複數個第一散熱柱11及複數個第二散熱柱21與空氣接觸的面積來進行空冷散熱。由於本發明在基板31的兩面皆設有散熱件,因此散熱效果會比傳統只在基板上31相對於LED32另一面設置散熱件來的更佳。
承上所述,在本發明之LED散熱結構之第一實施例中,基板31的尺寸可為50x50x1mm,第一散熱件10及第二散熱件20的尺寸可為50x50x25mm及50x50x14mm,但實際尺寸並不以此為限。複數個第一散熱柱11的形狀可為圓柱狀,靠近基板31的部分較粗而遠離基板31的部分較細,而複數個第二散熱柱21的形狀可為圓柱狀,由於其必須以不阻擋到LED32發光路徑的前提而設置,因此在高度上必須有所限制。但複數個第一散熱柱11及複數個第二散熱柱21之形狀並不以此為限。
基板31可包含鋁、銅、銀等導熱效果良好的金屬材質以與第一散熱件10及第二散熱件20接觸而進行散熱,而第一散熱件10及第二散熱件20之材質可為以石墨為填充材料之導熱塑膠。以石墨為填充材料之導熱塑膠的散熱效果與鋁的散熱效果差異並不大,但其重量僅有鋁的大約一半,而其價格更是鋁的一半以下。有別於傳統鋁製散熱鰭片用CNC(電腦數值控制)金屬切割的方法製造,本發明的第一散熱件10及第二散熱件20可使用導熱塑膠以模具射出成型的方式製造,不會受到CNC方法在形狀上的限制。因此以以石墨為填充材料之導熱塑膠作為LED散熱結構,具有輕量化、價格低的優勢,此外,以以石墨為填充材料之導熱塑膠作為散熱結構更不會如一般鋁製的散熱鰭片,易受到天線效應的影響。
請參閱第3圖,其為傳統LED散熱結構與本發明LED散熱 結構之比較示意圖。如第3圖(a)所示,傳統LED散熱結構具有基板31、設置於基板上31的LED32及設置於基板31另一面的第一散熱件10,當LED32運作時將產生的高溫經由基板31傳導到第一散熱件10進行空冷散熱。如第3圖(b)所示,本發明LED散熱結構與傳統LED散熱結構不同之處在於除了設置第一散熱件10,根據本發明的精神,更在基板31上LED32的同一面設置第二散熱件20,將第二散熱件設置在不影響到LED32發光路徑的區域,以最大化LED散熱結構與空氣的接觸面積。根據本發明的實驗結果,第3圖(a)的散熱結構在LED運作一段預定時間後,其溫度為攝氏90度,而第3圖(b)的散熱結構在LED運作一段預定時間後,其溫度僅有攝氏66度。由此可見,根據本發明精神在基板兩側皆設置散熱件的LED散熱裝置,其運作溫度相較於傳統只在基板單側設置散熱件的LED散熱裝置,有24度的差異。
請參閱第4圖至第7圖,其分別為本發明LED散熱結構之第二實施例之俯視示意圖、側視示意圖、仰視示意圖及爆炸示意圖。如圖所示,本發明之LED散熱結構可包含第一散熱件10、第二散熱件20及發光模組30。發光模組30可包含基板31及LED32,電流可供應到基板31上的驅動IC及驅動電路,進而驅動LED32產生光線。基板31可被包覆於第一散熱件10及第二散熱件20之間。
第一散熱件10可包含複數個第一散熱柱11及第一散熱筒12。複數個第一散熱柱11可由基板31往第一散熱件10的方向凸伸。換句話說,第一散熱件10與LED32位於基板31的不同面,而複數個第一散熱柱11的凸伸方向與LED32的發光方向為相反方向。散熱筒12可位於鄰近第一散熱件10的中心,且由基板31往第一散熱件10的方向延伸,散熱筒12可包含複數個固定孔121以提供LED散熱結構的固定功能。複數個第一散熱柱11可包含複數個外圈散熱柱13及複數個內圈散熱柱14。複數個外 圈散熱柱13設置於第一散熱件10的邊緣,且相鄰的外圈散熱柱13之間的距離相同。複數個內圈散熱柱14設置於第一散熱筒12及複數個外圈散熱柱13之間,且相鄰的內圈散熱柱14之間的距離相同。複數個內圈散熱柱14可為靠近基板31直徑較小且遠離基板31直徑較大的圓柱狀,而複數個外圈散熱柱13可為靠近基板31之橫切面為長方形而遠離基板31之橫切面為圓形的橋墩狀,但複數個內圈散熱柱14及複數個外圈散熱柱13之形狀並不以此為限。
第二散熱件20可包含複數個開口22、複數個散熱肋條23、透明保護片24、複數個散熱凸部25及複數個散熱片26。複數個開口22可對應基板31上的LED32而設置,以使LED32產生的光線射出。複數個散熱肋條23從第二散熱件20的中心向外延伸,且設置於相鄰的開口22之間,亦即,複數個散熱肋條23及複數個開口22互相間隔地排列。複數個散熱肋條23包含複數個第一扣合部231,複數個第一扣合部231可設置於複數個散熱肋條23相對於第二散熱件20中心的邊緣。透明保護片24具有複數個第二扣合部241,以對應複數個第一扣合部231將透明保護片24扣合於複數個散熱肋條23上。換句話說,複數個散熱肋條23的複數個第一扣合部231與透明保護片24的複數個第二扣合部241彼此扣合於第二散熱件20的邊緣。複數個散熱凸部25可對應複數個開口22而設置,且由複數個開口22的邊緣向上凸伸。複數個散熱片26可由複數個散熱凸部25之邊緣向外凸伸。換句話說,相鄰的散熱肋條之間具有一個開口22、一個對應開口22設置的散熱凸部25以及散熱凸部25邊緣的複數個散熱片26。值得注意的是,上述中複數個散熱肋條23、複數個散熱凸部25及複數個散熱片26都必須以不阻擋的LED32發光路徑的前提而設置。
承上所述,當電流被提供至基板31上的驅動IC及驅動電路時,LED32隨之產生光線。而LED32發光時所產生的熱量,可經由第一散 熱件10及第二散熱件20來散熱。換句話說,LED32運作時產生的高溫可經由基板31傳導到第一散熱件10及第二散熱件20,並且進一步地傳導到第一散熱件10的散熱筒12、複數個外圈散熱柱13及複數個內圈散熱柱14,以及第二散熱件10的複數個散熱肋條23、複數個散熱凸部25及複數個散熱片26,利用散熱筒12、複數個外圈散熱柱13、複數個內圈散熱柱14、複數個散熱肋條23、複數個散熱凸部25及複數個散熱片26與空氣接觸的面積來進行空冷散熱。由於本發明在基板31的兩面皆設有散熱件,因此散熱效果會比傳統只在基板上31相對於LED32另一面設置散熱件來的更佳。
基板31可包含鋁、銅、銀等導熱效果良好的金屬材質以與第一散熱件10及第二散熱件20接觸而進行散熱,而第一散熱件10及第二散熱件20之材質可為以石墨為填充材料之導熱塑膠。以石墨為填充材料之導熱塑膠的散熱效果與鋁的散熱效果差異並不大,但其重量僅有鋁的大約一半,而其價格更是鋁的一半以下。有別於傳統鋁製散熱鰭片用CNC(電腦數值控制)金屬切割的方法製造,本發明的第一散熱件10及第二散熱件20可使用以石墨為填充材料之導熱塑膠以模具射出成型的方式製造,不會受到CNC方法在形狀上的限制。因此以以石墨為填充材料之導熱塑膠作為LED散熱結構,具有輕量化、價格低的優勢,此外,以石墨為填充材料之導熱塑膠作為散熱結構更不會如一般鋁製的散熱鰭片,易受到天線效應的影響。
請參閱第8圖,其為根據本發明LED散熱結構之第三實施例之爆炸示意圖。如圖所示,第三實施例與第二實施例不同之處,在於第三實施例中,更可設置金屬散熱件15,金屬散熱件15的形狀可為長條狀,其一端與基板31中心的固定部311連接,且由基板31往第一散熱件10的方向延伸。固定部311及金屬散熱件15之材質可為鋁、銅或銀等導熱效果 良好的金屬,以將LED產生的高溫從基板31傳導到金屬散熱件15上而進行散熱。第一散熱件10則可包含對應金屬散熱件15之一開孔(圖中未繪示),使得金屬散熱件15可從基板31往第一散熱件10的方向延伸。
綜合上述,本發明提出了一種LED散熱結構,其利用基板兩側設置的第一散熱件及第二散熱件,在不影響LED發光路徑的前提下,使得與空氣接觸的散熱面積得以最大化。此外第一散熱件及第二散熱件可以石墨為填充材料之導熱塑膠為材質,利用模具射出成型的方式製造。以石墨為填充材料之導熱塑膠相較於傳統使用鋁經由CNC加工製成的散熱鰭片,具有重量輕、價格低廉的優點,而射出成型的方式更可根據基板及基板上的LED製造出CNC加工無法製造的形狀。顯而易見地,本發明在突破先前之技術下,確實已達到所欲增進之功效,且也非熟悉該項技藝者所易於思及,再者,本發明申請前未曾公開,且其所具之進步性、實用性,顯已符合專利之申請要件,爰依法提出專利申請。
當本發明的實施例參考其例示性實施例被特別顯示及描述時,其可為所屬技術領域具有通常知識者理解的是,在不脫離由以下申請專利範圍及其等效物所定義之本發明的精神及範疇內,可對其進行形式及細節上的各種變更。
10‧‧‧第一散熱件
20‧‧‧第二散熱件
22‧‧‧開口
31‧‧‧基板
32‧‧‧LED

Claims (13)

  1. 一種LED(發光二極體,Light Emitting Diode)散熱結構,其包含:一發光模組,係包含一基板及設置於該基板上的至少一LED;一第一散熱件,係設置於該基板相對於具有該LED的一面的另一面,該第一散熱件包含複數個第一散熱柱,且該複數個第一散熱柱係由該基板往該第一散熱件的方向凸伸;以及一第二散熱件,係設置於該基板具有該LED的一面,該第二散熱件包含至少一開口,該至少一開口係對應於該至少一LED而設置以使該LED產生的光線射出,該第二散熱件更包含複數個散熱肋條,該複數個散熱肋條從該第二散熱件的中心向外延伸,且設置於相鄰的該開口之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該第二散熱件係包含複數個第二散熱柱,該複數個第二散熱柱係設置於該至少一LED及該第二散熱件的邊緣之間,且該複數個第二散熱柱係由該基板往該第二散熱件的方向凸伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該第一散熱件更包含一散熱筒,該散熱筒位於鄰近該第一散熱件的中心,且由該基板往該第一散熱件的方向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之LED散熱結構,其中該複數個第一散熱柱包含複數個外圈散熱柱,該複數個外圈散熱柱設置於該第一散熱件的邊緣,且相鄰的該外圈散熱柱間的距離相同。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之LED散熱結構,其中該複數個第一散熱柱更包含複數個內圈散熱柱,該複數個內圈散熱柱設置於該散熱筒及該複數個外圈散熱柱之間,且相鄰該內圈散熱柱間的距離相同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該複數個散熱肋條包含複數個第一扣合部,該複數個第一扣合部係設置於該複數個散熱肋條相對於該第二散熱件中心的邊緣。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之LED散熱結構,其中該第二散熱件更包含一透明保護片,該透明保護片具有複數個第二扣合部,以對應該複數個第一扣合部將該透明保護片扣合於該複數個散熱肋條上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該第二散熱件更包含至少一散熱凸部,每一該散熱凸部係對應每一該開口,且由該開口的邊緣向上凸伸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之LED散熱結構,其中該第二散熱件更包含複數個散熱片,該複數個散熱片係由該至少一散熱凸部之邊緣向外凸伸。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該基板係被包覆於該第一散熱件及該第二散熱件之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其中該第一散熱件及該第二散熱件之材質係為以石墨為填充材料之導熱塑膠。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之LED散熱結構,其更包含一金屬散熱件,該金屬散熱件係連接於該基板的中心,且由該基板往該第一散熱件的方向延伸。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之LED散熱結構,其中該金屬散熱件之材質係為鋁、銅或銀。
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