TWI530646B - Multi - layer array - shaped light - emitting diode light engine multi - layer heat dissipation structure - Google Patents

Description

多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構

一種照明裝置，尤其是一種多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，且散熱效果優異。

近年來由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)製造技術的突破，使得發光二極體的發光亮度及發光效率大幅提升，因而使得發光二極體逐漸取代傳統的燈管而成為新的照明元件，廣泛地應用於例如汽車照明裝置、手持照明裝置、液晶面板背光源、交通號誌指示燈、指示看板等照明應用。

請參閱第一圖，其係為傳統發光二極體之結構示意圖。如第一圖所示，傳統發光二極體1a包括至少一發光二極體晶片11a、一基板12a以及一封裝體13a，其中發光二極體晶片11a係設置於基板12a上，且與基板12a導接。封裝體13a係封裝發光二極體晶片11a以及基板12a，藉此以構成可發出特定顏色光之發光二極體。發光二極體1a的運作係受一外部驅動電路2a所驅動與控制，因此發光二極體1a於應用時需與具有該驅動電路2a之載體3a導接，俾進行運作。發光二極體於受外部驅動電路驅動與控制而運作時會衍生散熱問題，因此必須有效處理發光二極體散熱的問題才能提升發光效率以及降低散熱處理之成本。傳統解決發光二極體散熱問題的方法可粗略地區分為兩種，其中一種為發光二極體內部之散熱機制，另外一種則為發光二極體外部的輔助散熱機制。發光二極體內部散熱機制一般係於封裝體內部設置導熱元件，以將內部發光二極體晶片於運作時所產生之熱量傳導至封裝體外部，而發光二極體外部的輔助散熱機制則通常可利用散熱器或風扇的設置來輔助發光二極體進行散熱。

雖然傳統的發光二極體可利用內部散熱機制及/或外部輔 助散熱機制來對發光二極體進行散熱，但這些散熱機制所能處理之熱能有限，且無法有效地降低發光二極體之操作溫度，因而影響發光二極體之發光效率，且增加散熱處理之成本。此外，由於發光二極體需利用外部散熱機制來輔助散熱，因此不利於發光二極體與具驅動電路之載體間的連接、配置以及應用。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失且可以降低發光二極體操作溫度以及提升應用性之機制，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

本發明之主要目的在於提供一種多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，主要包含有散熱座、光學模組、殼體、電源供應模組、無線傳輸模組、擴散器以及燈頭。本發明中會產生熱能的構件主要有光學模組、電源供應模組、無線傳輸模組。

其中光學模組，以及電源供應模組、無線傳輸模組係為分開設置，並在光學模組與電源供應模組、無線傳輸模組之間設置散熱座，散熱座的較佳實施例係由實心鋁材製成，利用實心鋁材優異的熱傳導能力，可以將光學模組、電源供應模組及無線傳輸模組所產生的熱能直接吸收並傳導至外部環境空間。

在本發明的一實施例中，散熱座的表面可以塗佈散熱膏。

本發明把會產生熱能的構件分開設置，藉以降低熱能蓄積效應，再利用熱傳導效率優異的散熱座將熱能迅速吸收並傳導至外部環境空間，搭配可讓空氣進入進行熱交換的氣口，使得散除熱能的效率及散熱效果大幅提昇，如此可延長各構件的使用壽命。並使各構件效能長時間能有效發揮。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第二圖，本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的立體示意圖，參閱第三圖，本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的立體分解圖。本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，主要包含有散熱座10、光學模組20、殼體30、電源供應模組40、無線傳輸模組50、擴散器60以及燈頭70。

參閱第四圖，本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的側面剖視圖，並請配合第三圖所示，散熱座10具有第一面101及在第一面101的相反面的第二面103，其中散熱座10由柱體105及散熱鰭片107構成，散熱鰭片107以柱體105為中心而向外以輻射狀排列設置，相鄰的散熱鰭片107之間相隔有間距，其中散熱鰭片107的外端向外並延設有分支結構1071，如此可增加散熱鰭片107的散熱面積，且散熱鰭片107的兩側面呈高低起伏狀(圖面未顯示)，概呈為波浪狀及鋸齒狀，當散熱鰭片107的兩側面呈現高低起伏狀時，與兩側面呈平整表面相比之下，散熱鰭片107的兩側面的表面積會增加許多，換言之，散熱鰭片107有更大用以散逸熱能的散熱面積，因此散熱座10的散熱能力得以大幅提升。其中，該散熱座10係以實心鋁材所製成。

參閱第四圖，光學模組20位於散熱座10的第一面101上，光學模組20的較佳設置位置可以是在散熱座10的第一面101的中心處。其中散熱座10的第一面101上可塗佈有散熱膏(圖面未顯示)，由前文所述可知，散熱膏會介於光學模組20及第 一面101之間，而光學模組20發光時所產生的熱能會被散熱膏直接吸收，並將熱能傳導至散熱座10，最後經由散熱鰭片107將熱能散逸出去。其中，光學模組20可以是陣列型發光二極體光引擎。

殼體30與第二面103相對應並與散熱座10藉螺絲80接合固定，殼體30內部具有容置空間301，且殼體30的側面開設有複數個氣口303。

請參閱第三圖，電源供應模組40位於容置空間301中並對應於第二面103，電源供應模組40至少包含用以驅動光學模組20的光學模組驅動電路(圖面未顯示)，而無線傳輸模組50亦位於容置空間301中並對應於第二面103，其中電源供應模組40及無線傳輸模組50的配置方式可以參閱第三圖所示，將電源供應模組40設置於散熱座10及無線傳輸模組50之間。要注意的是，上述的電源供應模組40與無線傳輸模組50的配置方式視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本發明的範圍。

其中殼體30內可進一步設置有兩支架305，兩支架305用於固定電源供應模組40及無線傳輸模組50，其中該電源供應模組40及該無線傳輸模組50為分隔設置且不實質接觸該殼體30，並且該電源供應模組40及該無線傳輸模組50為水平相對於該等氣口303而設置。其中殼體30及支架305係由模製塑膠(MOLDED PLASTIC)所製成。無線傳輸模組50係包含藍芽(Bluetooth(RTM))傳輸模組、標準IEEE 802.11無線傳輸模組、同時包含藍芽(Bluetooth(RTM))傳輸模組及標準IEEE 802.11無線傳輸模組或其他適當的無線傳輸模組50。擴散器60(diffuser)對應於第一面101並與散熱座10接合固定，其中 擴散器60與散熱座10或散熱座10之上的環型構件可利用凹凸緣卡合而固定，如第四圖之區域A所示。燈頭70係組設於殼體30的底部，用以螺接於燈座(圖面未顯示)中，以接通電源。

於本發明中會產生熱能的構件包含光學模組20、電源供應模組40、無線傳輸模組50，其中光學模組20位於散熱座10的第一面101上，光學模組20所產生的熱能可被散熱膏直接吸收，並將光學模組20所產生的熱能直接傳導至散熱座10，最後經由具有大範圍散熱面積的散熱鰭片107將熱能快速的散逸出去。

電源供應模組40及無線傳輸模組50則位於散熱座10的第二面103上，也就是在第一面101的相反面，電源供應模組40及無線傳輸模組50所產生的熱能可以經氣口303直接排散至外部環境空間，且散熱座10的第二面103也可吸收並排散電源供應模組40及無線傳輸模組50所產生的部份熱能。

綜上所述可知，將會產生熱能的構件分開設置，可以把熱能蓄積效應有效降低，再利用熱傳導效率優異的散熱座10將熱能迅速吸收並傳導至外部環境空間，搭配可讓空氣進入進行熱交換的氣口303，使得散除熱能的效率及散熱效果大幅提昇，如此可延長各構件的使用壽命，並使各構件效能長時間能有效發揮其工作效能。

參閱第五圖，本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構之一實施例示意圖。其中可更進一步包含有座體109，座體109設置於散熱座10的第一面101上，而光學模組20則設置於座體109之上，其中座體109兩側各具有斜面部109a，透過斜面部109a的設置，可增加光學模組20的發光角度，使光學模組20的光照範圍更廣大。其中座體109可與散熱 座10一體成形。

參閱第六圖，本發明之散熱鰭片與殼體相組接的一實施例示意圖。其中殼體30及散熱鰭片10分別設置有相對應的勾部307及勾槽113，勾部307係設於勾槽113中，透過勾部307及勾槽113的卡合作用，藉以將殼體30及散熱座10組設在一起。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧散熱座

101‧‧‧第一面

103‧‧‧第二面

105‧‧‧柱體

107‧‧‧散熱鰭片

1071‧‧‧分支結構

109‧‧‧座體

109a‧‧‧斜面部

113‧‧‧勾槽

20‧‧‧光學模組

30‧‧‧殼體

301‧‧‧容置空間

303‧‧‧氣口

305‧‧‧支架

307‧‧‧勾部

40‧‧‧電源供應模組

50‧‧‧無線傳輸模組

60‧‧‧擴散器

70‧‧‧燈頭

80‧‧‧螺絲

1a‧‧‧發光二極體

11a‧‧‧發光二極體晶片

12a‧‧‧基板

13a‧‧‧封裝體

2a‧‧‧外部驅動電路

3a‧‧‧載體

第一圖係為傳統發光二極體之結構示意圖。

第二圖為本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的立體示意圖。

第三圖為本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的立體分解圖。

第四圖為本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構的側面剖視圖。

第五圖為本發明之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構之一實施例示意圖。

第六圖為本發明之散熱鰭片與殼體相組接的一實施例示意圖。

10‧‧‧散熱座

20‧‧‧光學模組

30‧‧‧殼體

60‧‧‧擴散器

70‧‧‧燈頭

Claims (11)

1. 一種多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，係包含有：一散熱座，具有一第一面及在該第一面反面之一第二面；一光學模組，係位於該散熱座的該第一面；一殼體，對應於該第二面並與該散熱座接合固定，該殼體內部具有一容置空間，且該殼體的側面開設有複數個氣口；一電源供應模組，位於該容置空間中並位於該第二面之下，該電源供應模組包含有一光學模組驅動電路；一無線傳輸模組，位於該容置空間中並位於該第二面之下；以及一擴散器(diffuser)，對應於該第一面並與該散熱座接合固定；其中，該殼體內可進一步設置有兩支架，該兩支架用於固定該電源供應模組及該無線傳輸模組，且該電源供應模組及該無線傳輸模組為分隔設置且未實質接觸該殼體，且該電源供應模組及該無線傳輸模組為水平相對於該等氣口而設置。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該散熱座由一柱體及複數個散熱鰭片構成，該等散熱鰭片以該柱體為中心，向外以輻射狀排列設置，該散熱鰭片的外端向外並延設有一分支結構。
3. 依據申請專利範圍第1項或第2項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該散熱座係以實心鋁材所製成。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，更包含有一散熱膏，該散熱膏塗佈於該第一面。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該光學模組為一陣列型發光二極體光引擎。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該光學模組可位於該第一面之中心 處。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該殼體係由模製塑膠所製成。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該支架係由模製塑膠所製成。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中，該無線傳輸模組係包含一藍芽(Bluetooth(RTM))傳輸模組及一標準IEEE 802.11無線傳輸模組之至少其中之一。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中更包含有一座體，該座體設置於該散熱座的該第一面，而該光學模組則設置於該座體之上，其中該座體兩側各具有一斜面部，其中該座體可與該散熱座一體成形。
11. 依據申請專利範圍第1項所述之多層式陣列形發光二極體光引擎之多層式散熱結構，其中該殼體及該散熱座分別設置有相對應的至少一勾部及至少一勾槽，該至少一勾部係設於該至少一勾槽中。