TWI539109B - 發光二極體燈泡 - Google Patents

Description

發光二極體燈泡

本發明係關於一種發光二極體燈泡，尤其利用一固定件將一發光二極體承載板、一散熱件、及一支撐件固定在一起。

用於固態照明裝置的發光二極體(light-emitting diode；LED)具有耗能低、低發熱、操作壽命長、防震、體積小、反應速度快以及輸出的光波長穩定等良好光電特性，因此發光二極體被廣泛地應用於家用照明以及儀器指示燈等光電產品。隨著光電科技的發展，固態照明在照明效率、操作壽命以及亮度等方面有顯著的進步，因此近年來發光二極體已經被應用於一般的照明用途上。

因此，本發明係關於一種低成本且易組裝之發光二極體燈泡。

發光二極體燈泡包含一散熱件，具有一腔體；一承載板，設置於散熱件上；一支撐件，係容納在腔體內；以及一固定件，係將承載板、散熱件、及支撐件固定在一起。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下

10‧‧‧燈罩

20‧‧‧散熱件

201‧‧‧第一機構件

2011‧‧‧上表面

2012‧‧‧側表面

2013‧‧‧下表面

202‧‧‧第二機構件

203‧‧‧兩第一通孔

204‧‧‧第二通孔

205‧‧‧腔體

30‧‧‧支撐件

301‧‧‧第一支撐部

3011‧‧‧兩通道

302‧‧‧第二支撐部

40‧‧‧承載板

401‧‧‧兩第一穿孔

402‧‧‧第二穿孔

50‧‧‧發光二極體裝置

60‧‧‧固定件

70‧‧‧電連接件

第1圖為本發明之一實施例中一發光二極體燈泡之立體圖。

第2圖為本發明之一實施例中一發光二極體燈泡之棒炸圖。

第3圖為本發明之一實施例中一發光二極體燈泡之立體 圖，其無包含燈罩。

第4圖為本發明之一實施例中一發光二極體燈泡之立體圖。

第5圖為本發明之一實施例中散熱件之剖面圖。

第6圖為本發明之一實施例中一製造發光二極體燈泡之流程圖。

第1及2圖顯示本發明之一實施例中一發光二極體燈泡。參照第1及2圖，發光二極體燈泡包含一燈罩10、一散熱件20、一支撐件30、一承載板40、發光二極體裝置50、兩固定件60；及一電連接件70。燈罩10係為半球形或類半球形，且可由透明、半透明、或不透明之材質所組成，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、或聚氨酯(PU)。在本實施例中，燈罩10為不透明。

第3及4圖顯示本發明之一實施例中發光二極體燈泡。參照第2、3及4圖，發光二極體裝置50設置於承載板40上。散熱件20包含一第一機構件201及一第二機構件202。第一機構件201包含一上表面2011、一下表面2013及一側表面2012。側表面2012係從上表面2011延伸至下表面2013。第二機構件202係圍繞並全部或部份包覆第一機構件201之側表面2012及覆蓋第一機構件201之部分上表面2011。承載板40係設置在未被第二機構件202覆蓋之上表面2011上。第一機構件201係包含金屬，例如：鋁、銅、鐵、錫，以將發光二極體裝置50所產生之熱可利用傳導及對流方式帶離發光二極體燈泡。第二機構件202可為電絕緣材料，其包含塑膠，例如：聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體(ABS)或ABS和PC的混和物、或陶瓷材料，例如：氧化鋁(Al₂O₃)，陶瓷材料可由厚膜製程(thick film)、低溫共燒製程(LTCC)與薄膜製程等方式製作而成。第二機構件202可幫助由發光二極體裝置50產生的熱藉由傳導、對流或輻射的方式離開發光二極體燈泡。藉由第一機構件201及第二機構件202之材料特性，散熱件20可以選擇不需形成鰭片於其外部，即可 有效將發光二極體裝置50產生的熱帶離發光二極體燈泡。因此，本實施例中之第二機構件202之外表面係為平整、平滑之結構。然而，若因設計之需求，亦可以選擇在散熱件20之適當位置上形成鰭片或其他輔助散熱結構。承載板40可為一電路板(PCB)，以與發光二極體裝置50以及電連接件70形成電連接。電路板的基板材料包含金屬、熱塑性材料、熱固性材料、或陶瓷材料。金屬包含鋁、銅等。熱固性材料包含酚醛樹脂(Phonetic)、環氧樹脂(Epoxy)、雙馬來醯亞胺三嗪樹脂(Bismaleimide Triazine)或其組合。熱塑性材料包含聚亞醯胺樹脂(Polyimide resin)、聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene)等。陶瓷材料包含氧化鋁、氮化鋁、碳化矽鋁等。

發光二極體裝置50可包含一個或複數個彼此串聯及/或並聯之發光二極體。本說明書中之發光二極體可為封裝後之發光二極體或是未封裝之發光二極體，未封裝之發光二極體係例如發光二極體晶粒。於一實施例中，發光二極體裝置50包含複數個固定於一載板上之發光二極體，發光二極體間係透過導線或預置電路形成串聯及/或並聯，且各個發光二極體的順向電壓約為2~3V(下稱「低壓發光二極體」)。於另一實施例中，發光二極體裝置50中至少一個發光二極體之順向電壓係大於低壓發光二極體，例如12V、24V、48V等(下稱「高壓發光二極體」)。具體言之，由別於打線方式，高壓發光二極體係藉由半導體製程在一共同基板上形成數個彼此電連結之發光二極體單元(即至少具有發光層之發光二極體結構)，即此數個發光二極體單元無個別基板而是形成於一共同基板之上，此共同基板可以為長晶基板或非長晶基板。此外，發光二極體可為藍光發光二極體，其波峰值大約位於430nm到480nm；或紅光發光二極體，其波峰值大約位於600nm到660nm之間。再者，藍光發光二極體上可設有一螢光粉層，其可受藍光發光二極體發出的光所激發而發出黃光或是黃綠光(其波峰值大約位於540nm到590nm之間)。螢光粉層可包含一種或多種螢光粉體(例如：紅色螢光粉、綠色螢光粉或黃色螢光粉)混在一膠質中。選擇性地，螢光粉層可包含多層結構，每一層結構包含不同之螢光粉體(例如：一層紅色螢光粉、一層綠色螢光粉或 一層黃色螢光粉)。在一實施例中，發光二極體可排成一陣列或一長條狀。當發光二極體係以長條狀排列在承載板40上時，承載板40之形狀亦可為長條狀，且其寬度可小於1cm、長度可大於3cm以形成發光二極體燈絲(Filament)。在另一實施例中，發光二極體可至少包含兩個發光層(active layer)互相垂直堆疊。兩個發光層可發出相同或不同的光。

參照第3及4圖，在本實施例中，承載板40係為一圓形。於另一實施例中，承載板40可為長方形、正方形、或多邊形。承載板40具有兩第一穿孔401，係形成於承載板40之外緣上；及一第二穿孔402，亦係形成於承載板40之外緣。兩第一穿孔401彼此相間隔一定距離，例如大於26 mm且小於34 mm的距離。第一機構件201上亦設有兩第一通孔203，其位置係分別相對應於承載板40之兩第一穿孔401；一第二通孔204，其位置係分別相對應於承載板40之第二穿孔402。因此，兩固定件60係分別穿過兩第一穿孔401、及兩第一通孔203，以將承載板40卡固或鎖固於第一機構件201之上表面2011上。兩第一通孔203彼此相間隔一定距離，例如大於26 mm且小於34 mm的距離。在另一實施例中，兩第一穿孔401形成於承載板40之內部而非形成於承載板40之外緣。固定件60可包含螺栓、螺絲釘或自攻螺絲。散熱件20為一中空結構並具有一腔體205以容納支撐件30於其中。支撐件30亦係為一中孔結構以容納電控元件(未顯示)於其中，電控元件之導線係經由第一機構件201之第二通孔及承載板40之第二穿孔402與發光二極體裝置50電連接。支撐件30具有一第一支撐部301；及一第二支撐部302，係連接第一支撐部301。第一支撐部301設有兩通道3011位於其外緣，並從第一支撐部3011之上側延伸至下側。兩通道3011可為貫穿孔(through hole)或盲孔(blind hole)。兩固定件60更進一步延伸至支撐件30之兩通道3011內以將承載板40、第一機構件201與支撐件30固定在一起。兩通道3011彼此相間隔一定距離，例如大於26 mm且小於34 mm的距離。一導熱墊或導熱膏(圖未式)形成於承載板40與第一機構件201之間，以幫助將發光二極體裝置50所產生的熱利用傳導的方式傳至第一機構件201。固定件60亦係穿過導熱 墊或導熱膏以固定之。此外，承載板40的穿孔數目、散熱件20的通孔數目、及支撐件30的通道數目可分別為一個或三個以上，即依實際需求而做變化。

第5圖為散熱件20之剖面圖。第一機構件201之剖面呈一梯形的形狀並具有一上側及一相對於上側之下側。上側具有一寬度(W₁)、及下側具有一寬度(W₂)；其中，W₁>W₂。再者，第一機構件201具有一均勻的厚度且其任兩部分的厚度差小於1.5 mm。第一機構件201具有一小於2 mm的最大厚度，及第二機構件202具有一小於2.5 mm的最大厚度。第一機構件201具有一高度(H₁)，第二機構件202具有一高度(H₂)；其中，H₁<H₂。第二機構件202亦可包覆或覆蓋第一機構件201之下表面2013。第二機構件202係形成在第一機構件201之上表面2011且與承載板40相距一距離(D₁)。發光二極體裝置50發射的光有部分可能會射向第一機構件201之上表面2011，因此可以於上表面2011塗佈一層金屬反射層(例如：銀、銅)以反射光使之朝向燈罩10。此外，藉由選用適當的材料或加工方式，使得第二機構件202之外表面具有較佳的反射性或光散射效果。再者，於另一實施例中，第二機構件202可以覆蓋更多第一機構件201之上表面2011以縮小D₁值，進而藉由第二機構件202反射或散射更多來自於發光二極體裝置50的光線。若D₁<1 cm或<5 mm，發光二極體裝置50發射的光可被覆蓋於上表面2011之第二機構件202反射朝向燈罩10的方向行進。

第6圖為製造本發明之一實施例中製造發光二極體燈泡之流程圖。步驟901，提供一金屬板具有一矩形形狀。步驟902，利用一沖模技術將金屬板80加工呈一預定形狀並形成通孔203以形成中空之第一機構件201。步驟903，接著，將第一機構件201放置一模具中，利用埋入射出技術，使第二機構件202包覆第一機構件201以形成散熱件20。詳言之，在本實施例中，模具包含一公模及一母模，第一機構件201係夾置於公模及母模之間，接著，注入塑料並加壓使第二機構件202包覆第一機構件201之側表面2012及覆蓋第一機構件201之部分上表面2011以製成散熱件20。步驟904，提供支撐件30，其具有 通道301；電控元件(未顯示)；電連接件70；以及具有發光二極體裝置50之承載板40，並使電控元件電連接發光二極體裝置50。承載板40具有穿孔401。步驟905，提供固定件60，並利用固定件60，組裝承載板40、散熱件20、支撐件30以形成發光二極體燈泡之半成品(如第3圖)。在本實施例中，固定件60為自攻螺絲，因此承載板40之穿孔401、散熱件20之通孔201、及支撐件30之通道3011不需事先形成螺紋結構於其內部，進而減少製造成本及時間。步驟906，最後，提供一燈罩10，卡固於散熱件20上以形成發光二極體燈泡。需注意的是，在本實施例中，可設計各個元件皆具有凹槽部及卡部。因此，在組裝過程中，可利用凹槽部及卡部以將各個元件彼此固定，因而可不使用膠材來降低製造成本。在另一實施例中，於步驟903，利用烤漆技術將一具有熱輻射之材料塗佈在第一機構件201之側表面2012以形成第二機構件202。第二機構件202可未形成在第一機構件201之上表面2011。

在另一實施例中，可獨立形成第一機構件201與第二機構件202，再將第一機構件201埋入第二機構件202中，以使第二機構件202包覆第一機構件。此外，第一機構件201與第二機構件202間可以形成一空隙(air gap)，且可選擇性地於空隙中填入一填充材料。填充材料係如環氧樹酯、或矽膠。

10‧‧‧燈罩

20‧‧‧散熱件

201‧‧‧第一機構件

2011‧‧‧上表面

2012‧‧‧側表面

2013‧‧‧下表面

202‧‧‧第二機構件

30‧‧‧支撐件

301‧‧‧第一支撐部

3011‧‧‧兩通道

302‧‧‧第二支撐部

40‧‧‧承載板

401‧‧‧兩第一穿孔

402‧‧‧第二穿孔

60‧‧‧固定件

70‧‧‧電連接件

Claims (10)

1. 一種發光二極體燈泡，包含：一散熱件，具有一腔體，該散熱件包含一具有一上表面及一側表面之第一機構件，及一覆蓋該上表面及該側表面之第二機構件；一承載板，設置於未被該第二機構件覆蓋之該上表面上；一支撐件，係容納在該腔體內；一發光二極體，設置於該承載板上；以及一固定件，係將該承載板、該散熱件、及該支撐件固定在一起。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該固定件包含螺栓、螺絲釘或自攻螺絲。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，更包含複數個發光二極體設置在該承載板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該散熱件包含兩通孔，其彼此相間隔一大於26mm且小於34mm的距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該承載板包含一穿孔、該散熱件包含一通孔、及該支撐件包含一通道；及該固定件係穿過該穿孔、該通孔、延伸至該通道內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該散熱件包含一通孔，且該通孔無螺紋結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該散熱件具有一平整平滑之外表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該第一機構件具有一均勻的厚度且其任兩部分的厚度差小於1.5mm。
9. 如申請專利範圍第81項所述之發光二極體燈泡，其中，該第一機構件包含金屬，該第二機構件包含塑膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體燈泡，其中，該固定件將該承載板固定於該第一機構件之該上表面上。