TWI545292B - 發光系統及發光模組 - Google Patents

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Mark A Cole
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Description

發光系統及發光模組
本申請涉及照明領域，更具體而言涉及一種發光系統，具有能夠附接於一散熱器的一發光二極體。
現存有多種固態發光技術，而且更有前景的照明用途類型之一是發光二極體(LED)。LED已有巨大改進，且現在能夠提供高效率和高流明輸出。然而，LED一個長期存在的問題是如果它們受到熱影響則容易損壞。一般而言，隨著LED的工作溫度升高，LED的壽命會縮短且輸出顏色會令人不滿意。除了熱帶來的問題之外，LED作為點光源的能力提供了理想的光學特性，但在以一方便方式封裝方面受到質疑。通常LED是燈具中的永久部件，而且儘管LED壽命非常長，但如果LED過早或者甚至在20,000-50,000小時的使用壽命之後失效，仍然存在必須替換整個燈具的問題。現存的某些設計可更換模組，但是它們往往是可易於安裝於一燈具上的僅DC類型模組或者是包括交流電(AC)到直流電(DC)轉換功能的相對較大的模組。因此，在如何安裝LED上作出進一步改進將受到特定人群的賞識。
公開了一種發光系統，所述發光系統包括：一插座，其安裝於作為一散熱器的一支撐表面上；一蓋組件；以及一LED組件。所述LED組件連接於所述蓋組件且安置於 所述插座內。所述插座使多個端子與其連接，以用以將電源提供給所述LED組件。所述LED組件包括一殼體，所述殼體能夠使一灌封材料在製造期間易於包含於所述LED組件中。當所述LED組件連接於所述插座時，所述LED組件上的多個端子分別與所述插座上的所述多個端子對接。
儘管本申請很容易具有多種不同形式的實施例，但示出在附圖中且本文將詳細說明的是其中一個具體實施例，同時應該理解的是，本說明書應視為本申請原理的一個示例，且不意欲將本申請限制於本文所示出的圖樣。
本申請公開了用以安裝於一插座24的一發光模組20。儘管下部、上部等術語被使用以便於說明發光模組20，但應當理解的是，這些術語並不是指發光模組20所要求的一使用方向。發光模組20可設置成提供審美角度上令人滿意的外觀，或者如果需要，發光模組20可以設置為支撐可選的美觀的蓋。如可以認識到的，具有其他外觀(例如正方形或其他形狀)以及具有不同高度和大小的發光模組的結構也是可能的，尤其是如果所述蓋可以在發光模組與插座對接之後進行安裝的話。一潛在的顯著的益處在於它可以在其自身內設置提供給從交流電到直流電轉換的電路。這允許針對一特別的LED陣列來定制該電路。因此，可以提供一發光模組，其提供所需的光輸出，同時允許未來一代發光模組不僅提供相同的光輸出而且使用很 少的電(例如，由於改進LED技術)。此外，在某些實施例中，一插座可以設置為在提供電壓給LED模組的同時提供一接觸安全設計。因此，所示系統非常適合於與現存的電氣系統相容，且不要求像常見的其他基於LED的系統一樣在燈具(和/或牆壁)中安裝電源轉換裝置。
發光模組20包括一LED組件22以及一蓋組件26。發光模組20將安裝於一支撐表面328、328'上，參見圖14和圖15，支撐表面328、328'也可稱為一散熱器，用以發散來自LED組件22的熱能。應注意的是，任意合適的形狀可用於支撐表面328、328'，且所選擇的特殊形狀將根據應用和周圍環境而發生改變。因此，插座24安置於支撐表面328、328'並容納發光模組20。如可以認識到的，插座24連接於一電源，而在一實施例中，電源可以通過導電體28提供。
參見圖4-8，所示出的LED組件22包括：一LED模組30；一電路元件32(其可以是一印刷電路板或其他所需結構)；一上導熱墊34；一散熱裝置36；一下導熱墊38；一杯形件40；以及一反射元件42；這些部件全部直接或間接由一框架44支撐。如本文所述，電路元件32安裝於杯形件40上。如本文所述，反射元件42位在LED模組30附近且由杯形件40支撐。可替代地，反射元件42可以直接由LED模組30支撐。上導熱墊34和下導熱墊38安裝於散熱裝置36上，散熱裝置36繼而安裝於杯形件40上。如本文所述，散熱裝置36繼而緊固於框架 44，而在一實施例中，散熱裝置36可熱熔接於框架44。
LED模組30包括：一基板46，其典型地提供可以支撐一陽極48/一陰極50(潛在地經由設置於基板46的一頂表面上的一電絕緣覆蓋層)的一平坦的導熱結構；以及一LED陣列52，其安裝於基板46的所述頂表面上。如所示出的，基板46是正方形且包括多個開孔54，所述多個開孔54可用於將LED模組30固定就位。應注意的是，儘管散熱裝置36和基板46示出為經由上導熱墊34熱連接的二個獨立元件，但是在一替代的實施例中，散熱裝置36和基板46可以結合為一單個元件而可省略上導熱墊34。
如圖6和圖7最佳所示的，所示出的電路元件32包括：一板56(如上所述，其可以是一印刷電路板或任意其他適合支撐一電路的結構，諸如其上設有多條跡線的塑膠基板)，帶有一連接器58，連接器58優選位在板56的一邊緣處；以及多個導電端子60，其容納於連接器58內。所述多個導電端子60可以分別形成為多個扁寬形端子而且分別安置於連接器58中的相關聯的多個槽62內。如所示出的，導電端子60設置為四個(二個用以供電而另二個用以控制)。應理解的是，導電端子60的數量可以是其他數量。各導電端子60的一自由端被加大並且從連接器58的一邊緣和板56向外延伸，以提供露出的多個暴露端子。如可認識到的，當LED組件22安裝於插座24內時，所述多個暴露的扁寬形端子可分別接合以一凹陷且接 觸安全的方式設置的多個相對的接觸件。因此，所述設計提供了適合在更高的電壓應用(諸如交流電壓120V或220V的應用)中使用的一有利結構。所述多個導電端子60可以以一公知方式(例如焊接、壓接等)連接於板56上的所述多條跡線。
一開孔64穿設置於板56，LED模組30的基板46安置於開孔64中。如此，如所示出的，開孔64的尺寸可以設置對應於LED模組30。開孔64包括位在兩對角處的一對凹口66，而且出於本文所述原因，所述一對凹口66的尺寸設置為一致。
如所示出的，一對導電彈性部件68安裝於板56上。各導電彈性部件68可以相同地形成，但是一般而言，各導電彈性部件68包括至少一個從一主體部70延伸的腿部74。腿部74包括：一或多個腳部，其電連接於板56上的所述多條跡線。一或多個臂部76從主體部70延伸並伸入到開孔64中；且每個臂部76包括：一自由端78，其設置為接合LED模組30的陽極48/陰極50。臂部76是柔性的，從而其可以在相對板56限定的平面上下運動。然而，應注意的是，在一替代實施例中，導電彈性部件68可以由直接焊接於板56和LED組件22的一簡單導電體替代。
一對開孔80延伸穿過板56並且與開孔64間隔開。如本文所述，所述一對開孔80用以將電路元件32連接於杯形件40。
散熱裝置36(圖4)是可以由銅或鋁或其他合適材料形成的一薄金屬板。散熱裝置36具有一主體部82以及從主體部82向外延伸的一對耳部84。如本文所述的，多個開孔86穿設主體部82，以用以將散熱裝置36連接於杯形件40。如本文所述的，多個開孔88在所述多個耳部84相對的拐角處穿設設置於主體部82且穿設設置於耳部84，以用以將散熱裝置36連接於框架44。
上導熱墊34設置於散熱裝置36的主體部82的上側的中部，而且基本覆蓋散熱裝置36的主體部82的上側的中部，但不覆蓋所述多個開孔86。上導熱墊34非常薄，優選為0.5-1.0mm厚或者甚至更薄。下導熱墊38設置於散熱裝置36的主體部82的下側而且基本覆蓋散熱裝置36的主體部82的下側。每個上、下導熱墊34、38可以是工業用的將兩表面熱連接在一起的常規導熱墊材料，例如但不限於3M的導熱膠帶型號為8810。如果由導熱膠帶形成，上、下導熱墊34、38可以由原材料切割成所需形狀並以常規方式應用，而且上、下導熱墊34、38可在一側包括用以粘接於散熱裝置36的粘接劑。當然，導熱墊34、38還可以通過位在散熱裝置36上的導熱膏或導熱環氧樹脂來設置。使用具有一粘接劑側的導熱墊的益處在於，下導熱墊38能牢固地位在散熱裝置36上並被壓制在散熱裝置36和支撐表面328、328'(即散熱器)之間，同時在需要更換或升級這些部件時允許剝離下導熱墊38(及其相關部件)。
見圖8a和圖8b，杯形件40由一絕緣材料形成，而且具有一基板90以及從基板90向上延伸的一側壁92。側壁92具有設置於其內以允許一連接器對位的一凹口94。一開孔96延伸穿過基板90且與側壁92具有一定距離。如所示出的，開孔96是正方形且在形狀上可對應於LED模組30的基板46。
如可以從圖9a和圖9b中認識到的，一杯形元件39、39'可以形成有杯形件40。包括位在杯形件40內的一電路85的一電路元件32'與側壁92並結合連接器58來提供一圍繞電路85的包圍體，從而杯形元件39、39'允許電隔離而且有助於確保杯形元件39、39'滿足所需的高壓絕緣測試(Hipot)要求，同時允許將所述多個導電端子60設置成其從杯形元件39、39'的內部向外延伸，以允許所述多個導電端子60與對應的插座24電連接。如所示出的，杯形元件39、39'具有簡單的多個導電體，所述多條導電體將焊接於已插入的LED模組30的陽極48和陰極50上。然而，如果需要，可以採用多個導電彈性部件68(如圖5和圖6所示)。
應注意的是，儘管側壁92是有利的，但是杯形元件39、39'可以省略側壁92而且使電路元件32'更垂直地層疊，以提供所需的高壓絕緣測試性能。
參閱圖4、圖8a與圖8b，二個反射元件安裝座98分別設於開孔96的對角處。各反射元件安裝座98具有：一本體100，其形狀設為基本與開孔96對齊；以及一拐角 102及另一拐角104，拐角102是切斷的，拐角104是圓的。拐角102懸在開孔96上方而且與拐角104相對。由於所述切斷的結果，拐角102是弧形而且從開孔96向上向外漸變。正方形的二個缺口106設置於本體100的一下表面內。在一實施例中，基板90的厚度和二個缺口106的高度可以等於LED模組30的基板46的高度，從而當LED模組30安置在開孔96和二個缺口106內時，LED模組30的底表面與基板90的底表面齊平。二個延伸部108從限定二個缺口106的上表面向下延伸。如所示出的，二個延伸部108不必形狀相同。當LED模組30安置在開孔96和二個缺口106內時，二個延伸部108分別安置在設於LED模組30的基板46內的二個開孔54內。二個延伸部108可以通過已知的方法熱熔接於模組30的基板46。一彎曲壁110從拐角104向上延伸。一凹槽113設置於本體100內並接近於彎曲壁110。
一對上突起114從基板90的上側向上延伸，而且與開孔96相距一定距離。如所示出的，所述一對上突起114不必形狀相同。一對下突起116從基板90的下側向下延伸而且與開孔96相距一定距離。如所示出的，所述一對下突起116不必形狀相同。
如可以認識到的，LED模組30、電路元件32、上導熱墊34、散熱裝置36、下導熱墊38、以及杯形件40可以全部裝配在一起。例如，電路元件32可以安置於杯形件40內，從而板56的下表面安置在基板90的上表面上 。二個上突起114伸入到電路元件32內的二個開孔80內。二個反射元件安裝座98可以分別位在開孔64的二個凹口66內，由此允許所述系統的尺寸保持緊湊。如可以認識到的，開孔96的尺寸可以與開孔64的尺寸基本一致。各導電端子60延伸穿過凹口94，從而各導電端子60的自由端從杯形件40向外延伸。
參閱圖4、圖7、圖9a與圖9b，在電路元件32位在杯形件40內以設置杯形元件39、39'時，杯形元件39、39'可放置於一燈具內，該燈具設置為允許灌封材料112被引導至所需位置，灌封材料112可以是一導熱塑膠或者任意所需的灌封材料。如可以認識到的，如圖9b所示，灌封材料112可以設置為基本填充杯形件40，以提供一杯形元件39'，杯形元件39'可以設置為一單個元件。因此，灌封材料112可以延伸為其延伸至側壁92的高度，且灌封材料112從所述側壁92朝向所述開孔96延伸。灌封材料112提供對撞擊和震動的抵抗且防止濕氣和腐蝕劑接觸板56。灌封材料112還提供將熱從板56上的多個元件散出的一導熱路徑。杯形件40且特別是側壁92提供固持灌封材料112的一方便裝置，然而，如果需要，可以省略側壁92而且所述燈具可以用以確保灌封材料112被引導至正確的位置從而防止灌封材料112到達不需要的位置。灌封後，杯形元件39'被從燈具中去掉，從而可以看到(access)開孔64、所述多個凹口66、所述多個導電彈性部件68、連接器58以及所述多個導電端子60。
參閱圖4、圖6與圖8b，然後，LED模組30安置於開孔96和杯形件40的二個缺口106內，而且二個延伸部108分別延伸穿過二個開孔54而且可以分別熱熔接於或扣合說位在基板46的二個開孔54中。如果採用二個導電彈性部件68，那麼二個導電彈性部件68的自由端78分別接合LED模組30上的陽極48和陰極50。由於二個臂部76均為柔性，所以在二個導電彈性部件68的自由端78分別與陽極48和陰極50之間無需焊接就可以獲得良好的接觸(即有助於使裝配過程更簡單而且成本更低)。當然，如從圖9a和圖9b中可以認識到的，對於焊接成本低於設置導電彈性部件68成本的應用，也可考慮應用焊接於陽極48和陰極50的簡單導電體。
散熱裝置36位在杯形件40的一底表面，而且朝向可以通過利用二個下突起116(其可以分別延伸穿過二個開孔86)來控制；而且如果需要，那麼所述二個下突起116可以熱熔接於散熱裝置36，以有助於將散熱裝置36固定於杯形件40，從而上導熱墊34夾在LED模組30和散熱裝置36之間並直接接觸LED模組30。可替代地，散熱裝置36可以採用標準緊固技術(諸如螺紋緊固件)或任何其他合適的緊固方式連接於杯形件40。由於上導熱墊34可以製得薄，所以在散熱裝置36和LED模組30之間提供最低的熱阻率是可能的。換句話說，LED模組30與上導熱墊34直接熱連接，上導熱墊34繼而與散熱裝置36直接熱接觸。LED模組30和散熱裝置36之間的熱介 面可以被控制成使熱阻率降低到小於2K/W而更優選小於1K/W的水平。在某些實施例中，熱阻率甚至可以低於0.5K/W。當然，這是設想使用具有良好導熱性能(導熱率優選地高於2W/m-K)的上導熱墊34，而因更大表面積且使用薄導熱墊的能力，故可接受的性能在一系列的導熱墊材料範圍內是可行的。
下導熱墊38連接於散熱裝置36的下側。當發光模組20位在插座24中時，下導熱墊38可以接觸一相應的支撐表面(例如但不限於支撐表面328、328')，以允許散熱。
如圖4所示，反射元件42由具有一下開孔120和一上開孔122的一擴展壁形成。該壁包括一內表面124和一外表面126。典型地，內表面124傾斜且在其上端具有最大直徑並向內漸縮。反射元件42的內表面124(其可沿豎向及橫向刻面、或僅沿豎向或橫向刻面、或者如果希望另外的效果則不刻面)可以進行電鍍或塗布，以具有反射性(在所需光譜中至少85%的反射率)，而在一實施例中，反射元件42的內表面124可以是高反射的(在所需光譜中超過95%的反射率)，而且可以是鏡面反射的或者漫反射的。
四個支撐部128a、128b圍繞該壁等距離設置而且從外表面126向下延伸。二個支撐部128a在形狀上分別與二個反射元件安裝座98中的凹槽113對應。各支撐部128a還包括從其向外延伸的一隆起130。
反射元件42安裝於LED模組30的基板46上，從而LED陣列52位在反射元件42的下開孔120內。二個支撐部128a分別安置於二個反射元件安裝座98的凹槽113內，而且二個隆起130分別接合於二個反射元件安裝座98的頂表面。二個反射元件安裝座98的拐角102的形狀與反射元件42的外表面126對應。二個支撐部128b接靠於LED模組30的基板46上。因此，反射元件42可以牢固地連接於杯形件40。
參見圖4和圖5，框架44由圓形的一基壁180形成，基壁180限定穿過其中的一開口182。多個缺口184(圖中示出其數量為3個)設置在基壁180的外周上。圓形的一上延伸部186從基壁180向上延伸並限定一開口188，開口188與穿過基壁180的開口182成一直線。一下延伸部190部分圍繞基壁180延伸且從基壁180向下延伸，由此在下延伸部190的端部之間形成一間隙192。下延伸部190比上延伸部186更為向外偏移。多個開孔198設置於基壁180的底表面且分別容納多個緊固件199，所述多個緊固件199分別延伸穿過散熱裝置36內的多個開孔88，以將散熱裝置36和框架44連接在一起。還可以採用將散熱裝置36和框架44連接在一起的其他方式。當散熱裝置36和框架44連接在一起時，杯形件40和電路元件32安置在開口182內，且反射元件42安置在開口182、188內。一空隙設置於反射元件42和上延伸部186之間。連接器58安置在間隙192內，而且所述多個導電端子60的 自由端從框架44的下延伸部190向外延伸。
如圖10和圖11所示，插座24包括具有圓形的一基壁200，基壁200具有一穿過其中的一開口202。多個框架支撐部204從基壁200的內表面向內延伸。各框架支撐部204開始於基壁200的下端且終止於基壁200上端之下。如所示出的，框架支撐部204設置有三個。各框架支撐部204穿設有一開孔206。
基壁200的所述下端具有一連接器殼體208，多個導電體28可以安裝於連接器殼體208中。如所示出的，連接器殼體208包括：一下壁210，其具有從基壁200的內表面向內延伸一預定距離的部分210a以及從基壁200的外表面向外延伸一預定距離的部分210b；多個直立壁212，間隔開地從部分210a向上延伸；以及多個直立壁214，間隔開地從部分210b向上延伸。多個線纜容納槽216由基壁200內側的部分210a以及所述多個直立壁212形成，而多個線纜容納槽218由基壁200外側的部分210b以及多個直立壁214形成。相應的線纜容納槽216、218相互成一直線。多個開孔220穿設於基壁200，以將相應的線纜容納槽216、218連接在一起。
各線纜容納槽216安裝有一端子222。在一實施例中，各端子222包括一對臂部224，當LED組件22安裝時，所述一對臂部224可以設置為分別接合LED組件22內的相應導電端子60的自由端的相對側。各端子222還可以包括一線纜夾226，線纜夾226設置為容納各導電體28 ，然而，導電體28可以以任意所需方式(諸如經由壓接或焊接)連接於端子222。臂部224設置為接合沿與一個導電體插入到線纜夾226的方向垂直的方向插入的一接觸件。如所示出的，導電體28是端部已經剝開的電線而且所述剝開端接合於線纜夾226。
插座24包括一絕緣蓋228，絕緣蓋228具有多個間隔開的穿設其中的槽230。絕緣蓋228形成連接器殼體208的一部分。絕緣蓋228安置在所述多個直立壁212上方而且遮蓋線纜容納槽216和所述多個端子222，以防止使用者接觸所述多個端子222。所述多個槽230與所述多個臂部224分別對齊。由於使用者不能接觸所述多個端子222，所以燈具20適合用以諸如交流電壓(例如120或220V交流電)之類的更高電壓輸入同時提供一接觸安全設計。在一實施例中，一電路85可以設置為將交流電壓轉換為更低的直流電壓，而且還可以包括多個控制器，以允許接收控制光輸出的信號。在某些實施例中，例如，所述多個導電端子60可以包括適合接收電源的二個扁寬形端子以及用以接收控制信號的二個扁寬形端子。在另一實施例中，電路85可以包括一天線，而且發光模組20可以設置為接收可以用以控制光輸出的無線信號。
參閱圖2、圖4與圖10，插座24的開口202將LED組件22容納於其內。框架44的基壁180的下端安置於所述多個框架支撐部204的上端，而且下延伸部190(連同內側的多個部件)和散熱裝置36安置於開口202內。由 於至少有三個框架支撐部204，故可防止LED組件22隨著其插入插座24而發生傾斜。所述多個導電端子60的自由端分別穿過所述多個槽230，而且繼續插入會使所述多個臂部224張開並接合相應導電端子60的二個側面。所述多個缺口184分別與所述多個開孔204對齊，而且基壁180安置於所述多個框架支撐部204的頂部上，以確保對於LED組件22的合適支撐。LED組件22可以相對插座24上下移動，但是如所示出的，LED組件22不會相對插座24旋轉。
基壁200的外表面具有多個形成於其上的基本呈L型的槽246。各個槽246的開口248位在基壁200的上端處。各個槽246具有：一第一腿部250，其從基壁200的上端向下垂直延伸；以及一第二腿部252，其從第一腿部250的下端延伸而且圍繞基壁200的外表面向下延伸。因此，形成第二腿部252的上壁和下壁的表面形成多個坡道。如所示出的，三個槽246設置於基壁200的外表面。與各第一腿部250相對的第二腿部252的端部可以向基壁200的下端敞開。
參見圖2、圖4、圖12和圖13，蓋組件26包括一蓋254，蓋254支撐一施壓元件256，施壓元件256可以是多個彈性部件；而且蓋組件26還可以包括所示出的透鏡258(其可以是一簡單的漫反射元件或任意所需的透鏡)。蓋254樞轉地安裝於框架44而且施壓元件256夾在蓋254和框架44之間。如所示出的，施壓元件256是彈片 ，然而，可想到的是，可以使用其他類型的施壓元件，諸如可壓縮橡膠或其它可壓縮材料。
蓋254包括：圓形的一上壁262；一基壁264，從上壁262的外邊緣向下延伸；以及多個凸緣266和多個固持突起268，從上壁262的內邊緣向下懸垂。所述多個凸緣266和所述多個固持突起268圍繞上壁262周緣交替設置而且用以將蓋組件26旋轉地固定於框架44。一中間開口270由所述多個凸緣266和所述多個固持突起268形成，框架44的上延伸部186以及反射元件42安置於中間開口270中。所述多個凸緣266和所述多個固持突起268的高度小於基壁264的高度，然而，所述多個凸緣266和所述多個固持突起268的高度大於框架44的基壁180和上延伸部186的組合高度。各固持突起268包括從上壁262延伸的一柔性臂268'，且在柔性臂268'的端部具有一頭部268"。
三對彈性部件固持基座272和彈性部件安裝基座274從上壁262的底表面向下延伸。相關的基座對272/274圍繞上壁262的周緣彼此等間隔設置。一個彈性部件256與相關的基座對272/274連接。對於各基座對272/274，彈性部件256的一端分別固定在彈性部件固持基座272上，而彈性部件256的另一端安置於彈性部件安裝基座274的頂部。因此，各彈性部件256可以從一未撓曲位置移動到一壓縮位置或者移動到所述未撓曲位置與所述壓縮位置之間的任一位置，在所述未撓曲位置該彈性部件256的頂部 距離上壁262最遠，在所述壓縮位置該彈性部件256的頂部距離上壁262最近。
三個突起276從基壁264的內表面靠近基壁264下邊緣向內延伸。如所示出的，三個突起276圍繞基壁264周緣互相等間隔設置，以提供均勻分佈的作用力。所述三個突起276分別靠近所述多個彈性部件固持基座272。
三個開孔278在圍繞上壁262等間隔的位置處延伸穿過上壁262。所述三個開孔278可用於將裝飾性外蓋(未示出)連接於蓋254。
蓋254安裝在框架44上，從而所述多個彈性部件256夾在蓋254的上壁262和框架44的基壁180之間。所述多個凸緣266和所述多個固持突起268穿過對齊的開口188、182(並處於反射元件42和上延伸部186之間的所述空隙內)並抵靠於上延伸部186和基壁180的內表面。隨著所述多個頭部268"沿上延伸部186和基壁180的內表面滑動，所述多個固持突起268的柔性臂268'向內移動。一旦所述多個頭部268"通過基壁180的下端，則所述多個固持突起268恢復到其初始狀態。由此，蓋254和框架44扣合到一起，從而所述多個固持突起268可防止從框架44上將蓋254拆下。由於固持突起268的長度大於基壁180和上延伸部186的組合高度，所以蓋254可相對框架44上下移動和旋轉。
參閱圖4、圖10、圖13、圖14與圖15，插座24安裝在支撐表面328、328'上。之後，蓋組件26/LED組件 22安裝於插座24。所述多個突起276分別穿過所述多個槽246的開口248並分別進入到所述多個第一腿部250中。使用者移動蓋組件26(如上描述的，該移動為旋轉)，這使得施壓元件256在蓋254的上壁262和框架44的基壁180之間被壓縮。蓋組件26可以相對框架44和插座24旋轉，同時所述多個突起276沿所述多個槽246的斜坡的第二腿部252滑動。隨著蓋254旋轉，所述多個槽246的坡面使得蓋254朝插座24向下移動。這樣，蓋254和施壓元件256推抵框架44的基壁180，並使得LED組件22相對插座24向下移動。然而，框架44垂直移動，同時蓋254向二個方向移動(例如，旋轉和向下移動)。散熱裝置36和相應的下導熱墊38的占主導的垂直移動有助於確保散熱裝置36和支撐表面328、328'之間壓力充足(例如，使下導熱墊38置於受壓狀態，以實現散熱裝置36和支撐表面328、328'之間的良好熱連接)，同時對下導熱墊38和支撐表面328、328'之間的對接介面無不良影響。所述移動使得LED組件22的所述多個導電端子60分別與所述多個端子222的臂部224接觸。一旦達到最終所需位置，施壓元件256(其可如所述地隨著蓋254旋轉或者其可是蓋254能在其上滑動的可變形材料)有助於確保施加持續作用力，以使下導熱墊38保持壓縮在散熱裝置36和支撐表面328、328'之間。由於燈具20的預期壽命長(30,000到50,000小時)，所以預計鋼基合金可以是有益的彈性部件材料，因為它對熱循環引起的潛變和/或 釋放具有良好的抵抗力。因此，提供了散熱裝置38和支撐表面328、328'之間所期望的低熱阻率，優選低於5K/W。在一實施例中，發光模組20可以設置為提供LED陣列52和支撐表面328、328'之間的熱阻率低於5K/W。在一實施例中，LED陣列52和支撐表面328、328'之間的熱阻率可以低於3K/W，而且在如上所述的高效率的系統中，熱阻率可以低於2K/W。
透鏡258安裝在開口270內。蓋254和透鏡258有助於保護LED組件22不受損壞。且所述透鏡258與所述反射元件42對齊，使透鏡258與反射元件42結合可具有所期望的光學結構，以按照需要對LED陣列52發出的光進行整形。
為提供良好的散熱，見圖14和圖15，支撐表面328、328'可以由導熱材料形成，例如鋁、銅等。其他可行的替代物包括導熱和/或電鍍塑膠。所認識且希望的是，對於更大的散熱器而言，限制因素將是環境溫度而不是使用的導熱材料。然而，因為散熱器設計是公知的，可以基於環境因素(諸如，需要發散的熱能量以及環境溫度)確定具體細節。
參閱圖1、圖10、圖14與圖15，如可以認識到的，支撐表面328、328'包括各種可選特徵，這些可選特徵可單獨使用也可以結合在一起使用。第一個特徵是圖14所示的一散熱器328，散熱器328包括一基體388和從基體388徑向延伸的多個間隔開的細長的翼片390。基體388 在其下端具有一凹口(未示出)。多個開孔392穿設基體388並與分別穿過多個框架支撐部204的開孔206對齊，以用以分別容納將插座24連接於基體388的多個緊固件。第二個特徵是圖15所示的一支撐元件328'，支撐元件328'包括一杯形的殼體394。杯形的殼體394具有：一下壁396；圓形的一側壁398，從下壁396向上延伸；以及一凸緣400，從側壁398上端向外延伸。開孔402穿設於側壁398，以允許多個導電體28通過開孔402而連接於一外部電源。發光模組20安置於杯形的殼體394內，從而插座24安置於下壁396上。多個開孔穿設置於下壁396且分別與穿過所述多個框架支撐部204的開孔206對齊，以用以分別容納將插座24連接於下壁396的多個緊固件。如果散熱器328結合使用，那麼用以將插座24連接於下壁396的所述多個緊固件還可以分別伸到所述多個開孔392中。
杯形的殼體394的內表面(其可沿豎向和橫向刻面，或僅沿豎向或橫向刻面，或需要不同效果的情況下不刻面)可以電鍍或塗敷，以具有反射性(在所需光譜中反射率至少為85%)，而杯形的殼體394的內表面在一實施例中可以具有更高的反射率(在所需光譜中反射率高於95%)，並且杯形的殼體394的內表面可以為鏡面反射。散熱器328的外表面和支撐元件328’可以具有與內表面相近的反射率但也可以是漫反射的。在某些應用中，在外表面設置漫反射層可有助於允許在發光模組20安裝到一燈具上時 融入並基本上隱藏其中，由此改善了最終發光燈具的整體審美效果。散射層可以通過設置不同塗層和/或通過設置趨於發散光的紋理面來設置。對於其他應用，內表面和外表面可以單獨地具有鏡面或漫反射面(對於四種可能的組合)。這樣，在一實施例中，杯形的殼體394可以在內表面具有與外表面上不同的一表層。
應注意的是，支撐表面328、328’的表面可能是不均勻的或者具有高的平面度。為了抵消這種潛在的變化，更厚的下導熱墊38在克服潛在的熱阻增加方面比使用一更薄的下導熱墊38材料可能具有某些優勢。因此，調整下導熱墊38的厚度以及施壓元件256施加的壓力應有利於增加所述系統的可靠性，以有助於確保所需的熱阻率。
如可認識到的，如果有改變LED組件22的需要(例如，採用提供更高效率的改進的LED)，那麼通過反向旋轉LED組件22/蓋組件26並使LED組件22/蓋組件26脫離插座24，可以將LED組件22/蓋組件26從插座24/支撐表面328、328'上拆下。之後，新的LED組件22/蓋組件26可以以本文所述的方式連接於插座24。
LED陣列52可以是單個LED或者是電連接到一起的多個LED。如可認識到的是，LED可設置成利用直流電(DC)或交流電(AC)工作。使用交流LED的優點在於不需要將常規的交流電壓轉換成直流電壓。使用基於直流的LED的優點在於避免了由交流電週期可能造成的任何閃爍。不管LED數目或型號如何，它們可被覆蓋有接收 LED發出的波長並將其轉換到另一波長(或波段)的材料。提供這種轉換的物質是已知的且包括磷材料和/或量子點材料，然而，任何能夠在一個波段被激發並發出另一所需波長的光的材料都可以使用。此外，如果需要，轉換材料可以位在離LED有些距離的位置，以最小化轉換材料遇到的熱。
雖然所示出的發光模組20的結構具有在插座24上的所述多個槽246和在蓋254上的所述多個突起276，但是所述多個槽246可設置在蓋254上而所述多個突起276可設置在插座24上。應當理解的是，這樣的設計可能被認為接觸是不安全的。另外，儘管所示出的發光模組20的結構具有安裝在蓋254上的施壓元件256，但是施壓元件256可以替代地安裝在框架44上。
儘管示出並說明了本申請的優選實施例，但是可以設想到的是，本領域技術人員在不脫離前面說明書和隨附申請專利範圍的精神和保護範圍的情況下，可對本發明作出多種多樣的修改。
20‧‧‧發光模組/燈具
22‧‧‧LED組件
24‧‧‧插座
26‧‧‧蓋組件
28‧‧‧導電體
30‧‧‧LED模組
32、32'‧‧‧電路元件
34‧‧‧上導熱墊
36‧‧‧散熱裝置
38‧‧‧下導熱墊
39、39'‧‧‧杯形元件
40‧‧‧杯形件
42‧‧‧反射元件
44‧‧‧框架
46‧‧‧基板
48‧‧‧陽極
50‧‧‧陰極
52‧‧‧LED陣列
54‧‧‧開孔
56‧‧‧板
58‧‧‧連接器
60‧‧‧導電端子
62‧‧‧槽
64‧‧‧開孔
66‧‧‧凹口
68‧‧‧導電彈性部件
70‧‧‧主體部
74‧‧‧腿部
76‧‧‧臂部
78‧‧‧自由端
80‧‧‧開孔
82‧‧‧主體部
84‧‧‧耳部
85‧‧‧電路
86‧‧‧開孔
88‧‧‧開孔
90‧‧‧基板
92‧‧‧側壁
94‧‧‧凹口
96‧‧‧開孔
98‧‧‧反射元件安裝座
100‧‧‧本體
102‧‧‧拐角
104‧‧‧拐角
106‧‧‧缺口
108‧‧‧延伸部
110‧‧‧彎曲壁
112‧‧‧灌封材料
113‧‧‧凹槽
114‧‧‧上突起
116‧‧‧下突起
120‧‧‧下開孔
122‧‧‧上開孔
124‧‧‧內表面
126‧‧‧外表面
128a、128b‧‧‧支撐部
130‧‧‧隆起
180‧‧‧基壁
182、188‧‧‧開口
184‧‧‧缺口
186‧‧‧上延伸部
190‧‧‧下延伸部
192‧‧‧間隙
198‧‧‧開孔
199‧‧‧緊固件
200‧‧‧基壁
202‧‧‧開口
204‧‧‧框架支撐部
206‧‧‧開孔
208‧‧‧連接器殼體
210‧‧‧下壁
210a、210b‧‧‧部分
212、214‧‧‧直立壁
216、218‧‧‧線纜容納槽
220‧‧‧開孔
222‧‧‧端子
224‧‧‧臂部
226‧‧‧線纜夾
228‧‧‧絕緣蓋
230‧‧‧槽
246‧‧‧槽
248‧‧‧開口
250‧‧‧第一腿部
252‧‧‧第二腿部
254‧‧‧蓋
256‧‧‧施壓元件、彈性部件
258‧‧‧透鏡
262‧‧‧上壁
264‧‧‧基壁
266‧‧‧凸緣
268‧‧‧固持突起
268'‧‧‧柔性臂
268"‧‧‧頭部
270‧‧‧中間開口
272‧‧‧彈性部件固持基座
274‧‧‧彈性部件安裝基座
272/274‧‧‧基座對
276‧‧‧突起
278‧‧‧開孔
328、328'‧‧‧支撐表面
328‧‧‧散熱器
328'‧‧‧支撐元件
388‧‧‧基體
390‧‧‧翼片
392‧‧‧開孔
394‧‧‧殼體
396‧‧‧下壁
398‧‧‧側壁
400‧‧‧凸緣
402‧‧‧開孔
通過結合附圖並參考下面的說明，可以最好地理解本申請在結構和工作上的組織及方式及其另外的目的和優點，其中相同的附圖標記表示相同的部件，並且在附圖中：圖1是一發光模組元件的一實施例的一立體圖；圖2是圖1所示發光模組元件的一分解立體圖； 圖3是圖1所示發光模組元件的另一分解立體圖；圖4是一LED組件的一實施例的構件的一分解立體圖；圖5是圖4所示LED組件的構件的另一分解立體圖；圖6是形成LED組件一部分的一電路元件的一實施例的一俯視立體圖；圖7是電路元件的一仰視立體圖；圖8a是形成LED組件一部分的一殼體的一俯視立體圖；圖8b是殼體的一仰視立體圖；圖9a是一杯形元件的一實施例的一立體圖；圖9b是帶有灌封材料的一杯形元件的一實施例的一立體圖；圖10是發光模組的一構件的一插座和附接於插座的多個導電體的一俯視立體圖；圖11是插座的一仰視立體圖；圖12是發光模組的一構件的一蓋組件的一俯視立體圖；圖13是蓋組件的一仰視立體圖；圖14是一散熱器的一示範實施例的一立體圖；以及圖15是一散熱器的另一示範實施例的一立體圖。
20‧‧‧發光模組
22‧‧‧LED組件
24‧‧‧插座
26‧‧‧蓋組件
28‧‧‧導電體

Claims (16)

  1. 一種發光系統，包括：一插座，設置為安裝於一支撐表面上，所述插座具有附接在其上的多個端子而且包括一基壁；一LED組件，位在插座內，所述LED組件包括一杯形件以及位在所述杯形件內的一板，所述杯形件包括帶有一開孔的一基板以及從所述基板向上延伸的一側壁，所述板支撐用以將交流電壓轉換為直流電壓的一電路而且包括至少一對導電彈性部件，所述杯形件由一灌封材料填充，所述灌封材料從所述側壁延伸，從而所述灌封材料覆蓋所述板，其中所述LED組件電連接於附接在所述插座上的所述多個端子；一蓋組件，可移動地連接於所述LED組件，其中，所述蓋組件設置為在應用時接合所述基壁且相對所述基壁旋轉；以及其中所述LED組件設置為相對所述基壁垂直移動且基本上沒有旋轉；以及一LED模組，具有一陽極和一陰極以及一LED陣列，所述LED模組位在所述開孔內，從而所述一對導電彈性部件分別接合所述陽極和所述陰極。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的發光系統，其中，所述LED組件包括一散熱裝置，所述散熱裝置熱連接於所述LED模組而且設置為熱連接於所述支撐表面。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的發光系統，其中，所述LED組件設置為所述LED陣列和所述支撐表面之間的熱 阻率小於2K/W。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的發光系統，其中，所述LED組件還包括一反射元件，反射元件圍繞所述LED模組而且由所述杯形件支撐。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的發光系統，其中，所述插座包括多個槽，所述多個槽分別容納所述多個端子；所述多個槽設置為所述多個端子是接觸安全的，而且所述LED組件支撐多個扁寬形導電端子，所述多個扁寬形導電端子設置為分別接合所述多個槽中的所述多個端子。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的發光系統，其中，所述多個扁寬形導電端子從所述LED組件的一側延伸而出。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的發光系統，其中，所述扁寬形導電端子由所述板支撐而且從所述側壁中的一凹口伸出。
  8. 一種發光模組，包括：一框架；一蓋組件，可旋轉地連接於所述框架；一散熱裝置，連接於所述框架；一杯形件，位在所述散熱裝置和所述框架之間，所述杯形件包括一基板、位在所述基板中的一開孔、以及從所述基板向上延伸的一側壁；一板，位在所述杯形件中，所述板包括一對導電彈性部件以及用以將交流電壓轉換為直流電壓的一電路；一LED模組，位在所述開孔中而且包括一陽極以及一 陰極，所述陽極和所述陰極分別電連接於所述一對導電彈性部件；多個扁寬形導電端子，從所述側壁向外延伸而且電連接於所述板；以及灌封材料，位在所述杯形件中而且覆蓋所述電路。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的發光模組，還包括一反射元件，與所述LED模組對齊。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的發光模組，其中，所述反射元件由所述杯形件支撐。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的發光模組，還包括由所述蓋組件支撐的一透鏡，所述透鏡與所述反射元件對齊。
  12. 根據申請專利範圍第8項所述的發光模組，還包括安裝於所述板上的一連接器，所述連接器支撐所述多個扁寬形導電端子，其中，所述連接器與所述側壁中的一凹口對齊，以及所述扁寬形導電端子從所述側壁的內側延伸至所述側壁的外側。
  13. 根據申請專利範圍第8項所述的發光模組，其中，所述電路設置為將120V交流輸入電壓轉換為直流電壓。
  14. 根據申請專利範圍第8項所述的發光模組，其中，所述多個扁寬形導電端子包括至少四個扁寬形導電端子，其中，所述扁寬形導電端子中的二個設置為提供一控制輸入。
  15. 根據申請專利範圍第8項所述的發光模組，其中，所述灌封材料從所述側壁朝向所述開孔延伸。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述的發光模組，其中，所述 灌封材料設置為等於所述壁的高度。
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