TWI579502B - 具有可交換式散熱器盤及反射器之燈具 - Google Patents

Description

具有可交換式散熱器盤及反射器之燈具 相關申請案交互參照

本申請案為2011年10月10日提申的具有可交換式散熱器盤與反射器之燈具的美國臨時申請案No.61/545,284的正式申請案，其在此一併列為本案參考。

本發明是關於燈具的光形分佈與光發射器的冷卻特徵，特別是提供一具有可選擇設置位置、方位與數量的光發射器的燈具。

一燈具殼體設計可被藉由改變燈具的特徵而非改變燈具殼體，來設置不同的發光組件，例如，在白熾燈與螢光燈的燈具，利用相同的燈具殼體變化不同的發光組件，在某些情況下是藉由使用不同瓦數或數量的燈泡，或藉由包括一可調整的反射器及/或形狀來變化光形分布的態樣。

在燈具控制光源的溫度對於性能與壽命是重要的，特別是近來的高效照明技術，例如光源是採用LEDs、雷射二極體或其他光發射器，LEDs通常被選用於合理的成本所提供的能源消耗下有最大的照明輸出，因為LED的光源相較於典型的白熾燈光源運作在較低的溫度，較少的能源以熱能的型式消耗，然而，LEDs對於運作的溫度較敏感，且較低的運作溫度也提供LED與外界環境之間較小的溫差，因此在熱控制方面需要較多的注意，以傳輸及散出由LED驅動器與發射器產生的任何過量的熱，使得針對設計的組件 運作溫度不會超過。

LED燈具通常包括LED驅動器與LED發射器兩者，控制運作溫度大部分是針對LED發射器而言，當溫度上升時，LED的效能下降，減少光輸出，並且可能降低LED的壽命，使用於燈具的LED發射器通常為LED封裝的型式，例如，一封裝包括一個或更多LEDs、一例如由陶瓷成型的固定基材，以及可選擇的一透鏡結構。

為了促進散熱，對流、傳導與輻射是可採用的熱傳模式，對於LED燈具，透過傳導散熱通常被設置成透過一個或更多LED封裝設置於一散熱器，散熱器通常與燈具殼體為一體或熱耦接，燈具殼體通常包括外部的冷卻散熱片以更促進熱能透過對流與輻射散出。

在以往的LED燈具，散熱器通常與燈具殼體為一體，以使熱能可更有效的傳導至燈具殼體的外部，並且藉由熱對流與熱輻射散出，然而，在這樣的設計中，難以阻絕熱能由LED發射器傳至LED驅動器，此外，這樣的設置也限制針對單一燈具殼體的設計，例如每一LED封裝是直接熱耦接於散熱器以及散熱器是藉由與燈具殼體一體的設置而固定的方式，提供不同方位與數量的LED發射器的功能。

在一些以往的LED燈具中，不同的結構特徵用以提供可選擇的LED方位與數量，然而，這些特徵對於透過傳導散熱可能造成限制，且/或造成不需要的複雜度與成本。

例如，為了對LED封裝提供可選擇的方位，一種先前技術的設計是將LED封裝藉由彈簧連接以設置於由散熱器 延伸的凸柱，將彈簧結合於凸柱的高度決定LED封裝的方位，然而，此設計需要熱管將LED封裝連接至散熱器，另一種先前技術的設計是提供數個LEDs設置於一可旋轉的固定架上，然而，此固定架與旋轉機構會限制熱能傳導至其可被散出的燈具殼體外表面。

其他先前技術的燈具設計包括一圓柱狀散熱器，圓柱狀散熱器的外圍形成數個圍繞外圍的平坦表面，每一個平坦表面收納一個不同的LED封裝，其可基於該特定的LED封裝將處在的方位的方向所需要的LED強度選擇，在此種先前技術中，為了促進熱能由LEDs散出，圓柱狀散熱器的內部向內凸伸形成冷卻散熱片，此冷卻結構設置存在燈具殼體為了容許氣體通過圓柱狀散熱器的中央而開放至外界的缺點，此外，相同的散熱器表面以及對應的凸塊被用以收納每一個LED封裝，不論設置在散熱器表面與對應的凸塊的特定的LED封裝所需被散出的熱能量。

因此，提供一種具有單一殼體其可供設置多種LED結構並且具有適當的散熱片以及針對每一個LED結構的反射器設計的燈具是需要的。

本發明可包含一個或更多描述於附件的請求項中的特徵，及/或一個或更多以下的特徵及其組合。

照明系統的一個具體實施提供一單一的燈具以及一配合的透鏡蓋，其一同可交換的收納一選擇的散熱器盤以及一選擇的光反射器，每一選擇的散熱器盤包括一不同數量 及/或方位的光發射器封裝，每一選擇的光反射器包括數量與方位配合一選擇的散熱器盤的光發射器封裝的開口與表面。

一用於燈具的系統的實施態樣包括一界定出一盤座的燈具殼體、複數光發射器封裝以及複數導熱散熱器盤，每一散熱器盤可交換的設置於盤座，其界定出複數固定墊並且具有複數光發射器封裝，每一光發射器封裝設置於一固定墊，且其中，其中一個散熱器盤的該等固定墊的相對方位所提供的光形不同於另一個散熱器盤的該等固定墊的相對方位所提供的光形。

其中一散熱器盤可包括一固定數量的固定墊，一不同的散熱器盤可包括另一不同固定數量的固定墊，該等固定墊可與對應的一散熱器盤一體成型，至少一散熱器盤可界定出一具有一固定側與一發光側的平面支撐，至少一固定墊可包括一多邊形凸塊狀的散熱塊，其由平面支撐一體的凸出形成，燈具殼體可界定出一內表面與一外表面，盤座可由複數由內表面形成的第一對齊組件界定出，每一散熱器盤可包括複數用以與第一對齊組件卡合的第二對齊組件。

燈具殼體的內表面可鄰近該平面支撐於該等固定墊的一相對側，藉此最大化由該等光發射器傳導至燈具殼體外表面的熱能，燈具殼體的外表面可界定出複數冷卻散熱片。

照明燈具可更包括複數光反射器，每一光反射器可交換的與燈具殼體連接並且界定出開口與反射表面配合至少 一散熱器盤的該等固定墊的數量與方位，燈具可更包括一透鏡蓋，其與燈具殼體連接，燈具殼體與透鏡蓋圍繞其中一個光反射器與其中一個散熱器盤。

每一光發射器封裝可包括一LED發射器設置於一平面基材，基材的材質選為用以將熱能由LED發射器傳導至基材鄰近其中一固定墊的一相對側。

用於燈具的系統的另一實施態樣包括一燈具殼體，其界定出一盤座；複數光發射器封裝以及複數導熱散熱器盤，每一散熱器盤可交換的設置在盤座，並界定出複數固定墊，且具有複數光發射器封裝，每一光發射器封裝設置在一個固定墊，且其中，其中一個散熱器盤包括一固定數量的固定墊，另一不同的散熱器盤包括一不同固定數量的固定墊。

其中一散熱器盤的該等固定墊的相對方位可提供一光形不同於由另一不同的散熱器盤的該等固定墊的相對方位所提供的光形。

參閱下實施例的詳細說明，熟知該技藝人士將可了解本發明的其他特徵。

30a、30b、30c‧‧‧燈具

32‧‧‧光發射器封裝

34‧‧‧發射器

38‧‧‧驅動器

36a、36b、36c‧‧‧散熱器盤

40‧‧‧燈具殼體

41‧‧‧散熱片

42a、42b、42c‧‧‧光反射器

44‧‧‧水封

46‧‧‧透鏡

48‧‧‧框架

50‧‧‧連接件

60‧‧‧固定墊

61‧‧‧散熱塊

62a‧‧‧平面本體

70‧‧‧開口

72‧‧‧反射表面

80‧‧‧盤座

82‧‧‧內部後表面

84‧‧‧內部側壁

86‧‧‧第一對齊組件

88‧‧‧第三對齊組件

90‧‧‧第四對齊組件

詳細說明參閱以下相關圖式，其中：圖1是根據本發明具有一第一實施態樣的LED散熱器盤與反射器的燈具的立體分解圖；圖2是圖1的燈具沿著圖3A與圖3B的2-2方向的剖切圖；圖3A是圖1的燈具的組合側視圖； 圖3B是圖1的燈具的組合底視圖；圖4是根據本發明具有一第二實施態樣的LED散熱器盤與反射器的燈具立體分解圖；圖5是根據本發明具有一第三實施態樣的LED散熱器盤與反射器的燈具立體分解圖；圖6是圖1燈具的發射器、固定墊與散熱塊與圖式的第一LED散熱座與反射器的側視截面圖。

為進一步了解與說明本發明的目的，將透過以下文字說明與具體的圖式實施例再次說明如下。

參閱圖1至圖3，示出根據本發明的燈具30a的一第一實施例，參閱圖1，燈具30a包括一個或更多光發射器封裝32，每一光發射器封裝32包括一發射器34(本文所指的發射器可為單一發射器或呈陣列型式的發射器。)，燈具30a也包括一散熱器盤36a，光發射器封裝32是設置於散熱器盤36a；一驅動器38(本文所指的驅動器可為一個驅動器或或呈陣列型式的驅動器)、一燈具殼體40、光反射器42a、水封44、透鏡46、框架48與用以連接框架與罩體、透鏡、水封、光反射器與散熱器盤至燈具殼體的連接件50。

光發射器34可為普遍被使用於商用照明領域並且結合一驅動器38的LED發射器，但並不以此為限，或者，LEDs在本領域技術中也可包括雷射二極體，這樣的發射器普遍可取得以平面陣列封裝的型式用於圖1所示的光發射器封裝32。

參閱圖1、圖4、圖5，圖式的照明系統提供不同的燈具30a、30b、30c，每一個燈具30a、30b、30c在使用單一個 共同的燈具殼體40與單一共同的相關組件如驅動器38、水封44、透鏡46、框架48與連接件50時提供不同的光形分布，燈具殼體40與相關的組件可交換的收納任一散熱器盤36a、36b、36c並配合光反射器42a、42b、42c，燈具殼體40與散熱器盤36a、36b、36c可為例如壓鑄鋁件或鋁合金，或由其他導熱材質製成，光反射器42可為例如鋁或鋁合金沖壓形成。

例如，在照明系統的實施例中，每一散熱器盤36a、36b、36c包括不同數量及/或方位的固定墊60，固定墊60收納並可被視為相較於圖1、圖4、圖5的散熱器盤36a、36b、36c朝向光發射器封裝32，此外，固定墊60將熱能透過散熱器盤36a、36b、36c由光發射器封裝32導出至燈具殼體40外部的散熱片41。

每一個光反射器42a、42b、42c界定出開口70以及反射表面72，兩者均位在並且形成以配合個別對應的其中一散熱器盤的光發射器封裝32的數量、位置與方位，針對個別對應的其中一散熱器盤36a、36b、36c。例如，如圖3B所示，光反射器42a的開口70與表面72被界定出，使得光發射器封裝32位在鄰近或與反射器的後表面接觸而位在在開口70周圍，藉此使發射器34藉由開口70外露，此外，反射表面72被界定出，以提供每一光發射器封裝需要的光形分佈。

較佳的，在圖式的照明系統中，一單一燈具殼體40、配合的透鏡46、框架48與其他相關組件，在所有燈具30a、30b、30c中，均為共同的組件，當其中一個選定的可交換 的散熱器盤與相配合的光反射器42a、42b、42c選定用於每一燈具30a、30b、30c，以針對該燈具提供需要的光形分佈。光形分佈可包括由該燈具所提供的強度及/或光形，但不以此為限。

燈具殼體40的一內部空間界定出一盤座80，此盤座80可交換的收納任一散熱器盤36a、36b、36c以及相配合的反射器42a、42b、42c，在此燈具殼體40的實施例中，盤座80由形成在燈具殼體40內部後表面82與內部側壁84之間的開放空間界定出。

如圖6的局部放大及剖視組合圖所示，同時也可參閱圖1、圖4、圖5，散熱器盤36a、36b、36c包括固定墊60，如圖6的實施例所示，每一固定墊60被定義為一散熱塊61的平面，散熱塊61可為例如多邊形凸出結構以作為一導熱塊，以將熱能由光發射器封裝32傳導散出。散熱塊61可與散熱器盤36a的平面本體62a一體成型，或者，每一散熱塊61可例如藉由黏合或其他普遍已知的連接件連接至平面本體62a。在一些散熱器盤36a為一體成型的實施例中，散熱塊61與平面本體62a是高導熱，且平面本體62a藉由直接接觸且在平面本體62a與內部表面82之間小至無氣體或其他熱縫隙的方式與燈具殼體40的一內表面82交會，較佳的，此設計可使由光發射器封裝32導出並且傳導至燈具殼體40的外部冷卻散熱片41的熱能最大化。

或者，在其他實施例中，散熱塊61部分或完全與散熱器盤42a熱隔絕，例如，藉由隔熱件分離，或散熱器盤42a 部分或完全與燈具殼體40熱隔離，例如藉由在燈具殼體40的內表面82與平面本體62a之間設置氣體縫隙或其他隔熱件，例如藉由對齊組件86在燈具殼體40與散熱器盤42a之間提供平衡空間。

每一散熱器盤36a、36b、36c具有一個或多個第二對齊組件64，用以對應並且與一個或多個第一對齊組件86相配合，例如，如圖2所示，散熱器盤42a的平面本體62a以凹穴方式界定出第二對齊組件64，其包括一用以藉由如平頭螺絲的連接件50固定散熱器盤42a的通孔，此平頭螺絲螺鎖入或與第一對齊組件86固定，在此實施例中，凸柱由內部後表面82凸出並且在內部界定出螺孔，在一些實施例中，一特定的散熱器盤36a、36b、36c可僅使用由燈具殼體40提供的一部分對齊組件86。

在一些實施例中，對齊組件86、64與連接件50是設置使由散熱器盤36a至燈具殼體40與由燈具殼體所界定的外部散熱片41的熱傳最大化，例如，對齊組件86、64可提供一大的直接接觸面積，包括在散熱器盤36a與燈具殼體40內部表面82之間，以最大化由發射器封裝32導出的熱能，或者，在某些實施例中，對齊組件86、64與連接件50是設置使由散熱器盤42a至燈具殼體40與由燈具殼體所界定的外部散熱片41的熱傳最小化，例如，對齊組件86、64可提供小的直接接觸面積，以最小化熱傳導，且此外或或者，一隔熱件可設置於對齊組件86、64之間。

在其他實施例中，對齊組件86、64提供定位及/或固定 散熱器盤36a、36b、36c及/或反射件42a、42b、42c可包括例如凸柱、凸片、凸塊、邊緣特徵如框邊、凸緣，開口包括凹穴、凸出件及/或凹陷輪廓表面，或其他本領域已知用以對齊及/或固定兩組件的對齊組件。

類似將散熱器盤36a、36b、36c固定於燈具殼體40，燈具殼體40包括第三對齊組件88，例如，在此實施例中，凸柱由內部後表面82凸出並且其中界定出螺孔，每一反射器42a、42b、42c具有一個或更多第四對齊組件90，用以對應並且與一個或更多第一對齊組件88配合，例如，如圖1所示，反射件42a界定出穿孔做為第四對齊組件90以供藉由例如平頭螺絲的連接件50固定反射件，其螺鎖入或固定至第三對齊組件88，在某些實施例中，特定的一個反射件42a、42b、42c可僅使用部分由燈具殼體40提供的對齊組件88，在其他的實施例中，對齊組件可為其他已知結構，例如前述針對散熱器盤36a、36b、36c的態樣。

參閱圖4，燈具30b的第二實施例包括可交換的散熱器盤30b位在盤座80中，以及可交換的光反射件42b，類似的，參閱圖5，燈具30c的第三實施例包括可交換的散熱器盤30c位在盤座80中，以及可交換的光反射件42c，在這些實施例中，散熱器盤30b、30c包括相同數量的光發射件封裝32，然而，固定墊60的位置與方位以及光發射器34的位置與方位對於每一散熱器盤36a、36b、36c均不同，類似的，對應每一散熱器盤36a、36b、36c配合的個別光反射件42a、42b、42c具有開口70與表面72，其設計用以配對光發射器封裝32 的位置與方位，在其他實施例中(圖未示)，光發射件封裝32與固定墊60的數量針對不同的散熱器盤是不同的，此外，在其他實施例中，僅有部分固定墊60是連同光發射器封裝32的，其提供一需要的照明分佈。

雖然本發明已被透過前述的圖式與實施例具體描繪與說明，相同的僅能被視為是實施態樣而不能用來侷限本發明的特徵，需被了解的是所示出的僅是實施例，且所有的改良與修飾均在本發明的申請專利範圍及結論所欲保護的範圍內。

30a‧‧‧燈具

32‧‧‧光發射器封裝

34‧‧‧發射器

36a‧‧‧散熱器盤

38‧‧‧驅動器

40‧‧‧燈具殼體

41‧‧‧散熱片

42a‧‧‧光反射器

44‧‧‧水封

46‧‧‧透鏡

48‧‧‧框架

50‧‧‧連接件

60‧‧‧固定墊

61‧‧‧散熱塊

62a‧‧‧平面本體

64‧‧‧第二對齊組件

70‧‧‧開口

72‧‧‧反射表面

80‧‧‧盤座

82‧‧‧內部後表面

84‧‧‧內部側壁

86‧‧‧第一對齊組件

90‧‧‧第四對齊組件

Claims (10)

1. 一種用於燈具的系統，包含：一燈具殼體，界定出一盤座；以及複數不同的熱傳導散熱器盤，該等複數散熱器盤之每一者係：可交換地設置於該盤座；界定出和個別散熱器盤成為一體的複數不連接的固定墊；具有複數光發射器封裝；以及，提供一與該等複數散熱器盤中之另一不同者呈現不一樣的照明光形；其中該等複數光發射器封裝之每一者設置於該等複數固定墊之一者中，且其中該等光發射器封裝的數量與該等固定墊的數量一致；其中，該等複數散熱器盤中之一者的該等複數固定墊與光發射器封裝的相對方位係與該等複數散熱器盤中之另一不同者的相對方位不同。
2. 如請求項1的用於燈具的系統，其中該等複數散熱器盤中之一者包括一固定數量的固定墊，該等複數散熱器盤中之另一不同者包括一不同的固定數量的固定墊。
3. 如請求項1的用於燈具的系統，其中，該等複數固定墊係與一對應的散熱器盤一體成型。
4. 如請求項1的用於燈具的系統，其中，該等複數散熱器盤中之至少一者界定出一平面支撐，其具有一固定側與一發光側。
5. 如請求項4的用於燈具的系統，其中，該等複數固定墊中之至少一者包括一多邊形凸塊狀的散熱塊，其由該平面支撐突出且與該平面支撐為一體。
6. 如請求項4的用於燈具的系統，其中，該燈具殼體界定出一內表面與一外表面；該盤座由該內表面所界定出的複數第一對齊組件界定出；以及每一散熱器盤包括複數之能與該等第一對齊組件卡合的第二對齊組件。
7. 如請求項6的用於燈具的系統，其中，該燈具殼體的內表面鄰近該平面支撐於該等固定墊的一相對側，藉此最大化由該等光發射器傳導至該燈具殼體的外表面的熱能。
8. 如請求項6的用於燈具的系統，其中，該燈具殼體的外表面界定出複數冷却散熱片。
9. 如請求項1的用於燈具的系統，更包含複數光反射器，每一光反射器可交換地連接該燈具殼體並且界定出與該等複數散熱器盤中之至少一者的該等複數固定墊的數量與方位相配合的複數開口與複數反射表面。
10. 如請求項1的用於燈具的系統，更包含一連接於該燈具殼體的透鏡蓋，該燈具殼體與該透鏡蓋圍繞該等複 數光反射器中之一者以及該等複數散熱器盤中之一者。