TWI607174B - 耐候型燈具及其發光模組的製造方法 - Google Patents

Description

耐候型燈具及其發光模組的製造方法

本發明係有關於一種耐候型燈具及其發光模組的製造方法，特別是指一種適合於集魚燈或船舶用照明燈的耐候型燈具及其發光模組的製造方法。

漁船捕魚時，常常利用魚群趨光性原理，在深夜裡以高強度的照明燈投射光線於海面上，以吸引魚群靠近光源，然後再進行撈捕。

然而，傳統漁船使用的集魚燈是採用高亮度的大型白熾燈泡作為光源，但傳統的大型白熾燈泡使用時相當耗電，因此漁船必須耗費大量油料發電，且漁工暴露於紫外線下有導致皮膚癌的風險，又因為燈源溫度高，容易引起火災。且再加上傳統燈泡結構脆弱，高熱燈泡如果遇到冰冷海水容易因熱漲冷縮而破裂。

為克服傳統集魚燈泡的缺點，後來市面上有LED集魚燈出現。現有的LED集魚燈採用發光二極體作為發光元件，其構造大致上為將多個發光二極體安裝於一平面狀的電路基板上，且在電路基板以及發光二極體的外表面上設置一防護蓋，以防止發光二極體接觸海水，同時在防護蓋上設置和多個發光二極體對應的透鏡，以控制發光二極體產生光線的照射角度。

然而，現有的LED集魚燈使用的防護蓋通常採用硬質塑膠材料製成，且利用螺絲固定方式設置在燈具上，因此長時間使用下， 防護蓋容易受到螺絲壓迫產生應力集中，或者是因為LED產生的高溫以及冰冷海水的低溫所產生劇烈的熱漲冷縮，而使得蓋板產生龜裂現象。當蓋板產生裂紋以後，會使得集魚燈的發光模組的密封性受到破壞，因此使得水氣及鹽分聚集於蓋板的內部而使得集魚燈的照明效率降低，甚至於使得LED發光元件及電路基板短路或受到水分侵蝕而損毀。

由於以上原因，造成現有的LED集魚燈使用上極大的困擾，故如何藉由結構設計的改良，來克服現有的LED集魚燈上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明主要目的在解決現有的LED集魚燈具的蓋板容易龜裂，導致發光模組故障的問題。

本發明其中一實施例提供的一種耐候型燈具，其包括：至少一散熱基座，至少一所述散熱基座具有一模組安裝部；至少一發光模組，至少一所述發光模組設置於所述模組安裝部之中，每一所述發光模組包括：一電路基板，電路基板具有相對的第一平面及第二平面，所述第二平面上設有多個發光元件；至少一透光蓋板，至少一所述透光蓋板設置於所述電路基板的所述第二平面上，且覆蓋多個所述發光元件；及至少一密封元件，至少一所述密封元件圍繞所述發光模組的邊緣，且填補於所述發光模組的邊緣和所述模組安裝部之間的間隙中；其中，多個發光元件上分別具有一第一光學元件，且透光蓋板相對於所述電路基板的一側面具有多個第二光學元件，多個所述第二光學元件和多個第一光學元件相互對應，多個所述發光元件產生的光線分別依序通過所述第一光學元件及所述第二光學元件。

本發明的一優選實施例中，其中多個所述第二光學元件一體成型於所述透光蓋板的表面，且多個所述第二光學元件和所述透光蓋板採用具有延展性的矽膠製成。

本發明的一優選實施例中，其中所述透光蓋板及多個所述第二光學元件以模內射出成型方式成型於所述電路基板的所述第二表面上。

本發明的一優選實施例中，其中多個發光元件產生的光線通過多個所述第一光學元件時的光線照射角度定義為第一預定角度，多個發光元件產生的光線通過多個所述第二光學元件時的光線照射角度定義為第二預定角度，所述第二預定角度小於所述第一預定角度。

本發明的一優選實施例中，其中所述透光蓋板及多個所述第二光學元件採用於可見光波長範圍內的透光率大於90%的矽膠材料製成。

本發明的一優選實施例中，其中所述第一光學元件的光線折射率定義為第一折射率，所述第二光學元件的光線折射率定義為第二折射率，所述第一折射率和所述第二折射率不相等。

本發明的一優選實施例中，其中包括多個所述散熱基座及多個所述發光模組；多個所述散熱基座分別具有一第一端及一第二端，所述第二端的寬度大於所述第一端的寬度；每一所述散熱基座的所述第一端分別能夠和一連接座連接，且以環狀排列方式設置於所述連接座的外圍。

本發明的一優選實施例中，其中所述散熱基座相對於所述模組安裝部的一側面設置有多個散熱鰭片。

本發明實施例還提供一種耐候型燈具發光模組的製造方法，包括：提供一發光模組，所述發光模組包括：一電路基板，所述電路基板的一側面設置有多個發光元件，每一所述發光元件上分別具有一第一光學元件；將所述發光模組置入一成型模具中，透過模內射出成型方式將一透光蓋板成型於所述發光模組上，所述透光蓋板覆蓋於所述電路基板的所述側面以及多個所述發光元件上，所述透光蓋板相對於所述電路基板的另一側面設置有多個第 二光學元件，多個所述第二光學元件的位置對應多個所述第一光學元件，且覆蓋於多個所述第一光學元件的上方，其中多個所述第一光學元件及多個所述第二光學元件分別為透鏡，多個所述發光元件產生的光線分別依序通過所述第一光學元件及所述第二光學元件。

本發明製造方法的優選實施例中，其中所述透光蓋板及多個所述第二光學元件為採用矽膠材料製成，且所述透光蓋板成型完成後，將所述透光蓋板連同所述發光模組從所述成型模具取出後，將所述透光蓋板連同所述發光模組置入一加熱爐或加熱裝置中，對所述透光蓋板加熱，以使得所述透光蓋板的矽膠材料完成硫化。

本發明的有益效果在於能夠減少耐候型燈具的零件數量並簡化組裝程序，且能夠使得發光模組不易龜裂且更能夠承受惡劣的氣候環境。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1‧‧‧耐候型燈具

2‧‧‧照明裝置

10‧‧‧散熱基座

101‧‧‧第一端

102‧‧‧第二端

103‧‧‧第一連接部

104‧‧‧第二連接部

11‧‧‧模組安裝部

111‧‧‧安裝平面

112‧‧‧螺絲孔

12‧‧‧連接座

13‧‧‧散熱鰭片

20‧‧‧發光模組

21‧‧‧電路基板

21a‧‧‧第一平面

21b‧‧‧第二平面

211‧‧‧導熱基板

212‧‧‧絕緣層

213‧‧‧導電線路

214‧‧‧表面絕緣層

22‧‧‧發光元件

23‧‧‧透光蓋板

24‧‧‧第一光學元件

241‧‧‧第一曲面

25‧‧‧第二光學元件

251‧‧‧第二曲面

26‧‧‧穿孔

27‧‧‧螺絲

28‧‧‧密封元件

30‧‧‧支架模組

31‧‧‧連接架

32‧‧‧支撐架

33‧‧‧固定架

331‧‧‧固定部

34‧‧‧樞軸

35‧‧‧散熱風扇

L1‧‧‧光線

L2‧‧‧光線

圖1為本發明耐候型燈具一具體實施例的立體組合圖。

圖2為本發明耐候型燈具的照明裝置及支架模組分解狀態的局部分解立體圖。

圖3為本發明耐候型燈具使用的照明裝置的立體組合圖。

圖4為本發明耐候型燈具使用的照明裝置其中單獨一散熱基座及一發光模組的立體組合圖。

圖5為本發明耐候型燈具其中一散熱基座及一發光模組的立體分 解圖。

圖6為本發明耐候型燈具其中單獨一散熱基座及一發光模組的組合剖面圖。

圖7為本發明耐候型燈具使用的一發光模組的立體分解圖。

圖8為從圖6的VIII部分所取的局部放大剖面圖，用以揭示發光模組以及第一光學元件及第二光學元件的結構。

本發明提供一種耐候型燈具，特別是指一種適合作為漁船集魚燈的耐候型燈具。如圖1至圖6所示，本發明的耐候型燈具1主要包括多個發光模組20、多個散熱基座10，及一支架模組30所組成。

如圖3及圖4所示，其中每一散熱基座10概略呈楔形，每一個散熱基座10的兩端分別具有一第一端101及一第二端102，其中第一端101的寬度小於第二端102的寬度，且第一端101能夠連接於一連接座12的外側。且每一散熱基座10於第二端102的兩側邊分別設置一第一連接部103與第二連接部104。如圖3所示，各個散熱基座10的第一端101共同地連接於連接座12的外側時，各個散熱基座10的兩側邊相互貼靠，且每一散熱基座10的第二端102兩側的第一連接部103或第二連接部和相鄰的散熱基座10的第二連接部104或第一連接部103能夠透過螺絲鎖固在一起，因此使得各個散熱基座10彼此相互連接，而能夠以環狀排列方式組合在一起，而成為一圓盤狀的基座。

每一散熱基座10的頂面分別具有一模組安裝部11，多個所述發光模組20分別安裝於散熱基座10的模組安裝部11中。如圖5及圖6所示，所述發光模組20的外型呈略小於散熱基座10的楔形板體，且發光模組20的形狀和模組安裝部11相配合，而能夠嵌合於模組安裝部11中。如圖1及圖3所示，當各個發光模組20組合於散熱基座10上，再將各個散熱基座10連接於連接座12上，便能夠組合成為一圓盤狀的照明裝置2，所述照明裝置2能夠安裝於所述支架模組30上，而組合成所述耐候型燈具。

如圖1及圖2所示，所述支架模組30包括了一連接架31、一 支撐架32、及一固定架33。其中支撐架32概略呈U形，且固定於連接架31的末端。所述固定架33同樣呈U形，且固定架33的兩側透過樞軸34連接於支撐架32的內側。兩固定架33的頂端分別具有一固定部331，所述照明裝置2能夠藉由螺絲鎖固於固定部331上，藉以使得照明裝置2連接於支架模組30上。支架模組30的固定架33上還能夠設置一散熱風扇35，散熱風扇設置於照明裝置2的背面，用以產生散熱氣流，以降低照明裝置2的溫度。

如圖4至圖6所示，該實施例中散熱基座10採用金屬材料製成，每一散熱基座10相對於模組安裝部11的一側面一體成型設置有多個散熱鰭片13。該實施例中，散熱基座10上的模組安裝部11為一輪廓形狀及深度和發光模組20配合的凹槽，使得發光模組20能夠嵌入於模組安裝部11中。每一個模組安裝部11的底面具有一安裝平面111，且於安裝平面111設置有多個螺絲孔112。每一發光模組20的底面能夠貼靠安裝平面上，且發光模組20上預設有多個和螺絲孔112相對應的穿孔26，每一穿孔26中分別能夠穿入一螺絲27，且透過螺絲27鎖入於各個螺絲孔112中，藉以將發光模組20固定於模組安裝部11中。

當發光模組20安裝於模組安裝部11時，發光模組20的背面和安裝平面111相互貼合，因此發光模組20產生的溫度能夠直接傳導到散熱基座10，並且經由散熱基座10的散熱鰭片13降溫。如圖5及圖6所示，當發光模組20置入模組安裝部11內部以後，發光模組20的邊緣和模組安裝部11之間保留有一間隙，所述間隙中能夠進一步設置一密封元件28，所述密封元件28圍繞於發光模組20的邊緣，且填補於發光模組20邊緣和模組安裝部11之間的間隙中，以防止雨水或海水滲透進入到發光模組20和模組安裝部11之間。

如圖6及圖7所示，本發明採用的發光模組20包括有一電路基板21，所述電路基板21的輪廓形狀和散熱基座10的模組安裝 部11配合，而能夠容納於模組安裝部11中，且電路基板21具有相對的第一平面21a及第二平面21b，當發光模組20安裝於散熱基座10上時，第一平面21a能夠貼靠於模組安裝部11的安裝平面上。電路基板21的第二平面上設置有多個發光元件22，且於所述第二平面21b及多個所述發光元件22上設置一透光蓋板23，透光蓋板23和電路基板21的第二平面21b相互密合，因此使得第二平面21b上的多個發光元件22被透光蓋板23密封，以避免發光元件22受到海水或雨水侵蝕。

如圖8所示，該實施例中，採用的電路基板21包括有一導熱基板211，所述導熱基板211可以採用金屬材料製成，以使其具有良好導熱能力。導熱基板211靠近所述第二平面21b的一側面設置一絕緣層212，接著於絕緣層212表面設置導電線路213，並於導電線路213上再鋪設一表面絕緣層214。該實施例中，多個發光元件22為表面黏著型的發光二極體晶片，各個發光元件22黏著於電路基板21的第二平面21b上，且與導電線路213電性連接。

每一發光元件22的頂面分別封裝一第一光學元件24。且所述透光蓋板23相對於電路基板21的另一側面設置有多個第二光學元件25。透光蓋板23上的多個第二光學元件25的位置和多個第一光學元件24相對應，且覆蓋於多個第一光學元件24的上方。如圖8所示，該實施例中，第一光學元件24及第二光學元件25分別為透鏡，多個發光元件22產生的光線依序通過第一光學元件24然後再通過第二光學元件25。通過第一光學元件24的光線L1的照射角度定義為第一預定角度，且通過第二光學元件的光線L2的照射角度定義為第二預定角度。

而且該實施例提供的耐候型燈具1為適合漁船使用的集魚燈，因此第二光學元件25設計成具有集光效果的透鏡，亦即發光元件22產生的光線通過第二光學元件25的第二預定角度小於光線通過第一光學元件24的第一預定角度，以使得發光模組20產 生的光線能夠集中照射於較小的角度範圍內，以提高光線照射的強度，以期能夠有效吸引魚群聚集。

本發明的透光蓋板23及第二光學元件25選用的材質為光學級的矽膠材料，其於可見光光譜範圍(約為波長380nm至780nm的光線)內的光線的透光率大於90%，因此能夠避免造成發光模組20光線的損耗。

如圖8所示，本發明該實施例中，第一光學元件24及第二光學元件25分別由具有不同光線折射率的材料所構成，且第一光學元件24具有一第一曲面241，第二光學元件25具有第二曲面251。其中，所述第一光學元件24的材料的光線折射率定義為第一折射率，第二光學元件25的光線折射率定義為第二折射率。本發明為達到使得光線L2的第二預定角度小於光線L1的第一預定角度的目的，本發明能夠將其中第二光學元件25的第二曲面251的曲率半徑安排成大於第一光學元件24的第一曲面241的曲率半徑，同時所述第一光學元件24的第一折射率也和第二光學元件25的第二折射率不同。

此外，如圖6及圖7所示，為使得發光元件22產生的光線能夠集中從各個第二光學元件25射出，所述透光蓋板23相對於所述電路基板21的一側的表面能夠製作成粗糙化的霧面表面，而且各個第二光學元件25的表面則製作成光滑的鏡面表面，透過上述設計，使得各個發光元件22產生的光線較不易從透光蓋板23的表面透射而出，而能夠集中從各個第二光學元件25射出。

所述發光模組20及透光蓋板23的製造及組合程序概略如下所述。發光模組20製造時，首先將多個發光元件22焊接於電路基板21上，以形成所述發光模組20的成品，接著將所述發光模組20置入於用以成型所述透光蓋板23及第二光學元件25的成型模具中，透過模內射出成型(insert molding)的技術將所述透光蓋板23及第二光學元件25成型於所述電路基板21以及多個發光元件 22的表面上。

所述透光蓋板23及第二光學元件25成型程序中，需注意到射出成型的溫度需要控制在低於發光元件22和電路基板21所採用的焊錫的熔點溫度的程度，以避免透光蓋板23及第二光學元件25成型時的溫度造成發光元件22和電路基板21分離或位移的情形產生。因此，本發明的透光蓋板23及第二光學元件25的成型程序中，可以選用以較低的溫度進行射出成型，將透光蓋板23及第二光學元件25成型於發光模組20上以後，將射出成型後的發光模組20連同透光蓋板23及第二光學元件25從成型模具中取出後，再將初步固化的透光蓋板23及第二光學元件置放於烤爐或其他加熱裝置中，加熱至固化溫度並持續一預定時間，以使得矽膠材料內部的硫化劑進行硫化，而使得矽膠材料充分地固化而成為穩定狀態。

本發明透過上述設計，使得發光模組20的電路基板21以及發光元件22能夠被透光蓋板23完全地遮蔽，以避免發光元件22和外界的雨水或海水接觸。以避免產生電路基板21或發光元件22短路，或者被雨水或海水侵蝕的情形發生。而且由於透光蓋板23及發光元件22和發光模組20結合為一體，因此能夠達到減少零件數量，並簡化組裝程序的目的。

此外，透光蓋板23選用的矽膠材料還必須具有下列特性，首先其選用的矽膠材料需具有良好延展性，以避免熱漲冷縮造成透光蓋板23及第二光學元件25碎裂的情形產生。此外，為使得透光蓋板23及第二光學元件25能夠承受發光元件22產生的高溫，同時又能夠承受漁船海上作業時接觸寒冷海水的低溫，因此透光蓋板23及第二光學元件25選用的矽膠材料必須具有能夠承受高溫及低溫的能力。例如，在一具體實施例中，所述透光蓋板23及第二光學元件25能夠選用以道康寧公司(Dow Corning)出品之MS-1001型號的光學級矽膠製成，其操作溫度範圍低溫可至零下 45℃，高溫可至200℃，且具有良好延展性以及透光性，以及良好的模塑加工性，因此能夠符合本發明的透光蓋板23及第二光學元件25所需的材料特性。

本發明的耐候型燈具尚有多種變化實施例的可能，例如，多個所述散熱基座10能夠由一個圓盤形的基座所代替，而多個所述發光模組20也可以由一個呈圓環狀的發光模組所代替。此外，本發明的耐候型燈具1除了能夠應用於集魚燈的技術領域外，也能夠廣泛地運用於任何需要於寒冷環境中使用的照明燈具所使用。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明的有益效果主要在於所述發光模組20上結合有所述透光蓋板23以及所述第二光學元件25，因此組裝時不需要額外設置蓋板，因此減少了零件的數量也簡化組裝程序。同時所述透光蓋板23能夠緊密地包覆發光模組20的發光元件，且透光蓋板23具有良好的延展性以及承受低溫與高溫的能力，因此能夠解決現有集魚燈使用的硬質蓋板容易碎裂的問題，也使得所述耐候型燈具1能夠承受於冰冷海面上作業時嚴苛的氣候條件。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

10‧‧‧散熱基座

11‧‧‧模組安裝部

111‧‧‧安裝平面

112‧‧‧螺絲孔

13‧‧‧散熱鰭片

20‧‧‧發光模組

21‧‧‧電路基板

23‧‧‧透光蓋板

25‧‧‧第二光學元件

26‧‧‧穿孔

27‧‧‧螺絲

28‧‧‧密封元件

Claims (8)

1. 一種耐候型燈具，其包括：至少一散熱基座，至少一所述散熱基座具有一模組安裝部；至少一發光模組，至少一所述發光模組設置於所述模組安裝部之中，每一所述發光模組包括：一電路基板，電路基板具有相對的第一平面及第二平面，所述第二平面上設有多個發光元件；至少一透光蓋板，至少一所述透光蓋板設置於所述電路基板的所述第二平面上，且覆蓋多個所述發光元件；及至少一密封元件，至少一所述密封元件圍繞所述發光模組的邊緣，且填補於所述發光模組的邊緣和所述模組安裝部之間的間隙中；其中，多個所述發光元件上分別具有一第一光學元件，且透光蓋板相對於所述電路基板的一側面具有多個第二光學元件，多個所述第二光學元件和多個第一光學元件相互對應，多個所述發光元件產生的光線分別依序通過所述第一光學元件及所述第二光學元件；其中多個所述第二光學元件和所述透光蓋板採用具有延展性，且操作溫度範圍至少介於零下45℃至200℃的矽膠製成，且以模內射出成型方式成型於所述電路基板的所述第二表面上，以使得所述透光蓋板及多個所述第二光學元件和所述散熱基板密合，且緊密包覆多個所述發光元件，以達到防水功效。
2. 如請求項1所述的耐候型燈具，其中多個發光元件產生的光線通過多個所述第一光學元件時的光線照射角度定義為第一預定角度，多個發光元件產生的光線通過多個所述第二光學元件時的光線照射角度定義為第二預定角度，所述第二預定角度小 於所述第一預定角度。
3. 如請求項2所述的耐候型燈具，其中所述透光蓋板及多個所述第二光學元件採用於可見光波長範圍內的透光率大於90%的矽膠材料製成。
4. 如請求項3所述的耐候型燈具，其中所述第一光學元件的光線折射率定義為第一折射率，所述第二光學元件的光線折射率定義為第二折射率，所述第一折射率和所述第二折射率不相等。
5. 如請求項4所述的耐候型燈具，其中所述透光蓋板相對於所述電路基板一側的表面為粗糙的霧面，且多個所述第二光學元件的表面為光滑的鏡面表面。
6. 如請求項1所述的耐候型燈具，其中包括多個所述散熱基座及多個所述發光模組；多個所述散熱基座分別具有一第一端及一第二端，所述第二端的寬度大於所述第一端的寬度；每一所述散熱基座的所述第一端分別能夠和一連接座連接，且以環狀排列方式設置於所述連接座的外圍。
7. 如請求項6所述的耐候型燈具，其中所述散熱基座相對於所述模組安裝部的一側面設置有多個散熱鰭片。
8. 一種耐候型燈具發光模組的製造方法，包括：提供一發光模組，所述發光模組包括：一電路基板，所述電路基板具有相對的第一平面及第二平面，所述第二平面上設置有多個發光元件，每一所述發光元件上分別具有一第一光學元件；將所述發光模組置入一成型模具中，透過模內射出成型方式將一透光蓋板成型於所述發光模組上，所述透光蓋板覆蓋於所述電路基板的所述第二平面以及多個所述發光元件上，所述透光蓋板相對於所述電路基板的另一側面設置有多個第二光學元件，多個所述第二光學元件的位置對應多個所述第一光學元件，且覆蓋於多個所述第一光學元件的上方； 其中多個所述第一光學元件及多個所述第二光學元件分別為透鏡，多個所述發光元件產生的光線分別依序通過所述第一光學元件及所述第二光學元件；其中所述透光蓋板及多個所述第二光學元件為採用具有延展性且操作溫度範圍至少介於零下45℃至200℃矽膠材料製成，且所述透光蓋板成型完成後，將所述透光蓋板連同所述發光模組從所述成型模具取出後，將所述透光蓋板連同所述發光模組置入一加熱爐或加熱裝置中，對所述透光蓋板加熱，以使得所述透光蓋板的矽膠材料完成硫化。