TWI695951B - 散熱式燈具結構 - Google Patents

Abstract

一種散熱式燈具結構，包括金屬外殼、第一透光層、發光元件、第二透光層以及透光導熱液體。第一透光層設置於金屬外殼，第一透光層與金屬外殼共同形成一第一腔體。發光元件設置於第一腔體中。第二透光層設置於金屬外殼並覆蓋於第一透光層，第二透光層與第一透光層及金屬外殼共同形成一第二腔體。透光導熱液體填充於第二腔體內，且透光導熱液體與第一透光層及金屬外殼相接觸。

Description

散熱式燈具結構

本發明是有關於一種燈具結構，且特別是有關於一種散熱式燈具結構。

近年來，發光元件(例如發光二極體)的發展逐漸成熟，其在照明領域的應用也十分廣泛。若以發光二極體作為照明光源，由於發光二極體通常需要以高瓦數來操作，當使用時間一久，難免會產生過熱的情形。此時若不能有效地散熱，將會提高照明燈具變質的可能性，進而影響照明效果。

本發明係有關於一種散熱式燈具結構，分別在燈具結構內形成兩個互相隔離的腔體，其中一腔體含有透光導熱液體，且透光導熱液體直接與第一透光層與金屬外殼相接處，使發光元件產生的熱能夠透過熱對流及熱傳導的方式迅速散熱。

根據本發明之一方面，提出一種散熱式燈具結構。散熱式燈具結構包括金屬外殼、第一透光層、發光元件、第二透 光層以及透光導熱液體。第一透光層設置於金屬外殼，第一透光層與金屬外殼共同形成一第一腔體。發光元件設置於第一腔體中。第二透光層設置於金屬外殼並覆蓋於第一透光層，第二透光層與第一透光層及金屬外殼共同形成一第二腔體。透光導熱液體填充於第二腔體內，且透光導熱液體與第一透光層及金屬外殼相接觸。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

1:路燈

2:燈桿

100、200:散熱式燈具結構

110:底座

111:金屬外殼

112:電器室

113:安裝部

120:第一透光層

121:主體部分

122:連接部分

130:發光元件

140、240:第二透光層

141:外圍流道

142、242:匯流部

143:入口流道

144:出口流道

150、250:透光導熱液體

A1、A2、A3、A4:箭號

C1:第一腔體

C2、C2’:第二腔體

θ:裝設角度

θ1、θ2:出光角度

P1-P1’、P2-P2’:切線

第1圖為根據本發明實施例之散熱式燈具結構的應用。

第2圖為根據本發明一實施例之散熱式燈具結構的立體分解圖。

第3圖為根據第2圖之燈具結構的局部示意圖。

第4A圖為根據第2圖之燈具結構沿第1圖中切線P1-P1’之視角的剖示圖。

第4B圖為根據第2圖之燈具結構沿第1圖中切線P2-P2’之視角的剖示圖。

第5圖為根據本發明另一實施例之散熱式燈具結構的立體分解圖。

第6圖為根據第5圖之燈具結構的局部示意圖。

第7A圖為根據第5圖之燈具結構沿第1圖中切線P1-P1’之視角的剖示圖。

第7B圖為根據第5圖之燈具結構沿第1圖中切線P2-P2’之視角的剖示圖。

第8圖為根據第5圖之燈具結構照射時的能量分佈示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。並且，除非有其他表示，在不同圖式中相同之元件符號可視為相對應的元件。這些圖式之繪示是為了清楚表達這些實施方式中各元件之間的連接關係，並非繪示各元件的實際尺寸。

請參照第1圖，其為根據本發明實施例之散熱式燈具結構100、200的應用。實施例中，燈具結構100、200可裝設於燈桿2之一端，以提供路燈1之照明功能。然，應瞭解的是，本發明之散熱式燈具結構100、200的應用並不以此為限。

第2圖為根據本發明一實施例之散熱式燈具結構100的立體分解圖。請參照第2圖，燈具結構100包括底座110、第 一透光層120、發光元件130、第二透光層140及透光導熱液體150。

底座110可包括金屬外殼111、電器室112及安裝部113。金屬外殼111、電器室112及安裝部113可分別以不同或相同的材料製成再連接而成，本發明不對此加以限制。燈具結構100的整體可經由安裝部113連接至一安裝部位，例如是連接至如第1圖所示的燈桿2之一端。電器室112用以放置驅動發光元件130發光的電子元件，其中發光元件130可透過線材(未標示)與電器室112內的電子元件相耦接。

發光元件130設置於金屬外殼111，例如是固定於金屬外殼111朝Y軸正方向的一表面上，且發光元件130可固定於金屬外殼111的中心。第一透光層120設置於金屬外殼111，並覆蓋於發光元件130。詳細地說，第一透光層120可固定(例如是以膠黏的方式固定)於金屬外殼111朝Y軸正方向的表面上，且覆蓋於發光元件130。如此，第一透光層120與金屬外殼111可共同形成第一腔體C1，且發光元件130位於第一腔體C1中。因此，發光元件130可透過密閉的第一腔體C1與外界隔絕，避免發光元件130受到外在因素(例如水氣)影響。

第二透光層140設置於金屬外殼111，並覆蓋於第一透光層120。詳細地說，第二透光層140可固定(例如是以膠黏的方式固定)於金屬外殼111朝Y軸正方向的表面上，且覆蓋於第一 透光層120。如此，第二透光層140與第一透光層120及金屬外殼111可共同形成第二腔體C2。

在本發明中，係於第二腔體C2內填充一透光導熱液體150。舉例來說，當將第二透光層140設置於金屬外殼111後，可於任一處開設一連通第二腔體C2的洞口，以將透光導熱液體150填充進第二腔體C2，接著再密封所述洞口。

在此配置下，透光導熱液體150可直接與第一透光層120及金屬外殼111相接觸，且透光導熱液體150更於第二腔體C2內流動，以透過熱對流及熱傳導的方式轉移發光元件130產生的熱，進而達到散熱的效果。

金屬外殼111以具有高導熱性的金屬材料製成，另一方面，透光導熱液體150也具有高導熱性。在一具體實施例中，金屬外殼111的材質為鋁，第一透光層120及第二透光層140的材質為塑膠，透光導熱液體150為水，但本發明並不限於此。透過流動性佳且高導熱的透光導熱液體150，透光導熱液體150流經第一透光層120時可吸收熱，且此熱可透過熱對流之方式傳遞，當透光導熱液體150流經與金屬外殼111相接處的界面時，可經由熱傳導之方式傳遞熱，具備高導熱性的金屬外殼111便迅速將熱散發至空氣中，以避免第一透光層120及第二透光層140因溫度過高而變質，進而影響照明效果。

第3圖為根據第2圖之燈具結構100的局部示意圖。第4A圖為根據第2圖之燈具結構100沿第1圖中切線P1-P1’之視 角的剖示圖。第4B圖為根據第2圖之燈具結構100沿第1圖中切線P2-P2’之視角的剖示圖。其中，第3圖中係省略部分元件的繪製，以維持圖式的簡潔，並能更加理解透光導熱液體150於第二腔體C2內的流動方式。

請參照第2圖及第3圖，第二透光層140可包括外圍流道141、匯流部142、入口流道143及出口流道144。入口流道143及出口流道144分別位於匯流部142的兩側，並與匯流部142連通，且其另一端分別連通於外圍流道141。在此配置下，外圍流道141、入口流道143、匯流部142及出口流道144可共同與第一透光層120及金屬外殼111形成第二腔體C2。

第一透光層120可包括主體部分121及連接部分122。連接部分122與主體部分121相連通並共同形成第一腔體C1，且主體部分121通過連接部分122與電器室112相通。耦接於發光元件130的線材(繪示於第2圖)可收容於連接部分122，並通過連接部分122與電器室112內的電子元件相耦接，發光元件130則對應設置於主體部分121。此外，連接部分122對應於第二透光層140的入口流道143設置，主體部分121對應於第二透光層140的匯流部142設置。

請參照第1圖，燈具結構100、200之出光面相對於水平面(例如是與路面平行)以一裝設角度θ插設於燈桿2之一端。在一實施例中，裝設角度θ可為5°

θ

175°。也就是說，燈具結構100、200並非水平地設置，燈具結構100、200的前端(如第2圖 所示靠近出口流道144之一側)與後端(如第2圖所示靠近入口流道143之一側)之間具有高低差。但本發明並不限於此配置。

以第2圖為例說明，在另一實施例中，金屬外殼111可與水平面間呈一仰角設置。舉例而言，金屬外殼111本身可與電器室112之間夾一仰角，仰角的範圍可為5°~90°，使得燈具結構100的前端與後端之間具有高低差。

在上述的配置下，出口流道144的位置高度高於入口流道143。入口流道143的出口(即與匯流部142相連通之處)高於入口(即與外圍流道141相連通之處)；出口流道144的出口(即與外圍流道141相連通之處)高於入口(即與匯流部142相連通之處)。由於燈具結構100的前端與後端之間具有高低差，透光導熱液體150可藉由液體溫度特性而在第二腔體C2內流動循環。

請參照第3圖、第4A圖及第4B圖，當發光元件130發光時，位於匯流部142中的透光導熱液體150將會吸收發光元件130產生的熱，使匯流部142中的透光導熱液體150的溫度升高，密度變小，使匯流部142中的透光導熱液體150向位置高度較高的出口流道144流動(如箭號A2所示)，進而帶動其他部位的透光導熱液體150從入口流道143流入匯流部142(如箭號A1所示)以通過對流的方式轉移熱。

並且，由於透光導熱液體150大面積地與金屬外殼111接觸，透過金屬外殼111具有高導熱的特性，透光導熱液體150所攜帶的熱經由金屬外殼111以熱傳導的方式散發至空氣中，如第 4A圖及第4B圖的箭頭所示。因此，透光導熱液體150在流經外圍流道141的過程中(如箭號A3、A4所示)逐漸降溫，密度變大，使透光導熱液體150回流至入口流道143中，依此方式不斷循環流動，以轉移發光元件130所產生的熱。

實施例中，外圍流道141的形狀為圓形，但本發明並不限於此。在其它實施例中，外圍流道141可以是橢圓、方形、多邊形等形狀，只要其構成一封閉迴路即可。

入口流道143及出口流道144分別由匯流部142呈放射狀配置。如第3圖所示，入口流道143及出口流道144呈徑向分佈，且數量各為一個，但本發明並不限於此。在其它實施例中，入口流道143及出口流道144的數量可依照實際的設計需求來設置。

請參照第2圖、第3圖、第4A圖及第4B圖，實施例中，匯流部142的壁厚為均勻分佈，且於匯流部142內的透光導熱液體150更於各方向上圍繞第一透光層120。在此配置下，光線可在各方向上均勻出光，以達均勻照明的目的。

也就是說，藉由改變第一透光層120(尤指主體部分121)及匯流部142之形狀，透光導熱液體150的形狀也會隨之改變，如此即可控制光線出光的方向及照明的分佈。

第5圖為根據本發明另一實施例之散熱式燈具結構200的立體分解圖。第6圖為根據第5圖之燈具結構200的局部示意圖。

本實施例之燈具結構200與第2圖之燈具結構100不同之處主要在於第二透光層240形狀的不同，故第二腔體C2’的整體空間、及於第二腔體C2’內流動的透光導熱液體250的形狀也隨之改變。其餘相同或類似之處以相同的符號表示，並可參照以上詳細說明之內容，於此不再贅述。

請參照第5圖及第6圖，第二透光層240的匯流部242的壁厚為非均勻分佈。進一步地說，在X-Z平面上，匯流部242的內徑實質上等於第一透光層120之主體部分121的外徑。因此，當透光導熱液體250流經匯流部242時，透光導熱液體250僅從主體部分121下方的區域流過，如第6圖的箭頭所示。換句話說，透光導熱液體250並未在各方向上圍繞第一透光層120，當透光導熱液體250流經入口流道143、匯流部242及出口流道144時，其流道寬度均是相等的。

第7A圖為根據第5圖之燈具結構200沿第1圖中切線P1-P1’之視角的剖示圖。第7B圖為根據第5圖之燈具結構200沿第1圖中切線P2-P2’之視角的剖示圖。第8圖為根據第5圖之燈具結構200照射時的能量分佈示意圖。

請參照第7A圖、第7B圖及第8圖，當燈具結構200在切線P1-P1’之視角和在切線P2-P2’之視角的剖面下，光線出光的方向並不相同，照明的分佈亦不相同。在第7B圖中，由於透光導熱液體250僅從主體部分121下方的區域流過，並未在各方向圍繞主體部分121，因此兩側的光線並未通過透光導熱液體250。且 第二透光層240之材質的折射率大於透光導熱液體250，使得兩側光線的出光角度θ2大於第7A圖中所示的出光角度θ1。如第8圖所示，其中長軸對應於切線P2-P2’(對應第7B圖)之方向，短軸對應於切線P1-P1’(對應第7A圖)之方向。由圖中可見，由於第7B圖之光線相較於第7A圖之光線能以大角度出光，長軸上的能量覆蓋的面積係大於短軸，而可產生狹長型的照明，適合應用在道路、走廊、隧道等需要狹長型照明之區域。

根據上述實施例，分別在燈具結構內形成兩個互相隔離的腔體，其中一腔體含有透光導熱液體，且透光導熱液體直接與第一透光層與金屬外殼相接處，使發光元件產生的熱能夠透過熱對流及熱傳導的方式迅速散熱。除此之外，上述實施例還能兼顧照明光型的設計，依據不同的照明需求改變光線出光的方向及照明的分佈。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:散熱式燈具結構

110:底座

111:金屬外殼

112:電器室

113:安裝部

120:第一透光層

121:主體部分

122:連接部分

130:發光元件

140:第二透光層

141:外圍流道

142:匯流部

143:入口流道

144:出口流道

150:透光導熱液體

C1:第一腔體

C2:第二腔體

Claims (8)

1. 一種散熱式燈具結構，包括：一金屬外殼；一第一透光層，設置於該金屬外殼，該第一透光層與該金屬外殼共同形成一第一腔體；一發光元件，設置於該第一腔體中；一第二透光層，設置於該金屬外殼並覆蓋於該第一透光層，該第二透光層與該第一透光層及該金屬外殼共同形成一第二腔體，且該第二透光層包括：一外圍流道；一匯流部；一入口流道；及一出口流道；其中該入口流道及該出口流道分別位於該匯流部的兩側，並與該匯流部連通，且其另一端分別連通於該外圍流道，其中該外圍流道、該入口流道、該匯流部及該出口流道共同與該第一透光層及該金屬外殼形成該第二腔體；以及一透光導熱液體，填充於該第二腔體內，且該透光導熱液體與該第一透光層及該金屬外殼相接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該第一透光層包括一主體部分，該發光元件對應該主體部分設置，且該主體部分對應該第二透光層的該匯流部設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之燈具結構，其中該第一透光層更包括一連接部分，與該主體部分相連通並共同與該金屬外殼形成該第一腔體，該連接部分對應該第二透光層的該入口流道設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該出口流道的位置高度高於該入口流道。
5. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該入口流道及該出口流道分別由該匯流部呈放射狀配置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該透光導熱液體依序經過該入口流道、該匯流部、該出口流道、該外圍流道再回到該入口流道流動循環。
7. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該匯流部的壁厚為均勻分佈，且於該匯流部內的該透光導熱液體更於各方向上圍繞該第一透光層。
8. 如申請專利範圍第1項所述之燈具結構，其中該匯流部的壁厚為非均勻分佈，且該透光導熱液體流經該入口流道、該匯流部及該出口流道的流道寬度相等。

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