TWM445674U - 室外ｌｅｄ模組 - Google Patents

Description

室外LED模組

本創作屬LED技術領域，特別適用於室外，可提供高效率照明使用，具有極佳的散熱效率。

按，LED是發光二極體(Light-emitting Diode)的縮寫，是半導體材料製成的固態發光元件，材料使用III-V族化學元素(如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等)，發光原理是將電能轉換為光，也就是對化合物半導體施加電流，透過電子與電洞的結合，過剩的能量會以光的形式釋出，達成發光的效果，屬於冷性發光，壽命長達十萬小時以上。LED最大的特點在於：無須暖燈時間(idling time)、反應速度快、體積小、用電省、耐震、污染低、適合量產，具高可靠度，容易配合應用上的需要製成極小或陣列式的元件。惟因為LED是固態照明，即是利用晶片通電，量子激態回復發出能量(光)，但在發光的過程，晶片內的光能量並不能完全傳至外界，不能出光的能量，在晶片內部及封裝體內便會被吸收，形成熱。LED一般的轉換效率約只有10%~30%，所以1W的電，只有不到0.2W變成你可以看見的光，其它都是熱，若不散熱，這些熱量累積會對晶片效率及壽命造成損傷。故要以高效率LED運用於照明設備首先要解決散熱的問題。以LED散熱專利為例，新型M314505號「高功率LED燈泡散熱結構」專利(2007年06月21日專利公告資料 參照)，主要係於一燈頭上固定有一底基板，該底基板的頂面支撐固定有至少一支熱導管，熱導管套設固定有複數散熱片及一頂基板，頂基板的頂面設有對應熱導管數量的高功率LED，該高功率LED的底面係黏結支撐於熱導管的頂端。新型第M314433號「發光二極體封裝之散熱模組」專利(2007年06月21日專利公告資料參照)，該散熱模組包含：一LED電路板；一散熱塊，包括複數個散熱片；以及一散熱膠材，藉以直接固定該LED電路板於該散熱塊上；其中在該LED電路板與該散熱塊之間，不具有一金屬基板。發明第I260798號「高散熱發光二極體」專利(2006年08月21日專利公告資料參照)，至少包括：一多孔隙材料層；一熱傳導層，設於該多孔隙材料層表面；以及一晶片，設於該熱傳導層，由該熱傳導層將該晶片所發出之熱量傳導至該多孔隙材料層，並由該多孔隙材料層將該熱量對流至外部。由以上諸前案可知習用LED散熱大都採用金屬散熱片，或結合熱導管、致冷晶片、散熱風扇等方式為之，普遍具有散熱效果不佳、散熱速度不夠迅速、散熱模組結構複雜、成本高等缺失。

再者，熱管這項技術早在1963年就在位於美國的LosAlamos國家實驗室中誕生了。其發明人是G.M.Grover。熱管屬於一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力已遠遠超過任何已知金屬的導熱能力。以前熱管技術一直被廣泛應用在航太、軍工等行業，被引入散熱器製造業還是近幾年的事情。熱管技術為什麽會有如此的高性能 呢？這個問題我們要從熱力學的角度看。物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在的時候，就必然出現熱從高溫處向低溫處傳遞的現象。熱傳遞有3種方式：輻射、對流、傳導，其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發製冷，使得熱管兩端溫度差很小，使熱量快速傳導。常見的熱管均是由管殼、吸液芯和端蓋組成。製作方法是將熱管內部抽成負壓狀態，然後充入適當的液體，這種液體沸點很低，容易揮發。管壁有吸液芯，由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發端，另外一端為冷凝端。當熱管一段受熱時，毛細管中的液體迅速蒸發，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，並且釋放出熱量，重新凝結成液體。液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段，如此迴圈不止。熱量由熱管一端傳至另外一端，這種迴圈是快速進行的，熱量可以被源源不斷地傳導開來。然而，現行鰭片式散熱器在熱量傳導上之效率不彰，無法瞬間吸收大量熱量為其缺失，如何結合熱管與鰭片式散熱器來提升散熱效率，乃有均溫板之發明，如我國專利M255446號平板型擴熱板(2005年01月11日專利公告資料參照)，其主要包括有一對導熱良好的殼體，該對殼體一側具有開口，內具有適當數量的支柱，並形成有氣流通道，該殼體內緣燒結有一層多孔性導熱良好的粉末層，並藉封蓋密封，使殼體內部形成複數個交錯的管狀通道，且經注入工作流體並抽真空，使該金屬粉末層吸附有工作流體，而構成平板型擴熱板。第M413159號具支撐結構之均熱板(2011年10月01日專利公告資料參照)，該均熱板之組成包含有一第一板體及一第二板體，該第二板體設置一容置空間，該第一板體與 該第二板體接合形成一密閉之腔體，該腔體內設有一流體，該第一板體與該容置空間相接合內側之表面與與該容置空間內壁各別設有一金屬薄膜層，其特徵在於：該腔體內設置有複數具多孔隙支撐結構，該複數支撐結構頂接支撐該第一板體及該第二板體。利用均溫板作為LED散熱之先前技術，如M416018號集成式LED模組化結構(2011年11月11日專利公告資料參照)，包括：一基座，該基座具有一第一表面與一第二表面，該第一表面具有一凹槽，該凹槽中心處具有至少一貫通該第一表面與該第二表面之開口部；一LED光源，具有一光源端與一基板端，該LED光源設於該凹槽內且該光源端抵貼於該開口部；以及一超導元件，設於該凹槽內，並與該LED光源之基板端相抵貼並接合為一體。惟，先前技術之運用係將模組化之LED光源與均溫板做結合運用，模組化之LED光源，其LED晶粒依序由封裝體、電路板黏結層…再由金屬導熱層將熱導出，其散熱效率仍有改善空間，如何提高散熱效率，並將之模組化設計，以提供室外(如路燈)使用，乃成業界亟待克服之難題。

本創作創作人鑒於習用技術之缺失，積其多年實際從事精密陶瓷科技工業產品、LED散熱精品之設計製造專業知識，經不斷研究、改良後，終有本發明之研創成功，公諸於世。

緣是，本創作之主要目的在提供一種室外LED模組，主要係由LED裝置、固定座、光罩及散熱模組所構成，該LED裝置 係由均溫元件、絕緣層及預定數量的LED晶粒所構成，其中均溫元件為金屬或高導熱材料所構成，為具有真空腔體於其內之均溫板，絕緣層係依設計佈設於均溫元件上，絕緣層上方設有電路層，電路層與外部電源電性連結，預定數量的LED晶粒係依設計佈設於均溫元件上，並與電路層電性連結，均溫元件上的LED晶粒、絕緣層及電路層並以封裝元件封裝，該固定座底面由下而上依序設有容設LED裝置之第一凹面、容設光罩底座之第二凹面及供光罩上端透鏡部穿設之貫通孔，其端面並設有固定孔，該光罩係由底端底座及上端透鏡部構成，該散熱模組相對於固定座固定孔設有固定孔，藉固定元件固定固定座與散熱模組，進而使LED裝置及光罩被固定於固定座與散熱模組間，具有極佳的散熱效率。

本創作另包括有防漏元件，其係設於前述固定座第一凹面與LED裝置間，藉以避免LED裝置受潮損壞。

本創作另包括有防漏元件，其係設於前述固定座第二凹面與光罩底座間，藉以避免LED裝置受潮損壞。

本創作前述散熱模組，可為散熱良好的金屬或多孔隙非金屬材料構成片、塊、鰭片…等形狀，該散熱模組上端面相對於固定座下方設有凹部，且固定孔係位於凹部內，以設置固定座於凹部，該凹部另貫通有一橫槽，以設置電源線於橫槽而連結LED裝置者。

為達成本創作前述目的之技術手段，茲列舉一實施例，並 配合圖式說明如後，貴審查委員可由之對本創作之結構、特徵及所達成之功效，獲致更佳之瞭解。

請參閱第一圖之本創作實施例立體分解圖，由圖可知本創作室外LED模組主要包括有：

LED裝置(1)，請參閱第二圖所示，係由均溫元件(10)、絕緣層(11)及預定數量的LED晶粒(12)所構成，其中，均溫元件(10)係由金屬或高導熱材料所構成，為具有真空腔體於其內之均溫板，絕緣層(11)係依設計佈設於均溫元件(10)上，絕緣層(11)上方設有電路層(13)，電路層(13)與外部電源電性連結(外部電源為習知技術，圖未示)，預定數量的LED晶粒(12)，係依設計佈設於均溫元件上(10)，並與電路層(13)電性連結(如圖所示的打線)，由於LED晶粒(12)可直接透過均溫元件(10)進行散熱，LED晶粒(12)與散熱均溫元件(10)間最多只有一黏著材料，與先前技術之LED模組熱散出量相較，具有極佳的散熱效率，本創作前述均溫元件(10)、LED晶粒(12)、絕緣層(11)及電路層(13)並以封裝元件(14)封裝；固定座(2)，該固定座(2)底面由下而上依序設有容設LED裝置(1)之第一凹面(20)、容設光罩底座(30)之第二凹面(21)及供光罩(3)上端透鏡部(31)穿設之貫通孔(22)【請參閱第三圖】，其端面並設有固定孔(23)；光罩(3)，由底端底座(30)及上端透鏡部(31)構成；散熱模組(4)，相對於固定座固定孔(23)設有固定孔(40)；藉固定元件(5)固定固定座(2)與散熱模組(4)，進而使LED裝置(1)及光罩(3)被固定於固定座(2)與散熱模組(4)間，具有 極佳的散熱效率。

本創作另包括有防漏元件(6)，其係設於前述固定座第一凹面(20)與LED裝置(1)間，藉以避免LED裝置(1)受潮損壞(請配合參閱第四圖)。

本創作另包括有防漏元件(7)，其係設於前述固定座第二凹面(21)與光罩底座(30)間，藉以避免LED裝置(1)受潮損壞(請配合參閱第四圖)。

本創作前述防漏元件(6)(7)之設置，特別適用於室外潮濕或下雨的環境實施。

本創作前述散熱模組(4)，可為散熱良好的金屬或多孔隙非金屬材料構成片、塊、鰭片…等形狀，該散熱模組上端面相對於固定座下方設有凹部(41)，且固定孔(40)係位於凹部(41)內，以設置固定座(2)於凹部(41)，該凹部(41)另貫通有一橫槽(42)，以設置電源線於橫槽(42)而連結LED裝置(1)者(電源線為習知技術，圖未示)。

如此而達本創作設計目的，堪稱一實用之創作者。

綜上所述，本創作所揭露之一種「室外LED模組」為昔所無，亦未曾見於國內外公開之刊物上，理已具新穎性之專利要件，又本創作確可摒除習用技術缺失，並達成設計目的，亦已充份符合新型專利之「可供產業上利用之新型」專利要件，爰依法提出申請，謹請貴審查委員惠予審查，並賜予本案專利，實感德便。

惟以上所述者，僅為本創作之一較佳可行實施例而已，並非用以拘限本創作之範圍，舉凡熟悉此項技藝人士，運用本創 作說明書及申請專利範圍所作之等效結構變化，理應包括於本創作之專利範圍內。

(1)‧‧‧LED裝置

(10)‧‧‧均溫元件

(11)‧‧‧絕緣層

(12)‧‧‧LED晶粒

(13)‧‧‧電路層

(14)‧‧‧封裝元件

(2)‧‧‧固定座

(20)‧‧‧第一凹面

(21)‧‧‧第二凹面

(22)‧‧‧貫通孔

(23)‧‧‧固定孔

(3)‧‧‧光罩

(30)‧‧‧底座

(31)‧‧‧透鏡部

(4)‧‧‧散熱模組

(40)‧‧‧固定孔

(41)‧‧‧凹部

(42)‧‧‧橫槽

(5)‧‧‧固定元件

(6)‧‧‧防漏元件

(7)‧‧‧防漏元件

第一圖係本創作實施例立體分解圖。

第二圖係本創作實施例LED裝置組立剖視圖。

第三圖係本創作實施例固定座剖面圖。

第四圖係本創作實施例部份組立剖面圖。

(1)‧‧‧LED裝置

(10)‧‧‧均溫元件

(14)‧‧‧封裝元件

(2)‧‧‧固定座

(22)‧‧‧貫通孔

(23)‧‧‧固定孔

(3)‧‧‧光罩

(30)‧‧‧底座

(31)‧‧‧透鏡部

(4)‧‧‧散熱模組

(40)‧‧‧固定孔

(41)‧‧‧凹部

(42)‧‧‧橫槽

(5)‧‧‧固定元件

(6)‧‧‧防漏元件

(7)‧‧‧防漏元件

Claims (5)

1. 一種室外LED模組，主要包括有：LED裝置，係由均溫元件、絕緣層及預定數量的LED晶粒所構成，其中，均溫元件係由金屬或高導熱材料所構成，為具有真空腔體於其內之均溫板，絕緣層係佈設於均溫元件上，絕緣層上方設有電路層，電路層與外部電源電性連結，預定數量的LED晶粒係佈設於均溫元件上，並與電路層電性連結，述均溫元件、LED晶粒、絕緣層及電路層並以封裝元件封裝；固定座，底面由下而上依序設有容設LED裝置之第一凹面、容設光罩底座之第二凹面及供光罩上端透鏡部穿設之貫通孔，其端面並設有固定孔；光罩，由底端底座及上端透鏡部構成；散熱模組，相對於固定座固定孔設有固定孔；藉固定元件固定固定座與散熱模組，進而使LED裝置及光罩被固定於固定座與散熱模組間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之室外LED模組，另包括有防漏元件，該防漏元件係設於固定座第一凹面與LED裝置間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之室外LED模組，另包括有防漏元件，該防漏元件係設於固定座第二凹面與光罩底座間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之室外LED模組，其中，該散熱模組上端面相對於固定座下方設有凹部，且固定孔係位於凹部內，以設置固定座於凹部。
5. 如申請專利範圍第4項所述之室外LED模組，其中，該 凹部另貫通有一橫槽。