TWM484276U - Ｌｅｄ發光裝置及具有該ｌｅｄ發光裝置的燈具 - Google Patents

Description

LED發光裝置及具有該LED發光裝置的燈具

本創作是有關一種發光裝置，且特別是有關於一種能以交流電力直接驅動發光的LED發光裝置。

近幾年來，發光二極體(LED)的應用已逐漸廣泛，且隨著技術領域的不斷提升，目前已研發出高照明輝度的高功率發光二極體，其足以取代傳統的照明光源。

再者，本創作申請人在先前已提出一種能以交流電力直接驅動發光的LED發光裝置(如：台灣創作第M472157號專利)，其可直接應用於市電系統，即無須額外再安裝交流-直流轉換器，因此可降低生產成本並擴大應用範圍。

然而，可惜的是，現今對於此類能以交流電力直接驅動發光的LED發光裝置，在設計時未考量其組裝便利性，因而令LED發光裝置還有進一步改善的空間存在。

於是，本創作人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本創作。

本創作實施例在於提供一種LED發光裝置及具有該LED發光裝置的燈具，其能在以交流電力直接驅動發光的前提下，有效地提升組裝便利性。

本創作實施例提供一種LED發光裝置，包括：一電路板，具有一基板與一電路層，該基板具有位於相反側的一第一表面與一 第二表面，該電路層設於該基板的第一表面，且該電路層具有一LED線路、一電子元件線路、及兩電極，該電子元件線路電性連接於該LED線路，而該兩電極電性連接於該電子元件線路；一內阻隔牆，其大致呈圓形且設置於該電路板，該內阻隔牆與該電路板共同包圍界定出一內容置空間，該LED線路至少部分顯露於該內容置空間；一外阻隔牆，其設置於該電路板，該外阻隔牆位於該內阻隔牆外側，並且該外阻隔牆、該內阻隔牆、與該電路板共同包圍界定出一外容置空間，該電子元件線路至少部分顯露於該外容置空間，而該兩電極至少部分顯露於該外阻隔牆之外；至少一LED裸晶，其位於該內容置空間且裝設於該LED線路上；數個電子元件，其位於該外容置空間且裝設於該電子元件線路上，並且該些電子元件包含一LED驅動元件；一第一封裝體，其呈透光狀且包含有一體相連的一封裝區塊及一定位區塊，該封裝區塊形成於該內容置空間且包覆該LED裸晶於其內，而該定位區塊朝遠離該基板的方向自該封裝區塊突伸出該內容置空間；以及一第二封裝體，其形成於該外容置空間且包覆該些電子元件於其內，並且該第二封裝體對應於該第一表面之高度小於該第一封裝體對應於該第一表面之高度；其中，該兩電極用以電性連接於一交流電源，使該交流電源所提供之交流電力經由該電路層與該些電子元件之傳輸與轉換，而能令該LED裸晶發光。

本創作實施例另提供一種燈具，包括：如上所述之該LED發光裝置；以及一導光元件，一端形成有一開口，該開口為幾何上能供該定位區塊穿過之形狀，該導光元件經由該開口套設於該第一封裝體的定位區塊，且該開口圍繞地抵接於該定位區塊，使該定位區塊完全位於該導光元件所包覆之空間內。

綜上所述，本創作實施例所提供的LED發光裝置及具有該LED發光裝置的燈具，其能在以交流電力直接驅動發光的前提下，透過形成有突伸出內容置空間的定位區塊，藉以使LED發光 裝置能快速且穩固地與導光元件相互組接，進而提升LED發光裝置的附加價值以及提升燈具整體之出光效率。

為使能更進一步瞭解本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本創作，而非對本創作的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧LED發光裝置

1‧‧‧電路板

11‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

12‧‧‧電路層

121‧‧‧LED線路

122‧‧‧電子元件線路

123‧‧‧電極

2‧‧‧內阻隔牆

21‧‧‧內容置空間

3‧‧‧外阻隔牆

31‧‧‧外容置空間

4‧‧‧LED裸晶(如：直流LED裸晶)

5‧‧‧電子元件

51‧‧‧LED驅動元件

52‧‧‧整流元件

53‧‧‧功率元件

54‧‧‧電壓抑制元件

6‧‧‧第一封裝體

61‧‧‧封裝區塊

62‧‧‧定位區塊

621‧‧‧出光面

7‧‧‧第二封裝體

71‧‧‧反射面

200‧‧‧導光元件(如：反射杯)

201‧‧‧導光本體

202‧‧‧定位環

203、203’‧‧‧開口

300‧‧‧交流電源

圖1為本創作LED發光裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的分解示意圖。

圖3為圖2中LED發光裝置的剖視示意圖。

圖4為圖2中LED發光裝置的分解示意圖。

圖5為圖2的另一分解示意圖。

圖6為圖2的又一分解示意圖。

圖7為本創作LED發光裝置之反射面的反射率示意圖。

圖8為本創作LED發光裝置連接交流電源的發光示意圖。

圖9為圖8的部分電路示意圖。

圖10為本創作燈具的示意圖。

圖11為本創作燈具另一態樣的示意圖。

請參閱圖1，其為本創作的一實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與數量，僅用以具體地說明本創作的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本創作的權利範圍。

請參閱圖1和圖2所示，本實施例為一種燈具，包括一LED發光裝置100以及安裝於上述LED發光裝置100的一導光元件200。所述LED發光裝置100，包括一電路板1、設於電路板1上的一內阻隔牆2與一外阻隔牆3、設在電路板1上的數個LED裸 晶4(如：直流LED裸晶4)與數個電子元件5、設於電路板1與內阻隔牆2所包圍之空間內的一第一封裝體6、及設於內阻隔牆2外側的一第二封裝體7。本實施例於下述先說明LED發光裝置100各元件之可能的實施構造，而後再適時介紹各元件之間的彼此連接關係。

如圖3至圖6，所述電路板1包含有一基板11與一電路層12，上述基板11大致呈方形(如：長方形或正方形)且具有位於相反側的一第一表面111與一第二表面112。其中，所述基板11可為金屬基板和絕緣基板，當採用金屬基板時，更包含一介電層(圖略)設置於金屬基板和電路層12之間，介電層覆蓋於金屬基板的板面上，且介電層邊緣大致與金屬基板邊緣切齊。金屬基板可為鋁基板或銅基板，不以此為限。絕緣基板可為陶瓷基板或樹脂板。而於本實施例中，基板11是以絕緣基板為例。

所述電路層12設於基板11的第一表面111，且電路層12具有一LED線路121、一電子元件線路122、及兩電極123，上述電子元件線路122電性連接於LED線路121，而兩電極123則電性連接於電子元件線路122。須說明的是，有關電性連接之方式可以透過打線等方式實施，在此不加以侷限。

所述內阻隔牆2之材質較佳為陶瓷材料，但不侷限於此。內阻隔牆2大致呈圓形且固設於電路板1的大致中央部位上(即位於基板11的第一表面111與部分電路層12上)。其中，遠離基板11的內阻隔牆2頂緣，其至基板11第一表面111的距離(相當於內阻隔牆2之高度)大於任一LED裸晶4頂緣至基板11第一表面111的距離(相當於LED裸晶4的高度)。

再者，所述內阻隔牆2與電路板1共同包圍界定出一內容置空間21，而上述LED線路121至少部分顯露於內容置空間21，用以供LED裸晶4作為置晶與打線之用。

所述外阻隔牆3之材質較佳為陶瓷材料，但不侷限於此。外 阻隔牆3亦大致呈圓形且設置於電路板1上(即位於基板11的第一表面111與部分電路層12上)，並且外阻隔牆3位於內阻隔牆2外側，而外阻隔牆3的圓心重疊於內阻隔牆2的圓心。其中，遠離基板11的外阻隔牆3頂緣，其至基板11第一表面111的距離(相當於外阻隔牆3之高度)大於任一電子元件5頂緣至基板11第一表面111的距離(相當於電子元件5之高度)。而於本實施例中，所述外阻隔牆3之高度大致等於內阻隔牆2之高度，但實際應用時不受限於此。

再者，所述外阻隔牆3、內阻隔牆2、與電路板1共同包圍界定出一大致呈圓環狀的外容置空間31，所述電子元件線路122至少部分顯露於外容置空間31，用以供電子元件5安裝之用；而上述兩電極123至少部分顯露於外阻隔牆3之外，用以供外部電源連接之用。

更詳細地說，所述兩電極123位於外阻隔牆3徑向方向上的相反兩側部位，並且所述兩電極123所在的位置大致位於基板11的相對向之兩角落。並且所述兩電極123用以電性連接於一交流電源300(如圖8)，使交流電源300所提供之交流電力經由電路層12與該些電子元件5之傳輸與轉換，而能令置於LED線路121上的LED裸晶4發光。

所述LED裸晶4設置於內容置空間21，並且LED裸晶4電性連接於電路層12的LED線路121。其中，上述LED裸晶4於本實施例中是兩種不同發光型態的LED裸晶，但於實際應用時，LED裸晶4的發光型態不受限於此。

所述電子元件5較佳為裸晶態樣且大致呈圓環狀地排列設置於外容置空間31，並且電子元件5電性連接於電路層12的電子元件線路122。進一步地說，本實施例透過將電子元件5以圓環狀排列的方式設置於LED裸晶4的周圍，藉以使電子元件5的排列更為密集，進而令基板11的尺寸能夠縮小。

再者，所述電子元件5於本實施例中分為兩組，而每組電子元件5以包含有LED驅動元件51、整流元件52(如：橋式整流器)、功率元件53、及電壓抑制元件54為例，但於實際應用時，電子元件5所包含的元件種類與數量可依設計者需求而加以調整，並不侷限於此。舉例來說，在一未繪示的實施例中，所述電子元件5亦可以同時包含有線性元件與非線性元件。附帶說明一點，本實施例所指的電子元件5排除發光元件(例如：LED晶片或LED裸晶)。

藉此，當上述LED裸晶4採用兩種不同發光型態時，該兩種不同發光型態LED裸晶4能分別電性連接於所述兩組的LED驅動元件51、整流元件52、功率元件53、及電壓抑制元件54。而所述兩組的LED驅動元件51、整流元件52、功率元件53、及電壓抑制元件54則能分別用以驅動上述兩種不同發光型態的LED裸晶4，藉以調整上述兩種不同發光型態的LED裸晶4的發光比例，進而達到混光的效果。

補充說明一點，上述LED裸晶4與電子元件5裝設於電路層12的方式可以是覆晶(flip chip)、迴焊(reflow)、超音波(ultrasonic)、表面貼裝技術(SMT)、或打線(wire bonding)等方式，在此不加以限制。

更詳細地說，所述電壓抑制元件54呈並聯地電性連接於LED裸晶4與整流元件52(如圖9所示)，當LED發光裝置100所連接的交流電源300發生故障(如：開關突波、靜電、或雷擊影響)導致LED發光裝置100之電路的電壓升高時，電壓抑制元件54所承受的電壓亦會隨之升高，當電壓抑制元件54所承受的電壓大於一電壓臨界值(亦可稱之為崩潰電壓值)時，電壓抑制元件54形成一實質上的短路路徑。

也就是說，因交流電源300故障而突然升高電壓所產生之電流大部分會經由電壓抑制元件54所形成的短路路徑而導向接地。 藉此，可降低因交流電源300故障而突然升高電壓所產生之電流對LED裸晶4的傷害。

再者，所述電壓抑制元件54可以是金屬氧化物壓敏電阻(MOV，Metal Oxide Varistor)或是瞬態電壓抑制器(TVS，Transient Voltage Suppressor)等元件。換個角度來說，所述電壓抑制元件54為如圖9所示之雙向元件。

所述第一封裝體6呈透光狀且可以由矽樹脂(silicone)或是環氧樹脂(epoxy resin)所製成，更進一步地說，所述第一封裝體6可為一種單純的透明膠體或內混有螢光粉的螢光膠體，但本實施例不以此為限。

再者，第一封裝體6包含有一體相連的一封裝區塊61及一定位區塊62(如圖3)，其中，封裝區塊61填設於內阻隔牆2與電路板1所共同圍繞定義的內容置空間21之中，藉以使LED裸晶4能被第一封裝體6的封裝區塊61所封裝(即LED裸晶4包覆於第一封裝體6的封裝區塊61之內)。而所述定位區塊62朝遠離基板11的方向(如圖3中的向上)自封裝區塊61頂端突伸出內容置空間21，並且定位區塊62於本實施例中大致呈圓柱狀，定位區塊62的直徑大於內阻隔牆2的內徑並小於內阻隔牆2的外徑，但本創作的定位區塊62並不以上述形狀與尺寸為限。

所述第二封裝體7較佳為不導電膠體，第二封裝體7主要填設於電路板1、內阻隔牆2、及外阻隔牆3所共同包圍的外容置空間31之中，藉以使第二封裝體7包覆該些電子元件5於其內，也就是說，裸晶態樣的電子元件5能被第二封裝體7所封裝。並且所述第二封裝體7對應於基板11第一表面111之高度小於第一封裝體6對應於基板11第一表面111之高度。

藉此，透過第二封裝體7同時一體封裝電子元件5於其內，以大幅度地降低生產LED發光裝置100時所需耗費的封裝成本。並且由於第二封裝體7為不導電膠體，因而使得第二封裝體7能 具備有隔絕電路之功能，進而避免LED發光裝置100有跳火之情事發生。

於遠離基板11的第一封裝體6定位區塊62表面(如圖1中的第一封裝體6的定位區塊62頂面)與第二封裝體7表面(如圖1中的第二封裝體7頂面)，兩者於本實施例中皆呈平面狀且平行於基板11的第一表面111，但不以此為限。

更詳細地說，所述第一封裝體6具有一遠離基板11的出光面621(即定位區塊62頂面))，而第二封裝體7具有一遠離基板11的反射面71。其中，上述反射面71相對於波長為400nm至500nm的光線具有大於85%之反射率(較佳為90%以上)。亦即，第二封裝體7能使用如圖7所示之任一曲線所代表的材質，或是說，圖7所示之任一曲線即代表上述反射面71的反射率。

再者，所述反射面71覆蓋在遠離基板11的內阻隔牆2頂緣，且，反射面71大致垂直地相連於第一封裝體6的定位區塊62，並且反射面71與出光面621形成有高度差。而在LED發光裝置100的俯視角度下，遠離基板11的內阻隔牆2頂緣被第二封裝體7的反射面71所遮蔽，所以無法被看到。藉此，第二封裝體7的反射面71能用以將光線有效地進行反射，以避免遠離基板11的內阻隔牆2頂緣產生吸收光線之情事，進而提升所述LED發光裝置100整體之光效。

附帶說明一點，第二封裝體7除覆蓋遠離基板11的內阻隔牆2頂緣之外，也可一併覆蓋外阻隔牆3的頂緣與外表面(圖略)，具體實施態樣在此不加以限制。

以上為LED發光裝置100的構造說明，上述LED發光裝置100即為一完整的產品，其能接地被應用(如圖8)或搭配導光元件200使用，可能的應用情況如下述說明之。

請參閱圖1和圖2所示，創作所述導光元件200於本實施例中是以一反射杯200為例，但亦可以是其他類型之導光元件(如： 透鏡)。所述反射杯200具有一導光本體201以及一定位環202，上述導光本體201的外型大致呈上寬下窄之中空構造，而所述定位環202一體相連於導光本體201較窄之底端緣，也就是說，反射杯200的兩端各形成有一大致呈圓形且尺寸不同的開口203、203’。其中，開口203’位於導光本體201之頂端緣，開口203位於定位環202之底端緣，並且開口203’大於開口203。

更詳細地說，位於定位環202的較小開口203鄰近於LED發光裝置100之第二封裝體7，上述較小的開口203之圓心對應於內阻隔牆2的圓心，並且該開口203為幾何上能供定位區塊62穿過之形狀。再者，所述導光元件200經由開口203套設於第一封裝體6的定位區塊62，且定位環202上的開口203大致圍繞地抵接於定位區塊62，使定位環202嵌合於定位區塊62，令定位區塊62完全位於導光元件200所包覆之空間內，進而達到提升燈具整體出光效率之效果。須說明的是，上述『大致圍繞地抵接』是指定位環202上的開口203可直接抵接於定位區塊62，或是定位環202上的開口203與定位區塊62留有些許間隙，以便於定位環202套設於定位區塊62。

此外，本實施例的LED發光裝置100雖以上述所說明的外型為例，但於實際應用時，設計者亦能依其需求而對LED發光裝置100之外型加以變化。舉例來說，LED發光裝置100亦可設計為如圖11所示之外型。

[本創作實施例的可能功效]

綜上所述，本創作實施例所提供的LED發光裝置，其能在以交流電力直接驅動發光的前提下，透過形成有突伸出內容置空間的定位區塊，藉以使LED發光裝置能快速且穩固地與導光元件相互組接，進而提升LED發光裝置的附加價值以及提升燈具整體之出光效率。並且透過第二封裝體內設有電壓抑制元件，藉以有效 地避免因超額之電壓而造成LED發光裝置內的LED裸晶損壞。

再者，所述LED發光裝置透過將電子元件圓環狀地排列設置在外容置空間，藉以能進一步縮小基板所使用的尺寸；並且，經由形成圓環狀的第二封裝體，用以使LED發光裝置頂面能有效地反射光線，進而令裝設在LED發光裝置之導光配件開口尺寸能有更大的選用範圍。

另，透過第二封裝體形成相對於波長400nm至500nm的光線具有大於85%反射率的反射面，進而有效地提升LED發光裝置的整體光效。

以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，其並非用以侷限本創作之專利範圍，凡依本創作申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本創作之涵蓋範圍。

100‧‧‧LED發光裝置

1‧‧‧電路板

11‧‧‧基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

12‧‧‧電路層

121‧‧‧LED線路

122‧‧‧電子元件線路

2‧‧‧內阻隔牆

3‧‧‧外阻隔牆

4‧‧‧LED裸晶

5‧‧‧電子元件

6‧‧‧第一封裝體

61‧‧‧封裝區塊

62‧‧‧定位區塊

621‧‧‧出光面

7‧‧‧第二封裝體

71‧‧‧反射面

200‧‧‧導光元件(如：反射杯)

201‧‧‧導光本體

202‧‧‧定位環

203、203’‧‧‧開口

Claims (10)

1. 一種LED發光裝置，包括：一電路板，具有一基板與一電路層，該基板具有位於相反側的一第一表面與一第二表面，該電路層設於該基板的第一表面，且該電路層具有一LED線路、一電子元件線路、及兩電極，該電子元件線路電性連接於該LED線路，而該兩電極電性連接於該電子元件線路；一內阻隔牆，其大致呈圓形且設置於該電路板，該內阻隔牆與該電路板共同包圍界定出一內容置空間，該LED線路至少部分顯露於該內容置空間；一外阻隔牆，其設置於該電路板，該外阻隔牆位於該內阻隔牆外側，並且該外阻隔牆、該內阻隔牆、與該電路板共同包圍界定出一外容置空間，該電子元件線路至少部分顯露於該外容置空間，而該兩電極至少部分顯露於該外阻隔牆之外；至少一LED裸晶，其位於該內容置空間且裝設於該LED線路上；數個電子元件，其位於該外容置空間且裝設於該電子元件線路上，並且該些電子元件包含一LED驅動元件；一第一封裝體，其呈透光狀且包含有一體相連的一封裝區塊及一定位區塊，該封裝區塊形成於該內容置空間且包覆該LED裸晶於其內，而該定位區塊朝遠離該基板的方向自該封裝區塊突伸出該內容置空間；以及一第二封裝體，其形成於該外容置空間且包覆該些電子元件於其內，並且該第二封裝體對應於該第一表面之高度小於該第一封裝體對應於該第一表面之高度；其中，該兩電極用以電性連接於一交流電源，使該交流電源所提供之交流電力經由該電路層與該些電子元件之傳輸與轉 換，而能令該LED裸晶發光。
2. 如請求項1所述之LED發光裝置，其中，該第一封裝體的定位區塊大致呈圓柱狀，且該定位區塊的直徑大於該內阻隔牆的內徑。
3. 如請求項2所述之LED發光裝置，其中，該第二封裝體具有一遠離該電路板的反射面，並且該反射面相對於波長為400nm至500nm的光線具有大於85%之反射率。
4. 如請求項1所述之LED發光裝置，其中，該第二封裝體為不導電膠體。
5. 如請求項1所述之LED發光裝置，其中，該外阻隔牆大致呈圓形，並且該外阻隔牆的圓心重疊於該內阻隔牆的圓心，而該外容置空間大致呈圓環狀，該些電子元件大致呈圓環狀地排列設置於該外容置空間中。
6. 如請求項5所述之LED發光裝置，其中，該內阻隔牆頂緣至該基板第一表面的距離，其大致等於該外阻隔牆頂緣至該基板第一表面的距離。
7. 如請求項1至6中任一請求項所述之LED發光裝置，其中，該LED裸晶進一步限定為一直流LED裸晶，並且該些電子元件包含有一整流元件及一電壓抑制元件，而該電壓抑制元件分別與該整流元件與該直流LED裸晶呈並聯之電性連接；當該電壓抑制元件所承受的電壓大於一電壓臨界值時，該電壓抑制元件形成一實質上的短路路徑。
8. 如請求項7所述之LED發光裝置，其中，該電壓抑制元件為金屬氧化物壓敏電阻(MOV)或是瞬態電壓抑制器(TVS)。
9. 一種燈具，包括：如請求項1所述之該LED發光裝置；以及一導光元件，一端形成有一開口，該開口為幾何上能供該定位區塊穿過之形狀，該導光元件經由該開口套設於該第一 封裝體的定位區塊，且該開口大致圍繞地抵接於該定位區塊，使該定位區塊完全位於該導光元件所包覆之空間內。
10. 如請求項9所述之燈具，其中，該導光元件具有一導光本體與連接於該導光本體的一定位環，該定位環形成有該開口，並且該定位環嵌合於該定位區塊。