TWM503526U - Led球泡燈 - Google Patents

Description

LED球泡燈

本創作係關於一種燈泡結構，特別是關於一種發光二極體(LED)球泡燈。

一般習知的LED燈泡主要係將複數LED芯片設在鋁材質之電路板上，再將該電路板結合在一通常為鋁材質的導熱板上。之後將該導熱板組裝在鋁材質之一散熱座的一端，該導熱板相反於該散熱座的一側係結合一燈罩，藉此將該電路板及該複數LED芯片罩設其中。散熱座的另一端係結合有一電源連接座，可供其安裝在一燈泡電源座上，而且於散熱座中設有一電源驅動電路模組供與該電源連接座及該電路板電性連接。如此，LED芯片發光時所產生高熱便可經由鋁材質之電路板傳導至鋁材質之導熱板，再藉由鋁材質之導熱板傳導至鋁材質之散熱座。通常散熱座側壁可設置複數個散熱鰭片，其間之散熱槽可將熱量散佈到周圍的空氣中以達到降溫效果。

然而，該習知的LED燈泡在實際製作及使用時係會產生以下之諸多缺點：1. 由於LED芯片發光時所產生之熱量需經過電路板、導熱板及散熱座才會散發至外部空氣之中，而電路板、導熱板及散熱座形成熱阻而使得該LED芯片之熱量的傳導效率降低，進而影響其散熱效果。而且，該散熱座內部的熱氣不易排出，大幅降低整體散熱效果。2. 電路板與該導熱板及該導熱板與該散熱座之間的貼合狀態如果有非常多的空隙或貼合介面不佳，也會使其導熱效果大幅降低。

鑒於高功率LED為照明應用之發展趨勢，高功率的LED將進一步提升導熱的規格要求，不良的設計或組裝，都將影響到LED燈泡的發光效率甚至影響其使用壽命。因此如何提高導熱效率，實為近期開發不可避免的重點方向。

為了提升LED球泡燈的散熱效率，特別是針對高功率LED照明應用，本創作提供具有對流散熱機制散熱座(heat sink)之LED球泡燈，可有效逸散LED芯片所產生之熱量，提升發光效率及使用壽命。

根據本創作之一實施例之LED球泡燈，其包含燈罩、電源連接座、LED發光模組、散熱座以及電源轉換模組。散熱座之上方連接該燈罩下緣，且上方中央設有LED載台，用以承載LED發光模組，下方則連接該電源連接座。散熱座具有一環狀側壁，該環狀側壁內部形成可容納電源轉換模組的內部空間。該環狀側壁中包含複數個穿孔，各該穿孔之第一開口連通至燈罩所形成之內部空間，而第二開口連通至LED球泡燈之外部，從而產生對流散熱效果。

一實施例中，散熱座上方另設有外凸緣，外凸緣和LED載台間設有環狀凹槽，該第一開口設置於該環狀凹槽內。

一實施例中，燈罩下緣嵌入該散熱座外凸緣的內壁，且該燈罩下緣設置於該第一開口外側。

一實施例中，複數個穿孔係環繞該LED載台設置。

一實施例中，第二開口位於該散熱座的底部或下半部側面，可達到較佳的對流效率。

一實施例中，該穿孔之深寬比大於10。

一實施例中，該穿孔之孔徑自第一開口至第二開口維持不變。

一實施例中，該穿孔包含二個不同孔徑，接近該第一開口之孔徑大於接近第二開口之孔徑。

一實施例中，散熱座係一體成形，而其中的穿孔可以機械鑽孔方式製成。

一實施例中，該穿孔的孔徑為0.2至3mm。

一實施例中，LED發光模組可利用高分子導熱片固定於散熱座上，其具有黏合性，故不需螺絲即可進行固定，藉此可進一步結合熱傳導機制，提升散熱效果。較佳地，高分子導熱片的導熱率大於等於2W/m．K。

一實施例中，該穿孔中可設置吸水透氣材料，如矽膠，從而防止水氣進入。

本創作利用於散熱座中設計具對流功能之穿孔，可將燈罩內部空間的熱逸散至LED球泡燈外部。另外，亦可搭配高分子導熱片固定LED發光模組，增加熱傳導。因此，本創作可利用熱對流及熱傳導之雙重作用，達到最佳的散熱效果，從而提升LED發光模組的發光效率及延長其使用壽命。

為讓本創作之上述和其他技術內容、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出相關實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1和圖2繪示本創作第一實施例之LED球泡燈示意圖，其中圖1為立體分解圖，圖2則為中央處橫剖面之示意圖。LED球泡燈10主要包含燈罩11、LED發光模組14、散熱座12、電源轉換模組15以及電源連接座13。燈罩11的下緣111連接散熱座12，形成一容置LED發光模組14的內部空間。散熱座12的下方連接電源連接座13，以提供LED發光模組14的電源。散熱座12上方中央設有LED載台122，用以承載LED發光模組14。散熱座12朝下有一開口，且其中包含中空室，以容置該電源轉換模組15。散熱座12的LED載台122設置有開口123，允許電源轉換模組15的導線151穿過，以連接至LED發光模組14。電源轉換模組15連接至電源連接座13，形成導電路徑。

圖3係第一實施例之散熱座12之外觀立體示意圖。散熱座12大致上為一圓柱形結構，且上半部的直徑可略大於下半部。LED載台122表面可承載包含LED芯片的LED發光模組14。散熱座12具有環狀側壁128，該環狀側壁128內部形成可容納電源轉換模組15的內部空間，該環狀側壁128之中包含複數個垂直向的穿孔124。各該穿孔124之第一開口125連通至燈罩11和散熱座12所形成之內部空間，而第二開口126連通至LED球泡燈10之外部。通過此種結構設計，形成自燈罩11內部連通至外界之對流通道，且LED球泡燈10使用時係倒置，按熱空氣往上的原理，LED芯片發光所產生的熱量或熱空氣可快速對流或逸散至外部，可有效增進散熱效果。

特而言之，本實施例中散熱座12上方設有外凸緣121，外凸緣121和LED載台122間形成環狀凹槽127。穿孔124之第一開口125設置於該環狀凹槽127內，或者可視為設置於該環狀凹槽127表面。複數個穿孔124環繞該LED載台122設置，其可為等角度或非等角度設置，端視需求而定。燈罩11的下緣111嵌入該散熱座12的外凸緣121的內壁，該燈罩11的下緣111環繞設置於第一開口125外側，從而穿孔124可以連通至燈罩11和散熱座12所形成之內部空間提供對流管道。散熱座12可為一體成形，其中穿孔124可以機械鑽孔方式製成，而直線形穿孔易於機械鑽孔加工。

一實施例中，該LED發光模組14可利用其下設置的高分子導熱片16固定於LED載台122表面。如此設計不需要如傳統使用螺絲等機械件進行固定，組裝簡單，且可進一步增加導熱效果。高分子導熱片16之導熱率較佳地大於2W/m．K，亦可為大於4W/m．K或8W/m．K。

復參圖2，本實施例中穿孔124之第二開口126位於散熱座12的底部。亦即，穿孔124自第一開口125至第二開口126為垂直貫穿設計，其中較佳地穿孔124的深寬比大於10。穿孔124之孔徑大小自第一開口125至第二開口126維持不變，穿孔124的孔徑須配合散熱座12之尺寸，並無特別限制，但較佳為0.2至3mm，例如0.5mm、1mm、2mm。穿孔124可為圓形、橢圓形、方形或多邊形(如三角形)。一實施例中，穿孔124中可視需求填入吸水透氣材料，例如但不限於矽膠或氧化鋁等多孔或顆粒材料，從而防止水氣進入，但仍保持對流效果。

為了達到較佳的對流效果，亦可設計不同的穿孔結構，如圖4所示之第二實施例之LED球泡燈20，與第一實施例之差異僅在於散熱座12中之穿孔134設計。穿孔134包含二個不同孔徑，接近該第一開口135之孔徑大於接近第二開口136之孔徑，如此連通至燈罩11和散熱座12所形成內部空間之第一開口135較大，允許較多的熱空氣流通，可增進對流效果。

圖5繪示本創作第三實施例知LED球泡燈30示意圖，與第一實施例之差異僅在於散熱座12中之穿孔144設計。其中該第二開口146位於散熱座12的環狀側壁128，且位於該散熱座12下半部。詳言之，穿孔144之自第一開口145垂直向下延伸，並於過了散熱座12高度約二分之一後轉向延伸並穿出散熱座12的環狀側壁128，形成位於散熱座12側面之第二開口146。

按照對流原理，對流的熱通量和溫差成正比，因此本創作較佳地將第二開口126、136或146設置於散熱座12的下半部，使得第一開口125、135或145和第二開口126、136或146（外部環境）間有較大的溫差或溫度梯度(通常距離LED芯片愈遠，溫度愈低)，因此可提升對流效果。因此，當第二開口126、136或146位於散熱座的下半部，或位於散熱座12高度的下方三分之一處，會有較佳的散熱效果。

參照圖6A至6C，其係針對不同散熱座結構設計，針對8W/800流明球泡燈之LED發光模組(電路板)及散熱座外殼進行溫度量測，其結果如下表1所示。圖6A中散熱座61之穿孔611之第一開口612位於環狀凹槽65內，第二開口613位於散熱座61之上半部。穿孔611為傾斜之直線穿孔。圖6B中散熱座62之穿孔621之第一開口622位於環狀凹槽65內，第二開口623位於散熱座62之下半部或約下方三分之一處。穿孔621為傾斜之直線穿孔。圖6C中散熱座63之穿孔631之第一開口632位於環狀凹槽65內，第二開口633位於散熱座63之底部。穿孔631為垂直之直線穿孔。本創作中穿孔除了直線形外，亦可製作為如圖5之具有彎角之非直線形穿孔。

[表1]<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 8W 800流明 </td><td></td></tr><tr><td></td><td> LED發光模組溫度(^oC) </td><td> 燈殼溫度 (^oC) </td></tr><tr><td> 圖6A </td><td> 113 </td><td> 93 </td></tr><tr><td> 圖6B </td><td> 87.3 </td><td> 78.9 </td></tr><tr><td> 圖6C </td><td> 81.4 </td><td> 73.8 </td></tr></TBODY></TABLE> 按表1的測試結果，第二開口位於散熱座之下半部或位於散熱座高度的下方三分之一處時，不論是LED發光模組或燈殼皆有較低的溫度，顯示當散熱座之第二開口（下方開口）位置較低或穿孔較長時，可有效提供散熱和降溫的功效。

以上實施例所示之提供對流散熱之穿孔僅係例示，並非本創作之限制，舉凡其他非垂直之傾斜直線或非直線穿孔設計，如圖5之具有彎角之非直線形穿孔，或其他各種變形亦為本創作所涵蓋。

本創作特殊散熱座之對流穿孔設計，可將LED芯片產生之熱迅速對流逸散，甚至有機會取代傳統散熱鰭片設計，以簡化結構，進而提升加工性。再者，本創作可使用高導熱率之高分子導熱片固定LED發光模組，無須螺絲固定，除簡化結構外，亦可進一步利用熱傳導增加散熱效率。本創作之LED球泡燈因具有非常好的散熱效果，可間接提升LED芯片的發光效率，並延長其使用壽命。

本創作之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本領域具有通常知識之技術人士仍可能基於本創作之教示及揭示而作種種不背離本創作精神之替換及修飾。因此，本創作之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本創作之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

10、20、30‧‧‧LED球泡燈
11‧‧‧燈罩
12、61、62、63‧‧‧散熱座
13‧‧‧電源連接座
14‧‧‧LED發光模組
15‧‧‧電源轉換模組
16‧‧‧高分子導熱片
65‧‧‧環狀凹槽
111‧‧‧下緣
121‧‧‧外凸緣
122‧‧‧LED載台
123‧‧‧開口
124、134、144、611、621、631‧‧‧穿孔
125、135、145、612、622、632‧‧‧第一開口
126、136、146、613、623、633‧‧‧第二開口
127‧‧‧環狀凹槽
128‧‧‧環狀側壁
151‧‧‧導線

圖1係本創作第一實施例之LED球泡燈之立體分解示意圖。 圖2係本創作第一實施例之LED球泡燈之剖面結構示意圖。 圖3係本創作第一實施例之LED球泡燈之散熱座結構示意圖。 圖4係本創作第二實施例之LED球泡燈之剖面結構示意圖。 圖5係本創作第三實施例之LED球泡燈之剖面結構示意圖。 圖6A至6C係不同散熱座之結構示意圖。

10‧‧‧LED球泡燈

11‧‧‧燈罩

12‧‧‧散熱座

13‧‧‧電源連接座

14‧‧‧LED發光模組

15‧‧‧電源轉換模組

111‧‧‧下緣

121‧‧‧外凸緣

122‧‧‧LED載台

123‧‧‧開口

124‧‧‧穿孔

125‧‧‧第一開口

126‧‧‧第二開口

127‧‧‧環狀凹槽

128‧‧‧環狀側壁

151‧‧‧導線

Claims (14)

1. 一種LED球泡燈，包括：一燈罩；一電源連接座；一LED發光模組；一散熱座，其上方連接該燈罩下緣，上方中央設有LED載台，用以承載該LED發光模組，下方連接該電源連接座；一電源轉換模組；其中該散熱座具有一環狀側壁，該環狀側壁內部形成可容納電源轉換模組的內部空間，該環狀側壁中包含複數個穿孔，各該穿孔之第一開口連通至燈罩所形成之內部空間，而第二開口連通至LED球泡燈之外部。
2. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該散熱座上方設有外凸緣，外凸緣和LED載台間形成環狀凹槽，該第一開口設置於該環狀凹槽內。
3. 根據請求項2所述之LED球泡燈，其中該燈罩的下緣嵌入該散熱座外凸緣的內壁，且該燈罩的下緣設置於該第一開口外側。
4. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該複數個穿孔係環繞該LED載台設置。
5. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該第二開口位於該散熱座的底部。
6. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該第二開口位於該散熱座的側面，且位於該散熱座下半部。
7. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該穿孔之深寬比大於10。
8. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該穿孔之孔徑自第一開口至第二開口維持不變。
9. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該穿孔包含二個不同孔徑，接近該第一開口之孔徑大於接近第二開口之孔徑。
10. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該散熱座係一體成形。
11. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該穿孔的孔徑為0.2至3mm。
12. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其另包含高分子導熱片，用於將LED發光模組固定於散熱座。
13. 根據請求項12所述之LED球泡燈，其中該高分子導熱片之導熱率大於等於2W/m．K。
14. 根據請求項1所述之LED球泡燈，其中該穿孔中填入吸水透氣材料，從而防止水氣進入。