TWI255321B - Light-emitting diode (LED) illumination light having high brightness - Google Patents

Description

1255321 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種高亮度發光二極體^^“ emitting Mode，LED)照明燈具裝置與製程，主要可提高照明燈具的 亮度’將散熱、光學與耐候三種功能整合為一，以確保 LED燈泡底座與電路板的永久緊密接觸，增強其散熱功能 ，並可確保產品可罪度與舞命，並提升光學效率與耐候性 〇 【先前技術】 南冗度LED照明可以郎省電能，為次世代照明科技， 未來將可廣泛應用。除了能省能源外，LED具有壽命高的 優點，但其前題是散熱必需良好，否則很容易燒毁，尤其 LED燈泡所能容忍的燈心溫度通常不超過i 2 〇它，遠低 於傳統燈泡；因此，高亮度LED照明燈具的設計與製法， 會影響其使用壽命。 高亮度LED燈具的發光體部份（稱「發光模組」）， 通常包含多數個LED燈泡，必需焊接在電路板上，且LE]) 燈泡底座必需與電路板緊密接觸，以增加導熱，避免led 燈泡因散熱不良而燒毀。 為了增加導熱效果，一般高亮度LED燈泡採用 SMD(surface-mounted design)的設計（如第十圖中所示） ，熱由底部導熱面（6〇)傳出，電極（61) (62) 焊接在銘基電路板（6 3 )上，於焊接時，係先將led燈 泡（7 〇 )定位在電路板（6 3 )的電極（6工）(6 2 1255321 )上，於壓緊後再焊接。由於缺乏永久固定裝置，即使採 用導熱膠黏著方式，於焊接完成後，由於熱脹冷縮作用， 無法確定LED燈泡底座與電路板（6 3 )可以緊密接觸， 也很難逐一對LED燈泡（7 〇 )的接觸狀況進行品管檢驗 ’故會降低高亮度LED照明燈具的產品使用壽命與可靠度 •’如果LED燈泡採用多排設計，焊接製程複雜，品管更難 。針對室外型LED照明燈具，除了上述製程問題引發的散 熱問題外，如何具有耐候性，也極重要，技術更困難；傳 統燈具的防水設計是在透明蓋周圍，進行密封處理，因面 積大，而不易解決濕氣滲入問題。 同焭度LED照明燈具之關鍵技術，除了散熱與耐候技 術以外，光學設計也很重要。傳統的LED照明燈具設計如 第十一圖中所示，除了 LED燈泡（7 〇 )外，必需裝設光 反射罩（71)(燈罩）與光學透鏡（72)(透明 ’以將LED燈泡（70)發出的光線導引並射出，光經過 光反射罩（71)的反射與光學透鏡的穿彡，造成雙重損 失，影響其最後射出之光度，如何減少光學損失是提高 LED照明效率的重要因素。 【發明内容】 以綠保LED燈泡底座、電路板、導熱固定座的永久緊密接 觸，增強其散熱功能，並形成一密閉體，可確保產品可靠 有鑑於習知者所產生的缺點，加以改良，本發明主要 目的即在提供一種高亮度發光二極體照明燈具裝置與製程 ’本發明主要係將散熱、光學與耐候三種功能整合為一， 1255321 度與哥命，並提升光學效率與耐候性。 為達成前述目的採取的主要技術手段係包括： 其係以發光模組組成’發光模組係由光源體、永久固 疋板、透光板、固定螺絲、防水緊迫材料與導熱固定座構 成’緊密相接形成密閉體；光源體係由複數個LED燈泡焊 接於一電路板上構成； 永久固定板上附有複數個孔洞，除用來與導熱固定座 緊緊壓住光源體上的LED燈泡以增強導熱性能外，其孔洞 内面可直接製成光學反光面，或套上一層光反射面，將 LED發出之燈光直接導引外射；透光板置於永久固定板上 ，藉由一蓋板以及防水緊迫材料與固定螺絲將其緊緊與永 久固定板鎖緊，達到耐候密封㈣；電路板f面與具散熱 功能之光導熱固定座緊密相#，其間並藉由防水緊迫材料 將其鎖緊’以達到耐候密封目的；發光模組也可另與燈罩 緊密相接合’使得LED之熱量可以經由電路板、導熱 座與燈罩散至空氣中；藉此，可將散熱、光學與耐候三種 功能整合為-，以確保導熱^座與電路板的永久緊㈣ 觸，增強其散熱功能，確保產品可靠度與壽命，並提 學效率與耐候性。 尤 【實施方式】 發明係為一種高亮度發光二極體（LED)照明佟|

置與製程（如第-至四A、B圖中所…主要係由；：A 之發光模組所組成，包括有： A 一導熱固定座（10)，用來將發光二極體（LED)光 1255321 源月』疋，並將LED之熱量散至空氣中，其散熱功能可利 用搭載傳統散熱鰭片或熱管之設計來達成，也可如圖五所 不、。口 k罩（40)，將LED之熱量經電路板與導熱固定 座傳至燈罩，由燈罩散至空氣中；導熱固定座（U) 一 側設置一電路板（1 1 ); 一用於焊接LED製程的焊接固定板（2〇)，並上設 置數個LED燈泡孔（21)，各通燈泡孔（2ι)之^ 設有焊接孔（22)，於焊接固定板（20)的四週邊分 =固定螺絲孔（23)，可藉螺絲（231)穿入固 疋螺，，糸孔（2 3 )而螺合於導熱固定座（工〇 )或任 定座上； m㈣燈泡（24)，可分別與各led燈泡孔（ 2 1)對應’LED燈泡（24)之電極（25)( ㈣於電路板（11)上的電路，可藉焊搶（27)穿過 焊接孔（2 2 )並將各電極（2 5 ) ( 2 β彳p ° 柘、zb)(26)焊接於電路 定^固定，當完成谭接作業之後，即可將焊接固 疋板（2 0 )、螺絲（2 3 1 )等取下。 ^發=主要針# LED燈泡的焊接與永久緊密需求，分 H知接固定板（20)與一永久固定板 3固定板（20) ’係用來將LED燈泡（24)定 拆除妾點的夹治具，以進行焊接之用，於焊接完成後即 其係針對不同的燈泡排列設計來設計焊接固定板（2 ’利用機械方式與電路板（11)固定與定位（如第 1255321 一圖中所示）； 於完成焊接後拆卸焊接固定板（2 〇 )，並更換為一 四A、四B圖中所示）， 各LED燈泡（2 4 )處分 )，其孔洞内面可直接製 永久固定板（3 0 )(如第三、 该永久固定板（3 0 )，相對於 別設置錐狀的LED燈泡孔（3 ] 成光學反光面（31)，或内套一層反光面，將LED發出 之燈光直接導引外射； 永久固定板（3 0 )的週邊分別設有固定螺絲孔（3 2)，於永久固定板（30) —側可依需要另設置一片狀 光反射板（3 3 )，其上設計有錐部光反射面（3 4)與 各LED燈泡孔（3 1 )對應，以便於光線射出之用；該光 反射板（33)上的錐狀光反射面（34)也可以設計成有助於導 引光線之任意曲面’將複數個LED發出之燈光直接導引外 射，達到提昇光學效率的目的。 一透光板（3 5 )’係以適當間隔距離設於永久固定 板（3 0 )的一側’防水迫緊材料（3 6 )分別設置於導 熱固定座（10)、電路板（11)、永久固定板（3〇 )與透光板（3 5 )之間； 具有孔的蓋板（3 7 ) ’蓋板（3 7 )設於透光板（ 3 5 ) 一侧，蓋板（3 7 ) —側設置一彈性墊圈（3 § ) ，固定螺絲（3 9 )可分別穿入彈性墊圈（3 8 )、蓋板 (3 7 )、永久固定板（3 〇 )的固定螺絲孔（3 2 )、 電路板（1 1)後，鎖固於導熱固定座（1 〇)上固定； 可連同透光板（3 5 )、蓋板（3 7 )、防水緊迫材 1255321 料（3 6 )與電路板（丄1 )緊密以固定螺絲（3 9 )予 以鎖緊（如第四A圖中所示），以達到防水功能，由於係 在LED發光模組上進行防水處理，因其面積範圍小，可以 有效防水與防潮； 為避免使用日久後因熱脹冷縮，導致螺絲鬆弛，減小 電路板與導熱固( 1 0)之間的接觸壓力，並在固定 螺絲（3 9 )上套設彈性墊圈（3 8 )，利用彈簧力來永 久施壓於電路板（1 1 )與導熱固定座（1 〇 )上； 永久固定板（3 〇 )的led燈泡孔（3 1 )，可設計 成光反射面，透過光反射面（31，34)或透光板（3 5) 的精密光學設計，可將LED光線直接反射外射，不需如習 用者另設光反射罩以及光學透鏡，可以大大提升發光效率 〇 如第五圖中所示，於本發明中的發光模組，係由光源體、永久固定 板（3 0)、透光板（3 5)、固定螺絲（3 9)、防水緊迫材料（3 Θ )與導熱固定座（1 Q )構成，緊密祕形成密閉體；絲體係由複數個 LED燈泡（2 4 )焊接於電路板（1 1 )上構成，電路板（1 1 )背面與 具散熱功能之導熱固定座（1 〇 )緊密相接，發光模組並結合一燈罩（4 0 )，使得LED之熱量可以經由電路板、導熱固定座與燈罩散至空氣中 ;如此，本發明之LED燈具可將散熱、光學與耐候三種功能整合為一， 以確保導熱固定座（1 〇 )與電路板（i 2 )的永久緊密接觸，增強其散 熱功能、確保產品可靠度與壽命，並提升光學效率與耐候性。 如第六至九圖中所示，大部份相同於第二、三圖中所 示的構造，其不同處在於：焊接固定板（2 0)與永久固 1255321 疋板（3 Ο )及光反射面（3 1，34)的形狀可以依需求分 別為具有不同的形狀設計，同樣，可以達到相同前述的創 作目的。 综上所述，本發明係利用前述的空間結構型態下，藉 由上述裝置的設置，主要可將散熱、光學與耐候三種功能 =合為一，以確保導熱固定座與電路板的永久緊密接觸， 增強其散熱功能，確保產品可靠度與壽命，並提升光學效 率與耐候性功效，同時也提出便捷經濟的燈具製法，顯見 本發明具有顯著而具體的功效增進，本發明已具備產業上 利用性、新穎性及進步性，並符合發明專利要件，爰依 提起申請。 / 【圖式簡單說明】 圖式部分 第一圖：係本發明於焊接製程的剖面圖。 第二圖··係本發明之焊接固定板的立體外觀圖。 第三圖：係本發明之永久固定板與光反射板的立體分 解圖。 第四A圖：係本發明於谭接組裝完成之「發光模組」 的剖面圖。 第四B圖·係本發明於焊接組裝完成t「發光模組」 的組裝前剖面圖。 第五圖·係本發明於組裝完成之LED燈具的剖面圖。 第/、圖·係本發明之另一焊接固定板的立體外觀圖。 第七圖·係本發明之另一永久固定板與光反射板的立 1255321 體分解圖。 第八圖：係本發明之再一焊接固定板的立體外觀圖。 第九圖：係本發明之再一永久固定板與光反射板的立 體分解圖。 第十圖：係習用高亮度LED燈泡的示意圖。 第十一圖：係習用燈具的示意圖。 【主要元件符號說明】 (1 0 )導熱固定座 (1 1 )電路板 (1 2 )防水密封材 (2 0 )焊接固定板 (2 1 ) LED燈泡孔 (2 2 )焊接孔 (2 3 )固定螺絲孔 (2 3 1 )螺絲 (2 4 ) LED 燈泡 (2 5 )電極 (2 6 )電極 (2 7 )焊槍 (3 0 )永久固定板 (3 1 ) LED燈泡孔 (3 2 )固定螺絲孔 (3 3 )光反射板 (3 4 )錐部光反射面；光反射曲面 1255321 (3 5 )透光板 (3 6 )防水迫緊材料 (3 7 )蓋板 (3 8 )彈性墊圈 (3 9 )固定螺絲 (4 0 )燈罩，散熱罩 (6 0 )導熱面 (61)電極 (6 2 )電極 (6 3 ) LED燈泡底座 (7 0 ) LED 燈泡 (7 1 )光反射罩 (7 2 )光學透鏡

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Claims (1)

1255321 十、申請專利範圍： 1 · 一種高亮度發光二極體（led)照明燈具裝置，包括： 係以發光模組組成，發光模組係由光源體、永久固定板、固定螺絲與導熱 固定座所構成，電路板設於導熱固定座一側； 複數個LED燈泡’每一 LED燈泡的電極固定在電路板上的電極以導通電 流，LED燈泡的底座與導熱面固定於電路板上以導出熱量，光源體係由複 數個LED燈泡固定於電路板上構成； 永久固定板’該永久固定板相對於各LED燈泡處分別設置錐狀的LED燈 泡孔’永久固定板的週邊分別設有固定螺絲孔； 電路板背面與具散熱功能之導熱固定座緊密相接。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之高亮度發光二極體（LED)照明 垃具裝置，其中該於永久固定板與透光板之間設置一光反射板，該光反射 板上有相對應於各LED燈泡孔的複數個呈中空錐狀的光反射面，藉該錐 狀光反射面可以將LED發出之燈光直接導引外射。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之高亮度發光二極體（led)照明 燈具裝置，其光反射板上的錐狀光反射面可以設計成有助於導引光線之任 意曲面，將複數個led發出之燈光直接導引外射，達到提昇光學效率的 目的。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之高亮度發光二極體（LED)照明 燈具裝置，燈泡孔的孔洞内面可直接製成光學反光面，將發出之燈 光直接導引外射。 13 1255321 5 ·如申請專利範圍第1項所述之高亮度發光二極體（LED)照明 燈具裝置，其發光模組緊密結合一燈罩，LED之熱量可以經由電路板與 導熱固定座傳至燈罩，再由燈罩散至空氣中。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之高亮度發光二極體（LEE>)照明 燈具裝置，其中該於永久固定板外側設置一透光板，藉設置於透光板與永 久固定板間之防水迫緊材料，可以達成防潮耐候目的。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之高亮度發光二極體（LED)照明

燈具裝置’包括防水迫緊材料，分別設置於導熱固定座、電路板、永久固 定板與透光板之間。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之高亮度發光二極體（LED)照明 燈具裝置，包括具有透光孔的蓋板，設於透光板—側，蓋板—側分別設置 -彈性塾圈，狀螺'絲分別穿人彈性墊圈、蓋板、永久岐板的螺絲孔、 電路板後鎖固於導熱狀座上，緊密相接以形成密閉體。

9 · -種高亮度發光三鋪（LED)照·具裝置之製程，對; LED燈泡的焊接與永久緊龍定於導無定座需求，分別設計—焊接固 板與1久ϋ定板；焊接@定板，伽來將led燈泡定位至焊接點的 治具’錢行雜，·胁LED焊·^板，其上設置扮 ㈣燈泡孔’各則織之_输，爾瞧的四聽 別6又有固疋螺絲孔，可藉·穿人岐獅孔而螺合於— =2=對於電路板上的電路，可藉'焊搶穿過焊接孔並將各電極泪 #完細_之後，即可__、獅等取- ，亚更換為一永久固定板。 寸# 14