TWI467115B - 具高散熱效能之光源裝置 - Google Patents

Description

具高散熱效能之光源裝置

一種具高散熱效能之光源裝置，尤指利用風扇所抽取之冷空氣直接與發光元件進行熱交換，俾使發光元件所產生之廢熱可藉由冷空氣之熱交換而迅速帶離之光源裝置。

按，傳統燈泡的耗電高，已不符節約能源的要求，且對於環保所產生之問題也日益嚴重，因此，現階段則發展發光二極體(LED)的照明技術代替傳統燈具，然而，發光二極體最大問題是輸入功率有部分能量會損耗產生廢熱，而此種廢熱若無良好的散熱方式，則會降低發光二極體的發光效率及壽命。

本發明之主要目的乃在於，利用風扇所抽取之冷空氣直接與發光元件進行熱交換，俾使發光元件所產生之廢熱可藉由冷空氣之熱交換而迅速帶離，有效的降低發光元件之工作溫度。

本發明之次要目的乃在於，利用導流組件之第二空氣通道與第一空氣通道形成並排狀，有效的大幅縮減導流組件之整體體積，以降低重量及減少成本，並使運用層面更加的廣泛。

為達上述目的，本發明係設置有導流組件、風扇以及發光元件，而導流組件設有以熱傳導係數較低材質所製成之第一導流管，第一導流管內為具有第一空氣通道，並於第一導流管外側套 設有以熱傳導係數較高材質所製成之第二導流管，且第二導流管之內壁與第一導流管外壁形成有第二空氣通道，該風扇裝設於第一導流管之下緣，並可抽取外界冷空氣進入第一空氣通道，該發光元件裝設於第二導流管之上緣，使第一空氣通道與第二空氣通道於上緣處形成連通狀。

請參閱第一圖以及第二圖所示，由圖中可清楚看出，本發明係設置有導流組件1、風扇2以及發光元件3，而導流組件1為具有第一導流管11與第二導流管12，其中：該第一導流管11為呈柱狀體，且為以熱傳導係數較低材質所製成，並於其內具有第一空氣通道111，且第一導流管11下方具有漸擴狀之定位部112。

該第二導流管12係以熱傳導係數較高材質所製成，並套設於第一導流管11外側，使第二導流管12之內壁與第一導流管11外壁形成有第二空氣通道123，而第二導流管12係以套管121與座體122所組成，座體122上方側之內壁間隔凸設有複數凸部1221；該套管121上緣彎折有固定部1211，下緣外側表面間隔凹設有定位槽1212，且定位槽1212卡摯於座體122之凸部1221，並於座體122內設置有支撐於第一導流管11外緣，使第一導流管11不會與套管121形成接觸之支撐部1222。

該風扇2係裝設於第一導流管11下緣之定位部112內，並可抽取外界冷空氣進入第一空氣通道111； 該發光元件3係為發光二極體，並定位於第二導流管12之套管121的固定部1211之上，而發光元件3係設置有發光部31，發光部31底面連接有散熱片32，發光部31與散熱片32側邊包覆定位座33，而散熱片32底面外緣抵持於固定部1211，使第一空氣通道111與第二空氣通道123於上緣處形成連通狀。

請參閱第三圖所示，由圖中可清楚看出，當發光元件3之發光部31於發光時，其所產生之廢熱為會傳導至散熱片32，由於散熱片32底面抵持於套管121之固定部1211，而套管121又以熱傳導係數較高材質所製成，因此廢熱會快速的由套管121所吸收，此時風扇2也會於發光部31發光時運作，進而抽取外界冷空氣進入第一空氣通道111，此冷空氣經由第一空氣通道111直接向發光元件3處流動，進而與發光元件3之散熱片32底面做熱交換，將散熱片32所吸收之廢熱帶離，此時冷空氣經熱交換後，會在經由第二空氣通道123排出導流組件1，使得發光部31可保持正常之工作溫度。

藉上，即可看出本發明可快速的將發光元件3之於工作時所產生之廢熱帶離，使發光元件3可保持正常之工作溫度，其關鍵技術在於：

一、當風扇2所抽取之冷空氣進入第一空氣通道111後，為直接與發光元件3之散熱片32進行熱交換，俾使發光元件3之發光部31所產生之廢熱可藉由冷空氣之熱交換而迅速帶離，也就是 讓冷空氣直接先與發熱源做熱交換，而冷空氣經熱交換後形成之熱空氣，會在經由第二空氣通道123排出導流組件1，且由於第一導流管11以熱傳導係數較低材質所製成，因此第二空氣通道123所流通之熱空氣不會影響到第一空氣通道111內所流通之空氣。

二、由於第二導流管12係以熱傳導係數較高材質所製成，且發光元件3之散熱片32底面外緣抵持於套管121之固定部1211，因此發光元件3之發光部31所產生之廢熱可藉由散熱片32傳導至套管121，而當空氣流經第二空氣通道123時，也會藉由熱交換吸收套管121之廢熱，亦既增加熱交換之面積，而增加了熱交換效能。

三、由於第二導流管12為套設於第一導流管11外側，使第二導流管12之內壁與第一導流管11外壁形成第二空氣通道123，使第二空氣通道123與第一空氣通道111形成並排，因此可有效的大幅縮減本發明導流組件1之整體體積並減輕重量，且發光元件3本身不需另外增加散熱鰭片，使運用層面更加的廣泛。

再請參閱第四圖及第五圖所示，由圖中可清楚看出，當應用本發明製成燈泡時，為將導流組件1下方連接燈座4，該燈座4為具有殼體41，而導流組件1下端為定位於殼體41內，殼體41下方連接有可與外界電源成電性連接之電源連接座42，並於電源連接座42內設置有電路基板43，且電路基板43為與電源連接座42、風扇2及發光元件3呈電性連接，並於殼體41上端為連接有 燈罩5，使發光元件3和導流組件1罩覆於燈罩5內；該電源連接座42底面設置有複數導入孔421，且導入孔421連通於第一空氣通道111，而殼體41側邊上設置有導出孔411，且導出孔411連通於第二空氣通道123。

藉上，當電源連接座42與外界電源成電性連接時，電路基板43為會將電源傳導至風扇2及發光元件3，俾使風扇2與發光元件3運作，此時，風扇2為會藉由電源連接座42底面之複數導入孔421，抽取外界之冷空氣送進第一空氣通道111，使冷空氣與發光元件3之散熱片32底面做熱交換，再經由第二空氣通道123從導出孔411排出。

然而，由於冷空氣之進入與熱空氣之排出皆不會進入到燈罩5內，因此燈罩5內不會因外界空氣之影響產生髒汙，而使發光元件3所發出之光源亮度經燈罩5投射後降低亮度，而燈罩5可為透明或半透明之材質所製成，且燈罩5可為玻璃或塑料所製成。

再者，該電源連接座42可為螺紋狀或電性接腳，螺紋狀之電源連接座42可為E12或E27形式，而電性接腳之電源連接座42可為MR16或GU10。

再請參閱第六圖所示，由圖中可清楚看出，該殼體41側邊上設置有複數導入孔412和導出孔413，導入孔412連通於第一空氣通道111，導出孔413連通於第二空氣通道123，俾使風扇2由導入孔412抽取外界之冷空氣送進第一空氣通道111，使冷空氣與發 光元件3之散熱片32底面做熱交換，再經由第二空氣通道123從導出孔413排出。

再請參閱第七圖所示，由圖中可清楚看出該第二導流管12之套管121內凸設有與第一導流管11外緣接觸之凸緣1213，俾使第二導流管12形成螺旋狀，讓第二空氣通道123形成呈螺旋狀，藉此，以增加熱交換面積，進而更加的使熱交換效率提升，而此熱交換面積之增加主要是藉由第二空氣通道123形成呈螺旋狀。

再者，該螺旋狀之第二空氣通道123亦可利用第一導流管11成螺旋狀所形成，或是第一導流管11與第二導流管12接成螺旋狀所形成。

請參閱第八圖及第九圖所示，由圖中可清楚看出，該燈罩5為設置有對流管51，而導流組件1只設置第二導流管12，俾使風扇2與發光元件3運作時，風扇2為會藉由電源連接座42底面之複數導入孔421或藉由該殼體41側邊上之複數導入孔412，抽取外界之冷空氣送進第二導流管12內，使冷空氣與發光元件3之散熱片32底面及第二導流管12做熱交換，再經由對流管51帶出，而套管121末端設置有複數孔洞1214，俾使冷空氣與發光元件3熱交換後可由孔洞1214流出進入對流管51。

請參閱第十圖所示，由圖中可清楚看出，該導流組件1係於第二導流管12之內壁設置有螺旋狀之擾流件124，俾使擾流件124可增加熱交換之面積，以加快熱交換速度。

請參閱第十一圖至第十四圖所示，由圖中可清楚看出，本發明又再一較佳實施例係設置有導流組件1、發光元件3與燈座4，其中：該導流組件1設置有錐狀體之第一導流管11與第二導流管12，第一導流管11內具有第一空氣通道111，且第一導流管11為高導熱之陶瓷材料所製成，如氧化鋁、氧化鋯等，第二導流管12為高導熱之金屬材質所製成，如鋁、銅等，並套設於第一導流管11外側，使第二導流管12之內壁與第一導流管11外壁形成有第二空氣通道123，並使第一空氣通道111與第二空氣通道123於上緣處形成連通狀

該發光元件3係為發光二極體，並定位於第二導流管12上表面，而發光元件3係設置有發光部31，發光部31底面連接有散熱片32，發光部31與散熱片32側邊包覆定位座33，而散熱片32底面外緣抵持於第二導流管12上表面。

該燈座4為具有殼體41，而導流組件1下端為定位於殼體41內，殼體41下方連接有可與外界電源成電性連接之電源連接座42，並於殼體41上端為連接有燈罩5，使發光元件3和導流組件1罩覆於燈罩5內；該殼體41側邊設置有複數通孔414，且通孔414連通於第一空氣通道111與第二空氣通道123。

藉上，俾使發光源件3之熱源透過高導熱能力的第二導流管12將熱帶走，並傳導至第一導流管11，藉由第一導流管11以及 第二導流管12之高導熱能力，快速的將發光元件3所發出熱能帶離，並讓冷空氣由通孔414送進第一空氣通道111，使冷空氣與發光元件3之散熱片32底面做熱交換，以及與第一導流管11與第二導流管12，再經由第二空氣通道123從通孔414排出，使得發光部31可保持正常之工作溫度。

再請參閱第十五圖至第十八圖所示，由圖中可清楚看出，本發明又另一較佳實施例與又再一較佳實施例之差異在於，第一導流管11為柱狀體，而第二導流管12為錐狀體，而第一導流管11為高導熱之金屬材質所製成，如鋁、銅等，第二導流管12為高導熱之陶瓷材料所製成，如氧化鋁、氧化鋯等，同樣的可使發光源件3之熱源透過高導熱能力的第一導流管11與第二導流管12將熱帶走，並讓冷空氣由通孔414送進第一空氣通道111，使冷空氣與發光元件3之散熱片32底面做熱交換，以及與第一導流管11與第二導流管12，再經由第二空氣通道123從通孔414排出，使得發光部31可保持正常之工作溫度。

1‧‧‧導流組件

11‧‧‧第一導流管

111‧‧‧第一空氣通道

112‧‧‧定位部

113‧‧‧凸部

12‧‧‧第二導流管

121‧‧‧套管

1211‧‧‧固定部

1212‧‧‧定位槽

1213‧‧‧凸緣

1214‧‧‧孔洞

122‧‧‧座體

1221‧‧‧凸部

1222‧‧‧支撐部

123‧‧‧第二空氣通道

124‧‧‧擾流件

125‧‧‧凸部

2‧‧‧風扇

3‧‧‧發光元件

31‧‧‧發光部

32‧‧‧散熱片

33‧‧‧定位座

4‧‧‧燈座

41‧‧‧殼體

411‧‧‧導出孔

412‧‧‧導入孔

413‧‧‧導出孔

414‧‧‧通孔

42‧‧‧電源連接座

421‧‧‧導入孔

43‧‧‧電路基板

5‧‧‧燈罩

51‧‧‧對流管

第一圖係為本發明較佳實施例之側視剖面分解圖。

第二圖係為本發明較佳實施例之側視剖面圖。

第三圖係為本發明較佳實施例於運作時之側視剖面示意圖。

第四圖係為本發明較佳實施例組構成燈具時之側視剖面分解圖(一)。

第五圖係為本發明較佳實施例組構成燈具時之側視剖面圖(一)。

第六圖係為本發明較佳實施例組構成燈具時之側視剖面圖(二)

第七圖係為本發明再一較佳實施例之側視剖面圖。

第八圖係為本發明又一較佳實施例之側視剖面圖。

第九圖係為本發明又一較佳實施例套管之側視示意圖。

第十圖係為本發明另一較佳實施例之側視剖面圖。

第十一圖係為本發明又再一較佳實施例之外觀圖。

第十二圖係為本發明又再一較佳實施例之立體分解圖。

第十三圖係為本發明又再一較佳實施例之側視圖。

第十四圖係為本發明又再一較佳實施例之側視剖面圖。

第十五圖係為本發明又另一較佳實施例之外觀圖。

第十六圖係為本發明又另一較佳實施例之立體分解圖。

第十七圖係為本發明又另一較佳實施例之側視圖。

第十八圖係為本發明又另一較佳實施例之側視剖面圖。

1‧‧‧導流組件

11‧‧‧第一導流管

111‧‧‧第一空氣通道

112‧‧‧定位部

12‧‧‧第二導流管

121‧‧‧套管

1211‧‧‧固定部

1212‧‧‧定位槽

122‧‧‧座體

1221‧‧‧凸部

1222‧‧‧支撐部

123‧‧‧第二空氣通道

2‧‧‧風扇

3‧‧‧發光元件

31‧‧‧發光部

32‧‧‧散熱片

33‧‧‧定位座

Claims (6)

1. 一種具高散熱效能之光源裝置，至少包含：一導流組件，該導流組件係設有一第一導流管，該第一導流管內為具有一第一空氣通道，並於該第一導流管外側套設有一第二導流管，且該第二導流管之內壁與該第一導流管外壁形成有一第二空氣通道；一發光元件；一散熱片，與該發光元件底面相連接，該散熱片抵持於該第二導流管之上緣，將發光元件產生的熱傳導至該第二導流管，且該第一空氣通道與該第二空氣通道於該上緣處形成連通狀，外界空氣進入該第一空氣通道，並且藉由該散熱片與該發光元件熱交換，再使熱交換後的空氣由該第二空氣通道導出；一風扇，係裝設於該第一導流管之下緣；一燈座，連接於該導流組件的下方，該燈座具有一殼體；以及一電源連接座，該導流組件下端定位於該殼體內，該電源連接座位於該燈座之該殼體下方，且該電源連接座與外界電源、該風扇及該發光元件電性連接，其中該電源連接座具有多個導入孔，連通於該第一空氣通道，且該殼體具有多個導出孔，連通於該第二空氣通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述高散熱效能之光源裝置，其中該光源裝置更包含一燈罩，該燈罩連接於該殼體上端，以使該發 光元件和該導流組件至少部分罩覆於該燈罩內。
3. 如申請專利範圍第2項所述高散熱效能之光源裝置，其中該燈罩具有一對流管，該對流管垂直貫穿該燈罩內部，且該發光元件和該導流組件位於該對流管內。
4. 如申請專利範圍第1項所述高散熱效能之光源裝置，其中該第一導流管為柱狀，而該第二導流管為螺旋狀。
5. 如申請專利範圍第3項所述高散熱效能之光源裝置，其中該第二導流管之上緣設置有複數孔洞，連通該第二導流管與該對流管。
6. 如申請專利範圍第1項所述高散熱效能之光源裝置，其中該第二導流管之內壁設置有螺旋狀之擾流件。