TWM395119U - The LED light with high efficient heatsink - Google Patents

Description

1 : LED照明單元 2 :散熱單元 3 :燈帽單元 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 從西元前三世紀起，油燈與蠟燭照亮了人類社會長達廿二 個世紀之久。在1810年煤油燈的出現，開啟了人類文明史上 的第一代光源。從此之後，每隔一曱子就出現新的光源世代， 譬如愛迪生在1879年發明了白熱燈’揭開了第二代光源的序 幕，讓人類的照明史又邁入劃時代的進展。及至1938年螢光 燈的問世’人類的照明史又刻劃了嶄新的里程碑，第三代光源 也隨之宣告來臨。時序進入1996年白光LED的誕生，正式宣 告第四代光源一LED的照明世代開啟了。 LED的發光效率（luminouseffeciency)其實並不好，因為 LED除了發出可見光之外，其他能量都轉換成熱量集中在小晶 片上’造成一個溫度相當高的熱點(h〇t sp〇t)。溫度越高則哪 晶粒的發光效率越差，所以散熱問題有部份是要提升發光效 率，另一方面是避免LE：D燒毀。LED的積熱現象乃是現階段技 術未成熟而顯現的問題，為了維持LED的正常工作狀態 ，熱交 換的技術也就相當的重要，而加裝散熱器（heatsink)將是最為 經濟的方式。 LED的開發技術曰益精進’應用於照明領域的條件也相當 成熟，若能改善燈具的散熱問題，才能建立消費者對LED照明 品質的信心。有學者以較樂觀的角度預判，日本可能在2〇12 年用LED燈取代螢光燈’美國則是預計在2()i5年。由此看來， LED，具將，未來_市場社流，蚁最具有龐大商機與廣 大市昜之產本新型專利旨在將則為圓柱形輻射狀排列的 散熱器運用於LED燈具，藉以將㈣產生的熱透過敎傳導 (1±围1 c〇ndUCtion^LED模組傳遞至散熱器，再藉由自然 對流(natural convection)與熱輻射（伽_ ―如⑻方 式從散熱器鰭片散逸至外界。 【先前技術】 LED已廣泛而且成功的運用在照明設備，綱燈具已被視 為LED最具有發展潛力的市場。由於高功率技術的發展，使得 LED運用在照明燈具時’亦同樣面臨到嚴苛熱管理問題的挑 戰。近年來，LED燈具的專利如雨後春筍般相繼的提出，其中 包括散熱有相關的燈具設計為數相當可觀。 目前利用LM)做為光源的燈具設計不勝枚舉，在本國公告 的專利中，具有散熱考量的發明專利包括·· rLED嵌燈改良結 構」（2010/05/01’1324235)、「照明裝置」（2010/03/11， 1321631 )、「具有散熱結構之發光二極體燈具」（2〇1〇/〇3/11， 1321630)。 另外，在本國公告的專利中，具有散熱考量的新型專利包 括：「兼具散熱及自動斷電功能之LED照明模組」（2010/05/21， M381031 )、「LED 燈」（2010/05/11 ’M380579)、「有光型 及散熱之LE：D」（2010/05/11，M380446)、「具有反光片之 LED嵌燈構造」（2010/05/11，M380444)、「LE：D燈具構造」 (2010/05/11 ’ M380443 )、「LED 燈具」（2010/05/11，M380434 )、 「具有透光板之LED嵌燈構造」（2010/05/11，M380427)、 M395119 ' t 「LED散熱結構」（2010/05/01，M379720)、「LED 照明燈泡 結構總成」（2010/05/01，M379700)、「發光二極體燈泡」 (2010/04/21 ’ M379021 )、「發光二極體燈具改良結構」（2010/ 04/11，M378339)、「發光二極體之結構」（2〇1〇/〇4/〇1， M377699)、「發光二極體之散熱結構」（2010/04/01，M377698)、 「具外飾板之發光二極體照明裝置」（2010/04/01，M377536)、 「光源裝置」（2010/04/01，M377527)、「LE：D 照明模組」（2010/ 04/01 ’ M377532)、「平板型 LED 燈具」（2010/04/01，M377531 )、 「LED 燈結構改良」（2010/04/01，M377525)、「LED 燈泡」 (2010/04/01 ’M377524)、「燈具及其擠型散熱結構」（2010/ 03/21 ’M376715)、「具有高效能散熱器之LE：D照明燈」（2010/ 03/21，M376712)、「發光二極體燈具」（2010/03/21，M376710)、 「旋轉式之LE：D照明裝置」（2010/03/21，M376703)、「可 產生較佳亮度之透鏡折射LED燈」（2010/03/21，M376694)、 「嵌入式之LE：D 照明裝置」（2010/03/21，M376690)、「LED 燈泡」（2010/03/21，M376689)、「具有散熱器的LE：D照明 燈」（2010/03/11 ’M375835)、「組合式 LED 燈具」（2010/03/01， M375179)、「高效率 LED 燈」（2G1G/G2/2卜 M374538)、「LED 燈」（2010/02/11，M374024)、「具沖壓式燈殼之LED燈具」 (2010/02/11，M374023 )、「LED 燈具」（2010/02/01，M373445)、 「LED 燈具」（2010/02/01，M373443)。 除此之外’在本國公告的專利中，具有散熱考量的新式樣 專利包括：「LED 燈具」（2010/05/11，D134903)、「發光二 極體燈具」（ 2010/05/11，D134898 )、「LED散熱燈」 (2010/05/01，D134762)、「燈」（2010/04/01，D134229)、 「燈具（十）」（2010/03/21，D134014)、「燈具（九）」（2010/ 4 M395119 t 03/21 ’ D134013)、「燈具（八）」（2010/03/21，D134012)、 「燈具（七）」（2010/03/21，D134011)、「燈具（六）」（2010/ 03/21，D134010)、「燈具（四）」（2010/03/21，D134009)、 「燈具（三）」（2010/03/21，D134008)、「LED散熱燈具（三）」 (2010/03/21，D134007)、「LE：D 散熱燈具（二）」（2010/03/21， D134006) '「LED散熱燈具（一）」（2010/03/21，D134005)、 「LED 燈（二）」（2010/03/21’D134004)、「燈具及其擠型散 熱結構」（2010/03/21，M376715)。 【新型内容】 本創作「具有高效能散熱器之LED照明燈」，主要的組成 包含：一 LED照明單元、一散熱單元及一燈帽單元等三個部分。 在LE1D照明單元中，複數le：D模組裝置在金屬基板上；金屬基 板與散熱器藉由螺紋緊密的結合，在LED基板與散熱器接觸介 面塗覆熱介面物質（thermal interface material, TIM)，藉 以減低LED模組散熱時之熱阻(thermal resistance)。散熱單 元包括一金屬散熱器及一風扇，其中散熱器具有圓柱形輻射狀 排列的散熱鰭片，搭配風扇的使用，藉以將1^1)產生的熱，有 效的從LED基板導引出，並從散熱器散逸至外界。 本創作充分的運用目前電子元件的散熱技術，能夠自然、 ^效的排除led模組產生的熱量，使照明燈的LE：D發光效率提 二、，用壽命延長。本創作採用模組化設計，藉由螺紋將led …、月單元、散熱單元及燈帽單元結合，易於組裝與拆卸，不但 具備，利性也擁有可換性，構成—種新型實用的鑛產品。: 創作是極具市場潛力與競爭優勢的照明產品，是相當值得 的照明燈具。 疋 5 M395119 l

.Λ I 【實施方式】 第一圖為本創作具有高效能散熱器之LED照明燈實施例的 立體組合圖。從第-圖可看出本創作的整體外觀，從外觀可將 本創作區分成三個主要部分，包括LED照明單元丨、散埶單元 2及燈帽單元3。 … 第二圖為具有高效能散熱器之LED照明燈實施例分解圖 ' (一），第二圖為具有高效能散熱器之LE：D照明燈實施例分解 ®(一）。從第二圖與第三圖可詳細的看到本創作的各組成元 • 件，其中第一部分為LED照明單元，本單元包括一燈罩u、一 燈罩螺紋12、一基板13、一上基板螺紋14、複數LED模組15、 一電線16及一下基板螺紋17。燈罩n的材質選用聚碳酸醋 (polycarbonate, PC)或聚乙稀(p〇iyethyiene，pe)，燈罩殼的 形狀則為弧形凸面並具有可透光性，俾能產生整體衡亮光源； 又藉由上舰形凸面結構，細絲光線之重4而不會產生眩 光，故可增進照明效果而增加視覺的舒適感。在燈罩内部具有 燈罩螺紋12 ’可與金屬基板13上方的上基板螺紋14配對結 φ 合，藉此可將燈罩固定在金屬基板上。 LE：D模組15係由複數LED對稱的均佈在一金屬基板上所構 成’金屬基板為具有高熱傳導係數(thermal c〇nductivity^ 材質（在27C情況下’ 、銅的熱傳導餘分別為挪、 401W/mK);金屬基板擁有將LED產生的熱均勻傳導至整塊板 片的能力。LED模組藉由電線16提供必要的電能，電線金屬裸 線頭係直接焊接在金屬基板上。 LED照明單元的金屬基板下方具有下基板螺紋17，此外螺 紋用以和散熱器哺紋21配對結合，使得LED照明單元能與 6 M395119 ，熱早7C緊密的結合。在金屬基板與散熱器的接觸賴塗覆熱 介面物質，藉以減低金屬基板散熱時之熱阻；熱介面物質通常、 採用熱傳導錄佳的賴Kthermal grease)。 從第一圖、第二圖以及第四圖可看出本創作的散熱單元， 主要包括-散熱H螺紋2卜複數散熱則2 散 熱孔23、複數母卡榫24、複數風扇螺絲25、—風扇葉片^ 及-風扇馬達27。由於散熱單元夾置在⑽照明單元與燈帽單 元之間，主要採用散熱器螺紋21與LED 單元結合，並利 用卡榫與燈帽單元組合，對於維修拆卸更具有極佳的便捷性。 散熱單元採用輻射狀的散熱鰭片22,密集的排列方式提供 更大的散熱面積’加上輕射狀多向的熱散逸特性，更能使埶從 散熱器的中空柱心至韓片外圍，提供絕佳自然對流與熱輕射的 途徑，使熱能經由大面積、多方位的鰭片散逸出，達到最佳的 散熱效果。另外’散熱糾在同，㈣具有複數散熱器散孰孔 23 ’使得熱氣流由散熱器底部沿著軸向往上傳遞時，複 器散熱孔會破壞熱邊界層（thermal b_dary 的成長'·，、 如此有助於促進自然對流的散熱效果。散熱器的中空柱心可用 以做為電線連接通道，而且可減少金屬材料的使用量，連帶亦 可降低散=的重量，材制選驗材即足以達職熱需求。 散熱單元之風扇使用複數風扇螺絲25固定在燈帽單元 上’藉由電能驅動旋轉造成強制對流，向下之氣流由散敎哭的 中空柱心直接沖擊LED照明單元的基板，因而促進模^ 熱散逸效果。 在第一圖與第二圖同時呈現本創作的燈帽單元，盆中 -電線31、-電路模組容置室32、複數公卡棒如、複數燈帽 散熱孔34、-螺旋座35及一電接觸頭％。電線31是將電能 7 傳輪至LED的途徑，用以供應Lm)所需的電能；電線從燈帽單 =端面拉出之後，，經由散熱器的中空柱心連接到led模組的金 屬基板。 在燈帽單元的上方、外側採用複數公卡榫33與散熱器内 的母卡榫崎結合’如此可使雜H在制時沒有方向性的限 制。電路模組容置室32係用以容置驅動le：D發出光的電子元 件空間，本模組表殼可銑複數燈帽散熱孔，以便散發電路模 組產生的熱，以及經由散熱器中空柱心對流而上的熱。螺旋座 35為具有公螺紋之圓弧螺峰與螺谷，係用以將照明燈旋轉安裝 在燈座内，透過電接觸頭36與燈座之電源接觸，藉以將電流 導引至照明燈。 【圖式簡單說明】 第一圖為具有高效能散熱器之LED照明燈實施例立體組合圖。 第二圖為具有高效能散熱器之Led照明燈實施例分解圖（一）。 第三圖為具有高效能散熱器之Lf：i)照明燈實施例分解圖（二）。 第四圖為具有高效能散熱器之LED照明燈實施例分解圖（三）。 M395119 k Λ 【主要元件符號說明】 11 :燈罩 12 :燈罩螺紋 13 :基板 14 :上基板螺紋 15 : UED模組 16 :電線 17 :下基板螺紋 ^ 21 :散熱器螺紋 22 :散熱鰭片（fin) 23 :散熱器散熱孔 24 :母卡榫 25 :風扇螺絲 26 :風扇葉片 27 :風扇馬達 31 :電線 ^ 32:電路模組容置室 . 33 :公卡榫 34 :燈帽散熱孔 35 :螺旋座（screw base) 36 電接觸頭（electrical contact) 9

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍： 1. 一種具有高效能散熱器之LE：D照明燈，係由一 led照明單 元、一散熱單元及一燈帽單元組合而成； 其中，具有高效能散熱器之le:d照明燈主體的各單元均為 模組化設計，LED燈組單元採用外螺紋與散熱單元内螺紋結 合，易於的鬆脫及固定；燈帽單元利用公卡榫與散熱單^ 母卡榫結合’同樣易於拆卸及組衷。 2. 如申請專利範圍第！項所述之具有高效能散熱器之⑽昭 明燈’其中LED照明單元包括一燈罩、一燈罩螺紋、一基 板、-上基減紋、減LED模組及__τ基補紋；在燈 罩内部具有燈罩螺紋，可與基板上方的上基板螺紋配對結 合，藉此可將燈罩固定在金屬基板上； LED模組係由減LED均佈在-具有高熱料係數的基板 上；LE：D模組與散熱器的接觸面須塗覆熱傳導性較佳的熱介 面物質，藉以減低led模組散熱時之熱阻。 3. 如申請專利範圍第i項所述之具有高效能散熱器之⑽照 明燈，其中散熱單元之散熱器具有輕射狀的散熱韓片，密 集的排，方式可增加散熱面積，散熱器具有複數散熱器散 熱孔，藉以促進自然對流效果而增加散熱性能； 放熱單元之風扇使用複數風扇螺絲固定在燈帽單元上，夢 由電能驅動以造成強制對流而促進熱散逸效果； 曰 散熱器具有中空柱心，可提供電線由電路模組容置室連接 到LED模組的空間’並可做為咖模組產生的熱形成對流 的i禹指。