CN101749640B - 发光二极管灯具 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管灯具，包括一光学部、一电气部及一散热部。该光学部包括一发光二极管光源及一导光罩，该导光罩为一透光管件；该电气部包括至少一收容于该导光罩内的电路板及分别设于导光罩两端的两端盖；该散热部包括一散热体，该散热体设于导光罩内，包括一长条形的散热基座及自该散热基座的一侧面延伸分布的若干鳍片，该散热基座的另一相对侧面为一吸热面，所述发光二极管光源设于该吸热面上并与该吸热面紧密热接触，以传输及移除发光二极管光源发光时所释放的热量，所述导光罩于与散热体的鳍片相对的一侧设有若干散热气孔以供气流进出该导光罩。

Description

发光二极管灯具

技术领域

本发明涉及一种半导体照明装置，特别是关于一种发光二极管灯具。

背景技术

人们由于长期过度依赖石化燃料，除造成能源短缺及石油价格高涨而牵动经济发展，更使全球二氧化碳与有害气体的排放浓度日益增加，导致地球暖化所引起的气候反常、生态环境的破坏、以及对人类生存的危害日益显现，为永续经营人类赖以生存的地球生态环境，必须同时解决能源危机与环境污染问题，开发新能源及再生能源是推动节约能源及高效率使用能源最重要的策略，而传统照明所消耗的能源极为可观，发展照明节能将是最重要的新能源科技，而半导体照明采用高功率高亮度的发光二极管(LED)为光源，该新光源以其高发光效率、节能、长寿、环保(不含汞)、启动快、指向性等优点，具有广泛取代传统照明光源的潜力。

发光二极管由于输入电能的80％~90％转变成为热量，只有10％~20％转化为光能，且由于发光二极管芯片面积小，因此芯片散热是发光二极管封装必须解决的关键问题；优良的散热系统可在同等输入功率下得到较低的工作温度，延长发光二极管的使用寿命，或在同样的温度限制范围内，增加输入功率或芯片密度，从而增加发光二极管灯的亮度；结点温度(Junction temperature)是衡量发光二极管封装散热性能的重要技术指标，由于散热不良导致的结点温度升高，将严重影响到发光波长、光强、光效和使用寿命。

应用高功率高亮度发光二极管在照明的新光源上，必须配合高效率的散热机构以尽量降低发光二极管的结点温度，才能发挥上述诸多优点，否则照明装置的发光亮度、使用寿命将大打折扣，影响所及将使该照明装置的节能效果不彰，并直接冲击该照明装置的可靠度，引发严重的光衰甚至使照明装置失效。

现有日光灯主要由灯管、整流器和启动器组成，因发光效率约为钨丝灯泡的两倍，已成为目前最普遍使用的照明装置，其发光是利用密闭的气体放电原理，具体结构包括于真空的玻璃管内壁镀以荧光物质，并于其内充入惰性气体(例如氩、氖或氪)及汞蒸汽，通过能产生高电压的整流器使管内导通的电流激发汞原子产生气体放电，并在放电过程中释放出紫外光及热量，由所述荧光物质吸收紫外光后释放出可见光；不同的荧光物质会发出不同的可见光；然而，现有日光灯的主要气体放电物质为具有毒性的汞及荧光物质，长年大量使用日光灯所累积的废弃物将使环境受到严重污染，并直接对人们健康及生态构成威胁，且由于会出现闪频现象而影响视觉。

现有发光二极管日光灯虽已见应用于照明产品，然而由于采用电气部与日光灯管分离的配置，无法提供即插即用的方便性，且由于需增加安装成本及严重影响外观，甚至必需舍弃原有的日光灯组件而造成资源的浪费及成本的增加，以致阻碍使用发光二极管日光灯的普及化；另外，习知发光二极管日光灯管虽亦见将电气部纳入的照明产品，然而由于在细长的狭窄空间内要容纳复数光源及诸多占空间的电气组件，以及低估散热对出光效率及使用寿命的负面影响，甚至对密封于日光灯管内的光源散热未作任何处理，以致这些发光二极管日光灯应用于照明领域的诸多优点难以充分发挥，往往仅在短时间使用后即发生严重的光衰甚至因过热而损毁。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有高散热效率并兼顾方便即插即用的发光二极管灯具。

一种发光二极管灯具，包括一光学部、一电气部及一散热部。该光学部包括发光二极管光源及一导光罩，所述导光罩为一透光管件；该电气部包括收容于该导光罩内之至少一电路板及分别设于导光罩两端之两端盖；该散热部包括设于导光罩内之一散热体，该散热体包括一长条形的散热基座及自该散热基座之一侧面延伸分布的复数鳍片，该散热基座之另一相对侧面为一吸热面，所述发光二极管光源设于该吸热面上并与该吸热面紧密热接触，以传输及移除发光二极管光源发光时所释放之热量，所述导光罩于与散热体鳍片相对之一侧设有复数散热气孔以供气流进出导光罩。

本发明具有如下优点：

提供一种方便即插即用的发光二极管灯具，通过一设有若干散热气孔的透光且呈管状的导光罩容置所述光学部、电气部及散热部，强化发光二极管灯具的整体性，并能在传统日光灯插座上发挥即插即用的功效。

提供一种能延伸照明容量的发光二极管灯具，通过模块化设计以构建不同长度及型式的发光二极管灯具，实现不同型式的产品可由相同的组件组合而成，发挥发光二极管灯具在设计上的多样化及应用的灵活性，并大幅降低成本，强化产品竞争力。

附图说明

下面参照附图，结合实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明发光二极管灯具第一实施例的组装剖视图。

图2是图1中II-II处的截面图。

图3是图1所示发光二极管灯具中一光条的立体图。

图4是图1所示发光二极管灯具中一端盖的立体图。

图5是本发明发光二极管灯具第二实施例的部分剖视图。

图6是本发明发光二极管灯具第三实施例的组装剖视图。

图7是本发明发光二极管灯具第四实施例的组装剖面图。

具体实施方式

图1是本发明发光二极管灯具100第一实施例的组装剖视图，图2是图1中II-II处的截面图，图3是图1所示发光二极管灯具100中一光条12的立体图，图4是图1所示发光二极管灯具100中一端盖33的立体图；该发光二极管灯具100主要包括一光学部10、一散热部20及一电气部30。

光学部10设置于散热部20前方，包括一发光二极管光源11及一出光通道13。本实施例中，发光二极管光源11为一光条12(light bar)，所述光条12为一体成型件，包括一长条形的导热基板121、沿导热基板121的纵向设置于导热基板121上的若干发光体122以及设于该导热基板121端部的若干电极123，其中所述发光体122是由至少一发光二极管芯片经透明封装所形成。光条12与散热部20的一散热体21的一吸热面213之间的紧密热接触可先在其间涂抹一层热界面材料(TIM)，再将已套装电绝缘垫片的若干螺丝23分别穿过光条12上所设的若干固定孔124(图2所示)，并锁固于散热体21的一散热基座211所设对应螺孔215，也可通过回焊方式将光条12直接黏贴(SMT)于该散热基座211的吸热面213上，以使光条12与散热基座211的吸热面213紧密热接触；光条12的发光可藉电线311电性连接光条12的电极123与电气部30中的一电路板31以及通过电气部30的一对插头333电性连接该电路板31与外部电源达成。

出光通道13为导引发光二极管光源11向外射出光线的通道，以提供发光二极管灯具100所需的照明分布、发光特性及对发发光二极管光源11保护的功能。本实施例中，出光通道13包括一罩设于发光二极管光源11的导光罩131，该导光罩131为一表面光滑且呈圆环状的透光管件。该导光罩131与发光二极管光源11相对一侧的内表面设有细密排列的微凸透镜组，所述微凸透镜组包括若干沿导光罩131的轴向延伸并呈细密均匀排列于导光罩131的内表面的圆弧状凸条132，当发光二极管光源11的集中光线经由该微凸透镜组射出时，可使光线均匀扩散而扩增有效照明范围，并由于该导光罩131的内表面呈细密凹凸的配置，使透光路径得以降低发光二极管光源11的若干点光源的集中强度所造成的刺眼亮点，有效降低眩光而获致良好的视觉效果。另外，导光罩131的两端部设有若干嵌入孔1312，导光罩131的内壁设有沿轴向延伸且呈相对设置的两支撑件1313。

散热部20包括一散热体21，用于对发光二极管光源11进行散热。该散热体21是由导热性佳的材质制成并与发光二极管光源11紧密热接触，为配合发光二极管灯具100的外观，所述散热部20为细长形的一体成型件，包括细长形的散热基座211及自该散热基座211的上侧面向上一体延伸且呈间隔设置的若干鳍片212，该散热基座211相对的一下侧面为传输发光二极管光源11热量的吸热面213，通过发光二极管光源11的导热基板121与所述吸热面213的紧密热接触，以传输及移除发光二极管光源11发光时所释放的热量；所述鳍片212是由沿散热基座211的横向排列的若干板状体组成；所述鳍片212也可以为其它形式，例如由散热基座211凸伸的若干柱状体或沿散热基座211的纵向排列的若干板状体组成。导光罩131于与散热体21的鳍片212及电路板31相对的一侧设有若干散热气孔1311，以作为气流进出导光罩131的通道。

本实施例中，该散热部20的散热体21上还设有一容置空间214，该容置空间214是自所述细长形散热体21的一端切除一定长度的散热鳍片212及部分散热基座211的厚度形成，以提供足够的空间来容置该电气部30中的电路板31及其上的电气元件，该容置空间214也可设置于散热部20的其它位置而达到相同的效果。发光二极管光源11中对应于电路板31下方的发光体122所产生的热量，除可直接由导光罩131上侧对应电路板31所设这些散热气孔1311进入的气流与散热基座211之间的自然循环散发外，并可通过密贴的导热基板121将该热量传导周边的鳍片212，以进一步由鳍片212将热量通过导光罩131顶端所设这些散热气孔1311散至大气，达到充分利用有限的发光二极管灯具100的灯管空间并兼顾发光二极管光源11的散热。

电气部30包括电路板31及两端盖33，所述电路板31设于导光罩131内，该电路板31是通过电线311与发光二极管光源11的电极123及其中一端盖33所设的插头333相连接，并由插头33333与外部电源连接，上述外部电源除可为电池或电瓶等直流电源外，也可透过电源转换器将交流市电转换为适合该灯具发光二极管光源11的直流电源，并提供发光二极管光源11的驱动电源及发光二极管灯具100的电源管理；该两端盖33分别设于发光二极管灯具100的两端且呈中空状，散热部20的散热体21夹设于该两端盖33之间。每一端盖33沿轴向的中央部位设有一凸缘331，所述插头333凸出于端盖33的外端且呈柱状，用以与日光灯座形成电连接，该端盖33于凸缘331的内端设置一插入并接合导光罩131的套接凸环322，用以容置发光二极管光源11的电极123及遮蔽连通的电线311，以形成一良好的外观；该套接凸环322上还设置有供导热基板121的端部插入的两定位槽334，以方便导热基板121与插头333之间的定位；该端盖33的外端面还设置两辅助气孔335以分别导引光学部10与电气部30中的热气流溢散；所述套接凸环322的端部周缘还设置若干凸珠336，以便将套接凸环322插入导光罩131时与对应的嵌入孔1312扣接，有效防止端盖33与透光管件之间的脱落，并提供维修时的方便拆卸与组装时的方便定位，除有效防止端盖33与导光罩131之间的旋转而损坏电连接外，并确保当插头333与插座接合定位时，发光二极管光源11朝正确的照明方向射出光线。所述光学部10、电气部30及散热部20罩盖于顶端设有这些散热气孔1311的导光罩131中，从而构成一与传统日光灯相同尺寸的发光二极管灯具100，强化发光二极管灯具100的整体性，并达到方便在传统日光灯的插座上发挥即插即用的功效。

所述发光二极管灯具100的组装方式为，首先将电气部30的电路板31上的若干定位柱312插入固设于散热部20的内壁的定位孔(图未示)，并以螺丝23穿过发光二极管光源11的导热基板121上的固定孔124与所述散热基座211对应设置的螺孔215锁固，使发光二极管光源11与散热部20的吸热面213紧密热接触；接着，将电路板31上的若干电线311分别连接至发光二极管光源11上的电极123及左侧端盖33的插头333；之后，将导热基板121远离左侧端盖33的一端滑入导光罩131内壁所设沿轴向延伸的支撑件1313的下方以将导热基板121卡设于支撑件1313与导光罩131的内壁之间，同时使散热体21安置于该两支撑件1313之间，确保该导热基板121的边缘承载并定位于导光罩131上；最后，将左侧端盖33的套接凸环322滑入导光罩131的内壁，并将支撑件1313与导热基板121的端部卡入套接凸环322上的定位槽334内，直至端盖33的凸缘与导光罩131的端面接触，与此同时将左侧端盖33的凸珠336与导光罩131上对应设置的嵌入孔1312扣接，再以同样的方式将右侧端盖33与导光罩131接合；上述组装方式不但可强化该发光二极管灯具100的整体结构及准确定位，同时也简化组装的流程。

图5是本发明发光二极管灯具100a第二实施例的部分组装剖视图；本实施例提供一种简化制程及降低成本的发光二极管灯具100a，其与第一实施例的主要区别在于：将电气部30的电路板31直接设置于散热体21a与导光罩13之间的空间，并未将散热体21a的散热基座211a及鳍片212a进行切除以形成容纳电路板31的容置空间；本实施例可应用于包括较大管径的发光二极管灯具、较低输出功率的发光二极管灯具或采用较矮散热体的发光二极管灯具，达到进一步简化制程及降低成本的功效。

图6是本发明发光二极管灯具100b第三实施例的组装剖视图；本实施例提供一种能延伸照明容量的发光二极管灯具100b，其与前述第一实施例的主要区别在于：本实施例中的发光二极管光源11b包括两根如图3所示的光条12，电气部30b包括有两电路板31，相应地，散热部20b的散热体21b的长度为第一实施例中散热体21的两倍，并在散热体21b的两端均设有收容电路板31的容置空间214，该两电路板31分别安装在散热体21b的两容置空间214内，且每一电路板31与一光条12的电极123及一端盖33的插头333电连接。本实施例中采用两光条12搭配散热体21b的收容两电路板31的两容置空间214的设计以建构一较长的发光二极管灯具100b，实现不同型式的产品可由相同的组件组合而成，发挥发光二极管灯具在设计上的多样化及应用的灵活性，并大幅降低生产、装配、检测、采购、管理等成本，强化产品竞争力。

图7是本发明发光二极管灯具100c第四实施例的组装视图。本实施例提供一种能延伸照明容量的发光二极管灯具100c，其与第一实施例的主要区别在于：本实施例中的发光二极管光源11c包括多根如图3所示的光条12，相邻两光条12通过接线14电连接，相应地，散热部20c的散热体21c的长度为第一实施例中散热体21的相应倍数，与第三实施例的不同之处在于，本实施例中的发光二极管灯具100c仍采用电器部30的电路板31来同时驱动以接线14相连的多根光条12，以进一步降低成本。

上述延伸发光二极管灯具长度的模块化设计，还可以应用于单支日光灯采用多组电路板来分别驱动多套相邻的发光二极管光源方式达成，实际上，单一或若干电路板可设置在发光二极管光源背面沿日光灯轴向的任何位置，均能使吊挂于屋顶的日光灯外观一致；同理，上述延伸发光二极管灯具长度的模块化设计，也可以应用于采用多支日光灯并列的发光二极管灯具组，依不同照明型式的应用需求，将该模块的数量与配置作弹性的组合，达到降低成本并发挥发光二极管灯具在设计上的多样化及应用的灵活性。

由上述的实施方式已进一步清楚说明本发明的技术特征及达成的功效，包括：

本发明提供一种方便即插即用的发光二极管灯具，通过一设有若干散热气孔的透光且呈管状的导光罩容置所述光学部、电气部及散热部，强化发光二极管灯具的整体性，并能在传统日光灯插座上发挥即插即用的功效。

本发明提供一种能延伸照明容量的发光二极管灯具，通过模块化设计以构建不同长度及型式的发光二极管灯具，实现不同型式的产品可由相同的组件组合而成，发挥发光二极管灯具在设计上的多样化及应用的灵活性，并大幅降低成本，强化产品竞争力。

另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围的内。

Claims (9)

1.一种发光二极管灯具，包括：

一光学部，包括发光二极管光源及一导光罩，所述导光罩为一透光管件；

一电气部，包括收容于该导光罩内的至少一电路板及分别设于导光罩两端的两端盖，该电路板用以提供发光二极管光源的驱动电源及电源管理；及

一散热部，包括设于导光罩内的一散热体，该散热体包括一长条形的散热基座及自该散热基座的一侧面延伸分布的若干鳍片，该散热基座的另一相对侧面为一吸热面，所述发光二极管光源设于该吸热面上并与该吸热面紧密热接触，以传输及移除发光二极管光源发光时所释放的热量，所述导光罩于与散热体的鳍片相对的一侧设有若干散热气孔以供气流进出该导光罩；

每一端盖沿轴向的中央部位设有一凸缘，该端盖于凸缘的内端设置一中空的套接凸环，该套接凸环上的端部周缘还设有至少一凸珠，该导光罩的端部对应设有与套接凸环的凸珠相扣接的嵌入孔。

2.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该散热体上设有至少一容置空间，该电路板收容于该容置空间内。

3.如权利要求2所述的发光二极管灯具，其特征在于：该容置空间由散热体于设置鳍片的一侧切除一部分而形成。

4.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：所述发光二极管光源包括一光条，所述光条包括一长条形的导热基板、设置于该导热基板上的若干发光体及若干电极，所述套接凸环上设置有两定位槽，该导热基板的两端分别超出散热体的两端并插设于套接凸环的定位槽内。

5.如权利要求4所述的发光二极管灯具，其特征在于：所述端盖的外端面设置有导引光学部与电气部中的热气流向外溢散的辅助气孔。

6.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：所述发光二极管光源包括一光条，所述光条包括一长条形的导热基板、设置于该导热基板上的若干发光体及若干电极，该导光罩的内壁设有沿轴向延伸且呈相对设置的两支撑件，散热体的散热基座夹设于该两支撑件之间，光条的导热基板卡设于支撑件与导光罩的内壁之间。

7.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该导光罩与发光二极管光源相对的内表面设有细密排列的微凸透镜组，所述微凸透镜组包括若干沿导光罩的轴向延伸并呈细密均匀排列于导光罩的内表面的圆弧状凸条。

8.如权利要求2所述的发光二极管灯具，其特征在于：所述发光二极管光源包括两光条，每一光条包括一长条形的导热基板、设置于导热基板上的若干发光体及若干电极，该容置空间的数量为两个，分别设于散热体的两端，该电路板的数量为两个，每一电路板对应设于一容置空间内并与一光条的电极电连接。

9.如权利要求1所述的发光二极管灯具，其特征在于：该散热体上设有一容置空间，该电路板收容于该容置空间内，所述发光二极管光源包括至少两光条，每一光条包括一长条形的导热基板、设置于导热基板上的若干发光体及若干电极，相邻两光条之间通过接线电连接。

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