专利名称：直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具的制作方法
技术领域：
本发明是关于发光二极管灯具，尤指一种能将发光二极管所产生的热量，经由一 导热板的导热作用，快速地传递至反射灯罩及灯座上，以由反射灯罩及灯座所具有的大面 积进行散热，进而提高散热效率的灯具。
背景技术：
随着环保议题逐渐为人们所重视，人们在选购诸多产品的标准上，已开始将节能、 环保等因素考虑在内，由于发光二极管(Light-EmittingDiode，简称LED)具有省电、使用 寿命长及不含汞元素等有毒物质的特点，且发光二极管所产生的光源光谱中，不含紫外线 或红外线，因此，利用发光二极管做为光源的灯具，其所投射出的光线，不会有产生热量或 辐射等问题，故，越来越多不同类型的灯具，开始利用发光二极管作为主要的发光源。一般 言，发光二极管在灯具的应用上，主要区分为照明和显示(作为背光模块)两大类，单就照 明部分而言，由于发光二极管所产生的光线，具有很强的方向性，使得其投射出的光线角度 较小，因此，近年来，诸多灯具或发光二极管制造业者，已针对前述问题，对发光二极管的结 构进行改良，并设计出具有大投射角度的发光二极管，或者由更改灯具的整体架构，而将发 光二极管的光线，以更大的角度，投射出去。承上，虽然发光二极管作为照明工具的主流，已为一种趋势，但由于发光二极管的 发光效率是与其本身产生的热量成正比，意即亮度越高的发光二极管，所产生的热量亦会 越高，此外，由于过高的热量不仅容易造成发光二极管损坏，更会使得利用发光二极管作为 发光源的灯具，在长时间且高热量的使用状况下，加速其本身的老化程度，而严重缩短灯具 的使用寿命，因此，发光二极管本身的散热结构就成为一极为重要的课题。一般言，传统的 发光二极管在封装后，皆会再另行装设一外接散热部，以能将自身的热量，由该外接散热部 进行散热，请参阅图1所示，是为传统的发光二极管模块1在封装出厂后的断面示意图，该 发光二极管模块1包括一承载座11、一发光二极管晶粒(Die) 12、一透镜13及一散热部 H(HeatSink)，该承载座11是为不导电材料，其顶面设有一凹槽110，该发光二极管晶粒12 位在该凹槽110内，且与二导电接脚113、114相连接，所述导电接脚113、114会分别穿过该 承载座11并与一电路板16上的正、负极接点相连接，以在该电路板16运作时，能提供该发 光二极管晶粒12所需的电流，该透镜13是完全覆盖该凹槽110，并使该发光二极管晶粒12 具有更大的投射角度，该散热部14则位在该承载座11的底部，且穿过该承载座11与该发 光二极管晶粒12相接触，以能将该发光二极管晶粒12所产生的热量传递至该散热部14，由 于该散热部14外露于外界的部分并不多，因此，业者通常会在该发光二极管模块1底部额 外组装一外接散热部2，以能将发光二极管晶粒12所产生的热量，快速地发散至空气中，请 参阅图1、图2A及图2B所示，业者通常是在该发光二极管模块1的散热部14底部涂布一导 热粘胶18，再将其连接至该外接散热部2上，该外接散热部2的体积通常远大于该发光二极 管模块1，且其上会设有多个鳍片21，以增加与空气接触的面积，故能快速地将自身的热量 发散至空气中，如此一来，由于该外接散热部2的散热效果较高，使得其本身的温度会较该
3散热部14及该发光二极管晶粒12低，因此，能不断地吸收该散热部14及该发光二极管晶 粒12上的热量，进而延长该发光二极管晶粒12的使用寿命。惟，复请参阅图2A及图2B所示，为能确保外接散热部2具有高散热效果，故必须 增加其与空气的接触面积，才能将热量快速地发散出去，当体积较大的物体及体积较小的 物体，皆欲提高1度的温度时，体积较大的物体所吸收的热量定会高于体积较小的物体，因 此，多个鳍片21的态样及大体积的外接散热部2，已成为当前的趋势，但前述特点，不仅会 造成灯具业者的生产成本居高不下，且当业者利用该发光二极管模块1及该外接散热部2 制作成灯具时，尚必须预留较大的空间，以供容纳该外接散热部2，使得灯具的整体体积过 大，而受限于外接散热部2的体积，亦会导致不易设计出具有美感的灯具外观，故，如何针 对传统具有发光二极管模块的灯具，进行结构改良，以有效解决上述问题，且大幅提升发光 二极管模块的散热效率，即成为目前各制造、设计灯具的业者亟欲解决的一重要课题。
发明内容
有鉴于传统的发光二极管模块，为能降低其在工作时，所产生的热量，通常会加装 上外接散热部，因此，业者在制作灯罩与灯座时，必需预留大量的空间，以能安装发光二极 管模块上的外接散热部，如此，不仅会造成业者花费过多的成本于外接散热部上，且灯具的 整体体积会因外接散热部而过大，故不易设计出美观的灯具造型，因此，发明人经过长久努 力研究与实验，终于开发设计出本发明的一种直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具， 以期由本发明的问世，而能有效解决前述问题。本发明的一目的，是提供一种直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，包括一 第一导热装置、一第二导热装置、至少一发光二极管模块及一第三导热装置，且该第二导热 装置可为导热金属材料制成，以供使用者在使用该发光二极管灯具时，各该发光二极管模 块因发光而产生的热量，能由该第一导热装置传递至该第二导热装置上，并进行散热，其中 该第二导热装置内形成有一容置空间，各该发光二极管模块能位在该容置空间内，并将光 线投射至该第二导热装置内壁所形成的一聚光反射面上，进而反射至该第二导热装置外， 另，该第一导热装置是由导热金属材料制成，并固定至该第二导热装置的底部，或者固定于 该第三导热装置的一端，其是与各该发光二极管模块底部的散热部相连接，以能传递各该 发光二极管所产生的热量，再者，该第三导热装置是与该第二导热装置相互连接，使该第一 导热装置、第二导热装置及第三导热装置能结合成一灯具外壳，如此，业者即不必如传统的 发光二极管灯具般，需额外规划发光二极管模块的外接散热部的空间，故能大幅缩减发光 二极管灯具的整体体积，且由于本发明的发光二极管灯具，是由灯罩进行散热，因此，业者 并不需在发光二极管上额外安装外接散热部，故能降低业者生产灯具的成本。
为便于审查员能对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，以 下结合实施例配合附图，详细说明如下，其中图1是传统的发光二极管模块的断面示意图；图2A是传统的发光二极管模块加装外接散热部的一外观图；图2B是传统的发光二极管模块加装外接散热部的另一外观图3是本发明的一实施例；图4是本发明的一实施例的断面示意图；图5是本发明的另一实施例；及图6是本发明的又一实施例。
具体实施例方式本发明是提供一种直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，主要是针对传统的 发光二极管灯具的缺点，进行改良设计，由于传统灯具为能提高其本身的散热效率，往往会 在发光二极管模块上加装外接散热部，故会造成灯具整体的体积过大，因此，本发明乃针对 发光二极管模块的散热路径，及灯具的必要条件进行设计，以达到缩减发光二极管灯具的 整体体积，且大幅提升发光二极管模块的散热效率，请参阅图3所示，本发明的主要技术特 征，乃一发光二极管模块34的底部的散热部能焊接在一第一导热装置32A (如铜片灯座) 上，使得该发光二极管模块34开始发光后，其产生的热量能传递至该第一导热装置32A上， 又，当一第二导热装置31A (如反射灯罩)与一第三导热装置33A (如灯座底座)相互连 接成一体时，该第一导热装置32A能与该第二导热装置31A及该第三导热装置33A相连接， 使得该第一导热装置32A上的热量能传递至该第二导热装置31A或第三导热装置33A上， 由于该第二导热装置31A或第三导热装置33A的体积较大，且其与空气的接触面积亦较大， 故能快速将自身的热量发散至空气中，如此，该发光二极管灯具3即能利用本身既有的元 件进行散热，而不需在发光二极管模块34上加装外接散热部，以降低业者的生产成本，且 业者在设计灯具的外观造型时，亦不必考虑预留外接散热部的空间，令业者能设计出更为 美观、整齐的灯具外观。承上，为明确揭露本案的技术特征，在后续说明中，是以铜片灯座代替第一导热装 置、反射灯罩代替第二导热装置、灯座底座代替第三导热装置称之，另，由于熟悉该领域技 术人士当能在掌握本发明的技术特征后，利用其它结构、装置及连接方式加以实现，从而达 成本发明的目的，因此，本案申请专利范围应包含不脱离本发明精神与范围的相等结构，而 为能更明确揭露本发明的整体技术特征，请参阅图3及图4所示，在本发明的一较佳实施例 中，该发光二极管灯具3包括该反射灯罩31、该铜片灯座32、该灯座底座33、至少一发光二 极管模块34及该导线35，其中该反射灯罩31的纵剖面是呈U型，以在其内形成一第一容置 空间310，由于现今的发光二极管模块34已具有较大的发光角度，故，由该反射灯罩31内壁 所形成的一聚光反射面，便能将各该发光二极管模块34所产生的光源，完全反射至该反射 灯罩31外，并形成较大的投射面积，以降低发光二极管模块34的光耗损率，又，该反射灯罩 31的底部设有一第一开孔313，以供该发光二极管模块34能经由该第一开孔313而进入该 第一容置空间310，且该反射灯罩31底部的外侧周缘设有外螺纹结构，另，该铜片灯座32是 由导热金属材料(如铝、铜...等)制成，其上设有至少一导线穿孔320，该铜片灯座32的 周缘能贴靠至该反射灯罩31的底部，再者，该灯座底座33内形成有一第二容置空间330，其 底部则设有一第二开孔331，以供该导线35或其它必要元件能经由该第二开孔331而进入 该第二容置空间330，该灯座底座33顶部的内侧周缘尚设有对应该外螺纹结构的内螺纹结 构，如此，由该外、内螺纹结构的螺合作用，该灯座底座33的顶部是能与该反射灯罩31的底 部相连接，并使该铜片灯座32被夹持固定在该灯座底座33的顶部与该反射灯罩31的底部间，使反射灯罩31、铜片灯座32及灯座底座33能结合成一灯具外壳，又，在该实施例中，该 反射灯罩31与该灯座底座33皆是使用导热金属材料制成，惟，在本发明的其它实施例中， 业者能在考量发光二极管模块34的发光效率，及所预估会产生的热量，而仅在反射灯罩31 与灯座底座33之间，选择其中之一利用导热金属材料制成，以降低生产成本。另，复请参阅图3及图4所示，该发光二极管模块34是设在该铜片灯座32上，且其 所发出的光线能投射至该反射灯罩31内的聚光反射面上，以反射出该反射灯罩31外，在该 实施例中，该发光二极管模块34底部的散热部，是由焊锡以熔焊的方式与该铜片灯座32相 焊接，以加强该发光二极管模块34的稳定度，避免在搬运或使用的过程中，因撞击而脱离 该铜片灯座32，又，该发光二极管模块34上的一导电接脚341是焊接至该铜片灯座32上， 以能接收该铜片灯座32所传来的电流，再者，该导线35的一端是与电源(图中未示)相连 接，其另一端则分为二导电接脚351、352(即正、负极)，其中一导电接脚351是穿过该灯座 底座33的第二开孔331，而连接至该铜片灯座32上，其另一导电接脚352则依序穿过该第 二开孔331及该导线穿孔320，而连接至该发光二极管模块34的另一导电接脚342上，以能 形成电流回路，如此，该发光二极管模块34便能接收该导线35所传来的电流，以进行发光 作业，且当该发光二极管模块34因发光而产生热量时，由于该灯具外壳与空气的接触面积 大，因此，能快速散热，使得其温度会远低于该发光二极管模块34的温度，令该发光二极管 模组34的热量会持续地传递至灯具外壳上，以进行散热，意即热量会先被传递至该铜片灯 座32上，热量再经由该铜片灯座32被反射灯罩31与灯座底座33夹持的部分，传递至该反 射灯罩31与灯座底座33上，以进行散热。又，复请参阅图3及图4所示，为能提高铜片灯座32与该反射灯罩31及灯座底座 33的接触面积，该反射灯罩31的底部的纵剖面是能呈L型，且该灯座底座33的顶部的纵剖 面同样能呈L型，如此，不仅能提高该反射灯罩31与灯座底座33夹持该铜片灯座32的稳 定度，且能加快热量的传导，惟，在本发明的其它实施例中，若因设计，使得发光二极管模块 34并不会产生过大的热量，则业者能使反射灯罩31底部的纵剖面呈I型，以节省材料成本。 另，由于该铜片灯座32是由导热金属材料制成，因此，其表面容易不平整或粗糙，使得该反 射灯罩31与灯座底座33并无法紧密夹持固定住该铜片灯座32，使得该铜片灯座32因未紧 密贴靠住该反射灯罩31底部或灯座底座33顶部，影响到导热速率，故，业者尚能在该反射 灯罩31底部与铜片灯座32间，披覆一导热垫片36，该导热垫片36是由具弹性且导热性良 好的材质(如导热硅胶)制成，因此能紧密贴合住该反射灯罩31底部与铜片灯座32，除 使该灯具外壳的整体结构更为稳固外，且能提高铜片灯座32的导热速率，或者业者能在该 灯座底座33顶部与铜片灯座32间，披覆该导热垫片36，亦能达到前述效果。再者，除前述实施例的组装方式外，在本发明的技术特征下，尚有其它同等架构的 组装方式，请参阅图5所示，在另一实施例中，该发光二极管灯具4包括一反射灯罩41、一 铜片灯座42、一灯座底座43、至少一发光二极管模块44及一导线45，其中该反射灯罩41 具有一第一容置空间410，其底部设有一第一开孔，为能增加该反射灯罩41的反射能力，该 反射灯罩41的内壁尚披覆有一反射层414，该反射层414可为饱和多元酯(Polyethylene Terephthalate,简称PET)材质制成，又，该反射灯罩41底部的纵剖面是呈L型，且其周缘 上设有至少一个第一贯穿孔415 (在该实施例中，是以设有两个第一贯穿孔415为例)，另， 该铜片灯座42是由导热金属材料制成，其上设有至少一导线穿孔420，且其周缘对应所述第一贯穿孔415的位置，分别设有一第二贯穿孔425，再者，该灯座底座43内形成有一第二 容置空间430，其底部则设有一第二开孔431，该灯座底座43顶部的纵剖面是呈L型，且其 周缘对应所述第一贯穿孔415的位置，分别设有一第三贯穿孔435，如此，该反射灯罩41、铜 片灯座42及灯座底座43即能由至少一个连接元件47 (如螺丝、螺栓、铆钉...等，在该实 施例中，是以设有两个连接元件47为例)，分别穿过各该第一贯穿孔415、第二贯穿孔425 及第三贯穿孔435，而将该反射灯罩41、铜片灯座42及灯座底座43结合为一灯具外壳，使 得该发光二极管模块44所产生的热量，能由该灯具外壳进行散热。承上，复请参阅图5所示，该发光二极管模块44的一导电接脚441是连接至该铜 片灯座42上，其底部的散热部是由一导热粘胶443粘贴至该铜片灯座42上，以能将该发光 二极管模块44所产生的热量，传递至该铜片灯座42，惟，本发明的发光二极管模块底部的 散热部，与该铜片灯座间的连接方式，并不仅限定为焊接或粘着，而可为其它方式，其主要 是为将发光二极管的热量传递至铜片灯座上，以能进行散热，另，该导线45的一端是与电 源相连接，其另一端的一导电接脚451是穿过该第二开孔431，而连接至该铜片灯座42，其 另一端的另一导电接脚452是依序穿过该第二开孔431及导线穿孔420，而连接至该发光二 极管模块44的另一导电接脚442，如此，本发明的发光二极管灯具4便能直接通过本身的灯 具外壳，进行散热，业者即不必如传统的发光二极管灯具般，需额外规划发光二极管模块的 外接散热部的空间，故能大幅缩减发光二极管灯具的整体体积。另，在本发明又一实施例中，因应业者的不同灯具产品设计，该灯座底座是能设置 于该反射灯罩内，请参阅图6所示，该发光二极管灯具5包括一反射灯罩51、一铜片灯座 52、一灯座底座53及至少一发光二极管模块54，其中该反射灯罩51是由导热金属材料制 成，且具有一第一容置空间510，以能容纳该发光二极管灯具5的相关元件，该灯座底座53 是由导热金属材料制成，其一端设置于该反射灯罩51的底部，并由至少一个第一连接元件 57 (如螺栓)贯穿该反射灯罩51及该灯座底座53，使得该灯座底座53固定于该反射灯 罩51上，又，该铜片灯座52是由导热金属材料制成，并与该灯座底座53的另一端相连接， 且由至少一个第二连接元件58 (如螺栓)贯穿该铜片灯座52及该灯座底座53，而得以相 互固定，以形成一灯具外壳，另，该发光二极管模块54的底部的散热部是焊接至该铜片灯 座52上，其一导电接脚541是焊接至该铜片灯座52上，以能接收该铜片灯座52所传来的 电流，又，一导线55的一端是与电源(图中未示)相连接，其另一端则分为二导电接脚551、 552 (即正、负极)，其中一导电接脚551是穿过该反射灯罩51，而连接至该灯座底座53上， 其另一导电接脚552则穿过该反射灯罩51，而连接至该发光二极管模块54的另一导电接 脚542上，以能形成电流回路，如此，该发光二极管模块54在接收到该导线55的电源，并开 始发光后，其所产生的热量即能依序经由该铜片灯座52及灯座底座53，而传递至该反射灯 罩，且进行散热的工作，由于本发明的第一导热装置、第二导热装置及第三导热装置彼此间 的连接方式(如粘着、嵌卡、锁合...等)众多，在此不一一赘述，只要该第一导热装置是 能被固定于该第二导热装置及该第一导热装置间，或者被固定于第三导热装置上，以能将 自身的热量传递至该第二导热装置及第三导热装置上，即为本发明所述的连接方式，事先 说明。在此一提的是，在本发明的其它实施例中，若发光二极管灯具是为嵌入式灯具，如 嵌入于天花板或壁面时，则业者亦可省略前述的第三导热装置(如灯座底座)，而仅设有
7第一导热装置(如铜片灯座)、第二导热装置(如反射灯罩)及发光二极管模块，该第 一导热装置的外缘能通过至少一个连接元件，而与该第二导热装置的内缘相连接，或者可 利用焊接、嵌卡、夹合等方式，固定于该第二导热装置上，以能将发光二极管模块所产生的 热量传递至该第二导热装置上，以进行散热，本发明所述的灯具外壳乃一概括性的叙述，并 非定指第一导热装置、第二导热装置与第三导热装置三者的结合，而可指任一元件，只要该 元件并不属于发光二极管模块，而为灯具外壳的一部分，即符合本发明的灯具外壳，事先说 明。另，该第一导热装置的形状是可依业者的设计需求，而为矩形、三角形...等不同形状， 意即该第一导热装置并非定会完全遮蔽住灯座底座的第二开孔，或反射灯罩的第一开孔， 故，该第一导热装置上能够不设有导线穿孔，而使该导线经由该第一导热装置与灯座底座 或反射灯罩间之间隙穿过(若该发光二极管灯具为嵌入式灯具时)，或者，该导线能沿着灯 罩而进行布设，只要该导线能正常供应发光二极管模块所需的电源，即为本发明所述的导 线与灯具间的连接关系，在此并不限定导线的布设方式，由于本发明进行散热的反射灯罩 或灯座底座，乃为灯具的必备元件，故，业者并不需在发光二极管上额外安装外接散热部， 即能达到快速散热的效果，并有效降低业者生产灯具的成本。 按，以上所述，仅是本发明的较佳实施例，惟，本发明所主张的权利范围，并不局限 于此，凡熟悉该项技术人士，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应 属不脱离本发明的保护范畴。
权利要求
一种直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，包括一第一导热装置，由导热金属材料制成；一发光二极管模块，其底部的散热部连接至该第一导热装置上，且其一导电接脚连接至该第一导热装置上；一第二导热装置，由导热金属材料制成，且直接接触该第一导热装置；及一第三导热装置，由导热金属材料制成，且直接接触该第一导热装置，或直接接触该第一导热装置与该第二导热装置。
2.如权利要求1所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第一导热装 置为一铜片灯座，该第二导热装置为一反射灯罩，且其底部设有一开孔，以使该发光二极管 模块所发射的光源透出，又，该第三导热装置为一灯座底座。
3.如权利要求2所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第二导热装 置底部的外侧周缘，设有一外螺纹结构，该第三导热装置顶部的内侧周缘，设有一内螺纹结 构，该外螺纹结构能与该内螺纹结构相互螺合连接，且该第一导热装置被夹持于该第二导 热装置及该第三导热装置之间。
4.如权利要求2所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第二导热装 置底部及该第三导热装置顶部通过至少一个连接元件，进行连接，且该第一导热装置被夹 持于该第二导热装置及该第三导热装置之间。
5.如权利要求1所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第一导热装 置为一铜片灯座，该第二导热装置为一反射灯罩，该第三导热装置为一灯座 底座，且该第三 导热装置设在该第二导热装置的容置空间内，并使该发光二极管模块所发射的光源投射至 该第二导热装置。
6.如权利要求5所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第二导热装 置的底部通过至少一个第一连接元件，与该第三导热装置的一端相连接，该第一导热装置 通过至少一个第二连接元件，与该第三导热装置的另一端相连接。
7.如权利要求1所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第一导热装 置为一铜片灯座，该第二导热装置为一反射灯罩，且其底部设有一开孔，以使该发光二极管 模块所发射的光源透出，又，该发光二极管灯具无需该第三导热装置。
8.如权利要求7所述的直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，其中该第一导热装 置外缘及该第二导热装置内缘通过至少一个连接元件，进行连接。
全文摘要
本发明是一种直接利用灯具外壳散热的发光二极管灯具，包括一铜片灯座、一反射灯罩、一灯座底座及至少一发光二极管模块，其中该铜片灯座是一可锡焊的铜片，且与该发光二极管模块的散热部相焊接，其是与该灯座底座的一端相连接，又，该反射灯罩是与铜片灯座或灯座底座相连接，而使三者结合成一体，且该灯座底座及反射灯罩皆由导热金属材料制成，如此，该发光二极管模块所产生的热量即能由该铜片灯座快速地传递至该反射灯罩及灯座底座上，以减少热阻并增大直接与空气的接触面积，使得该发光二极管模块获得更好的散热效果，及更稳定的操作特性，而有别于传统灯具的额外组装且通过绝缘材料的庞大散热机构，令灯具的重量、体积以及成本大幅减少。
文档编号F21V29/00GK101929619SQ20091017912
公开日2010年12月29日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年6月22日
发明者梁锦宏 申请人:天网电子股份有限公司