CN101082414B - 具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备。根据本发明的发光二极管照明设备包括多个二极管发光装置。特别地，在该等二极管发光装置运作过程中所产生的热导引至一散热板元件及该多个散热鳍片，并且均匀地分布于该散热板元件上，进而由该散热板元件及自该散热板元件处延伸的多个散热鳍片散热。

Description

具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备

技术领域

本发明关于一种发光二极管照明设备(Light-emitting diode illuminatingequipment)，并且特别地，本发明关于一种高功率、高散热效率并且具有防水、隔热及均匀分布热的结构的发光二极管照明设备。

背景技术

由于发光二极管(Light emitting diode，LED)具有如省电、耐震、反应快以及适合量产等许多优点。因此，目前以发光二极管为光源的照明设备持续被研究、发展。请参阅图1，图1A为一使用阵列方式排列数个发光二极管的照明设备的正视图，图1B为沿图1A中的W-W线的剖面图。如图1所示，该照明设备以阵列方式排列多个发光二极管以获得更高的亮度，如此可适用于照明设备，但就目前发展重点多在控制光线的方向以获得较高亮度，而不在解决导热、散热问题，如美国专利第6,554,451号。然而，现有的高功率的发光二极管在持续发亮一段时间后，会有温度过高的问题，使得发光二极管本身的发光效率下降，造成亮度无法提升。因此，各种应用高功率的发光二极管的产品均需要良好的导热、散热机制。此外，传统应用多个发光二极管的照明设备，其在运作过程热会分布不均，致使照明设备内那些长期受到热侵袭(Heat impact)的发光二极管其光电效能会率先衰退(Decay)。进一步思考，发光二极管在运作过程中所产生的热，若无法有效地隔绝让其不致辐射或传导至发光区域，发光二极管仍会遭受其本身所产生的热侵袭，进而造成发光效率下降。

因此，本发明的一范畴在于提供一种具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备。特别地，根据本发明的发光二极管照明设备其导热结构能迅速地将发光二极管运作过程中所产生的热均匀分布，并且能有效地将发光二极管本身所产生的热隔绝于发光区域之外。

此外，应用多个高功率发光二极管的照明设备若需安装于室外(例如，作为街灯用)，则需有防水上的设计。

因此本发明的另一范畴在于提供一种具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备。特别地，根据本发明的发光二极管照明设备其具有防水设计。

发明内容

根据本发明的一优选具体实施例，一发光二极管照明设备包括一散热板元件(Heat-dissipating plate device)、N个第一导热元件(Heat-conducting device)、N个二极管发光装置(Diode light-emitting apparatus)、一中空桶体(Barrel)以及一透明罩(Transparent shield)。N为一自然数。该散热板元件具有一第一表面以及一为该第一表面的反面的第二表面，，该第一表面上形成N个沟槽，该第二表面处延伸有多个散热鰭片(Heat-dissipating fin)。每一个第一导热元件为一热导管，每一个第一导热元件区分为一第一部以及一自该第一部处延伸并具有一平坦端的第二部并且对应该N个沟槽中的一个沟槽，该平坦区位于该第一导热元件的一端头，每一个第一导热元件的第一部分别接合在该散热板元件的第一表面上的对应的沟槽中。每一个二极管发光装置对应该N个第一导热元件中的一个第一导热元件，每一个二极管发光装置平整地接合于该对应的第一导热元件的平坦端上，并且用以将一电能转换成一光线。每一个二极管发光装置运作过程中所产生的热由该对应的第一导热元件自其本身的平坦端经由该第二部及该第一部导引至该散热板元件及该多个散热鰭片，进而由该散热板元件及该多个散热鰭片散热。该中空桶体与该散热板元件的一周围衔接，以暴露该多个散热鰭片于空气中，并形成一内部空间(Space)以容置该等第一导热元件以及该等二极管发光装置。该透明罩其结构系配合与该衔接该散热板元件的中空桶体所形成的一开口接合以密封该内部空间。

根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备进一步包括一隔热板元件(Heat-isolating plate device)。该隔热板元件其上具有N个第一通孔，每一个第一通孔对应该等二极管发光装置中的一个二极管发光装置。该隔热板元件安置于该中空桶体内，进而将该内部空间区隔成一第一室及一第二室，致使每一个二极管发光装置穿过其所对应的第一通孔并置于该第二室内，该等第一导热元件的第一部置于该第一室，每一个二极管发光装置运作过程中所产生的热大部分可由该隔热板元件隔绝不致辐射或传导至该第二室。

并且，根据该具体实施例，该发光二极管照明设备进一步包括一绝热环(Heat-isolating ring)。该中空桶体以该绝热环与该散热板元件的周围衔接，以隔绝导引至该散热板元件的热不致传导至该中空桶体，形成该发光二极管照明设备上热下冷的情况，更有助于散热效率。此外，该绝热环亦能防止液体直接渗入该发光二极管照明设备内，致使该发光二极管照明设备具有防水功能。

因此，根据本发明的具体实施例，该发光二极管照明设备可有效地散热，并且能防止液体直接渗入该发光二极管照明设备内，相当适合作为道路照明装置。

关于本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1A为一使用阵列方式排列数个发光二极管的照明设备的正视图。

图1B为沿图1A中的W-W线的剖面图。

图2为根据本发明的一优选具体实施例的一发光二极管照明设备的外观图。

图3为根据该优选具体实施例的该发光二极管照明设备的主要元件的分解透视图。

图4A为沿图2中的X-X线的剖面图。

图4B为沿图2中的Y-Y线的局部剖面图。

图4C为折弯压平该第一导热元件的该第二部的末端以产生该平坦端的示意图。

图5A为沿图2中的Y-Y线的局部剖面图以示出该发光二极管照明设备的散热途径。

图5B为该发光二极管照明设备的上视图以示出该发光二极管照明设备的散热途径。

图6为该等第二导热元件垂直于该等散热鳍片方向设置的示意图。

主要元件符号说明

1：发光二极管照明设备   11：散热板元件

12：第一导热元件        13：二极管发光装置

14：中空桶体          15：透明罩

16：散热鳍片          17：内部空间

18：隔热板元件        19：隔热套

20：绝热环            21：第二导热元件

22：分隔板元件        23：杯状反光元件

112：第一表面         114：第二表面

122：第一部           124：第二部

126：平坦端           172：第一室

174：第二室           176：第三室

182：第一通孔         222：第二通孔

1122：沟槽            1822：空隙

具体实施方式

本发明的主要范畴在于提供一种具高功率、高散热效率的发光二极管照明设备。根据本发明的发光二极管照明设备并且具有防水、隔热及均匀分布热的结构。

请参阅图2、图3、图4A以及图4B，图2为根据本发明的一优选具体实施例的一发光二极管照明设备1的外观视图。图3为根据该优选具体实施例的该发光二极管照明设备1的主要元件的分解透视图。图4A为沿图2中的X-X线的剖面视图。图4B为沿图2中的Y-Y线的局部剖面视图。

根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备1包括一散热板元件11、N个第一导热元件12、N个二极管发光装置13、一中空桶体14以及一透明罩15，其中N为一自然数。该散热板元件11具有一第一表面112以及一为该第一表面的反面的第二表面114，该第二表面114处延伸有多个散热鳍片16。

每一个第一导热元件12区分为一第一部122以及一自该第一部122处延伸并具有一平坦端126的第二部124。该平坦端126可成形于该第二部124的一末端处(如图4B所示)，或是将该第二部124的末端折弯压平以产生该平坦端126(如图4C所示)。

需强调的是，每一个二极管发光装置13对应该N个第一导热元件12中的一个第一导热元件12，每一个二极管发光装置13平整地接合于该对应 的第一导热元件12的平坦端126上，并且用以将一电能转换成一光线。借此，每一个二极管发光装置13运作过程中所产生的热由该对应的第一导热元件12自其本身的平坦端126经由该第二部124及该第一部122导引至该散热板元件12及该多个散热鳍片16，进而由该散热板元件11及该多个散热鳍片16散热。

该中空桶体14与该散热板元件11的一周围衔接，以暴露该多个散热鳍片16于空气中，并形成一内部空间17以容置该等第一导热元件12以及该等二极管发光装置13。该透明罩15其结构配合与该衔接该散热板元件11的中空桶体14所形成的一开口接合以密封该内部空间17。

根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备1进一步包括一隔热板元件18。该隔热板元件18其上具有N个第一通孔182，每一个第一通孔182对应该等二极管发光装置13中的一个二极管发光装置13。该隔热板元件18安置于该中空桶体14内，进而将该内部空间17区隔成一第一室172及一第二室174，致使每一个二极管发光装置13穿过其所对应的第一通孔182并置于该第二室174内，该等第一导热元件12的第一部122置于该第一室172。进一步，每一个第一导热元件12的第二部124与其所对应的第一通孔182间存在一空隙(Gap)1822以一绝热材料密封。因此，每一个二极管发光装置13运作过程中所产生的热大部分可由该隔热板元件18隔绝不致辐射或传导至该第二室174，亦即每一个二极管发光装置13运作过程中所产生的热对其本身的侵袭已大幅度地降低。

并且，该发光二极管照明设备1进一步包括N个隔热套(Heat-isolatingsleeve)19，每一个隔热套19对应该等第一导热元件12中的一个第一导热元件12，并且套在该对应的第一导热元件12的第二部124上，致使由该等二极管发光装置13运作过程中所产生的热大部分直接经由该等第一导热元件12导引至该散热板元件以及该多个散热鳍片16散热，并且减少该热散逸至该第二室174以及该第三室176，以增强散热效率。

此外，根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备进一步包括一绝热环20。该中空桶体14以该绝热环20与该散热板元件11的周围衔接，以隔绝导引至该散热板元件11的热不致传导至该中空桶体14，并形成该发光二极管照明设备上热下冷的情况，更有助于散热效率。此外，该绝热环20亦能防止液体直接渗入该发光二极管照明设备1内，致使该发光二极 管照明设备1具有防水功能。该中空桶体14与该散热板元件11的周围的衔接方式，可以以螺丝锁固，螺丝及锁孔均可以进一步披覆隔热材料。该中空桶体14与该散热板元件11的周围的衔接方式，也可以在该散热板元件11的周围以及该中空桶体14的内围处形成沟槽，将该绝热环20套在该散热板元件11的周围处的沟槽内再行将该中空桶体14的内围处的沟槽对齐该绝热环20套上。

并且，该发光二极管照明设备1的该散热板元件11在该第一表面112上有N个沟槽1122。每一个沟槽1122对应该N个第一导热元件12中的一个第一导热元件12，并且其本身的形状配合与其所对应的第一导热元件12的第一部122的外表紧密接触。借此，该等第一导热元件12能紧密地与该等散热板元件11接合，以增强散热效率，如图5A所示。

另外，该发光二极管照明设备1进一步包括多个等二导热元件21。该等第二导热元件21安置于该等第一导热元件12间的间隔(Interval)内，并且接合于该散热板元件11的第二表面114，借此导引至该散热板元件11的热均匀地分布于该散热板元件11上，不致使该热过度集中于中央区域以增强散热效率，如图5B所示。图5B为该发光二极管照明设备1的上视图，图中的虚线表示该等第一导热元件12相对的位置。

在一具体实施例中，该等第一导热元件12以及该等第二导热元件21可分别为一热管(Heat pipe)、一热柱(Heat column)、一蒸气腔体散热器(Vaporchamber)，或其他导热元件。该等第一导热元件12以及该等第二导热元件21可分别由铜、铝或其他具高导热系数的材料制成。

此外，该等第二导热元件21相对于该散热板元件11的该第二表面114的位置轴向亦可垂直于该等散热鳍片16的方向，如图6所示。在此种情形，该等散热鳍片16必须配合成形以能放置该等第二导热元件21。在实际应用中，该等第二导热元件21则可基于该等第一导热元件12以及该等散热鳍片16的设置，做不同的设置，以获得较佳的散热效率。

根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备1进一步包括一分隔板元件(Partition plate device)22以及N个杯状反光元件(Cup-shapedlight-reflecting device)23。该分隔板元件22其上具有N个第二通孔222，每一个第二通孔222对应该等二极管发光装置13中的一个二极管发光装置13，该分隔板元件22安置于该中空桶体14内，进而将该第二室174进一步隔成 该第二室174及一第三室176，致使每一个二极管发光装置13置于其所对应的第二通孔222内或穿过其所对应的第二通孔222并置于该第三室176内，每一个二极管发光装置13所发射的光线穿过对应的第二孔洞222朝向该透明罩15射去。该分隔板元件22可辅助固定该等二极管发光装置。根据本发明的优选具体实施例，该等二极管发光装置13置于其所对应的第二通孔222内。每一个反光元件23对应该等二极管发光装置13中的一个二极管发光装置13并且固定于其所对应的二极管发光装置13上，用以将该对应的二极管发光装置所13发射的光线反射朝向该透明罩射去。

另外，根据本发明的优选具体实施例，该发光二极管照明设备1进一步包括一控制电路(未显示于图中)，该控制电路分别电连接该等二极管发光装置，用以控制该等二极管发光装置的发光。该控制电路可安置在该中空桶体14内，亦可安置于该中空桶体外14。

在一具体实施例中，该等二极管发光装置13中的一个二极管发光装置13包括至少一个发光二极管(Light-emitting diode)或至少一个激光二极管(Laser diode)。在另一具体实施例中，每一个二极管发光装置13包括有白光发光二极管、红色发光二极管、绿色发光二极管或蓝色发光二极管...等单色光发光二极管，亦可以包括有RGB混色光发光二体，并且借由该控制电路微调控制该等二极管装置13，即可产生各种颜色的光线，使该发生光二极管照明设备1的用途更加广泛。

由以上的描述可以清楚地了解，根据本发明的发光二极管照明设备不仅可以有效地散热，并能迅速地将发光二极管运作过程中所产生的热均匀分布，且能有效地将发光二极管本身所产生的热隔绝于发光区域之外。根据本发明的发光二极管照明设备并且能防止液体直接渗入该发光二极管照明设备内，相当适合作为道路照明装置。更进一步地，若该发光二极管照明设备的该二极管发光装置包括RGB混色光发光二体时，该发光二极管照明设备1即可产生各种颜色的光线，以作为照明用途以外的用途。

借由以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的范畴内。

Claims (13)

1.一种发光二极管照明设备，包括：

一散热板元件，该散热板元件具有一第一表面以及一第二表面，该第一表面上形成N个沟槽，N为一自然数；

多个散热鰭片，该多个散热鰭片接触该散热板元件的该第二表面；

N个第一导热元件，每一个第一导热元件为一热导管，每一个第一导热元件区分为一第一部以及具有一平坦区与一折弯处的一第二部并且对应该N个沟槽中的一个沟槽，该平坦区位于该第一导热元件的一端头，每一个第一导热元件的第一部分别接合在该散热板元件的第一表面上的对应的沟槽中；

N个二极管发光装置，每一个二极管发光装置对应该N个第一导热元件中的一个第一导热元件，每一个二极管发光装置接合于该对应的第一导热元件的平坦区上，并且用以将一电能转换成一光线；

一中空桶体，该中空桶体与该散热板元件的一周围衔接，以暴露该多个散热鰭片于空气中，并形成一内部空间以容置该等第一导热元件以及该等二极管发光装置；以及

一透明罩，该透明罩接触该中空桶体以封闭该内部空间；

N个杯状反光元件，每一个反光元件对应该等二极管发光装置中的一个二极管发光装置并且固定于其所对应的二极管发光装置上，用以将该对应的二极管发光装置所发射的光线反射朝向该透明罩射去。

2.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，进一步包括一隔热板元件，该隔热板元件其上具有N个第一通孔，每一个第一通孔对应该等二极管发光装置中的一个二极管发光装置，该隔热板元件安置于该中空桶体内，进而将该内部空间区隔成一第一室及一第二室，致使每一个二极管发光装置穿过其所对应的第一通孔并置于该第二室内，该等第一导热元件的第一部置于该第一室，每一个二极管发光装置运作过程中所产生的热大部分由该隔热板元件隔绝不致辐射或传导至该第二室。

3.根据权利要求2所述的发光二极管照明设备，其中每一个第一导热元件的第二部与其所对应的第一通孔间存在一空隙，并且以一绝热材料密封。

4.根据权利要求2所述的发光二极管照明设备，进一步包括一分隔板元件，该分隔板元件其上具有N个第二通孔，每一个第二通孔对应该等二极管发光装置中的一个二极管发光装置，该分隔板元件安置于该中空桶体内，进而将该第二室进一步隔成该第二室及一第三室，致使每一个二极管发光装置置于其所对应的第二通孔内或穿过其所对应的第二通孔并置于该第三室内，每一个二极管发光装置所发射的光线穿过对应的第二通孔朝向该透明罩射去。

5.根据权利要求2所述的发光二极管照明设备，进一步包括N个隔热套，每一个隔热套对应该等第一导热元件中的一个第一导热元件，并且套在该对应的第一导热元件的第二部上。

6.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，进一步包括多个第二导热元件，该等第二导热元件与该散热板元件接触。

7.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中该中空桶体以一绝热环与该散热板元件的周围衔接，以隔绝导引至该散热板元件的热不致传导至该中空桶体。

8.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中该N个二极管发光装置中的一个二极管发光装置包括至少一发光二极管。

9.根据权利要求1所述的发光二极管照明设备，其中该N个二极管发光装置中的一个二极管发光装置包括至少一激光二极管。

10.根据权利要求1所述的的发光二极管照明设备，进一步包括一控制电路，该控制电路分别电连接该等二极管发光装置，用以控制该等二极管发光装置的发光。

11.根据权利要求10所述的的发光二极管照明设备，其中该控制电路安置于该中空桶体内。

12.根据权利要求10所述的的发光二极管照明设备，其中该控制电路安置于该中空桶体外。

13.根据权利要求1所述的的发光二极管照明设备，其中在每一个二极管发光装置运作过程中所产生的热由该对应的第一导热元件导引至该散热板元件及该多个散热鰭片，进而由该散热板元件及该多个散热鰭片散热。

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