高功率發光二極體燈及其發光二極體元件的製作方法

2023-07-02 22:02:21 1

專利名稱：高功率發光二極體燈及其發光二極體元件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高功率發光二極體(Light Emitting Diode; LED)燈及其LED元件。
背景技術：
近幾年來，白光發光二極體(LED)是最被看好且最受全球矚目的新興產品。它具 有體積小、耗電量低、壽命長和反應速度佳等優點，能解決過去白熾燈泡所難以克服的 問題。LED應用於顯示器背光源、迷你型投影機、照明及汽車燈源等市場越來越獲得重 視。目前歐美和日本等國基於節約能源與環境保護的共識，都在積極開發白光發光二極 管作為本世紀照明的新光源。再加上目前許多國家的能源都仰賴進口，使得它在照明市 場上的發展極具價值。根據專家評估，日本如果是將所有白熾燈以白光發光二極體取代， 那麼每年可省下1 2座發電廠的發電量，間接減少的耗油量達10億升，而且在發電過程 中所排放的二氧化碳也會減少，進而抑制了溫室效應。基於上述內容，目前歐美和日本 等先進國家都投入了非常多的人力推動研發。預計在未來十年內，可以普遍替代傳統的 照明器具。然而，對於照明用的高功率LED而言，其輸入LED的功率約只有15 209fc轉換成光， 其餘80~85%轉換成熱。這些熱如果無法適時逸散至環境，將使得LED元件的界面溫度過 高而影響其發光強度及使用壽命。因此，LED元件的熱管理問題越來越受到重視。參看圖l, 一傳統MR-16規格的高功率LED燈10包含一杯狀燈殼11、 一燈座12、兩個 插電接腳13、 一LED元件14、導線15、 一絕緣片16、 一透鏡17及一鏡蓋18。所述LED元 件14固設於所述絕緣片16上，通過導線15連接至燈座12中，再利用插電接腳13連接電源 使得所述LED元件14發光。 一般的杯狀燈殼ll內部表面不具有反射效果，而需加設透鏡 17將LED元件14的光線有效發出。所述燈蓋18用於固定所述透鏡17。此外，還將透鏡17 以一反射鏡面替代，以加強LED光線的射出效果。然而，上述傳統的LED燈均需要額外設置透鏡或反射鏡面以有效發出LED光線，而 額外增加成本負擔；且因為LED元件設置於一絕緣板上，其散熱效果較差，造成LED燈
因為整體散熱不良而光強度快速衰竭。傳統的LED燈因設計上不易達到小體積及高散熱效果，其LED光源無法設置於弧形杯狀燈殼的焦點(底部)附近，造成LED光源的放置點超過弧形杯狀燈殼總深度的50免， 也就是Hl/Ht>0.50，其中HT是弧形杯狀燈殼的總垂直深度，H^是LED元件的表面至杯狀燈殼的底部的垂直距離，因LED光源的放置點過高，如果沒有透鏡矯正光線，所述 LED燈將因過度發散光線而失去使用性，但如果加上透鏡則造成成本增加及散熱不容易 的問題。再者，當LED元件損壞時，必須更換整組LED燈，相當不符合經濟效益。發明內容本實用新型提供一種高功率LED燈及其LED元件，其結構簡單無需透鏡或燈罩的設 置，且具有良好的散熱效果，不僅可提升LED元件的壽命，且可降低製作成本。再者， 本實用新型的LED元件可自所述LED燈中拆卸，所以當LED元件損壞時，僅需替換其中 的LED元件即可，因而可進一步降低維護成本。本實用新型的高功率LED燈包含一杯狀燈殼、一LED元件、 一轉接環以及一電路板。 所述杯狀燈殼的內表面是一反射曲面，可將設置於其底部的一LED元件所發出的光進行 反射，進而提升LED元件的發光效率。所述轉接環供所述LED元件固設連接。所述電路 板作為提供所述LED元件電源的界面。如果HT代表所述杯狀燈殼的總垂直深度，Hl代表 所述LED元件的表面至所述杯狀燈殼底部的垂直距離，LED元件的置放位置有 0.05〈H美〈0.35的關係。優選地，所述轉接環內面設有母螺紋，而所述LED元件側面則設有相應的公螺紋， 藉此，可將所述LED元件鎖固於所述轉接環中。所述電路板包含一導電接點，其連接所 述LED元件的底部，作為正極連接；所述LED元件側面的公螺紋則作為負極連接。通過 上述公、母螺紋的設置，可輕易替換損壞的LED元件，而無需更換整組的LED燈。本實用新型的高功率LED元件包含一LED封裝件、 一環體以及一電極片，其為層疊 設置。所述LED封裝件包含LED管芯，所述環體則設置於所述LED封裝件下方。所述電 極片設置於所述環體下方，且包含穿設於所述環體的一直立柱，所述直立柱的頂端連接 所述LED封裝件底部。所述電極片及環體分別作為所述LED元件的正、負電極。本實用新型的高功率LED燈不僅結構簡單，且轉接環及杯狀燈殼均具有散熱效果， 再加上無透鏡或燈罩的設置，可將散熱效果進一步提升，從而解決目前困擾高功率LED 燈最嚴重的散熱問題。

圖1是常規的高功率LED燈的分解示意圖； 圖2是本實用新型第一實施例的高功率LED燈的分解示意圖； 圖3 (a)是本實用新型第一實施例的高功率LED燈的組合時的立體狀態示意圖； 圖3 (b)是本實用新型第一實施例的高功率LED燈的側視圖； 圖4是本實用新型第二實施例的高功率LED燈的分解示意圖； 圖5是本實用新型第二實施例的高功率LED燈的組合時的立體狀態示意圖；以及 圖6是本實用新型的LED元件的分解示意圖。
具體實施方式
圖2、 3 (a)及3 (b)為本實用新型第一實施例的高功率LED燈的示意圖；圖2為其 分解示意圖，圖3 (a)顯示組合時的立體狀態，圖3 (b)則為其側視圖。參看圖2， 一高功率LED燈20包含一杯狀燈殼21、 一燈座22、 一散熱膠體23、 一電路 板24、 一轉接環26及一LED元件27。因為一般高功率LED可承受的電壓為3.4V及350 mA，所以與MR-16規格的傳統滷素 燈所用的12 V或110V相比，高功率LED燈需要所述電路板24用於電壓轉換。所述電路板 24有兩個插電接腳25以連接電源，且具有一導電接點241用於LED元件27正極的導電連 接。所述電路板24結合散熱膠體23配合燈座22內部形狀而設置於其中。所述轉接環26內 具有母螺紋261，所述母螺紋261相應於所述LED元件27的公螺紋271，供所述LED元件27 鎖固。另外，本實施例中所述轉接環26可由金屬製成，因為其直接以螺牙接觸所述LED 元件27，可進一步增加散熱功效。參看圖3 (a),所述杯狀燈殼21的內表面是設置反射曲面211，以將所述LED元件27 發出的光線有效射出。所述高功率LED燈20組合後，因為LED元件27設置於杯狀燈殼21 的底部，即接近所述反射曲面211的焦點位置，而具有更佳的射出效果。圖3 (b)為圖3 (a)的高功率LED燈20的側面圖，HT是杯狀燈殼21的總垂直深度，Hl是LED元件27的表 面至杯狀燈殼21的底部的垂直距離，其中Ht對HT的比率為0.01<Hi7HT<0.50,優選的比 率為0.03<HL/HT<0.40，最佳的比率為0.05<HL/HT<0.35。圖4及5為本實用新型第二實施例的高功率LED燈的示意圖圖4為其分解示意圖，圖 5則顯示組合時的立體狀態。與第一實施例的高功率LED燈20相比較，第二實施例的高功 率LED燈30增設一散熱罩28於所述LED元件27與所述轉接環26之間，可進一步提升散熱 效果。圖6為所述LED元件27的分解示意圖，其包含一LED封裝件272、 一環體273、 一絕緣 膠層274以及一電極片275，其為層疊設置。所述LED封裝件272是LED管芯277封裝的組 件。所述LED封裝件272與所述環體273以點錫膏或銀膠或導熱膠片經回流或高溫固化粘 著而成。所述電極片275中央凸設一直立柱276，穿過所述絕緣膠層274及環體273的中央
孔洞而連接所述LED封裝件272的底部，作為所述LED封裝件272的正極。相對地，連接 所述轉接環26的所述環體273的公螺紋271作為所述LED封裝件272的負極。所述絕緣膠層 274疊設於所述電極片275與所述環體273之間，用於正、負極絕緣。所述絕緣膠層274的 熱傳導係數大於1.0W/mK。本實用新型的高功率LED燈20或30因無需傳統的透鏡或燈罩的設置，而直接將LED 元件27暴露於空氣中，再加上轉接環26、杯狀燈殼21及散熱膠體23等均具有散熱功效， 因此可有效逸散所述LED元件27所散發的熱，而得增進所述LED元件27的使用壽命。另 外，當所述LED元件27損壞時，直接更換即可，無需更換整組LED燈20或30,可大幅減 少使用者的維護成本。本實用新型的技術內容及技術特點己揭示如上，然而所屬領域的技術人員仍可能基 於本實用新型的教示及揭示而作種種不脫離本實用新型精神的替換及修改。因此，本實 用新型的保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不脫離本實用新型的替 換及修改，並為所附的權利要求書所涵蓋。
權利要求1.一種高功率發光二極體LED燈，其特徵在於包含一杯狀燈殼，其內表面是一反射曲面；一LED元件，設置於所述杯狀燈殼底部，其發出的光可經所述反射曲面反射，所述杯狀燈殼的總垂直深度與所述LED元件的表面至所述杯狀燈殼底部的垂直距離之比大於0.05且小於0.35；一轉接環，可供所述LED元件固設連接；以及一電路板，作為提供所述LED元件電源的界面。
2. 根據權利要求1所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述LED元件側面設有 公螺紋，所述轉接環設有相應的母螺紋，供所述LED元件鎖固。
3. 根據權利要求1所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述電路板包含一導電 接點，其連接所述LED元件的底部，作為正極連接。
4. 根據權利要求1所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於另外包含一設於所述杯狀燈殼底部的燈座，其中所述電路板結合導熱膠體而設置於所述燈座中。
5. 根據權利要求1所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於另外包含一散熱罩，設 置於所述LED元件與轉接環之間。
6. 根據權利要求2所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述LED元件包含一LED封裝件，包含至少一LED管芯；一環體，設置於所述LED封裝件下方，且其側面包含所述公螺紋； 一電極片，設置於所述環體下方，且包含穿設於所述環體的一直立柱，所述直立 柱的頂端連接所述LED封裝件底部；以及一絕緣膠層，疊設於所述電極片與所述環體之間，用於正、負極絕緣。
7. 根據權利要求6所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述電極片作為所述 LED元件的正極。
8. 根據權利要求6所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述公螺紋作為所述 LED元件的負極。
9. 根據權利要求6所述的高功率發光二極體LED燈，其特徵在於所述絕緣膠層的熱傳導 係數大於l.O W/mK。
10. —種高功率LED元件，用於裝設於一高功率LED燈，所述LED燈包含一內有母螺紋的轉接環，其特徵在於所述高功率LED元件包含 一LED封裝件，包含至少一LED管芯；一環體，設置於所述LED封裝件下方，且其側面包含與所述母螺紋相應的公螺紋; 一電極片，設置於所述環體下方，且包含穿設於所述環體的一直立柱，所述直立 柱的頂端連接所述LED封裝件底部；以及一絕緣膠層，疊設於所述電極片與所述環體之間，用於正、負極絕緣。
11. 根據權利要求10所述的高功率LED元件，其特徵在於所述環體與所述轉接環電氣連 接於LED元件的負極。
12. 根據權利要求10所述的高功率LED元件，其特徵在於所述電極片作為所述LED元件 的正極，所述環體側面的公螺紋作為所述LED元件的負極。
專利摘要本實用新型的高功率LED燈包含一杯狀燈殼、一LED元件、一轉接環以及一電路板。所述杯狀燈殼的內表面是一反射曲面，可將設置於其底部的所述LED元件所發出的光進行反射，進而提升LED元件的發光效率；LED元件所在的位置具有比率關係0.05＜HL/HT＜0.35，其中HT是杯狀燈殼的總垂直深度，HL是LED元件的表面至杯狀燈殼底部的垂直距離。所述轉接環供所述LED元件固設連接。所述電路板作為提供所述LED元件電源的界面。所述LED元件包含一LED封裝件、一環體、一電極片及一絕緣膠層，其為層疊設置。所述電極片設置於所述環體下方，且包含穿設於所述環體的一直立柱，所述直立柱的頂端連接所述LED封裝件底部。所述絕緣膠層疊設於所述電極片與所述環體之間，用於正、負極絕緣。
文檔編號F21S2/00GK201047510SQ20072000498
公開日2008年4月16日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者遊志明, 王仁傑, 王紹裘, 黃協章 申請人:聚鼎科技股份有限公司