TWI422779B - Light emitting diode bulb structure - Google Patents

Description

發光二極體燈泡結構

一種發光二極體燈泡結構，特別是將發光二極體基板與散熱體緊迫結合的燈泡結構。

由於發光二極體(LED)具有使用壽命長、耗電量低、高亮度以及材料較環保的多種優點，隨著發光二極體製程的進步以及成本的下降，除了使用在紅綠燈或者電器上的標示用燈號以外，更進一步的使用於環境裝飾、照明用燈具上。為了讓發光二極體可適用於一般的燈泡中，已有習知技術將發光二極體與習知燈泡的外殼結合，如中華民國專利證書第I293807號「具定電流電路之發光二極體電燈泡」，該先前專利揭示了一發光二極體燈泡包括一燈帽、一燈殼、複數串聯的發光二極體以及一降壓定電流電路。其中該燈帽上具有電極與電源連接，而複數發光二極體以及該降壓定電流電路連接，以提供定電流使發光二極體發光，將該發光二極體燈泡裝上習用的燈座上即可直接使用。但由於驅動發光二極體需要穩定的直流電流，將交流的市電轉換成直流電流的驅動電路在轉換過程中將不斷的產生、累積廢熱。再者，直流電流通過發光二極體的阻抗也產生了不少的廢熱，長久使用下過高的溫度將損毀發光二極體或驅動電路，或使用壽命降低。

因此，業者開發出多種具有散熱結構的發光二極體燈泡，如中華民國專利證書第I338106號「發光二極體燈具」，該前案揭示了一發光二極體燈具包含一發光裝置，該發光裝置具有一發光二極體單元、一用於驅動及控制該發光二極體單元之電路板及一內透鏡。其中該電路板置於一金屬燈杯的一第二容置空間內，該發光二極體單元置於該金屬燈杯的一第一容置空間內，並具有一可導熱之基板及一固定於該基板上之高功率發光二極體晶片。並配合該前案的圖示可知，裝設該高功率發光二極體晶片的基板係利用複數個螺絲鎖固於該金屬燈杯上，該基板僅透過該些螺絲定位。

再一先前案件如中華民國專利證書第M350675號「LED燈具及其罩體結構」，揭示了一LED燈具包含一扣接式散熱鰭片組、一LED模組，其中該扣接式散熱鰭片組內部圍設形成有一容置空間，該LED模組容設於該容置空間內部並連接該散熱鰭片組。而該先前技術可於圖式中明顯的看到，該LED模組的電路板是利用螺絲鎖固於該散熱鰭片組上的。

同樣利用螺絲來鎖固發光二極體基板的先前技術還包含中華民國專利證書第M365440號等前案。

為了更明顯的表示利用螺絲鎖固發光二極體基板的缺失，請一併參閱圖1、2。圖1、2揭示了一種習知發光二極體燈泡的結構，包含了一燈罩90、一發光二極體基板91、一散熱體92、一電力轉換板93、一接電座94。其中該散熱體92之一端與該接電座94結合，並且該電力轉換板93容置於該散熱體92與接電座94之間。該散熱體92的另一端具有一承載面921、複數設於該承載面921上的螺孔 922、以及一貫穿該承載面921的走線孔923。該發光二極體基板91上具有複數發光二極體911，以及對應該螺孔922位置的複數螺孔912。習知的技術都是利用複數螺絲95穿過該些螺孔912、922，而將該發光二極體基板91固定於該散熱體92的承載面921上。問題在於只利用螺絲95鎖固該發光二極體基板91的話，僅有螺絲95周圍可完全與該散熱體92貼合。又，使用鋁基板作為發光二極體基板91來裝設該些發光二極體911的話，在發光二極體911發熱時將因溫度上升而變形，圖中的變形態樣僅為示意，實際上使用上將依材質、溫度之不同而產生不同的變形狀態。導致距離該螺絲95有些距離的部位因熱脹冷縮變形而無法緊密接合該散熱體92，使該發光二極體基板91與該散熱體92之間導熱的速度明顯下降，直接影響該發光二極體基板91溫度更快上升。該發光二極體基板91溫度上升更高的話變形情況將更明顯，導致散熱不良的惡性循環。

由於習知的發光二極體燈泡都利用螺絲來固定發光二極體基板，雖然技術層面非常簡單，但增加了工時，且在溫度上升造成發光二極體基板變形，可能影響與散熱體之間的導熱效果，造成熱量無法有效導出的惡性循環。

本案為一種發光二極體燈泡結構，包括一透光罩及一接電座、一裝設於該透光罩及接電座之間的散熱體及組裝座、至少一設於該透光罩內之光源基板、及一電性連接該光源基板及接電座之電力轉換板，其中該散熱體內具有一容設該電力轉換板之裝設空間， 其特徵在於該散熱體具有環繞出用於結合該光源基板的區域的一結合壁面，該光源基板周緣具有一對應的貼合面與該結合壁面緊迫接合而使該光源基板固定於該散熱體上。透過該光源基板緊迫的與該結合壁面接合，使得該光源基板被緊迫固定，抑制溫度而造成的變形。又因光源基板與該散熱體緊迫結合，使其具有良好的導熱能力。

更進一步的，該發光二極體燈泡更包括一置設於該裝設空間內之隔離體，該隔離體包含一介於該電力轉換板及散熱體之間的隔離壁以形成容置該電力轉換板的一電路容置空間、以及一位於該隔離壁上令電力轉換板得以出線連接光源基板的出線孔。透過該隔離壁區隔該電力轉換板，藉此以符合嚴苛的安規測試。

1‧‧‧隔離體

10‧‧‧隔離壁

11‧‧‧接合部

12‧‧‧出線孔

13‧‧‧凸出部

2‧‧‧組裝座

21‧‧‧絕緣壁

211‧‧‧第一定位部

22‧‧‧結合部

23‧‧‧遮蔽部

3‧‧‧電力轉換板

30、31‧‧‧電力導線

4‧‧‧散熱體

40‧‧‧光源基板

400‧‧‧貼合面

401‧‧‧發光二極體

402‧‧‧走線孔

41‧‧‧裝設空間

410‧‧‧結合壁面

411‧‧‧第二定位部

412‧‧‧支撐部

42‧‧‧散熱鰭片

43‧‧‧貫通孔

44‧‧‧定位槽

5‧‧‧透光罩

50‧‧‧頸部

6‧‧‧接電座

61‧‧‧結合端

7‧‧‧電路容置空間

90‧‧‧燈罩

91‧‧‧發光二極體基板

911‧‧‧發光二極體

912‧‧‧螺孔

92‧‧‧散熱體

921‧‧‧承載面

922‧‧‧螺孔

923‧‧‧走線孔

93‧‧‧電力轉換板

94‧‧‧接電座

95‧‧‧螺絲

圖1為習知燈泡的分解示意圖。

圖2為習知燈泡的剖面示意圖。

圖3-1為本案發光二極體燈泡的分解圖。

圖3-2為該散熱體的局部放大圖。

圖4為該發光二極體燈泡的組裝示意圖。

圖5為該發光二極體的剖面圖。

圖6為該隔離體與組裝座緊配結合的另一實施態樣剖面圖。

本案為一種發光二極體燈泡結構，以下將配合圖式說明本案的技 術內容。請參閱圖3-1、圖3-2、圖4與圖5，圖3-1至圖5所示為本案的第一實施態樣，該第一實施態樣所揭示的燈泡包括一透光罩5及一接電座6、一裝設於該透光罩5及接電座6之間的散熱體4及組裝座2、至少一容納於該透光罩5內之光源基板40、及一電性連接該光源基板40及接電座6之電力轉換板3。較佳的，該電力轉換板3為切換式電源電路。該散熱體4內具有一容設該電力轉換板3之裝設空間41。其中，該光源基板40上具有複數發光二極體401。該光源基板40可為包含了複數導電路線的鋁基板，在現有技術中，可利用銅箔、導熱絕緣材料以及鋁板堆疊形成一鋁基板。銅箔經過蝕刻成電路後被包覆於導熱絕緣材料、鋁板之中，形成包含了導電路線的光源基板40，由於鋁基板為目前已知的技術，本案雖引用鋁基板的技術，但鋁基板的製造技術與細部結構非本案的技術重點，故不再贅述。為了提供效果更佳的光源基板40定位方式，本案之散熱體4具有環繞的一結合壁面410，該結合壁面410環繞出一用於結合該光源基板40之區域。而該光源基板40周緣具有一貼合面400，透過擠壓該光源基板40進入前述該結合壁面410環繞出之區域的手段，令該貼合面400對應的與該結合壁面410緊迫接合，而使該光源基板40固定於該散熱體4上。更具體的，該光源基板40周緣貼合面400的外徑不小於該結合壁面410的內徑，因此透過施力將光源基板40擠壓入該結合壁面410，該結合壁面410本身的些微彈性以及硬度將令該結合壁面410迫緊貼合面400。又，該散熱體4更於該光源基板40下方設有與該結合壁面410具有厚度差異以支撐該光源基板40的支撐部412。透過前述將光源基板40緊迫結合於該散熱體4上的技術，可令該光源基板40 緊密貼合該散熱體4，達到優秀的導熱效果。並且，在該光源基板40溫度上升時，透過該結合壁面410的緊迫可抑制該光源基板40變形而增加導熱效果，以確保導熱效果不受影響，完全改善了習知技術中利用螺絲固定的缺失。

為了令該燈泡可通過安規測試，該組裝座2包含一環繞的絕緣壁21以區隔出一容置該電力轉換板3的電路容置空間7、一遮蔽部23以及一結合部22。其中該絕緣壁21位於該電力轉換板3與該散熱體4之間，而該遮蔽部23貼合於該散熱體4下緣，以封閉該裝設空間41的下端開口。其中，該組裝座2為了與該散熱體4緊密結合，而設有一第一定位部211。該散熱體4內緣具有至少一第二定位部411與組裝座2上的第一定位部211對應扣合，進而限制該組裝座2與該散熱體4之間的相對位移。而該第一定位部211可為縱向之凸緣，或者為橫向的凸緣，或者為縱向、橫向交錯的凸緣(如圖3-1所示之態樣)。又，為了更進一步加強絕緣能力以保護該電力轉換板3，可選擇的，該發光二極體燈泡更包括一隔離體1，該隔離體1包含一介於該電力轉換板3及散熱體4之間之隔離壁10、以及一位於該隔離壁10上令電力轉換板3得以出線連接光源基板40的出線孔12。且為了通過安規測試，該隔離體1於該出線孔12周緣設一凸出部13以避免高壓電力擊穿。於圖3-1中所示的實施態樣，該隔離壁10的末端具有一接合部11與該組裝座2上端相結合，使該隔離壁10環繞的覆蓋了該電力轉換板3的上方、側面周圍，且封閉該組裝座2上方的開口。透過該組裝座2與該隔離體1的接合，確保了該電力轉換板3被絕緣的區隔在該電路容置空間7中。

該光源基板40具有一與該裝設空間41相通的走線孔402。至少一連接於該電力轉換板3的電力導線30可穿過該隔離壁10上的出線孔12以及該光源基板40上的走線孔402而令該電力轉換板3與該些發光二極體401電性連接。並且，該凸出部13可嵌入該走線孔402內。

透過上述的技術，可讓該發光二極體燈泡內裝設電力轉換板3，並且透過該隔離體1、組裝座2將該電力轉換板3隔離保護於該電路容置空間7內。更進一步的，該隔離體1的隔離壁10與該散熱體4內緣之間具有一空氣間隙，可確保安規測試中的高壓電測試無法損壞該電力轉換板3。

於圖3-1至圖5中更可見，該組裝座2的結合部22位於該裝設空間41外，且該結合部22與一接電座6的一結合端61相互結合，該接電座6用於連接外部電源，並透過至少一電力導線31電性連接該電力轉換板3與該接電座6，而將自外部電源導接的電力送至該電力轉換板3。依燈泡類型或應用環境不同而可選用多種不同的接電座6型態，在圖3-1至圖5中所引用的型態為一般家用燈泡的型態，但該接電座6不限於圖3-1至圖5所示之型態。

又，該散熱體4在該結合壁面410外設有一定位槽44，該定位槽44用於固定前述的透光罩5，該透光罩5具有一頸部50，該頸部50可緊配於該定位槽44中，或者同時搭配黏膠或卡扣的機構設計使該頸部50被黏著於該定位槽44中。

圖6所示的為該燈泡另一實施態樣的剖面圖，圖6之實施態樣與第 一實施態樣的差別在於，由於該隔離體1係可選擇裝設的，因此圖6之實施態樣為不裝設該隔離體1之態樣。於圖6中可見該組裝座2的絕緣壁21向上延伸至與該光源基板40相接，該電力轉換板3的電力導線30直接穿過該組裝座2上方的開口以及走線孔402，而與該光源基板40電性連接。由於該絕緣壁21仍完全區隔了該電力轉換板3以及該散熱體4，因此仍具有良好的絕緣能力以通過安規測驗。

前述圖3-1至圖5的第一實施態樣以及圖6所示的第二實施態樣中，該散熱體4外緣皆層疊排列了複數散熱鰭片42，該些散熱鰭片42之間具有間隙供空氣流通。並且，該些散熱鰭片42具有複數貫通孔43，複數散熱鰭片42的複數貫通孔43對應排列貫通該散熱體4形成至少一供空氣縱向通過的氣流通道。該些散熱鰭片42之間的間隙以及該些氣流通道可供橫向、縱向的氣流流通，並且提供了廣大的空氣接觸面積，達到優秀的散熱效果。

雖然本案以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本案中，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

綜上所述，本案較習知之創作增進上述功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

1‧‧‧隔離體

10‧‧‧隔離壁

11‧‧‧接合部

12‧‧‧出線孔

13‧‧‧凸出部

2‧‧‧組裝座

21‧‧‧絕緣壁

211‧‧‧第一定位部

22‧‧‧結合部

23‧‧‧遮蔽部

3‧‧‧電力轉換板

30、31‧‧‧電力導線

4‧‧‧散熱體

40‧‧‧光源基板

400‧‧‧貼合面

401‧‧‧發光二極體

402‧‧‧走線孔

41‧‧‧裝設空間

410‧‧‧結合壁面

411‧‧‧第二定位部

412‧‧‧支撐部

42‧‧‧散熱鰭片

43‧‧‧貫通孔

44‧‧‧定位槽

5‧‧‧透光罩

50‧‧‧頸部

6‧‧‧接電座

61‧‧‧結合端

Claims (10)

1. 一種發光二極體燈泡結構，包括一透光罩及一接電座、一裝設於該透光罩及接電座之間的散熱體及一組裝座、至少一設於該透光罩內之光源基板、及一電性連接該光源基板及接電座之電力轉換板，其中該散熱體內具有一容設該電力轉換板之裝設空間，其特徵在於：該散熱體具有環繞出用於結合該光源基板的區域的一結合壁面，該光源基板周緣具有一對應的貼合面與該結合壁面緊迫接合而使該光源基板固定於該散熱體上，該組裝座具有一絕緣壁區隔出一容置該電力轉換板的電路容置空間，以及該組裝座設一遮蔽部貼合於該散熱體下緣以封閉該裝設空間的下端開口，其中該絕緣壁自該遮蔽部向上延伸至該光源基板，並與該光源基板相接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該光源基板的外徑不小於該結合壁面的內徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該散熱體更於該光源基板下方設有與該結合壁面具有厚度差異以支撐該光源基板的支撐部。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該組裝座與該散熱體具有至少一相對應扣合之第一定位部及一第二定位部。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體燈泡結構，其中該第一定位部與該第二定位部為對應扣接的缺口與凸塊。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該組裝座具有位於該裝設空間外且與一接電座結合的一結合部。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該光源基板具有一與該裝設空間相通的走線孔供至少一電力導線穿過而與該光源基板電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該光源基板為包含了複數導電路線的鋁基板。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該散熱體具有層疊排列的複數散熱鰭片，該些散熱鰭片具有貫通形成至少一氣流通道的複數貫通孔。
10. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體燈泡結構，其中該電力轉換板為切換式電源電路。