TWI436001B - 燈具散熱模組及燈具 - Google Patents

Description

燈具散熱模組及燈具

本發明係關於燈具，尤其關於燈具之散熱模組。

散熱之考量在燈具之設計是一個重要的問題，特別是較高功率的燈具更容易發散出大量之熱能。散熱方式一般可分為熱傳導、熱對流與熱輻射三類。熱傳導方式主要是靠材料之傳熱效能將熱自物體第一溫度處傳導至第二溫度處，其傳熱效率取決於物體本身之熱傳導係數。熱對流通常發生在流體內有溫度差時，因溫度差所導致流體之密度有所不同而流動，進而伴隨產生熱量的流動。熱輻射不同於熱傳導與熱對流，輻射熱能係以電磁波方式放出，故第一溫度物體與第二溫度系統間無需有物理性接觸，兩者之間也不需有介質。

一般傳統之燈具如圖一所示，包含一基座部30，具有做為固定燈具之功能，一電極31，用以輸入燈具所需電源，一光散出面20，用以使其所包圍之一光源40所發出的光散出，及一散熱模組10相接於光散出面20及基座部30。散熱模組10包含散熱鰭片50，熱能僅能藉由熱傳導方式由散熱鰭片50傳至其周圍空氣，散熱效果有限。一般而言，散熱鰭片50通常為金屬物質，但金屬散熱鰭片不僅會使得燈具重量大幅增加，造成使用者之不便，且上述僅透過單一熱傳導方式來散熱之設計為追求較高散熱效率，解決問題之方式為採用較高熱傳導係數之金屬，但熱傳導係數越高之金屬通常其價錢卻越貴，故傳統燈具通常散熱效果有限，燈具重量重、且價格昂貴。

本發明提供一種燈具散熱模組，包含：一具第一熱傳導係數之物質；以及一具第二熱傳導係數之物質；其中第一熱傳導係數高於第二熱傳導係數，且具第一熱傳導係數之物質與具第二熱傳導係數之物質係交錯排列圍成一柱狀體。本發明亦提供一種包含上述之燈具散熱模組之燈具。

本發明揭露一種利用熱對流原理使熱能容易從燈具表面被帶至空氣或流體內之燈具。如圖二所示，其顯示本發明之燈具散熱模組及包含此散熱模組所構成之燈具的第一實施例，其中燈具主要包含一光散出面20、一散熱模組10、一基座部30、及一電極31，散熱模組10相接於光散出面20及基座部30。其中光散出面20大致為一近半球面狀之透光物質，包圍一光源40以使光由此散出。光源40可為發光二極體光源(如本實施例圖示配置3個發光二極體)或傳統之光源如鎢絲光源等，光源40固定在一光源固定面70，如本實施例中，光源固定面70大致位於光散出面20與散熱模組10相接處。基座部30具有做為固定燈具之功能，電極31用以提供燈具所需電源。散熱模組10由具有不同熱傳導係數之物質所構成，包含一具第一熱傳導係數之物質11、一具第二熱傳導係數之物質12，其中第一熱傳導係數高於第二熱傳導係數，且兩種物質係圍繞著一中心軸60交錯排列，相接形成一外環面而構成散熱模組10。於本實施例中，如圖二所示，光源40包含三個發光二極體，排列形成一三角形，而此三角形之幾何中心即為光源中心41。一般而言，前述的中心軸60通過光源中心41，且與光源固定面70大致正相交。散熱模組10與光散出面20相接處在垂直中心軸60的截面大致形成一具第一直徑之圓形，並且沿著中心軸60朝基座部30之方向與基座部30相接，而在與基座部30相接處大致形成一具第二直徑之圓形，於本實施例中，第一直徑大於第二直徑，所以散熱模組10圍成之形狀大致是一桶狀。第一直徑亦可等於第二直徑，則散熱模組10圍成之形狀大致是一圓柱狀。此外，散熱模組10也可以是柱狀體，亦即散熱模組10在垂直中心軸60的截面不限於上述的圓形，諸如三角形、方形等多邊形，橢圓，甚至不規則的形狀亦可，且截面形狀的大小沿著該中心軸60為固定或非固定。當光源40產生之熱經由熱傳導方式傳導至外圍之散熱模組10時，因散熱模組10由具有不同之熱傳導係數之物質所構成，所以在熱傳導係數較高的第一熱傳導係數之物質11，其表面溫度較高；反之，熱傳導係數較低的第二熱傳導係數之物質12，其表面溫度較低。而第一熱傳導係數之物質11較高之表面溫度將造成其周圍之空氣密度較低，第二熱傳導係數之物質12較低之表面溫度將造成其周圍之空氣密度較高。因為空氣會由密度較高之處流向密度較低處，此即空氣密度差異產生自然熱對流，因此，交錯排列之兩種不同熱傳導係數之物質會造成對應的周圍空氣密度不同，使周圍空氣由密度較高之處流向相鄰之密度較低之處，而此一自然熱對流可提高燈具的散熱效果。

就兩種不同熱傳導係數之物質在形狀選擇上，可選擇片狀，亦即使兩種不同熱傳導係數之物質皆形成散熱鰭片之形式而向外圍空氣做延伸，如此可增加散熱面積。或者如本實施例所示，僅其中一種物質，例如具第二熱傳導係數之物質12，形成散熱鰭片之形式向外圍空氣做延伸，而另一種物質，即例如具第一熱傳導係數之物質11，並不做成散熱鰭片，僅相接於兩相鄰的具散熱鰭片形式之第二熱傳導係數之物質12，而大致平貼於如前所述之散熱模組的外環面上，並不向外圍空氣延伸。此種形式使兩相鄰的散熱鰭片中間的空間相對較大，空氣沿著兩相鄰的散熱鰭片間流動時相對較順暢。

在材料之選擇上，第一熱傳導係數物質11與第二熱傳導係數物質12之材料可分別選自金屬、合金、塑膠、矽膠、玻璃。例如，第一熱傳導係數物質11與該第二熱傳導係數物質12之材料可均為金屬(但為熱傳導係數不同之金屬)；或第一熱傳導係數物質11與該第二熱傳導係數物質12之材料可均為合金(但為熱傳導係數不同之合金)；亦或者第一熱傳導係數物質11為金屬，而第二熱傳導係數物質12為塑膠。亦即，設計上只要能二者熱傳導係數不同即可。

如圖三所示係本發明之第二實施例。其基本上同於第一實施例，但在本實施例，兩種不同熱傳導係數之物質皆選擇形成散熱鰭片之形式，另外，本實施例在具第一熱傳導係數之物質11所形成之散熱鰭片上更增加對流孔110之設計，形成至少一個穿透散熱鰭片的孔洞。此對流孔不僅可增加散熱面積，亦可增加對流效果而提升散熱鰭片之對流能力，進而提升燈具的散熱效果。此外，也可以選擇在兩種不同熱傳導係數之物質所形成散熱鰭片上均設置對流孔。

如圖四所示係本發明之第三實施例。其基本上同於第一實施例，但在本實施例，兩種不同熱傳導係數之物質係皆形成散熱鰭片之形式，且本實施例選擇使具第一熱傳導係數之物質11形成複數片(如圖示的二片)的散熱鰭片，並選擇使具第二熱傳導係數之物質12形成一片散熱鰭片，故若以片數之比例關係來看，相當於兩種不同熱傳導係數之物質為二片比一片交錯之關係。另外，本實施例中其第二熱傳導係數物質12所形成之散熱鰭片略微向光散出面20延伸而與光散出面20接觸，且此第二熱傳導係數物質12為透光物質(亦可選擇與光散出面20為同物質)。如此一來，光源40所產生之光，除由光散出面20散出外，亦可經由此透光之第二熱傳導係數物質12將光散出，不僅可增加熱對流效果，亦可增加發光面積。

如圖五所示係本發明之第四實施例。其基本上同於前述圖四之第三實施例，而差異在於在本實施例中，其第二熱傳導係數物質12所形成之散熱鰭片與基座部30連接一起，且基座部30亦為透光物質，基座部30亦可選擇與第二熱傳導係數物質12為相同之物質，如此將增加發光面積。

由上述實施例可知，在本發明中，不論選擇第一熱傳導係數物質11與第二熱傳導係數物質12的其中之一或兩者以形成散熱鰭片之形式時，其形成的散熱鰭片可以是一片(以片數之比例關係來看，若兩種不同熱傳導係數之物質各自形成一片散熱鰭片，相當於兩種不同熱傳導係數之物質為一片比一片交錯之關係，如圖三的實施例所示)，也可以形成複數片的散熱鰭片，如圖四或圖五的實施例所示，其第一熱傳導係數之物質11形成二片的散熱鰭片(則以片數之比例關係來看，相當於兩種不同熱傳導係數之物質為二片比一片交錯之關係)。若兩種不同熱傳導係數之物質各自形成複數片散熱鰭片，以片數之比例關係來看，則相當於兩種不同熱傳導係數之物質為多片比多片交錯之關係。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發明之權利保護範圍如後述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧散熱模組

11‧‧‧具第一熱傳導係數之物質

12‧‧‧具第二熱傳導係數之物質

110‧‧‧對流孔

20‧‧‧光散出面

30‧‧‧基座部

40‧‧‧光源

圖式用以促進對本發明之理解，係本說明書之一部分。圖式之實施例配合實施方式之說明以解釋本發明之原理。

第1圖係一般傳統之燈具之示意圖。

第2圖係依據本發明之第一實施例之示意圖。

第3圖係依據本發明之第二實施例之示意圖。

第4圖係依據本發明之第三實施例之示意圖。

第5圖係依據本發明之第四實施例之示意圖。

10．．．散熱模組

11．．．具第一熱傳導係數之物質

12．．．具第二熱傳導係數之物質

20．．．光散出面

30．．．基座部

31．．．電極

40．．．光源

41．．．光源中心

60．．．中心軸

70．．．光源固定面

Claims (13)

1. 一種燈具散熱模組，包含：一具第一熱傳導係數之物質；以及一具第二熱傳導係數之物質；其中該第一熱傳導係數高於該第二熱傳導係數，且該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質係交錯排列圍成一柱狀體，且該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質之任一或二者為透光物質，此透光物質可讓光由此物質導出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燈具散熱模組，其中該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質之任一或二者係為散熱鰭片之形式。
3. 如申請專利範圍第2項所述之燈具散熱模組，其中該散熱鰭片具有一個以上之對流孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之燈具散熱模組，其中該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質之材料包含一材料選自金屬、合金、塑膠、矽膠、及玻璃所構成之群組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之燈具散熱模組，其中該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質之任一或二者形成複數片的散熱鰭片。
6. 如申請專利範圍第1項所述之燈具散熱模組，其中該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質均為散熱鰭片之形式，且該具第一熱傳導係數之物質與該具第二熱傳導係數之物質 以一片比一片或二片比一片之關係交錯。
7. 如申請專利範圍第1項所述之燈具散熱模組，其中該柱狀體為桶狀或圓柱狀。
8. 一種燈具包含：一燈具散熱模組，選自申請專利範圍第1~7項任意一項所述之燈具散熱模組；一光源，置於該燈具散熱模組中；以及一光散出面，與該燈具散熱模組之一端相接，用以使該光源所產生的光散出。
9. 如申請專利範圍第8項所述之燈具，其中該具第二熱傳導係數之物質為透光物質，且部份該具第二熱傳導係數之物質與該光散出面相接觸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之燈具，更包含一基座部與該燈具散熱模組之另一端相接，且部份該具第二熱傳導係數之物質與該基座部相接觸。
11. 如申請專利範圍第8項所述之燈具，更包含一基座部與該燈具散熱模組之另一端相接，其中該具第二熱傳導係數之物質為透光物質，且部份該具第二熱傳導係數之物質與該基座部相接觸。
12. 如申請專利範圍第8項所述之燈具，更包含一光源固定面，大致位於該光散出面與該散熱模組相接處，用以固定該光源。
13. 如申請專利範圍第8項所述之燈具，其中該光源為發光二極體光源或鎢絲光源。