TWI443283B - 散熱器及應用其之燈具 - Google Patents

Description

散熱器及應用其之燈具

本發明是有關於一種散熱器及應用其之燈具。

傳統照明所消耗的能源極為可觀，發展照明節能將是最重要的新能源科技。現今，半導體照明採用高功率高亮度的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)做為光源。發光二極體以其高發光效率、節能、長壽、環保(不含汞)、啟動快、指向性等優點，具有廣泛取代傳統照明光源的潛力。

應用高功率高亮度發光二極體做為照明的光源時，必須配合高效率的散熱機構以儘量降低發光二極體的結點溫度，才能發揮上述諸多優點。否則，發光二極體燈具的發光亮度、使用壽命將大打折扣，除了將使發光二極體燈具的節能效果不彰，更直接衝擊發光二極體燈具的可靠度，或引發嚴重的光衰甚至使發光二極體燈具失效。

現有之燈具，目前業界通用之被動式散熱方案係在燈具內設置散熱器(heat sink)，並通過散熱器表面與自然對流空氣接觸之方式將熱量散發到周圍空氣中。所以要滿足高功率、高亮度之發光二極體燈具的散熱需求以使其能正常工作防止光衰，就必須提供可增加散熱面積之散熱器。更甚者，若為了更增進燈具整體的解熱能力，目前業界也有採用主動式散熱方案，其係在燈具內增設風扇模組，並於散熱器上對應地設計進排氣流道。

然而，目前採用具有進排氣流道設計之散熱器的習知燈具，往往會因為進排氣流道的布局(layout)設計不佳，使得其必須與光發射器的設置位置或數量的布局設計之間進行取捨，進而影響燈具整體的發光亮度以及光形均勻度。因此，如何在有效提升燈具整體的發光效率以及光形均勻度的前提下於散熱器上設置進排氣流道設計，是此業界必須刻不容緩投入探討與研究的課題。

為解決習知技術的問題，本發明的一技術樣態是一種散熱器，其係以主結構做為吸收燈具的熱源(亦即，燈具的光發射器)的主要部位，並在設置於主結構外緣的外圍結構上設置的第一流道以及第二流道。由此可知，由於本發明將第一流道以及第二流道等進排氣流道設置於散熱器的主結構外圍(亦即，散熱器中央無出風孔)，因此設置於散熱器的主結構上的光發射器的設置位置與數量的布局設計並不會受到影響，進而可使燈具有效提升燈具整體的發光亮度以及光形均勻度。

根據本發明一實施例，上述的散熱器包含主結構以及外圍結構。主結構包含底面以及牆部。牆部環繞於底面外緣。牆部具有複數個出風孔。外圍結構環繞於主結構外緣。外圍結構具有複數個第一流道以及複數個第二流道。每一第一流道位於牆部外。每一第二流道經由對應之出風孔而連通至底面。

本發明的另一技術樣態是一種燈具，其係藉由風扇模組將燈座外的空氣經由設置於散熱器的主結構外緣的第一流道吸入燈座的容置槽中，並在通過風扇模組後沿主結構的底面依序經由主結構的出風孔而由第二流道排出燈座外。由此可知，本發明可藉由風扇模組將燈座外的較低溫的空氣經由外圍的第一流道吸入燈座內，並將燈座內的較高溫的空氣經由外圍的第二流道排出燈座外，進而達到完整的氣流循環路徑以確實地將光發射器所產生的熱排出燈具之外。

根據本發明一實施例，上述的燈具包含散熱器、風扇模組以及燈座。散熱器包含主結構以及外圍結構。主結構包含底面以及牆部。牆部環繞於底面外緣。牆部具有複數個出風孔。外圍結構環繞於主結構外緣。外圍結構具有複數個第一流道以及複數個第二流道。每一第一流道位於牆部外。每一第二流道經由對應之出風孔而連通至底面。風扇模組卡合於牆部內緣並正對底面。燈座具有開口以及容置槽。外圍結構卡合燈座於開口處。風扇模組位於容置槽中。風扇模組將燈座外之空氣經由第一流道吸入容置槽中，並在通過風扇模組後沿底面依序經由出風孔與第二流道而排出燈座。

於本發明的一實施例中，上述的第一流道與第二流道係等距交錯排列。

於本發明的一實施例中，上述的每一第一流道位於相鄰兩第二流道之間，或每一第二流道位於相鄰兩第一流道之間。

於本發明的一實施例中，上述的主結構進一步包含複數個導流凸塊。導流凸塊位於底面上。並且，每一導流凸塊連接牆部於相鄰兩出風孔之間。

於本發明的一實施例中，上述的風扇模組抵靠導流凸塊，進而於底面與風扇模組之間形成間隙。間隙依序經由風扇模組與容置槽而連通第一流道。並且，間隙經由出風孔連通第二流道。

於本發明的一實施例中，上述的每一導流凸塊的寬度沿朝向牆部的方向漸擴。

於本發明的一實施例中，上述的每一導流凸塊大體上呈Y字型、I字型、人字型、V字型或三角形。

於本發明的一實施例中，上述的主結構進一步包含導流凸塊。導流凸塊位於底面中央。導流凸塊具有複數個延伸部。並且，每一延伸部大體上朝向牆部於相鄰兩出風孔之間。

於本發明的一實施例中，上述的導流凸塊大體上呈X字型。

於本發明的一實施例中，上述的主結構進一步包含頂面。頂面位於底面的相反側。燈具進一步包含光發射器以及透鏡結構。光發射器設置於頂面。透鏡結構設置於主結構上並與光發射器光耦合。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示。

本發明的一技術態樣是一種燈具。更具體地說，其係以散熱器的主結構做為吸收燈具的熱源(亦即，燈具的光發射器)的主要部位，並在設置於主結構外緣的外圍結構上設置的第一流道以及第二流道。由此可知，由於本發明將第一流道以及第二流道等進排氣流道設置於散熱器的主結構外圍(亦即，散熱器中央無出風孔)，因此設置於散熱器的主結構上的光發射器的設置位置與數量的布局設計並不會受到影響，進而可使燈具有效提升燈具整體的發光亮度以及光形均勻度。此外，本發明的燈具係藉由風扇模組將燈座外的空氣經由設置於散熱器的主結構外緣的第一流道吸入燈座的容置槽中，並在通過風扇模組後沿主結構的底面依序經由主結構的出風孔而由第二流道排出燈座外。由此可知，本發明可藉由風扇模組將燈座外的較低溫的空氣經由外圍的第一流道吸入燈座內，並將燈座內的較高溫的空氣經由外圍的第二流道排出燈座外，進而達到完整的氣流循環路徑以確實地將光發射器所產生的熱排出燈具之外。

請參照第1圖。第1圖為繪示依照本發明一實施例之燈具1的零件***圖。

如第1圖所示，於本實施例中，燈具1包含散熱器10、風扇模組12、燈座14、光發射器16以及透鏡結構18。燈具1的風扇模組12可卡合於散熱器10的底部。於一實施例中，為了加強風扇模組12固定至散熱器10底部的強度，風扇模組12亦可以螺絲鎖固的方式固定至散熱器10底部，但並不限於此。燈具1的燈座14具有開口140a以及容置槽140b。燈座14的容置槽140b係由開口140a向內凹陷形成。燈具1的散熱器10適於以其邊緣卡合於燈座14的開口140a處，進而使得風扇模組12容納於容置槽140b中並介於散熱器10與燈座14之間。於一實施例中，為了加強風扇模組12、散熱器10以及燈座14之間的固定穩定性，風扇模組12、散熱器10以及燈座14之間亦可以設置定位柱的方式固定三者之間的相對位置，但並不限於此。燈具1的光發射器16設置於散熱器10的頂部。因此，燈具1的光發射器16於運作過程中所產生的熱可直接傳導至散熱器10，並藉由散熱器10進行散熱。燈具1的透鏡結構18設置於散熱器10上並與光發射器16光耦合。以下將針對本發明的燈具1其內各部元件做更進一步的詳細介紹。

請參照第2A圖、第2B圖、第2C圖以及第2D圖。第2A圖為繪示第1圖中之散熱器10的立體圖。第2B圖為繪示第1圖中之散熱器10的上視圖。第2C圖為繪示第1圖中之散熱器10的側視圖。第2D圖為繪示第1圖中之散熱器10的下視圖。

如第2A圖至第2D圖所示，並配合參照第1圖，於本實施例中，燈具1的散熱器10包含主結構100以及外圍結構102。散熱器10的主結構100包含頂面100d、底面100a(示於第2D圖中)以及牆部100b。頂面100d與底面100a位於主結構100的相反兩側。主結構100的牆部100b環繞形成於頂面100d與底面100a的外緣。燈具1的光發射器16設置於主結構100的頂面100d。燈具1的透鏡結構18設置於主結構100的牆部100b上並與光發射器16光耦合。於一實施例中，燈具1的透鏡結構18可藉由卡合的方式固定至主結構100的牆部100b上，但並不以此為限。於本實施例中，主結構100的牆部100b大體上沿垂直頂面100d與底面100a的方向延伸形成，但於實際應用中並不以此為限。

此外，主結構100的牆部100b具有複數個出風孔100c。散熱器10的外圍結構102環繞形成於主結構100的外緣。散熱器10的外圍結構102具有複數個第一流道102a以及複數個第二流道102b。外圍結構102的每一第一流道102a皆位於主結構100的牆部100b之外。外圍結構102的每一第二流道102b經由牆部100b上各自對應的出風孔100c而連通至主結構100的底面100a。

如第1圖所示，並配合參照第2A圖至第2D圖，於本實施例中，燈具1的風扇模組12卡合於主結構100的牆部100b內緣並正對底面100a。燈具1的光發射器16設置於主結構100的頂面100d。因此，當燈具1的光發射器16運作時，其所產生的熱會經由主結構100的頂面100d直接傳導至底面100a，以及經由主結構100的牆部100b傳導至外圍結構102。散熱器10的外圍結構102卡合燈座14於其開口140a處。藉此，燈具1的風扇模組12即可將燈座14外較低溫的空氣經由外圍結構102的第一流道102a吸入容置槽140b中(如第1圖中所示的氣流方向A1)。吸入容置槽140b中的空氣在沿著第1圖中所示的氣流方向A2通過風扇模組12之後，會吸收光發射器16經由主結構100的頂面100d傳導至底面100a的熱，並接著沿著底面100a依序經由牆部100b上的出風孔100c與第二流道102b而排出燈座14之外(如第1圖中所示的氣流方向A3)，進而達到完整的氣流循環路徑。換言之，外圍結構102的第一流道102a主要係供進氣之用途，外圍結構102的第二流道102b主要係供排氣之用途。

由此可知，本發明的散熱器10於其主結構100的頂面100d與底面100a之間並無設置任何出風孔。因此，相較於習知的散熱器，本發明設置於散熱器10的頂面100d上的光發射器16上有更多的面積可增設光源。藉此，本發明即可達到提升燈具1整體的發光亮度以及光形均勻度的功效。

如第2A圖與第2B圖所示，於本實施例中，外圍結構102的第一流道102a與第二流道102b係交錯排列。並且較佳地，外圍結構102的第一流道102a與第二流道102b係等距交錯排列，藉以使流過第一流道102a與第二流道102b的氣流更均勻。亦即，外圍結構102的每一第一流道102a位於相鄰兩第二流道102b之間，或每一第二流道102b位於相鄰兩第一流道102a之間，然而於實際應用中，並不以此為限，可依據設計時所需而彈性地調整第一流道102a與第二流道102b的布局(layout)設計。於一實施例中，為了增加散熱器10整體的散熱面積，外圍結構102的第一流道102a與第二流道102b的走向可相對主結構100的底面100a呈一傾斜角度而環繞排列於牆部100b之外。換言之，於本實施例中，燈具1的風扇模組12經由第一流道102a將空氣吸入容置槽140b中的氣流方向A1，以及風扇模組12由第二流道102b排出燈座14之外的氣流方向A3，並非垂直主結構100的底面100a的正向氣流，而是與主結構100的底面100a呈一傾斜角度之螺旋狀氣流。

如第2D圖所示，並配合參照第1圖，於本實施例中，散熱器10的主結構100進一步包含複數個導流凸塊100e。主結構100的導流凸塊100e位於底面100a上。並且，主結構100的每一導流凸塊100e連接牆部100b於相鄰兩出風孔100c之間。進一步來說，於本實施例中，主結構100的每一導流凸塊100e皆連接牆部100b於相鄰兩出風孔100c相互較接近的邊緣處。換句話說，牆部100b上的每一出風孔100c的兩側邊緣會與相鄰兩導流凸塊100e相互連接。另外，當燈具1的風扇模組12卡合於牆部100b內緣並抵靠導流凸塊100e，主結構100的底面100a與風扇模組12之間會形成間隙(圖未示)。在燈具1的散熱器10組合至燈座14之後，主結構100的底面100a與風扇模組12之間的間隙依序經由風扇模組12與燈座14的容置槽140b而連通外圍結構102的第一流道102a，並且主結構100的底面100a與風扇模組12之間的間隙經由牆部100b上的出風孔100c連通第二流道102b。

藉此，吸入容置槽140b中的空氣在沿著第1圖中所示的氣流方向A2通過風扇模組12之後，會在主結構100的底面100a與風扇模組12之間的間隙吸收光發射器16經由主結構100的頂面100d傳導至底面100a的熱，並接著沿著底面100a並受導流凸塊100e的導引(如第2D圖中粗箭頭所示的氣流方向)而通往牆部100b上的出風孔100c，進而經由第二流道102b而排出燈座14之外(如第1圖中所示的氣流方向A3)。

如第2D圖所示，於本實施例中，每一導流凸塊100e為了使位於主結構100的底面100a與風扇模組12之間的間隙的空氣導引至相鄰兩出風孔100c中，主結構100的每一導流凸塊100e的寬度係沿朝向主結構100的牆部100b的方向漸擴。進一步來說，於本實施例中，主結構100的每一導流凸塊100e大體上呈Y字型或V字型，進而可增加散熱面積，但並不以此為限。於另一實施例中，主結構100的導流凸塊100e亦可呈I字型、人字型、V字型、三角形…等形狀。

請參照第3圖。第3圖為繪示第1圖中之散熱器10於另一實施例中的下視圖。

如第3圖所示，於本實施例中，散熱器10的主結構100進一步包含導流凸塊300e。主結構100的導流凸塊300e位於底面100a中央。主結構100的導流凸塊300e具有複數個延伸部300f。並且，導流凸塊300e的每一延伸部300f皆大體上朝向牆部100b於相鄰兩出風孔100c之間。相對地，牆部100b上任一出風孔100c皆大體上朝向相鄰兩延伸部300f之間。

藉此，吸入容置槽140b中的空氣在沿著第1圖中所示的氣流方向A2通過風扇模組12之後，會在主結構100的底面100a與風扇模組12之間的間隙吸收光發射器16經由主結構100的頂面100d傳導至底面100a的熱，並接著沿著底面100a中央的導流凸塊300e的導引(如第3圖中粗箭頭所示的氣流方向)而通往牆部100b上的出風孔100c，進而經由第二流道102b而排出燈座14之外(如第1圖中所示的氣流方向A3)。

於一實施例中，主結構100的每一導流凸塊100e相對底面100a的高度較佳地可約為3公釐，但並不以此為限。於一實施例中，燈具1的風扇模組12高度較佳地可約為7公釐，但並不以此為限。

於一實施例中，燈具1可進一步包含電路板(圖未示)。燈具1的電路板可設置於燈座14的容置槽140b中，並與設置於主結構100的頂面100d上的光發射器16電性連接。

於一實施例中，燈具1的光發射器16所採用的光源可為發光二極體(Light Emitting Diode,LED)或有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)，但並不以此為限。

本發明的散熱器10雖以應用於如第1圖所示的指向性MR系列之燈具1作為實施例而進行說明，但並不限於此。本發明的散熱器10還可應用於各式全向性燈具(Omnidirectional Lamps)、裝飾燈具(Decorative Lamps)以及指向性燈具(Directional Lamps)中。

由以上對於本發明的具體實施例的詳述，可以明顯地看出，本發明的散熱器係以主結構做為吸收燈具的熱源(亦即，燈具的光發射器)的主要部位，並在設置於主結構外緣的外圍結構上設置的第一流道以及第二流道。由此可知，由於本發明將第一流道以及第二流道等進排氣流道設置於散熱器的主結構外圍(亦即，散熱器中央無出風孔)，因此設置於散熱器的主結構上的光發射器的設置位置與數量的布局設計並不會受到影響，進而可使燈具有效提升燈具整體的發光亮度以及光形均勻度。此外，本發明的燈具係藉由風扇模組將燈座外的空氣經由設置於散熱器的主結構外緣的第一流道吸入燈座的容置槽中，並在通過風扇模組後沿主結構的底面依序經由主結構的出風孔而由第二流道排出燈座外。由此可知，本發明可藉由風扇模組將燈座外的較低溫的空氣經由外圍的第一流道吸入燈座內，並將燈座內的較高溫的空氣經由外圍的第二流道排出燈座外，進而達到完整的氣流循環路徑以確實地將光發射器所產生的熱排出燈具之外。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1．．．燈具

10．．．散熱器

100．．．主結構

100a．．．底面

100b．．．牆部

100c．．．出風孔

100d．．．頂面

100e、300e．．．導流凸塊

102．．．外圍結構

102a．．．第一流道

102b．．．第二流道

12．．．風扇模組

14．．．燈座

140a．．．開口

140b．．．容置槽

16．．．光發射器

18．．．透鏡結構

300f．．．延伸部

A1、A2、A3．．．氣流方向

第1圖為繪示依照本發明一實施例之燈具的零件***圖。

第2A圖為繪示第1圖中之散熱器的立體圖。

第2B圖為繪示第1圖中之散熱器的上視圖。

第2C圖為繪示第1圖中之散熱器的側視圖。

第2D圖為繪示第1圖中之散熱器的下視圖。

第3圖為繪示第1圖中之散熱器於另一實施例中的下視圖。

1．．．燈具

10．．．散熱器

100．．．主結構

100b．．．牆部

100d．．．頂面

102．．．外圍結構

102a．．．第一流道

102b．．．第二流道

12．．．風扇模組

14．．．燈座

140a．．．開口

140b．．．容置槽

16．．．光發射器

18．．．透鏡結構

A1、A2、A3．．．氣流方向

Claims (17)

1. 一種散熱器，包含：一主結構，包含一底面及一牆部，該牆部環繞於該底面外緣，該牆部具有複數個出風孔；以及一外圍結構，環繞於該主結構外緣，該外圍結構具有複數個第一流道以及複數個第二流道，每一該等第一流道位於該牆部外，每一該等第二流道經由對應之該出風孔而連通至該底面，其中每一該等第一流道位於相鄰兩該等第二流道之間，或每一該等第二流道位於相鄰兩該等第一流道之間。
2. 如請求項1所述之散熱器，其中該等第一流道與該等第二流道係等距交錯排列。
3. 如請求項1所述之散熱器，其中該主結構進一步包含複數個導流凸塊，該等導流凸塊位於該底面上，並且每一該等導流凸塊連接該牆部於相鄰兩該等出風孔之間。
4. 如請求項3所述之散熱器，其中每一該等導流凸塊的寬度沿朝向該牆部的方向漸擴。
5. 如請求項4所述之散熱器，其中每一該等導流凸塊的形狀係選自於由Y字型、I字型、人字型、V字型以及三角形所組成之群組。
6. 如請求項1所述之散熱器，其中該主結構進一步包含一導流凸塊，該導流凸塊位於該底面中央，該導流凸塊具有複數個延伸部，並且每一該等延伸部大體上朝向該牆部於相鄰兩該等出風孔之間。
7. 如請求項6所述之散熱器，其中該導流凸塊大體上呈X字型。
8. 一種燈具，包含：一散熱器，包含：一主結構，包含一底面及一牆部，該牆部環繞於該底面外緣，該牆部具有複數個出風孔；以及一外圍結構，環繞於該主結構外緣，該外圍結構具有複數個第一流道以及複數個第二流道，每一該等第一流道位於該牆部外，每一該等第二流道經由對應之該出風孔而連通至該底面；一風扇模組，卡合於該牆部內緣並正對該底面；以及一燈座，具有一開口及一容置槽，其中該外圍結構卡合該燈座於該開口處，該風扇模組位於該容置槽中，其中該風扇模組將該燈座外之空氣經由該等第一流道吸入該容置槽中，並在通過該風扇模組後沿該底面依序經由該等出風孔與該等第二流道而排出該燈座。
9. 如請求項8所述之燈具，其中該等第一流道與該等第二流道係等距交錯排列。
10. 如請求項9所述之燈具，其中每一該等第一流道位於相鄰兩該等第二流道之間，或每一該等第二流道位於相鄰兩該等第一流道之間。
11. 如請求項8所述之燈具，其中該主結構進一步包含複數個導流凸塊，該等導流凸塊位於該底面上，並且每一該等導流凸塊連接該牆部於相鄰兩該等出風孔之間。
12. 如請求項11所述之燈具，其中該風扇模組抵靠該等導流凸塊，進而於該底面與該風扇模組之間形成一間隙，該間隙依序經由該風扇模組與該容置槽而連通該等第一流道，並且該間隙經由該等出風孔連通該等第二流道。
13. 如請求項11所述之燈具，其中每一該等導流凸塊的寬度沿朝向該牆部的方向漸擴。
14. 如請求項13所述之燈具，其中每一該等導流凸塊的形狀係選自於由Y字型、I字型、人字型、V字型以及三角形所組成之群組。
15. 如請求項8所述之燈具，其中該主結構進一步包 含一導流凸塊，該導流凸塊位於該底面中央，該導流凸塊具有複數個延伸部，並且每一該等延伸部大體上朝向該牆部於相鄰兩該等出風孔之間。
16. 如請求項15所述之燈具，其中該導流凸塊大體上呈X字型。
17. 如請求項8所述之燈具，其中該主結構進一步包含一頂面，位於該底面的相反側，該燈具進一步包含：一光發射器，設置於該頂面；以及一透鏡結構，設置於該主結構上並與該光發射器光耦合。