高功率發(fā)光二極管燈及其發(fā)光二極管元件的制作方法

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專利名稱：高功率發(fā)光二極管燈及其發(fā)光二極管元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高功率發(fā)光二極管(Light Emitting Diode; LED)燈及其LED元件。
背景技術(shù)：
近幾年來，白光發(fā)光二極管(LED)是最被看好且最受全球矚目的新興產(chǎn)品。它具有體積小、耗電量低、壽命長和反應(yīng)速度佳等優(yōu)點，能解決過去白熾燈泡所難以克服的問題。LED應(yīng)用于顯示器背光源、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于節(jié)約能源與環(huán)境保護的共識，都在積極開發(fā)白光發(fā)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(fā)展極具價值。根據(jù)專家評估，日本如果是將所有白熾燈以白光發(fā)光二極管取代，那么每年可省下1 2座發(fā)電廠的發(fā)電量，間接減少的耗油量達10億升，而且在發(fā)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(yīng)。基于上述內(nèi)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(fā)。預(yù)計在未來十年內(nèi)，可以普遍替代傳統(tǒng)的照明器具。然而，對于照明用的高功率LED而言，其輸入LED的功率約只有15 209fc轉(zhuǎn)換成光，其余80~85%轉(zhuǎn)換成熱。這些熱如果無法適時逸散至環(huán)境，將使得LED元件的界面溫度過高而影響其發(fā)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(tǒng)MR-16規(guī)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(shè)于所述絕緣片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(fā)光。一般的杯狀燈殼ll內(nèi)部表面不具有反射效果，而需加設(shè)透鏡 17將LED元件14的光線有效發(fā)出。所述燈蓋18用于固定所述透鏡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(tǒng)的LED燈均需要額外設(shè)置透鏡或反射鏡面以有效發(fā)出LED光線，而額外增加成本負擔；且因為LED元件設(shè)置于一絕緣板上，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(tǒng)的LED燈因設(shè)計上不易達到小體積及高散熱效果，其LED光源無法設(shè)置于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(fā)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(jīng)濟效益。發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種高功率LED燈及其LED元件，其結(jié)構(gòu)簡單無需透鏡或燈罩的設(shè) 置，且具有良好的散熱效果，不僅可提升LED元件的壽命，且可降低制作成本。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(zhuǎn)接環(huán)以及一電路板。所述杯狀燈殼的內(nèi)表面是一反射曲面，可將設(shè)置于其底部的一LED元件所發(fā)出的光進行反射，進而提升LED元件的發(fā)光效率。所述轉(zhuǎn)接環(huán)供所述LED元件固設(shè)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(guān)系。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)接環(huán)內(nèi)面設(shè)有母螺紋，而所述LED元件側(cè)面則設(shè)有相應(yīng)的公螺紋，藉此，可將所述LED元件鎖固于所述轉(zhuǎn)接環(huán)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(cè)面的公螺紋則作為負極連接。通過上述公、母螺紋的設(shè)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(huán)體以及一電極片，其為層疊設(shè)置。所述LED封裝件包含LED管芯，所述環(huán)體則設(shè)置于所述LED封裝件下方。所述電極片設(shè)置于所述環(huán)體下方，且包含穿設(shè)于所述環(huán)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(huán)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(jié)構(gòu)簡單，且轉(zhuǎn)接環(huán)及杯狀燈殼均具有散熱效果，再加上無透鏡或燈罩的設(shè)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(guī)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(tài)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(cè)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(tài)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(tài)，圖3 (b)則為其側(cè)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(zhuǎn)接環(huán)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(guī)格的傳統(tǒng)鹵素燈所用的12 V或110V相比，高功率LED燈需要所述電路板24用于電壓轉(zhuǎn)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用于LED元件27正極的導電連接。所述電路板24結(jié)合散熱膠體23配合燈座22內(nèi)部形狀而設(shè)置于其中。所述轉(zhuǎn)接環(huán)26內(nèi) 具有母螺紋261，所述母螺紋261相應(yīng)于所述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(zhuǎn)接環(huán)26可由金屬制成，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(nèi)表面是設(shè)置反射曲面211，以將所述LED元件27 發(fā)出的光線有效射出。所述高功率LED燈20組合后，因為LED元件27設(shè)置于杯狀燈殼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(cè)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(yōu)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(tài)。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(shè)一散熱罩28于所述LED元件27與所述轉(zhuǎn)接環(huán)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(huán)體273、一絕緣膠層274以及一電極片275，其為層疊設(shè)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(huán)體273以點錫膏或銀膠或?qū)崮z片經(jīng)回流或高溫固化粘著而成。所述電極片275中央凸設(shè)一直立柱276，穿過所述絕緣膠層274及環(huán)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(zhuǎn)接環(huán)26的所述環(huán)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(shè)于所述電極片275與所述環(huán)體273之間，用于正、負極絕緣。所述絕緣膠層274的熱傳導系數(shù)大于1.0W/mK。本實用新型的高功率LED燈20或30因無需傳統(tǒng)的透鏡或燈罩的設(shè)置，而直接將LED 元件27暴露于空氣中，再加上轉(zhuǎn)接環(huán)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(fā)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(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點己揭示如上，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于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，本實用新型的保護范圍應(yīng)不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不脫離本實用新型的替換及修改，并為所附的權(quán)利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于包含一杯狀燈殼，其內(nèi)表面是一反射曲面；一LED元件，設(shè)置于所述杯狀燈殼底部，其發(fā)出的光可經(jīng)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于0.05且小于0.35；一轉(zhuǎn)接環(huán)，可供所述LED元件固設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于所述LED元件側(cè)面設(shè)有公螺紋，所述轉(zhuǎn)接環(huán)設(shè)有相應(yīng)的母螺紋，供所述LED元件鎖固。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于另外包含一設(shè)于所述杯狀燈殼底部的燈座，其中所述電路板結(jié)合導熱膠體而設(shè)置于所述燈座中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于另外包含一散熱罩，設(shè) 置于所述LED元件與轉(zhuǎn)接環(huán)之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于所述LED元件包含一LED封裝件，包含至少一LED管芯；一環(huán)體，設(shè)置于所述LED封裝件下方，且其側(cè)面包含所述公螺紋；一電極片，設(shè)置于所述環(huán)體下方，且包含穿設(shè)于所述環(huán)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(shè)于所述電極片與所述環(huán)體之間，用于正、負極絕緣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于所述電極片作為所述 LED元件的正極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于所述公螺紋作為所述 LED元件的負極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高功率發(fā)光二極管LED燈，其特征在于所述絕緣膠層的熱傳導系數(shù)大于l.O W/mK。
10. —種高功率LED元件，用于裝設(shè)于一高功率LED燈，所述LED燈包含一內(nèi)有母螺紋的轉(zhuǎn)接環(huán)，其特征在于所述高功率LED元件包含一LED封裝件，包含至少一LED管芯；一環(huán)體，設(shè)置于所述LED封裝件下方，且其側(cè)面包含與所述母螺紋相應(yīng)的公螺紋; 一電極片，設(shè)置于所述環(huán)體下方，且包含穿設(shè)于所述環(huán)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(shè)于所述電極片與所述環(huán)體之間，用于正、負極絕緣。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的高功率LED元件，其特征在于所述環(huán)體與所述轉(zhuǎn)接環(huán)電氣連接于LED元件的負極。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的高功率LED元件，其特征在于所述電極片作為所述LED元件的正極，所述環(huán)體側(cè)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(zhuǎn)接環(huán)以及一電路板。所述杯狀燈殼的內(nèi)表面是一反射曲面，可將設(shè)置于其底部的所述LED元件所發(fā)出的光進行反射，進而提升LED元件的發(fā)光效率；LED元件所在的位置具有比率關(guān)系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(zhuǎn)接環(huán)供所述LED元件固設(shè)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(huán)體、一電極片及一絕緣膠層，其為層疊設(shè)置。所述電極片設(shè)置于所述環(huán)體下方，且包含穿設(shè)于所述環(huán)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(shè)于所述電極片與所述環(huán)體之間，用于正、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(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者游志明, 王仁杰, 王紹裘, 黃協(xié)章申請人:聚鼎科技股份有限公司

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