專利名稱：照明裝置及其光引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置，特別是關(guān)于一種具有高散熱效率的半導(dǎo)體照 明裝置及其光引擎。
背景技術(shù)：
人們由于長期過度依賴石化燃料，除造成能源短缺及石油價格高漲而牽 動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更使全球二氧化碳與有害氣體的排放濃度日益增加，導(dǎo)致地球 暖化所引起的氣候反常、生態(tài)環(huán)境的破壞、以及對人類生存的危害日益顯現(xiàn)， 為永續(xù)經(jīng)營人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境，必須同時解決能源危機(jī)與環(huán)境污 染問題，開發(fā)新能源及再生能源是推動節(jié)約能源及高效率使用能源最重要的 策略，而傳統(tǒng)照明所消耗的能源極為可觀，發(fā)展照明節(jié)能將是最重要的新能
源科技，而半導(dǎo)體照明采用高功率高亮度的發(fā)光二極管(LED)為光源，該新 光源以其高發(fā)光效率、節(jié)能、長壽、環(huán)保(不含汞)、啟動快、指向性等優(yōu)點(diǎn)， 具有廣泛取代傳統(tǒng)照明光源的潛力。
LED由于輸入電能的80%~90%轉(zhuǎn)變成為熱量，只有10%~20%轉(zhuǎn)化為光 能，且由于LED芯片面積小，因此芯片散熱是LED封裝必須解決的關(guān)鍵問 題；優(yōu)良的散熱系統(tǒng)可在同等輸入功率下得到較低的工作溫度，延長LED 的使用壽命，或在同樣的溫度限制范圍內(nèi)，增加輸入功率或芯片密度，從而 增加LED燈的亮度；結(jié)點(diǎn)溫度(Junction temperature)是衡量LED封裝散熱性 能的重要技術(shù)指標(biāo)，由于散熱不良導(dǎo)致的結(jié)點(diǎn)溫度升高，將嚴(yán)重影響到發(fā)光 波長、光強(qiáng)、光效和使用壽命。
應(yīng)用高功率高亮度LED在照明的新光源上，必須配合高效率的散熱機(jī) 構(gòu)以盡量降低LED的結(jié)點(diǎn)溫度，才能發(fā)揮上述諸多優(yōu)點(diǎn)，否則照明裝置的 發(fā)光亮度、使用壽命將大打折扣，影響所及將使該照明裝置的節(jié)能效果不彰， 并直接沖擊該照明裝置的可靠度，引發(fā)嚴(yán)重的光衰甚至使照明裝置失效。
欲使該半導(dǎo)體照明裝置能持續(xù)自外界引進(jìn)較低溫氣流，必需在照明裝置中建立一低流阻的冷卻氣流通道；在不使用風(fēng)扇的狀況下，低輸出功率的照 明應(yīng)用除利用低氣流驅(qū)動力的自然循環(huán)散熱外，也能通過大的散熱面積達(dá) 成；然而，在高功率高亮度的照明應(yīng)用中，常因空間或重量的限制及成本的
考慮下，使用風(fēng)扇冷卻對輕化與縮小照明裝置、降低成本及提升散熱效率具
有顯著的效益；現(xiàn)有半導(dǎo)體照明裝置雖已見使用風(fēng)扇的產(chǎn)品，但由于只在鰭 片側(cè)導(dǎo)引冷卻氣流，無法充分發(fā)揮縮小與輕化照明裝置的效益，且無法充分 顯現(xiàn)強(qiáng)制氣流的散熱效果而影響照明裝置的穩(wěn)定性與使用的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有高散熱效率的照明裝置，并提供一種該 照明裝置所采用的光引擎。
一種照明裝置，包括 一光學(xué)室，包括至少一光源及一出光通道，用以 提供所需的照明亮度與發(fā)光特性及光源保護(hù)； 一電氣室，用以提供該光源所 需的驅(qū)動電源、控制電路及電源管理；及一散熱室，設(shè)于該光學(xué)室與電氣室 之間，該散熱室包括一散熱器及一風(fēng)扇，該散熱器具有一實(shí)心體及呈放射狀 分布于實(shí)心體的周面的若干鰭片，該實(shí)心體靠近光學(xué)室的一端與光源熱接
觸，以傳輸該光源發(fā)光時所釋放的熱量，該實(shí)心體于靠近電氣室的一端向內(nèi) 凹陷形成一腔體，該腔體內(nèi)靠近光源的一端的周邊對應(yīng)于各鰭片之間設(shè)置有 若干氣孔，以形成一導(dǎo)引冷卻氣流流經(jīng)該空腔的氣流通道，該風(fēng)扇設(shè)于散熱 器與電氣室之間，由該風(fēng)扇導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)該散熱器的鰭片間，另一 部分流經(jīng)由腔體及氣孔所形成的氣流通道。
一種光引擎，包括至少一光源、 一散熱器及一風(fēng)扇，該散熱器具有一實(shí) 心體及呈放射狀分布于實(shí)心體的周面的若干鰭片，該實(shí)心體的一端與光源熱 接觸，以傳輸光源發(fā)光時所釋放的熱量，該實(shí)心體于另一端向內(nèi)凹陷形成一 腔體，該腔體內(nèi)靠近光源的 一端的周邊對應(yīng)于各鰭片之間設(shè)置有若干氣孔， 以形成一導(dǎo)引冷卻氣流流經(jīng)該腔體的氣流通道，該風(fēng)扇設(shè)于散熱器上，由該 風(fēng)扇導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)該散熱器的鰭片間，另 一部分流經(jīng)由腔體及氣孔 所形成的氣流通道。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明運(yùn)用在照明裝置中建立 一新的低流阻冷卻氣流通道的技術(shù)手段，除導(dǎo)引氣流強(qiáng)制通過各鰭片外，并通過該腔體形成另一新的氣流通道，進(jìn)一 步大幅強(qiáng)化光引擎的散熱效率。
本發(fā)明提供一種具有散熱鰭片及實(shí)心體的光引擎，該實(shí)心體于靠近電氣 室的一端面向內(nèi)凹陷形成一腔體，達(dá)到輕化光引擎的目的，且同時擴(kuò)增散熱 面積達(dá)到強(qiáng)化光引擎的散熱功效。
本發(fā)明提供一種具有散熱鰭片及實(shí)心體的光引擎，通過在實(shí)心體上于該 腔體靠近光源的端部的周邊設(shè)置有分別對應(yīng)于這些鰭片之間的若干氣孔，導(dǎo) 引氣流強(qiáng)制通過該腔體形成一新的氣流通道，進(jìn)一步強(qiáng)化光引擎的散熱效 果。
本發(fā)明結(jié)合在腔體內(nèi)壁所擴(kuò)增的散熱面積，及由其中的若干氣孔導(dǎo)引氣 流強(qiáng)制通過該擴(kuò)增的散熱面積所形成一新增的氣流通道，使本發(fā)明光引擎的 散熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，從而確保應(yīng)用在半導(dǎo)體照明上獲致低結(jié)點(diǎn)溫度的 高效率照明效果。
本發(fā)明以模塊化的高效率光引擎為核心，結(jié)合同步降低吸熱熱阻與散熱 熱阻的技術(shù)手段，提供一種整合光學(xué)室、散熱室及電氣室的通用照明裝置結(jié) 構(gòu)，以達(dá)半導(dǎo)體照明裝置在設(shè)計及工藝上的系統(tǒng)化。


下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1是本發(fā)明照明裝置及其光引擎第一實(shí)施例的組裝剖面示意圖。
圖2是圖1所示光引擎的仰視圖。 圖3是圖1所示光引擎的立體圖。
圖4是本發(fā)明照明裝置及其光引擎第二實(shí)施例的組裝剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明照明裝置及其光引擎第一實(shí)施例的組裝剖面示意圖，圖2 是圖1所示光引擎的仰視圖，圖3是圖1所示光引擎的立體圖；該照明裝置 100主要包括一光學(xué)室10、 一散熱室20及一電氣室30。其中
光學(xué)室10包括一光源11及一出光通道12,其設(shè)置于散熱室20前方， 該光源11包括由至少一半導(dǎo)體發(fā)光芯片所組成的透明封裝發(fā)光體lll(Emitter)、若干電極112及位于發(fā)光體111底部的至少一散熱基板113的 一體成型件(圖2所示)，可經(jīng)由電線115將設(shè)于電氣室30中的驅(qū)動電源與該 光源11的電極112之間電連接而發(fā)光，并使該散熱基板113與散熱室20中 散熱器22的實(shí)心體221的吸熱面223緊密熱接觸，以傳輸及移除該光源11 發(fā)光時釋出的熱量；在本實(shí)施例中，該散熱基板113與實(shí)心體221的吸熱面 223之間的緊密熱接觸可先在兩者之間涂抹一層熱界面材料(TIM)，再將已套 裝電絕緣片的若干螺絲(圖未示)分別通過散熱基板113上的若干固定孔114, 以便鎖固于實(shí)心體221的吸熱面223所設(shè)螺孔達(dá)成，也可通過回焊方式將散 熱基板113直接黏貼(SMT)于該吸熱面223上達(dá)成；所述光源11與實(shí)心體 221的吸熱面223之間的緊密熱接觸還可通過先對實(shí)心體221的吸熱面223 進(jìn)行電絕緣處理，然后在該經(jīng)電絕緣處理的吸熱面223上鋪設(shè)基板電路如銅 鉑基板電路，再將半導(dǎo)體發(fā)光芯片與所述基板電路電連接并于半導(dǎo)體發(fā)光芯 片外包覆一透明封裝體而達(dá)成，采用此種方式的光源不包含散熱基板113， 從而避免散熱基板113與吸熱面223之間接觸熱阻的產(chǎn)生，光源11所產(chǎn)生 的熱量可直接由吸熱面223吸收并予以快速散發(fā)，可進(jìn)一步提升散熱效率。 為方便敘述，本實(shí)施例及以下的實(shí)施例皆僅以包含有散熱基板113的光源11 予以說明，實(shí)際上，各實(shí)施例中的光源11皆可用上述不含散熱基板113的 光源替代。
出光通道12包括一光杯121及一導(dǎo)光罩122,其中光杯121為由光源 11向外擴(kuò)散的一錐形反射面，設(shè)在光杯121中央的通孔(未標(biāo)示)供透明封裝 發(fā)光體111凸伸至光杯121，導(dǎo)光罩122為包括至少一光學(xué)透鏡123的罩蓋， 以提供照明裝置100所需的照明亮度與發(fā)光特性及光源保護(hù)功能。
在實(shí)際應(yīng)用時，上述光源11有可能由若干分離的單一光源組合而成， 此時出光通道12中的光杯121及導(dǎo)光罩122可以是對應(yīng)于這些分離的光源 分開設(shè)置，也可以只用一個光杯121及導(dǎo)光罩122的配置。
散熱室20設(shè)于該光學(xué)室IO與電氣室30之間，包括一散熱器22及一風(fēng) 扇23;其中該風(fēng)扇23設(shè)置于散熱器22與電氣室30之間，并由該散熱器22、 風(fēng)扇23及光源11組成一光引擎21，該散熱器22包括一位于中央的實(shí)心體 221及呈放射狀分布于該實(shí)心體221的周面的若干鰭片222，該實(shí)心體221 靠近光學(xué)室IO—端的吸熱面223與光源11緊密熱接觸，以發(fā)揮高效率傳輸該散熱器23的若干鰭片222之中有部分鰭片22的端部沿實(shí)心體221的 軸向分別設(shè)置有一固定槽224，在所述固定槽224中可插入一支撐桿或螺桿 (圖未示)用以將散熱室20、扇框231、電氣室30、光學(xué)室10結(jié)合成一照明 燈具，并在風(fēng)扇23的扇框231與電氣室30的底座34之間形成有透氣間隔 232以作為風(fēng)扇23運(yùn)作時的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)口 ，其中該支撐桿的 一端螺鎖于電氣 室30周邊所設(shè)對應(yīng)的定位孔(圖未示)中，另一端則螺鎖于光學(xué)室IO周邊所 設(shè)對應(yīng)的定位孔(圖未示)中達(dá)成。
該散熱器22的實(shí)心體221于靠近電氣室30的一端面向內(nèi)凹陷形成一腔 體225，除可達(dá)到輕化光引擎21的目的外，也可使該散熱器22的散熱面積 由原有的若干鰭片222擴(kuò)增至腔體225的內(nèi)壁，達(dá)到強(qiáng)化光引擎21的散熱 效果。
為進(jìn)一步強(qiáng)化本發(fā)明的光引擎21的散熱效果，實(shí)心體221上于該腔體 225靠近光源11的端部的周邊設(shè)置有分別對應(yīng)于這些鰭片232之間的若干氣 孔226，不論通過風(fēng)扇23朝該光引擎21吹風(fēng)或吸風(fēng)，均能導(dǎo)引外界冷卻氣 流通過該腔體225，形成冷卻氣流通過既有鰭片222外的另 一新的氣流通道， 即風(fēng)扇23所導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)散熱器22的鰭片222間，另 一部分流經(jīng) 由腔體225及氣孔226所形成的氣流通道，以進(jìn)一步強(qiáng)化光引擎21的散熱 效果，從而可獲致低結(jié)點(diǎn)溫度的高效率照明。
該散熱器22結(jié)合所述腔體225內(nèi)壁所擴(kuò)增的散熱面積，并通過風(fēng)扇23 使實(shí)心體221的若干氣孔226導(dǎo)引氣流強(qiáng)制通過該擴(kuò)增的散熱面積，不但使 該光引擎21的導(dǎo)熱距離顯著縮短，且結(jié)合擴(kuò)增的散熱面積與新氣流通道的 散熱效益，使該光引擎21散熱能力遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，從而確保該照明裝置 100發(fā)揮高效率與穩(wěn)定的光輸出效果。
電氣室30包括一電路板31、 一護(hù)罩32及一燈頭33，該電路板31是與 光源11的電4及112及與電源電連接，上述電氣室30中的電源除可為電池或 電瓶等直流電源外，也可透過電源轉(zhuǎn)換器將交流市電轉(zhuǎn)換為適合該光源11 的直流電源，本實(shí)施例〗叉以燈頭33與市電連接的方式"i兌明，以4荅配該電路 板31提供該光源11的驅(qū)動電源及照明裝置IOO的電源管理；該護(hù)罩32是 罩蓋該電路板31的一殼體，該護(hù)罩32的底部鎖固一底座34，該底座34設(shè)有若干通孔(圖未示)供電線115穿設(shè)以電連接光源11的電極112及電路板 31，本實(shí)施例的電氣室30與散熱室20通過該底座34形成氣流隔離并相隔 一段距離，因此在風(fēng)扇23及電氣室30之間留有一透氣間隔232,作為風(fēng)扇 23運(yùn)作時的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)口；該護(hù)罩32的內(nèi)壁設(shè)有若干定位座321以便與電 路板31上所設(shè)對應(yīng)的定位柱311接合以固定電路板31;該護(hù)罩32頂部設(shè)有 若干氣孔322,以便將電路板31產(chǎn)生的熱量散出。
圖4是本發(fā)明照明裝置及其光引擎第二實(shí)施例的組裝剖面示意圖；本實(shí) 施例與前述實(shí)施例的主要區(qū)別在于電氣室30與風(fēng)扇23之間不需設(shè)置透氣 間隔，電氣室30的底座44設(shè)有與散熱室20氣流順暢相通的若干大面積氣 孔441，并在該護(hù)罩32頂部i殳有與外界氣流順暢相通的若干大面積氣孔322, 以及罩蓋于所述氣孔322的防塵罩45，以便當(dāng)風(fēng)扇23啟動時將流經(jīng)散熱器 22的氣流導(dǎo)入電氣室30并連同電路板31產(chǎn)生的少量熱量一并散出；同理， 當(dāng)風(fēng)扇23朝光引擎21吹拂時也可透過護(hù)罩32頂部所設(shè)置的該若干氣孔322 將外界的冷空氣引入照明裝置100;由以上所述可知本實(shí)施例的照明裝置因 具有順暢相通的低流阻氣流通道，可進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明光引擎21的散熱效 果，從而確保應(yīng)用在半導(dǎo)體照明上獲致低結(jié)點(diǎn)溫度的高效率照明效果。
由上述的實(shí)施方式已進(jìn)一步清楚說明本發(fā)明的技術(shù)特征及達(dá)成的功效， 包括
(1) 本發(fā)明運(yùn)用在照明裝置中建立一新的低流阻冷卻氣流通道的技術(shù)手 段，除導(dǎo)引氣流強(qiáng)制通過各既有鰭片外，并通過該腔體形成一新的氣流通道， 進(jìn)一步大幅強(qiáng)化散熱效率。
(2) 本發(fā)明提供一種具有散熱鰭片及實(shí)心體的光引擎，在該實(shí)心體于靠近 電氣室的一端面向內(nèi)凹陷形成一腔體，達(dá)到輕化光引擎的目的，且同時因擴(kuò) 增散熱面積達(dá)到強(qiáng)化光引擎的散熱效果。
(3) 本發(fā)明提供一種具有散熱鰭片及實(shí)心體的光引擎，通過在所述實(shí)心體 上于該腔體靠近光源的端部的周邊設(shè)置有分別對應(yīng)于這些鰭片之間的若干 氣孔，導(dǎo)引氣流強(qiáng)制通過該腔體形成一新的氣流通道，進(jìn)一步強(qiáng)化光引擎的 散熱效果。
(4) 本發(fā)明結(jié)合在腔體內(nèi)壁所擴(kuò)增的散熱面積，及由其中的若干氣孔導(dǎo)引 氣流強(qiáng)制通過該擴(kuò)增的散熱面積所形成一新增的冷卻氣流通道，使本發(fā)明光引擎的散熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，從而確保應(yīng)用在半導(dǎo)體照明上獲致低結(jié)點(diǎn) 溫度的高效率照明效果。
(5)本發(fā)明以模塊化的高效率光引擎為核心，結(jié)合同步降低吸熱熱阻與散 熱熱阻的技術(shù)手段，提供一種整合光學(xué)室、散熱室及電氣室的通用照明裝置 結(jié)構(gòu)，以達(dá)半導(dǎo)體照明裝置在設(shè)計及工藝上的系統(tǒng)化。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離 本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā) 明所要求保護(hù)的范圍的內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括一光學(xué)室，包括至少一光源及一出光通道，用以提供所需的照明亮度與發(fā)光特性及光源保護(hù)；一電氣室，用以提供該光源所需的驅(qū)動電源、控制電路及電源管理；及一散熱室，設(shè)于該光學(xué)室與電氣室之間，包括一散熱器，該散熱器具有一實(shí)心體及呈放射狀分布于實(shí)心體的周面的若干鰭片，該實(shí)心體靠近光學(xué)室的一端與光源熱接觸，以傳輸該光源發(fā)光時所釋放的熱量，該實(shí)心體于靠近電氣室的一端向內(nèi)凹陷形成一腔體，該腔體內(nèi)靠近光源的一端的周邊對應(yīng)于各鰭片之間設(shè)置有若干氣孔，以形成一導(dǎo)引冷卻氣流流經(jīng)該空腔的氣流通道；及一風(fēng)扇，設(shè)于散熱器與電氣室之間，由該風(fēng)扇導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)該散熱器的鰭片間，另一部分流經(jīng)由腔體及氣孔所形成的氣流通道。
2. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述電氣室包括一電路板、 一護(hù)罩及一底座，所述電路板收容在護(hù)罩內(nèi)，該底座設(shè)于護(hù)罩靠近散熱室 的一端。
3. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于所述電氣室與散熱室之間相 隔一段距離，于所述風(fēng)扇與底座之間形成有一透氣間隔，以作為風(fēng)扇運(yùn)作 時的進(jìn)風(fēng)或排風(fēng)口。
4. 如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于該護(hù)罩頂部設(shè)有若干氣孔， 以便將電路板產(chǎn)生的熱量散出。
5. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于所述底座設(shè)有與散熱室氣流 順暢相通的若干氣孔，該護(hù)罩頂部也設(shè)有與外界氣流順暢相通的若干氣 孔。
6. 如權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于該護(hù)罩上還設(shè)有罩蓋于護(hù)罩 頂部所設(shè)氣孔的一防塵罩。
7. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于所述電路板上設(shè)有若干定位 柱，該護(hù)罩的內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)有若干定位座，通過所述定位柱與定位座的接合 以固定電路板。
8. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述散熱器的一部分鰭片的 端部沿實(shí)心體的軸向設(shè)置有固定槽。
9. 一種光引擎，包括至少一光源；一散熱器，該散熱器具有 一 實(shí)心體及呈放射狀分布于實(shí)心體的周面的若 干鰭片，該實(shí)心體的一端與光源熱接觸，以傳輸光源發(fā)光時所釋放的熱量， 該實(shí)心體于另 一端向內(nèi)凹陷形成一腔體，該腔體內(nèi)靠近光源的一端的周邊 對應(yīng)于各鰭片之間設(shè)置有若干氣孔，以形成一導(dǎo)引冷卻氣流流經(jīng)該腔體的 氣流通道；及一風(fēng)扇，設(shè)于散熱器上，由該風(fēng)扇導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)該散熱器的鰭 片間，另一部分流經(jīng)由腔體及氣孔所形成的氣流通道。
10. 如權(quán)利要求9所述的光引擎，其特征在于所述散熱器的一部分鰭片的端 部沿實(shí)心體的軸向設(shè)置有固定槽。
全文摘要
一種照明裝置包括一光學(xué)室、一電氣室及一設(shè)于光學(xué)室與電氣室之間的散熱室；光學(xué)室包括至少一光源及一出光通道；散熱室包括一散熱器及一風(fēng)扇，該散熱器具有一實(shí)心體及呈放射狀分布于實(shí)心體的周面的若干鰭片，該實(shí)心體靠近光學(xué)室的一端與光源熱接觸，該實(shí)心體于靠近電氣室的一端向內(nèi)凹陷形成一腔體，該腔體內(nèi)靠近光源的一端的周邊對應(yīng)于各鰭片之間設(shè)置有若干氣孔，以形成一導(dǎo)引冷卻氣流流經(jīng)該空腔的氣流通道，該風(fēng)扇設(shè)于散熱器與電氣室之間，由該風(fēng)扇導(dǎo)引的氣流一部分流經(jīng)該散熱器的鰭片間，另一部分流經(jīng)由腔體及氣孔所形成的氣流通道。
文檔編號H01L23/367GK101566326SQ200810066780
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者劉泰健 申請人:富準(zhǔn)精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻準(zhǔn)精密工業(yè)股份有限公司