专利名称：高功率发光二极管灯及其发光二极管元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高功率发光二极管(Light Emitting Diode; LED)灯及其LED元件。
背景技术：
近几年来，白光发光二极管(LED)是最被看好且最受全球瞩目的新兴产品。它具 有体积小、耗电量低、寿命长和反应速度佳等优点，能解决过去白炽灯泡所难以克服的 问题。LED应用于显示器背光源、迷你型投影机、照明及汽车灯源等市场越来越获得重 视。目前欧美和日本等国基于节约能源与环境保护的共识，都在积极开发白光发光二极 管作为本世纪照明的新光源。再加上目前许多国家的能源都仰赖进口，使得它在照明市 场上的发展极具价值。根据专家评估，日本如果是将所有白炽灯以白光发光二极管取代， 那么每年可省下1 2座发电厂的发电量，间接减少的耗油量达10亿升，而且在发电过程 中所排放的二氧化碳也会减少，进而抑制了温室效应。基于上述内容，目前欧美和日本 等先进国家都投入了非常多的人力推动研发。预计在未来十年内，可以普遍替代传统的 照明器具。然而，对于照明用的高功率LED而言，其输入LED的功率约只有15 209fc转换成光， 其余80~85%转换成热。这些热如果无法适时逸散至环境，将使得LED元件的界面温度过 高而影响其发光强度及使用寿命。因此，LED元件的热管理问题越来越受到重视。参看图l, 一传统MR-16规格的高功率LED灯10包含一杯状灯壳11、 一灯座12、两个 插电接脚13、 一LED元件14、导线15、 一绝缘片16、 一透镜17及一镜盖18。所述LED元 件14固设于所述绝缘片16上，通过导线15连接至灯座12中，再利用插电接脚13连接电源 使得所述LED元件14发光。 一般的杯状灯壳ll内部表面不具有反射效果，而需加设透镜 17将LED元件14的光线有效发出。所述灯盖18用于固定所述透镜17。此外，还将透镜17 以一反射镜面替代，以加强LED光线的射出效果。然而，上述传统的LED灯均需要额外设置透镜或反射镜面以有效发出LED光线，而 额外增加成本负担；且因为LED元件设置于一绝缘板上，其散热效果较差，造成LED灯
因为整体散热不良而光强度快速衰竭。传统的LED灯因设计上不易达到小体积及高散热效果，其LED光源无法设置于弧形杯状灯壳的焦点(底部)附近，造成LED光源的放置点超过弧形杯状灯壳总深度的50免， 也就是Hl/Ht>0.50，其中HT是弧形杯状灯壳的总垂直深度，H^是LED元件的表面至杯状灯壳的底部的垂直距离，因LED光源的放置点过高，如果没有透镜矫正光线，所述 LED灯将因过度发散光线而失去使用性，但如果加上透镜则造成成本增加及散热不容易 的问题。再者，当LED元件损坏时，必须更换整组LED灯，相当不符合经济效益。发明内容本实用新型提供一种高功率LED灯及其LED元件，其结构简单无需透镜或灯罩的设 置，且具有良好的散热效果，不仅可提升LED元件的寿命，且可降低制作成本。再者， 本实用新型的LED元件可自所述LED灯中拆卸，所以当LED元件损坏时，仅需替换其中 的LED元件即可，因而可进一步降低维护成本。本实用新型的高功率LED灯包含一杯状灯壳、一LED元件、 一转接环以及一电路板。 所述杯状灯壳的内表面是一反射曲面，可将设置于其底部的一LED元件所发出的光进行 反射，进而提升LED元件的发光效率。所述转接环供所述LED元件固设连接。所述电路 板作为提供所述LED元件电源的界面。如果HT代表所述杯状灯壳的总垂直深度，Hl代表 所述LED元件的表面至所述杯状灯壳底部的垂直距离，LED元件的置放位置有 0.05〈H美〈0.35的关系。优选地，所述转接环内面设有母螺纹，而所述LED元件侧面则设有相应的公螺纹， 藉此，可将所述LED元件锁固于所述转接环中。所述电路板包含一导电接点，其连接所 述LED元件的底部，作为正极连接；所述LED元件侧面的公螺纹则作为负极连接。通过 上述公、母螺纹的设置，可轻易替换损坏的LED元件，而无需更换整组的LED灯。本实用新型的高功率LED元件包含一LED封装件、 一环体以及一电极片，其为层叠 设置。所述LED封装件包含LED管芯，所述环体则设置于所述LED封装件下方。所述电 极片设置于所述环体下方，且包含穿设于所述环体的一直立柱，所述直立柱的顶端连接 所述LED封装件底部。所述电极片及环体分别作为所述LED元件的正、负电极。本实用新型的高功率LED灯不仅结构简单，且转接环及杯状灯壳均具有散热效果， 再加上无透镜或灯罩的设置，可将散热效果进一步提升，从而解决目前困扰高功率LED 灯最严重的散热问题。
图1是常规的高功率LED灯的分解示意图； 图2是本实用新型第一实施例的高功率LED灯的分解示意图； 图3 (a)是本实用新型第一实施例的高功率LED灯的组合时的立体状态示意图； 图3 (b)是本实用新型第一实施例的高功率LED灯的侧视图； 图4是本实用新型第二实施例的高功率LED灯的分解示意图； 图5是本实用新型第二实施例的高功率LED灯的组合时的立体状态示意图；以及 图6是本实用新型的LED元件的分解示意图。
具体实施方式
图2、 3 (a)及3 (b)为本实用新型第一实施例的高功率LED灯的示意图；图2为其 分解示意图，图3 (a)显示组合时的立体状态，图3 (b)则为其侧视图。参看图2， 一高功率LED灯20包含一杯状灯壳21、 一灯座22、 一散热胶体23、 一电路 板24、 一转接环26及一LED元件27。因为一般高功率LED可承受的电压为3.4V及350 mA，所以与MR-16规格的传统卤素 灯所用的12 V或110V相比，高功率LED灯需要所述电路板24用于电压转换。所述电路板 24有两个插电接脚25以连接电源，且具有一导电接点241用于LED元件27正极的导电连 接。所述电路板24结合散热胶体23配合灯座22内部形状而设置于其中。所述转接环26内 具有母螺纹261，所述母螺纹261相应于所述LED元件27的公螺纹271，供所述LED元件27 锁固。另外，本实施例中所述转接环26可由金属制成，因为其直接以螺牙接触所述LED 元件27，可进一步增加散热功效。参看图3 (a),所述杯状灯壳21的内表面是设置反射曲面211，以将所述LED元件27 发出的光线有效射出。所述高功率LED灯20组合后，因为LED元件27设置于杯状灯壳21 的底部，即接近所述反射曲面211的焦点位置，而具有更佳的射出效果。图3 (b)为图3 (a)的高功率LED灯20的侧面图，HT是杯状灯壳21的总垂直深度，Hl是LED元件27的表 面至杯状灯壳21的底部的垂直距离，其中Ht对HT的比率为0.01<Hi7HT<0.50,优选的比 率为0.03<HL/HT<0.40，最佳的比率为0.05<HL/HT<0.35。图4及5为本实用新型第二实施例的高功率LED灯的示意图图4为其分解示意图，图 5则显示组合时的立体状态。与第一实施例的高功率LED灯20相比较，第二实施例的高功 率LED灯30增设一散热罩28于所述LED元件27与所述转接环26之间，可进一步提升散热 效果。图6为所述LED元件27的分解示意图，其包含一LED封装件272、 一环体273、 一绝缘 胶层274以及一电极片275，其为层叠设置。所述LED封装件272是LED管芯277封装的组 件。所述LED封装件272与所述环体273以点锡膏或银胶或导热胶片经回流或高温固化粘 着而成。所述电极片275中央凸设一直立柱276，穿过所述绝缘胶层274及环体273的中央
孔洞而连接所述LED封装件272的底部，作为所述LED封装件272的正极。相对地，连接 所述转接环26的所述环体273的公螺纹271作为所述LED封装件272的负极。所述绝缘胶层 274叠设于所述电极片275与所述环体273之间，用于正、负极绝缘。所述绝缘胶层274的 热传导系数大于1.0W/mK。本实用新型的高功率LED灯20或30因无需传统的透镜或灯罩的设置，而直接将LED 元件27暴露于空气中，再加上转接环26、杯状灯壳21及散热胶体23等均具有散热功效， 因此可有效逸散所述LED元件27所散发的热，而得增进所述LED元件27的使用寿命。另 外，当所述LED元件27损坏时，直接更换即可，无需更换整组LED灯20或30,可大幅减 少使用者的维护成本。本实用新型的技术内容及技术特点己揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基 于本实用新型的教示及揭示而作种种不脱离本实用新型精神的替换及修改。因此，本实 用新型的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不脱离本实用新型的替 换及修改，并为所附的权利要求书所涵盖。
权利要求1.一种高功率发光二极管LED灯，其特征在于包含一杯状灯壳，其内表面是一反射曲面；一LED元件，设置于所述杯状灯壳底部，其发出的光可经所述反射曲面反射，所述杯状灯壳的总垂直深度与所述LED元件的表面至所述杯状灯壳底部的垂直距离之比大于0.05且小于0.35；一转接环，可供所述LED元件固设连接；以及一电路板，作为提供所述LED元件电源的界面。
2. 根据权利要求1所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述LED元件侧面设有 公螺纹，所述转接环设有相应的母螺纹，供所述LED元件锁固。
3. 根据权利要求1所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述电路板包含一导电 接点，其连接所述LED元件的底部，作为正极连接。
4. 根据权利要求1所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于另外包含一设于所述杯状灯壳底部的灯座，其中所述电路板结合导热胶体而设置于所述灯座中。
5. 根据权利要求1所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于另外包含一散热罩，设 置于所述LED元件与转接环之间。
6. 根据权利要求2所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述LED元件包含一LED封装件，包含至少一LED管芯；一环体，设置于所述LED封装件下方，且其侧面包含所述公螺纹； 一电极片，设置于所述环体下方，且包含穿设于所述环体的一直立柱，所述直立 柱的顶端连接所述LED封装件底部；以及一绝缘胶层，叠设于所述电极片与所述环体之间，用于正、负极绝缘。
7. 根据权利要求6所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述电极片作为所述 LED元件的正极。
8. 根据权利要求6所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述公螺纹作为所述 LED元件的负极。
9. 根据权利要求6所述的高功率发光二极管LED灯，其特征在于所述绝缘胶层的热传导 系数大于l.O W/mK。
10. —种高功率LED元件，用于装设于一高功率LED灯，所述LED灯包含一内有母螺纹的转接环，其特征在于所述高功率LED元件包含 一LED封装件，包含至少一LED管芯；一环体，设置于所述LED封装件下方，且其侧面包含与所述母螺纹相应的公螺纹; 一电极片，设置于所述环体下方，且包含穿设于所述环体的一直立柱，所述直立 柱的顶端连接所述LED封装件底部；以及一绝缘胶层，叠设于所述电极片与所述环体之间，用于正、负极绝缘。
11. 根据权利要求10所述的高功率LED元件，其特征在于所述环体与所述转接环电气连 接于LED元件的负极。
12. 根据权利要求10所述的高功率LED元件，其特征在于所述电极片作为所述LED元件 的正极，所述环体侧面的公螺纹作为所述LED元件的负极。
专利摘要本实用新型的高功率LED灯包含一杯状灯壳、一LED元件、一转接环以及一电路板。所述杯状灯壳的内表面是一反射曲面，可将设置于其底部的所述LED元件所发出的光进行反射，进而提升LED元件的发光效率；LED元件所在的位置具有比率关系0.05＜H<sub>L</sub>/H<sub>T</sub>＜0.35，其中H<sub>T</sub>是杯状灯壳的总垂直深度，H<sub>L</sub>是LED元件的表面至杯状灯壳底部的垂直距离。所述转接环供所述LED元件固设连接。所述电路板作为提供所述LED元件电源的界面。所述LED元件包含一LED封装件、一环体、一电极片及一绝缘胶层，其为层叠设置。所述电极片设置于所述环体下方，且包含穿设于所述环体的一直立柱，所述直立柱的顶端连接所述LED封装件底部。所述绝缘胶层叠设于所述电极片与所述环体之间，用于正、负极绝缘。
文档编号F21S2/00GK201047510SQ20072000498
公开日2008年4月16日 申请日期2007年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者游志明, 王仁杰, 王绍裘, 黄协章 申请人:聚鼎科技股份有限公司