专利名称：具有移热与光电能量转换功能的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有移热与光电能量转换功能的照明装置，尤其是有关于 一种使用双相移热单元的具有移热与光电能量转换功能的照明装置。
背景技术：
现今人类能源的来源不外乎以水力、燃煤、石油及核能动力等，架构出方 便、快速的现代科技文明，但是因燃煤、石油等以燃烧产生动力的能源，及核 能动力等能源型态，都会造成相当大的污染，并且会产生无法补救的公害问题， 故在环境保护主义日渐抬头的今天，对于无污染、无公害且最经济的能源-太
阳能的使用，已愈来愈受到重视。另外根据欧盟WEEE与RoHS规范，目前 市场出售的户外照明光源为高压钠灯与水银灯，具有严重耗能、环保及使用寿 命问题，在未来即将被限用为必然之趋势。
目前LED尚未能达到高效率高亮度的效能主要受限于发光效率、光形与 散热问题，包括光学系统及系统散热等问题。若上述发光效率与散热问题得以 顺利解决，将可直接提高LED的亮度与寿命。近年来用于商业化的太阳能硅 片多以单晶硅、多晶硅及非晶硅为主，且面积与发电量成正比，但光电转换效 率皆不超过20%。为提高光电转换效率，近来引进应用于太空卫星发电用的 III-V族硅片为其供电来源，其优点为光电转换效率可提升至30%以上，虽然 III-V族硅片价格较高，但在应用上通常以大面积的聚光透镜配合较小面积的 硅片，以达到低成本高光电转换效率的要求。因小面积的硅片在光电转换的产 生过程中容易造成硅片的热量累积且不易消除，造成温度上升光电转换效能衰 退。
现行的LED户外照明系统中，有些种类的辅助电源是来自太阳能，但此 类的太阳能转换效率低并无法实际达到电能自主的功能，尤其需要大尺寸的太 阳能面板，应用效率差。
相关的在先技术如中国台湾专利第M314849号，该专利公开一种具有散热模块的聚焦式太阳能板结构，其中太阳能硅片上的热量会先传递至金属基板 上，再通过金属基板传递至均热片上。该专利的缺点为由于传热路径增加， 会使得热阻也增加；此外，该专利亦无法整合发光与发电的发热源件于同一散 热模块上(发热源与散热体位于不同平面上会减少可散热面积)。
中国台湾专利第M272940号则公开-,中具散热功效的路灯，其中的散热 鳍片可帮助LED路灯达到大面积与快速散热功效，而太阳能板则可收集太阳 光并转换为电能以达到节能效果。然而该专利的缺点为LED与太阳能硅片 并未整合，使得整体体积较大；另外，LED的散热机制沿用传统散热鳍片， 而且因为鳍片包含在系统内部的原故，使得散热效率差。
因此，本申请的发明人研究出一种具有移热与光电能量转换功能的照明装 置，其可克服公知技术的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有移热与光电能量转换功能 的照明装置，其直接将太阳能光电转换硅片、发光照明装置及高效率双相移热 装置结合，以取代现有传统外接独立式中大型太阳能面板，并实现模块小型化 的目的。
为实现上述目的，本发明提供一种具有移热与光电能量转换功能的照明装 置，包含 一个双相移热单元，具有相异的第一平面与第二平面； 一导热绝缘 膜，设置于该双相移热单元上，该导热绝缘膜上设有电路布局； 一光电转换单 元，设置于该双相移热单元一端的第一平面上的导热绝缘膜上，且该光电转换 单元与电路布局电性连接； 一发光单元，设置于该双相移热单元一端的第二平 面上的导热绝缘膜上，且该发光单元与该电路布局电性连接； 一散热单元设置 于该双相移热单元另一端的第一平面与第二平面的至少一个之上；以及一电能 储存单元，与该电路布局电性连接；其中，该光电转换单元将接收的光能转换 为电能，该发光单元则将接收的电能转换为光能。
为实现上述目的，本发明提供另一种具有移热与光电能量转换功能的照明 装置，包含 一个双相移热单元，具有相异的第一平面与第二平面； 一导热绝 缘膜，设置于该双相移热单元上，该导热绝缘膜上设有电路布局； 一光电转换 单元，设置于该双相移热单元一端的第一平面上的导热绝缘膜上，且该光电转换单元与电路布局电性连接； 一聚光单元，设置于光电转换单元之上； 一发光 单元，设置于该双相移热单元一端的第二平面上的导热绝缘膜上，且该发光单 元与该电路布局电性连接； 一散热单元设置于该双相移热单元另一端的第一平 面与第二平面的至少一个之上；以及一电能储存单元，与该电路布局电性连接； 其中，该光电转换单元将接收的光能转换为电能，该发光单元则将接收的电能 转换为光能。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1A为本发明具有移热与光电能 图1B为本发明具有移热与光电能 图1C为本发明具有移热与光电能 图2A为本发明具有移热与光电能i 体图2B为本发明具有移热与光电能〗 面图3A为本发明具有移热与光电能〗
图3B为本发明具有移热与光电能』 立体图3C为本发明具有移热与光电能j 分解图4A为本发明具有移热与光电育 例，其为立体图；以及
图4B为本发明具有移热与光电會 例，其为剖面图。
其中，附图标记
1照明装置
2照明装置
量转换功能的照明装置的侧视图； 量转换功能的照明装置的立体图； 量转换功能的照明装置的分解图； 匱转换功能的照明装置的一实施例的立
匱转换功能的照明装置的 一实施例的剖
匱转换功能的照明装置的另 一 实施例的
匱转换功能的照明装置的另 一实施例的
匱转换功能的照明装置的另 一实施例的
'巨量转换功能的照明装置的 一应用实施
巨量转换功能的照明装置的一应用实施3照明装置
4照明装置
10双相移热单元
11导热绝缘膜
12光电转换单元
13发光单元 14散热单元 15电能储存单元 20双相移热单元 21导热绝缘膜 22光电转换单元 23发光单元 24散热单元 30双相移热单元 31导热绝缘膜 32光电转换单元 33发光单元 34散热单元 35电能储存单元 40双相移热单元 41导热绝缘膜 42光电转换单元 43发光单元 44散热单元 320聚光单元 420聚光单元 2a灯罩 4a灯罩 10a第一平面 10b第二平面30a第一平面 30b第二平面
具体实施例方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，将参照附 图并配合实施例详细说明如下，但以下附图及实施例仅为辅助说明，本发明并 不限于附图及实施例。
请参见图1A、图IB与图1C;其中图1A为本发明具有移热与光电能量 转换功能的照明装置的侧视图，图1B为本发明具有移热与光电能量转换功能 的照明装置的立体图，图1C则为图IB的分解图。
照明装置l包含双相移热单元IO、导热绝缘膜ll、光电转换单元12、 发光单元13、散热单元14以及电能储存单元15。
该双相移热单元10为平板状均热板且具有一第一平面10a与 一第二平面 10b，该双相移热单元IO例如为平板式热管或回路式热管，且该双相移热单 元10由金属所制成；该双相移热单元10的作用为将一端所接受到的热量，利 用该双相移热单元IO之中所储存工作流体(图中未示出)的相变化来进行移 热，将热量带至另一端(散热端)。
该导热绝缘膜11设置于该双相移热单元10上(于图1A至图1C中，导 热绝缘膜11分别设置于双相移热单元10的第一平面10a与第二平面10b之 上)，且该导热绝缘膜ll上设有电路布局(图中未示出)，该导热绝缘膜ll 的设置目的是为了避免装设于金属所制成的双相移热单元10上的电子元件因 为短路而损毁，该导热绝缘膜11所使用的材料为例如类钻碳材料。
多个光电转换单元12位于该双相移热单元10 —端的第一平面10a上，且 该光电转换单元12设置于导热绝缘膜11上并与电路布局电性连接，该光电转 换单元12可为光电转换硅片(例如为III-V族的太阳能硅片)，其功能是将 接收的光能转换为电能。
此外，于双相移热单元10 —端的第二平面10b上设置有多个发光单元13， 例如发光二极管(LED)、高压汞灯、卤素灯，或光通量高的灯组。该发光 单元13设置于导热绝缘膜11上并与该电路布局电性连接，以将接收的电能转 换为光能，以进行照明。至于散热单元14则设置于该双相移热单元IO另一端的第一平面10a与第 二平面10b之上(亦可仅设置于第--平面10a上，或仅设置于第二平面10b上)， 所述散热单元14呈鳍片状且彼此间为平行配置。
另外，照明装置1还设有与电路布局电性连接的一电能储存单元15 (可 装在壳体或杆体上(图中未示出))，该电能储存单元15为充电式电池。
再请参见图2A与图2B，其为本发明具有移热与光电能量转换功能的照 明装置的应用实施例；其中图2A为立体图，图2B为剖面图。照明装置2包 含双相移热单元20、导热绝缘膜21、光电转换单元22、发光单元23、散热 单元24以及电能储存单元(未示出)，该照明装置2的元件配置与前述实施 例(图1A 图1C)相同，故于此不再赘述。在此实施例中，使用五组照明装 置2彼此相邻成弧状排列(利用焊接或铆接的方式结合)，再以中空的灯罩 2a容纳设置该双相移热单元20、导热绝缘膜21、光电转换单元22及发光单 元23，而散热单元24则向外延伸出灯罩2a之外以利散热。此种配置方式可 作为路灯照明之用。
再请参见图3A、图3B与图3C，其为本发明具有移热与光电能量转换功 能的照明装置的另一实施例；其中图3A为侧视图，图3B为立体图，图3C则 为图3B的分解图。
类似于图1A 图1C的实施例。本实施例中的照明装置3包含双相移 热单元30、导热绝缘膜31、光电转换单元32、聚光单元320、发光单元33、 散热单元34以及电能储存单元35。
该双相移热单元30为平板状均热板且具有一第一平面30a与一第二平面 30b，该双相移热单元30例如为平板式热管或回路式热管，且该双相移热单 元30由金属所制成；该双相移热单元30的作用为将一端所接受到的热量，利 用该双相移热单元30之中所储存工作流体的相变化来进行移热(将热量传递 至另一端进行散热)。
该导热绝缘膜31设置于该双相移热单元30上(在附3A至图3C中， 导热绝缘膜31分别设置于双相移热单元30的第一平面30a与第二平面30b之 上)，且该导热绝缘膜31上设有电路布局(图中未示出)，该导热绝缘膜31 设置目的是为了避免装设于金属所制成的双相移热单元30上的电子元件因为 短路而损毁，该导热绝缘膜31所使用的材料例如为类钻碳材料。多个光电转换单元32位于该双相移热单元30 —端的第一平面30a上，且 该光电转换单元32设置于导热绝缘膜31上并与电路布局电性连接，该光电转
换单元32可为光电转换硅片(例如为m-v族的太阳能硅片)，其功能是将
接收的光能转换为电能。
与先前实施例不同的是，本实施例的光电转换单元32 (例如太阳能硅片) 上方更设有聚光单元320，该聚光单元320可为透镜组、菱镜组，或透镜组与 菱镜组的组合；通过聚光单元320的设置，可将太阳光集中于光电转换单元 32，以提升光电转换单元32的集光面积及效率。
此外，在双相移热单元30 —端的第二平面30b上设置有多个发光单元33， 例如发光二极管(LED)、高压汞灯、卤素灯，或光通量高的灯组。该发光 单元33设置于导热绝缘膜31上并与该电路布局电性连接(当然，亦可使用其 他光源)，以将接收的电能转换为光能，以进行照明。
至于散热单元34则设置于该双相移热单元30另一端的第一平面30a与第 二平面30b之上(亦可仅设置于第一平面30a上，或仅设置于第二平面30b上)， 所述散热单元34呈鳍片状且彼此间为平行配置。
另外，照明装置3还设有与电路布局电性连接的一电能储存单元35 (可 装在壳体或杆体上(图中未示出))，该电能储存单元35为充电式电池。
再请参见图4A与图4B，其为本发明具有移热与光电能量转换功能的照 明装置的应用实施例；其中图4A为立体图，图4B为剖面图。照明装置4包 含双相移热单元40、导热绝缘膜41、光电转换单元42、聚光单元420、发 光单元43、散热单元44以及电能储存单元(未示出)，该照明装置4的元件 配置与前述实施例(图3A 图3C)相同，故于此不再赘述。在此实施例中， 使用五组照明装置4彼此相邻成弧状排列(利用焊接或铆接的方式结合)，再 以中空的灯罩4a容纳设置该双相移热单元40、导热绝缘膜41、光电转换单元 42、聚光单元420及发光单元43，而散热单元44则向外延伸出灯罩4a之外 以利散热。利用此种配置方式作为路灯照明时，其光电转换效能更高。
因此，本发明的具有移热与光电能量转换功能的照明装置由于将太阳能硅 片及发光照明装置整合于同一散热元件，可縮小照明装置的体积及重量；另外， 利用双相移热装置技术可消除小面积硅片所产生的点热源效应，以提高光电转 换效率；此外，本发明由于在双相移热装置的表面上设置印刷电路，因此不需额外的铝质电路板(MCPCB)，可降低成本与热阻。
综上所述，本发明的具有移热与光电能量转换功能的照明装置具有下列优
点
1. 太阳能硅片上的热量直接传递至双相移热装置，可减少传热路径。
2. LED发光源在运作过程中所产生的热量可直接传递至双相移热装置， 减少传热路径。
3. 发热源与散热鳍片在相对两端，散热面积不受影响。
4. 模块整合，可縮减体积。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特征在于，包含一双相移热单元，具有相异的第一平面与第二平面；一导热绝缘膜，设置于该双相移热单元上，该导热绝缘膜上设有电路布局；一光电转换单元，设置于该双相移热单元一端的第一平面上的导热绝缘膜上，且该光电转换单元与电路布局电性连接；一发光单元，设置于该双相移热单元一端的第二平面上的导热绝缘膜上，且该发光单元与该电路布局电性连接；一散热单元，设置于该双相移热单元另一端的第一平面与第二平面的至少一个之上；以及一电能储存单元，与该电路布局电性连接；其中，该光电转换单元将接收的光能转换为电能，该发光单元则将接收的电能转换为光能。
2. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该双相移热单元为均热板。
3. 根据权利要求2所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该均热板为热管。
4. 根据权利要求3所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该热管为平板式热管。
5. 根据权利要求3所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该热管为回路式热管。
6. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该导热绝缘膜为类钻碳薄膜。
7. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该光电转换单元为光电转换硅片。
8. 根据权利要求7所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该光电转换硅片为III-V族的太阳能硅片。
9. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特 征在于，该发光单元为发光二极管。
10. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特征在于，该散热单元呈鳍片状。
11. 根据权利要求1所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置， 包括用于容纳设置该双相移热单元、导热绝缘膜、光电转换单元、发光单元以 及电能储存单元的一中空壳体。
12. —种具有移热与光电能量转换功能的照明装置，其特征在于，包含: 一双相移热单元，具有相异的第一平面与第二平面；一导热绝缘膜，设置于该双相移热单元上，该导热绝缘膜上设有电路布局; 一光电转换单元，设置于该双相移热单元一端的第一平面上的导热绝缘膜 上，且该光电转换单元与电路布局电性连接； 一聚光单元，设置于光电转换单元之上；一发光单元，设置于该双相移热单元一端的第二平面上的导热绝缘膜上， 且该发光单元与该电路布局电性连接；一散热单元，设置于该双相移热单元另一端的第一平面与第二平面的至少 一个之上；以及一电能储存单元，与该电路布局电性连接；其中，该光电转换单元将接收的光能转换为电能，该发光单元则将接收的 电能转换为光能。
13. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该聚光单元为透镜组。
14. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该聚光单元的为菱镜组。
15. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该聚光单元为透镜组与菱镜组的组合。
16. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该双相移热单元为均热板。
17. 根据权利要求16所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该均热板为热管。
18. 根据权利要求17所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该热管为平板式热管。
19. 根据权利要求17所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置其特征在于，该热管为回路式热管。
20. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该导热绝缘膜为类钻碳薄膜。
21. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置其特征在于，该光电转换单元为光电转换硅片。
22. 根据权利要求21所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该光电转换硅片为III-V族的太阳能硅片。
23. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该发光单元为发光二极管。
24. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 其特征在于，该散热单元呈鳍片状。
25. 根据权利要求12所述的具有移热与光电能量转换功能的照明装置 包括用于容纳设置该双相移热单元、导热绝缘膜、光电转换单元、发光单元以及电能储存单元的一中空壳体。
全文摘要
一种具有移热与光电能量转换功能的照明装置，包含一个双相移热单元；设置于该双相移热单元上的导热绝缘膜，该导热绝缘膜上设有电路布局；设置于该双相移热单元一端的光电转换单元与发光单元，该光电转换单元与发光单元位于相异平面上且分别与电路布局电性连接；设置于该双相移热单元另一端的散热单元；以及与该电路布局电性连接的电能储存单元；其中，该光电转换单元将接收的光能转换为电能，该发光单元则据以将电能转换为光能。
文档编号F21S9/00GK101655207SQ20081021086
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月20日 优先权日2008年8月20日
发明者林鸿辉, 王邦吉, 谢瑞青, 陈孟壕 申请人:财团法人工业技术研究院;财团法人国家实验研究院国家太空中心