灯具及其感热控制方法
【专利摘要】一种灯具及其感热控制方法，该灯具包含：一壳体、一发光模块、一导电座、一电源模块及一控制模块。发光模块及导电座分别设置于壳体的两端。电源模块设置于一灯具冷区内，包含至少一热敏感元件。控制模块包含：至少一第一感热元件，其设置于一灯具热区，用以感测一第一工作温度。控制模块依据第一工作温度比对发光模块的一第一临界工作温度。当第一工作温度大于或等于第一临界工作温度时，控制模块调降电源模块对发光模块的一输出功率。
【专利说明】灯具及其感热控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种灯具，特别是一种具有设置于最佳位置感热元件的灯具及其感热 控制方法。
【背景技术】
[0002] 光二极管在近几年来已逐渐受到重视，尤其是以高亮度发光二极管 (High-brightness Light Emitting Diodes, HB LED),需求量更是大幅提升，在业界中已掀 起一股狂潮。而相较于传统的白热灯泡，高亮度发光二极管更具备了省电、使用寿命长、耐 久性高及反应速度快等优点。目前高亮度发光二极管的热门应用除了在一般照明、商品照 明、汽车照明、户外广告牌及交通信息显示外，更因消费性电子产品的进步发展，使得在各 类型LCD背光模块、移动电话或数字相机闪光灯模块上成为极力整合的项目。
[0003] 当使用发光二极管时，由于大部分的电流都被转换成热能，只有较少部分的电流 被转化成光，所以在发光二极管的电流设计上必须更为谨慎，而其中又以高亮度发光二极 管所消耗的电流为最。然而发光二极管在操作模式下有其温度限定的额定值，若在散热不 充分且长时间在高温状态下使用，将使发光二极管加速老化使得发光效能降低并且寿命也 会大为缩短；而当发光二极管应用于灯炮时，特别是应用于密闭型灯具或隔热型灯具时，其 散热的问题更为重要；当灯具因散热不恰当，而造成灯具内部温度过高时，不但会使发光 二极管损坏，更会造成灯泡内部电源供应器的相关电子零件损坏(特别是电容)，因此有效 控制发光二极管灯具的内部温度，以避免内部零件毁坏，乃为业界的重要课题之一。因此， 本发明人乃潜心研究并配合学理的运用，而提出一种设计合理且有效改善上述问题的本发 明。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于提供一种具有设置于最佳位置感热元件的灯具及其感热 控制方法，通过于灯具内部设置至少一第一感热元件(及至少一第二感热元件)，以即时监 控灯具内部温度，进而当其内部温度过高时，可以即时调整电源模块的输出功率，藉以可以 达到有效避免并解决灯具因过热而毁坏的问题，相对可以有效提升灯具的寿命。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种具有设置于最佳位置感热元件的灯具，其包 含：一壳体、一发光模块、一导电座、一电源模块及一控制模块。发光模块包含：一基板及多 个发光单元。基板设置于壳体的一端；多个发光单元设置于基板。导电座相对于发光模块， 设置于壳体的另一端。电源模块电性连接导电座及发光模块，且电源模块设置于一灯具冷 区。电源模块包含至少一热敏感元件。控制模块电性连接发光模块及电源模块，控制模块 包含至少一第一感热元件。至少一第一感热元件设置于一灯具热区，且邻近于发光模块的 基板设置，用以感测一第一工作温度，控制模块据以比对发光单元的一第一临界工作温度。 当第一工作温度大于或等于第一临界工作温度时，控制模块调降电源模块对发光模块的一 输出功率。其中，灯具冷区具有一第一冷区边界及一第二冷区边界，灯具热区具有一第一热 区边界及一第二热区边界；第一热区边界与这些发光单元的出光面面齐平，第一冷区边界 位于导电座底部，且第一冷区边界与第一热区边界的距离为一内置元件距离；第二冷区边 界距离第一冷区边界的距离为三分之一的内置元件距离，且第二热区边界距离第一热区边 界的距离为三分之一的内置元件距离；在另一实施方式中，第二冷区边界距离第一冷区边 界的距离可以是介于0?30毫米之间，且第二热区边界距离第一热区边界的距离可以是介 于0?30毫米之间。优选地，还可将至少一第二感热元件邻近于至少一热敏感元件设置，用 以感测一第二工作温度；当控制模块判断第一工作温度大于或等于第一临界工作温度或当 第二工作温度大于或等于第二临界工作温度时，控制模块调降电源模块对发光模块的输出 功率。优选地，第一临界工作温度可以设计为大于第二临界工作温度。第一感热元件及第 二感热元件可以是热敏电阻（Thermistor)、热二极管（Thermal Diode)或热电偶（Thermal Couple),且热敏电阻为正温度系数（Positive Temperature Coefficient, PTC)的热敏电 阻。至少一热敏感元件为电容、1C晶片等。至少一第一感热元件设置于电源模块的一延伸 电路或一延伸电路板上，且延伸电路或延伸电路板位于灯具热区。优选地，电源模块外部可 以包覆有一封装胶，封装胶可以是绝缘胶或是导热胶；发光模块与封装胶间可以设置电绝 缘的一隔热件，例如陶瓷板、隔热棉、耐火棉等。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种灯具感热控制方法，其包含下列步骤：
[0007] 步骤S1 :提供一灯具；
[0008] 步骤S2 :设置一控制模块于灯具内，且使控制模块电性连接灯具的一电源模块， 且电源模块设置于一灯具冷区；
[0009] 步骤S3 :设置与控制模块电性连接的至少一第一感热元件于一灯具热区，且邻近 灯具的一发光模块的一基板；
[0010] 步骤S4 :使灯具进行运行；
[0011] 步骤S5 :利用控制模块判断至少一第一感热元件感测的一第一工作温度是否大 于或等于一第一临界工作温度，；
[0012] 步骤S6 :当控制模块判断第一工作温度大于或等于第一临界工作温度时，控制模 块调降电源模块对发光模块的一输出功率。
[0013] 进一步地，在步骤S3与步骤S4之间还可以包含步骤S31 :设置与控制模块电性连 接的至少一第二感热元件于灯具内部，且邻近灯具的电源模块的至少一热敏感元件；于步 骤S6后还可以包含下列步骤：
[0014] 步骤S7 :判断电源模块的输出功率是否已调降，若电源模块的输出功率未调降， 则重复执行步骤S6,并同时计数步骤S6被重复执行的次数；反之，执行步骤S8 ;以及
[0015] 步骤S71 :判断步骤S6重复执行的次数是否超过一预定检测次数；若重复执行步 骤S6的次数超过预定检测次数，则执行步骤S72,反之，执行步骤S6 ;
[0016] 步骤S72 :使灯具停止运行。
[0017] 步骤S8 :依据一预设时间，重复执行步骤S5,并同时计数步骤S5被重复执行的次 数；
[0018] 步骤S81 :判断步骤S8中步骤S5被重复执行的次数是否超过一预定执行次数；当 步骤S5被重复执行的次数超过该预定执行次数时，执行步骤S72。
[0019] 本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具及其控制方法，具有的优点是：本 发明于灯具内设置至少一第一感热元件(及至少一第二感热元件)，藉以分别感测灯具发光 模块的基板及电源模块的热敏感元件的温度，据以判断发光模块及各热敏感元件是否过 热，以即时调降电源模块的输出功率，藉以可有效地避免灯具因过热而毁坏的问题。
[0020] 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说 明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第一实施例的剖面结构 示意图。
[0022] 图2为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第一实施例的灯具冷区 与灯具热区的示意图。
[0023] 图3为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第二实施例的灯具冷区 与灯具热区的示意图。
[0024] 图4为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第三实施例的剖面结构 示意图。
[0025] 图5为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第四实施例的剖面结构 图。
[0026] 图6为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第五实施例的剖面结构 图。
[0027] 图7为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第六实施例的剖面结构 图。
[0028] 图8为本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具的第七实施例的剖面结构 图。
[0029] 图9为本发明的灯具感热控制方法的第一实施例的流程图。
[0030] 图10为本发明的灯具感热控制方法的第二实施例的流程图。
[0031] 图11为本发明的灯具感热控制方法的第三实施例的流程图。
[0032] 【符号说明】
[0033] 1 :具有设置于最佳位置感热元件的灯具
[0034] 10 :壳体
[0035] 20 :发光模块
[0036] 21 :基板
[0037] 22 :发光单元
[0038] 30:导电座
[0039] 40 :电源模块
[0040] 41 :热敏感元件
[0041] 42:延伸电路板
[0042] 50 :控制模块
[0043] 51 :第一感热元件
[0044] 52 :第二感热元件
[0045] 60 :封装胶
[0046] 70:隔热件
[0047] A :灯具热区
[0048] B :灯具冷区
[0049] CB1 :第一冷区边界
[0050] CB2 :第二冷区边界
[0051] HB1 :第一热区边界
[0052] HB2 :第二热区边界
[0053] L:内置元件距离
[0054] L1 :第一热区边界与第二热区边界距离
[0055] L2 :第一冷区边界与第二冷区边界距离
[0056] S1?S81 :流程步骤
【具体实施方式】
[0057] 〔第一实施例〕
[0058] 请参阅图1。如图所示，本发明的具有设置于最佳位置感热元件的灯具1包含：一 壳体10、一发光模块20、一导电座30、一电源模块40及一控制模块50。发光模块20包含 一基板21及多个发光单兀22,基板21设置于壳体10的一端，而发光单兀22设置于基板 21。优选地，各发光单元22可以是发光二极管（Light Emitting Diodes, LED)或是高亮度 发光二极管（High-brightness Light Emitting Diodes, HB LED);壳体 10 的外围可具有多 片散热鳍片。电源模块40设置于壳体10内，且电性连接发光模块20及导电座30 ;且电源 模块40设置于灯具1内部的一灯具冷区A，其包含至少一热敏感元件41，例如：各式电容、 1C晶片等等。优选地，电源模块40更包含有直流交流转换单元、稳压单元、变压单元、滤波 器等。其中，上述导电座30可以是螺旋式灯头或是电子插件式灯头，于本实施例图式中，以 螺旋式灯头为示意，但实际应用并不以此为限。控制模块50设置于壳体10内，且电性连接 发光模块20、导电座30及电源模块40 ;且控制模块50包含一第一感热兀件51。第一感热 元件51邻近于发光模块20的基板21设置，用以感测基板21附近区域的一第一工作温度 T1。特别说明的是，第一感热元件51可以是距离基板21-安规距离（图未标号)设置，例如 是0?7毫米。在另外的应用中，第一感热元件51亦可是设置于基板21设置有发光单元 22的一侧；换言之，第一感热元件51可以依据需求设置于基板21的上面或下面。
[0059] 控制模块50电性连接第一感热元件51，据以比对第一工作温度T1是否大于或等 于一第一临界工作温度TS1。当控制模块50判断第一工作温度T1大于或等于第一临界工作 温度TS1时，控制模块50调降电源模块40对发光模块20的输出功率。藉以使得发光模块 20的各发光单元22及电源模块40的各热敏感元件41的温度不再持续上升，藉以有效避免 灯具1内部构件因高温而损坏。本发明不但可以有效保护发光模块20的寿命，并可以有效 保护电源模块40中的各式热敏感元件41，特别是可以避免电解电阻的电解液因高温而外 溢。其中，第一感热元件51可以是热敏电阻（Thermistor)、热二极管（Thermal Diode)或热 电偶（Thermal Couple),于本实施例中优选地可以是正温度系数（Positive Temperature Coefficient，PTC)的热敏电阻，其电阻值与环境温度成正比。
[0060] 请参阅图2,关于上述灯具冷区A及灯具热区B，进一步地说，灯具冷区A具有一第 一冷区边界CB1及一第二冷区边界CB2 ;灯具热区B具有一第一热区边界HB1及一第二热 区边界HB2。第一热区边界HB1与这些发光单元的22的出光面齐平，第一冷区边界CB1位 于导电座30的底部，且第一热区边界HB1与第一冷区边界CB1间的距离为一内置元件距离 L。其中，第二冷区边界CB2距离第一冷区边界CB1的距离为三分之一的内置元件距离L ; 而第二热区边界HB2距离第一热区边界HB1的距离为三分之一的内置元件距离L。换句话 说，上述第二冷区边界CB2及第二热区边界HB2,在实际应用中，会依据灯具1的长度的不同 而不同。
[0061] 以一般常见的用E27规格(或是E26)导电座30的18瓦的A19灯泡为例，在长时 间使用状态下，发光模块20的平均温度约在100度至130度（即为上述灯具热区B)，而导 电座30的温度则约在70度至85度（即为上述灯具冷区A);换言之，灯具热区B与灯具冷 区A的温差可高达15度，此意味着，于现有技术中，LED灯泡的内部部份热敏感元件41，因 为放置于灯具热区B，在长时间使用下，容易因为高温而毁坏，且相对地降低其使用的寿命； 而本发明通过设置至少一第一感热元件51，以判断灯具内部的工作温度，据以调整电源模 块40对发光模块20的输出功率，藉以避免发光模块20因过热而毁坏，且同时也可以避免 各热敏感元件41因高温而提前毁坏。以下为上述本发明与已知灯具的温度实际实验数据 表。由表中可知，本发明相对于已知的灯具，具有较低的工作温度，藉以可有效地保护灯具 内部各元件，避免灯具内部元件因高温而毁坏。
[0062]
【权利要求】
1. 一种灯具，其特征在于，所述灯具包含： 一壳体； 一发光模块，所述发光模块包含：一基板，所述基板设置于所述壳体的一端；多个发光 单元，所述发光单元设置于所述基板上； 一导电座，所述导电座相对于所述发光模块地设置所述壳体的另一端； 一电源模块，所述电源模块电性连接所述导电座与所述发光模块，且所述电源模块具 有至少一热敏感元件，所述至少一热敏感元件设置于一灯具冷区内； 一控制模块，所述控制模块电性连接所述发光模块与所述电源模块，用以控制所述电 源模块及所述发光模块，所述控制模块包含：至少一第一感热元件，所述至少一第一感热元 件设置于与所述发光模块的所述基板邻近的位置，且所述至少一第一感热元件设置于一灯 具热区内，用以感测一第一工作温度，所述控制模块据以比对所述发光单元的一第一临界 工作温度；当所述第一工作温度大于或等于所述第一临界工作温度时，所述控制模块调降 所述电源模块对所述发光模块的一输出功率； 其中，所述灯具冷区具有一第一冷区边界及一第二冷区边界，所述灯具热区具有一第 一热区边界及一第二热区边界；所述第一热区边界与所述发光单元的出光面齐平，所述第 一冷区边界位于所述导电座的底部，且所述第一冷区边界与所述第一热区边界的距离为一 内置元件距离；所述第二冷区边界与所述第一冷区边界之间的距离为所述内置元件距离的 三分之一，且所述第二热区边界与所述第一热区边界的之间距离为所述内置元件距离的三 分之一。
2. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述第一感热元件设置于所述基板的设 置有所述发光单元的同侧或是反侧。
3. 根据权利要求2所述的灯具，其特征在于，所述第一感热元件设置于所述灯具的所 述壳体内且与所述基板的距离为一安规距离，所述安规距离为0?7毫米。
4. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述至少一第一感热元件设置于所述电 源模块的一延伸电路或一延伸电路板上，且所述延伸电路或所述延伸电路板位于所述灯具 热区内。
5. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述控制模块还包含：至少一第二感热元 件，所述至少一第二感热元件设置于与所述至少一热敏感元件邻近的位置，用以感测一第 二工作温度，所述控制模块据以比对所述至少一热敏感元件的一第二临界工作温度；当所 述第一工作温度大于或等于所述第一临界工作温度或者当所述第二工作温度大于或等于 所述第二临界工作温度时，所述控制模块调降所述电源模块对所述发光模块的所述输出功 率。
6. 根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，所述至少一第一感热元件及所述至少一 第二感热元件为热敏电阻、热二极管或热电偶。
7. 根据权利要求5所述的的灯具，其特征在于，所述至少一第一感热元件及所述至少 一第二感热元件为正温度系数的热敏电阻。
8. 根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，所述第一临界工作温度大于所述第二临 界工作温度。
9. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述至少一第一感热元件以跳线的形式 连接至所述控制模块。
10. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述至少一热敏感元件为电容。
11. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述导电座为螺旋式或是电子插件式。
12. 根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述电源模块的外部包覆有一封装胶。
13. 根据权利要求12所述的灯具，其特征在于，所述封装胶为绝缘胶或导热胶。
14. 根据权利要求12所述的灯具，其特征在于，所述发光模块的所述基板与所述封装 胶之间设置有一电绝缘的隔热件。
15. -种灯具感热控制方法，其特征在于，所述灯具感热控制方法包含下列步骤： 步骤S1 :提供一灯具； 步骤S2 :在所述灯具内设置一控制模块，且使所述控制模块电性连接所述灯具的一电 源模块，所述电源模块设置于一灯具冷区内； 步骤S3 :在所述灯具内部的一灯具热区内设置与所述控制模块电性连接的至少一第 一感热元件，且使所述至少一第一感热元件邻近所述灯具的一发光模块的一基板； 步骤S4 :使所述灯具进行运行； 步骤S5 :利用所述控制模块判断所述至少一第一感热元件感测的一第一工作温度是 否大于或等于一第一临界工作温度； 步骤S6 :当所述控制模块判断所述第一工作温度大于或等于所述第一临界工作温度 时，所述控制模块调降所述电源模对所述发光模块的一输出功率； 其中，所述灯具冷区具有一第一冷区边界及一第二冷区边界，所述灯具热区具有一第 一热区边界及一第二热区边界；所述第一热区边界与所述灯具的发光单元的出光面齐平， 所述第一冷区边界位于所述导电座的底部，且所述第一冷区边界与所述第一热区边界的距 离为一内置元件距离；所述第二冷区边界与所述第一冷区边界之间的距离为所述内置元件 距离的三分之一，且所述第二热区边界与所述第一热区边界之间的距离为所述内置元件距 离的三分之一。
16. 根据权利要求15所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述灯具感热控制方法 还包含下列步骤：步骤S31 :在所述灯具内部设置与所述控制模块电性连接的至少一第二 感热元件，且使所述至少一第二感热元件邻近所述灯具的所述电源模块的至少一热敏感元 件。
17. 根据权利要求16所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述灯具感热控制方法 在步骤S31后还包含下列步骤：利用所述控制模块判断所述至少一第一感热元件感测的所 述第一工作温度是否大于或等于所述第一临界工作温度，或所述至少一第二感热元件感测 的一第二工作温度是否大于或等于一第二临界工作温度；当所述控制模块判断所述第一工 作温度大于或等于所述第一临界工作温度，或是所述第二工作温度大于或等于所述第二临 界工作温度时，所述控制模块调降所述电源模对所述发光模块的所述输出功率。
18. 根据权利要求17所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述第一临界工作温度 大于所述第二临界工作温度。
19. 根据权利要求15所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述第一感热元件设置 于所述基板的设置有发光单元的同侧或是反侧。
20. 根据权利要求19所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述第一感热元件设置 于所述灯具内且与所述基板的距离为一安规距离，所述安规距离为0?7毫米。
21. 根据权利要求15所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述第二冷区边界与所 述第一冷区边界的距离介于0?10毫米之间，且所述第二热区边界与所述第一热区边界的 距离介于〇?10毫米之间。
22. 根据权利要求15所述的灯具感热控制方法，其特征在于，所述灯具感热控制方法 还包含下列步骤： 步骤S7 :判断所述电源模块的所述输出功率是否已调降，若所述电源模块的所述输出 功率未调降，则重复执行步骤S6,并同时计数步骤S6被重复执行的次数；反之，执行步骤 S8 ;以及 步骤S71 :判断步骤S6重复执行的次数是否超过一预定检测次数；若重复执行步骤S6 的次数超过所述预定检测次数，则执行步骤S72,反之，执行步骤S6 ; 步骤S72 :使所述灯具停止运行； 步骤S8 :依据一预设时间，重复执行步骤S5,并同时计数步骤S5被重复执行的次数； 步骤S81 :判断步骤S8中步骤S5被重复执行的次数是否超过一预定执行次数；当步骤 S5被重复执行的次数超过所述预定执行次数时，执行步骤S72。
【文档编号】F21V15/00GK104421671SQ201310360747
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】李宗隆, 李宗修, 黄国松 申请人:基元高效科技有限公司