专利名称：高功率发光二极管照明灯具与其散热模块的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种发光二极管照明灯具，特别是关于一种高功率发光二 极管照明灯具与其散热模块，可替代白炽灯泡以及荧光灯源。
背景技术：
1997年所举行的防止地球暖化的京都会议中，日本被要求在2008年至 2012年期间其温室效应气体排放量应较1990年代减少6%，因此占有民生用 能源20%以上的照明用电，其节能照明技术的开发就显得极为重要。而发光 二极管(LED)是一种藉外加电压激发电子而放射出光的光电半导体元件， 因其具有耗电量低及寿命长的优点，各国无不积极研发其相关技术，目前实际应用上大都只是运用在低功率的指示灯范围，但近年来高功率发光二极管 的技术蓬勃发展，发光瓦数也逐渐提高而有取代现行传统白炽灯泡照明的趋 势，且发光二极管的发光效率被期望在不久的未来能超过每瓦80流明，这 约为传统白炽钨丝灯泡发光效率的六倍。为了让LED照明设备得到足够的光 通量，目前设计有群组式的LED灯具，例如设计成一打或者数百盏集聚一起 的LED而被广泛地运用在户外展示、照明。然而，随着高功率发光二极管的发展，其所产生的热亦逐渐提高，使得 散热技术成为目前最重要的课题。由于高功率发光二极管的发光点区域会形 成高温的热点(Hot Spot),而目前高功率发光二极管的发光效率技术的所 以无法快速提升，其最大的瓶颈就在于无法有效「散热」，以及当接合点的 温度超过120。C时会发生LED效能衰减、寿命减短乃至于有烧毁的危机。因此高功率发光二极管的发光材料遭受高温破坏而导致发光效率骤降，其原因 即为温度过高所致，若能提供有效的散热机制，则便可提升照明灯具的效能、寿命及产品可靠度。 发明内容本发明所欲解决的技术问题是提供一种高功率发光二极管照明灯具与 其散热模块，用以将高功率发光二极管所产生的热能快速有效地逸散，以改 善或克服上述公知技术的缺陷。本发明的技术解决方案是 一种高功率发光二极管照明灯具与其散热模块，其包括有一LED热传基座、至少一LED阵列、至少一热管及一散热模块。 该LED热传基座具有至少一 LED配置面和至少一热管套孔，该LED配置面位 于该LED热传基座的外侧面。该LED阵列包括有数个LED，各LED以一预设 投射角度设置于该LED配置面。该热管具有一受热区段、 一冷凝区段及连接 于该受热区段及冷凝区段的一传导区段，且其内部容置有一工作流体，该受 热区段延伸套置在该LED热传基座的热管套孔内，该传导区段由该LED热传 基座延伸出。而该散热模块设置于该热管的冷凝区段。该LED所产生的热能 会经由该LED热传基座传导至该热管的受热区段，而使该热管的工作流体受 热蒸发经传导区段流向该热管的冷凝区段，设置于该热管的冷凝区段的散热 模块再吸收该受热蒸发的工作流体所携带的热能并将其逸散。于本发明的较佳实施例中，该散热模块为散热鳍片，其可以铝挤、铸造、 射出或机械加工等方式制造，以利用一较大的热管或多根不同尺寸的热管配 合散热鳍片优异的解热能力，而在自然对流的条件下有效消除高功率发光二 极管产品热应力集中的困扰。本发明的特点和优点是本发明对照先前技术的功效经由本发明所采用的技术手段，可以将高功率发光二极管所产生的热有 效迅速地传导至易于散热的材质，再将其逸散至外界，避免热量集中而形成 局部高温，或因热应力不均而造成发光二极管元件的不稳定及损坏。且因一般传统式热管及散热鳍片在市面上取得容易，又因其构造简单，制程、组装亦较简易，亦可衍生多样的设计运用，包括室内照明、路灯、及 所有相关高功率发光二极管的散热途径等，以配合不同散热形式的需求。
图1为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例的立体图；图2为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例 的侧视图；图3为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例 移除其灯罩后的立体图；图4为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例 移除其灯罩后各构件的拆解示意图；图5为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例 移除其灯罩后各构件的立体分解图；图6为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块的LED热传 基座与设置于其上的LED阵列的俯视图；图7为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例 移除其灯罩后的侧视图；图8为显示图7中8 — 8断面的剖视图；图9为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施例 移除其灯罩后的立体图；图10为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施 例移除其灯罩后各构件的拆解示意图；图11为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施 例移除其灯罩后的侧视图；图12为显示图11中12—12断面的剖视图。主要元件符号说明100高功率发光二极管照明灯具与其散热模块2LED阵列1LED热传基座21LED11 LED配置面22电路板12热管套孔221镂空区域13光源辅助结构3热管14热应力抵紧壁结构31受热区段141贯孔32冷凝区段142连通道33传导区段15 内侧环面4散热模块51散热开口5灯罩具体实施方式
本发明所采用的具体实施例，将藉由以下的实施例及附图作进一步的说明。请参阅图1至图3所示，图1为显示本发明高功率发光二极管照明灯具 与其散热模块第一实施例的立体图，图2为显示本发明高功率发光二极管照 明灯具与其散热模第一实施例的侧视图，图3为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例移除其灯罩后的立体图。本发明高功 率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例100包括一 LED热传基座1、 至少一LED阵列2、 一热管3、 一散热模块4和一灯罩5。图4为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施 例移除其灯罩后各构件的拆解示意图，图5为显示本发明高功率发光二极管 照明灯具与其散热模块第一实施例移除其灯罩后各构件的立体分解图，图6 为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块的LED热传基座与设 置于其上的LED阵列的俯视图，图7为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第一实施例移除其灯罩后的侧视图，图8为显示图7中8 — 8 断面的剖视图。该LED热传基座1具有至少一 LED配置面11、 一热管套孔12、至少一 热应力抵紧壁结构14以及一内侧环面15。该LED配置面11位于该LED热传 基座1的外侧面。该热管套孔12开设于该LED热传基座1的内部中央并贯 穿该LED热传基座1的顶面和底面，因而形成该内侧环面15。该热应力抵紧 壁结构14包括一贯孔141和一连通道142,该贯孔141开设于该LED热传基 座1内部的选定位置，该连通道142连通该热管套孔12和该贯孔141，并且 该热应力抵紧壁结构14可供至少一电线穿设于其中。该LED阵列2包括有数个LED 21和电路板22，该LED 21设置于该电 路板22上，且该电路板22幵设有一镂空区域221以使各LED 21的底面平 贴于该LED热传基座1的LED配置面11。其中该LED配置面11布设有一层 导热介质，以填平其与各LED 21之间接触面的不平整并减低接触热阻，且 该LED热传基座1是以散热的材质所制成，可快速吸收、传导和逸散该LED 21 所产生的热能。并且该LED阵列2为可更换式，可更换不同型号的高功率、 高瓦数LED。该热管3具有一受热区段31、 一冷凝区段32及连接于该受热区段31 及冷凝区段32的一传导区段33，且其内部容置有一工作流体，该受热区段 31延伸套置在该LED热传基座1的热管套孔12，该传导区段33由该LED热 传基座l延伸出。当该LED热传基座1与该热管3逐渐升温时，由于接触压 力增加、该LED热传基座1的内侧环面15与该热管3的接触面积增大，因 而该LED热传基座1的热应力抵紧壁结构14会使该LED热传基座1夹扣于 该热管3且可降低该LED热传基座1与该热管3之间的接触热阻，以利其间 的热能传导。而该散热模块4设置于该热管3的冷凝区段32。当该LED阵列2的LED 21通电发光时，其所产生的热能会经由该LED 热传基座1传导至该热管3的受热区段31，而使位于该受热区段31的工作流体受热蒸发，由于受热蒸发的工作流体与位于该冷凝区段32的液态工作 流体之间存在压力差，此压力差会将受热蒸发的工作流体迅速经由该传导区 段33推动至该冷凝区段32。受热蒸发的工作流体被推动至该热管3的冷凝区段32后，设置于该冷 凝区段32的散热模块4会吸收该受热蒸发的工作流体所携带的热能并将其 逸散，且使该受热蒸发的工作流体冷却凝结成液状，冷却凝结后的液状工作 流体再藉该热管3本身的毛细结构的毛细力回流至该受热区段31，如此反复 循环而快速有效地将该LED所产生的热能逸散至外界。而该灯罩5遮盖于该LED热传基座1、该LED阵列2、该热管3和该散 热模块4的外部，且该灯罩5于该散热模块4外部的邻近位置开设有数个散 热幵口 51，以利用空气自然对流的方式而使该散热模块4所吸收的热能逸 散。该灯罩5可与该散热模块4相接，其相接的介面布设一导热的介面材质， 此介面材质可为黏稠的液体、可直接沾黏的贴片、相变化固体或其他介面材 质，以利热能的传递。且该灯罩5亦可与该散热模块4保持一预定距离，或 可加装风扇以加强空气的对流而加速热能的逸散，并在该灯罩5外部涂布、 黏贴或捆绑一层高放射率物质，以利用其辐射将热直接放射至远方。并且该LED热传基座1具有至少一光源辅助结构13，该光源辅助结构 13是由该LED配置面11的两旁邻近位置向外延伸出一预定长度，用以聚焦 或发散该LED阵列2的LED 21所投射的光源。于本实施例中，该LED 21的 底面平贴于该LED配置面11，且该LED配置面11平行于该热管3，以使该 LED21所产生的光源的投射方向垂直于该热管3而向其四周投射。或者，亦 可经由折弯该LED 21的支架、斜向嵌入该电路板22于该LED配置面11等 方式，而使该LED 21以一预设投射角度设置于该LED热传基座1的LED配 置面11，以使该LED 21所产生的光源向该LED热传基座1的斜下方或斜上 方等各方向投射。请参阅图9至图12所示，图9为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施例移除其灯罩后的立体图，图10为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施例移除其灯罩后各构件的 拆解示意图，图11为显示本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施例移除其灯罩后的侧视图，图12为显示图11中12 — 12断面的剖 视图。本发明高功率发光二极管照明灯具与其散热模块第二实施例的结构设 计大致上与前述第一实施例相同，故相同的构件乃标示以相同的元件编号， 以资对应。其差异在于该LED热传基座1具有数个热管套孔12，各热管套孔 12环列地开设于该LED热传基座1内部的选定位置且贯穿该LED热传基座1 的顶面和底面，用以套置数个热管3，亦即各热管3环列地套置于该LED热 传基座l内部，且各热管套孔12邻近于各LED配置面11，以利该LED阵列 2的LED 21所产生的热能经由该LED热传基座1传导至该热管3的受热区段 31。举凡熟悉此技艺者皆能轻易得知，本发明所提供的高功率发光二极管照 明灯具与其散热模块中，该热管3可为管状、矩形或平板状等多种样式，尺 寸可依需求改变且以导热的材质制造；而该散热模块4的样式可为十字、圆 柱、鳍片状等，且其可以铝挤、铸造、射出或机械加工等方式制造。由以上的实施例可知，本发明所提供的高功率发光二极管照明灯具与其 散热模块确具产业上的利用价值。以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说 明，凡精于此项技艺者当可依据上述的说明而作其它种种的改良，但这些改 变仍属于本发明的发明精神及所界定的专利范围中。
权利要求
1. 一种高功率发光二极管照明灯具与其散热模块，其特征在于，包括一LED热传基座，具有至少一LED配置面以及至少一热管套孔，该LED配置面位于该LED热传基座的外侧面；至少一LED阵列，包括有数个LED，各个LED以一预设投射角度设置于该LED热传基座的LED配置面；至少一热管，具有一受热区段、一冷凝区段及连接于该受热区段及冷凝区段的一传导区段，且其内部容置有一工作流体，该受热区段延伸套置在该LED热传基座的热管套孔内，该传导区段由该LED热传基座延伸出；一散热模块，设置于该热管的冷凝区段；该LED所产生的热能会经由该LED热传基座传导至该热管的受热区段，而使该热管的工作流体受热蒸发经传导区段流向该热管的冷凝区段，设置于该热管的冷凝区段的散热模块再吸收该受热蒸发的工作流体所携带的热能并将其逸散。
2. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，其还包括有一灯罩，该灯罩遮盖于该热管、LED热传基座、LED 阵列和散热模块的外部，且该灯罩于该散热模块外部的邻近位置开设有数个 散热开口，以利该散热模块所吸收的热能逸散。
3. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，该LED热传基座具有至少一光源辅助结构，该光源辅助结构是 由该LED配置面的两旁邻近位置向外延伸出一预定长度，用以聚焦或发散该 LED阵列的LED所投射的光源。
4. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，该热管套孔开设于该LED热传基座的内部中央并贯穿该LED热 传基座的顶面和底面，而形成该LED热传基座的一内侧环面，该热管套孔用以套置一热管，且该LED热传基座还具有至少一热应力抵紧壁结构，该热应 力抵紧壁结构包括一贯孔和一连通道，该贯孔开设于该LED热传基座内部的 选定位置，该连通道连通该热管套孔和该贯孔，当该LED热传基座与该热管 逐渐升温时，该LED热传基座的内侧环面与该热管的接触面积增大，该热应 力抵紧壁结构会使该LED热传基座夹扣于该一热管且可降低该LED热传基座 与该一热管之间的接触热阻，并且该热应力抵紧壁结构可供至少一电线穿设 于其中。
5. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，该热管套孔环列地开设于该LED热传基座内部的选定位置，且 贯穿该LED热传基座的顶面和底面，用以套置数个热管，且各热管套孔邻近 于各LED配置面，以利该LED阵列的LED所产生的热能经由该LED热传基座 传导至该热管的受热区段。
6. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，该LED配置面平行于该热管，且该LED的底面平贴于该LED配 置面，以使该LED所产生的光源的投射方向垂直于该热管而向其四周投射。
7. 如权利要求1所述的高功率发光二极管照明灯具与其散热模块， 其特征在于，该LED阵列包括有至少一电路板，该LED设置于该电路板上， 且该电路板开设有一镂空区域，以使该LED接触于该LED热传基座的LED配 置面并使该LED阵列便于更换，且可更换不同的型号。
全文摘要
本发明公开了一种高功率发光二极管照明灯具与其散热模块，包括有一LED热传基座、至少一LED阵列、至少一热管及一散热模块。该LED热传基座具有至少一LED配置面和至少一热管套孔。该LED阵列包括有数个LED，各LED是以一预设投射角度设置于该LED配置面。该热管具有一受热区段、一冷凝区段及一传导区段，且内部容置有一工作流体，该受热区段套置在该热管套孔内。而该散热模块设置于该热管的冷凝区段。该LED所产生的热能会经由该LED热传基座传导至该热管的受热区段，而使该热管的工作流体受热蒸发经传导区段流向该冷凝区段，该散热模块再吸收该受热蒸发的工作流体所携带的热能并将其逸散。
文档编号H01L23/34GK101281902SQ20071009581
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者康尚文, 简坤诚, 蔡孟昌 申请人:私立淡江大学