专利名称：具主动散热装置的室外照明设备及其室外照明系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种室外照明装置及使用该设备的室外照明系统，尤指一种应 用于道路照明的具主动散热装置的室外照明设备及其室外照明系统。
背景技术：
随着能源不足问题日趋严重，如何将目前现有的會t源发挥最大的功效已成为重 要的课题之一。于照明产业中，发光二极管因其有发光效率高、耗电量少、使用寿 命长、及组件体积小等优点，使得发光二极管能应用于各种设备中且有利于环保。 目前发光二极管普遍应用于交通信号标志或手电筒等照明设备中，且未来发光二极 管更具有取代各式各样照明设备的潜力。
虽然发光二极管具有极佳的发光效率，然而应用于需要高亮度的公共照明设备 上时，使用具有高功率的发光二极管会面临到难以散热的问题。由于发光二极管本 身的材质属于热导率不高的陶瓷材料，因此^ffl发光二极管时，热量容易累积于发
光二极管组件内部而不易散出，若发光二极管组件半导体接面的温度达到130至 150° C时，容易造成发光二极管严重的劣化。
目前已知可应用散热鳍片、流体导热管、或JW来帮助发光二极管内部的热量 快速散出。如图1所示，此为禾拥i^及散热鳍片帮助散热的发體置。此发體置 的基板ll上具有线路图案lll，而发光二极管12则设置于基板11上且与线路图案111 电性连接。于基板11下方设置有一散热鳍片13，且于散热鳍片13下方更设置有一风 扇14。敏散热鳍片13及麵14可让热快速地从高温处传递至低温处。
使用具有高功率的发光二极管时，己知可透过风扇及流体热导管的设计，快速 降低发光二极管组件内部的温度。然而，应用于室外照明时，照明设备必须具有防 湿、防潮、防尘、以及防漏电^t寺性。故透过M^来降低发光二极管组件内部的温 度，并无法达到防尘的目的；而透过流体热导管则由于内部的流体含有乙醇及氨水 等，很容易使流体热导管因温差过大而破裂，导致漏电的情形发生。
因此，业界极需发展一种能有效利用高功率的发光二极管且能快速将发光二极 管组件内部热量散出的室外照明设备，以期能应用于公共照明场合，如道路、机场跑道、或隧道等，并同时达到节约能源的目的。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种具主动散热装置的室外照明设备，以能快速
将发光二极管发光单元所产生的热量aii排出，确保室外照明设备的使用*与工 作效率。
本实用新型的另一 目的是提供一种具主动散热装置的室外照明系统，以能控制 发光二极管发光单元的温度，且同时具有热回馈的功效，以将发光二极管发光单元 所产生的热量转换成电能，达到节约能源的目的。
本实用新型的目的是这样实现的， 一种具主动散热装置的室外照明设备，其包
括 一第一基板、至少一发光二极管发光单元、至少一主动式散热组件、以及一电
源供应装置。其中，第一基板其包含一上表面、以及一下表面，而上表面具有一第 一电路，且下表面具有一第二电路。至少一发光二极管发光单元设置于上表面，且 与第一电路电性连接。而至少一主动式散热组件设置于下表面，且与第二电路电性 连接。另外，电源供应装置是透过第一线路与至少一发光二极管发光单元电性连接， 且透过第二线路与至少一主动式散热单元电性连接。
此外，本实用新型亦提供一种具主动散热装置的室外照明系统，其包括 一第 一基板、至少一发光二极管发光单元、至少一主动式散热组件、至少一皿感应组 件、 一控制单元、以及一电源供应装置。其中，第一基板包含一上表面、以及一下 表面，而上表面具有一第一电路，且下表面具有一第二电路。至少一发光二极管发 光单元设置于上表面，且与第一电路电性连接。至少一主动式散热组件设置于下表 面，且与第二电路电性连接。另外，至少一驗感应组件设置于上表面，且电性连 接至控制单元。电源供应装置，其电性连接至控制单元，且透过第一线路与至少一 发光二极管发光单元电性连接，以及透过第二线路与至少一散热单元电性连接。
因此，本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备，透过主动式散热组件的 设计，可fflil将发光二极管发光单元所产生的热能排出，而确保发光二极管发光单 元的使用寿命及工作效率。此外，透过M感应组件的设计，可感应发光二极管发 光单元的温度，进一步透过控制单元，控制主动式散热组件的开启或关闭。当发光 二极管发光单元的，低于所设定的温度时，透过控制单元可使电源供应装置不供 应电能至主动式散热组件，使得主动式散热组件呈现关闭的状态。而当^感应组 件感应到发光二极管发光单元的温度高于或等于所设定的温度时，则可透过控制单元让电源供应装置供应电能至主动式散热组件，使得主动式散热组件呈现开启的状 态，而将二极管发光单元所产生的热量散出。因此，透过驢感应组件以及控制单 元的设计，可以减少不必要的供应至主动式散热组件的电能。
另一方面，本实用新型的具主动散热髓的室外照明设备更可包括一第z^，
使主动式散热组#^于第一 与第二基板之间。
本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备的第一基板更可包含至少一导电 通孔，且导电通孔是连接第一基板的上表面及下表面，且导电通孔是与发光二极管
发光单元电性连接。
本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备的发光二极管发光单元，较佳为
高功率的发光二极管，即发光功率大于或等于iw的发光二极管。
本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备的第一基板的材质并无限制，较 佳为陶瓷材料或铝合金，更佳为添加有氮化硼的陶瓷材料。
本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备的第二基板的材质并无限制，较 佳为陶瓷材料或铝合金、更佳为添加有氮化硼的陶瓷材料。
于本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备中，第一基板与第二基板间更
可填充一保护层。其中，此保护层的材质并无限制，较佳为硅胶(silicone)。
再者，木实用新型的具主动散热装置的室外照明系统更可包括一第二基板，使 主动式散热组件是位于第一基板与第二基板之间。
本实用新型的室外照明系统更可包括一热回收线路，且此热回收线路即为原第 二电路。当发光二极管发光单元运作产生热，热将经由第一基板传导至主动散热乡且 件，主动散热组件继而运作，将第一基板的热抽至第二基板，因而发生主动散热的 功效。散热组件运作后，发光二极管发光单元的温度降到安全操作温度，第一 与第二 产生温差。此时主动散热组件如为半导体热电芯片，贝哙发生温差发电 现象，电子藉由原本之第二电路收集并回馈至控制单元。
本实用新型的优点是，除了可感应发光二极管发光单元的温度，而将发光二极 管所产生的热量从主动式散热组件排出；同时由于主动式散热组件可将热能转换成 电能，故透过热回收线路的设计，可进一步将主动式散热组件所转换出的电能回收 至控制单元加以利用，而达到热回馈的功效，进而实现节约能源的目的。
图l是习知的具有散热鳍片与风扇的发光装置。图2是本实用新型一较佳实施例的路灯示意图。
图3八是本实用新型--较佳实施例的室外照明设备立体图。
图3B是本实用新型--较佳实施例的室外照明设备立体图。
图4是本实用新型一较佳实施例的室外照明设备剖面图。
图5是本实用新型另一较佳实施例的室外照明系统示意图。
主要元件符号说明
11基板111线路图案
12发光二极管13散热鳍片
14风扇21灯罩
22灯芯221发光二极管发光单元
31第一基板311上表面
3111第一电路312下表面
3121第二电路32发光二极管发光单元
33主动式散热组件331银胶
34导电通孔35第二基板
36保护层37电源供应装置
371电储存装置38控制单元
39温度感应组件
具体实施方式
本实用新型的具主动散热装置的室外照明设备及其室外照明系统可应用于道
路、机场跑道、或是隧道等公共照明场合中。图2即为应用本实用新型的室外照明 系统的路灯设备。其中，路灯的灯罩21内所设置的灯芯22即使用本实用新型的室 外照明设备，并透过发光二极管发光单元221发光，达到照明的效果。 接下来，将详细说明本实施例的具主动散热装置的室外照明设备。如图3A及图 3B所示，此为本实施例的室外照明设备的分解图。如图3A所示，本实施例的具 主动散热装置的室外照明设备其第一基板31的上表面311上具有第一电路3111， 而发光二极管发光单元32是设置于上表面311上，且与第一电路3111电性连接。 另外，如图3B所示，本实施例的室外照明设备其第一基板31的下表面312上具 有第二电路3121，而主动式散热组件33是设置于下表面312上，且与第二电路 图案3121电性连接。当本实施例的室外照明设备与一电源供应装置(图中未示)连接时，电源供蹄
置(图中未示)可M第一线路311 l与发光二极管发光单元32电性连接，而ita第二 线路3121与主动式散热组件33电性连接，以提供电源至发光二极管发光单元32与主 动式散热组件33，使发光二极管发光单元32能发挥其功能而提供照明，且主动式散 热组件33兽继一步排除发光二极管发光单元32发光时所产生的热量。
此外，如图4所示，此为本实施例的室外照明设备的剖面图。于本实施例的對卜 照明设备中，其第一基板31更包含导电通孔34，而导电通孔34是贯穿第一基板31的 上表面311与下表面312，并与发光二极管发光单元32电性连接。设置导电通孔34的 原因，是为了电性连接发光二极管发光单元32间与电源供应装置(图中未示)，可减 少发光二极管发光单元32间与电源供应装置(图中未示)的线路设置。
于本实施例中，对于发光二极管发光单元32并无特殊限制，但为了增加发光的 效率，发光二极管发光单元32的功率以大于或等于1W的高功率发光二极管为佳。于 本实施例中所采用的发光二极管发光单元32的功率为1W。
如图4所示，本实施例的室外照明设备的主动式散热组件33是透过银胶331 (Condutive Silver Paste)固定于第一基板31的下表面312上。除ltk^外，为了更 加固定主动式散热组件33，本实施例的室外照明设备更包括一第二基板35，使主动 式散热组件33是位于第一基板31与第二基板35之间。
于本实施例的室外照明设备中，第一基板31与第二基板35的材料并无限制，较 佳为陶瓷材料或铝合金；而于本实施例中，第一基板31与第二基板35的材料皆为陶 瓷材料。其中，由于发光二极管发光单元32必须透过第一基板31将发光二极管发光 单元32所产生的热能传导至主动式散热组件33，以顺禾鹏热能排出。同时，氮化硼 这个化合物具有良好的导热效果，且能均匀分散于陶瓷材料中。因此，本实施例的 第一 31与第二基板35的材料为添加有氮化硼的陶瓷材料。
如图4所示，当本实施例的室外照明设备运作时，热能会从发光二极管发光单元 32扩散至第一基板31。接着，藉由电性驱动主动式散热组件33，可将第一 31的 热能强制扩散至第二 35，亦即使第一基板31与第二基板35间产生温差，使第一 凝反31上的发光二极管发光单元32维持在较为安全的操作温度。当第一 31的温 度降到超过设计的安全操作温度以下，可停止电性驱动主动式散热组件33,接着， 第二基板35上累积的热能会透过主动散热组件33向第一基板31扩散回去。此时主动 散热组件33贝咽热势能差使其内部分子晶格发生振动并释放出电子，这些「热电子」 再通过第一基板31的第二电路3121收集而产生所谓的「热电流」并传导至电储存装
8置371储存。如此，此半导体热电芯片便具备将「热能」转换为「热电流」的特性， 此特性为已习知的技术，亦称作温差发电。
除jfct外，如图4所示，本实施例室外照明设备的主动式散热组件33，由于縣 用半导体热电芯片，而半导体热电芯片具有怕7乂气的缺点。若水气进入芯片内部， 会在芯片表面结露，不仅降低致冷能力，且亦可能造成芯片的腐蚀。因此，于本实 施例的室外照明设备中，第一基板31与第二基板35间填充有一保护层36，以防ih7jC 气的进入。而此保护层36的材料并无限制，以能够隔绝水气进入的材质即可，如密 封胶或防水漆。于本实施例中，由于硅胶(silicone)绝缘、防水、及抗高温辦性， 因此本实施例的保护层36即采用硅胶。
因此，本实施例的具主动散热装置的室外照明设备，采用高功率发光二极管做 为发光单元，使得发光二极管发光单元运作时会产生大量的热量。然而本实施例的 室外照明设备透过主动式散热组件，能快速的将发光二极管发光单元所产生的热量 消除，而不致于造成发光二极管发光单元的使用寿命及工作效率降低的问题。
由上述可知，本实施例的室外照明设备采用半导体致冷芯片，达成降低发光二 极管发光单元的温度目的。由于习知透过风扇达到降温的照明设备不能设置于密闭 空间中，而无法达成防尘的目的。故使用本实施例的室外照明设备可解决上述的问 题，并且更能应用于道路照明中。
另一方面，为了达到节约能源的目的，亦可将上述的室外照明设备与皿感应 组件与控制单元连接，形成一具主动散热装置的室外照明系统。
如图5所示，此为本实用新型另一较佳实施例的具主动散热装置的室外照明系统 示意图。此室外照明系统包括第一基板31、发光二极管发光单元32、主动式散热 组件33、鹏感应组件39、控制单元38、以及电源供应装置37。其中，于第一繊 31的上表面311上具有一第一电路(图中未示)，而发光二极管发光单元32亦设置于上 表面311上并与第一电路(图中未示)、导电通孔34以及电源供应装置37电性连接。此 外，于第一繊31的上表面311上并同时设置有鹏感应组件39，以感应发光二极管 发光单元32的驢。另外，第一繊31的下表面312上具有一第二电路(图中未示)， 而主动式散热组件3观殿置于下表面312上并与第二电路(图中未示)、与电源供应装 置37电性连接。再者，本实施例的室外照明系统其，感应组件39与控制单元38电 性连接，而控制单元38与电源供应装置37电性连接。
因此，当本实施例室外照明系统的发光二极管发光单元32运作时，若^感应 组件39感应到发光二极管发光单元32的温度小于一预设温度时，透过控制单元38使
9得电源供应装置37不会供应电源至主动式散热组件33，使得主动式散热组件33呈现 关闭的状态，而不致于浪费电量。然而，当发光二极管发光单元32的温度等于或高 于一预设鹏时，錢过控制单元38使得电源供应装置37供应电源至主动式散热组 件33,使得主动式散热组件33呈现开启的状态，进而消除发光二极管发光单元32所 产生的热能。
除ifct外，于本实施例的室外照明系统中，其主动式散热组件33采用半导体 致冷芯片，故可将发光二极管发光单元32所产生的热能转换成热电流，藉由第二电 斷图中未示)收集热电流，荆专导至电储存装置371储存等候j顿。因此，本实施 例的室外照明系统更包含第二 35，且主动式散热组件33位于第一基板31与第 二基板35之间。
因此，本实施例的室外照明系统，除了透过控制单元38以及温度感应组件39达 到节约输出至主动式散热组件33的电能；同时利用主动式散热组件33能将热能转换 成电能的特fe M;—第二顿各3121糊每发光二极管发光单元32所产生的热能再禾,。
综上所述，应用本实用新型的室外照明设备，除了能解决高效率的发光二极管 其发光日t温度过高的问题外，同时应用本实用新型室外照明设备的室外照明系统更 能达到控温以及热回馈的功效。因此，当应用本实用新型的室外照明系统时，除发 挥发光二极管具有高效率及低耗电量的优点外，更能达成节约能源的效果。此外， 由于本实用新型的室外照明设备及使用其设备的室外照明系统，并非利用传统的风 扇以及流体导热管 行散热，而是利用其它的主动式散热组件，如半导体热电芯 片，不再受限于如风扇必须设置于开放空间的限制，故在应用于道路照明时，更能 达成防湿、防潮、防尘、以及防漏电等目的。
权利要求1.一种具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于包括一第一基板，其包含一上表面、以及一下表面，该上表面具有一第一电路，且该下表面具有一第二电路；至少一发光二极管发光单元，设置于该上表面，且与该第一电路图案电性连接；至少一主动式散热组件，设置于该下表面，且与该第二电路电性连接；以及一电源供应装置，系透过该第一线路与该至少一发光二极管发光单元电性连接，且透过该第二线路与该至少一主动式散热单元电性连接。
2. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于更包括 一第二基板，使该至少一主动式散热组件位于该第一 与该第二基板之间。
3. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于更包括 至少一温度感应组〗牛，该至少一温度感应组件设置于该上表面。
4. 如权利要求3所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于更设置 一控制单元，其电性连接于该电源供应装置，且电性连接至该，感应组件。
5. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该第一 更包含至少一导电通 1，该至少一导电通孔连接该上表面及该下表面，且该至 少一导电通孔与该至少一发光二极管发光单元电性连接。
6. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该至少 一发光二极管发光单元的功率大于或等于1W。
7. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该至少 一主动式散热组件为半导体热电芯片。
8. 如权利要求2所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于第二基板的材质为陶瓷材料或铝合金。
9. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该第一 的材质为陶瓷材14或铝合金。
10. 如权利要求l所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该第一 与第二基板的材质为添加有氮化硼的陶瓷材料。
11. 如权禾腰求2所述的具主动散热装置的室外照明设备，其特征在于该第一 基板与该第二基板间填充一保护层。
12. —种具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于包括 一第一基板，其包含一上表面、以及一下表面，该上表面具有一第一电路，且该下表面具有一第二电路；至少一发光二极管发光单元，设置于该上表面，且与该第一电路电性连接； 至少一主动式散热组件，设置于该下表面，且与该第二电路电性连接； 至少一皿感应组件，设置于该上表面； 一控制单元，其电性连接至该至少一皿感应组件；以及一电源供应装置，其电性连接至该控制单元，且透过该第一线路与该至少 一发光二极管发光单元电性连接，以及透过该第二线路与该至少一主动式散热单元 电性连接。
13. 如权利要求12戶诚的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于更包括 一第二基板，使该至少一主动式散热组件位于该第一基板与该第二 之间。
14. 如权利要求12所述的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于織一 基板更包含至少一导电通 L，该至少一导电通孔连接该上表面及该下表面，且该至 少一导电通 L系与该至少一发光二极管发光单元电性连接。
15. 如权禾腰求12戶脱的室外照明系统，其特征在于该至少一发光二极管发光 单元的功率大于或等于1W。
16. 如权利要求12所述的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于该至少一主动式散热组件为半导体热电芯片。
17. 如权利要求12戶服的室外照明系统，其特征在于该第一繊的材质为陶瓷材料或铝合金。
18. 如权利要求12戶腿的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于織一基板的材质为添加有氮化硼的陶瓷材料。
19. 如权利要求13所述的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于该第二 的材质为陶瓷材料或铝合金。
20. 如权利要求13所述的具主动散热装置的室外照明系统，其特征在于该第一基板与该第二 间填充一保护层。
专利摘要本实用新型涉及一种具主动散热装置的室外照明设备及其室外照明系统，其中此室外照明设备包括第一基板、发光二极管发光单元、主动式散热组件以及电源供应装置。其中，第一基板的上表面具有第一电路，而下表面具有第二电路。发光二极管发光单元设置于上表面且与第一电路电性连接，主动式散热组件设置于下表面且与第二电路电性连接。另外，电源供应装置透过第一线路与发光二极管发光单元电性连接，且透过第二线路与主动式散热单元电性连接。本实用新型可感应发光二极管发光单元的温度，将前述二极管所产生的热量从主动式散热组件排出；同时主动式散热组件可将热能转换成电能并透过热回收线路将主动式散热组件所转换出的电能回收至控制单元加以利用。
文档编号H01L33/00GK201293238SQ20082013124
公开日2009年8月19日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者周叔棣, 伟 庄, 李崇华 申请人:周叔棣;李崇华;庄 伟