专利名称：具主动式移热与降温功能的发光二极体灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管装置，尤指一种利用压缩循环中的低温冷媒对发光二极管进行吸热与降温。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有省电节能的功效，近来迅速普及，常应用于交通信号灯、电子看板、手电筒、台灯及投射灯等电子设备上。然而，发光二极管运作时产生高热，若发光二极管无搭配适当的散热设计，则运作时，发光二极管将因高温而寿命大幅缩短甚至烧毁。
一般而言，发光二极管的晶芯温度所能容忍于摄氏120度，远低于传统灯泡运作时的温度，高亮度发光二极管设备所搭配的散热设计将深深影响其使用寿命。
此外，发光二极管的发光亮度与其晶芯温度有关，如以下表一所示，有效降低晶芯温度可明显提高发光二极管亮度，例如，当晶芯温度由一般的设计值摄氏90度降低到摄氏25度时，其亮度可提高33％。
表1、发光二极管晶蕊温度(Tj)与发光亮度的关系
此外，降低晶芯温度亦可延长寿命，例如，在固定电流下，发光二极管所在的基座温度(晶芯温度约摄氏101度)由摄氏85度下降到达摄氏55度(晶芯温度约摄氏81度)时，发光二极管寿命(定义为光衰0.7)可以由15,000小时增加到60,000小时，即为原寿命的四倍长。
显然，降低发光二极管晶芯温度有助于发光二极管提高亮度及寿命，而欲降低发光二极管温度，则必须在其散热方面着手。
以50-100瓦高功率发光二极管照明灯具来说，要在狭小的照明灯具内部空间中作出有效的散热设计极为困难。
以传统铝或铜制散热器搭配风扇的散热设计来说，不但体积大，且风扇运作时产生噪音，因此不适用于发光二极管装置。
请参见图4，另有以回路热管来对发光二极管散热的设计，主要在散热外罩93内设置导热基座90，且外部设置有数个发光二极管91，在导热基座90上设置有回路热管(Loop Heat Pipe，LHP)92，该回路热管92绕设在散热外罩93上，且内部设置有易挥发的液体，藉此，回路热管92可以内部液体吸收发光二极管91的高热，并与外界热交换而散热，此种设计虽然可有效对发光二极管91散热，然而当发光二极管91发热功率超过150瓦，或者发光二极管灯具的尺寸增大时，回路热管92即效能不足，或是效能上大幅衰减。
此外，上述提到的散热结构皆为被动式的散热设计，即仅依赖发光二极管因运作时自身高温与常温之间的温度差来散热，此种散热方式容易受到环境温度及环境内通风程度的影响。
发明内容
故本发明人根据现有发光二极管(Light Emitting Diode，LED)装置仅利用效率不彰的被动式散热设计来散热的缺点，改良其不足与缺失，进而创作出一种发光二极管灯具的主动式移热与降温装置。
本发明要解决的问题是提供一种具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，利用压缩机循环中的低温冷媒来对发光二极管进行吸热与降温。
为了解决上述问题，本发明具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具包含散热外罩；主动式移热与降温装置，设置在散热外罩内，且包含有蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及低温板，其中该低温板设置在该蒸发器上，该冷凝器设置在散热外罩上，压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器相互连接，连接顺序为压缩机接合冷凝器、冷凝器接合膨胀阀、膨胀阀接合蒸发器、蒸发器接合压缩机，构成封闭回路，回路内设置有冷媒，压缩机可压缩气冷媒，膨胀阀可膨胀冷媒；及发光二极管模块，设置在该主动式移热与降温装置上而与低温板接触，且包含至少一个发光二极管。
前述冷凝器设置在散热外罩上。
前述低温板由二板体相固设组成，其中一板体为导热板体，另一板体为保温板体，该蒸发器夹设于两板体之间。
前述发光二极管模块包含有基座，在基座与低温板接触的一面上形成有内容室，在基座上形成有数个与内容室相连通且贯穿基座的穿孔，在穿孔内壁上设有高反射物质，在内容室内设置有电路板，该等发光二极管设置在该电路板上而伸入相对应的穿孔。
前述各穿孔剖面成一梯形，梯形较阔的一端背对低温板。
前述基座背对低温板的一面上形成有与穿孔相连通的气体容室，于气体容室内填充有低露点气体，于基座上设置有密封覆盖气体容室的外透明板，低露点气体可避免低温时结霜或凝露于透明板的表面上，以致于阻挡光线射出。
前述基座上形成有至少一热气旁通管，用以加热透明板，避免低温时结霜或凝露于透明板的表面上，以致于阻挡光线射出。
前述基座由设置在低温板上的隔热板、设置在隔热板上的内基座及设置在内基座上的外基座相固设组成。
前述基座的气体容室底部设置有介于内基座及外基座之间的内透明板，该内透明板覆盖基座穿孔及发光二极管。
前述低露点气体介于内透明板与外透明板之间。
前述热气旁通管形成于靠近透明板的外基座上。
前述低露点气体为氮气。
前述透明板以玻璃制造。
前述透明板以塑料制造。
前述散热外罩以金属制造。
与现有技术相比，本发明的有益效果为藉由上述技术手段，发光二极管所产生的热量经由低温板传递到蒸发器中的液态冷媒，冷媒吸热后蒸发为气态并进入压缩机，经由压缩机的压缩而成为高温高压气体，该气态冷媒经过冷凝器进行散热而凝结为高压高温的液态冷媒，经过膨胀阀成为低压且温度低于环境温度的气液态混合冷媒，最后冷媒进入蒸发器完成一个压缩循环，利用压缩循环中的低温冷媒来对发光二极管进行吸热与降温，可减低环境温度变化及通风效果不良对发光二极管的影响，甚至将发光二极管温度维持在低于环境温度以下，且能藉由降低发光二极管温度，延长发光二极管寿命并提高发光二极管亮度。
图1为本发明的侧面局部剖视图；图2为本发明的立体外观图；图3为本发明的放大侧面剖视图；图4为旧有发光二极管灯具的侧面剖视图。
主要组件符号说明10散热外罩20发光二极管模块21基座211隔热板212内基座 213外基座214内容室 215穿孔216气体容室 217热气旁通管218密封垫 219高反射物质22外透明板23内透明板24电路板 25发光二极管26密封垫 27密封垫30蒸发器 40冷凝器50压缩机 60膨胀阀70低温板 71导热板体72保温板体80冷媒90导热基座91发光二极管92回路热管93散热外罩具体实施方式
请参见图1和2所示，本发明主动式移热与降温功能的发光二极管灯具包含有散热外罩10、主动式移热与降温装置及发光二极管(Light Emitting Diode，LED)模块20。
请进一步参见图3，该主动式移热与降温装置设置在散热外罩10内，且包含有低温板70、蒸发器30、冷凝器40、压缩机50及膨胀阀60。
该低温板70设置在该散热外罩10内，且由二板体所组成，其中一板体为以金属等高导热性材料制造的导热板体71，而另一板体为以保丽龙等低导热性材料制造的保温板体72。
该蒸发器30夹设于导热板体71及保温板体72之间。
该冷凝器40设置在散热外罩10上，藉由与散热外罩10相接触，冷凝器40上的热量可利用散热外罩10的大表面积来逸散。
上述压缩机50、冷凝器40、膨胀阀60及蒸发器30相互连接，连接顺序为压缩机50接合冷凝器40、冷凝器40接合膨胀阀60、膨胀阀60接合蒸发器30、蒸发器30接合压缩机50，构成封闭回路，回路内设置有冷媒80。其中该压缩机40可压缩气态冷媒80，膨胀阀60可膨胀冷媒80。
该发光二极管模块20设置在该主动式移热与降温装置上而与低温板70接触，且包含有基座21、外透明板22、内透明板23、低露点气体、电路板24、至少一个发光二极管25及二密封垫26和27。
该基座21设置在低温板70上，包含隔热板211、内基座212、外基座213、内容室214、至少一穿孔215、气体容室216、至少热气旁通管217、密封垫218及至少一高反射物质219；该隔热板211呈环状而设置在低温板70的导热板体71上；该内基座212设置在隔热板211之上；该外基座213设置在内基座212之上；该内容室214形成在基座21面对低温板70的一面上，且位于内基座212与隔热板2111之间；该穿孔215形成在内基座212且与内容室214连通，穿孔215剖面系成一梯形，梯形较为阔的一端背对低温板70；该高反射物质219设置在穿孔215内壁；该气体容室216形成在外基座213上且与穿孔215连通；该热气旁通管217呈环状贯穿形成在外基座213上，用以加热透明板，避免低温时结霜或凝露于气体容室216内，阻挡光线射出；该密封垫218设置在内基座212与外基座213之间。
该外透明板22可以玻璃或塑料制造，设置在基座21上而密封覆盖该气体容室216。
该内透明板23可以玻璃或塑料制造，设置在基座21气体容室216底部，介于内基座212与外基座213之间，且覆盖穿孔215。藉由通入热气到热气旁通管217内部，可除去内/外透明板22、23表面上的结霜或凝露。
该低露点气体可为氮气，设置在基座21气体容室216内而介于外透明板22及内透明板23之间，低露点气体可避免低温时结霜或凝露于透明板22、23的表面上，以致于阻挡光线射出。
该电路板24设置在基座21内容室214中。
该发光二极管25设置在电路板24上且伸入相对应的基座21穿孔215，藉由穿孔215的梯形剖面及高反射物质219，发光二极管25的所发出的光线可被集中射出。
其中密封垫26设置在电路板24与基座21隔热板211之间，另一密封垫27设置在电路板24与低温板30之间。
藉由上述技术手段，发光二极管25所产生热量经低温板70传递到蒸发器30中的液态冷媒80，液态冷媒80吸热后蒸发为气态并进入压缩机50，经由压缩机50的压缩而成为高温高压气体，该气态冷媒80经过冷凝器40进行散热而凝结为高压高温的液态冷媒80，经过膨胀阀60成为低压且温度低于环境温度的气液态混合冷媒80，最后冷媒80进入蒸发器30完成一个压缩循环，利用压缩机50及低温冷媒80来对发光二极管25进行吸热与降温，可减低环境温度变化及通风效果不良对发光二极管的影响，甚至将发光二极管25的温度维持在低于环境温度以下，且能藉由降低发光二极管25温度，延长发光二极管25寿命并提高发光二极管25亮度。
权利要求
1.一种具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，包含散热外罩；主动式移热装置，设置在散热外罩内，且包含有蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及低温板，其中该低温板设置在该蒸发器上，该冷凝器设置在散热外罩上，压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器相互连接，连接顺序为压缩机接合冷凝器、冷凝器接合膨胀阀、膨胀阀接合蒸发器、蒸发器接合压缩机，构成封闭回路，回路内设置有冷媒，压缩机可压缩气态冷媒，膨胀阀可膨胀冷媒；及发光二极管模块，设置在该主动式移热与降温装置上而与低温板接触，且包含有至少一个发光二极管。
2.如权利要求1所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中冷凝器环绕设置在散热外罩上。
3.如权利要求2所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中低温板由二板体相固设组成，其中一板体为导热板体，另一板体为保温板体，该蒸发器夹设于两板体之间，且该散热外罩为金属制造。
4.如权利要求3所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中发光二极管模块包含有基座，在基座与低温板接触的一面上形成有内容室，在基座上形成有数个与内容室相连通且贯穿基座的穿孔，且在穿孔内壁上设有高反射物质，在内容室内设置有电路板，该等发光二极管设置在该电路板上而伸入相对应的穿孔。
5.如权利要求4所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中各穿孔剖面成一梯形，梯形较阔的一端背对低温板。
6.如权利要求5所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中基座背对低温板的一面上形成有与穿孔相连通的气体容室，于气体容室内填充有低露点气体，于基座上设置有密封覆盖气体容室的外透明板。
7.如权利要求6所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中基座上形成有至少一热气旁通管，用以加热透明板，避免低温时结霜或凝露于透明板的表面上，阻挡光线射出。
8.如权利要求7所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中基座由设置在低温板上的隔热板、设置在隔热板上的内基座及设置在内基座上的外基座相固设组成。
9.如权利要求8所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中基座的气体容室底部设置有介于内基座及外基座之间的内透明板，该内透明板覆盖基座穿孔及发光二极管，该低露点气体介于内透明板与外透明板之间，可避免低温时结霜或凝露于透明板的表面上，以致于阻挡光线射出，且该低温露点气体为氮气。
10.如权利要求9所述的具主动式移热与降温功能的发光二极管灯具，其中该等透明板以玻璃及塑料的其中一种制造。
全文摘要
一种采主动式冷却的半导体照明灯具，包含有散热外罩、主动式移热与降温装置及发光二极管模块；该主动式移热与降温装置设置在散热外罩内，且包含有蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及低温板，其中该低温板设置在该蒸发器上，该冷凝器设置在散热外罩上，压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器相互连接构成封闭回路，回路内设置有冷媒；该发光二极管模块与低温板接触，且包含有至少一个发光二极管；利用低温冷媒来对发光二极管进行吸热与降温，可降低发光二极管温度，延长发光二极管寿命并提高发光二极管亮度。
文档编号F25B1/00GK1752516SQ200510109559
公开日2006年3月29日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者黄秉钧, 汪金华, 骆昆宏, 许伯坚, 王永庆 申请人:恒杰光电科技股份有限公司