專利名稱：系統構裝的高功率高效率二極管燈泡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效率高功率的二極管燈泡，并且特別地，本發明的二極管燈泡為一種系統構裝(System in package)的照明裝置。
背景技術：
由于發光二極管(Light emitting diode，LED)具有如省電、耐震、反應快以及適合批量生產等許多優點，因此目前以發光二極管為光源的照明產品日益廣泛。然而，現有的高功率發光二極管在持續發亮一段時間后，會有溫度過高的問題，使得發光二極管本身的發光效率下降，造成亮度無法提升。因此，各種應用高功率的發光二極管的產品均需要良好的散熱機制。
請參閱圖1。圖1顯示了一現有的整合了散熱裝置的照明器。為了增加單一照明裝置所能提供的光線強度，圖中的導熱板10之上設置有多個發光二極管12。導熱板10的周圍則設有多個散熱鰭片14。由于各個發光二極管12之間的距離太遠，該照明裝置無法提供如點光源的發光效果。
請參閱圖2。圖2是顯示了臺灣第568,358號專利所揭示的照明器。圖中的紅色發光二極管21、綠色發光二極管22以及藍色發光二極管23設置于一控制電路24之上。控制電路24用以控制該多個發光二極管，在控制電路24之下的載體25則是用以幫助該多個發光二極管和控制電路24散熱。如圖2所示的照明器的缺點是控制電路24與發光二極管太過接近。當發光二極管產生熱能時，極容易影響甚至破壞控制電路24的運作。
因此，本發明提供了一種高效率高功率的二極管燈泡，并且特別地，本發明的二極管燈泡為一種系統構裝的照明裝置。
發明內容
本發明的第一主要目的在于提供一種系統構裝(System in package)的高效率高功率二極管燈泡。根據本發明的二極管燈泡除了可有效解決先前技術中的散熱問題外，還可提供相當于點光源的發光效果。
根據本發明的較佳具體實施例的二極管燈泡包含一導熱及散熱模塊、一二極管發光模塊、一光學模塊以及一控制電路模塊。該導熱及散熱模塊包含一導熱裝置(Heat-conducting device)與至少一散熱鰭片(Heat-dissipating fin)。該二極管發光模塊設置于該導熱裝置的一平坦部上，并與該平坦部平整且緊密地接合。該光學模塊用以將該二極管發光模塊所發出的光線聚焦。該控制電路模塊則用以控制該二極管發光模塊。當該二極管燈泡連接至一電源時，該控制電路模塊選擇性地使該二極管發光模塊發光，并且該二極管發光模塊于發光時所產生的熱由該導熱裝置自該平坦部導引至該至少一散熱鰭片，進而由該至少一散熱鰭片散熱。
由于本發明所提供的二極管燈泡將導熱及散熱模塊與二極管發光模塊整合在一起，該導熱及散熱模塊可由各散熱鰭片將該二極管發光模塊所產生的熱能立即發散至周圍的空氣中，大幅提升散熱效率。因此，相較于先前技術，根據本發明的二極管燈泡更適合應用于需要高效率的發光二極管的照明裝置中。
本發明的第二主要目的是提供一種相當于點光源的發光效果的二極管燈泡。由于根據本發明的二極管發光模塊是將多顆發光二極管或激光二極管封裝在一起，相對于光學模塊內的凹面鏡的體積相當小，因此可提供相當于點光源的發光效果。
本發明的第三主要目的是提供一種能廣泛整合于現有的照明設備中的二極管燈泡。上述較佳具體實施例的二極管燈泡可進一步包含一外殼。該外殼可被設計為與現有的圓柱型電池或方型電池尺寸相搭配。因此，若要將根據本發明的二極管燈泡與現有的電源裝置整合在一起相當容易。
關于本發明的優點與精神可以由以下的發明詳述及附圖得到進一步的了解。
圖1顯示了一現有的整合了散熱裝置的照明器；圖2顯示了臺灣第568,358號專利所揭示的照明器；圖3A是根據本發明的一較佳具體實施例的二極管燈泡的側視圖；圖3B是根據本發明的一較佳具體實施例的二極管燈泡的立體圖；圖4顯示了導熱及散熱模塊中的導熱及散熱機制；
圖5至圖6顯示了發光二極管芯片32的多種實現方式；圖7至圖10顯示了散熱鰭片312的多種實現方式；圖11顯示了本發明中的導熱裝置與發光二極管芯片的另一實施方式；圖12顯示了根據本發明的一包含外殼的二極管燈泡；圖13顯示了根據本發明的另一包含外殼的二極管燈泡；圖14顯示了根據本發明的另一包含外殼的二極管燈泡。
其中，附圖標記說明如下10導熱板 12發光二極管14散熱鰭片 21紅色發光二極管22綠色發光二極管 23藍色發光二極管24控制電路 25載體30二極管燈泡31導熱及散熱模塊 32二極管發光模塊33控制電路模塊 34光學模塊311導熱裝置 312散熱鰭片313孔洞 314外殼320基材 322電極324光源具體實施方式
本發明的一個主要目的在于提供一種系統構裝的高效率高功率二極管燈泡。
請參閱圖3A及圖3B。圖3A及圖3B分別為根據本發明的一較佳具體實施例的二極管燈泡的側視圖及立體圖。根據本發明的二極管燈泡30包含一導熱及散熱模塊31、一二極管發光模塊32、一控制電路模塊33以及一光學模塊34。導熱及散熱模塊31包含一導熱裝置311與至少一散熱鰭片312。二極管發光模塊32設置于導熱裝置311的一平坦部。光學模塊34用以將該二極管發光模塊32所發出的光線聚焦。控制電路模塊33則是用以控制該二極管發光模塊32。當二極管燈泡30連接至一電源時，控制電路模塊33選擇性地使二極管發光模塊32發光，并且二極管發光模塊32在發光時所產生的熱是由導熱裝置311自該平坦部導引至散熱鰭片312，進而由散熱鰭片312散熱。
如圖3A及圖3B所示，由于根據本發明中的的控制電路模塊33與二極管發光模塊32之間有一段距離，可避免控制電路33直接受到二極管發光模塊32所產生的熱能影響。
根據本發明，與二極管燈泡30連接的電源可為直流電源，也可為交流電源。當該電源為交流電源時，控制電路模塊33還進一步包含一交流至直流(AC-to-DC)轉換器，將交流電轉換為直流電后供給二極管燈泡30使用。
在實際應用中，導熱裝置311可能為一以銅制成的熱導柱或熱導管。請參閱圖4。圖4顯示了導熱及散熱模塊31中的導熱及散熱機制。導熱及散熱模塊31內部包含毛細組織311A以及工作流體311B。當二極管發光模塊32產生熱時，會使導熱及散熱模塊31中較靠近二極管發光模塊32的工作流體311B由液體蒸發為氣體。氣化后的工作流體311B可將熱傳至導熱及散熱模塊31的另一端，經散熱鰭片312散熱冷卻后的工作流體311B會再度凝結為液體。毛細組織311A是用以將再度凝結為液體的工作流體311B傳送回導熱及散熱模塊31中較靠近二極管發光模塊32的一端。由如圖4所示的循環方式，可達到導熱及散熱效果。
請參閱圖5。在實際應用中，發光二極管芯片32可能如圖5所示，包含一由硅材料或金屬材料所制成的基材(Substrate)320、兩電極(Electrode)322以及一發光模塊324。發光模塊324與電極322分別設置于基材320之上。發光模塊324分別通過該兩電極322連接至控制電路模塊33。請參閱圖6。發光二極管芯片32中的發光模塊324與兩電極322也可能如圖6所示，直接被設置于導熱裝置311的平坦部之上，其中該兩電極322與導熱裝置311之間分別有一絕緣體。
在實際應用中，發光模塊324包含至少一發光二極管或激光二極管(Laserdiode)。發光模塊324中的發光二極管可能為一白光二極管，或是由一藍光二極管與熒光粉所組成的白光二極管。發光模塊324也可能包含至少一紅光二極管、至少一藍光二極管以及至少一綠光二極管；控制電路模塊33可選擇性地使該紅光二極管、該藍光二極管以及該綠光二極管發光，使得該多個不同顏色的發光二極管以不同的發光比例組成各種不同顏色的光線。
由于根據本發明的二極管燈泡是將多顆發光二極管封裝在一起，發光模塊324相對于與發光模塊324配合的凹面境或整個二極管燈泡的體積相當小，因此可提供相當于點光源的發光效果。
請參閱圖7至圖10。本發明中的散熱鰭片312可以多種不同的樣式實現。一般的散熱鰭片312環設于導熱裝置311的周圍。散熱鰭片312除了如圖7所示的圓盤狀之外，也可為如圖8所示的不規則狀，例如，鋸齒狀、花瓣狀，或是如圖9所示具有孔洞。圖9中的每一散熱鰭片312上均具有至少一孔洞313，該多個孔洞313可供空氣流通，幫助加速散熱。圖10顯示了散熱鰭片312的另一種實施方式，該多個散熱鰭片312與導熱裝置311的該平坦部垂直，并環繞在導熱裝置311的周圍。
請參閱圖11。圖11顯示了本發明中的導熱裝置311與發光二極管芯片32的另一實施方式。如圖11所示，導熱裝置311的一端可被設計為扁平狀，而發光二極管芯片32設置于該導熱裝置311的扁平部份之上。
在實際應用中，二極管燈泡30可進一步包含一外殼314。請參閱圖12。圖12顯示了一包含外殼的二極管燈泡30的實施例。外殼314配合能容納該多個散熱鰭片312，不會影響散熱鰭片312的散熱功能。外殼314可被設計為與現有的圓柱型電池方型電池尺寸相搭配。因此，若要將根據本發明的二極管燈泡與現有的電源裝置整合在一起相當容易。
請參閱圖13。圖13顯示了根據本發明的另一較佳具體實施例的二極管燈泡。在本實施例中，導熱裝置311為一彎曲的導熱管，發光二極管芯片32設置于導熱裝置311的一端的平坦部。散熱鰭片312設置于導熱裝置311的側壁的周圍。發光二極管芯片32所產生的熱能透過導熱裝置311傳遞至散熱鰭片312，再發散至周圍的空氣中，由此達成散熱的效果。非封閉式的外殼314配合能容納該至少一散熱鰭片，并不會影響散熱鰭片312的散熱。
請參閱圖14。圖14顯示了根據本發明的另一較佳具體實施例的二極管燈泡。在本實施例中，導熱裝置311為一彎曲的導熱管，而發光二極管芯片32設置于導熱裝置311側壁上的一平坦部上。散熱鰭片312設置于導熱裝置311的兩端的周圍。發光二極管芯片32所產生的熱能透過導熱裝置311傳遞至散熱鰭片312，再發散至周圍的空氣中，由此達成散熱的效果。
由于本發明所提供的二極管燈泡是將導熱及散熱模塊與發光二極管芯片整合在一起，該導熱及散熱模塊可由散熱鰭片將該發光二極管芯片所產生的熱能立即發散至周圍的空氣中，大幅提升散熱效率。通過改善二極管燈泡的散熱效率，解決了因過熱造成發光二極管效率下降的問題，根據本發明的二極管燈泡的發光效率也可以提升。因此，相較于先前技術，根據本發明的整合散熱模塊的二極管燈泡更適合應用于需要高功率高效率的二極管燈泡的照明裝置中。
權利要求
1.一種系統構裝的高效率高功率二極管燈泡，其特征在于，包含一導熱及散熱模塊，包含一導熱裝置和至少一散熱鰭片，該導熱裝置具有一平坦部；該至少一散熱鰭片設置于該導熱裝置的周圍；一二極管發光模塊，該二極管發光模塊設置于該導熱裝置的該平坦部；一光學模塊，該光學模塊用以將該二極管發光模塊所發出的光線聚焦；以及一控制電路模塊，該控制電路模塊用以控制該二極管發光模塊；其中當該二極管燈泡連接至一電源時，該控制電路模塊選擇性地使該二極管發光模塊發光，并且該二極管發光模塊在發光時所產生的熱由該導熱裝置自該平坦部導引至該至少一散熱鰭片，進而由該至少一散熱鰭片散熱。
2.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該電源為交流電源，并且該控制電路模塊進一步包含一交流至直流轉換器。
3.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該發光二極管芯片裝置包含一基材、一發光模塊以及兩電極，該發光模塊以及該兩電極分別設置于該基材上。
4.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該二極管發光模塊包含至少一發光二極管或激光二極管。
5.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該發光模塊包含一白光二極管。
6.如權利要求5所述的二極管燈泡，其特征在于，該白光二極管包含藍光二極管與熒光粉。
7.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該發光模塊包含至少一紅光二極管、至少一藍光二極管以及至少一綠光二極管。
8.如權利要求7所述的二極管燈泡，其特征在于，該控制電路模塊選擇性地使該紅光二極管、該藍光二極管以及該綠光二極管發光。
9.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該基材是由一硅材料或一金屬材料所制成。
10.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該發光裝置包含一發光模塊以及兩電極，該發光模塊以及該兩電極分別安置于該導熱裝置的該平坦部上。
11.如權利要求10所述的二極管燈泡，其特征在于，該兩電極與該導熱裝置之間分別有一絕緣體。
12.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該導熱裝置為一熱導柱或熱導管。
13.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該導熱裝置以銅材料制成。
14.如權利要求1項所述的二極管燈泡，其特征在于，該至少一散熱鰭片中的每一散熱鰭片環設于該導熱裝置的周圍。
15.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該至少一散熱鰭片中的每一散熱鰭片為圓盤狀。
16.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該至少一散熱鰭片中的每一散熱鰭片為不規則狀。
17.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該至少一散熱鰭片中的每一散熱鰭片均具有至少一孔洞。
18.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該平坦部位于該導熱裝置的一端。
19.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該平坦部位于該導熱裝置的側壁。
20.如權利要求1所述的二極管燈泡，其特征在于，該二極管燈泡進一步包含一外殼，該外殼配合并能容納該至少一散熱鰭片。
全文摘要
本發明涉及一種系統構裝的高效率高功率二極管燈泡。該二極管燈泡包含一導熱及散熱模塊、一二極管發光模塊、一光學模塊以及一控制電路模塊。該導熱及散熱模塊包含一導熱裝置與至少一散熱鰭片。該二極管發光模塊設置于該導熱裝置的一平坦部。該光學模塊用以將該二極管發光模塊所發出的光線聚焦。該控制電路模塊用以控制該二極管燈泡。當該二極管燈泡連接至一電源時，該控制電路模塊選擇性地使該二極管發光模塊發光，并且該二極管發光模塊在發光時所產生的熱由該導熱裝置自該平坦部導引至該至少一散熱鰭片，由該多個散熱鰭片散熱。
文檔編號H01L33/50GK1840958SQ200510062450
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月28日 優先權日2005年3月28日
發明者陳振賢 申請人:新燈源科技有限公司