TWI544171B - LED lamp device - Google Patents

Description

LED燈管裝置

本發明係有關於一種LED燈管裝置，特別是指一種發光角度大於180度之LED燈管裝置。

按，日光燈管是現代不可或缺的照明工具，是普遍使用的照明產品，但日光燈管的體積大，於製造、使用及棄置過程中皆會產生大量的汞污染，對於環境保護一直是潛在的重金屬污染源；再者日光燈管的使用壽命甚短，僅約1千小時，且僅能將所接收到的電能百分之十轉換為光能，百分之九十轉換為無用的熱能散失到空氣中，造成電能的耗損，如此浪費能源，著實增加自然環境的沈重負擔。

為解決上述日光燈管的缺點，以及響應環保、節能減碳的要求下，由於發光二極體(LED)具有環保、省電、高效率、使用壽命長、體積小及反應快等優點，業者均積極開發出LED燈管來替代傳統的日光燈管，且漸漸普遍被使用於各類照明領域。目前較先進的LED燈管結構，主要係將半圓形散熱鋁管與相對之半圓形燈罩卡接組成一中空燈管，其內配置一LED晶片電路板，再於中空燈管內設置一LED驅動電路，據以封組成一外表具有較大散熱面積之LED燈管。唯，該習知LED燈管結構在製造及應用上仍有如下缺點：

1.半圓形散熱鋁管的散熱面積雖大，卻必須佔掉整個中空燈管的一半或一半以上的斷面積，這意味著光源的面積不到整個中空燈管一半，不僅只能向下發光，且小於180度發光角度；再者，半圓形散熱鋁管製造所需的金屬材料隨面積大而增多，無形中使LED燈管整體重量增加、成本提高。

2. LED燈管點亮時，LED晶片電路板與LED驅動電路所疊加的溫度與僅LED晶片電路板之溫度，兩者溫差至少高於10℃，使得，長期下來由於工作溫度的差異、內部高溫的影響以及散熱不均的問題，容易造成LED驅動電路及LED晶粒損壞，同時LED晶粒界面溫度過高，也會導致發光效率衰減、壽命降低等問題。

3.半圓形燈罩係由霧化的塑膠或壓克力材質所構成，透光性欠佳且具有炫光問題，會使照明效果大打折扣。

因此，如何解決高溫散熱、炫光的問題，以及提高透光性、降低整體燈管重量及有效延長元件壽命是亟待解決的問題。

有鑑於此，本創作遂針對上述先前技術之缺失，提出一種LED燈管裝置，以有效克服上述之該等問題。

本發明的主要目的在於提供一種LED燈管裝置，其使用散熱座搭配內部散熱元件以有效提高散熱效果，並利用發光角度大於180度的光學樹脂燈罩來提高照度範圍及高透光率之功效。

本發明的主要目的在於提供一種LED燈管裝置，其縮小散熱座的面積，且光學樹脂燈罩的內側壁設有複數個波浪型凹槽，不僅能降低整體重量及製造成本，又能達到高散熱性、照度範圍大及解決內部光線折射、繞射所產生光源損失的問題。

為達以上之目的，本發明提供一種LED燈管裝置，包括一中空管體、一散熱片、至少一LED模組、二端蓋及二LED驅動器。中空管體包含一光學樹脂燈罩及一散熱座，散熱座結合於光學樹脂燈罩上以形成一容置空間；其中，光學樹脂燈罩之發光角度大於180度，能夠接近傳統全角度發光之特性。散熱座具有一安裝面，散熱片設於該安裝面上，且位於該容置空間內；LED模組設於散熱片上，且位於容置空間內，LED模組藉由緊鄰 配置的散熱片將熱能傳導至散熱座，再經其傳導至外。二端蓋分別套設於中空管體之兩端，而二LED驅動器分別設於二端蓋內，且電性連接LED模組；於運作時，二LED驅動器係驅動控制LED模組投射一光源經光學樹脂燈罩至外。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧中空管體

12‧‧‧散熱片

14‧‧‧LED模組

16‧‧‧端蓋

162‧‧‧套管

1622‧‧‧嵌槽

164‧‧‧封蓋

166‧‧‧電極端子

18‧‧‧LED驅動器

22‧‧‧光學樹脂燈罩

222‧‧‧鳩尾榫

224‧‧‧波浪型凹槽

24‧‧‧散熱座

242‧‧‧安裝面

244‧‧‧弧面

246‧‧‧散熱鰭片

248‧‧‧鳩尾槽

249‧‧‧螺孔

26‧‧‧容置空間

28‧‧‧絕緣墊

30‧‧‧導線

第1圖為本發明之立體圖。

第2圖為本發明之分解圖。

第3圖為第1圖沿A-A剖面線所取之剖視圖。

第4圖為本發明於照明時之剖視圖。

本發明設計一種便於組裝於習用的照明燈座上，可直接取代習用日光燈管使用，進而改善傳統日光燈管的散熱效率差、照度範圍小及透光性不佳等缺點。

請一併參閱第1圖、第2圖及第3圖，第1圖為本發明之立體圖，第2圖為本發明之分解圖，第3圖為第1圖沿A-A剖面線所取之剖視圖。首先，先說明本發明之組成結構及其組裝方式，LED燈管裝置在此係設計為長條型燈管，其包括一中空管體10、一散熱片12、至少一LED模組14、二端蓋16及二LED驅動器18。中空管體10包含一光學樹脂燈罩22及一散熱座24，散熱座24具有一安裝面242，散熱座24係設計為鋁擠型的半圓形中空管，其平面作為安裝面242，半圓形中空管的弧面244外側壁具有複數個散熱鰭片246。散熱片12係設於安裝面242上，且散熱片12的長度略小於安裝面242；再將LED模組14緊貼設於散熱片12上，LED模組14較佳設計為LED燈條，其長度設計與散熱片 12相同。

接續，光學樹脂燈罩22係搭配散熱座24的造型，設計為圓弧形光學樹脂燈罩，並裝設於安裝面242上，據以形成一容置空間26。值得注意的是，為了增加照度範圍以及減輕整體重量，在此散熱座24的弧面面積是遠小於光學樹脂燈罩24，且光學樹脂燈罩22之發光角度大於180度。其中，散熱座24之安裝面242兩側分別設有一鳩尾槽248，光學樹脂燈罩22之底端兩側分別設有一鳩尾榫222，組裝時，將光學樹脂燈罩22先自散熱座24之一端置入，讓鳩尾榫222對應鳩尾槽248內卡接之後，沿著鳩尾槽248水平移動，直至光學樹脂燈罩22完全固定結合於散熱座24上。由於光學樹脂燈罩22係為圓弧形光學樹脂燈罩，故光學樹脂燈罩22與安裝面242之間，據以形成容置空間26，且散熱片12及LED模組14皆位於容置空間26內。

接續，將二端蓋16分別套設於中空管體10之兩端，二端蓋16分別包含一套管162及一封蓋164，封蓋164設有二電極端子166，套管162之一端套設於中空管體10，另一端套設封蓋164。詳言之，套管162設計短版的圓弧形的中空套管，其平面具有一嵌槽1622，其圓弧形面積略大於光學樹脂燈罩22，且套管162之底端兩側同樣設有鳩尾榫，套管162能夠對應置入安裝面242的鳩尾槽248內，使得二套管162分別能夠套設於光學樹脂燈罩22之兩端並緊配合固定；此時二套管162與光學樹脂燈罩22套合後加起來的總長度與散熱座24相同。接著將二LED驅動器18分別設於二端蓋16的套管162內，並將二絕緣墊28分別嵌入於套管162之嵌槽1622內，且絕緣墊28係緊鄰配置於LED驅動器18，二LED驅動器18係利用至少二導線30穿設於散熱座24的半圓形中空管內而彼此電性連接；最後將封蓋164利用螺栓168固定於散熱座24的螺孔249中，使得二封蓋164的二電極端子166分別電性連接二LED驅動器18，如此即可組裝完成LED燈管裝置。

瞭解上述LED燈管裝置的結構之後，可將LED燈管裝置裝設在照明燈座上，使二端蓋16之二電極端子166接觸照明 燈座上的電源線路而形成接觸導通。請同時參閱第2圖及第4圖，第4圖為本發明於照明時之剖視圖。於使用時，藉由二電極端子166傳導一電力至二LED驅動器18及LED模組14，由LED驅動器18驅動LED模組14作動，LED模組14即可投射一光源經光學樹脂燈罩22至外。由於LED驅動器18及LED模組14於運作時會產生高溫，藉由本發明之設計巧思，二絕緣墊28能夠直接將LED驅動器18產生的高溫傳導至散熱座24，經其弧面244的此些散熱鰭片246快速將熱能傳導至空氣中；同時，散熱片12能夠直接將LED模組14產生的高溫傳導至散熱座24，經其弧面244的此些散熱鰭片246快速將熱能傳導至空氣中，如此一來，能夠確保LED驅動器18及LED模組14在低溫環境中正常的運作，以延長使用壽命；進而解決習知的燈管內部蓄熱或是局部熱疊加而造成電子元件的損壞問題。

值得注意的是，為了使光學樹脂燈罩22之發光角度大於180度，係利用光學級的樹脂材料以及加入擴散粒子，並經拉絲處理以形成具高透光性及能將光源均勻擴散的功效，可讓光學樹脂燈罩22接近材料極限的94%透光率，擴散粒子的折射率為1.4~1.5，且光學樹脂燈罩22的內側壁具有複數個波浪型凹槽224，能夠降低整體平均厚度及重量，又可提高透光性之功效及維持原有的結構強度；再者，LED模組14是使用可適用此折射率的LED晶粒，其發光角度為120度。由於光學樹脂燈罩22的弧面面積遠大於散熱座24(例如光學樹脂燈罩22所佔用弧面面積為中空管體10總體積七成以上)；因此，當LED模組14投射光源時，波浪型凹槽224可引導光源之光行走路徑，且能減少內部的光線折射與繞射，並配合大角度光學樹脂燈罩22的結構特性，讓光源被引導至大於180的發光角度，並經光學樹脂燈罩22照射至外時，能夠產生最大程度的照度，近似於傳統日光燈管的全角度發光，且有效地將光源均勻分配至LED燈管裝置四周，同時解決習知LED燈管會有炫光及光源損失的問題；當然，本發明之散熱性亦更優於傳統同時日光燈管或LED燈管。

綜上所述，本發明能夠將內部會產生高溫的元件均勻且快速地傳導至外，可有效提高散熱效果，並利用發光角度大於180度的光學樹脂燈罩來提高照度範圍及高透光率之功效。此外，散熱座設計為中空管體，而光學樹脂燈罩的內側壁設有複數個波浪型凹槽，此結構設計不僅能降低整體重量及製造成本，又能達到高散熱性、照度範圍大，以及可解決內部光線折射、繞射所產生光源損失的問題，極具市場競爭優勢。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10‧‧‧中空管體

12‧‧‧散熱片

14‧‧‧LED模組

16‧‧‧端蓋

162‧‧‧套管

1622‧‧‧嵌槽

164‧‧‧封蓋

166‧‧‧電極端子

18‧‧‧LED驅動器

22‧‧‧光學樹脂燈罩

222‧‧‧鳩尾榫

224‧‧‧波浪型凹槽

24‧‧‧散熱座

242‧‧‧安裝面

246‧‧‧散熱鰭片

248‧‧‧鳩尾槽

26‧‧‧容置空間

28‧‧‧絕緣墊

30‧‧‧導線

Claims (10)

1. 一種LED燈管裝置，其包括：一中空管體，包含一光學樹脂燈罩及一散熱座，該光學樹脂燈罩之發光角度大於180度，該散熱座結合於該光學樹脂燈罩上以形成一容置空間，該散熱座具有一安裝面；一散熱片，位於該容置空間內，並設於該安裝面上；至少一LED模組，設於該散熱片上，且位於該容置空間內，該LED模組係投射一光源經該光學樹脂燈罩至外；二端蓋，分別套設於該中空管體之兩端；二LED驅動器，分別設於該二端蓋內，且電性連接該LED模組；及二絕緣墊，分別設於該二端蓋內，並緊鄰該LED驅動器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該光學樹脂燈罩的內側壁具有複數個波浪型凹槽，其可引導該光源之光行走路徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該散熱座係為半圓形中空管，其平面作為該安裝面，該半圓形中空管的弧面外側壁具有複數個散熱鰭片。
4. 如申請專利範圍第3項所述之LED燈管裝置，其中該二LED驅動器係利用至少二導線穿設於該半圓形中空管內而彼此電性連接。
5. 如申請專利範圍第3項所述之LED燈管裝置，其中該光學樹脂燈罩係為圓弧形光學樹脂燈罩，設於該安裝面上，據以形成該容置空間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該散熱座之該安裝面兩側分別設有一鳩尾槽，該光學樹脂燈罩之底端兩側分別設有一鳩尾榫，該鳩尾榫係對應置入該鳩尾槽內固定結合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該二端蓋 分別包含一套管及一封蓋，該封蓋設有二電極端子，該二LED驅動器分別設於該套管內，該套管之一端套設於該中空管體，另一端套設該封蓋，且該二電極端子分別電性連接該二LED驅動器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之LED燈管裝置，其中該二絕緣墊，分別嵌入於該套管之一嵌槽內，緊鄰該LED驅動器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該光學樹脂燈罩中包含擴散粒子，其折射率為1.4~1.5。
10. 如申請專利範圍第1項所述之LED燈管裝置，其中該LED模組係為LED燈條。