專利名稱：高功率發(fā)光二極管投射燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種高功率發(fā)光二極管投射燈，尤其一種使用高功率發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光元件的投射燈，使其無需外加散熱件外，直接以其具有散熱機制的燈杯提供良好散熱效能，或利用其良好的混光機制提供均勻混光效果的投射燈結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
投射燈是一種具有方向性投光的燈具，目前大量被應(yīng)用于重點式投光照明的用途，目前已知的投射燈除了使用鹵素燈泡作為發(fā)光元件外，近來因發(fā)光二極管的制造技術(shù)日益成熟，故使用發(fā)光二極管的投射燈產(chǎn)品相繼問市。
早期發(fā)光二極管投射燈的設(shè)計，因使用的發(fā)光二極管發(fā)光功率偏低(例如每顆0.07瓦功率)，故需于投射燈的燈杯中同時裝入多顆發(fā)光二極管，此設(shè)計有發(fā)光功率低，亮度不足的問題，且將多顆低功率發(fā)光二極管裝入投射燈燈杯內(nèi)，另有組裝瑣繁不便的問題。
因此，目前的投射燈大多改用單顆或數(shù)顆高功率發(fā)光二極管(例如單顆即大于1瓦功率以上)作為發(fā)光元件，以改善前述投射燈因使用數(shù)十顆數(shù)量眾多低功率發(fā)光二極管，所造成亮度不足及組裝不便等問題。然而，高功率發(fā)光二極管的使用，雖可提供高亮度的照光，但是，該高功率發(fā)光二極管于通電發(fā)光的同時，會伴隨著高溫的產(chǎn)生，如圖9所示。由于該投射燈的燈杯50為玻璃材料所制成，本身不具有散熱機制，故為避免該高功率發(fā)光二極管因工作溫度過高而燒毀，在該投射燈燈杯50的后端通常會加裝具有復(fù)數(shù)散熱片的散熱件60，用以輔助熱的發(fā)散。因此，造成該投射燈整個型體偏大，無法適于既有規(guī)格的燈具，故需對燈具重新作變更設(shè)計，造成燈具設(shè)計者的困擾。
另，若是該投射燈內(nèi)同時放置不同顏色的發(fā)光二極管芯片組，期望得到不同色彩的組合時，因該投射燈內(nèi)部不具混光機制，發(fā)光芯片組所發(fā)出的直行光線直接照射到燈杯外，造成一塊一塊狀混光不均勻的色塊光束，使用上極不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的主要目的即在于提供一種本身兼具散熱機制，而無需外加散熱件的高功率發(fā)光二極管投射燈。
本實用新型的另一目的在于令該投射燈使用多顆不同顏色的發(fā)光二極管芯片時，可使其發(fā)光的不同色光可以達到單一顏色混光均勻的效果。
為達成前述目的，本實用新型的技術(shù)方案是令該高功率發(fā)光二極管投射燈的組成主要包括有一兼具反射及散熱功用的金屬燈杯、一具有復(fù)數(shù)金屬接腳的發(fā)光二極管基座以及一具有發(fā)光二極管芯片的發(fā)光芯片組，其中該燈杯是一導(dǎo)熱金屬罩體，其后端具有一連接部，中央形成貫穿的中孔，燈杯內(nèi)側(cè)壁為一可集聚光線的反射面；該發(fā)光二極管基座是一可傳熱金屬座體，其一端固接于燈杯連接部后端，另端布設(shè)數(shù)支導(dǎo)電金屬接腳；該發(fā)光芯片組的發(fā)光二極管芯片是黏著于發(fā)光二極管基座上位于燈杯內(nèi)側(cè)，該發(fā)光二極管芯片并自其預(yù)設(shè)的接點分別以金屬導(dǎo)線連接于相對應(yīng)的接腳端部，使其可受控通電發(fā)光，構(gòu)成一具有散熱機制的高功率發(fā)光二極管投射燈。
本實用新型所提出的另一技術(shù)方案是令該高功率發(fā)光二極管投射燈的組成主要包括有一反射燈杯、一具有復(fù)數(shù)金屬接腳的發(fā)光二極管基座、一具有發(fā)光二極管芯片的發(fā)光芯片組以及一混光裝置，其中該罩體狀的燈杯后端具有一連接部，中央形成貫穿的中孔，燈杯內(nèi)側(cè)壁為一可集聚光線的反射面；該發(fā)光二極管基座一端固接于燈杯連接部后端，另端布設(shè)數(shù)支導(dǎo)電金屬接腳；該發(fā)光芯片組中具有二種(含)以上不同顏色的發(fā)光二極管芯片，該發(fā)光二極管芯片黏著于發(fā)光二極管基座上位于燈杯內(nèi)側(cè)，并自其預(yù)設(shè)的接點分別以金屬導(dǎo)線連接于相對應(yīng)的接腳端部，使其可受控通電發(fā)光。
該混光裝置設(shè)于發(fā)光芯片組與反射燈杯之間，用以將發(fā)光芯片組所發(fā)出的直行光線，經(jīng)過其混光面后向周邊折射擴散，再通過燈杯反射面交錯混光后，反射出燈杯，以此構(gòu)成一將不同顏色的光束混合成單一顏色的高功率發(fā)光二極管投射燈。
本實用新型以其創(chuàng)新的技術(shù)方案設(shè)計，將可達成的功效是本實用新型投射燈除使用高功率發(fā)光二極管提供高亮度的發(fā)光功效外，更利用其導(dǎo)熱金屬材制成具有散熱機制的燈杯，提供該高功率發(fā)光二極管發(fā)光時產(chǎn)生的熱發(fā)散之用，使其無需外加散熱件，解決現(xiàn)有高功率發(fā)光二極管投射燈型體大，使其兼容于已有規(guī)格的投射燈具。
另一方面，本實用新型于投射燈內(nèi)提供了混光裝置，以便在使用不同顏色芯片時，讓發(fā)光芯片組所發(fā)出的直行光線經(jīng)過該混光裝置的混光面后向周邊折射擴散，該折射擴散的光線遇燈杯反射面后反射出燈杯，讓發(fā)光芯片組中原不同顏色芯片的直行光束經(jīng)過幾次折射反射后，彼此交錯混合，達到單一顏色混光均勻效果。
附圖簡述


圖1是本實用新型的立體分解示意圖。
圖2是
圖1所示實施例的組合剖面示意圖。
圖3是本實用新型增設(shè)擴散燈頭的立體分解示意圖。
圖4是圖3所示實施例組合后的立體示意圖。
圖5是本實用新型燈杯呈碗狀體且外表形成散熱片的立體示意圖。
圖6是本實用新型燈杯呈碗狀體的立體示意圖。
圖7是本實用新型設(shè)于基座上的發(fā)光芯片組中多顆發(fā)光二極管芯片呈串聯(lián)狀態(tài)的平面示意圖。
圖8是本實用新型設(shè)于基座上的發(fā)光芯片組中多顆發(fā)光二極管芯片呈并聯(lián)狀態(tài)的平面示意圖。
圖9是現(xiàn)有高功率發(fā)光二極管投射燈的外觀示意圖。
具體實施方式
有關(guān)本實用新型高功率發(fā)光二極管投射燈的具體實施例，如
圖1、2所示，其主要包括有一兼具反射及散熱功用的燈杯10、一具有數(shù)金屬接腳22、23的發(fā)光二極管基座20以及一具有一個或多個發(fā)光二極管芯片31的發(fā)光芯片組30，其中該燈杯10是為導(dǎo)熱金屬材料制成圓錐狀的罩體(如
圖1、2、3、4所示)或可為碗狀(如圖5、6所示)，其后端小徑端具有一連接部11，中央形成貫穿的中孔12，于連接部11后端側(cè)面設(shè)有固接孔(圖中未示)，提供與發(fā)光二極管基座20組設(shè)之用，而燈杯10內(nèi)側(cè)壁為可集聚光線的圓錐狀或碗狀反射面13，且為增加其反射效果，可在此燈杯10反射面上鍍上反射膜，以此，讓該反射面13可達到接近100％的光反射。
又，該燈杯10外側(cè)壁可朝外延伸復(fù)數(shù)散熱片14，用以擴大該燈杯10散熱的表面積，增加散熱效果；其中該散熱片14的形態(tài)可為環(huán)形排列的環(huán)形片狀散熱片14(如圖5所示)、直線排列的片狀散熱片14(如
圖1、3所示)或是直線排列與環(huán)形片狀并用(圖中未示)。
另，該燈杯10前端開口處亦可再加裝一可透光前板(圖未示)，該透光前板可為平面板體或為具有聚光效果的凸透鏡片，該透光前板正反面并可再鍍設(shè)穿透膜，用以提高透光前板的透光性。
該發(fā)光二極管基座20為可導(dǎo)電傳熱的金屬材料所制成的座體，該發(fā)光二極管基座20外形可對應(yīng)燈杯10連接部11的形狀，其上設(shè)有對應(yīng)固接孔的穿孔，使該發(fā)光二極管基座20可用螺絲之類的固接元件穿設(shè)其中進而鎖固于燈杯10后端的連接部11上。該發(fā)光二極管基座20與燈杯10后端連接部11間的接合面可加入散熱膠或散熱膏，讓發(fā)光二極管基座20與燈杯10更緊密結(jié)合，以便發(fā)光二極管基座20的熱量更容易傳導(dǎo)至燈杯10。又，發(fā)光二極管基座20鄰接燈杯10的側(cè)面上形成對應(yīng)其中孔12的環(huán)形堤墻21，用以對應(yīng)該中孔12內(nèi)，該堤墻21內(nèi)的區(qū)間中布設(shè)數(shù)支導(dǎo)電金屬接腳22、23延伸至基座2 后端，其一接腳22是直接連接于發(fā)光二極管基座20，兩者為電連接的狀態(tài)，其余接腳23是以絕緣材24(如圖7、8所示)固設(shè)于發(fā)光二極管基座20中，與發(fā)光二極管基座20呈絕緣狀態(tài)。
該發(fā)光芯片組30是選自紅、綠、藍、黃、白等單一原色發(fā)光二極管芯片構(gòu)成的群族中的一種發(fā)光二極管芯片31或是二種(含)以上不同原色發(fā)光二極管芯片31的組合。于本實施例中，該發(fā)光芯片組30是可選用多顆同一原色發(fā)光二極管芯片31，亦可選用多顆不同原色發(fā)光二極管芯片31的組合，該發(fā)光二極管芯片31并分別黏著于發(fā)光二極管基座20堤墻21內(nèi)的區(qū)間處，該數(shù)原色發(fā)光二極管芯片31并自其預(yù)設(shè)的接點分別以金屬導(dǎo)線32連接發(fā)光二極管基座20及其相對應(yīng)的接腳22、23端部，使其可受控通電發(fā)光。前述中，該數(shù)原色發(fā)光二極管芯片31的連接可為串聯(lián)(如圖7所示)，或為并聯(lián)(如圖8所示)，使其可在外接電路控制下，調(diào)控該不同原色發(fā)光二極管芯片31各色光的明暗比例，產(chǎn)生預(yù)定顏色的色光。
為了保護發(fā)光芯片組30以及增加其發(fā)光二極管芯片31的出光效率，該發(fā)光二極管基座20的堤墻21內(nèi)可進一步設(shè)有包覆發(fā)光芯片組30的透明膠。
于本實施例中，該發(fā)光芯片組30是可選用多顆同一原色發(fā)光二極管芯片31，亦可選用不同原色發(fā)光二極管芯片31之組合。但需留意的是，一旦選擇不同原色發(fā)光二極管芯片31時，雖然可組成不同顏色的光(例如紅色加綠色可產(chǎn)生橙色，紅色加綠色加藍色可產(chǎn)生白色...等)，但因為發(fā)光二極管芯片31發(fā)出的光線大都是正面直行的光束，且此直行光線，直接通過燈杯10)照射到外側(cè)，會造成一塊一塊狀混光不均勻的色塊光束。因此，本實施例中，除了解決發(fā)光二極管芯片散熱問題外，另一個重要議題，在于解決此混光不均勻的問題。
前述中，為克服此混光不均勻問題，是于發(fā)光芯片組30與燈杯10間再加上一混光裝置，請參考圖3、4作說明。在本較佳實施例中，于發(fā)光二極管基座20的堤墻21內(nèi)可增設(shè)有包覆發(fā)光芯片組30的透明膠40，該透明膠40中添加擴散劑(圖中未示)，以便讓各種不同顏色芯片31正面發(fā)射之直行光線向周邊散射。散射光線遇燈杯10反射面13后反射出燈杯10時可以充分混合，達到單一顏色的混光效果，避免不同顏色的芯片光線直接照射到燈杯10外，造成紅一塊、綠一塊、藍一塊或黃一塊等混光不均勻的光束。
另一較佳實施例中，該混光裝置尚可于燈杯10與發(fā)光二極管芯片組30之間設(shè)一可透光的擴散燈頭41，如圖3、4所示該擴散燈頭41朝向發(fā)光二極管芯片31的內(nèi)端面411是可為內(nèi)凹透鏡面、內(nèi)凹圓錐面、平面及不規(guī)則面的其中一種。其中，內(nèi)凹透鏡面、內(nèi)凹圓錐面乃是利用光經(jīng)過凹透鏡時會產(chǎn)生向外擴散(凸透鏡則為向內(nèi)收斂)的特性。而此向外擴散的光線，遇燈杯10的反射面13后反射出燈杯10外，可產(chǎn)生交錯混光效果。又，其中，不規(guī)則面或霧化處理毛面的目的，也是一樣具有阻礙直行光，讓光線向側(cè)邊擴散。又，其中選擇平面時，乃是讓光順利在此內(nèi)端面411通行，待光到達外端面412時，再進行混光。
該擴散燈頭41朝向燈杯10的外端面412可為內(nèi)凹透鏡面、內(nèi)凹圓錐面、霧化處理的外凸曲面或不規(guī)則面的其中一種。其中，內(nèi)凹透鏡面、內(nèi)凹圓錐面乃是利用光經(jīng)過凹透鏡時會產(chǎn)生向外擴散現(xiàn)象，而此向外擴散的光線，遇燈杯10反射面13后反射出燈杯10，產(chǎn)生交錯混光效果。又，其中不規(guī)則面或霧化處理毛面目的是作為阻礙直行光的用途，讓光線向周邊擴散，遇燈杯10反射面13后反射出燈杯10，產(chǎn)生交錯混光效果。另，其中霧化處理的外凸曲面，其目的也是一樣作為阻礙直行光的用途，讓光線向周邊擴散。
另一在擴散燈頭41朝向燈杯10的外端面412的較佳實施例為在外端面412選擇內(nèi)凹圓錐面，并在此內(nèi)凹圓錐面上，再鍍上反射鍍膜的反射面。以便讓各種不同顏色芯片正面發(fā)射的直行光線遇此反射面后向兩側(cè)折射，該折射的光線，遇燈杯反射面后反射出燈杯，可充分混合，達到單一顏色混光效果。
于本實施例中，介于該內(nèi)端面411與外端面412間具有透明圓柱面413，讓進入此透明圓柱面413部分小于此透明圓柱面413全反射角的光線穿透此透明圓柱面413至燈杯10的反射面13上，用以反射出燈杯10外。大于此透明圓柱面413全反射角的光線直接于此透明圓柱面413朝內(nèi)反射。
本實用新型所揭示高功率發(fā)光二極管投射燈的設(shè)計，使用散熱良好的金屬燈杯10與發(fā)光二極管金屬基座20的結(jié)合，不但可以當成反射聚光的燈杯使用，還兼具了良好導(dǎo)熱與散熱功能，改善了傳統(tǒng)必須以玻璃燈杯來反射聚光，需以額外的散熱片機制來散熱，造成體積龐大，無法相容于現(xiàn)有市場的燈具(例如鹵素燈具)的困境。
本實用新型另一特點是在于當選用不同原色發(fā)光二極管芯片組31，期望組出不同顏色的投射燈時，因傳統(tǒng)發(fā)光二極管投射燈沒有混光裝置，因此，會形成一塊一塊狀混光不均勻的色塊光束。而本實用新型的設(shè)計中加入混光裝置，即可有效解決此混光不均勻的問題。
權(quán)利要求1.一種高功率發(fā)光二極管投射燈，其主要包括有一兼具反射及散熱功用的金屬燈杯、一具有數(shù)金屬接腳的發(fā)光二極管基座以及一具有發(fā)光二極管芯片的發(fā)光芯片組，其特征在于該燈杯是一導(dǎo)熱金屬罩體，其后端的小徑端具有一連接部，中央形成貫穿的中孔，燈杯內(nèi)側(cè)壁為可集聚光線的反射面；該發(fā)光二極管基座是一可傳熱的金屬座體，其一端固接于燈杯連接部后端，其上布設(shè)數(shù)支導(dǎo)電金屬接腳；該發(fā)光芯片組的發(fā)光二極管芯片是黏著于發(fā)光二極管基座上位于燈杯內(nèi)側(cè)，該發(fā)光二極管芯片并自其預(yù)設(shè)的接點分別以金屬導(dǎo)線連接于相對應(yīng)的接腳端部，使其可受控通電發(fā)光，以此，構(gòu)成一可將高功率發(fā)光二極管芯片工作產(chǎn)生的高熱，通過二極管金屬基座傳熱至金屬燈杯散熱的高功率發(fā)光二極管投射燈。
2.如權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該發(fā)光芯片組具有兩種(含)以上不同顏色的發(fā)光二極管芯片，且于發(fā)光芯片組與燈杯之間設(shè)有混光裝置，用以將發(fā)光芯片組所發(fā)出的直行光線，經(jīng)過其混光面后向周邊折射擴散，再通過燈杯反射面交錯混光后反射出燈杯，構(gòu)成一將不同顏色的光束混合成單一顏色的高功率發(fā)光二極管投射燈。
3.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該發(fā)光芯片組是選自紅、綠、藍、黃、白五原色發(fā)光二極管芯片構(gòu)成的群族中二種(含)以上不同原色發(fā)光二極管芯片的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該燈杯外側(cè)壁朝外延伸有復(fù)數(shù)排列的散熱片。
5.如權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該燈杯內(nèi)側(cè)反射面上鍍設(shè)反射鍍膜。
6.如權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該燈杯的連接部后端設(shè)有固接孔，發(fā)光二極管基座上設(shè)有相對應(yīng)的穿孔，用以提供螺絲穿設(shè)其中，將二者固接一體。
7.如權(quán)利要求1所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該燈杯于其開口裝設(shè)一透光前板。
8.如權(quán)利要求7所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該透光前板的表面鍍設(shè)有提高透光性的穿透膜。
9.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該混光裝置為設(shè)于發(fā)光二極管基座上包覆發(fā)光芯片組的含有擴散劑的透明膠。
10.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該混光裝置為設(shè)于燈杯內(nèi)相對于發(fā)光芯片組外側(cè)的擴散燈頭。
11.如權(quán)利要求2所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該混光裝置為設(shè)于發(fā)光二極管基座上包覆發(fā)光芯片組的含擴散劑的透明膠，以及設(shè)于燈杯內(nèi)相對于發(fā)光芯片組外側(cè)的擴散燈頭。
12.如權(quán)利要求10或11所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向發(fā)光二極管芯片的內(nèi)端面為內(nèi)凹曲面。
13.如權(quán)利要求10或11所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向發(fā)光二極管芯片的內(nèi)端面為平面。
14.如權(quán)利要求10或11所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向燈杯的外端面為內(nèi)凹曲面。
15.如權(quán)利要求10或11所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向燈杯的外端面為霧化處理的外凸曲面。
16.如權(quán)利要求14所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該內(nèi)凹曲面為具有反射鍍膜的反射面。
17.如權(quán)利要求12所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向發(fā)光二極管芯片的內(nèi)端面，為經(jīng)由霧化處理的毛面。
18.如權(quán)利要求13所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向發(fā)光二極管芯片的內(nèi)端面，為經(jīng)由霧化處理的毛面。
19.如權(quán)利要求14所述的高功率發(fā)光二極管混光投射燈，其特征在于該擴散燈頭朝向燈杯的外端面，為經(jīng)由霧化處理的毛面。
20.如權(quán)利要求10或11所述的高功率發(fā)光二極管投射燈，其特征在于該擴散燈頭為透明圓柱體。
專利摘要本實用新型為一種高功率發(fā)光二極管投射燈，其主要具有一內(nèi)有反射面的可導(dǎo)熱金屬燈杯，該燈杯后端固設(shè)一可傳熱的金屬發(fā)光二極管基座，該基座相對于燈杯內(nèi)的側(cè)面設(shè)有包含發(fā)光二極管芯片的發(fā)光芯片組，該芯片以金屬線對應(yīng)電連接基座上預(yù)設(shè)的接腳，因此，使其除具有高功率發(fā)光效能外，更利用該燈杯的散熱機制提供芯片工作產(chǎn)生之熱發(fā)散用途，使其無需外加散熱件，維持較小的型態(tài)，以適用于現(xiàn)有規(guī)格。另外，可于發(fā)光芯片組與燈杯間設(shè)置混光裝置，以便于同一投射燈中同時使用多顆不同顏色芯片時，通過混光裝置變成單一顏色混光均勻的效果。
文檔編號F21V7/22GK2685703SQ200420002349
公開日2005年3月16日 申請日期2004年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者吳定豐, 王旭正, 趙南師, 詹益暢 申請人:安提亞科技股份有限公司