CN107170733B - Led灯丝及其led球泡灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了LED灯丝，其包括绝缘层，所述绝缘层的材料为聚酰亚胺；铜箔，所述铜箔设置在所述绝缘层的表面；多个LED芯片，所述LED芯片设置在所述绝缘层上，各所述LED芯片之间通过金线和/或所述铜箔连接；电极，用于连接外部供电电路，所述电极设置在所述绝缘层上，所述电极分别设置在所述绝缘层的两端或设置在所述绝缘层的同一端，以及顶层，所述顶层包裹在所述绝缘层、各个所述LED芯片和各条所述金线的外侧，还公开了一种应用所述LED灯丝的球泡灯。本发明通过在LED灯丝基层上设有铜箔，铜箔搭配金线的组合为灯丝带来稳固而又维持可挠性的导电结构，本发明的LED球泡灯具有优异的出光效果。

Description

LED灯丝及其LED球泡灯
本发明申请是2016年12月14日提交中国专利局、申请号为201611155896.6、发明名称为“LED灯丝及其制造方法及应用所述灯丝的LED球泡灯”的分案申请。
技术领域
本发明涉及照明领域，具体涉及一种LED灯丝以及具有所述LED灯丝的LED球泡灯。
背景技术
LED具有环保、节能、高效率与长寿命的优势，因此在近几年来普遍受到重视，逐渐取代传统照明灯具的地位。然而LED光源的发光具有指向性，不像传统灯具能做出大广角范围的照明，因此，将LED应用于传统灯具，视灯具的种类，而有相应的挑战。
近几年来，一种能让LED光源类似传统钨丝球泡灯发光，达成360°全角度照明的LED灯丝日渐受到业界的重视。这种LED灯丝的制作是将多颗LED芯片串接固定在一片狭小细长的玻璃基板上，然后以掺有荧光粉的硅胶包裹整支玻璃基板，再进行电气连接即可完成。然而，此种灯丝在焊接至灯泡中的立杆时，必须一个个分别地焊接，制作工艺繁琐。而且，由于采用的是点焊方式，对材料的性能与尺寸要求较为严格，并且存在虚焊的风险。
此外，还有一种LED软灯丝，其与上述的灯丝结构类似，而玻璃基板的部分改用具有可挠性基板(以下简称FPC)，使得灯丝可具有一定的弯折度。然而，利用FPC所制成的软灯丝具有例如FPC热膨胀系数与包覆灯丝的硅胶不同，长久使用导致LED芯片的移位甚至脱胶；或者是FPC不利于制程条件的灵活改变；或者是LED灯丝的亮度无法进行调整，不同亮度需要不同设计等缺点。LED软灯丝需针对光形需求弯折成所需要的形状，因而如何使灯丝保持稳定的形状及增加其可挠性是本案需进一步解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种改进的LED灯丝以及具有所述LED灯丝的LED球泡灯，通过内部的辅助条固定灯丝形状。
一种LED灯丝，所述LED灯丝包括：
绝缘层，所述绝缘层的材料为聚酰亚胺；采用聚酰亚胺作为绝缘层，可具有较好的韧性，降低龟裂或脆化几率。
铜箔，所述铜箔设置在所述绝缘层的表面；通过在LED灯丝中设置铜箔，铜箔搭配金线的组合为灯丝带来稳固而又维持可挠性的导电结构
多个LED芯片，所述LED芯片设置在所述绝缘层上，各所述LED芯片之间通过金线和/或所述铜箔连接；
电极，用于连接外部供电电路，所述电极设置在所述绝缘层上，所述电极分别设置在所述绝缘层的两端或设置在所述绝缘层的同一端，以及
顶层，所述顶层包裹在所述绝缘层、各个所述LED芯片和各条所述金线的外侧。
优选地，所述LED芯片为正装芯片或倒装芯片。
优选地，所述LED芯片的中心点串接所形成的线条与所述LED灯丝的长度方向具有夹角。调配LED芯片的出光方向，使LED灯丝具有优异的出光效果。
优选地，所述顶层为至少一层的层状结构，所述层状结构为荧光粉胶、荧光粉膜、透明层或是此三者的任意层状组合。
优选地，所述透明层的邵氏硬度值为D20-40，所述荧光粉膜层的邵氏硬度值高于所述透明层。荧光粉膜具有较高的硬度，使得LED芯片、电极具有稳定的配置基础；透明层由于具有较大的柔软度，使得灯丝具有较好的柔韧度。
优选地，所述荧光粉膜的折射率大于1.4，所述透明层为折射率匹配层，调整灯丝的出光效率。
一种LED球泡灯，包括上述所述LED灯丝。
优选地，还包括灯壳、灯头，所述灯壳内设有至少二个导电支架、驱动电路及LED灯丝，所述导电支架电性连接所述LED灯丝，所述驱动电路电性连接所述导电支架与所述灯头。
优选地，所述驱动电路包括固定于所述灯头的电路板，所述电路板包括槽孔，所述槽孔的尺寸小于所述导电支架的截面积的尺寸。导电支架沿着槽孔置入时，易使导电支架固定，有利于电路板与导电支架相互焊接，提高两者之间的连接力。
优选地，还包括用于抽换所述LED球泡灯中气体、位于所述灯壳内的芯柱，所述芯柱的表面涂有石墨烯或石墨烯薄膜。石墨烯或石墨烯薄膜具有较好的导热性能，提高灯丝的散热能力。
本发明还提供了一种LED球泡灯，包括上述所述的LED灯丝。
优选地，多条所述LED灯丝通过位于其两端的第一连接构件、第二连接构件连接成一体；所述LED灯丝包括支架，所述支架连接于所述第一连接构件与第二连接构件之间。
优选地，所述支架中设有绝缘段。绝缘段可利用双料成型、金属埋入、金属-塑料异质接合成型或其他类似方式与其他部分的支架一体化。
优选地，所述支架包括上支架和下支架，所述上支架不与所述下支架连接。
优选地，所述第一连接构件和/或所述第二构件设有绝缘部。
本发明的有益成果是，与现有技术相比，本发明包括以下任一效果或其任意组合：
1)通过在LED灯丝中设置铜箔，铜箔搭配金线的组合为灯丝带来稳固而又维持可挠性的导电结构；
2)绝缘层、透明层可作为折射率匹配层，调整灯丝的出光效率；
3)采用聚酰亚胺作为绝缘层，可具有较好的韧性，降低龟裂或脆化几率；
4)荧光粉膜具有较高的硬度，使得LED芯片、电极具有稳定的配置基础；透明层由于具有较大的柔软度，使得灯丝具有较好的柔韧度；
5)导电支架沿着槽孔置入时，易使导电支架固定，有利于电路板与导电支架相互焊接，提高两者之间的连接力。
附图说明
图1A示出了应用本发明的LED灯丝所制作的球泡灯结构图；
图1B示出了图1A中灯壳散热器连接的结构图；
图1C为本发明一实施例LED球泡灯的立体示意图，其中若干灯丝呈模组化组装；
图2示出图1B中A区域的放大结构图；
图3为图1C所示一实施例的灯丝组件展开后的示意图；
图4为灯丝组件另一实施例的展开示意图；
图5为灯丝组件的另一实施例的展开示意图；
图6为应用于本发明的整形治具立体示意图；
图7为灯丝组件在整形治具上成型的状态示意图；
图8为灯丝组件另一实施例示意图，其中灯丝之间不等间距；
图9为单个LED灯丝主发光面与次发光面的示意图；
图10为本发明的LED球泡灯一实施例中正、负极导线在灯丝组件下端的立体示意图；
图11为本发明的LED球泡灯另一实施例中正、负极在灯丝组件上端的立体示意图；
图12为图1C所示本发明的LED球泡灯沿X-X方向的截面图，其中辅助支架与灯丝组件以挂钩方式组接；
图13为图12中所述LED灯丝组件与辅助支架配合一实施例的局部放大图；
图14是本发明的灯丝支架一实施例的正面展开示意图；
图15是图14所示灯丝支架为导电体时的一个实施例的背面展开示意图；
图16是图14所示灯丝支架为导电体时的一个实施例的背面展开示意图；
图17是本发明的灯丝支架一实施例的展开示意图；
图18是图17所示灯丝支架的电路示意图；
图19是本发明一实施例中，装设有本案灯丝支架的灯丝灯立体图；
图20是本发明一实施例中，装设有本案灯丝支架的灯丝灯立体图；
图21为本发明LED灯丝第一实施例的立体局部剖面示意图；
图22为图21中2-2位置的局部剖面示意图；
图23、24为本发明LED灯丝第一实施例的电极与LED芯片的对应配置的其他实施例示意图；
图25为本发明LED灯丝第二实施例的立体局部剖面示意图；
图26为图25中5-5位置的局部剖面示意图；
图27A为本发明LED灯丝第二实施例的未裁切的电路膜第一实施例示意图；
图27B为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第一实施例贴覆于LED芯片的示意图；
图28A为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第二实施例示意图；
图28B为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第二实施例贴覆于LED芯片的示意图；
图29A为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第三实施例示意图；
图29B为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第三实施例贴覆于LED芯片的示意图；
图30A至30E为本发明LED灯丝的制作方法第一实施例示意图；
图31为本发明LED灯丝的制作方法第二实施例的示意图；
图32A至32E为本发明LED灯丝的制作方法第三实施例的示意图；
图33为本发明LED球泡灯的第一实施例的结构示意图；
图34为本发明LED球泡灯的第二实施例的结构示意图；
图35为本发明LED球泡灯的第三实施例的立体示意图；
图36为图35中虚线圆圈部分的剖面局部放大示意图；
图37为本发明LED球泡灯的第四实施例的立体示意图；
图38为本发明LED球泡灯第四实施例的驱动电路的电路板的俯视示意图；
图39-46各为本发明灯丝层状结构不同实施例的截面示意图；
图47为本发明灯丝层状结构一实施例的立体示意图；
图48-50各为本发明灯丝封装构造不同实施例的截面图；
图51为设置有本发明灯丝辅助结构的灯丝立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图以具体实施例对本发明的实施方式做详细的说明。
传统的球泡灯在制作过程中，为了避免钨丝于空气中燃烧而氧化断裂失效，因此会设计一喇叭芯柱的玻璃结构物套在玻璃灯壳的开口处加以烧结密封，然后再透过喇叭芯柱的埠连接真空泵将灯壳内部的空气抽换成氮气，避免灯壳内部的钨丝燃烧氧化，最后再将喇叭芯柱的埠烧结密封。此外，通过由气体的抽换同时也可将灯壳内部散布在空气中的水雾一并去除。进一步的，请参考图1A，图1A所示为使用LED灯丝11之LED球泡灯1，LED球泡灯1包含有灯壳12、若干条LED灯丝11，辅助支架13用以连接并支撑LED灯丝11、金属芯柱14用以抽换LED球泡灯1中的气体并提供导热的功能、散热器157连接金属芯柱14并将金属芯柱14所传来的热传导到LED球泡灯之外、塑料灯座157、灯头16以及设于灯头16中的驱动电路(图未示)。为了提高LED球泡灯1的光效表现，灯壳12必须具备有较好的透明度与导热效果，因此，本实施例采用玻璃灯壳为佳，此外具备高透光与高导热效果的塑料灯壳也可选择，而考虑部分市场对低色温球泡灯的需求，可适度在灯壳内掺杂带有金黄色的质料，或是在灯壳内表面镀上一层金黄色的薄膜，适度微量的吸收部分LED芯片所发出的蓝光，以调降LED球泡灯1的色温表现。如前所述，真空泵透过金属芯柱14可将灯壳内部的空气抽换成全氮气或是氮气与氦气适度的比例混合，以改善灯壳内气体的导热率，同时也去除了潜藏在空气里的水雾。此外，缺乏金属支架的导热辅助，LED灯丝11产生的热不易直接传导到灯壳外部，然而透过金属芯柱14来吸收LED灯丝11辐射出来的热源，就可以迅速将热传导到散热器157以排出灯壳外部。此外，若考虑到提高光效表现的问题，也可采用传统不吸光的玻璃芯柱，并在其表面镀上一层可透光又具有高导热特性的石墨烯即可改良散热问题。散热器157略呈中空的圆柱体围绕在灯壳12的开口端，内部可放置LED灯丝11的驱动电路，材质上可选用具有良好导热效果的金属、陶瓷或高导热塑料，当选用金属材料(例如Al铝)来当作散热器157时，因为金属材料的热传导特性很好，但是其热辐射特性很差(例如铝的辐射率仅约0.1)，所以表面需要涂层来加强热辐射效果，例如氧化铝(辐射率约0.4)就有较好的热辐射效果。散热器157在靠近灯壳12的开口端面宜设置有一盖板1501，其表面可涂上氧化铝或白色的反光涂料，一来可增加散热器157的导热面积与改善热辐射特性，充分吸收LED灯丝11产生的热而传导至球壳外界，二来可将LED灯丝11发出的光反射出灯壳外部以提高光效。此外，盖板1501上设置有供金属芯柱14与辅助支架13穿越的孔洞。驱动电路可透过辅助支架13与若干条LED灯丝11作电性连接，提供电源以点亮LED灯丝11上的LED芯片，驱动电路另一端的输入导线则与LED球泡灯1尾端的灯头17做电性连接。
如前所述，传统的球泡灯在制作过程中，会以喇叭芯柱套在玻璃灯壳的开口处加以烧结密封，由于两者的材质都是玻璃，因此在高温烧结后可互熔而达到密封的目的。但在实施例中改采用金属芯柱14之后，金属与玻璃的烧结密封效果就无法达成像玻璃喇叭芯柱的效果，因此本实施例针对连接金属芯柱14的散热器157结构加以调整，以达到密封球泡灯灯壳的目的。如图1B所示，散热器157的外型就像一个瓶盖覆盖在灯壳12的开口端，其边缘具有弯折部1572与灯壳12的开口端玻璃连接，请一并参考图2，图2为图1B中A区域的放大结构图，所述弯折部1572的埠中间具有内凹的凹陷部1573，其宽度约略比灯壳12的开口端玻璃厚度大一点，因此灯壳12的整个开口端可被凹陷部1573完整的覆盖包覆住。凹陷部1573内可以适度填入密封性良好的密封胶，让散热器157与灯壳12的连接更加稳固。散热器157与灯头16之间可以再增设塑料灯座157，以维护人员装置或卸除球泡灯时的安全。
若干条LED灯丝11的排列方式可围绕金属芯柱14而呈现直立对称的模式排列，然而考虑到全周光照明的需求，灯丝宜采用斜放而非平行于金属芯柱14的方式较佳。LED灯丝11内的LED芯片可适度选用大型芯片而以小电流来加以驱动发亮，以达到较低发热的目的，让LED灯丝11的光效可以超过180lm/W，如此可让LED球泡灯1的整灯亮度轻易超越700lm。此外，以整颗球泡灯而言，灯源的摆设最佳位置在于灯壳的圆球中心附近，而过长的灯丝无法全部摆设在此区域内，因此选用较多的数条较短的LED灯丝可达到更好的全周光效果，在本实施例中LED灯丝的长度以20mm以下较为理想，15～10mm是最佳的选择。此外，将灯源分散成多条短的灯丝可让热源分散，不仅可增加LED球泡灯整体的散热效果，即使在灯壳12最顶端的位置处，光变化率也会远低于50％，即灯壳最顶端的亮度不会低于LED球泡灯最亮位置亮度的50％。
在本实施例中也可以将前述的金属芯柱换成陶瓷芯柱，陶瓷材料优选的材质为氧化铝或氮化铝，其热辐射吸收率远比玻璃高，因此可更有效的吸收LED灯丝所发出的热量，将热量导出LED球泡灯之外。在其它实施例中，散热器(连同LED球泡灯的螺口)的材质也可选用具有良好导热效果的陶瓷材料，就可以与陶瓷芯柱一体成形，可以免去LED球泡灯的螺口需与散热器胶合而增加LED灯丝散热路径的热阻，具有更好的散热效果。
在本实施例中，LED球泡灯的发光效率例如为30～400lm/W，较佳地为50～250lm/W。LED球泡灯的整灯亮度例如可达800lm。LED球泡灯的色温为2200K～6500K，较佳地为2500K～4000K。另外，硅胶包覆LED芯片的形状可以是正方形或长方形，其垂直与水平比例如为1:1～1:100。
图1A和图1B所示的LED球泡灯的LED灯丝11，在加工时通常采用多条灯丝11分别与所述辅助支架13相互焊接，焊接工艺较为繁琐，而且由于采用的是点焊方式，对材料的性能与尺寸要求较为严格，并且存在虚焊的风险。为了简化工艺，节省LED灯丝的加工时间，同时为了提高焊接的可靠性以及降低对材料的依赖，本发明提供另一LED球泡灯5如图1C所示，LED球泡灯5包括：灯壳52、LED灯丝组件51，辅助支架53、金属芯柱54、灯头57，以及设于灯头57中的驱动电路(未示出)。其中，辅助支架53用以连接并支撑LED灯丝组件51。金属芯柱54用以抽换LED球泡灯5中的气体并提供导热的功能。立杆541自金属芯柱54延伸；而辅助支架53自立杆541延伸。
图3为图1C所示LED球泡灯5的灯丝组件51的展开示意图。所述LED灯丝组件51为一体成型的模组，LED灯丝组件51包括多条LED灯丝511，LED灯丝511的结构可为软或硬的LED灯丝。多条LED灯丝511通过位于其两端的第一连接构件512和第二连接构件513连接一体。在加工过程中，多条LED灯丝511与第一连接构件512、第二连接构件513可于平面上结合为一体，而不必再单独的每条LED灯丝511分别与辅助支架53点焊焊接，不但工艺简单，节约了加工时间，而且不存在虚焊的问题。
在上述实施例中，第一连接构件512及第二连接构件513皆为多个T字型的连接形状。其中T字的竖直部分形成LED灯丝511的电极511A及511B。其中，包括电极511A的第一连接构件512以及包括电极511B的第二连接构件513均可为一体成形。于另一实施例中，电极511A与511B可先形成于LED灯丝511的两端，再分别地与第一连接构件512、第二连接构件513连接。此处所谓的连接可为焊接、公母形状结合、铆接等方式。
LED灯丝组件51的形状在弯曲前，可以为图3所示的扇形，也可以为图4所示的大体矩形结构。采用扇形的结构时，第一连接构件512的长度小于第二连接构件513的长度，即由第一连接构件512围成的近乎圆形的半径要小于第二连接构件513围成的圆形的半径。这样设计LED灯丝组件51当采用挂钩形式挂在辅助支架53上时会更稳定。当采用图4所示的矩形结构时，LED灯丝组件61包括多条LED灯丝611以及连接于多条LED灯丝611两端的第一连接构件612和第二连接构件613，第一连接构件612的长度等于第二连接构件613的长度。如此设置形成的LED灯丝组件61会更为规则而误差较小。图3和图4的两种LED灯丝组件51、61具有一个共同点，即多条LED灯丝之间实质上等间距排列，这样更有利于均匀出光。
图8示出了另一实施例中当多条LED灯丝之间为不等间距排列的情形，其中LED灯丝5111与LED灯丝5112之间的间距明显大于其他LED灯丝之间的间距。当需要在重点方向发光的情况下，可以采用此结构实施例，通常需要重点发光的地方LED灯丝可以排列的密集些，而次要的发光方向可以选择将多个LED灯丝较稀疏的排列分布。当然图8中仅以LED灯丝组件为扇形作为示例，在其他实施例中LED灯丝的不等间距排列可以适于LED灯丝组件为矩形等规则图形或者其他不规则图形的情形。
LED灯丝组件71也可以如图5所示实施例，本实施例LED灯丝组件71与图3所示的实施例不同之处在于，LED灯丝组件71包括两个LED灯丝子组件71A、71B，两个灯丝子组件71A、71B呈对称设置，这样便于制造，提高加工效率，而且整体结构更美观，当然在其他实施例中两个灯丝子组件71A、71B也可以为非对称结构。每个灯丝子组件71A、71B包括至少两个LED灯丝711，优选的为三个。LED灯丝711两端分别连接有第一连接构件712和第二连接构件713。实际加工时，每个灯丝子组件71A、71B均分别通过一体成型技术加工而成。如此设计不但具有容易加工，工艺简单的优点，而且使用者可根据实际需要任意取下其中一个灯丝子组件，而仅留下一个灯丝子组件。
通常所述LED灯丝组件在成型后形成平坦形状，在装入灯壳前需要弯曲成特定的形状，为了将所述LED灯丝组件整形成预定的形状结构，如图6所示，本发明还提供一种灯丝整形治具109，灯丝整形治具109包括灯丝整形部1011，灯丝整形部1011可以为圆柱状或者不规则圆锥形。在本实施例中，灯丝整形部1011为上“小”下“大”的圆柱状结构，灯丝整形部1011的顶部形成有第一限位盖1021，第一限位盖1021相对于灯丝整形部1011的另一端(本实施例中为下端)形成有第二限位盖1031，第一限位盖1021和第二限位盖1031用来限定LED灯丝组件的第一连接构件512和第二连接构件513，LED灯丝511则贴覆于灯丝整形部1011并通过外力按压而沿着灯丝整形部1011的表面弯曲，从而形成曲面。如图7所示，即为已经按压成型后的LED灯丝组件51在离开灯丝整形治具109前的状态示意图。从图6可见，第一限位盖1021的直径小于第二限位盖1031的直径，第一限位盖1021和第二限位盖1031的直径可分别略大于与其连接的灯丝整形部1011的直径。这样的结构会使得限位效果更好。
为了调整本发明LED球泡灯的发光效果，还可以如图9所示，将LED灯丝511设计成主发光面511A和次发光面511B，LED灯丝511上设有贯穿主发光面511A和次发光面511B的透光孔5113。如图9的(a)所示，主发光面511A上放置有若干间隔的LED芯片111，而在图9的(b)中，次发光面511B上则没有设置LED芯片111。因此主发光面511A的发光亮度相比次发光面511B要强很多。我们可以根据实际需要，将主发光面511A全部朝内设置(朝向金属芯柱54一侧)，也可以将主发光面511A全部朝外设置(背向金属芯柱54一侧)，甚至部分主发光面511A朝内设置，部分主发光面511A朝外设置。通过这些设计能够自由调整发光亮度效果。
图1A所示的LED球泡灯1的正、负极导线(未标号)分别连接于所述辅助支架13的上端和下端，为了方便LED灯丝与正、负极导线焊接，本发明还亦可如图10中，正极导线1a和负极导线1b分别连接于LED灯丝组件51的下端，即第二连接构件513一端。由于正极导线1a和负极导线1b的长度具有较短的长度，使得所述导线在焊接时不容易晃动，提升焊接可靠性。可选地，LED灯丝组件51的第二连接构件513亦可与芯柱或是其他自灯泡内侧延伸出的支撑体连接固定，此时可灵活地配置正极导线1a及负极导线1b，只要达到电连接灯头与LED灯丝组件51的目的即可。
当然，在其他实施例中也可以如图11所示，将正极导线2a和负极导线2b分别焊接于LED灯丝组件51的上端，即第一连接构件512。此设计的优点在于，通过加长的正极导线2a和负极导线2b可以防止焊接时灯头晃动引起导线拉断。
图12为图1C所示本发明的LED球泡灯沿X-X方向的截面图，图13为图12中LED灯丝组件与辅助支架配合一实施例的局部放大图。在本实施例中，辅助支架53可为金属(即金属导电支架)，且辅助支架53与LED灯丝组件51以挂钩方式组接；具体地，由于现有的产品所述辅助支架与每个LED灯丝通常采用点焊方式，不但效率低，而且容易导致虚焊，影响灯的使用性能。为解决这些问题，本发明实施例中，辅助支架53具有挂钩531，LED灯丝组件51通过上端的第一连接构件512挂设于辅助支架53的挂钩531上。以实现二者的连接，从而有效解决点焊效率低和连接可靠性的问题。
图13中示出的实施例中，辅助支架53为金属，而辅助支架53中间断开而形成缺口532，(现有技术中的导电辅助支架均为导通电流结构，容易电腐蚀)从而使得辅助支架53不通过电流，仅起固定支撑作用，以防止辅助支架53因长期使用的电腐蚀风险。
此外，辅助支架53可为金属、塑料、玻璃或陶瓷材料或其任意组合。在一实施例中，立杆541与灯丝组件的第一连接构件512之间并未设置辅助支架53，且立杆541的顶部即具有水平延伸的钩状，以便与第一连接构件512结合。或者，立杆541的顶部与第一连接构件512之间可具有互为公母相接的结构以利组装。
以上部分的实施例中，第一连接构件512以及第二连接构件513通过LED灯丝511连接。但第一连接构件与第二连接构件亦可为初始即为一体的结构，例如图14所示，LED灯丝组件30d当中可包括支架324，多个支架324连接于第一连接构件320以及第二连接构件322之间，于图15中多个支架324位于多个灯丝300的下方。在一实施例中，第一连接构件320、支架324、第二连接构件322可为一体化的绝缘体，而第一连接构件320、第二连接构件322上的电极构造以及电极310、电极312可以习知的电路形成(例如印刷等)，或是以金属埋入法形成，并与第一连接构件320、支架324、第二连接构件322结合。
于一实施例当中，图14所示的第一连接构件320、支架324、第二连接构件322可为一体化的导电体。于此情形下，正面图仍可以图14示意，而图15则为LED灯丝组件的背面图。
图14当中，包含电极310、312的多个灯丝300形成于支架324的上方；此时为了避免短路，如图15所示，支架324当中设置有绝缘段324i，绝缘段324i可利用双料成型、金属埋入、金属-塑料异质接合成型或其他类似方式与其他部分的支架一体化。于其他实施例中，绝缘段324i亦可利用接着剂等方式接合上、下方的支架部分。于一实施例中，当第一连接构件320、支架324、第二连接构件322均为导电体时，LED灯丝组件的背面亦可如图16所示，支架324断开为上支架324t以及下支架324b，以避免短路。
利用LED灯丝组件的LED灯丝的电连接方式亦可为串联。图17当中的灯丝组件30g与图3的灯丝组件51类似，但是灯丝组件51为扇形，灯丝组件30g为矩形。灯丝组件30g第一连接构件320以及第二连接构件322呈现直线状，且分别具有绝缘部320i以及绝缘部322i。第一连接构件320的绝缘部320i与第二连接构件322的绝缘部322i彼此错开而不对峙。例如如图17当中每两个电极310之间的第一连接构件320作为一个连接段时，则由左方起第一、第三、第五连接段为导电段，其余为绝缘部320i。而此时第二连接构件322的第一、第三、第五连接段为绝缘部322i、其余为导电段。如此，使得电流以一个方向导通，并且多个灯丝之间形成串联。所形成的电路如图18所示，灯丝组件的正极位于右端下方，负极位于左端下方。正电荷自右端下方的电极312起流经各个灯丝以及由灯丝电极及第一/第二连接构件组成的导电通道后来到最左端的灯丝的负极。图18的灯丝串联除了以连接构件中设置绝缘部或是断开电路的方式来形成以外，还可以用对灯丝设置二极管的方式来形成，以限制电流以单一方向流通。
图19以及图20示出了在使用图3的灯丝组件形成灯具后，利用第一/第二连接构件制作开口或/以及导线的高低配置来调整避免短路。图19及图20中，立杆19a可为绝缘并连接辅助支架315，灯丝组件挂置于辅助支架315。第一连接构件320于前后分别具两个开口，使得第一连接构件被分为第一部分320l以及第二部分320r。第二连接构件322具有一个开口。自芯柱延伸出的导线14a、14b往上延伸分别地连接至第一连接构件的第一部分320l以及第二部分320r。图20中，第一连接构件320有一个开口，第二连接构件具有两个开口，使得第二连接构件被分为第一部分322l以及第二部分322r。自芯柱延伸出的导线14a以及14b分别地与第二连接构件的第一部分322l以及第二部分322r连接。
接着说明可应用于上述灯丝组件中的LED灯丝。请同时参考图21至22，图21为本发明LED灯丝第一实施例的立体局部剖面示意图，图22为图21中2-2位置的局部剖面示意图。依据第一实施例，LED灯丝100包括多个LED芯片102、104、至少两个电极110、112、以及光转换层120(在特定实施例中，光转换层可称作胶层或硅胶层)，光转换层120中的荧光粉124能吸收某些辐射(如光)而发出光线。
LED灯丝100在其电极110、112被接通电源(电压源或电流源)后，即可发出光线，以本实施例为例，其发出的光线可以实质上为接近点光源的360度的光线；将本发明实施例LED灯丝应用于球泡灯(例如但不限于图12)，则可以发出全周光(omni-directionallight)，容后详述。
从图21中可以看出，本发明的LED灯丝100的截面形状为长方形，但LED灯丝100的截面形状并不以此为限，亦可以是三角形、圆形、椭圆形、多边形或者是菱形，甚至亦可以是采用方形，但边角可采用倒角或圆角。
LED芯片102、104可以是单颗LED芯片，也可以是两颗LED芯片，当然也可以是包含多颗LED芯片，即等于或大于三颗LED芯片。LED芯片的形状可以但不限于长条型，长条型的芯片可具有较少的电极，减少遮蔽LED所发出光线的机会。此外，在LED芯片102、104的表面可镀上一层可导电的透明铟锡氧化物(Indium Tim Oxide,ITO)，该铟锡氧化物层有助于LED芯片的电流均匀扩散分布与提升发光效率。具体的，LED芯片102、104长宽比例可设定在2:1至10:1，例如但不限于14x28或10x20。另外，LED芯片102、104也可以使用大功率的LED芯片，然后以低电流来操作，如此LED芯片102、104虽然维持在低电流密度的情况之下，仍可保有足够的亮度，且LED芯片不会产生大量的热源，让整体的发光效率良好。
LED芯片102、104本身可采用蓝宝石基板，或是可透光的透明基板，如此一来，LED芯片102、104本身的基板不会遮蔽LED芯片102、104所发出的光线，也就是说LED芯片102、104本身即能从其周面发出光线。
所述两个或者多个LED芯片102、104间相互电性连接，以此实施例为例，各LED芯片102、104为串联方式电性连接，但电性连接方式并不以此为限，亦可采用先并联后串联方式电性连接，例如但不限于每两个LED芯片102、104先并联后，各两个并联后的芯片102、104再串联。
电极110、112对应于LED芯片102、104配置，且电性连接LED芯片102、104。依据本实施例，电极110、112为配置于串联后的LED芯片102、104的两端，每一电极110、112的至少一部分外露于光转换层120之外。电极110、112对应于LED芯片102、104配置的方式并不以此为限，请参阅图23、24，图23、24为本发明LED灯丝第一实施例的电极与LED芯片的对应配置的其他实施例示意图。图23中可以看见LED芯片102、104为配置成一倒U字形并且相邻LED芯片102、104采用串联方式电性连接，电极110、112则配置于U形的两端并各自分别电性连接至相邻的LED芯片102、104。图24可以看出LED芯片102、104大致呈二并行线排列，各自分别串联式电性连接，而电极110、112则配置于该二并行线的两端，并与相邻的LED芯片102、104电性连接，形成先串后并电性连接。图24中的实施例中是以两个电极110、112为例，但并不以此为限，亦可采用3或4个电极110、112，例如将图中其中之一的电极110、112以两个单独的次电极取代，两个次电极各自分别为电源正极，而保留的电极110、112则为共同接地端。或是将图中两个电极110、112均以两个次电极取代，以适用不同的应用。
请搭配图33，电极110、112可在其外露区域具有一穿孔111、113(见于图21)，用以组装于LED球泡灯10a时，提供导电支架14a、14b电性连接，容后详述。
请再参阅图21至22，依据本实施例，前述的电性连接是通过导线140来电性连接相邻的LED芯片102、104与电极110、112，导线140可以是金线，导线140可采用LED封装的打线制程将金线连接相邻的LED芯片102、104与电极110、112。此打线的制程可以采用Q-type方式进行打线，从图22中即可看出，该导线140的外形呈M字形，此M字形导线140使得该导线140处于非紧绷状态，提供缓冲效果，当LED灯丝100弯折时，导线140不致断裂。导线140的外形亦不限于M字型，可采用任何能减缓紧绷状态的形状，例如S形等。此处的M字形并非用以限定导线140的形状呈M字形，而是用以表示能提供缓冲效果的任何形状，例如，当导线140的长度长于两个相邻电极110,112间自然拱起的打线的长度，即能够提供缓冲效果，此时，导线140所呈的形状可能会是在拱起部分有多个波浪状的弯折。
光转换层120包括胶与波长转换粒子，其于一实施例中各为硅胶122与荧光粉124，光转换层120覆盖于LED芯片102、104与电极110、112，并分别使两个电极110、112的一部分外露。本实施例中，LED芯片102、104的六个面的每一个表面都覆盖着光转换层120，即所述六个面被光转换层120覆盖而可称为光转换层120包裹了LED芯片102、104，此覆盖或包裹可以是但不限于直接接触，较佳的，在本实施例中，LED芯片102、104的六个面的每一个表面都直接接触光转换层120。然而，实施时，光转换层120可以仅覆盖每一个LED芯片102、104六个表面中的两个表面，意即光转换层120直接接触该两个表面，此直接接触的二表面可以是但不限于图22中的顶面或底面。同样的，光转换层120可直接接触两个电极110、112的两个表面。荧光粉124可以采用金属氧化物类的荧光粉124，此类荧光粉124具有较佳的导热性。荧光粉124可以比硅胶122硬，荧光粉124颗粒大小可约为1至30微米(μm)，亦可采用大小约为5至20μm的荧光粉124，相同荧光粉124的尺寸大致相同，图22所示的荧光粉124因剖面关系，所剖解到的位置不同，才使剖面的截面积有大小之别。在其他实施例中，前述硅胶122可以用聚酰亚胺Polyimide，或另称为树脂材料取代或取代一部分或作为添加剂，以具有更好的韧性，降低龟裂或脆化机率。补充说明的是，LED芯片102、104的六个面的每一个表面都至少有一部分直接接触光转换层120及/或LED芯片102、104其中一～两面透过固晶胶与光转换层之间粘接，也属于前述的六个面均被光转换层包覆及/或LED芯片直接接触光转换层的等同概念。前述的固晶胶在其他实施例中也可掺入荧光粉，以增加整体的光转换效率，固晶胶通常也为硅胶，与混合荧光粉用的硅胶不同点在于固晶胶常混合银粉或散热粉末以提高导热效果。
光转换层120中的荧光粉124能吸收某种形式的辐射并发出光线，例如荧光粉124吸收较短波长的光线而发光较长波长的光线。在一实施例中，荧光粉124吸收蓝光而发出黄光，此黄光与未被吸收的蓝光混合后，即形成白光。而前述LED芯片102、104的六个表面都覆盖着光转换层120的实施例中，荧光粉124吸收从各表面发出的较短波长的光线后发出较长波长的光线，由于荧光粉124环绕着LED芯片102、104的每一个外表面以形成LED灯丝100的本体，因此，LED灯丝100的每一个外表面均能发出混和光。
荧光粉124与硅胶122的构成比(composition ratio)为1:1至99:1，较佳的比例为1:1至50:1，此比例可以是重量比，也可以是体积比。请参考图22，此实施例中，荧光粉124比例大于硅胶122，使得荧光粉124密度提高进而互相接触，如图22中的直线所示，排列在一起相接触的荧光粉124形成导热路径(如图22中箭头所示的导热路径)，进一说，光转换层120具有由相邻且相接触的荧光粉124所形成的导热路径，所述导热路径从LED芯片102、104表面至LED灯丝100的外表面，因此LED芯片102、104产生的热可以被传导到光转换层120的外部，使得LED灯丝100具更好的散热效果，光转换层120也推迟了黄化的问题。而且荧光粉124的色光转化率可至30％至70％，如此可以提高LED球泡灯整体的光效，也可以增加LED灯丝100的硬度，提升LED灯丝100的可挠性，不需要另外以框架来支撑住LED灯丝。此外，一般的硅胶成形后，其表面较为平滑，不利于LED芯片102、104与荧光粉124产生的光穿透出去。在本实施例中，由于硅胶122里的荧光粉124比例提高，可有效增加LED灯丝100的表面粗糙度与灯丝整体的表面积，也就是说，有效的增加了LED灯丝100整体的散热面积，使得LED灯丝100具备更佳的散热效果。另外，也由于LED灯丝100整体的表面积增加，因此增加了灯丝表面荧光粉124光转化的点光源，进而提升LED球泡灯整体的发光效率。
再者，在本实施例中，LED芯片102、104可采用发出蓝光的LED芯片，而荧光粉124即可对应采用黄色荧光粉(例如:Garnet系列荧光粉，YAG荧光粉)，借此以使LED灯丝100发出白光，实施时，可以适当地调配荧光粉124与硅胶122的比例，以使白光的光谱更符合传统白炽灯的光谱，此外，荧光粉124亦可采用能吸收蓝光而转换成黄绿光或更进一步搭配红光的荧光粉124，通过由大量的荧光粉124来充分吸收LED芯片102、104所发出的蓝光，可适光调配不同荧光粉124的比例，以将大部分的蓝光转化为黄绿光，少部分的蓝光则都转换为红光，使得LED灯丝100的整体发光色温期待更接近于2400至2600K(传统白炽灯的光谱)。
在适当调配荧光粉124与硅胶122的比例，即可调整LED灯丝100可挠度(deflection)，意即LED灯丝100的杨氏系数(Yong’s Modulus)Y可介于0.1至0.3x1010帕(Pa)之间，考虑球泡灯的应用，可调整LED灯丝100的杨氏系数至0.15至0.25x1010帕(Pa)之间，如此既改善传统LED灯泡灯丝易断裂的问题，又仍具有足够的刚性与可挠性。
请继续参阅图25-26，图25为本发明LED灯丝第二实施例的立体局部剖面示意图；图26为图25中5-5位置的局部剖面示意图。
依据LED灯丝第二实施例，LED灯丝200包括多个LED芯片202、204、至少两个电极210、212、以及光转换层220。LED芯片202、204间相互电性连接，电极210、212对应于LED芯片202、204配置，且电性连接LED芯片202、204。光转换层220覆盖LED芯片202、204与电极210、212，并分别使两个电极210、212的一部分外露，其中光转换层220包括硅胶222、氧化纳米粒子(Nanoparticle)226与荧光粉224。
氧化纳米粒子226可以是如无机氧化纳米粒子，其尺寸属于纳米级的颗粒，其尺寸小于荧光粉224，氧化纳米粒子的材质可以是但不限于具导热效果的氧化纳米粒子226，例如但不限于氧化铝(Al2O3),氧化硅(SiO2),氧化锆(ZrO2),氧化钛(TiO2),氧化钙(CaO),氧化锶(SrO)和氧化钡(BaO)等材料所形成的纳米粒子。这些氧化纳米粒子平均大小约为10至300nm，大部分粒子尺寸落于20至100nm。
在图26中可以看见，硅胶222里加入氧化纳米粒子226与荧光粉224，由于氧化纳米粒子226的硬度与成本与荧光粉224相异，因此，氧化纳米粒子226、荧光粉224及硅胶222的比例可视成本、导热性与整体可挠性等考虑而变动。其次，由于氧化纳米粒子226的尺寸小于荧光粉224，因此氧化纳米粒子226可填补荧光粉224粒子之间的空隙，增加彼此的接触面积，形成更多的导热路径，如图26中的直线所示，提升LED灯丝200整体的导热效果。同时，氧化纳米粒子226亦可让光产生偏折散射，提高荧光粉224的色光转换效率并充分的均匀混光，让LED灯丝200的发光特性更佳。
在其他实施例中，荧光粉均匀分布在聚酰亚胺Polyimide或另称为树脂材料中，在最佳情况下，每一个荧光粉都被聚酰亚胺Polyimide，或树脂材料所包覆，可以解决荧光粉层龟裂或脆化的问题。实际应用时，很难达到每一个荧光粉都被包覆，及/或在聚酰亚胺Polyimide中，或另称为树脂材料中，仍须掺有部分的硅胶。在这样的情况下，仍应被视为荧光粉被聚酰亚胺Polyimide，或另称为树脂材料所包覆的等同概念下。
LED灯丝200还包括多片电路膜240(亦可称透光电路膜)，LED芯片202、204与电极210、212透过电路膜240相互电性连接，光转换层220覆盖于电路膜240。
LED灯丝可为硬灯丝(例如邵氏硬度可为大于D50，杨氏系数可为介于0.02至20x109帕之间)或是软灯丝(例如邵氏硬度可为小于D50，而杨氏系数介可为于0.1至0.3x1010帕之间)。当应用此灯丝于图3中的灯丝组件时，图21中的两个电极110、112可由第一连接构件512及第二连接构件513取代，此时电极511A以及电极511B与灯丝电连接，优选地，电极511A及电极511B的至少一部分可嵌入灯丝中。于此情况下，由于对于支撑性的需求高于可挠性，因此可通过胶的选择或利用烘烤制程使灯丝的硬度高于D50较为理想。
请同时参阅图27A，图27A为本发明LED灯丝的未裁切的电路膜第一实施例的示意图。电路膜240包括第一膜242与位于第一膜表面的导电线路244。第一膜242可以是但不限于薄膜，以下为了便于说明，将第一膜242以薄膜为实施例进行说明，但并非限定本发明之第一膜242仅可为薄膜。在此实施例中，导电线路244为呈条状，并各自分别平行排列。导电线路244亦可采用不同的形态，例如图28A电路膜的第二实施例，电路膜240a包括薄膜242a及导电线路244a，其中导电线路244a即呈斜向并行线的模式分布于薄膜242a上，各相邻导电线之间的间距可以小于或等70μm，以具有较佳的电气特性。而在图29A的电路膜的第三实施例中，电路膜240b包括薄膜242b及导电线路244b，其中导电线路244b即呈交错网格线的模式分布于薄膜242b上，其线宽可为约10μm，厚度可为约2μm。导电线路244、244a、244b的形态并不受限，只要能达成电性连接LED芯片202、204间，或LED芯片202、204与电极210、212之间即可。
所述薄膜242材质可为但不限于聚酰亚胺薄膜(Polyimide Film,PI膜)，其透光度约92％以上。薄膜242上的导电线路244材质可为但不限于铟锡氧化物(ITO)、纳米银线电路、金属网格或是纳米碳管来制作。对于LED芯片的发光而言，银(Au)本身具有相当良好的反射效果不会吸光，且纳米银线以纳米等级的线宽来构成网线状分部，同时兼具有低电阻与高透光的特性，因此纳米银线非常适用于导电线路244、244a、244b。为了增加纳米银线与LED芯片电极的黏接效果，可以在纳米银线掺杂金(Au)。
电路膜240的制作方式可先于一薄膜242上形成导电线路244；其次，于该具有导电线路244的薄膜242上形成槽孔246。
请参阅图27A，由于电路膜240上的导电线路244并未布满整个电路膜240的表面，因此，LED芯片202、204发出的光线不会被导电线路244遮蔽或吸收。第一实施例的LED灯丝100为采用金线进行电性连接，而第二实施例的LED灯丝200则采用电路膜240进行电性连接，电路膜240相较于导线140具有电性连接的线宽较宽、挠性较佳、不易断裂等优点。
电路膜240与LED芯片202、204、电极210、212的电性连接，可以预先在芯片202、204、电极210、212待电性连接的位置预先涂上导电粘剂，例如是银胶、锡膏或掺杂有导电金属颗粒的导电胶，在配置了电路膜240后，可采用加热或以UV光照射，即可达到电性连接的效果。
请继续参阅图30A至30E，其为本发明LED灯丝200的制作方法第一实施例示意图。LED灯丝的制作方法包括：
S20：配置LED芯片202、204及至少两个电极210、212于载具280上(如图30A)；
S22：电性连接LED芯片202、204与电极210、212(如图30B)；以及
S24：设置光转换层220于LED芯片202、204与电极210、212上，其中，光转换层220覆盖LED芯片202、204与电极210、212，并外露出电极210、212至少两个的一部分，其中，光转换层220包括硅胶222与荧光粉224(如图30C至30E)。
其中，步骤S20中配置LED芯片202、204的方式(如图30A)，依此实施例，为配置成矩形数组状，具体如图上的每一纵列，因此制程完毕后，均可各自分别形成单一LED灯丝200。在配置LED芯片202、204时，需考虑后续电性连接时的串并联的对应正负电极配置。载具280可为但不限于玻璃基板或金属基板。载具的形状可以是如图30A的平板，或图31的具有凹槽的板状物，该凹槽即可用以配置基层120b。
步骤S22的电性连接(如图30B)，在此实施例中，是以图28A的未裁切电路膜240a为例，电性连接LED芯片202、204与电极210、212。除此之外，亦可采用如图27A或29A的未裁切电路膜240、240b进行电性连接，抑或是采用如图24的导线140进行电性连接。
步骤S24的设置光转换层于LED芯片202、204与电极210、212上，实际操作时，可采用多种不同的方式进行，首先，以图30C至30E为例进行说明，其包括：
S240：涂布光转换层(顶层220a)于LED芯片202、204与电极210、212未接触载具280的一侧；
S242：翻转已涂布光转换层(顶层220a)的LED芯片202、204与电极210、212；以及
S244：涂布光转换层(基层220b)于所述LED芯片与所述电极未涂布光转换层的另一侧。
其中，为便于描述与区别，在步骤S240的光转换层220命名为顶层220a，在步骤S244的光转换层220命名为基层220b。
步骤S240中，顶层220a涂布于LED芯片202、204与电极210、212后，硅胶222与荧光粉224会填满LED芯片202、204与电极210、212之间的间隙，接着对已涂布顶层220a的LED芯片202、204与电极210、212进行固化(或凝固)程序，以使顶层固化并包覆载具上方的LED芯片202、204与电极210、212，同时外露出电极210、212中至少二的部分区域。此固化程序包括但不限于加热、或紫外线(UV)照射。
步骤S242的翻转已涂布光转换层(顶层220a)的LED芯片202、204与电极210、212有几种方式，其一为LED芯片202、204与电极210、212仅配置于载具280上，其间并无黏着关系，可以直接翻转，并可将翻转后的半成品再置于该载具上。
另一种方式，可在载具280与LED芯片202、204、电极210、212之间具有用以黏着的胶状物质，例如半导体制程使用的光阻或是便于移除的固晶胶，此胶状物质在适当烘烤后，即具有暂时性固定LED芯片202、204、电极210、212于载具280上的效果。因此，在翻转已涂布顶层220a的LED芯片202、204、电极210、212前或后，可以以丙酮洗净涂布在基板之上的光阻，或是以对应的溶剂清除在基板上的固晶胶，即可将已涂布顶层220a的LED芯片202、204、电极210、212与载具280分离，形成LED灯丝半成品(如图30D)。此外，亦可进一步清洗所述LED灯丝半成品，以去除残留的光阻或固晶胶。
最后，步骤S244为涂布光转换层(基层220b)于LED芯片202、204与电极210、212未涂布光转换层220a的另一侧，并使基层220b固化(如图30E)。
图30C中的顶层220a略大于未裁切的电路膜240a，但实施时并不以此为限。而在图30E中的顶层220a与基层220b的大小略为相同(由于重叠的关系)，但实施时并不以此为限，其尺寸可以视需要而有大小区别。
在步骤S24之后，另可包括步骤S26的切割覆盖了光转换层的LED芯片202、204与电极210、212，即如图30E中点划线所绘制的切割位置，如此一来，切割后的长条状组件即为LED灯丝200。步骤S24的切割方式并不以图30E为限，亦可每两个相邻纵列的LED芯片202、204切割为单一LED灯丝。
图27A、28A与29A的未裁切电路膜240、240a、240b贴覆于LED芯片202、204与电极210、212的对应关系各自分别可见于图27B、28B与29B，图中的点划线为切割线，容后详述。
在图30A至30E的制程中，是以矩形数组方式排列，但制作方法并不以此为限，在步骤S20的配置方式，亦可仅配置单一纵列的LED芯片202、204，如此一来，即无需进行步骤S26的切割程序。
关于LED灯丝200制作方法的第二实施例，请参阅图31，第二实施例的制作方法包括：
S20A：涂布光转换层(基层120b)于载具180上；
S20B：配置LED芯片102、104与电极110、112于载具180上的光转换层(基层120b)上；
S22：电性连接LED芯片102、104与电极110、112；以及
S24：涂布光转换层(顶层120a)于LED芯片102、104与电极110、112未接触光转换层(基层120b)的一侧，其中，光转换层120覆盖于LED芯片102、104与电极110、112，并分别使两个电极110、112的一部分外露110、112，其中，光转换层120包括硅胶122与荧光粉124。
从图31中可以看出，先在载具180上设置一基层120b，此基层120b亦为光转换层的一部分，意即包括了硅胶122与荧光粉124，在此制法中，虽先将基层120b设置于载具180上，但并不以此为限，实施时，亦可以不使用载具180，而直接进行步骤S20B的直接配置LED芯片102、104与电极110、112于基层120b上。
基层120b的厚度可为50至100微米(μm)，视荧光粉124与硅胶122比例，其厚度可为60至80μm。在进行了步骤S20后，可采用加热或是用UV光照射来略为固化基层120b，并在降温凝结后，LED芯片102、104与电极110、112即被黏着固定于基层120b。除此之外，亦可采用固晶胶来黏着固定LED芯片102、104与电极110、112于基层120b上。
在完成S22的电性连接后，可以直接进行S24配置顶层120a于LED芯片102、104与电极110、112未接触基层120b的一侧，并固化顶层120a。如此一来，即可省去翻转步骤或去除用以黏着载具180、LED芯片102、104、与电极110、112的胶状物质的步骤。
依据图31的实施例，在进行完步骤S24之后，亦可进行步骤S26的切割覆盖了光转换层的LED芯片102、104与电极110、112。
前述基层120b用以承载LED芯片102、104与电极110、112，其厚度可为0.5至3mm(毫米)或1至2mm，在配置完成后，可对基层适当加热，使得基层120b表面略为熔融，在基层120b降温凝结后即可使LED芯片102、104与电极110,112黏着固定。
其次，基层120b的荧光粉124与硅胶122的掺杂比例可适当调整，以使得其硬度得以适于后续的电性连接程序，包括但不限于，掺杂并固化后的硬度可在邵氏硬度(HS)60HD以上。如此一来，除了使得LED灯丝100,200整体具有适当的硬度，亦可使得导线(金线)打线制程的稳定度提高，在完成品后，LED灯丝100、200无论是受压或是弯折，均能维持良好的电性连接。
图31的实施例中，基层120b需承载LED芯片102、104与电极110、122，因此，其固化后的硬度，或固化前的硬度需适当设计，以利于后续的电性连接(例如打线时需较硬的基层120b支撑LED芯片102、104与电极110、122)，而顶层120a则无此项需求，因此，顶层120a与基层120b的硅胶122与荧光粉124的比例可以不同，可视整体设计需求而变化。当然，在图31的实施例中，光转换层120亦可以包括前述氧化纳米粒子224(图中未示)。
接着，请参阅图32A至32E，其为本发明LED灯丝的制作方法第三实施例的示意图。
LED灯丝制作方法第三实施例包括：
S202：配置导电箔130于光转换层(基层120b)上(如图32A所示)；
S204：配置LED芯片102、104与电极110、112于导电箔130上(如图32B所示)；
S22：电性连接LED芯片102、104与电极110、112(如图32C所示)；以及
S24：涂布光转换层(顶层120a)于LED芯片102、104与电极110、112未接触导电箔130的一侧，其中，光转换层120覆盖于LED芯片102、104与电极110、112，并分别使两个电极110、112的一部分外露，其中，光转换层120包括硅胶122与荧光粉124。
请参阅图32A，步骤S202光转换层，如同前述，可称为基层120b，而导电箔130可具有多个开口(132)，开口132的宽度小于LED芯片102、104的长度，且开口132各自分别对应LED芯片102、104的发光区，以利于LED芯片102、104被驱动发出光线时，不会被导电箔130所遮蔽。
导电箔130可以是表面镀银的铜箔，但并不以此为限，开口132的形成可以是在导电箔130上以冲压方式形成的。
步骤S202之前，亦可增加一个步骤，即是将基层120b先配置于一载板上，抑或是直接将基层120b配置于一工作台上。
步骤S204，请参阅图32B，其为将LED芯片102、104与电极110、112配置于导电箔130上，如同前述，配置时可将LED芯片102、104的发光区域对应导电箔130的开口132。
继续参阅图32C，步骤S22的电性连接，在本实施例中采用打线方式进行，每一个导线(如金线)的二端为连接导电箔130与相邻LED芯片102、104或相邻的电极110、112，以形成电性连接，在本实施例中，是以串联进行电性连接。
接着，请参阅图32D。如同图31的实施例，步骤S24的光转换层系可称为顶层120a，在配置顶层120a于LED芯片102、104与电极110、112上时，该顶层120a的材料(硅胶122与荧光粉124)即可填充至芯片下方的缝隙。
顶层120a的配置方式，可将已调配好比例的荧光粉124与硅胶122直接涂布于LED芯片102、104与电极110、112上，除此之外，亦可先在LED芯片102、104与电极110、112涂布一层荧光粉层，接着再涂布硅胶，其后再进行固化程序即可。另一种方式是，将荧光粉与硅胶改为多层次交替涂布(或喷涂)于LED芯片102、104与电极110、112上，如此，能得到较均匀分布的效果。
在完成步骤S24之后，可再进行切割程序，亦即将各LED灯丝100切割下来，如图32E所示。
在图32A至32E的实施例中，LED芯片102、104与电极110、112的电性连接是经由金属箔130与导线140来完成，使得LED芯片102、104与电极110、112之间的连接关系更具有可挠性，当整个LED灯丝100在被弯曲时，电性连接的关系亦不易被破坏。
最后，请参阅图33及34，其为应用前述LED灯丝的LED球泡灯10a、10b的第一实施例及第二实施例的结构示意图。图中可以看出，LED球泡灯10a、10b包括灯壳12、灯头16、设于灯壳12内的至少二导电支架14a、14b、设于灯头内的驱动电路18、以及单一条LED灯丝100。
导电支架14a、14b用以电性连接LED灯丝100的两个电极110、112，亦可用于支撑LED灯丝100的重量。驱动电路18为电性连接该导电支架14a、14b与灯头16，灯头16接于传统的球泡灯的灯座时，灯座为提供灯头16电源，驱动电路18为从灯头16取得电源后用以驱动该LED灯丝100发光。由于该LED灯丝100能全周面的发光，因此，整个LED球泡灯10a、10b即能产生前述的全周光。
此处所述的全周光的定义，视各个国家对特定灯泡的规范而定，此定义亦会随着时间而变动，因此，本发明所揭露的全周光的举例，并非用以限缩本发明的范围。全周光的定义，例如美国能源之星计划(US Energy Star Program Requirements for Lamps(LightBulbs))对球泡灯(全周光灯泡)的光形即有相对应定义，以基座在上，灯泡朝下方式配置球泡灯时，铅垂上面为180度，铅垂下方为0度，其要求在0-135度之间各角位的亮度(luminousintensity(cd))不应与平均亮度有超过25％的差异，而在135至180度之间的总光通量(total flux(lm))至少要占整灯的5％。再例如，日本的JEL 801规范对LED灯要求在120度范围的区间内，其光通量需小于总光通量的70％。
在本实施例中，导电支架14a、14b是以两个为例，但并不以此为限，可视LED灯丝100的导电或支撑性需求而增加数量。
灯壳12是可采用透光性较佳或导热性较佳的灯壳，例如但不限于玻璃或塑料灯壳。实施时，亦可在灯壳12内掺杂带有金黄色材料或灯壳表面镀上一层黄色薄膜，以适量吸收部分LED芯片102、104所发出的蓝光，调整LED球泡灯10a、10b所发出光线的色温。生产时，能采用真空泵将灯壳12内的气体更换为氮气、或氮气及氦气、或氢气及氦气的混合气(适当混合比例)，以使得灯壳12内的空气的热传导更佳，并移除灯壳内空气的水气。填充于灯壳12内的空气可以是主要选自于由氦气、氢气所组成的群组中至少一，而氢气占灯壳12内总容量的体积百分比可以是5％至50％，而灯壳12内的气压可以是0.4至1.0大气压。
在图33,34的实施例中，LED球泡灯10a、10b还包括芯柱19与散热组件17，芯柱19设于灯壳12内，散热组件17位于灯头16与灯壳12之间且连接芯柱19，LED灯丝100经由导电支架14a、14b连接芯柱19。芯柱19可用来抽换LED球泡灯10b中的气体并提供导热的功能、散热组件17连接芯柱19与灯头16并将其所传来的热传导到LED球泡灯10b之外。散热组件17位于灯头16与灯壳12之间且连接芯柱19，LED灯丝100连接芯柱19。
LED球泡灯10a、10b的芯柱19材质可以是具备较佳导热效果的金属或陶瓷，陶瓷材料可为氧化铝或氮化铝，其热辐射吸收率远比玻璃高，因此可更有效的吸收LED灯丝100所发出的热量，将热量导出LED球泡灯10b之外实际操作时，可以真空泵透过芯柱19将灯壳12内部的空气抽换成全氮气或是氮气与氦气、或氢气与氦气适度的比例混合，以改善灯壳12内气体的导热率，同时也去除了潜藏在空气里的水气。散热组件17可略呈中空的圆柱体围绕在灯壳12的开口端，材质上可选用具有良好导热效果的金属、陶瓷或高导热塑料。散热组件17(连同LED球泡灯的螺口)的材质也可为具有良好导热效果的陶瓷材料，散热组件17亦可与陶瓷芯柱19为一体成形的组件，如此可以免去LED球泡灯10b的螺口需与散热组件17胶合而增加LED灯丝100散热路径的热阻，具有更好的散热效果。
请参阅图33，散热组件17的高度为L1，而散热组件17底部至灯壳12顶部的高度为L2，L1与L2的比值(L1/L2)范围是1/30至1/3。该比值愈小，则LED球泡灯10a、10b的出光角度即愈大、LED球泡灯10a、10b所发出的光线被散热组件17遮敝的即愈少、且LED球泡灯10a、10b所发出的光线的分布即愈接近全周光。
在图33的实施例中，LED灯丝100是弯折成约270度的圆，且LED灯丝100本体呈波浪状上凸与下凹，而为维持其波浪状的形状，LED球泡灯10b另可包括悬臂15以支撑于LED灯丝100波浪状本体波峰与波谷处，如此一来，LED球泡灯10b能通过适当弯折的LED灯丝而更容易提供全周光的照明，此外，一体的LED灯丝结构加工和装配工艺更简单方便，同时成本也会降低很多。在图34的实施例中，LED灯丝100所形成的弧的弧角大约为270度，但在其他实施例中，LED灯丝100所形成的弧角可以接近360度，或者，单一LED球泡灯10b可以包括至少两个LED灯丝100，而每个LED灯丝100弯折形成约180度的弧角，使得两个LED灯丝100适当配置后，能形成大约360度的弧角。
在某些实施例中，悬臂15及/或芯柱19可以涂覆有高反射性质的材料，例如但不限于白色材料。此外，考虑散热特性，该高反射性质的材料可以选择同具有高热辐射吸收特性的材料，例如但不限于石墨烯(Graphene)，换言之，悬臂15及/或芯柱19的表面可以涂布有石墨烯薄膜。
请参考图35及图37，图35为LED球泡灯的第三实施例的立体示意图；图37为LED球泡灯的第四实施例的立体示意图。依据第三实施例，LED球泡灯10c包括灯壳12、连接灯壳12的灯头16、设于灯壳12内的至少二导电支架14a、14b、驱动电路18、悬臂15、芯柱19、及单根LED灯丝100。驱动电路18是电性连接至导电支架14a、14b与灯头16。而第四实施例的LED球泡灯10d与第三实施例相似，第四实施例的LED球泡灯10d包括两个LED灯丝100a、100b，从顶部俯视，所述两个LED灯丝100a、100b为弯曲成接近圆形，且从侧面侧视，所述两个LED灯丝100a、100b是位于不同铅垂高度。
LED灯丝100、100a、100b的截面面积小于图33,、34实施例中灯丝100的截面积，LED灯丝100、100a、100b的电极110、112是电性连接至导电支架14a、14b，以接收来自驱动电路18的电源，电极110、112与导电支架14a、14b之间的连接关系可以是机械式的压紧连接，亦可以是焊接连接，所述机械式连接可以是先把导电支架14a、14b穿过电极110、112的穿孔111、113，再反折导电支架14a、14b的自由端，使得导电支架14a、14b夹住电极110、112并形成电性连接。所述焊接式连接可以是利用银基合金焊、银焊、钖焊等方式把导电支架14a、14b与电极110、112连接。
与图33、34的第二实施例相似，图35与37的LED灯丝100、100a、100b是弯折成从顶部俯视呈圆形，同时，LED灯丝100、100a、100b亦可被弯折成波浪状(从侧面观察)，此波浪状的结构不但外观新颖，而且可以保证LED灯丝100、100a、100b发光均匀。同时，单根的LED灯丝100相比多跟LED灯丝在与导电支架14a、14b连接时需要的结合点较少，实际中单根LED灯丝100如图35所示仅需要两个结合点，有效降低了焊接不良的风险或者减少了机械压紧连接时的工序。于一实施例(未示出)，LED灯丝可弯折成于上方俯视观察下具有波浪形状的方式来围绕灯泡中心或芯柱。
芯柱19另具有一垂直延伸至灯壳12中心的立杆19a，每一悬臂15的一第一端连接至该立杆19a，而每一悬臂15的一第二端连接至该LED灯丝100、100a、100b，请参阅图36，图36为图35中虚线圆圈部分的剖面局部放大示意图，每一悬臂15的第二端具有一钳部15a，该钳部15a固定LED灯丝100、100a、100b，钳部15a可以用以固定LED灯丝100、100a、100b的波浪状的波峰或波谷，但并不以此为限，即钳部15a也可以用来固定LED灯丝波浪状的波峰与波谷之间的部分。钳部15a的形状可以匹配于LED灯丝100、100a、100b截断面的外形，而钳部15a内孔尺寸可以略小于LED灯丝100、100a、100b截断面的外形的尺寸，因此，在制造时，可以把LED灯丝100、100a、100b穿过钳部15a的内孔(未标号)，以形成紧密配合。另一种固定方式是经由弯折程序来形成该钳部，进一步来说，是先将LED灯丝100、100a、100b置于悬臂15自由端，接着利用治具将自由端环绕LED灯丝100、100a、100b而弯折，以形成钳部15a。
悬臂15的材质可以是但不限于碳素弹簧钢，以提供适当的刚性与弹性，从而减少外部振动对LED灯丝的冲击，保证LED灯丝不易变形。由于立杆19a为延伸至灯壳12的中心，且悬臂15连接至立杆19a的顶端附近，因此，LED灯丝100的铅垂高度为接近于灯壳12的中心，因此LED球泡灯10c的发光特性接近于传统球泡灯的发光特性，使得发光更加均匀，同时发光亮度也能达到传统球泡灯的亮度水平。此外，在本实施例中，LED灯丝100的悬臂15第一端与芯柱19的立杆19a连接，悬臂15的第二端通过钳部15a连接至该LED灯丝100、100a、100b的外绝缘面，从而使得悬臂15不导电，避免了以往悬臂导电时因通过的电流产生热而导致悬臂15内的金属丝热胀冷缩，从而就避免了玻璃芯柱19炸裂。
再者，由于钳部15a的内部形状(孔的形状)匹配于LED灯丝100截面的外部形状，因此，只要适当地设计，即可使得LED灯丝100截面的方位都朝向特定方位，以图36为例，LED灯丝100的顶层120a被固定于朝向图式的大约10点钟方向，从而保证整个LED灯丝100的发光面沿着大体相同的方向，确保在视觉上LED灯丝100的出光面一致。
请参阅图38，图38为本发明LED球泡灯第四实施例的驱动电路的电路板的俯视示意图。驱动电路18包括固定于灯头16的电路板18a，导电支架14a、14b为电性连接至电路板18a，并通过立杆19a而与LED灯丝100a、100b的电极110、112电性连接，电路板18a包括L形槽孔18b，L形槽孔18b呈勾状，并且其勾状的尖部的尺寸略小于导电支架14a、14b的截面积的尺寸，因此，在导电支架14a、14b沿着L形槽孔18b置入时，L形槽孔18b即能很容易固定导电支架14a、14b，并且这种结构更有利于电路板18a与导电支架14a、14b相互焊接。需要说明的是，如图35和图37所示的实施例中，导电支架14a、14b的长度L设置要较为合理才不至于导致两根导电支架14a、14b因为太长而短路或太短而无法分别与电路板18a电性连接。所述导电支架的长度L(单位为mm)科学的需要满足：
Figure GDA0003019200290000241
在此公式中常数3.2为安全电器间距。其中所述A为电路板18a的竖直方向的厚度与所述导电支架14a、14b露出电路板18a的部分的长度；所述B为两根导电支架14a、14b平行部分的间距；所述H为导电支架14a、14b铸入芯柱19的位置至插入电路板18a之间的长度。需说明的是，本发明中所述导电支架的长度L在0.5L～2L之间的范围皆可使用，优选的为0.75L～1.5L之间的范围。通过以上公式所获得的L值仅为一种实施方式，并不构成对本发明的导电支架尺寸唯一限制。
具体的请参照图37，对于图37中具有沿着竖直方向具有两个LED灯丝的情形，位于最上端的LED灯丝的导电支架的长度Z＝L+Y，Z的长度单位为mm。其中所述Y为两根LED灯丝的导电支架间距。
前述实施例中所提用于混合荧光粉的硅胶，只为其中一种实施方式，也可以用其他胶类例如聚酰亚胺Polyimide，或其他树脂材料取代或取代一部分，以改善光转换层的龟裂或脆裂的问题。
进一步地，LED灯丝的顶层以及基层可具有不同的结构及成分，以组合出多种不同性质的LED灯丝。以下说明本案的LED灯丝的层状结构。图39为本发明的LED灯丝层状结构的一实施例断面示意图，LED灯丝400a具有：光转换层420；LED芯片402,404；电极410,412；以及用于电连接LED芯片与LED芯片(或电极)的金线440。光转换层420涂布于LED芯片/电极的至少两侧上。光转换层420暴露出电极410,412的一部分。光转换层420可至少具有一顶层420a及一基层420b，分别作为灯丝的上位层以及下位层，于此实施例中顶层420a及基层420b分别位于LED芯片/电极的两侧。在制程当中，可预先地形成基层420b，其次将LED芯片402,404及电极410,412通过固晶胶450连接于基层420b。金线440可形成于LED芯片彼此之间；或是LED芯片与电极之间。金线440的形状可具有弯折形状(例如图39中略呈M字型)以减缓冲击力，亦可为较常见的弧状或直线状。其后将顶层420a涂布于LED芯片及电极上。
光转换层中420的顶层420a及基层420b可分别为至少一层的层状结构。所述层状结构可选自：可塑形性高的荧光粉胶、可塑形性低的荧光粉膜、透明层或是此三者的任意层状组合。所述荧光粉胶/荧光粉膜包含以下成分：胶422/422’、荧光粉424/424’、无机氧化物纳米粒子426/426’。胶422/422’可为但不限定为硅胶。于一实施例中，胶422/422’中可包含10％Wt或更低的聚酰亚胺(Polyimide，以下简称PI)，以增加灯丝整体的硬度、绝缘性、热稳定性以及机械强度，PI固含量可为5-40％Wt，旋转黏度可为5-20Pa.S。如图39中的胶422’可具有较高硬度以利固晶及打线。无机氧化纳米粒子426/426’可为但不限定为氧化铝粒子，颗粒可为100-600纳米，其作用为促进灯丝的散热。顶层420a与基层420b可为相同，亦可适当地进行调整，使两者在硬度(例如通过封装胶组成或是荧光粉比例来调整)、转换波长、组成物粒子颗粒大小、厚度、透光度等特征上视情形差异化。又如荧光粉膜与荧光粉胶的可视需要调整为大于20％、50％、或70％。荧光粉胶的邵氏硬度可为D40-70；而荧光粉膜的邵氏硬度可为D20-70。荧光粉膜的厚度可为0.1-0.5毫米；折射率为1.4或更高；透光率为95％或更高。透明层(胶层、绝缘层)可由高透光树脂例如硅胶、聚酰亚胺(Polyimide，以下简称PI)或其组合而构成。于一实施例中，透明层可为作为折射率匹配层，具有调整灯丝出光效率的作用。
图40示出了LED灯丝400b层状结构的另一实施例。于此实施例中，LED芯片402,404、金线440、顶层420a配置于基层420b的两侧，也就是说，基层420b位于两个顶层420a的中间。电极410,412分别地配置于基层420b的两端。图中上下两个顶层420a中的LED芯片402,404可通过金线连接至同一电极410/412。如此，可使出光更为均匀。
图41示出了LED灯丝层状结构的另一实施例。于此实施例中，灯丝400c的基层420b进一步地分为不同硬度的荧光粉膜4201b以及透明层4202b。较硬的荧光粉膜4201b位于较软的透明层4202b与顶层420a之间。LED芯片402、402以及电极410、412配置于较硬的荧光粉膜4201b之上。由于荧光粉膜4201b具有较高的硬度，使得LED芯片402,404、电极410,412、金线440具有更稳定的配置基础。而由于透明层4202b具有较大的柔软度，使得光转换层420整体具有更好的柔韧度。于此实施例中，荧光粉膜4201b具有混入PI的胶422’。薄膜层4202b仅具有胶422”。胶422”为硅胶。透明层4202b具有最高的透光度。优选地，透明层4202b的邵氏硬度值可为D20-40，而荧光粉膜层4201b的邵氏硬度值可为高于透明层4202b约40。可选的，透明层4202b可为作为折射率匹配层，具有调整灯丝出光角度的作用。例如透明层4202b的厚度为1/4波长的光学厚度，透明层4202b的厚度可以依实际的光线波长而有所不同，使光线因于LED芯片/荧光粉膜、荧光粉膜/透明层、透明层/空气等多个界面反射，因此产生干涉现象，可使反射光减少。在其它的实施方式中，透明层不限定只有一层，例如，若设置上二层或是三层的透明层，使反射率更低。例如具有厚度为1/4、1/2、1/4波长光学的三层透明层时，可得到宽波带低反射率的效果。在本发明实施方式中，透明层的厚度可以依不同波长的LED芯片/荧光粉膜/荧光粉胶做调整，只要能符合干涉现象减少反射的比例即可，例如透明层的厚度为1/2、1/4波长光学厚度的正负20％。且透明层的厚度可依其内层的LED芯片/荧光粉膜/荧光粉胶做调整，指的是以射出光线发光强度占所有波长发光强度比例大于60％的波段为主做调整，较佳的为大于80％的波段为主做调整。透明层可以选用折射率为其内层折射率开根号正负20％的材质，例如图41中，当透明层4202b内层的荧光粉膜4201b折射率为2时，透明层4202b的折射率约为1.414±20％。如此，可有效降低光反射损失。于一实施例(未示出)当中，基层420b被分为两个层，其可具有不同的硬度/厚度/转换波长等特性。
图42示出了本案灯丝层状结构的另一实施例。于此实施例中，灯丝400d的基层420b仅具有胶422’。胶422’为硅胶并混入有PI，以具有较高的硬度以利于组件安装配置。于此，基层420b相较其他层具有更高的透光度。
图43示出本案一实施例中灯丝的层状结构图，图中的基层420b分为硬区段4203b以及软区段4204b，硬区段4203b以及软区段4204b交错地配置。硬区段4203b与软区段4204b所具有的荧光粉424’与有机氧化物粒子426’可为相同，而硬区段4203b的胶422’为混入PI的硅胶；软区段4204b的胶422”为未加入PI的硅胶。因此硬区段4203b具有较软区段较高的硬度而利于组件安装配置。于另一实施例当中，灯丝可依照配置位置最接近灯座/芯柱的底部起分为底部、中间部、前端部等三个区段。所需要的灯丝形状弯折度依序为低弯折部、中弯折度、高弯折度，并且依此需求来调整形成灯丝各区段所使用的组成比例。
图44示出了本案灯丝层状结构的另一实施例。如图44所示，灯丝400f的光转换层包括顶层420a以及基层420b。LED芯片402,404的各个面均与顶层420a直接接触；而基层420b不与LED芯片402,404接触。于制造过程中，可预先形成基层420b，其次形成LED芯片402,404以及顶层420a。
图45示出了灯丝层状结构的另一实施例。其中顶层420a及基层420b均为包含荧光粉胶层以及胶层的双层结构。顶层420a包含荧光粉胶层4201a及胶层4202a；基层420b包含荧光粉胶层4201b及胶层4202b，而胶层4202a,4202b位于灯丝层状结构的最外层，胶层4202a,4202b可仅由胶422”形成。于一实施例中(未示出)，顶层420a可分为多个荧光粉胶层或是多个荧光粉膜层。于另一实施例(未示出)当中，胶层4202a,4202b于灯丝外部延伸而包覆荧光粉胶层4201a,4201b的包括侧面的所有面。此时胶层4202a,4202b优选可为高透光的透明热缩膜，除了保护荧光粉胶层之外，更具有强化灯丝条结构的效果。
于另一实施例中，如图46所示，灯丝400l的基层420b形成为具有高低起伏的波浪状表面，LED芯片402,404配置于其上而具有高低起伏并呈斜置状态。因而灯丝400l具有较广的出光角度。也就是说，若以基层的底面与工作台表面的接触面为水平面，LED芯片的配置并不需要与水平面平行，而是与水平面之间具有一定夹角的方式来配置，且每个LED芯片之间的配置高度/角度/方向亦可为不同。换句话说，若以LED芯片中心点串接多个LED芯片时，所形成的线条可不为直线。如此，可使灯丝即使在没有弯折的状态下，就已经具备增加出光角度且出光均匀的效果。
图47示出本案的又一实施例。LED灯丝400h具有：LED芯片402,404；电极410,412；金线440，以及光转换层420。其中光转换层420分为顶层420a以及基层420b，其中先以具有荧光粉424及胶422的荧光粉胶形成基层420c，基层420c中形成位于灯丝轴向的芯片容置沟428，LED芯片可通过固晶胶450(亦可仅使用溶融方式)固定于芯片容置沟428的底部。其次于灯丝轴向上配置金线440，其后再以另一具有荧光粉424及胶422的荧光粉胶420d来填补芯片容置沟428并形成顶层420a。于此实施例中，顶层420a仅配置于灯丝径向上的中央处，而灯丝径向上的两侧皆为基层420b。芯片容置沟428的宽度大于LED芯片402,404，使于LED芯片的六个面当中的至少两个面以上(本实施例为五个面)均接触并被顶层420d包覆。当LED芯片以正装方式接合于基层420c上时，与LED芯片主发光面接触的顶层420d的荧光粉胶可具有较大比例的荧光粉(或是光转换效率较高的荧光粉)，以使灯丝具有良好的出光；而基层420c由于必须维持灯丝的柔软度，因此基层420c的荧光粉胶中必须具有较大比例的胶。优选地，顶层420d的荧光粉胶中荧光粉占60-85％WT；而基层420b的荧光粉胶中荧光粉占40-65％WT。
图48-50示出三种LED芯片封装结构。此三种封装结构均可适用本案的灯丝多层结构。于此，着重说明LED芯片及封装方式，因此基层仅以绝缘层460示意，但应该理解的是，基层亦不排除包括荧光粉胶层或荧光粉膜层的多层结构的可能性。
图48示出的LED灯丝封装结构当中，灯丝400i包括：LED芯片402,404；电极410,412；金线440；光转换层420，以及绝缘层460。当配置绝缘层460后，于其上通过贴覆具有多个径向开口的铜箔430。铜箔上表面可进一步具有镀银层，位于灯丝头尾两端的铜箔作为电极410,412并延伸超过绝缘层460。其次可通过固晶胶等方式将LED芯片固定于绝缘层460上。其后，施加荧光粉胶或荧光粉膜，使其包覆LED芯片402,404、金线440，以及电极410,412的一部分，以形成光转换层420。开口的宽度或/及长度大于LED芯片，限定LED芯片的位置，并使LED芯片的六个面当中的至少两个面以上(本实施例为五个面)均接触并被顶层荧光粉胶包覆。在此实施例中，铜箔430搭配金线440的组合为灯丝带来稳固而又维持可挠性的导电结构；镀银层431除了带来良好的导电性外亦具有增加光反射的效果。
图49示出的LED灯丝封装结构当中，灯丝400j类似于图48所揭露的灯丝400i，其不同之处在于(1)灯丝400j使用的LED芯片为焊脚高度相同的倒装芯片，直接将焊脚接在镀银层431上(2)前面所述灯丝400i开口的长度(即灯丝轴向上的长度)为了要容纳LED芯片而必须大于LED芯片，而本实施例的灯丝400j的LED芯片402,404对应开口432并位于铜箔430/镀银层431的上方，因此LED芯片402,404的长度大于开口。本实施例相较于前述实施例省略了打金线的步骤。
图50示出的LED灯丝封装结构当中，灯丝400k类似于图49所揭露的灯丝400j。不同之处在于，使用了将正装芯片进行倒装配置，即将原本高度不同的焊脚处理为相同高度后(通常为将较低的N极延伸处理为与P极同高度)进行倒装配置。
图51示出本案的一灯丝灯辅助结构的实施例的立体图。灯丝100a当中，光转换层120至少包覆LED芯片102,104与金线140。光转换层120中具有荧光粉124及胶122。灯丝的封装方式可为本说明书所揭露的任何方式或其他习知方式的灯丝的封装方式。于本实施例中，顶层部分的配置可为类似图39的配置，即通过金线连接正装芯片，光转换层120当中具有多个沿着灯丝轴向方向配置但与电极/LED芯片/金线不具电性连接，并且主要位于多个芯片的两侧的辅助条170。辅助条170可为铜丝，由于与电极/LED芯片/金线不具有电连接，因此辅助条170仅作为补强灯丝结构用，并且可以防止外力对于LED芯片的损伤。辅助条可视LED芯片/灯丝大小/重量/所需灯丝形状来调整厚度以及数量，进而达到支撑灯丝的效果。于另一实施例当中，光转换层120分为顶层及基层，顶层具有荧光粉胶或荧光粉膜；基层选用柔性钢化玻璃，其厚度为0.1-0.5mm，硬度1H，透过率为90或更高。
以上所述本发明的各种实施例特征，可以在不相互排斥的情况下任意组合变换，并不局限于具体的一种实施例中。例如图1A所示的实施例中所述，这些特征虽然未在图1C所示的实施例中说明LED球泡灯亦可包括有例如塑料灯座、散热器等组件，但很显然，本领域普通技术人员可以根据图1A的说明不经创造性的将此等特征应用于图1C；又例如，本发明虽然以LED球泡灯为例对各种创作方案进行了说明，但明显的这些设计均可以不经创造性的应用于其他形状或者类型的灯中，例如LED蜡烛灯等，在此不再一一列举。
本发明LED灯丝及其制造方法以及LED球泡灯各实施例的实现已如前所述，需要提醒的是，对于同一根LED灯丝而言或采用所述LED灯丝的LED球泡灯而言，以上所述各个实施例中涉及的诸如“散热器”、“散热器的弯折部”、“散热器的凹陷部”、“若干LED灯丝的排列方式”、“灯丝直立对称”、“灯丝斜放”、“灯源摆放于灯壳的圆球中心”、“多条LED灯丝通过位于其两端的第一连接构件和第二连接构件连接一体”、“第一连接构件及第二连接构件皆为多个T字型的连接形状”、“多条LED灯丝之间实质上等间距排列”、“LED灯丝组件包括两个LED灯丝子组件”、“LED灯丝包括主发光面和次发光面”、“LED灯丝组件的支架”、“支架当中设置有绝缘段”、“第一连接构件的绝缘部与第二连接构件的绝缘部彼此错开而不对峙”、“导线的外形呈M字形”、“光转换层包括胶与波长转换粒子”、“光转换层为硅胶与荧光粉”、“光转换层的导热路径”、“电路膜包括薄膜及导电线路”、“壳内的气体为氮气、或氮气及氦气、或氢气及氦气的混合气”、“芯柱”、“LED灯丝本体呈波浪状上凸与下凹”、“悬臂”、“立杆”、“每一悬臂的钳部”、“电路板包括L形槽孔”、“球泡灯具有两个灯丝”、“光转换层”、“光转换层包裹电极及/或LED芯片的方式”、“导线”、“硅胶及/或聚酰亚胺及/或树脂”、“荧光粉构成比”、“荧光粉构成导热路径”、“电路膜”、“氧化纳米粒子”、“固晶胶”、“灯丝的基层分为硬区段以及软区段”、“倒装芯片”、“辅助条”、“LED灯丝本体波浪状”、“芯柱”、“灯壳内的气体”、“导电支架的长度”、“LED灯丝的导电支架的长度”、“悬臂及/或芯柱的表面可以涂布有石墨烯薄膜”、“灯壳内的气压”、“灯丝的杨氏系数”、“灯丝基层的邵氏硬度”、“一个球泡灯具有两个波浪状的LED灯丝”等特征在不相互冲突的情况下可以包括一个、两个、多个或者所有技术特征。有关的对应内容系可选自于包含有对应实施例中的技术特征之一或其组合。
本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种LED灯丝，其特征在于，所述LED灯丝包括：
绝缘层，所述绝缘层具有高低起伏的波浪状表面；
铜箔，所述铜箔设置在所述绝缘层的表面；
多个LED芯片，所述LED芯片设置在所述铜箔上，各所述LED芯片之间通过金线和所述铜箔连接，所述铜箔具有开口，开口的长度大于LED芯片，所述LED芯片与所述绝缘层之间存在缝隙；
电极，用于连接外部供电电路，所述电极设置在所述铜箔上，所述电极分别设置在所述铜箔的两端或设置在所述铜箔的同一端，所述电极的表面具有镀银层，
顶层，所述顶层包裹所述绝缘层的上表面、各个所述LED芯片和各条所述金线的外侧，所述缝隙中填充有顶层，以及
所述绝缘层包括荧光粉膜和透明层，所述透明层的硬度小于所述荧光粉膜，所述荧光粉膜位于所述透明层与顶层之间。
2.根据权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述LED芯片为正装芯片。
3.根据权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述LED芯片的中心点串接所形成的线条与所述LED灯丝的长度方向具有夹角，当所述LED灯丝放置在水平面上且所述绝缘层的底面与所述水平面平行，每个LED芯片之间的配置高度不同。
4.根据权利要求1所述的LED灯丝，其特征在于，所述顶层为至少一层的层状结构，所述层状结构为荧光粉胶、荧光粉膜、透明层或是此三者的任意层状组合。
5.根据权利要求4所述的LED灯丝，其特征在于，所述顶层中的透明层的邵氏硬度值为D20-40，所述顶层中的荧光粉膜的邵氏硬度值高于所述透明层。
6.根据权利要求4所述的LED灯丝，其特征在于，所述顶层中的荧光粉膜的折射率大于1.4，所述顶层中的透明层为折射率匹配层。
7.一种LED球泡灯，其特征在于，包括至少一条权利要求1～6中任一所述的LED灯丝。
8.根据权利要求7所述的LED球泡灯，其特征在于，还包括灯壳、灯头，所述灯壳内设有至少二个导电支架、驱动电路及LED灯丝，所述导电支架电性连接所述LED灯丝，所述驱动电路电性连接所述导电支架与所述灯头。
9.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于，还包括用于抽换所述LED球泡灯中气体、位于所述灯壳内的芯柱，所述芯柱的表面涂有石墨烯。
10.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于，所述驱动电路包括固定于所述灯头的电路板，所述电路板包括槽孔，所述槽孔的尺寸小于所述导电支架的截面积的尺寸。
11.根据权利要求8所述的LED球泡灯，其特征在于，多条所述LED灯丝通过位于其两端的第一连接构件、第二连接构件连接成一体；所述LED灯丝包括支架，所述支架连接于所述第一连接构件与第二连接构件之间。
12.根据权利要求11所述的LED球泡灯，其特征在于，LED灯丝的支架中设有绝缘段。
13.根据权利要求11所述的LED球泡灯，其特征在于，LED灯丝的支架包括上支架和下支架，所述上支架不与所述下支架连接。
14.根据权利要求12或13所述的LED球泡灯，其特征在于，所述第一连接构件和/或所述第二连接构件设有绝缘部。
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