JP2023507673A - 調整可能なｌｅｄフィラメント - Google Patents

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Abstract

本発明は、色調整可能及び／又は色温度調整可能なＬＥＤフィラメント２０、２２、２４に関し、ＬＥＤフィラメントは、細長い支持体２２０であって、第１主表面２２２と第１主表面の反対側に配置された第２主表面２２４とを備える、細長い支持体と、細長い支持体の第１の表面上に少なくとも１つの線形アレイで配置された複数のＬＥＤ２１０であって、異なる色及び／又は異なる色温度のＬＥＤを含む、複数のＬＥＤ２１０と、第１主表面上の複数のＬＥＤを覆い、更に第１主表面を少なくとも部分的に覆う、第１の細長い透明又は実質的に透明な層２３０と、第１の透明又は実質的に透明な層を少なくとも部分的に覆うように構成された第１の細長い光散乱層２４０と、を備える。

Description

本発明は、色調整可能及び／又は色温度調整可能なＬＥＤフィラメントに関する。本発明はまた、少なくとも１つのそのようなＬＥＤフィラメントを備えるレトロフィット電球に関する。
白熱ランプは、ＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）ベースの照明ソリューションによって急速に置き換えられつつある。しかしながら、白熱電球の外見を有するレトロフィットランプを持つことが、ユーザによって評価され、望まれている。この目的のために、単純に、ガラスに基づく白熱ランプを製造するためのインフラストラクチャを使用して、フィラメントを、白色光を放出するＬＥＤに置き換えることができる。これらのランプの外観は、装飾性に優れて見えるため、高く評価されている。
ＬＥＤフィラメントの例は、米国特許出願公開第２０１７／０１３０９０６（Ａ１）号（図２６）に開示されており、これでは、管状エンクロージャが、ＬＥＤデバイスを覆って厳密に１つの単一層を有する。光散乱粒子が、ナノ粒子及び蛍光体粒子と共にバインダ材料全体にわたって（波長変換）層中に分散されている。米国特許出願公開第２０１７／０１３０９０６（Ａ１）号によれば、バインダ材料と蛍光体粒子とのインデックスを整合させると、波長変換層内での散乱が低減され、これが、ＬＥＤフィラメント内の色温度分布の均一性に悪影響を及ぼすが、光散乱粒子は、この負の影響を軽減するのに役立つ。
現在のＬＥＤフィラメントランプは、色制御可能ではない。色及び／又は色温度制御を有するＬＥＤフィラメントランプを生産するために、半透明（例えば、透明）基板上にＲＧＢ又はＣＷ－ＷＷ ＬＥＤを使用することができる。しかしながら、良好な外観のためには、良好な色混合及び／又は改善された光分布を有することが望ましい。
上述した問題を克服することが本発明の目的である。
本発明の第１の態様によれば、この目的及び他の目的が、色調整可能及び／又は色温度調整可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントにより実現され、ＬＥＤフィラメントは、細長い支持体であって、第１主表面と第１主表面の反対側に配置された第２主表面とを備える、細長い支持体と、細長い支持体の第１の表面上に少なくとも１つの線形アレイで配置された複数のＬＥＤであって、異なる色及び／又は異なる色温度のＬＥＤを含む、複数のＬＥＤと、第１の表面上の複数のＬＥＤを覆い、更に第１主表面を少なくとも部分的に覆う、第１の細長い透明又は実質的に透明な層と、第１の透明又は実質的に透明な層を少なくとも部分的に覆うように構成された第１の細長い光散乱層と、を備える。
本発明は、第１の（実質的に）透明な層及び第１の細長い光散乱層が、ＬＥＤフィラメントレベルにおいて混合チャンバの目的に適合し得るという理解に基づいており、混合チャンバでは、異なる色及び／又は異なる色温度の混合チャンバ光が混合されて、全方位性かつ均質であり得る光の放出が実現されてもよい。その結果、これは、均一な外観を有する色及び／又は色温度調整可能なＬＥＤフィラメントランプを得ることができることを意味する。
第１の細長い光散乱層の外側表面は、ＬＥＤフィラメントの第１の出射面と見なし得る。更に、第１の細長い透明又は実質的に透明な層は、前述した混合チャンバの内容積を画定し得る。「実質的に透明な層」という用語は、本明細書では、８％未満又は５％未満の反射率を有する層として解釈され得る。
ＬＥＤフィラメントの一実施形態によれば、細長い支持体の第２主表面は、第２の細長い透明又は実質的に透明な層により少なくとも部分的に覆われ、第２の細長い透明層は、厚さＴ２を有し、第２の細長い透明又は実質的に透明な層を少なくとも部分的に覆うように、第２の細長い光散乱層が構成されている。これは、対称的な発光を提供し得る。第２の細長い光散乱層の外側表面は、ＬＥＤフィラメントの第２の出射窓を形成し得る。
Ｔ２は、好ましくは０．５～５ｍｍの範囲、より好ましくは０．８～４ｍｍの範囲、最も好ましくは１～３ｍｍの範囲にあってもよい。
ＬＥＤフィラメントの別の実施形態によれば、細長い支持体の第２主表面は、第２の細長い光散乱層によって少なくとも部分的に覆われ、それにより、前述の第２の細長い（実質的に）透明な層は省略される。これは、依然として有用な混合を提供しながら、よりコンパクトなＬＥＤフィラメントをもたらし得る。
第１（及び第２）の細長い透明又は実質的に透明な層、及び第１（及び第２）の細長い光散乱層は、高い熱的及び光学的特性を有するポリマー、例えばシリコーン、で作製され得る。更に、第１（及び第２）の細長い透明又は実質的に透明な層、及び第１（及び第２）の細長い光散乱層は、可撓性であり得る。更に、第１の細長い（及び第２の）の光散乱層は、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＳＯ４、ＴｉＯ２、又はシリコーン粒子などの散乱粒子を含んでもよい。散乱粒子は、マトリックス中に、好ましくは、限定されないがシリコーンなどの、ポリマーマトリックス中に配置されてもよい。層は、例えば、懸濁／印刷技術により、又は浸漬コーティング若しくは噴霧技術により適用され得る。
更に、本発明のＬＥＤフィラメントは、円形若しくは楕円形の断面（例えば、第２の細長い透明又は実質的に透明な層、及び第２の細長い光散乱層を有する実施形態）、又は（特に主軸に沿って分割された）半円形若しくは半楕円形の断面（例えば、第２の細長い透明又は実質的に透明な層を有しない一実施形態）を有し得る。円形断面は、美的により好ましい場合がある。
細長い支持体は、半透明、好ましくは透明であってもよい。このように、ＬＥＤによって放出され、第１の細長い光散乱層によって反射されて戻ってきた光は、ＬＥＤの隣の細長い支持体を通過し、ＬＥＤフィラメントの裏面においてＬＥＤフィラメントから出る（例えば、前述した細長い支持体の第２主表面を通って、又は前述の第２の出射窓を通って）。（透明の）細長い支持体は、例えば、ガラス、サファイア、石英、セラミック材料、又は代替的にポリイミド（ＰＩ）などのポリマーで作製され得る。
更に、細長い支持体は、剛性（例えば、ガラス、サファイア、又は石英によって作製される）、又は可撓性（例えば、箔）であり得る。
複数のＬＥＤの光出力表面と第１の細長い光散乱層との間の（細長い支持体の第１主表面の法線方向における）最大距離Ｄは、０．５～５ｍｍの範囲、好ましくは０．８～４ｍｍの範囲、より好ましくは１～３ｍｍの範囲にあってもよい。換言すれば、Ｄは、ＬＥＤの光出力表面から、第１の細長い光散乱層が始まる場所までの、第１の細長い（実質的に）透明な層の（最大）厚さを表す。より大きなＤの値は、一方で光混合を更に改善する場合があり、他方ではフィラメントの外観を典型的なフィラメントから乖離したものにする場合がある。同様に、より小さなＤの値は、ＬＥＤフィラメントの美観を従来のフィラメントの美観に近付ける場合がある一方で、その混合効率を低減させる場合がある。Ｄは、一般にゼロより大きくなければならないが、上述した範囲において得られる効果は、混合の改善と、（白熱灯の）フィラメントを模倣することとに関して最適である。
本発明のＬＥＤフィラメントの色制御、並びに色温度制御は、ＲＧＢ ＬＥＤで実現され得る。色温度制御はまた、（より）冷たい白色ＬＥＤ及び（より）暖かい白色ＬＥＤを用いて実現され得る。本発明のＬＥＤフィラメントはまた、ＲＧＢ ＬＥＤ及び白色ＬＥＤの両方を含み得る。フィラメント内で使用されるＬＥＤがより多様であるほど、例えば、様々な色及び／又は色温度を有するほど、混合はより良好になるはずであり得ることは注目に値する。これは、例えば、透明層の厚さを増加させることにより（Ｄ及びＴ２がより大きい）、及び／又は、散乱層の反射率を増加させることにより達成され得る。
ＬＥＤフィラメントの一実施形態によれば、複数のＬＥＤは、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを含み、複数のＬＥＤは、平行な個別にアドレス可能な３つの線形アレイで配置され、３つの平行な線形アレイのうちの１つは、緑色ＬＥＤを含み、３つの平行な線形アレイのうちの別の１つは、赤色ＬＥＤを含み、３つの平行な線形アレイのうちの３番目は、青色ＬＥＤを含む。これは、低コストの設計をもたらす。
ＬＥＤフィラメントの別の実施形態によれば、複数のＬＥＤは、単一の線形アレイで交互に配置された緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを含み、緑色ＬＥＤは、緑色チャネルを提供し、赤色ＬＥＤは、赤色チャネルを提供し、青色ＬＥＤは、青色チャネルを提供し、緑色チャネル、赤色チャネル、及び青色チャネルは、個別にアドレス可能である。これは、色混合の改善をもたらす。なぜなら、少なくとも、第１の（実質的に）透明な層と、第１の細長い光散乱層とにより、形成される混合チャンバ内において、全てのＬＥＤが（幅方向に）対称的に中央に配置され得るからである。ここでは、様々なＬＥＤは、例えば、同じ色のＬＥＤを互いに接続するためにジャンパ又は二重Ｃｕ層を使用して、電気的に接続され得る。
（フィラメント当たりの）緑色ＬＥＤの数は、好ましくは少なくとも５つ、より好ましくは少なくとも８、最も好ましくは少なくとも１０である。（フィラメント当たりの）赤色ＬＥＤの数は、好ましくは少なくとも５つ、より好ましくは少なくとも８、最も好ましくは少なくとも１０である。（フィラメント当たりの）青色ＬＥＤの数は、好ましくは少なくとも５つ、より好ましくは少なくとも８、最も好ましくは少なくとも１０である。更に、フィラメント上では、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤの数が等しくてもよい。ＬＥＤフィラメントは、例えば、１０個の緑色ＬＥＤ、１０個の赤色ＬＥＤ、及び１０個の青色ＬＥＤを有してもよい。
ＬＥＤフィラメントの更に別の実施形態によれば、複数のＬＥＤは、単一の線形アレイで交互に配置された（より）冷たい白色ＬＥＤ及び（より）温かい白色ＬＥＤを含み、冷白色ＬＥＤは、冷白色チャネルを提供し、温白色ＬＥＤは、温白色チャネルを提供し、冷白色チャネル及び温白色チャネルは個別にアドレス可能である。前述の実施形態と同様に、これは、色（温度）混合の改善をもたらす。なぜなら、全てのＬＥＤが混合チャンバ内で対称的に中央に配置され得るからである。冷白色ＬＥＤの色温度は、好ましくは２７００Ｋ超、より好ましくは３０００Ｋ超、最も好ましくは３３００Ｋ超である。温白色ＬＥＤの色温度は、好ましくは２５００Ｋ未満、より好ましくは２３００Ｋ未満、最も好ましくは２２００Ｋ未満である。
第１の細長い光散乱層は、３０％～９０％の範囲、好ましくは５０％～９０％の範囲、より好ましくは６０％～９０％の範囲の反射率を有してもよい。これは、良好な効率をもたらしながら、良好な色混合をもたらし、むらを防止し得る。
第１の細長い光散乱層は、細長い支持体の第１主表面に実質的に平行な第１の細長い光散乱層の一部分において、反射率が最大となるように、反射率の角度方向勾配を有してもよい。換言すれば、ＬＥＤフィラメントの長手方向を横断するように見て、反射率は、第１の細長い光散乱層の側部におけるよりも、第１の細長い光散乱層の上部／遠位部分において、より大きくてもよい。ＬＥＤフィラメントが楕円形又は半楕円形の断面を有する場合、最大反射率を有する部分は、（上部）頂点にあり得るのに対し、（より）低い反射率を有する側部は、いわゆる共頂点（co-vertexes）にあり得る。光出力表面に実質的に垂直に放出された、ＬＥＤからの光は、他の角度方向に放出された光と比較して、より高い強度を有し得るので、より効果的な光混合及びより良好な全包囲型の均質な光分布を実現するために、前述した、反射率における角度方向勾配を有することが有用であり得る。
第１の細長い光散乱層は、第２の細長い光散乱層よりも高い反射率を有してもよい。これにより、色及び／又は色温度の混合の改善、並びに対称的な発光につながり得る。第１の細長い光散乱層が、ＬＥＤから直接光を受光するのに対し、第２の細長い光散乱層は、ＬＥＤの間接光（すなわち、第１の細長い光散乱層によって散乱／反射される光）を受光することが、その理由である。第１及び第２の細長い光散乱層の反射率の差は、例えば、第１の細長い光散乱層における散乱粒子の濃度を第２の細長い光散乱層と比較して増加させることにより、及び／又は、第１の細長い光散乱層の厚さを第２の細長い光散乱層と比較して増加させることにより、及び／又は、第２の細長い光散乱層と比較して、第１の細長い光散乱層において、より高い反射率を有する散乱粒子を使用することにより、実現されてもよい。第１の散乱層と第２の散乱層との反射率の差は、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％、最も好ましくは少なくとも４０％であってもよい。第２の細長い光散乱層は、例えば、８％～３５％の範囲、好ましくは１０％～３２％の範囲、より好ましくは１２～３０％の範囲の反射率を有してもよい。
第１の細長い光散乱層及び第２の細長い光散乱層は、単一の全包囲型の光散乱層を形成し得る。このとき、細長い支持体の長手方向側面を含むＬＥＤフィラメントの残部は、この単一の（管状の）全包囲型の散乱層により完全に取り囲まれてもよい。
前述した最大距離Ｄは、第２の細長い透明又は実質的に透明な層の厚さＴ２より大きくてもよい。好ましくは、２×Ｔ２＞Ｄ＞１．２×Ｔ２である。得られる効果は、色混合の改善、及び対称的な発光である。その理由は、（透明な）細長い基板が、光学的に第２の透明又は実質的に透明な層の一部であり得ることである。
更に、細長い支持体の第１主表面から第１の細長い光散乱層の外側表面までの最大垂直距離Ｐ１は、細長い支持体の第２主表面から第２の細長い光散乱層の外側表面までの最大垂直距離Ｐ２の少なくとも１．５倍であってもよい。これは、（透明な）細長い基板が、光学的に第２の透明又は実質的に透明な層の一部であり得るという事実を、それらが同じ又は同様の屈折率を有する場合に、補償し得る。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様による少なくとも１つのＬＥＤフィラメントと、ＬＥＤフィラメントを少なくとも部分的に取り囲む透過性外囲器と、少なくとも１つのＬＥＤフィラメントに電気的に接続されたコントローラと、電球をソケットに電気的かつ機械的に接続するためのコネクタと、を備えるレトロフィット電球が提供される。
本発明は、請求項に列挙されている特徴の、全ての可能な組み合わせに関するものである点に留意されたい。
次に、本発明のこれらの態様及び他の態様が、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。
外囲器内に収容された複数のＬＥＤフィラメントを含むレトロフィット電球の側面図を示す。 第１の透明層及び散乱層を備えるＬＥＤフィラメントの断面図を示す。 第１の透明層及び散乱層を備えるＬＥＤフィラメントの断面図を示す。 第１の透明層及び散乱層、及び第２の透明層及び散乱層を含むＬＥＤフィラメントの断面図を示す。 第１の透明層及び散乱層、及び第２の透明層及び散乱層を含むＬＥＤフィラメントの断面図を示す。 ＬＥＤフィラメントの散乱層の異なる実施形態を示す。 ＬＥＤフィラメントの散乱層の異なる実施形態を示す。 単一の全包囲型の散乱層を有するＬＥＤフィラメントの一実施形態を示す。 本発明の概念を伴う及び伴わないＬＥＤフィラメントの光分布を示す。 本発明の概念を伴う及び伴わないＬＥＤフィラメントの光分布を示す。 本発明の概念を伴う及び伴わないＬＥＤフィラメントの光分布を示す。 異なるタイプのＬＥＤが様々な構成で配置されたＬＥＤフィラメントの支持体の異なる実施形態を示す。 異なるタイプのＬＥＤが様々な構成で配置されたＬＥＤフィラメントの支持体の異なる実施形態を示す。 異なるタイプのＬＥＤが様々な構成で配置されたＬＥＤフィラメントの支持体の異なる実施形態を示す。 異なるタイプのＬＥＤが様々な構成で配置されたＬＥＤフィラメントの支持体の異なる実施形態を示す。
これらの図で示されるように、層及び領域のサイズは、例示目的で誇張されている場合があり、それゆえ、本発明の実施形態の一般的な構造を例示するように提供されている。同様の参照符号は、全体を通して、同様の要素を指す。
ここで、本発明の現時点で好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明が、以降でより完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、完全性及び網羅性のために提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝達するものである。
図１は、外囲器１０内に収容された複数のＬＥＤフィラメント２０、２２、２４を含むレトロフィット電球１００を示す。（以下でより詳細に説明される）ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、その接続端部１２及び接続ワイヤ３０を通して、コントローラ５０、及び電気（及び機械）コネクタ４０に接続されている。典型的な白熱電球と同様に、この図１では、ランプ１０を電気ソケット（図示せず）に接続するために、電球１００は、電気コネクタ４０、ここでは、Ｅ２６又はＥ２７などのねじ込み式エジソン型コネクタ、を備える。本明細書では、レトロフィット電球及びランプは、同じものを指すために使用され、別段の記述がない限り、交換可能に使用され得ることに留意されたい。
ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、白色光、又は任意の他の色若しくはスペクトルを有する光を放出するように構成されてもよい。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４はまた、（白色光の場合）色調整可能及び／又は色温度調整可能なように構成されてもよい。後者の詳細については、本明細書において後述される。そのとき、調整可能性は、図１に示されるコントローラ５０を介して制御されることになる。コントローラ５０は、ＬＥＤフィラメントのＬＥＤ２１０を個別に制御するように構成されてもよい。
本発明との関連において、図１に示される照明デバイス１００のＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、以下のように説明され得る。図２は、例えば、そのようなＬＥＤフィラメント２０を、ＬＥＤフィラメント２０の幅に沿って（図２ａ）、及び長さに沿って（図２ｂ）、垂直線で切った断面を示す。ＬＥＤ２１０は、細長い支持体２２０、例えば基板の上に配置されている。本明細書では、「支持体」及び「基板」という用語は、交換可能に使用される場合があり、他の記載がない限り、同じ意味を示すことに留意されたい。好ましくは、ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、長さＬ及び幅Ｗを有し、Ｌ＞５Ｗである。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４の幅Ｗは、好ましくは３～１０ｍｍの範囲、より好ましくは４～８ｍｍの範囲、最も好ましくは５～７ｍｍの範囲にある。得られる効果は、改善されたフィラメントの模倣である。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４の長さＬは、好ましくは３０ｍｍ超、より好ましくは５０ｍｍ超、最も好ましくは１００ｍｍ超である。得られる効果は、改善されたフィラメントの模倣である。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、長さＬを幅Ｗ又は高さＨで割ったアスペクト比が、好ましくは少なくとも１０、より好ましくは少なくとも２０、最も好ましくは少なくとも３０、例えば４０又は５０であって、細長い。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４はまた、高さＨを有する。ＬＥＤフィラメントの高さＨは、好ましくは３～１０ｍｍの範囲、より好ましくは４～８ｍｍの範囲、最も好ましくは５～７ｍｍの範囲にある。得られる効果は、改善されたフィラメントの模倣である。ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４は、図２ｂと同様の直線構成で、又は、例えば湾曲構成、２Ｄ／３Ｄ渦巻、若しくは螺旋などの、非直線構成で配置されてもよい。
ＬＥＤ２１０は、少なくとも１つの線形アレイで配置されてもよい。ＬＥＤ２１０が配置されている線形アレイは、細長い支持体２２０の方向に向いていてもよい。線形アレイは、好ましくは、Ｎ×Ｍ個のＬＥＤ２１０のマトリックスであり、ここで、Ｎ＝１（又は２、又は３）であり、Ｍは、少なくとも１０個、より好ましくは少なくとも１５個、最も好ましくは少なくとも２０個、例えば少なくとも３０個又は３６個のＬＥＤ２１０である。
支持体２２０は、剛性（例えば、ポリマー、ガラス、石英、金属、若しくはサファイアから作製されているもの）、又は可撓性（例えば、ポリマーの、例えばフィルム若しくは箔で作製されているもの）であってもよい。剛性材料の支持体２２０が、ＬＥＤフィラメント２０のより良好な冷却をもたらす場合があり、これは、ＬＥＤ２１０により生成された熱が剛性基板２２０により分散され得ることを意味する。可撓性材料の支持体２２０が、可撓性に起因して、ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４の美観を設計するための形状自由度を提供し得る。薄い可撓性材料の熱管理は、剛性材料と比較すると、典型的には劣る場合があることに留意すべきである。しかしながら、これに対して、基板２２０として剛性材料を有することは、ＬＥＤフィラメント２０、２２、２４の形状設計を限定し得る。
図２ｂに示されるように、支持体２２０は、第１主表面２２２及び第２主表面２２４を有してもよい。ＬＥＤ２１０は、これら表面のうちの少なくとも１つの上に配置されている。図２ｂに示される実施形態、及び以下の図の全てにおいて、ＬＥＤ２１０は、細長い支持体２２０の第１主表面２２２上に配置されている。支持体２２０は、反射性であってもよく、又は半透明及び好ましくは透明などの、光透過性であってもよい。支持体２２０は、Ｔｓｕｂｓの厚さを有してもよい。
本発明によれば、ＬＥＤフィラメント２０は、ＬＥＤ２１０を（少なくとも部分的に）覆い、かつ支持体２２０の第１主表面２２２を少なくとも部分的に覆うように位置する、第１の細長い透明層２３０を備えてもよい。これは、図２ａ及び図２ｂの断面図に示される。第１の細長い光散乱層２４０は、第１の透明層２３０が支持体２２０と第１の散乱層２４０との間に挟まれるように、第１の透明層２３０を覆うように位置決めされている。ＬＥＤ２１０の光出力表面２１５と第１の散乱層２４０との間の垂直最大距離Ｄは、ＬＥＤ２１０からの前方放出光が第１の透明層２３０内を横断するであろう光路を表す。
第１の透明層２３０及び第１の散乱層２４０の組み合わせ効果は、動作中にＬＥＤ２１０からの放出光が混合される得る混合チャンバが効果的に提供されることである。第１の散乱層２４０内での光の散乱は、ＬＥＤフィラメント２０の長さＬに沿った、光が放出される場所をランダム化する場合があり、したがって、ＬＥＤフィラメント２０の第１の出射面２４５から出る光のより均質な外観を提供する。いくつかの光が、第１の散乱層２４０から細長い支持体２２０に向かって後方散乱される場合がある。細長い支持体２２０が透明である場合、後方散乱光は、支持体２２０の容積を横断し、第２主表面２２４からフィラメントを出る場合がある。
図３は、本発明によるＬＥＤフィラメント２２の別の実施形態の断面図を、幅に沿って及び長さに沿って、垂直線で切った断面を示す（それぞれ図３ａ及び図３ｂ）。この図に示される実施形態では、ＬＥＤフィラメント２２は、細長い支持体２２０の第２主表面２２４を（少なくとも部分的に）覆うように位置決めされた第２の細長い透明層２６０と、第２の細長い透明層２６０を（少なくとも部分的に）覆うように位置決めされた第２の細長い光散乱層２５０とを備える。第２の細長い透明層２６０は、Ｔ２の厚さを有する。第２の透明層２６０及び散乱層２５０の組み合わせ効果は、第１の散乱層２４０からの後方散乱光とＬＥＤ２１０からの側部放出光とが混合され得る混合チャンバを効果的に提供して、ＬＥＤフィラメント２２の第２の出口表面２５５を出る光のより均質な外観を提供することである。この実施形態では、支持体２２０は、光透明でなければならない。そうでない場合は、支持体２２０の第２主表面２２４上に混合チャンバを設けることは冗長になる。第２の透明層２６０は、Ｔ２の厚さを有する。好ましくは、ＤはＴ２よりも大きい。これは、ＬＥＤフィラメント２２からの、より最適な全包囲型の光分布を提供するためである。また、細長い支持体２２０の第１主表面２２２から第１の細長い光散乱層２４０の外側表面までの最大垂直距離Ｐ１は、細長い支持体２２０の第２主表面２２４から第２の細長い光散乱層２５０の外側表面までの最大垂直距離Ｐ２の少なくとも１．５倍であってもよい。
透明層２３０、２６０、及び散乱層２４０、２５０は、懸濁／印刷技術により適用され得る。例えば、層２３０、２４０、２５０、２６０は、ＬＥＤ２１０が配置されている支持体２２０上に浸漬コーティング又は噴霧技術により適用され得る。透明層２３０、２６０、及び散乱層２４０、２５０は、好ましくは可撓性であり、好ましくはシリコーン材料である。
散乱層２４０、２５０の散乱特性は、これらの層に光散乱粒子２４２、２５２を含めることにより実現され得る。
更に、第１の散乱層２４０の散乱は、好ましくは、第２の散乱層２５０の散乱よりも大きい。これは、第１の出射面２４５を出る前方放出光と第２の出射面２５５からの後方散乱及び／又は側部放出光との光混合を更に改善するためのものであり、その結果、それらは同様の分布を有して、対称性の改善につながる。図４は、第１の散乱層２４０が第２の散乱層２５０よりも、比較的、多くの散乱を示すＬＥＤフィラメント２２の例示的な実施形態を示す。図４ａでは、第１の散乱層２４０の厚さＳ１は、第２の散乱層２５０の厚さＳ２よりも概ね大きい。これにより、前方放出光が第１の散乱層２４０を横断する必要がある光路が増加し、その結果、散乱事象の平均数は、第２の散乱層２５０を横断する光と比較して増加することになる。図４ｂでは、第１の散乱層２４０及び第２の散乱層２５０の散乱粒子２４２及び２５２の密度及び／又は材料は異なる。第１の散乱層２４０の散乱粒子２４２を含む密度及び／又は材料は、第２の散乱層２５０の散乱粒子２５２と比較してより高い。これは、第１の散乱層２４０において光が遭遇し得る散乱事象の平均数が、第２の散乱層２５０の平均数と比較して、増加することを保証し得る。図４ｂの実施形態では、Ｓ１及びＳ２は均一であってもよいことに更に留意されたい。
図１～図４に示される実施形態の細長い支持体２２０の第１の側面２２６及び第２の側面２２８は、むき出しである。支持体２２０の厚さＴｓｕｂｓを通って横断する光の一部は、これらの第１の側面２２６及び第２の側面２２８を通って逃げる場合があることに留意されたい。前述したように、第２の透明層２６０（図２～図４の実施形態）を含む実施形態であって、透明な細長い支持体２２０が第２の透明層２６０の一部分として光学的に見なされ得る、実施形態では、光は、透明な細長い支持体２２０の容積内で、そして加えて第２の透明層２６０において、混合され得る。加えて、フィラメント２０からのより良好な全包囲型の光分布を確保するために、支持体２２０の第１の側面２２６及び第２の側面２２８もまた、散乱層によって覆われていることが有用であり得る。
図５の半径方向断面図に示されるＬＥＤフィラメント２４の実施形態では、支持体２２０の第１の側面２２６及び第２の側面２２８は、散乱層２８０によって覆われている。この実施形態では、第１の散乱表面２４０及び第２の散乱表面２５０は合体され、それにより、ＬＥＤフィラメント２４の残部を円周方向に包囲する単一の全包囲型の散乱層２８０が形成されている。図５の実施形態では、全包囲型の散乱層２８０の散乱特性は、角度方向勾配を有する形で部分ごとに異なり得る。ここでも、これは、フィラメント２４からの均一な全包囲型の光分布を更に改善するためである。ＬＥＤ２１０の細長い支持体２２０／光出力表面２１５に実質的に平行な、全包囲型の散乱層２８０の部分２２８は、最も高い散乱効果を有し、その結果、ＬＥＤ２１０の出力表面２１５に実質的に垂直な方向に放出される、ＬＥＤ２１０からの直接放出光の、より高い強度が補償される。同じ論理に従うと、図５の実施形態に示されるように、単一の全包囲型の散乱層２８０の角度散乱勾配は、この散乱層２８０の厚さの段階的な変化により実現される。加えて、図５に示される実施形態では、厚さ、したがっての単一の全包囲型の散乱層２８０の散乱特性は、細長い支持体２２０の長さに垂直な軸Ｘを中心とする鏡面対称性を有する。
反射率、したがって散乱は、同等であってもよく、単一の全包囲型の散乱層２８０の部分Ｒ１～Ｒ４において最小であってもよい。言及した後者の部分は、それらの鏡面対称な部分と共に、位置としては前述した実施形態の第２の散乱層２５０の位置に主に対応し、したがって散乱効果における勾配は必要ない。これらの部分は、好ましくは３０％未満、より好ましくは２５％未満、最も好ましくは２０％未満の反射率を有する。
部分Ｒ５～Ｒ８の反射率は、Ｒ１～Ｒ４の反射率よりも高く、その反射率は次のように徐々に増加する：Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７＜Ｒ８。これらの部分は、それらの鏡面対称な部分と共に、位置としては、前述した実施形態の第１の散乱層２４０の位置に主に対応し、したがって、Ｒ１～Ｒ４と比較して比較的高い散乱効果を有する必要がある。部分Ｒ８は、最も高い反射率を有し、好ましくは５０％超、より好ましくは６０％超、最も好ましくは７０％超である。
全包囲型の散乱層２８０は、ディフューザと称され得る。散乱層（ディフューザ）２８０は、例えば、分配により又は（収縮）チューブにより作製され得る。
図６ａ～図６ｃは、異なるＬＥＤフィラメントから生じる光分布の概略的な比較を示す。フィラメント１６、１７、及び２４は、グラフ６００の中心が、ページの平面に対して垂直である。図６ａは、支持体が反射性であり、したがって光が支持体を横断することができない、従来のＬＥＤフィラメント１６の光分布Ｅを示す。発光ベクトル６０１及び外囲器光分布Ｅから分かるように、このＬＥＤからの放出光は不均質であり、頂部とは対照的に側面では明るさが劣り、第１の出射面からのみ放出されている。図６ｂでは、光透過性支持体と、光透過性支持体の両側に直に存在する光散乱層とを備えるフィラメント１７からの光分布Ｅ'が示されている。発光ベクトル６０１及び外囲器光分布Ｅ'から観察可能なように、フィラメント１７の裏側から若干の発光があるものの、全体的な分布は不均一かつ非対称である。これは、フィラメント１７の不十分な光混合に起因するものである。図６ｃは、全包囲型の光散乱層（ディフューザ）２８０を有する本発明によるフィラメント２４からの光分布Ｅ"を示す。グラフ６００から観察可能なように、ディフューザを有するフィラメントの光分布Ｅ"は、全包囲型の対称的な光分布を有して実質的に均質である。
図７は、ＬＥＤ２１２、２１４、２１６、２１８、２１９が異なる構成で配置されているＬＥＤフィラメント２０、２２、２４の実施形態を示す。図７ａ及び図７ｂは、Ｒ ＬＥＤ２１２、Ｇ ＬＥＤ２１４、及びＢ ＬＥＤ２１６が、支持体２２０の第１主表面２２２上に配置されている細長い支持体２２０の一部分を示す。図７ａでは、Ｒ ＬＥＤ２１２、Ｇ ＬＥＤ２１４、及びＢ ＬＥＤ２１６は、３つの線形アレイで配置され、Ｒチャネル１２、Ｇチャネル１４、及びＢチャネル１６は、平行で個別にアドレス可能であり、それぞれ、Ｒ ＬＥＤ２１２、Ｇ ＬＥＤ２１４、及びＢ ＬＥＤ２１６を含む。（Ｒ１２、Ｇ１４、及びＢ１６のチャネルの各々は、個別に及び／又は同時にアドレスされてもよい）。
図７ｂは、Ｒ ＬＥＤ２１２、Ｇ ＬＥＤ２１４、及びＢ ＬＥＤ２１６が、第１主表面２２２上に単一の線形アレイ内で交互に配置されている支持体２２０の一部分を示し、Ｇ ＬＥＤ２１４は緑色チャネル１４を提供し、Ｒ ＬＥＤ２１２は赤色チャネル１２を提供し、Ｂ ＬＥＤ２１６は青色チャネル１６を提供する。別個の色チャネルを有するために、Ｒ ＬＥＤ２１２、Ｇ ＬＥＤ２１４、及びＢ ＬＥＤ２１６は、同じ色のＬＥＤを互いに接続するために、ジャンパ又は二重Ｃｕ層３３０を使用して接続されてもよい。全てのＬＥＤが、フィラメント２０、２２、２４の本体内で、透明層２３０、２６０及び散乱層２４０、２５０に対して、幅方向に中央に配置されていることに起因して、この実施形態は、色混合を更に改善し得る。ここでも、Ｒチャネル１２、Ｇチャネル１４、及びＢチャネル１６の各々は、個別に、及び／又は同時にアドレスされてもよい。
図７ｃは、冷白（色）ＬＥＤ２１８、及び温白（色）ＬＥＤ２１９が単一の線形アレイで交互に配置された支持体２２０の一部分を示す。この実施形態では、温白色ＬＥＤ２１９は、温白色チャネル１９を提供し、冷白色ＬＥＤ２１８は、冷白色チャネル１８を提供し、その結果、これらチャネル１８、１９は、個別にアドレス可能であって、色温度調整可能性を提供する。
図７ｄは、複数のＬＥＤが、単一の線形アレイで交互に配置された、赤色ＬＥＤ２１２、緑色ＬＥＤ２１４、青色ＬＥＤ２１６、及び（例えば、冷又は温）白色ＬＥＤ２１７を含む一実施形態を示す。
当業者は、本発明が、上述の好ましい実施形態に決して限定されるものではない点を、理解するものである。むしろ、多くの修正形態及び変形形態が、添付の請求項の範囲内で可能である。
更に、図面、本開示、及び添付の請求項を検討することにより、開示される実施形態に対する変形形態が、当業者によって理解され、特許請求される発明を実施する際に遂行され得る。請求項では、単語「備える（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利には使用され得ないことを示すものではない。

Claims (13)

  1. 色調整可能及び／又は色温度調整可能な発光ダイオード、つまりＬＥＤの、フィラメントであって、前記ＬＥＤフィラメントは、
    細長い支持体であって、第１主表面と前記第１主表面の反対側に配置された第２主表面とを備える、細長い支持体と、
    前記細長い支持体の前記第１の表面上に少なくとも１つの線形アレイで配置された複数のＬＥＤであって、異なる色及び／又は異なる色温度のＬＥＤを含む、複数のＬＥＤと、
    前記第１主表面上の前記複数のＬＥＤを覆い、更に前記第１主表面を少なくとも部分的に覆う、第１の細長い透明又は実質的に透明な層と、
    前記第１の透明又は実質的に透明な層を少なくとも部分的に覆うように構成された第１の細長い光散乱層と、を備え、
    前記細長い支持体の前記第２主表面は、第２の細長い光散乱層によって少なくとも部分的に覆われ、
    前記第１の細長い光散乱層は、前記第２の細長い光散乱層よりも高い反射率を有する、ＬＥＤフィラメント。
  2. 前記細長い支持体の前記第２主表面は、第２の細長い透明又は実質的に透明な層により少なくとも部分的に覆われ、前記第２の細長い透明又は実質的に透明な層は厚さを有し、前記第２の細長い透明又は実質的に透明な層を少なくとも部分的に覆うように、第２の細長い光散乱層が構成されている、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。
  3. 前記細長い支持体は半透明、好ましくは透明である、請求項１又は２に記載のＬＥＤフィラメント。
  4. 前記複数のＬＥＤの光出力表面と前記第１の細長い光散乱層との間の最大距離が、０．５～５ｍｍの範囲、好ましくは０．８～４ｍｍの範囲、より好ましくは１～３ｍｍの範囲にある、請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
  5. 前記複数のＬＥＤは、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを含み、前記複数のＬＥＤは、平行な個別にアドレス可能な３つの線形アレイで配置され、３つの平行な前記線形アレイのうちの１つは、前記緑色ＬＥＤを含み、３つの平行な前記線形アレイのうちの別の１つは、前記赤色ＬＥＤを含み、３つの平行な前記線形アレイのうちの３番目は、前記青色ＬＥＤを含む、
    又は、
    前記複数のＬＥＤは、単一の線形アレイで交互に配置された緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを含み、前記緑色ＬＥＤは、緑色チャネルを提供し、前記赤色ＬＥＤは、赤色チャネルを提供し、前記青色ＬＥＤは、青色チャネルを提供し、前記緑色チャネル、前記赤色チャネル、及び前記青色チャネルは、個別にアドレス可能である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
  6. 前記複数のＬＥＤは、単一の線形アレイで交互に配置された冷白色ＬＥＤ及び温白色ＬＥＤを含み、前記冷白色ＬＥＤは、冷白色チャネルを提供し、前記温白色ＬＥＤは、温白色チャネルを提供し、前記冷白色チャネル及び前記温白色チャネルは個別にアドレス可能である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
  7. 前記第１の細長い光散乱層は、３０％～９０％の範囲、好ましくは５０％～９０％の範囲、より好ましくは６０％～９０％の範囲の反射率を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
  8. 前記第１の細長い光散乱層は、反射率の角度方向勾配を有し、前記反射率は、前記細長い支持体の前記第１主表面に実質的に平行な前記第１の細長い光散乱層の一部分において最大になっている、請求項１乃至７の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
  9. 前記第２の細長い光散乱層は、８％～３５％の範囲、好ましくは１０％～３２％の範囲、より好ましくは１２～３０％の範囲の反射率を有する、請求項２又は３に記載のＬＥＤフィラメント。
  10. 前記第１の細長い光散乱層及び前記第２の細長い光散乱層は、単一の全包囲型の光散乱層を形成する、請求項１又は２に記載のＬＥＤフィラメント。
  11. 前記最大距離は、前記第２の細長い透明又は実質的に透明な層の前記厚さよりも大きい、請求項２及び４に記載のＬＥＤフィラメント。
  12. 前記細長い支持体の前記第１主表面から前記第１の細長い光散乱層の外側表面までの最大垂直距離が、前記細長い支持体の前記第２主表面から前記第２の細長い光散乱層の外側表面までの最大垂直距離の少なくとも１．５倍である、請求項１又は２に記載のＬＥＤフィラメント。
  13. レトロフィット電球であって、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＬＥＤフィラメントと、前記ＬＥＤフィラメントを少なくとも部分的に取り囲む透過性外囲器と、前記少なくとも１つのＬＥＤフィラメントに電気的に接続されたコントローラと、前記電球をソケットに電気的かつ機械的に接続するためのコネクタとを備える、レトロフィット電球。
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