JP7179228B2 - ３つのタイプのｌｅｄを備える発光ダイオードフィラメント - Google Patents

Description

本開示は、全般的には固体照明の分野に関する。詳細には、本開示は、色温度調整可能発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメント及びその照明デバイスに関する。

白熱ランプは、発光ダイオード（light-emitting diode；ＬＥＤ）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。固体照明デバイスは、白熱、蛍光、及びガス放電をベースとする照明デバイスに優る多くの利点を提供し得る。例えば、固体照明デバイスは、動作の長寿命化、電力消費の削減、及びより高い有効性をもたらし得る。ＬＥＤなどの固体照明デバイスは、全般照明を含めた、広範な照明用途において採用されている。

ＬＥＤベース照明が、白熱電球と同様の外観及び光を提供するレトロフィットランプとして開発されてきた。しかしながら、改善された、より装飾的なＬＥＤベースの照明デバイスを提供するために、更なる開発が必要である。

本開示の全般的な目的の１つは、色制御可能なＬＥＤフィラメントランプを提供することである。具体的には、白色光ＬＥＤフィラメントランプの色温度を制御できることが望まれている。

したがって、本発明の目的は、上述した目標のうちの少なくともいくつかを達成すること、及び改善された調整可能ＬＥＤフィラメントを提供することである。

この目的及び他の目的は、添付の独立請求項において定義されるようなＬＥＤフィラメントによって達成される。従属請求項によって、他の実施形態が定義される。

本開示の第１の態様によると、発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントが提供される。ＬＥＤフィラメントは、キャリア、複数のＬＥＤ、及び封入材を備える。複数のＬＥＤは、キャリアの第１の面に配置されている。複数のＬＥＤは、第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤ、第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤ、及び第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤを備える。第１のタイプのＬＥＤは、４００～５００ｎｍの範囲内に第１のピーク波長を有する光を放出するように適合されている。第２のタイプのＬＥＤは、５００～５７０ｎｍの範囲内に第２のピーク波長を有する光を放出するように適合されている。第３のタイプのＬＥＤは、５９０～６８０ｎｍの範囲内に第３のピーク波長を有する光を放出するように適合されている。封入材は、第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤを封入する。更に、封入材は、第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤ及び第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤを少なくとも部分的に封入する。封入材は、第２のピーク波長及び第３のピーク波長に対するよりも、第１のピーク波長に対して、より高い吸収係数を有する波長変換材料を含む。波長変換材料は、少なくとも５００～６５０ｎｍに及ぶ発光帯を有する。

異なる光源の強度（すなわち、異なるタイプのＬＥＤ）に応じて、ＬＥＤフィラメントは、異なる色の光を放出してもよい。具体的には、第１のタイプのＬＥＤは、波長変換材料と共に、冷白色光を提供し得る。第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤの強度を増加させると、白色光が暖かくなる場合がある。したがって、本開示によるＬＥＤフィラメントは、（とりわけ）ＬＥＤの電力供給に応じて、様々な色調／温度を有する白色光などの、様々なタイプの白色光を提供し得る。

以下では、第１のタイプのＬＥＤはまた、青色ＬＥＤと称される場合があり、第２のタイプのＬＥＤは、緑色ＬＥＤと称される場合があり、第３のタイプのＬＥＤは、赤色ＬＥＤと称される場合がある。ＬＥＤにより放出される光は、ＬＥＤ光と称される場合がある。第１のタイプのＬＥＤにより放出される光は、青色ＬＥＤ光と称される場合があり、第２のタイプのＬＥＤにより放出される光は、緑色ＬＥＤ光と称される場合があり、第３のタイプのＬＥＤにより放出される光は、赤色ＬＥＤ光と称される場合がある。

波長変換材料は、第１の波長範囲（吸収帯）内の光を吸収し、異なる波長範囲（発光帯）内の光を放出するように適合されてもよい。このプロセスは、光変換又は光を変換することと称される場合がある。波長変換材料により放出される光は、変換された光と称される場合がある。

波長変換材料は、第２のピーク波長及び第３のピーク波長に対するよりも、第１のピーク波長に対して、より高い吸収係数を有する。したがって、青色ＬＥＤ光の大部分は、波長変換材料により吸収され、異なる波長で再放出され得る。緑色ＬＥＤ光及び赤色ＬＥＤ光が変換される程度は、より小さい場合がある。非変換光の場合、封入材は、異なるＬＥＤにより放出された光の色混合を改善し得る散乱材料として機能し得る。換言すれば、封入材は、全てのタイプ及び波長のＬＥＤにより放出される光を屈折及びリダイレクトさせる場合があり、それにより、ＬＥＤフィラメントにより放出される光の均一性が増加する場合がある。

本開示の様々な実施形態は、異なる波長の光を異なる放出比率で組み合わせて、組み合わされた光の相関色温度（又は組み合わされたＬＥＤフィラメント光）を変化させる可能性を提供する。具体的には、ＬＥＤフィラメント光とも称されるＬＥＤフィラメントにより放出された光は、以下のタイプの光の（少なくともいくつかの）組み合わせを含み得る：
第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出される光（非変換青色光、直接青色光）、
第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出される光（非変換緑色光、直接緑色光）、
第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出される光（非変換赤色光、直接赤色光）、
第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出され、波長変換材料により吸収され、異なる波長を有する光（変換青色光）として再放出される光、
第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出され、波長変換材料により吸収され、異なる波長を有する光（変換緑色光）として再放出される光、
第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出され、波長変換材料により吸収され、異なる波長を有する光（変換赤色光）として再放出される光。

変換緑色光及び変換赤色光は、ＬＥＤフィラメントにより放出される光に寄与する程度が極めて小さいことに留意されたい。

光源の白色度は、多くの場合、理想的な黒体放射体に関連して説明される。理想的な黒体の温度が上昇すると、黒体は輝き始める（光を放出する）。比較的低い温度では、赤色光が放出される。更に温度が増加すると、放出される光は黄色になり、最終的には、非常に高い温度では放出される光は白色になる。光源の相関色温度（ＣＣＴ）は、最も類似した色を示す理想的な黒体放射体の（ケルビンで表される）温度である。黒体線又は黒体軌跡（ＢＢＬ）は、その温度が変化するにつれて、そのような黒体が特定の色度空間をたどる経路である。換言すれば、ＢＢＬは、理想的な黒体が様々な温度に対して放出するであろう様々な色を含む、又はそのような色について記述している。

ある意味では、色温度の日常的概念はＣＣＴスケールとは反対である。通常、赤色がより強い光は温かいとされる一方で、白色青色光は冷たいとされる。ＣＣＴスケールでは、赤色（暖かい）光は、より低い（より冷たい）温度に対応する一方で、白色（冷たい）光は、より高い（より暖かい）温度に対応する。

多くの先行技術の色制御可能ＬＥＤに基づく照明ソリューションは、２つの異なる光源、すなわち、２つの異なるＬＥＤフィラメント又は同じフィラメント上の２つの異なるＬＥＤストリングの何れか、を使用して黒体の色を近似することを試みている。しかしながら、ＢＢＬは湾曲しているので、直線がＢＢＬを近似し得る範囲はむしろ狭い。ＢＢＬに沿ってより広い範囲で変化し得る光を提供するために、３つの異なる光源の光（３原色）が必要である。

本発明のＬＥＤフィラメントでは、３つの異なる色のＬＥＤが用いられる（青色、緑色、及び赤色）。しかしながら、第１のタイプのＬＥＤ（青色ＬＥＤ）は、青色ＬＥＤからの光を吸収し、少なくとも波長５００～６５０ｎｍを含む発光帯内の光を放出するように適合された、封入材により覆われているので、非変換光と変換光との組み合わせが冷白色光として知覚されるように、青色ＬＥＤにより放出される光の一部分が変換されてもよい。したがって、本発明のＬＥＤフィラメントは、３原色、すなわち白色、赤色、及び緑色を使用していると説明することができる。波長変換材料はまた、他の波長の光も放出し得ることが理解されるであろう。

最大６つの異なる光構成要素の発光比率、したがってＬＥＤフィラメント光のＣＣＴを変更するために、いくつかの要因が使用され得る。例えば、３つの異なるタイプのＬＥＤの数を変化させてもよい。波長変換材料は、変更されてもよい。電力供給は、ＬＥＤのタイプ毎に異なっていてもよい。より具体的な例が、以下で規定される様々な実施形態に関連して説明されることになる。

いくつかの実施形態によれば、ＬＥＤフィラメントは、第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出された光のみに基づいて、少なくとも第１の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を放出するように適合されてもよい。ＬＥＤフィラメントは、第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤ、第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤ、及び第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤにより放出される光に基づいて、少なくとも第２のＣＣＴを有する光を放出するように更に適合されてもよい。第１のＣＣＴと第２のＣＣＴとの間の差は、３０００～５３００Ｋの範囲にあってもよい。

換言すれば、第１のタイプのＬＥＤ（青色ＬＥＤ）のみが電力供給される場合（電流が供給される、オンしている）、ＬＥＤフィラメントは、ＬＥＤフィラメントが第１のＣＣＴの白色光を放出し得るように構成されてもよい。第２の（緑色）タイプ及び第３の（赤色）タイプのＬＥＤからの光を加えると、ＬＥＤフィラメントは、第２のＣＣＴの白色光を放出することができる。具体的には、第１のＣＣＴは、第２のＣＣＴよりも高くてもよい。ＬＥＤフィラメントは、第１のＣＣＴと第２のＣＣＴとの間の範囲内のＣＣＴを有する光を放出するように制御され得ることが理解されるであろう。例えば、ＬＥＤフィラメントは、少なくとも第１のＣＣＴと第２のＣＣＴとの間の範囲内で変化し得るＣＣＴを有する光を放出するように制御されてもよい。

第１のＣＣＴと第２のＣＣＴとの間の大きな差が、色温度が変更又は制御され得る大きな範囲をもたらし得る。様々な用途及び雰囲気に合うようにＬＥＤフィラメントの光をユーザが適合させることを、広いＣＣＴ範囲が可能にし得る。異なる活動が、異なる光を、したがって異なる温度の光を必要とする。例えば、高いＣＣＴ（冷白色光）を有する光は、読書又は掃除など、物体及び詳細の高視認性を必要とする活動に好適であり得る。より低いＣＣＴを有する光は、より快適で居心地がよいと知覚される場合があり、したがって社会的環境にとってより好適な場合がある。

いくつかの実施形態によれば、第１のＣＣＴは、４０００～７０００Ｋの範囲内にあってもよい。

範囲４０００～７０００Ｋの白色光は、物体の高視認性をもたらし得る。したがって、そのような光は、例えば読書に好適であり得る。

いくつかの実施形態によれば、第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤにより放出される光は、波長変換材料の吸収帯の外側又は縁部の波長に対応し得る。波長変換材料は、第１のタイプのＬＥＤにより放出された吸収帯内の光を吸収するように適合されてもよい。

換言すれば、第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤにより放出される光は、変換されることなく（又は少なくともごく僅かだけ変換され）大部分が封入材を透過し得る。

いくつかの実施形態によれば、複数のＬＥＤは、キャリアの第１の面上に１つの列で配置されてもよい。

全てのＬＥＤがキャリア上に１つの列（又は単一のファイル）で配置されている実施形態が、ＬＥＤフィラメントの幅の低減を可能にし得る。より細いＬＥＤフィラメントは、電球などの照明デバイス内でのＬＥＤフィラメントの配置を容易にし得る。更に、より細いＬＥＤフィラメントは、より快適なエレガントな外観をもたらし得る。

いくつかの実施形態によれば、列において、３つ毎のＬＥＤが第１のタイプのＬＥＤであってもよく、３つ毎のＬＥＤが第２のタイプのＬＥＤであってもよく、３つ毎のＬＥＤが第３のタイプのＬＥＤであってもよい。

列においてＬＥＤを交互にすることが、キャリアに沿ったＬＥＤのより均一な配置をもたらし得る。したがって、ＬＥＤを交互に配置することにより、異なるタイプのＬＥＤにより放出される異なる波長の光の混合を改善することができ、これにより、光の均一性を改善することができる。

いくつかの実施形態によれば、列において、ＬＥＤは３つからなるグループで配置されてもよい。各グループ内のＬＥＤ間のＬＥＤ間隔（又はピッチ）は、２つの連続するグループ間のグループ間隔（又はピッチ）よりも短くてもよい。

グループ内でＬＥＤをより密に配置することが、光の混合を更に改善し得る。グループ間の距離がより大きいことが、ＬＥＤフィラメントの熱管理を改善し得る。

いくつかの実施形態によれば、複数のＬＥＤは、３つからなるグループで配置されてもよい。各グループは、第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤ、第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤ、及び第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤを備えてもよい。第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤは、キャリアの伸長部に沿った実質的に同じ位置に配置されてもよい。第２のタイプのＬＥＤは、例えば、第３のタイプのＬＥＤに隣接して、それらＬＥＤがキャリアの伸長部に実質的に直交する方向に沿って整列されるように配置されてもよい。例えば、第２のタイプのＬＥＤは、キャリアの第１の面を長手方向に（すなわち、伸長方向に沿って）２つの部分に分割する想像上のラインの第１の側に配置されてもよく、第３のタイプのＬＥＤは、そのようなラインの反対側に配置されてもよい。

第１のタイプのＬＥＤは、第２のタイプのＬＥＤと第３のタイプのＬＥＤとの位置に隣接して、キャリアの伸長部に沿って異なる位置に配置されてもよい。各グループの第１のタイプのＬＥＤは、キャリアの伸長部に沿って整列されてもよい。

ＬＥＤのこの配置により、異なるタイプのＬＥＤを、より一層密接に一緒に配置することができる。ＬＥＤをより密接に一緒に配置することが、色混合を、したがってＬＥＤフィラメント光の均一性を、更に向上させることができる。

代わりに、ＬＥＤは、同様の密接にグループ化された形態で配置されてもよく、グループ内の異なるタイプのＬＥＤの位置が交替されてもよい。例えば、ＬＥＤは、上述したものと同様の近接グループで配置されてもよく、第１のタイプのＬＥＤの位置は、第２のタイプのＬＥＤの位置と交替されてもよい、又は第３のタイプのＬＥＤの位置と交替されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、各グループの第２のタイプのＬＥＤは、キャリアの伸長部に沿って整列されてもよい。各グループの第３のタイプのＬＥＤもまた、キャリアの伸長部に沿って整列されてもよい。

いくつかの実施形態によれば、封入材は、第１のタイプのＬＥＤを覆い、第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤを部分的に覆う、１つのラインで配置されてもよい。

第２のタイプ及び第３のタイプのＬＥＤが波長変換材料を含む封入材によって部分的にのみ覆われている実施形態は、散乱される光がより少ないので、より暖かい光（すなわち、より低いＣＣＴを有する光）に対して効率を増加させ得る。

いくつかの実施形態によれば、封入材は、第１のタイプのＬＥＤ、第２のタイプのＬＥＤ、及び第３のタイプのＬＥＤを覆う１つのラインで配置されてもよい。

波長変換材料を含む封入材が第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤを完全に覆う実施形態は、３つのタイプのＬＥＤの全てからの光が散乱されるので、混色が向上する場合があり、したがって、より均質な（均一な）光が実現される場合がある。

いくつかの実施形態によれば、複数のＬＥＤは、第２のタイプのＬＥＤ及び第３のタイプのＬＥＤよりも、より多くの第１のタイプのＬＥＤを備えてもよい。

代わりに、複数のＬＥＤは、第１のタイプのＬＥＤ又は第２のタイプのＬＥＤよりも、第３のタイプのＬＥＤをより多く備えてもよい、又は複数のＬＥＤは、第１のタイプのＬＥＤ又は第３のタイプのＬＥＤよりも、第２のタイプのＬＥＤをより多く備えてもよい。

特定のＣＣＴ範囲をもたらすために、あるタイプのＬＥＤが他のタイプのＬＥＤよりも多い必要があり得る。したがって、必要な強度が小さいタイプのＬＥＤの数を減らすことが、ＬＥＤフィラメントの効率を増大させる場合がある。例えば、より暖かいＣＣＴ範囲を提供するＬＥＤフィラメントが所望される場合、第２及び／又は第３のタイプのＬＥＤの数を増加させてもよい。代わりに、より冷たいＣＣＴ範囲を提供するＬＥＤフィラメントが所望される場合、第１のタイプのＬＥＤの数を増加させてもよい。

いくつかの実施形態では、異なるタイプのＬＥＤの数（すなわち、第１のタイプのＬＥＤの数、第２のタイプのＬＥＤの数、及び第３のタイプのＬＥＤの数）は、用途に応じて変化し得ることが理解されるであろう。しかしながら、異なるタイプのＬＥＤの数とＬＥＤフィラメントの全体的なカラーポイントとの間には関係がある。したがって、ＬＥＤの選択は、ＬＥＤフィラメントの全体的なカラーポイントに影響を及ぼし得る。

いくつかの実施形態によれば、波長変換材料は、少なくとも２つのタイプの波長変換材料を含んでもよい。

２つのタイプの波長変換材料は、封入材中で一緒に混合されてもよい。２つ以上のタイプの波長変換材料を含む実施形態は、より暖かい（すなわち、より低いＣＣＴを有する）ＬＥＤフィラメント光を提供し得る。具体的には、２つ以上のタイプの波長変換材料を含む実施形態は、第２のタイプのＬＥＤ及び／又は第３のタイプのＬＥＤから提供される強度よりも小さい強度で、より暖かいＬＥＤフィラメント光を提供し得る。

本開示の別の態様によると、ＬＥＤフィラメント構成が提供される。ＬＥＤフィラメント構成は、任意の先行する実施形態に関連して説明されるような少なくとも１つのＬＥＤフィラメントと、コントローラとを備えてもよい。コントローラは、第１のタイプのＬＥＤへの電流、第２のタイプのＬＥＤへの電流、及び第３のタイプのＬＥＤへの電流を制御するように構成されてもよい。

異なるタイプのＬＥＤの電力供給（電流供給）を変更することにより、異なるＬＥＤタイプ間の発光比率を変化させてもよい。（異なる波長を有する）異なるタイプのＬＥＤからの光の放出が変化するのにつれて、組み合わされたＬＥＤフィラメント光の色（及びＣＣＴ）が変化し得る。したがって、コントローラは、異なるタイプのＬＥＤへの電力供給（電流供給）を制御することにより、ＬＥＤフィラメント光のＣＣＴを制御してもよい。

具体的には、コントローラは、ＬＥＤフィラメント光の色が（少なくとも実質的に）ＢＢＬに追随するように電流を変化させるように構成されてもよい。

本開示の更なる態様によれば、照明デバイスが提供される。照明デバイスは、先行する実施形態のうちの何れか１つに関連して説明したようなＬＥＤフィラメント構成を備えてもよい。照明デバイスは、ＬＥＤフィラメント構成の少なくとも１つのＬＥＤフィラメントを包囲する、少なくとも部分的に光透過性の外囲器を更に備えてもよい。照明デバイスは、外囲器が上に取り付けられ得る口金を更に備えてもよい。口金は、照明器具ソケットに接続されるように適合されてもよい。

外囲器は、例えば透明など、透光性であってもよい。

上述の実施形態において列挙された特徴の全ての可能な組み合わせを使用する、他の実施形態が想定され得る点に留意されたい。それゆえ、本開示はまた、本明細書で言及される特徴の全ての可能な組み合わせにも関する。

ここで、以下の添付図面を参照して、例示的な実施形態がより詳細に説明される。
いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメントの概略図であり、図１は、ＬＥＤフィラメントの上面図である。 いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメントの概略図であり、図１ａは、ＬＥＤフィラメントの側面図である。 いくつかの実施形態による、ＬＥＤフィラメントの概略図である。 いくつかの実施形態による、ＬＥＤフィラメントの概略図である。 いくつかの実施形態による、ＬＥＤフィラメントの概略図である。 いくつかの実施形態による、照明デバイスの概略図である。 いくつかの実施形態による、ＣＩＥ１９３１色度図及び色変化範囲の黒体軌跡を示す図である。 いくつかの実施形態による、異なるタイプのＬＥＤの発光スペクトル、並びに波長変換材料の発光及び吸収スペクトルを示す波長強度図である。

図に示されるように、要素及び領域の大きさは、例示目的で誇張されている場合があり、それゆえ、実施形態の一般的な構造を例示するために提供されている。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、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、例示的実施形態が、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及び図１ａを参照して、いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメント１００が説明される。

図１は、ＬＥＤフィラメント１００を上から見た（平面）図であり、図１ａは、ＬＥＤフィラメント１００の側面図である。ＬＥＤフィラメント１００は、キャリア１２０を備え、キャリアの上に複数のＬＥＤ１１１、１１２、１１３が配置されている。この図面では、複数のＬＥＤは、第１のタイプの４つのＬＥＤ１１１、第２のタイプの４つのＬＥＤ１１２、及び第３のタイプの４つのＬＥＤ１１３を備える。

ＬＥＤ１１１、１１２、１１３は、キャリア１２０の伸長部に沿って延在する１つの列で配置されている。具体的には、列は１つのＬＥＤの幅を有する（ＬＥＤ１１１、１１２、１１３が整列しているため）。他の実施形態は、より多くの又はより少ないＬＥＤを備えてもよく、ＬＥＤは、キャリア上で１つ以上の列に配置されてもよいことが理解されるであろう。

ＬＥＤ１１１、１１２、１１３は４つのグループで配置され、各グループは３つのＬＥＤからなる。グループ内のＬＥＤ間の間隔は、２つの連続する（近接する）グループ間の間隔よりも小さい。各グループは、第１のタイプの１つのＬＥＤ１１１、第２のタイプの１つのＬＥＤ１１２、及び第３のタイプの１つのＬＥＤ１１３を備える。ＬＥＤは、列内の３つ毎のＬＥＤが第１のタイプのＬＥＤ１１１であり、列内の３つ毎のＬＥＤが第２のタイプのＬＥＤ１１２であり、３つ毎のＬＥＤが第３のタイプのＬＥＤ１１３であるように更に配置されている。本実施形態では、各グループの第１のタイプのＬＥＤ１１１は、グループの中間に配置されている。各グループ内において第１のタイプのＬＥＤ１１１の左側に、第２のタイプのＬＥＤ１１２が配置されている。第３のタイプのＬＥＤ１１３は、（図示するように）第１のタイプのＬＥＤ１１１の右側に配置されている。

ＬＥＤフィラメント１００は、封入材１３０を更に備える。封入材１３０は、ＬＥＤの列を封入し、キャリア１２０の一部分を覆っている。他の実施形態では、封入材は、キャリアの一部分を封入してもよいことが理解されるであろう。代わりに又は加えて、キャリア及びＬＥＤは、封入材中に埋め込まれてもよい。

一般に、ＬＥＤフィラメントが、ＬＥＤフィラメント光を提供し、線形アレイで配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え得ることが理解されるであろう。好ましくは、ＬＥＤフィラメントは、長さＬ及び幅Ｗを有し、Ｌ＞５Ｗであってもよい。ＬＥＤフィラメントは、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。好ましくは、ＬＥＤ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、若しくは金属、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、例えば基板のような、細長い支持体上に配置されてもよい。

キャリアが、第１主表面及び反対側の第２主表面を備える場合、ＬＥＤは、これら表面のうちの少なくとも一方の上に配置されてもよい。支持体は、反射性であってもよく、あるいは、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。

ＬＥＤフィラメントは、複数のＬＥＤの少なくとも一部を少なくとも部分的に覆う、封入材を備えてもよい。封入材はまた、第１主表面又は第２主表面のうちの少なくとも一方を、少なくとも部分的に覆ってもよい。封入材は、例えばシリコーンなどの、可撓性であり得るポリマー材料であってもよい。更に、ＬＥＤは、例えば種々の色又はスペクトルの、ＬＥＤ光を放出するように構成されてもよい。封入材は、ＬＥＤ光を少なくとも部分的に変換光に変換するように構成されている、ルミネッセント材料を含んでもよい。ルミネッセント材料は、無機蛍光体及び／又は量子ドット若しくは量子ロッドなどの、蛍光体であってもよい。

ＬＥＤフィラメントは、複数のサブフィラメントを含んでもよい。

図２を参照して、いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメント２００が説明される。

図２は、ＬＥＤフィラメント２００の平面図である。ＬＥＤフィラメント２００は、複数のＬＥＤが異なって配置されていることを除いて、図１及び図１ａを参照して説明したＬＥＤフィラメント１００と等価であってもよい。

図示した実施形態では、ＬＥＤは、３つのＬＥＤからなるグループで配置されている。図１及び図１ａのように、各グループは、第１のタイプのＬＥＤ１１１ａ、１１１ｂ、第２のタイプのＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂ、及び第３のタイプのＬＥＤ１１３ａ、１１３ｂを備える。

第１のグループを参照すると、第２のタイプのＬＥＤ１１２ａは、第３のタイプのＬＥＤ１１３ａと同じ、キャリア２２０の伸長部Ｌに沿った第１の位置Ｐに配置されている。キャリア２２０の伸長部Ｌに沿った、第１の位置Ｐの隣の（左側の）第２の位置Ｐ'に、第１のタイプのＬＥＤ１１１ａが配置されている。

第２のグループでは、第１のグループと同様に、ＬＥＤ１１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂは、キャリア２２０の伸長部に沿って第１のグループからある距離を置いて配置されている。具体的には、各グループの第１のタイプのＬＥＤ１１１ａ、１１１ｂが整列され、各グループの第２のタイプのＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂが整列され、各グループの第３のタイプのＬＥＤ１１３ａ、１１３ｂが整列されるように、グループは全て、キャリアの伸長部Ｌに沿って整列されている。封入材２３０は、ＬＥＤのグループの列を封入し、キャリア２２０の一部分を覆っている。

第２のタイプのＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂが、第３のタイプのＬＥＤ１１３ａ、１１３ｂの隣に配置されているので、ＬＥＤのグループにより形成される列は、小さな間隔により分離された２つのＬＥＤに対応する幅を有する。したがって、基板２２０及び封入材２３０はそれぞれ、図１及び図１ａを参照して説明される基板１２０及び封入材１３０よりも広い。

図３を参照して、いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメント３００が説明される。

図３は、ＬＥＤフィラメント３００の平面図である。ＬＥＤフィラメント３００は、ＬＥＤが異なって配置され、封入材３３０がより細いラインとして配置されていることを除いて、図２を参照して説明したＬＥＤフィラメント２００と等価であってもよい。

本実施形態のＬＥＤは、図２を参照して説明されたＬＥＤフィラメント２００のＬＥＤと同様に配置される。第１のグループのＬＥＤ１１１ａ、１１２ａ、１１３ａ（及び２つ毎のグループ）は、図２を参照して説明したのと同様に配置される。しかしながら、第２のグループなどの１つ置きのグループでは、第２のタイプのＬＥＤ１１２ｂと第３のタイプのＬＥＤ１１３ｂとは、交替された位置を有する。換言すれば、第１のグループ内の第１のタイプのＬＥＤ１１１ａの位置を第１の位置と称し、第１のグループ内の第２のタイプのＬＥＤ１１２ａの位置を第２の位置と称し、第１のグループ内の第３のタイプのＬＥＤ１１３ａの位置を第３の位置と称すると、第２のグループ（及び２つ毎のグループ）のＬＥＤは、以下のように配置される：第１のタイプのＬＥＤ１１１ｂは第１の位置に配置され、第２のタイプのＬＥＤ１１２ｂは第３の位置に配置され、第３のタイプのＬＥＤ１１３ｂは第２の位置に配置される。換言すれば、１つ置きのグループにおいて、第２のタイプのＬＥＤ１１２ａ、１１２ｂの位置は、第３のタイプのＬＥＤ１１３ａ、１１３ｂの場所と交替される。

図４を参照して、いくつかの実施形態によるＬＥＤフィラメント４００が説明される。

ＬＥＤフィラメント４００は、ＬＥＤ１１１、１１２、１１３が異なる形態で配置されていることを除いて、図１を参照して説明したＬＥＤフィラメント１００と等価であってもよい。

ＬＥＤ１１１、１１２、１１３は、図１のように、１つの列で配置されている。しかしながら、本実施形態では、ＬＥＤ１１１、１１２、１１３は、グループで配置されておらず、むしろ、連続するＬＥＤの各対の間の間隔は実質的に等しい。

更には、あるタイプのＬＥＤの数は、別のタイプのＬＥＤの数に等しくない。ＬＥＤフィラメント４００は、第２のタイプのＬＥＤ（ＬＥＤ１１２）及び第３のタイプのＬＥＤ（ＬＥＤ１１３）よりも、より多くの第１のタイプのＬＥＤ１１１を備える。ＬＥＤの列において、２つ毎のＬＥＤが第１のタイプのＬＥＤ１１１である。４つ毎のＬＥＤが第２のタイプのＬＥＤ１１２であり、４つ毎のＬＥＤが第３のタイプのＬＥＤ１１３である。いくつかの実施形態では、第１のタイプのＬＥＤの数、第２のタイプのＬＥＤの数、及び第３のタイプのＬＥＤの数が独立して選択されてもよいことが理解されるであろう。

第１のタイプ１１１のＬＥＤは、封入材１２０中の波長変換材料と共に、（冷たい）白色光を生成し得る。ＬＥＤフィラメント光のカラーポイントをより暖かい色に向けてシフトさせるために、第２のタイプのＬＥＤ（ＬＥＤ１１２）及び第３のタイプ（ＬＥＤ１１３）が使用される。したがって、第２のタイプのＬＥＤ１１２及び第３のタイプのＬＥＤ１１３は、第１のタイプのＬＥＤ１１１ほど多数である必要はなくてもよい。

図５を参照して、いくつかの実施形態による照明デバイス５４０が説明される。

照明デバイス５４０は、図１を参照して説明したＬＥＤフィラメント１００と等価であり得るＬＥＤフィラメント１００を備える。先行する実施形態の何れかに記載されたような任意の他のＬＥＤフィラメントが、同様の照明デバイスに使用されてもよいことが理解されるであろう。

照明デバイスは、コネクタ５４３によってＬＥＤフィラメント１００に接続されたコントローラ５５０を更に備える。コントローラ５５９は、第１のタイプのＬＥＤ１１１の電力供給（電流供給）、第２のタイプのＬＥＤ１１２の電力供給（電流供給）、及び第３のタイプのＬＥＤ１１３の電力供給（電流供給）を制御するように構成されてもよい。ＬＥＤフィラメント１００及びコントローラ５５０は一緒に、ＬＥＤフィラメント構成５７０を形成する。

照明デバイス５４０は、ＬＥＤフィラメント１００を包囲する外囲器５４１と、外囲器５４１が取り付けられている口金５４２とを更に備える。外囲器５４１は、少なくとも部分的に光透過性、例えば半透明又は透明であってもよい。本実施形態では、コントローラ５５０は、口金５４２上に配置されている。いくつかの実施形態では、コントローラは、口金内に配置されてもよい。

口金５４２は、照明器具のソケットに接続されるように更に適合されていてもよい。本実施形態では、口金５４２は、例えば、エジソンソケットに接続されるように適合されている。

図６を参照すると、異なる波長の光を組み合わせて、異なるＣＣＴの白色光を生成する考えが説明されている。

図６は、ＣＩＥ１９３１色度図（又は、ＣＩＥ１９３１色空間）の図であり、これは、波長の分布を人間の色覚における知覚色に関連付ける。異なる波長１２が、色空間１４を規定する曲線１０（スペクトル軌跡）に沿ってナノメートル単位でマークされている。この図の理想的な色表現では、スペクトル軌跡１０によって規定される空間１４は、平均的な人に見える全ての色（又は具体的には色度）を提示する。しかしながら、図６は図の白黒表現であるため、輪郭だけが示されている。

更に、色空間１４において、黒体軌跡（ＢＢＬ）１６が示されている。これは、特定の温度１８に加熱されたときに、理想的な黒体が放出するであろう様々な色の光を示す。ＢＢＬ１６に沿った色を有する光を放出する照明デバイスが、白色光を放出すると考えられ得る。

ＣＩＥ１９３１色度図は、図において２つの点（例えば、点２２、２６）が選択された場合、２つの点に対応する２つの色を混合することにより、２つの点を接続する直線（例えば、ライン２８）に沿った全ての中間カラーポイントが形成され得る、という特性を有する。３つの点が選択される場合、３つの点により規定される三角形内の全ての色が、３つの点の３つの色を混合することにより生成され得る。ＢＢＬ１６は、色空間１４内の曲線であるため、より広い範囲のＣＣＴ１８に沿ってＢＢＬの色を作成することができるように、２つ以上のカラーポイントを選択する必要がある。

具体的には、青色２６を有する光を放出するＬＥＤと、青色２６光の一部を黄色２２光に変換する波長変換材料を含む封入材とを使用して、組み合わされた光が、例えば７０００ＫのＣＣＴを有する白色光となるように、これら２つのタイプの光の発光比率を適合させることができる。赤色２４の光と緑色２０の光とを加えることにより、組み合わされた光は、より暖かくなり得る（すなわち、より低いＣＣＴを有し得る）。例えば、光は、直線セグメントにより形成されるライン３０に沿って、例えば最小で２０００ＫのＣＣＴまで、中間色がＢＢＬ１６から遠くならないように変化させてもよい。

青色２６光を放出するＬＥＤは、図１～図４の何れかを参照して説明された第１のタイプのＬＥＤ１１１、１１１ａ、１１１ｂと等価であってもよい。例えば、青色２６光を放出するＬＥＤは、４００～５００ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出し得る。青色２６光を黄色２２光に変換する波長変換材料を含む封入材は、図１～図４の何れかを参照して上述した封入材１３０、２３０、３３０と等価であってもよい。例えば、波長変換材料は、少なくとも波長５００～６５０ｎｍを含む発光帯内の光を放出するように適合され得る。緑色２０光を放出するＬＥＤは、図１～図４の何れかを参照して上述した第２のタイプのＬＥＤ１１２、１１２ａ、１１２ｂの何れかと等価であってもよい。例えば、緑色２０ＬＥＤは、５００～５７０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出するように適合されてもよい。同様に、赤色２４光を放出するＬＥＤは、図１～図４の何れかを参照して説明された第３のタイプのＬＥＤ１１３、１１３ａ、１１３ｂの何れかと等価であってもよい。赤色２４ＬＥＤは、５９０～６８０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出するように適合されてもよい。

図７を参照すると、いくつかの実施形態による、波長変換材料の吸収帯及びＬＥＤフィラメントの発光が説明されている。

図７は、波長－強度図であり、波長が主軸（すなわちＸ軸）に沿ってナノメートル単位で示され、強度が副軸（すなわちＹ軸）に沿って任意の（相対的）単位で示される。青色ＬＥＤ３０、緑色ＬＥＤ３２、及び赤色／琥珀色ＬＥＤ３４に対する例示的な発光スペクトルが示されている。波長変換材料に対する例示的な吸収スペクトル３６及び発光スペクトル３８も示されている。

青色３０ＬＥＤに対する発光スペクトルは、４００～５００ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。より具体的には、青色スペクトル３０のピーク波長は４６０～４８０ｎｍの範囲内にあり、例えば約４７０ｎｍである。青色スペクトル３０は、図１～図４を参照して上述した第１のタイプの何れかのＬＥＤ１１１、１１１ａ、１１１ｂにより放出される光のスペクトルと等価であってもよい。

緑色３２ＬＥＤの発光スペクトルは、５００～５７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。より具体的には、緑色スペクトル３２のピーク波長は５２０～５４０ｎｍの範囲内にあり、例えば約５３０ｎｍである。緑色スペクトル３２は、図１～図４を参照して上述した第２のタイプの何れかのＬＥＤ１１２、１１２ａ、１１２ｂにより放出される光のスペクトルと等価であってもよい。

赤色３４ＬＥＤの発光スペクトルは、５９０～６８０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する。より具体的には、赤色スペクトル３４のピーク波長は６２０～６４０ｎｍの範囲内にあり、例えば約６２５ｎｍである。赤色スペクトル３４は、図１～図４を参照して上述した第３のタイプの何れかのＬＥＤ１１３、１１３ａ、１１３ｂにより放出される光のスペクトルと等価であってもよい。

波長変換材料は、青色ＬＥＤにより放出される波長３０を含む吸収帯をカバーする吸収スペクトル３６を有する。したがって、波長変換材料は、そのような青色ＬＥＤにより放出された光を吸収し変換することができる。

緑色ＬＥＤの発光スペクトル３２は、波長変換材料の吸収スペクトル３６と部分的に重なり合う。換言すれば、そのような緑色ＬＥＤにより放出される光は、吸収帯の縁部にある波長と、吸収帯の外側にある波長とに対応する。したがって、波長変換材料は、緑色光のごく一部を吸収し変換することができる。図示されるタイプの緑色ＬＥＤからの光は、大部分が透過する。

赤色ＬＥＤの発光スペクトル３４は、波長変換材料の吸収スペクトルとは重なり合わない。したがって、そのような赤色ＬＥＤにより放出される光は、吸収帯の外側にある波長に対応する。したがって、そのような赤色ＬＥＤにより放出される実質的に全ての光が、そのような波長変換材料を透過する。

波長変換材料の発光スペクトル３８は、波長変換材料により放出される（変換される）光の強度を波長の関数として表す。発光スペクトル（及び帯域）は、５００～６５０ｎｍの範囲内の波長を含む。より具体的には、発光スペクトルは、４６０～７５０ｎｍの範囲内の波長を含む。本実施形態に示される波長変換材料は、イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）である。しかしながら、本開示の実施形態を実施する場合、他の波長変換材料が使用されてもよいことが理解されるであろう。

スペクトル３０、３２、３４を有する光を放出するＬＥＤを用いるＬＥＤフィラメントにより放出される光は、スペクトル３８を有する光を放出する波長変換材料と組み合わせると、図７に示されるスペクトルの組み合わせを含み得る。そのような組み合わせは、白色光として見える場合がある。異なるＬＥＤにより放出され波長変換材料により変換される光の強度を変化させることが、放出される光の色温度（ＣＣＴ）を変化させる結果となり得る。

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。

例えば、ＬＥＤは、キャリアの第１の面上に配置されるように説明されているが、他の実施形態では、ＬＥＤは、キャリアの２つ以上の面上に配置されてもよい。

特徴及び要素が、特定の組み合わせで上述されているが、それぞれの特徴又は要素は、他の特徴及び要素を伴わずに単独で使用されることができ、あるいは、他の特徴及び要素の有無に関わらず、様々な組み合わせで使用されることができる。

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。特定の特徴が、互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが、有利には使用され得ないことを示すものではない。

Claims (14)

1. 発光ダイオード、つまりＬＥＤの、フィラメントであって、
   第１の面を有するキャリアと、
   前記第１の面上に配置された複数のＬＥＤであって、
   ４００～５００ｎｍの範囲内の第１のピーク波長を有する光を放出するように適合された第１のタイプの少なくとも１つのＬＥＤと、
   ５００～５７０ｎｍの範囲内の第２のピーク波長を有する光を放出するように適合された第２のタイプの少なくとも１つのＬＥＤと、
   ５９０～６８０ｎｍの範囲内の第３のピーク波長を有する光を放出するように適合された第３のタイプの少なくとも１つのＬＥＤと、を備える、複数のＬＥＤと、
   前記第１のタイプの、少なくとも前記少なくとも１つのＬＥＤを封入し、前記第２のタイプの前記ＬＥＤ及び前記第３のタイプの前記ＬＥＤを少なくとも部分的に封入する、封入材と、を備え、
   前記封入材は、前記第２のピーク波長及び前記第３のピーク波長に対するよりも、前記第１のピーク波長に対して、より高い吸収係数を有する波長変換材料を含み、
   前記波長変換材料は、少なくとも５００～６５０ｎｍに及ぶ発光帯を有し、
   前記ＬＥＤフィラメントは、前記第１のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤにより放出された光のみに基づいて、少なくとも第１の相関色温度、すなわちＣＣＴを有する光を放出するように適合され、前記ＬＥＤフィラメントは、前記第１のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤ、前記第２のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤ、及び前記第３のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤに基づいて、少なくとも第２のＣＣＴで光を放出するように適合され、
   前記第１のＣＣＴと前記第２のＣＣＴとの間の差が、３０００～５３００Ｋの範囲内にある、ＬＥＤフィラメント。
2. 前記第１のＣＣＴは、４０００～７０００Ｋの範囲内にある、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。
3. 前記第２のタイプのＬＥＤ及び前記第３のタイプのＬＥＤにより放出される光が、前記波長変換材料が前記第１のタイプのＬＥＤにより放出された光を吸収するように適合されている吸収帯の外側又は縁部にある波長に対応する、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が、前記キャリアの前記第１の面上に１つの列で配置されている、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. 前記列において、
   ３つ毎のＬＥＤが前記第１のタイプのＬＥＤであり、
   ３つ毎のＬＥＤが前記第２のタイプのＬＥＤであり、
   ３つ毎のＬＥＤが前記第３のタイプのＬＥＤである、請求項４に記載のＬＥＤフィラメント。
6. 前記ＬＥＤは、前記列において３つからなるグループで配置され、各グループ内のＬＥＤ間のＬＥＤ間隔が、２つの連続するグループ間のグループ間隔よりも短い、請求項４又は５に記載のＬＥＤフィラメント。
7. 前記複数のＬＥＤは、３つのＬＥＤからなるグループで配置され、各グループは、
   前記第１のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤと、
   前記第２のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤと、
   前記第３のタイプの前記少なくとも１つのＬＥＤのうちの１つのＬＥＤと、を備え、
   前記第２のタイプの前記ＬＥＤ及び前記第３のタイプの前記ＬＥＤは、前記キャリアの伸長部に沿った実質的に同じ位置に配置され、
   前記第１のタイプの前記ＬＥＤは、前記第２のタイプの前記ＬＥＤと前記第３のタイプの前記ＬＥＤとの前記位置に隣接して、前記キャリアの前記伸長部に沿った異なる位置に配置され、
   各グループの前記第１のタイプのＬＥＤは、前記キャリアの前記伸長部に沿って整列されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
8. 各グループの前記第２のタイプの前記ＬＥＤは、前記キャリアの前記伸長部に沿って整列され、各グループの前記第３のタイプの前記ＬＥＤは、前記キャリアの前記伸長部に沿って整列されている、請求項７に記載のＬＥＤフィラメント。
9. 前記封入材は、前記第１のタイプの前記ＬＥＤを覆い、前記第２のタイプの前記ＬＥＤ及び前記第３のタイプの前記ＬＥＤを部分的に覆う、１つのラインで配置されている、請求項７又は８に記載のＬＥＤフィラメント。
10. 前記封入材は、前記第１のタイプの前記ＬＥＤと、前記第２のタイプの前記ＬＥＤと、前記第３のタイプの前記ＬＥＤとを覆う、ラインで配置されている、請求項１乃至８の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
11. 前記複数のＬＥＤは、前記第２のタイプのＬＥＤ及び前記第３のタイプのＬＥＤよりも、より多くの前記第１のタイプのＬＥＤを備える、請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
12. 前記波長変換材料は、少なくとも２つのタイプの波長変換材料を備える、請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤフィラメント。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の、少なくとも１つのＬＥＤフィラメントと、
    前記第１のタイプの前記ＬＥＤへの電流と、前記第２のタイプの前記ＬＥＤへの電流と、前記第３のタイプの前記ＬＥＤへの電流とを制御するように構成されたコントローラと、
    を備えるＬＥＤフィラメント構成。
14. 請求項１３に記載のＬＥＤフィラメント構成と、
    前記ＬＥＤフィラメント構成の前記少なくとも１つのＬＥＤフィラメントを包囲する少なくとも部分的に光透過性の外囲器と、
    前記外囲器が取り付けられている口金であって、照明器具ソケットに接続するように適合されている、口金と、
    を備える照明デバイス。

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