TW201518643A - 發光二極體燈具 - Google Patents

Abstract

一種燈具，其係具有界定該燈具之一縱軸的一透光外殼與一底座，該縱軸係由該底座延伸至該外殼之自由端。一散熱器至少部份位於該外殼中以及包括沿著該燈具之縱軸延伸的一塔體。安置一LED總成於該透光外殼中。該LED總成包括一導線架電路或一撓性電路，在此數個LED附接至該等電路。該導線架及該撓性電路經形成為一三維形狀而且熱耦合至該塔體。

Description

發光二極體燈具

本申請案為申請於2013年5月2日之美國專利申請案第13/875,670號的部份延續申請案(CIP)，其全部內容併入本文作為參考資料，第13/875,670號為申請於2013年2月22日之美國專利申請案第13/774,078號的部份延續申請案(CIP)，其全部內容併入本文作為參考資料，第13/774,078號為申請於2012年5月9日之美國專利申請案第13/467,670號的部份延續申請案(CIP)，其全部內容併入本文作為參考資料，以及第13/467,670號為申請於2012年4月13日之美國專利申請案第13/446,759號的部份延續申請案(CIP)，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2013年2月22日之美國專利申請案第13/774,078號在35 U.S.C.§119(e)下也主張申請於2012年12月18日之美國臨時申請案第61/738,668號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2012年10月11日之美國臨時申請案第61/712,585號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2012年10月22日之美國臨時申請案第61/716,818號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及 申請於2012年7月12日之美國臨時申請案第61/670,686號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料。

本申請案在35 U.S.C.§119(e)下主張申請於2012年12月18日之美國臨時申請案第61/738,668號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2012年10月11日之美國臨時申請案第61/712,585號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2012年10月22日之美國臨時申請案第61/716,818號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料；以及申請於2012年7月12日之美國臨時申請案第61/670,686號之申請日的優先權權益，其全部內容併入本文作為參考資料。

本發明係有關於發光二極體燈具。

發光二極體(LED)照明系統作為老式照明系統的替代物正變得越來越普及。LED系統是為固態照明(SSL)的範例以及具有優於諸如白熾與螢光照明之傳統照明解決方案的優點，因為它們使用較少的能源、更耐用、運作更久、能夠被組合成可經控制成幾乎能輸送任何顏色之光線的多顏色陣列、以及大體不包含鉛或水銀。固態照明系統的形式可採用照明單元、光固定座(light fixture)、燈泡、或者「燈具」。

LED照明系統可包括，例如，包含一個或多個 發光二極體(LED)的封裝發光裝置，該一個或多個發光二極體可包括可含有形成p-n接面之半導體層的無機LED及/或可包含有機發光層的有機LED(OLED)。被感知為白色或接近白色的光線是可由紅色、綠色及藍色(「RGB」)LED的組合來產生。可藉由個別地調整到達該等紅色、綠色、與藍色LED之電流的供應來改變此一裝置的輸出顏色。另一種用於產生白色或接近白色光線的方法利用螢光體(lumiphor)，例如磷光體(phosphor)。又另一種用於產生白光的手段是激發磷光體或者替一LED源染上多種顏色。可採用許多其他的手段。

LED燈具可經製成有允許它取代標準白熾燈泡或任何各種螢光燈具的形式因子(form factor)。LED燈具經常包括某種光學元件或數個以允許局部混合顏色、校準光線或提供特定的光型(light pattern)。有時該光學元件也作用電子零件及/或燈具中之LED的燈殼(envelope)或外殼。

理想上，由於設計用作傳統白熾或螢光燈源之替代物的LED燈具必須是自足式的(self-contained)；電源供應器是與LED或LED封裝件及光學組件一起被包括在該燈具結構內。也經常需要散熱器以冷卻LED及/或電源供應器以便維持適當的操作溫度。

在一具體實施例中，一種燈具，其係包含：界定該燈具之一縱軸的一透光外殼與一底座，該縱軸係由該底座延伸至該外殼之自由端。一散熱器至少部份位於該外殼 中以及包括沿著該縱軸延伸的一塔體(tower)。一LED總成位於該透光外殼中。該LED總成包括一導線架電路與多個LED，該等多個LED在數個焊點附接至該導線架電路使得該等焊點將該導線架電路機械結合在一起以及提供至該導線架之陽極及陰極側的電氣連接。該導線架經形成為一三維形狀以及緊固至該塔體。

在該散熱器與該導線架之間可形成一介電層。該介電層可由塗料、浸漬塗層(dip coat)及薄膜中之至少一者構成。該介電層可傳熱藉此傳導該LED總成所產生的熱至該塔體。該導線架的一暴露表面可塗成白色。該導線架可直接安裝至該塔體。可將該導線架形成為一圓柱形狀，在此該導線架的內周稍微小於該塔體的外周使得該導線架在安置於塔體上時稍微變形及膨脹。在接合該塔體的該導線架上可形成一機械固持件。黏著劑可用來使該導線架緊固至該塔體。

在一具體實施例中，一種燈具對，其係包括：界定該燈具之一縱軸的一透光外殼與一底座，該縱軸係由該底座延伸至該外殼之自由端。一散熱器至少部份位於該外殼中以及包括沿著該縱軸延伸的一塔體。一LED總成位於該透光外殼中。該LED總成包括一撓性電路與附接至該撓性電路的多個LED，該撓性電路經形成為一三維形狀以及緊固至該塔體。

該撓性電路可包括以一介電薄膜為支撐的一可撓傳導層。該等多個LED可焊接至該傳導層。一白色覆蓋 層覆蓋該撓性電路的一暴露表面。該撓性電路可盤繞該塔體的外周圍。該介電薄膜的厚度可經選定成熱可從該等多個LED通過該薄膜傳遞至該散熱器。該撓性電路可具有第一自由端與第二自由端，在此該撓性電路盤繞該塔體以及自由端緊固在一起。一機械連接可緊固該第一自由端與該第二自由端。該第一自由端與該第二自由端可相互熱熔。該第一自由端可支撐第一LED以及該第二自由端可界定一孔，在此該孔係接受該第一LED。

80‧‧‧PCB

86、88‧‧‧二次接合構件

90、91‧‧‧接合構件

96‧‧‧第一接觸墊

98‧‧‧第二接觸墊

100‧‧‧燈具

101‧‧‧可變形彈性指狀物

102‧‧‧燈具底座

103‧‧‧愛迪生連接器

105‧‧‧殼體部

107‧‧‧印刷電路板

107‧‧‧凸輪表面

109‧‧‧鎖定構件

110‧‧‧電子裝置

111‧‧‧開孔

112‧‧‧外殼

113‧‧‧氧化矽

114‧‧‧球形主體

115‧‧‧頸部

127‧‧‧LED

127a‧‧‧LED封裝件

128‧‧‧LED陣列

129‧‧‧副載具

129、129b‧‧‧自由端

130‧‧‧LED總成

148、149‧‧‧散熱器

150‧‧‧電氣互連件

151‧‧‧第一LED安裝部

151a‧‧‧減薄區或劃痕線

152‧‧‧傳熱部份或塔體

153‧‧‧第二連接器部份/耗散部

154‧‧‧散熱部/散熱器耗散部

154a‧‧‧上表面

156‧‧‧平坦小面

158‧‧‧散熱構件

160‧‧‧黑體

162‧‧‧第一導體

162a‧‧‧LED側接觸

162b‧‧‧燈具電子裝置側接觸

164‧‧‧第二導體

164a‧‧‧LED側接觸

164b‧‧‧燈具電子裝置側接觸

166‧‧‧第一接合構件

168‧‧‧配對第二接合構件

170‧‧‧凸輪表面

172‧‧‧鎖定構件

174‧‧‧內部空腔

176‧‧‧第一狹縫

178‧‧‧第二狹縫

180‧‧‧耳體或舌片

182‧‧‧橫向延伸部份

184‧‧‧彈簧部份

186‧‧‧陽極側接觸

188‧‧‧陰極側接觸

190‧‧‧凸輪指狀物

191‧‧‧斜角遠端

192‧‧‧配對容納部

194‧‧‧凸輪表面

195‧‧‧肩部

300‧‧‧一次反射器

300a‧‧‧擴口

302‧‧‧BR型外殼

304‧‧‧開口

306‧‧‧本體

308‧‧‧出光面

310‧‧‧反射面

350、352‧‧‧部份

354‧‧‧滑入配合連接器

356‧‧‧可變形突起部

358‧‧‧配對容納部

360‧‧‧鎖定面

366‧‧‧腳部

368‧‧‧突出

370‧‧‧突出

400‧‧‧一次反射器

400a‧‧‧拋物面

402‧‧‧外殼

404‧‧‧開口

404‧‧‧本體

406‧‧‧拋物形反射面

408‧‧‧出光面

500‧‧‧拋物形反射器

501‧‧‧一元總成或套筒

600‧‧‧一次反射器

600a‧‧‧橢圓鏡射反射面

601‧‧‧二次焦點

601‧‧‧虛擬光源

602‧‧‧PAR型外殼

604‧‧‧開口

606‧‧‧本體

702‧‧‧透鏡

704‧‧‧同心環

712‧‧‧出光面

802、804‧‧‧頂點

806‧‧‧頂點角度

902、904‧‧‧頂點

1002、1004‧‧‧頂點

1200‧‧‧反射器

1200a‧‧‧反射面

1352‧‧‧LED晶片

1354‧‧‧副載具

1358‧‧‧囊封物

1360a、1360b‧‧‧第一及第二底部接點/焊墊

1361‧‧‧側表面

1362a、1362b‧‧‧第一及第二傳導通孔

1363‧‧‧轉角

1364a、1364b‧‧‧第一及第二晶粒黏貼墊

1365‧‧‧正面

1500‧‧‧導線架

1502‧‧‧電性接墊

1504‧‧‧焊點

1506‧‧‧散熱器部份

1508‧‧‧電介質材料層

1510‧‧‧凸緣

1512‧‧‧突出

1520‧‧‧撓性電路

1522‧‧‧可撓傳導層

1524‧‧‧介電薄膜

1526‧‧‧黏著劑

1527‧‧‧第一自由端

1528‧‧‧聚亞醯胺相互重疊及熱熔處

1528‧‧‧第二末端

1528‧‧‧熱熔柱

1530‧‧‧開孔

1532‧‧‧第二末端

1534‧‧‧黏著劑

2000‧‧‧LED透鏡

2001‧‧‧不對稱透鏡或光件

2002‧‧‧二次透鏡

2003‧‧‧反射器

2004‧‧‧有形透鏡

2006‧‧‧橢圓頂透鏡

2007‧‧‧矩形透鏡

圖1為本發明燈具之一具體實施例的前視圖。

圖2為沿著圖1之直線A-A繪出的剖視圖。

圖3為圖1之燈具的側視圖。

圖4為沿著圖3之直線B-B繪出的剖視圖。

圖5為圖1之燈具的展開透視圖。

圖6至圖9的展開平面圖以不同燈具方位圖示圖1的燈具。

圖10為與圖2類似的剖視圖。

圖11為與圖4類似的剖視圖。

圖12的展開圖圖示圖1之散熱器及LED總成的具體實施例。

圖13的平面圖圖示圖1之電氣互連件的具體實施例。

圖14的側視圖圖示圖1之電氣互連件的具體實施例。

圖15為圖1之散熱器的透視圖。

圖16為圖1之LED總成的透視圖。

圖17的平面圖圖示電氣互連件的另一具體實施例。

圖18的平面圖圖示電氣互連件的又一具體實施例。

圖19的側視圖圖示可用於本發明燈具具體實施例的MCPCB副載具具體實施例。

圖20的端視圖圖示圖19之MCPCB副載具的具體實施例。

圖21至圖23的展開平面圖以不同燈具方位圖示本發明燈具的替代具體實施例。

圖24為圖21之燈具具體實施例的前視圖。

圖25為沿著圖24之直線B-B繪出的剖視圖。

圖26為沿著圖24中之直線B-B更詳細地繪出的剖視圖。

圖27至圖29的展開平面圖以不同燈具方位圖示本發明燈具的替代具體實施例。

圖30為圖27燈具之具體實施例的前視圖。

圖31為沿著圖30之直線B-B繪出的剖視圖。

圖32為反射器之具體實施例的側視圖。

圖33為圖32之反射器的上視圖。

圖34為圖32之反射器的透視圖。

圖35的上視圖圖示圖27至32之具體實施例的 反射器、LED總成及散熱器。

圖36為圖35之總成的側視圖。

圖37為圖35之總成的仰視圖。

圖38至圖40的展開平面圖以不同燈具方位圖示本發明燈具的替代具體實施例。

圖41為圖38之燈具具體實施例的前視圖。

圖42為沿著圖41之直線B-B繪出的剖視圖。

圖43為反射器之具體實施例的透視圖。

圖44為圖43之反射器的上視圖。

圖45為圖43之反射器的側視圖。

圖46為圖43之反射器的仰視圖。

圖47的上視圖圖示圖38至42之具體實施例的反射器、LED總成及散熱器。

圖48為圖47之總成的側視圖。

圖49為圖47之總成的仰視圖。

圖50至圖52的展開平面圖以不同燈具方位圖示本發明燈具的替代具體實施例。

圖53為圖50之燈具具體實施例的前視圖。

圖54為沿著圖53之直線B-B繪出的剖視圖。

圖55為反射器之具體實施例的側視圖。

圖56為圖55之反射器的透視圖。

圖57為圖55之反射器的上視圖。

圖58的上視圖圖示圖50至54之具體實施例的反射器、LED總成及散熱器。

圖59為圖58之總成的側視圖。

圖60為圖58之總成的仰視圖。

圖61根據本發明示範具體實施例圖示透鏡的橫截面圖。

圖62為圖61之透鏡的放大橫截面圖。

圖63為圖61之透鏡的放大橫截面圖。

圖64為圖61之透鏡的放大橫截面圖。

圖65至圖67的展開平面圖以不同燈具方位圖示本發明燈具的替代具體實施例。

圖68為圖65之燈具具體實施例的前視圖。

圖69為沿著圖68之直線B-B繪出的剖視圖。

圖70為反射器之具體實施例的側視圖。

圖71為圖70之反射器的上視圖。

圖72為圖70之反射器的透視圖。

圖73的上視圖圖示第圖65至69之具體實施例的反射器、LED總成及散熱器。

圖74為圖73之總成的側視圖。

圖75為圖73之總成的仰視圖。

圖76的透視圖圖示反射器、散熱器及底座的具體實施例。

圖77的透視圖以不同方位圖示圖76反射器、散熱器及底座的具體實施例。

圖78為圖76之反射器的透視圖。

圖79為圖76反射器之一部份的透視圖。

圖80為圖76反射器之一部份的側視圖。

圖81的前視圖處於分解狀態的圖76反射器。

圖82為圖76反射器之一部份的替代側視圖。

圖83為圖76反射器之一部份的上視圖。

圖84為圖76反射器之一部份的仰視圖。

圖85為本發明燈具之替代具體實施例的剖視圖。

圖86取自「ENERGY STAR® Program Requirements for Integral LED Lamps」的附錄B。

圖87及圖88的透視圖圖示可用於本發明燈具的LED總成。

圖89的曲線圖圖示本發明燈具之具體實施例的光分佈。

圖90為本發明燈具之替代具體實施例的剖視圖。

圖91的曲線圖圖示可用於本發明具體實施例之LED組件的發光強度。

圖92及圖93的上視圖圖示LED組件的具體實施例，其中係移除磷光體及透鏡以顯示晶片佈局。

圖94至圖98的側視圖圖示可用於本發明燈具具體實施例的副載具及LED總成之具體實施例。

圖99至圖104的剖視圖圖示非郎伯LED的替代具體實施例。

圖105及圖106的上視圖圖示非郎伯LED的其 他替代具體實施例。

圖107的平面圖可用於本發明燈具的導線架副載具之具體實施例。

圖108、圖109及圖110的透視詳圖圖示形成為三維形狀的圖107之導線架副載具。

圖111的透視圖裝在可用於本發明燈具之散熱器上的圖108至圖110之導線架。

圖112的平面圖圖示可用於本發明燈具的撓性電路副載具之具體實施例。

圖113的透視圖圖示裝在可用於本發明燈具之散熱器上的圖112之撓性電路。

圖114及圖115的透視圖圖示可用於本發明燈具之撓性電路副載具的替代具體實施例。

較佳實施例之詳細說明

此時參考圖示本發明具體實施例的附圖更完整地用下文描述本發明。不過，本發明可用許多不同的形式實現以及應不被視為限於提及於本文的具體實施例。反而，提供該等具體實施例使得本揭示內容周詳及完整，以及會完整地傳達本發明的範疇給熟諳此藝者。本文中類似的元件用相同的元件符號表示。

應瞭解，用語第一、第二等等在此可用來描述各種元件，這些元件不應受限於該等用語。這些用語只是用來區別一元件與另一元件。例如，第一元件可稱為第二元 件，同樣，第二元件可稱為第一元件，而不脫離本發明的範疇。如本文所使用的，用語「及/或」包括列舉相關項目中之一或多個的任何或所有組合。

應瞭解，當指稱諸如塗層或層、區域或基板的元件在另一元件「上」或在其「上」延伸時，它可在該另一元件上或在其上延伸，或者也可能存在中介元件。相反地，當指稱元件「直接在」另一元件上或「直接」在其上延伸時，則不存在中介元件。也應瞭解，當指稱一元件「連接」或「耦合」至另一元件時，它可以直接連接或耦合至該另一元件或可存在中介元件。相反地，當指稱一元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，則不存在中介元件。

相對性用語，諸如「在...下面」或是「在...上面」或「上方」或「下方」或「水平」或「垂直」或「頂部」或「底部」在此可用來描述一元件、層或區域與另一元件、層或區域的關係，如附圖所圖解說明的。應瞭解，除了圖示於附圖的方位以外，這些用語旨在涵蓋該裝置的不同方位。

本文所使用的術語目的只是要用來描述特定具體實施例而非旨在用來限定本發明。如本文所使用的，「一」與「該」的單數形式旨在也包含複數形式，除非上下文以其他方式清楚表示。也應瞭解，用語「包含」及/或「包括」若用於本文時是詳述有列出之特徵、整數、步驟、操作、元件、及/或組件的存在，但不預先排除它有或附加一或更多其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或彼等 之組群的存在。

除非另有定義，本文所使用的所有術語(包括技術及科學術語)的意思是與本發明所屬之技藝的一般技術人員所理解的相同。更應瞭解，用於本文的用語應被解釋成在本專利說明書及相關技藝的背景下有與彼等之意思一致的意思且不會被解釋成理想化或有過度形式的意義，除非明確界定於本文。

除非特別表明，比較性、定量性用語，諸如「小於」與「大於」旨在涵蓋相等的概念。例如，「小於」可意指不僅是嚴格數學意義上的「小於」，同時也意指「小於或等於」。

用於本文的用語「LED」及「LED裝置」可指任何固態發光件。用語「固態發光件」或「固態發射件」可包括：發光二極體、雷射二極體、有機發光二極體及/或一或更多半導體層的其他半導體裝置，該一或更多半導體層可包括矽、碳化矽、氮化鎵及/或其他半導體材料；可包括藍寶石、矽、碳化矽及/或其他微電子基板的基板；以及可包括金屬及/或其他導電材料的一或更多接觸層。固態照明裝置藉由激化電子橫過介於半導體主動(發光)層之傳導能帶與價能帶之能帶間隙而產生光(紫外光、可見光或紅外光)，其中電子躍遷產生波長取決於能帶間隙的光線。因此，固態發射件所發射之光線的顏色(波長)取決於彼之主動層的材料。在各種具體實施例中，固態發光件可具有在可見光範圍內的尖峰波長及/或與尖峰波長在可見光範圍內的螢 光體材料(lumiphoric material)結合使用。多個固態發光件及/或多種螢光體材料(亦即，與至少一固態發光件結合)可用於單一裝置，例如以產生特性被感知為白色或近白色的光線。在某些具體實施例中，多個固態發光件及/或螢光體材料的聚集輸出可產生色溫範圍在約2200K至約6000K之間的溫暖白光輸出。

固態發光件可單獨使用或與一或更多螢光體材料(例如，磷光體、閃爍體(scintillator)、螢光體油墨)及/或光學元件結合以產生有尖峰波長或至少一所欲感知顏色(包括可感知為白色的顏色組合)的光線。實現如本文所述之照明裝置加入螢光體(也稱作‘冷光’)材料可藉由直接塗佈於固態發光件上，添加此類材料至囊封物(encapsulant)，添加此類材料至透鏡，藉由埋入或分散此類材料於螢光體支持元件內，及/或塗佈此類材料於螢光體支持元件上。空間上可與固態發射件隔離的螢光體、螢光體結合介質或螢光體支持元件可與其他材料關連，例如光散射元件(例如，粒子)及/或折射率匹配材料(index matching material)。

本發明的具體實施例提供一種有數個集中化發光件(更特別的是，LED)的固態燈具。可一起使用形成LED陣列的多個LED。該等LED可用各種方式裝在燈具上或固定於燈具內。在至少一些示範具體實施例中，使用副載具(submount)。該等LED配置在或於燈具之結構燈殼的中央部份附近。在一些具體實施例中，由於該LED陣列可經組配成可居中地留在燈具的結構燈殼內，因此燈具可經構造 成散熱器及/或安裝硬體的存在對於光型(light pattern)不會有不利影響，或讓該等LED靠近燈具的底座。也應注意，用語「燈具」意味不僅涵蓋如圖示於本文之傳統白熾燈泡的固態替代物，也為螢光燈泡的替代物，完整固定座的替代物，以及可客製設計成為用以裝在牆上、天花板中或上、柱子上及/或車輛上之固態固定座的任何類型光固定座。

圖1至圖11根據本發明的一些具體實施例圖示燈具100。更特別的是，燈具100可用作具有愛迪生底座102的A序列燈具；燈具100設計成可當作A19白熾燈泡的固態替代物。通過使用愛迪生連接器103和塑膠形式可實現如圖示及描述於本文的愛迪生底座102。如隨後在說明用於產生白光之各種選項時所述的，LED陣列128中的LED 127可包括設置於囊封物(例如，矽氧樹脂)中的LED晶粒，以及用能提供局部波長轉換之磷光體囊封的數個LED。LED陣列128的LED 127都裝在副載具129上以及可操作以在通過電氣連接通電時發射光線。在本發明中，用語「副載具」用來指稱支撐個別LED或LED封裝件的支撐結構，以及在一具體實施例中，其係包括印刷電路板或「PCB」，儘管它可包括其他結構，例如導線架擠製件或其類似者或此類結構的組合。在一些具體實施例中，驅動器或電源供應器可與LED陣列一起包括於副載具上。在一些情形下，該驅動器可由PCB 80上的組件形成。儘管圖示有標準家用白熾燈泡之大小及形式因子的燈具，然而該燈具可具有其他的大小及形式因子。例如，該燈具可為PAR 型燈具，例如PAR-38白熾燈泡或BR型白熾燈泡的替代物。

在一些具體實施例中，外殼112由玻璃，石英，硼矽酸鹽(borosilicate)，矽酸鹽，聚碳酸酯，其他塑膠或其他合適材料製成。該外殼的形狀可與常用於家用白熾燈泡的類似。在一些具體實施例中，玻璃外殼的內側塗上氧化矽113以提供產生更均勻之遠場圖型的擴散散射層。也可、霜化或塗佈該外殼。替換地，可省略表面處理以及可提供透明外殼。該外殼也可設有防粉碎或抗粉碎塗層。也應注意，在圖示於此的此一或任一具體實施例中，該透光外殼或該透光外殼的一部份可塗或浸上磷光體或擴散劑。該玻璃外殼112可具有有朝較窄頸部115變細之球形主體114的傳統燈泡形狀。

燈具底座102，例如愛迪生底座，係用作電氣連接器以使燈具100連接至電氣插座或其他連接器。取決於該具體實施例，適合電氣連接的其他底座組態是有可能的，例如其他標準底座或非傳統底座。底座102可包括用於供電給燈具100的電子裝置110以及可包括電源供應器及/或驅動器以及在主電源(mains)與該等LED之間形成所有或一部份的電氣路徑。底座102也可只包括部份的電源供應器電路同時較小的組件留在副載具上。以圖1的具體實施例而言，如同本發明的許多其他具體實施例，用語「電氣路徑」可用來指稱到達LED陣列128的整個電氣路徑，包括設置於會直接提供電力給LED之電氣連接與該LED陣列 之間的中間電源供應器，或可用來指稱主電源與燈具中之所有電子裝置(包括，電源供應器)之間的連接。該用語也可用來指稱電源供應器與LED陣列之間的連接。電氣導體在LED總成130與燈具底座102之間延伸以執行提供臨界電流給LED 127的雙向供應，這將會加以描述。

LED總成130可以用印刷電路板(「PCB」)實作以及在一些情形下，可以被稱作LED PCB。在一些具體實施例中，該LED PCB包括副載具129。燈具100包括包含有發光LED 127之LED總成130的固態燈具。可一起使用形成LED陣列128的多個LED 127。該等LED 127可用各種方式裝在燈具上或固定於其內。在至少一些示範具體實施例中，使用一副載具129。LED陣列128中的LED 127包括可包含設置於囊封物(例如，矽氧樹脂)中之LED晶粒的LED，以及可用磷光體囊封以提供局部波長轉換的LED，這隨後在說明用於產生白光之各種選項時會予以描述。如本文所述，在LED總成130中可使用各式各樣的LED及LED的組合。LED陣列128的LED 127可操作以在通過電氣連接通電時發射光線。電氣路徑在副載具129、燈具底座102之間以執行提供臨界電流給LED 127的雙向供應。

在一些具體實施例中，驅動器及/或電源供應器與LED陣列128一起包括於副載具129上。在其他具體實施例中，驅動器及/或電源供應器包括於底座102中，如圖示。電源供應器及驅動器也可分開安裝，在此電源供應器的組件裝在底座102中而驅動器與副載具129一起裝在外 殼112中。底座102可包括電源供應器或驅動器以及形成在主電源、LED 127之間的所有或部份電氣路徑。底座102也可只包括部份的電源供應器電路同時一些較小的組件留在副載具129上。在一些具體實施例中，直接越過交流輸入線的任何組件可在底座102中以及協助把交流電轉換為有用直流電的其他組件可在玻璃外殼112中。在一示範具體實施例中，形成電磁干擾濾波器之一部份的電感器及電容器都在愛迪生底座中。合適電源供應器及驅動器描述於在2012年5月2日申請及標題為「Driver Circuits for Dimmable Solid State Lighting Apparatus」的美國專利申請案第13/462,388號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2010年5月7日申請及標題為「AC Driven Solid State Lighting Apparatus with LED String Including Switched Segments」的美國專利申請案第12/775,842號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2011年7月28日申請及標題為「Solid State Lighting Apparatus and Methods of Using Integrated Driver Circuitry」的美國專利申請案第13/192,755號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2011年12月29日申請及標題為「Solid-State Lighting Apparatus and Methods Using Parallel-Connected Segment Bypass Circuits」的美國專利申請案第13/339,974號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2011年9月16日申請及標題為「Solid-State Lighting Apparatus and Methods Using Energy Storage」的美國專利申請案第13/235,103號，其全部內容 併入本文作為參考資料；在2012年1月27日申請及標題為「Solid State Lighting Apparatus and Methods of Forming」的美國專利申請案第13/360,145號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2011年12月27日申請及標題為「Solid-State Lighting Apparatus Including an Energy Storage Module for Applying Power to a Light Source Element During Low Power Intervals and Methods of Operating the Same」的美國專利申請案第13/338,095號，其全部內容併入本文作為參考資料；在2011年12月27日申請及標題為「Solid-State Lighting Apparatus Including Current Diversion Controlled by Lighting Device Bias States and Current Limiting Using a Passive Electrical Component」的美國專利申請案第13/338,076號，其全部內容併入本文作為參考資料；以及在2012年2月27日申請及標題為「Solid-State Lighting Apparatus and Methods Using Energy Storage」的美國專利申請案第13/405,891號，其全部內容併入本文作為參考資料。

提供交流至直流電的轉換可用升壓拓樸(boost topology)最小化損失因而最大化轉換效率。該升壓供應器連接至以200V以上操作的高壓LED。其他具體實施例有可能使用不同驅動器組態或電壓較低的升壓供應器。

在一些具體實施例中，在外殼112內可裝設氣體移動裝置以增加LED 127、LED總成130、散熱器149之間的熱傳遞。氣體在LED總成130上面的移動使在LED 總成130之組件上的氣體邊界層移動。在一些具體實施例中，該氣體移動裝置包括一小風扇。該風扇可連接至供電給LED 127的電源。儘管該氣體移動裝置可包括電風扇，然而該氣體移動裝置可包括感使空氣在外殼內移動的各種設備及技術，例如旋轉風扇、壓電風扇、電暈或離子風產生器、同步噴射隔膜泵(synjet diaphragm pump)或其類似者。

LED總成130的副載具129經配置成LED陣列128實質在外殼112的中央使得LED 127都大致位在外殼112的中央。用於本文的用語「外殼的中央」及「外殼的光學中央」係指LED在外殼中大致與球形主體114之最大直徑區域對齊時的垂直位置。用於本文的「垂直」意指沿著燈泡的縱軸，在此縱軸係由底座延伸至燈泡的自由端，如圖1中的直線A-A所示。在一具體實施例中，LED陣列128的設置位置大致為可見發光鎢絲在標準白熾燈泡中的配置位置。用語「外殼的中央」及「外殼的光學中央」不一定意指外殼的確切中央而是用來表示該等LED沿著燈具的縱軸在外殼的中央部份附近定位於在外殼兩端的位置。

請參考圖19及圖20，在一些具體實施例中，副載具129可包括PCB，金屬核心板，金屬核心印刷電路板或其他類似結構。該副載具可由導熱材料製成。在一些具體實施例中，副載具可厚約1毫米至2.0毫米。例如，可厚約1.6毫米。在其他具體實施例中，可使用銅或銅基導線架。此一導線架可厚約0.25至1.0毫米，例如，0.25毫 米或0.5毫米。在其他具體實施例中，包括厚度的其他尺寸是有可能的。副載具129的整個區域可導熱使得整個LED總成130可傳遞熱至散熱器149。副載具129包括起機械及電氣支撐LED 127之作用的第一LED安裝部151以及對於LED總成130起提供熱、電氣及機械連接之作用的第二連接器部份153。副載具129可彎成LED總成130的組態，如附圖所示。在一具體實施例中，該外殼及底座的尺寸經製作成為ANSI標準A19燈泡的替代物使得燈具100的尺寸落在A19燈泡的ANSI標準內。該等尺寸可與其他ANSI標準的不同，包括但不限於：A21及A23標準。儘管已特別介紹有愛迪生底座102的A序列燈具，然而該結構及組裝方法可用於其他燈具，例如PAR型燈具，例如PAR-38白熾燈泡或BR型燈具的替代物。在其他具體實施例中，該發光二極體燈具可具有任何形狀，包括標準及非標準形狀。

在一些具體實施例中，發光二極體燈具100等價於60瓦特白熾光燈泡。在60瓦特等價LED燈泡的一具體實施例中，LED總成130包括由20個Cree公司所製造之XLamp® XT-E高壓白色LED組成的LED陣列128，在此每個XLamp® XT-E LED有46V順向電壓以及包含16個Cree公司所製造之DA LED晶片以及以串聯方式組配。該等XLamp® XT-E LED可組配成四條並聯串，其中每一串在LED陣列128上有以串聯方式配置成共有200伏特以上的五個LED，例如約230伏特。在60瓦特等價LED燈泡 的另一具體實施例中，使用20個XLamp® XT-E LED，其中在此具體實施例中，每個XT-E有12V順向電壓以及包含16個DA LED晶片，該等DA LED晶片配置成四條並聯串，各串有在LED陣列128上以串聯方式配置成共約有240伏特的四個DA晶片。在一些具體實施例中，發光二極體燈具100等價於40瓦特白熾光燈泡。在此類具體實施例中，LED陣列128可包括10個XLamp® XT-E LED，在此每個XT-E包含以串聯方式組配的16個DA LED晶片。可將這10個46V XLamp® XT-E® LED組配成兩條並聯串，在此每一串有在LED陣列128上以串聯方式配置成共約有230伏特的五個LED。在其他具體實施例中，不同類型的LED有可能，例如Cree公司所製造之XLamp® XB-D LED或其他。板上晶片LED及LED封裝件的其他配置可用來在LED陣列128以相同或不同的電壓來提供等價於40、60及/或較大其他瓦特白熾光燈泡的LED基光線。

上述XT及XB LED均為大體有郎伯光分佈(Lambertian light distribution)的球形圓頂型LED，在此LED放射光有相對高的部份從LED的頂部出來。LED的「頂部」為與裝上LED晶片之基板相反的側面。該等LED及其他類似LED傾向有相對狹窄的視角以及可能有約110度的視角。結果，當該等LED裝在垂直表面(如本文所述之基板129)上時，較多光線指向外殼112的側面以及相對少的光線指向燈具的頂部及底部。結果，有球形圓頂型LED或有類似光分佈之其他LED的燈具可能無法向燈具的自由端產 生足夠的光線。由於該燈具可能沒有足夠的光線射向燈具的自由端，因此該燈具沒有Energy Star相容性。

儘管所欲光強度分佈可包括任何光強度分佈，然而在一具體實施例中，該所欲光強度分佈符合發光強度分佈的ENERGY STAR®合夥協議要求，在此併入本文作為參考資料。以全向燈具而言，發光強度分佈定義為「發光強度(燭光)在0度至135度區域(垂對稱軸向)內的平均分佈。在此區域內的任何角度的發光強度不應整個0度至135度區域的平均發光強度相差20%以上。在135度至180度區域必須放射至少5%的總通量(流明)。在0度、45度及90度之三個垂直平面測得的分佈應呈垂直對稱」。圖86可用來解釋上述的發光強度分佈，其係取自「ENERGY STAR® Program Requirements for Integral LED Lamps」，在此併入本文作為參考資料。如圖86所示，外殼112中與底座相反的自由端被視為0度，以及燈具的底座被視為180度。如標準所界定的，測量0度到135度的發光強度，在此係重覆測量在0度、45度及90度的垂直平面。將特別參考上述ENERGY STAR®標準來描述本發明燈具100的結構及操作；不過，該燈具可用來建立其他的光強度分佈型態。

在一些具體實施例中，如圖90所示，可使用放射更多與基板平行之光線的LED 127a，而不是與基板垂直。在一些具體實施例中，所有LED可具有如本文所述的較寬視角，同時，在其他具體實施例中，該等LED中之一些可具有較寬視角而其他LED為有較窄視角的LED。LED 127a 可具有一或更多平坦發射面。例如，可使用更多光線由LED側面射出而與基板平行的立方形LED。一種合適LED揭示於Lowes等人申請於2012年10月10日的美國專利申請案第13/649,052號，標題為「LED Package with Encapsulant having Planar Surfaces」，其內容全部併入本文作為參考資料。圖87及圖88圖示LED封裝件127a的一具體實施例，其係包括裝在副載具1354上的LED晶片1352。LED 127a也包括在副載具1354底部上的第一及第二底部接點/焊墊1360a及1360b，穿過副載具1354的第一及第二傳導通孔1362a、1362b，以及在副載具1354正面上的第一及第二晶粒黏貼墊(die attach pad)1364a、1364b。該LED封裝件更包括覆蓋LED晶片1352、晶粒黏貼墊1364a、1364b之暴露表面及副載具1354正面之暴露部份的轉換材料層。包含在LED 1352、黏貼墊1364a、1364b及副載具1354上方的囊封物1358。

LED 1352圖示成單一LED，但是應瞭解，在其他具體實施例中，該光源可包括一個以上的LED。可使用許多不同的LED，例如售自Cree公司之LED晶片的DA、EZ、GaN、MB、RT、TR、UT及XT家族者。LED封裝件127a經特別設置成可用於晶片的DA家族，例如DA850晶片，其係可倒裝晶片式安裝以及允許無焊線接合(wire-free bonding)。這種類型的晶片大體描述於Donofrio等人的美國專利申請案第12/463,709號，標題為「Semiconductor Light Emitting Diodes Having Reflective Structures and Methods of Fabricating Same」，在此併入本文作為參考資料。LED晶片1352可發射許多不同顏色的光線，其中較佳的LED晶片發射有藍色波長頻譜的光線。圖92及圖93圖示LED的其他具體實施例。圖92圖示無磷光體及立方透鏡的2.5 x 2.5毫米封裝件，其係具有8個串聯CREE DA500 LED晶片，在此每個晶片為用於24伏特組件的3伏特部件，以及圖93圖示無磷光體及立方透鏡的1.6 x 1.6毫米封裝件，其係具有4個串聯CREE DA500 LED晶片，在此每個晶片為用於12伏特組件的3伏特部件。圖92及圖93的封裝件可用立方透鏡及/或磷光體覆蓋以建立如本文所述的LED 127a。

副載具1354可由許多不同材料形成，其中較佳的材料為電氣絕緣者，例如電介質材料。副載具1354可包括陶瓷，例如氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、或聚合材料，例如聚醯亞胺及聚酯。在該較佳具體實施例中，副載具1354可包括有相對高導熱性的電介質材料，例如氮化鋁及氧化鋁。在其他具體實施例中，副載具1354可包括印刷電路板(PCB)、藍寶石或矽或任何其他合適材料，例如T-Clad隔熱包層基板材料。以PCB具體實施例而言，可使用不同的PCB類型，例如標準FR-4 PCB，金屬核心PCB、或任何其他類型的印刷電路板。

副載具1354的正面圖示成為帶有可包括第一及第二晶粒黏貼墊1364a、1364b之圖案化傳導特徵的平坦表面。在黏貼墊1364a、1364b之間有一空間，以及LED晶 片1352安裝至墊1364a、1364b使得LED晶片1352各有一部份各自安裝至墊1364a、1364b中之一者以及LED 1352跨越黏貼墊1364a、1364b之間的空間。可使用許多不同安裝方法，例如利用習知焊料的方法。取決於LED晶片1352的幾何，其他類型的LED晶片可用習知表面黏著或打線方法電氣連接至黏貼墊1364a、1364b或其他傳導跡線。

墊1364a、1364b可包括許多不同材料，例如金屬或其他導電材料，以及在一具體實施例中，它們可包括用習知技術沉積的銅，例如電鍍。在其他具體實施例中，墊1364a、1364b可用遮罩濺鍍成可形成所欲圖案，以及在其他具體實施例中，它們可用習知微影製程形成。墊1364a、1364b可延伸超出LED 1352的邊緣以覆蓋副載具1354的大部份正面。這對LED封裝件1350的熱管理有利係藉由使熱由LED晶片1352傳播到墊1364a、1364b使得熱傳播超出LED晶片1352的邊緣進入副載具1354的更多區域。這考慮到熱比較不會局部化以及允許熱更有效率地通過副載具1354消散。

在LED晶片1352、墊1364a、1364b之暴露部份以及副載具正面之暴露部份上方含有轉換材料層。許多不同轉換材料可用來產生所欲LED封裝件發光，以及本發明特別適合發白光的LED封裝件。在一些發白光的具體實施例中，LED晶片1352可發射有藍色波長頻譜的光線。在其他具體實施例中，LED可發射頻譜在紫色至紫外線部份的光線，例如波長範圍在360奈米、440奈米之間。該轉換材 料可為吸收藍光而再發射黃光使得封裝件發射藍光及黃光之白光組合的種類。

再轉換材料及囊封物經配置及形塑成可利用光線在封裝件內的全內反射(TIR)。亦即，以大於TIR之臨界角的角度入射於封裝囊封物上的光線在封裝件內可反射回到轉換材料藉此轉換或「回收」光線。此一回收光線被散射及轉換而全向地再度從轉換材料射出，使得被轉換光線有一些被重定向而會以小於臨界角的角度到達囊封物的表面以及由封裝件射出。

在回收光線期間的散射可提供較寬的發射輪廓(emission profile)。在大部份的習知LED封裝件中，發射輪廓大體為大部份有約120度FWHM(半高寬)或更小之發射輪廓的郎伯型。在本發明中，LED發出有非郎伯輪廓的光線。上述立方透鏡提供有非郎伯輪廓的LED；不過，可用其他方式提供有非郎伯輪廓的LED。例如，可提供LED 127a，在此相對於LED透鏡2000，LED晶片或數個晶片1352係偏心或不對稱地安置，如圖99所示。在此及描述於本文的其他具體實施例中，晶片1352可為單一晶片或排列成陣列的多個晶片。在此一LED中的透鏡2000可為立方或圓頂型。在其他具體實施例中，該LED可包括經形成為有形透鏡2004(圖101)或不對稱透鏡或光件2001(圖100)的不對稱透鏡。該有形或不對稱透鏡可為如圖100所示的一次透鏡或除了一次透鏡2000以外，可提供二次透鏡2002，如圖103所示。又在其他具體實施例中，在LED透鏡2000內或 四周可安置或形塑反射器2003以產生如圖102所示的非郎伯輪廓。此一LED的一實施例揭示於在2011年2月22日頒給Wilcox的美國專利第7,891,835號，其標題為「Light Directing Apparatus with Protected Reflector-Shield and Lighting Fixture Utilizing Same」，其內容全部併入本文作為參考資料。又在其他具體實施例中，該LED透鏡可包括安置於該透鏡上面以建立非郎伯輪廓的一擴散劑或部份反射器。也在其他具體實施例中，LED晶片1352可對於基板1354及透鏡2000有一角度地安裝，如圖104所示。又在其他具體實施例中，該透鏡可包括橢圓頂透鏡2006而非球頂透鏡，如圖105所示。在其他具體實施例中，該透鏡可包括直線型透鏡，例如矩形透鏡2007，如圖106所示。該非郎伯輪廓可用來建立定向LED，在此該LED在一或更多方向射出的光強度比其他方向的多。該等光峰(light peak)可用來使光線定向於對燈具之所欲光型最有利的方向。該非郎伯輪廓也可用來建立有寬發射或視線輪廓的LED。發射不對稱光峰的LED具體實施例揭示於在2012年8月9日公告給Lowes等人的美國專利申請案公告編號2012/0199852，其標題為「Light-emitting Diode Component」，其內容全部併入本文作為參考資料。

本發明具體實施例所提供的光散射提供更多由囊封物以大於習知郎伯發射輪廓之角度射出的光線。在一些具體實施例中，該發射輪廓可超過120度FWHM，同時在其他具體實施例中，它可超過130度FWHM。又在其他 具體實施例中，該發射輪廓可在130度至170度FWHM之間，或在130度至160度FWHM之間，或在130度至150度FWHM之間。在其他具體實施例中，該發射輪廓可大於135度FWHM，視角在-90度至+90度的色差小於10%。

囊封物可添加散射材料以進一步增加發射輪廓的寬度以及改善顏色均勻度以及對於封裝件效率的衝擊最小。此一較寬發射輪廓允許本發明LED封裝件特別適用於需要較寬發光角度的照明應用。

增加出於LED側面的發射光線可增加朝向燈具之自由端及自其射出的光線數量使得燈具的光分佈滿足Energy Star要求。在一些具體實施例中，可使用20個利用DA500或DA550 LED晶片的CREE XQ 12伏特LED(圖96)。在其他具體實施例中，可使用10個利用DA550 LED晶片的CREE XBQ 24伏特LED。在其他具體實施例中，可使用10個利用DA500 LED晶片的CREE XBQ 24伏特LED(圖94、圖95、圖97及圖98)。也可使用有其他數目及組合的其他LED，只要該等LED可與基板平行地橫向發射足夠的光線。

圖89圖示利於解釋本發明燈具之光分佈的曲線圖。該曲線圖的x軸為燈泡的視角及y軸為光強度。被黑線方盒包圍的區域為Energy Star規格使得在該方盒中有其光強度分佈的燈具相容於Energy Star。以虛線圖示的曲線為燈具的光強度分佈，其係利用有較窄視角而產生相對較多與基板垂直之光線的側向定向LED(laterally oriented LED)。特別是，該分佈為用CREE XT LED製成的燈具。如圖示，在視角趨近0(在燈具自由端附近)時，光強度落到Energy Star標準的下限值以下使得燈具在燈具頂端附近太暗而與Energy Star不相容。以實線圖示的曲線為利用側向定向LED之燈具的光強度分佈，該等側向定向LED有更多與基板平行之光線的較寬視角。在圖示於圖89的具體實施例中，其分佈顯示燈具的光強度分佈，該燈具所用之LED的發射輪廓約在145度至150度FWHM之間或約有150度FWHM，且更特別的是147.8度FWHM。特別是，該分佈代表用CREE XQD LED製成的燈具。如圖示，當視角趨近0(在燈具的自由端附近)時，光強度仍在Energy Star標準的下限值以上使得該燈具為Energy Star相容型。使用產生更多側向光線的LED也壓低在燈具之90度角附近的尖峰強度。

適用於本發明燈具的LED封裝件也由有色發光在不同視角的均勻度界定。在一些具體實施例中，LED發射色溫變化小於-400至+400克耳文及視角約-100至+100度的光線。又在其他具體實施例中，色溫變化可小於-300至+300克耳文以及視角約-100至+100度。在其他具體實施例中，視角的變化在-100至+100度之間以及大體在-100至+200克耳文之間。

如圖87及圖88所示，LED 127a包括實質垂直地由副載具1354伸出以及在轉角1363會合的側表面1361。設置成與副載具1354實質平行的正面1365則連接該等側 表面。側表面1361與正面1365的配置形成一實質立方形。在一些具體實施例中，此一LED組件的光分佈在轉角1363處有光峰，在此由晶片射出之光線的強度在轉角1363處最大。圖91的相對發光強度曲線圖描繪LED組件127a在0度及45度的光強度。該曲線圖圖示立方組件沿著與平坦側面平行的組件中間部份和同一立方組件的對角線的空間強度分佈差異。虛線表示在0度的強度以及表示離開晶片的光線實質在大約位於越過組件之側面1361之中央的平面中。實線表示在45度的強度以及表示離開晶片的光線實質在沿著晶片由轉角至轉角之對角線的平面中。沿著立方(實線)之45度對角線的光分佈比沿著其0度線(虛線)的寬些。另外，FWHM強度差異在0度約為137度以及在45度約為155度。因此，有更多光線沿著晶片的對角線放射以及在對角線的光線有較寬的視角。

由於該等LED可不對稱，在此如圖91所示，光強度在LED周圍附近可改變，因此LED 127a在燈具中的定向可充分利用光峰。在該燈具的一具體實施例中，LED 127a經定向成該晶片有至少一光峰向著燈具的自由端藉此增加由晶片自由端射出的光線。在其他具體實施例中，該晶片可採用其他取向以實現其他的光分佈。由於在用於本發明燈具之一些具體實施例的立方LED中，光峰出現在LED 127a的轉角，LED 127a在基板129上經定向成該等晶片有至少一轉角向著燈具的自由端。在一些具體實施例中，所有LED以同一個方向定向，同時在其他具體實施例中， 取決於燈具的所欲光分佈，該等LED中之一些可面向同一個方向而其他晶片面向另一個不同的方向。

如圖94、圖95及圖96所示，LED 127a可經定向成LED 127a的取向使得每個組件有一轉角面向燈具的自由端。在一些具體實施例中，LED 127a對於燈具的縱軸旋轉45度使得該等LED有一轉角面向燈具的自由端。該等LED對於燈具可以45度或90度角以外的角度定向。在圖94的具體實施例中，在基板129上裝設兩個橫列的LED 127a，在此每個橫列包括5個LED 127a。在圖95的具體實施例中，在基板129上裝設單一橫列的LED 127a在此該橫列包括10個LED 127a。在圖96的具體實施例中，在基板129上裝設兩個橫列的LED 127a，在此每個橫列包括10個LED 127a。基板129可彎成所欲三維形狀，例如如前述的圓柱體。在這兩個具體實施例中，該等LED晶片的轉角經定向成可增加由燈具自由端射出的光線使得燈具符合Energy Star要求。其他取向可用於其他燈具以及得到其他光分佈型態。圖97圖示排成單一橫列的10個90度取向LED以及圖98圖示排成兩個橫列的10個90度取向LED。

在圖示具體實施例中，LED晶片在轉角1363處放射尖峰光強度使得該等LED的取向取決於轉角面向燈具的方向。在其他不對稱LED中，可在晶片除轉角之外的位置處放射尖峰光強度。在有此LED下，該等LED在燈具中可經定向成LED的尖峰強度向著燈具中想要增加光輸出的部份。此配置考慮到LED層級的變化以在設計製造燈具 的光分佈時充分利用它。

儘管在燈具的特定具體實施例中圖示該等LED，然而該等LED可用於有較多側向放射光為有益的任何燈具。此外，儘管已解釋使用側向設置窄視角LED的燈具無法滿足Energy Star要求，然而可用燈具滿足Energy Star要求的方式來設置此類LED。例如，如在此所解釋的，該等LED中之一些式所有相對於燈具的縱軸有一角度以增加射向燈具自由端的光線數量。其他機構，例如如本文所述的內部反射器，也可用來產生所欲發光型態。

在一具體實施例中，LED總成130有在製程期間套入外殼112之開放頸部115的最大外尺寸以及至少跟散熱器149傳熱部份152之寬度式直徑一樣寬的內尺寸。在一些具體實施例中，LED總成130及散熱器149有圓柱形狀使得散熱器、LED總成及頸部的相對尺寸可描述成直徑。在一具體實施例中，LED總成的直徑約有20毫米。在其他具體實施例中，該等組件中之一些或所有可為圓柱形或圓形橫截面以外的形狀。在此類配置中，這些元件的主要尺寸可具有提及於上文的尺寸關係。在其他具體實施例中，LED總成130可具有不同的橫截面形狀，例如三角形，方形及/或有或無曲面的其他多邊形。

底座102包括用於連接至愛迪生插座的導電愛迪生螺絲(Edison screw)103與連接至該愛迪生螺絲的殼體部(housing portion)105。愛迪生螺絲103可用黏著劑、機械連接器、焊接、獨立扣件或其類似者連接至殼體部105。殼 體部105可包括電絕緣材料，例如塑膠。此外，殼體部105的材料可包括導熱材料使得殼體部105可形成散熱器結構用以耗散來自燈具100之熱的部件。殼體部105與愛迪生螺絲103界定用於容納燈具之電子裝置110的內部空腔，包括燈具的電源供應器及/或驅動器電子裝置之一部份。燈具電子裝置110電氣耦合至愛迪生螺絲103藉此可製成由愛迪生螺絲103至燈具電子裝置110的電氣連接。底座102可經密封成可物理及電氣隔離及保護燈具電子裝置110。燈具電子裝置110包括允許燈具電子裝置110電氣耦合至燈具中之LED總成130的第一接觸墊(contact pad)96與第二接觸墊98，如下文所述。接觸墊96及98可形成於包括電源供應器的印刷電路板107上，該電源供應器包含大電容器以及與驅動器電路一起在輸入交流線路上的EMI組件，如本文所述。

描述於本文之任一具體實施例的任何方面或特徵可與描述於本文之任何其他具體實施例的任何特徵或方面一起使用或整合在一起或個別實作成單一或多個組件。描述於本文的步驟可在有用以使組件在組裝工作站間移動之旋轉平台或其他運輸工具的自動組裝線上完成。

在一些具體實施例中，LED總成130的副載具129可包括由導電材料製成的導線架，例如銅，銅合金，鋁，鋼，金，銀，此類金屬的合金，導熱塑膠或其類似者。在其他具體實施例中，該副載具包括PCB，例如如圖19及圖20所示的金屬核心PCB。在一具體實施例中，副載具129 的暴露表面可塗上銀或其他反射材料以在燈具的操作期間反射外殼112內的光線。該副載具可包括一系列成對地配置的陽極及陰極用以連接至LED 127。圖示具體實施例有20個LED 127的LED總成有20對陽極與陰極；不過，可使用數目更多或更少的陽極/陰極對子及LED。此外，可使用一個以上的副載具來製作單一LED總成130。例如，兩個副載具129可用來製作其LED數為單一導線架之兩倍的LED總成130。

連接器或諸如跡線之導體使來自一對的陽極連接至毗鄰對子的陰極以在LED總成130的操作期間提供陽極/陰極對子之間的電氣路徑。在導線架結構中，通常也提供繫桿(tie bar)以使導線架的第一部份固定至導線架的第二部份以及在LED總成129的製造期間保持導線架的結構完整性。該等繫桿由完成LED總成切下以及在LED總成130的操作期間不起作用。

副載具129也包括有以下作用：使LED總成130耦合至散熱器149藉此可耗散來自LED總成之熱的連接器部份153；使LED總成130機械耦合至散熱器149；以及使LED總成130電氣耦合至電氣路徑。副載具129可具有各種形狀、大小及組態。

形成該導線架可用衝壓製程以及在單一條體或片體中可形成多個導線架或可獨立地形成該等導線架。在一方法中，該導線架被形成為平坦構件以及彎成適當的三維形狀，例如圓柱體，球體，多面體或其類似者，以形成 LED總成130。由於該導線架由薄而可彎曲的材料製成，以及陽極及陰極在導線架上可設置於各種不同的位置，以及可改變LED的個數，因此可將該導線架組配成它可彎成各式各樣的形狀及組態。

LED或包含至少一LED 127的LED封裝件緊固至每個陽極/陰極對子，在此該LED/LED封裝件係橫跨陽極及陰極。LED/LED封裝件可藉由焊接附接至副載具。在導線架配置中，一旦LED/LED封裝件附接，可移除繫桿，因為LED封裝件使導線架的第一部份固定至導線架的第二部份。

在導線架副載具的一些具體實施例中，可提供個別加強材或支撐物(未圖示)以使導線架緊固在一起。該支撐物可包括附接於陽極/陰極對子之間的不導電材料以使導線架緊固在一起。該支撐物可包括將陽極、陰極綁在一起的插入成型或注射成型塑膠構件。該導線架可設有接受該支撐物的穿孔區以提供可被該支撐物接合的小孔。例如，該等區可包括在模製操作期間接受塑膠流的穿孔。也可與導線架分開地模製或以其他方式形成該支撐物以及在獨立的組裝操作附接至導線架，例如利用滑入配合連接(snap-fit connection)、黏著劑、扣件、磨擦配合、機械連接或其類似者。該塑膠材料延伸穿過該等穿孔區至導線架兩側使得該塑膠材料橋接導線架的組件以在切掉繫桿後使導線架的組件固定在一起。在導線架之外側(用於本文的用語「外側」是導線架附接至LED的側面)上的支撐物包括最少數量的 塑膠材料使得導線架的外表面大體不被塑膠材料阻撓。該塑膠材料應避開LED的安裝區使得該等LED有一無障礙區，在此該等LED可附接至導線架。塑膠材料在導線架內側(用於本文的用語「內側」是導線架附接至LED之側面的反面)上的塗敷可鏡像支撐物在外側上的大小及形狀；不過，在內側上的支撐物需要被限制成該支撐物可包含較大的塑膠面積以及可覆蓋導線架的較大面積。塑膠材料在導線架內側的較大區域上面延伸使得塑膠提供導線架的結構支撐。

此外，在導線架的第一側端上設有第一塑膠懸垂部(first plastic overhang)以及在導線架的第二側端上設有第二塑膠懸垂部。因為，在一具體實施例中，平坦導線架被折彎以形成三維LED總成，可能需要使導線架的兩端在組成的LED總成中相互電氣隔離，在此兩端有不同電位。可彎曲該導線架以形成圓柱形LED總成，在此係使導線架的側邊相互緊鄰。該等塑膠懸垂部經配置成可用該等懸垂部使導線架的兩邊相互物理分離及電氣絕緣。該等懸垂部係沿著該導線架之兩邊的一部份裝設；不過，該等塑膠絕緣懸垂部可在導線架的整個自由端上面延伸以及該等懸垂部的長度及厚度取決於特定應用所要求絕緣數量。

除了使導線架的邊緣電氣絕緣以外，該等塑膠懸垂部可用來使導線架的邊緣在三維LED總成中連結在一起。該等懸垂部中之一者可設有與設於第二懸垂部上之第二連接器或數個連接器配對的第一連接器或數個連接器。該等 第一連接器可包括陽或陰構件，以及該等第二連接器可包括配對的陰或陽構件。由於該等懸垂部由塑膠製成，該等連接器可包括建立滑入配合連接的可變形構件。該平坦導線架可彎成具有如圖示大體為圓柱形的組態，在此係使側邊相互緊鄰。形成於第一懸垂部及第二懸垂部上的配對連接器可相互接合以使導線架保持處於最終組態。

在LED總成130的另一具體實施例中，副載具129可包括金屬核心板，例如如圖示於圖16、圖19及圖20的金屬核心印刷電路板(MCPCB)。該金屬核心板包括由鋁或其他類似易彎金屬材料製成的導熱及導電核心。該核心用電介質材料覆蓋，例如聚亞醯胺。金屬核心板允許跡線形成於其中。在一方法中，該核心板形成為一平坦構件以及彎成適當的形狀，例如圓柱體、球體、多面體或其類似者。由於該核心板可薄又可彎曲的材料製成以及陽極及陰極可位於各種位置，以及可改變LED封裝件的數目，可將該金屬核心板組配成它可彎成各種形狀及組態。

在一具體實施例中，該核心板形成為有第一LED安裝部151用以裝上該等LED/包含LED 127之LED封裝件的一平坦構件。用數個減薄區或劃痕線151a可將第一部份151分成數個區段。該等LED/LED封裝件係位於該等區段上使得該核心板可沿著該等劃痕線彎曲以使平面核心板形成為各種三維形狀，在此該形狀係經選定以投射來自燈具100的所欲光型。

在LED總成130的另一具體實施例中，副載具 129包含金屬核心板與導線架的混合體。該金屬核心板形成裝上包含LED 127之LED封裝件的LED安裝部151，在此該金屬核心板的背面可機械耦合至一導線架結構。該導線架結構形成連接器部份153。導線架與金屬核心板兩者可彎成如本文所述的各種組態。該金屬核心板可設有劃痕線或厚度減少區以促進核心板的彎曲。該LED總成也可包括用FR4製成的一PCB以及數個導熱孔(thermal via)而不是金屬核心板，在此該等導熱孔則連接至該導線架結構。

在LED總成130的另一具體實施例中，副載具129可包括可由鋁或銅或其他類似材料形成的擠製副載具。撓性電路或板可裝上支撐LED 127的擠製副載具。該擠製副載具可包括如先前所述的各種形狀。

副載具129可彎曲或折疊成該等LED 127在燈具100中提供所欲光型。在一具體實施例中，副載具129彎成如附圖所示的圓柱形狀。該等LED 127環繞圓柱體的軸線地設置藉此向外投射光線。在一導線架組態中，該導線架可在該等連接器處彎曲以及在處於金屬核心板組態時，該核心板可在減薄劃痕處彎曲以形成三維LED總成130。該等LED 127可環繞LED總成的周圍配置以徑向投射光線。

由於副載具129易彎以及可改變LED在基板上的安置，該副載具可形成及彎成各種組態。例如該等LED 127中之一者可彎向LED總成130的底部以及另一個LED 127可彎向LED總成130的頂部而其餘LED從圓柱形LED 總成130徑向投射出光線。LED通過投射出小於180度的光線使得該等LED中被選定為傾斜者保證會向燈具底部及頂部投射部份光線。有些LED投射通過120度角的光線。藉由該等LED中被選定對於LED總成130軸線有約30度角者，投射自圓柱形陣列的光線會投射超過360度的光線。可改變該等LED的角度及數目以建立所欲光型。例如，該等附圖圖示兩層式(two tiered)LED總成130的一具體實施例，在此每層包含環繞配置於圓柱體周圍的一序列多個LED 127。儘管圖示兩層式LED總成，然而該LED總成可包含一層、3層，或其他多層的LED，其中每層包含環繞配置於圓柱體周圍的一序列多個LED 127。該等LED中被選定者對於LED陣列有角度以沿著圓柱形LED總成的軸線向LED總成的頂部及底部投射一部份光線。該LED總成可形塑成圓柱體以外的形狀，例如多面體，螺旋或有各自以串聯方式配置以形成螺旋形狀之兩個序列LED封裝件的雙螺旋。在圖示具體實施例中，該副載具經形成大體有圓柱形狀；不過，該基板可具有大體為三角形的橫截面形狀，六角橫截面形狀，或任何多角形形狀，或甚至更複雜的形狀。

不論是由導線架副載具、金屬核心板副載具、金屬核心板/導線架副載具之混合組合製成的、用FR4/導線架副載具製成的PCB還是擠製副載具製成的LED總成130可經形成具有圖示或描述於本文的任何組態或其他合適三維幾何形狀。LED總成130可有利地彎成或形成任何適當 三維形狀。如用於本文以及如圖示於附圖的「三維」LED總成係意指其中基板包含用於該等LED中在不同平面中之不同者之安裝表面的LED總成使得裝在該等安裝表面上的LED也以不同的平面定向。在一些具體實施例中，該等平面的配置使得該等LED以360度的範圍設置。該基板可從所有LED安裝於在大體平坦構件上之單一平面中的平坦組態彎成三維形狀，在此該等LED及LED安裝表面中之不同者都在不同的平面。

請參考圖107至圖111，在一些具體實施例中，LED總成130可包括作為副載具的導線架1500，在此導線架1500由形成為電路的導電材料製成。形成該電路可藉由衝壓平坦導電材料，例如銅、鍍錫冷軋鋼、鋁、鎳銀或其他導電材料。導線架1500可衝壓自，例如，銅箔或薄銅片。LED 127分布於導線架1500上以及在焊點1504處回焊至導線架1500上的電性接墊1502。在圖107及圖108中，LED 127及焊點1504以虛線圖示以顯露底下的LED結構。該電路可經衝壓成有互連繫桿以在LED總成130的組裝期間使導線架固定在一起。然後，衝壓或以其他方式移除導線架1502的繫桿留下LED焊點1504以使導線架電路機械保持在一起以及提供至導線架總成之陽極及陰極側的電氣連接。然後，LED總成130可形成為所欲三維形狀。在一具體實施例中，導線架1500係彎成或以其他方式形成為圓柱形狀以緊緊地套在散熱器149的傳熱塔體152上。導線架1500可設有能使導線架1500電氣耦合至接觸162、164 的電接觸186、188，如前述。導線架1500也可包括經裝設成可增加導線架1500、散熱器149間之熱傳遞但是不必形成電路的數個散熱器部份1506。散熱器部份1506都在塔體152的表面延伸以增加導線架與散熱器149的接觸表面積。

請參考圖111，為了組裝導線架LED總成130至散熱器149的塔體部份152，施加一層電介質材料1508至該散熱器以使散熱器與導線架電氣隔離。介電層1508可傳熱使得LED總成130所產生的熱傳導至塔體152藉此可經由散熱器149來耗散源於燈具的熱。介電層1508可包括塗料、浸漬塗層、聚亞醯胺膜(Kapton film)或能夠使塔體與導線架電氣絕緣的其他材料。導線架1500與散熱器149的暴露表面可塗成白色以增加該等組件的反射率。介電層1508的材料與白色塗層可包括相同或不同的材料層。

導線架130可直接安裝至該塔體152。導線架1500的尺寸經製作成可以緊配合方式接合塔體152使得導線架1500藉由導線架1500與塔體152的磨擦及機械接合可留在塔體152上。在一些具體實施例中，導線架1500形成為大體圓柱形狀，在此該導線架的內周稍微小於塔體152的外周使得導線架1500在位於塔體152上時稍微變形及膨脹。導線架1500材料的回彈性建立導線架1500與塔體152的緊配合而使導線架緊固至塔體。在一些具體實施例中，導線架1500可設有接合塔體上之配對開孔(mating apertur)以在塔體上建立夾鉗力的凸輪指狀物190，如前述。

在一些具體實施例中，機械固持件可形成於導線架1500及/或塔體上以增加該等組件之間的機械連接。例如，導線架1500可經形成具有數個凸緣1510，彼等經形成在塔體152頂緣延伸向下到塔體的內表面藉此使塔體的壁夾在固持件凸緣1510與導線架電路之間。各個固持件凸緣1510可經形成有增強與塔體之機械接合的突出1512。在圖示具體實施例中，可在形成導線架1500的衝壓操作期間形成固持件凸緣1510及突出1512。該等固持件也可接合形成於塔體152上或為其部件的配對構件。例如，塔體152可經形成有接受突出1512的棘爪。在一些具體實施例中，黏著劑可用來使導線架緊固至塔體，除了或取代上述磨擦配合/機械連接以外。

請參考圖112，在其他具體實施例中，LED總成130包含作為副載具的撓性電路1520，其係包含以介電薄膜1524(例如，聚亞醯胺膜)為支撐的可撓傳導層1522。撓性電路1520布滿LED 127以及該等LED可回焊至傳導層1522。該等LED焊點1524提供至撓性電路之陽極及陰極側的電氣連接。可增添白色覆蓋層以提高LED總成的光反射率。

請參考圖113，撓性電路1520施加至散熱器148的塔體152係藉由卷繞撓性電路1520於塔體152的外周圍上。在設置撓性電路1520的介電薄膜1522於撓性電路1520的傳導層1522與塔體之間時，薄膜1522的厚度經選定成該薄膜不當作在該等LED 127與散熱器149之間的絕熱器 使得通過撓性電路1520的薄膜1522，熱可由該等LED 127傳遞至該散熱器。可塗上黏著劑1526以使撓性電路1520緊固至塔體。另外，可裝設機械連接以使撓性電路緊固至散熱器。例如，撓性電路的聚亞醯胺可相互重疊及熱熔，如圖114在1528處所示。該聚亞醯胺膜也可重疊使得該等LED在撓性電路1520的第一末端機械接合該撓性電路的重疊對端，如圖115所示。例如，薄膜1522的第一自由端1527可包括接受在撓性電路1520與其相對之第二末端1532上之LED 127a的開孔或數個開孔1530。除了機械連接以外，第一自由端1527可用黏著劑1534或熱熔柱(heat stake)1528附接至第二末端1528。

如前述，根據本發明的具體實施例，燈具的副載具可視需要包括電源供應器或驅動器或該電源供應器或驅動器中用於LED陣列的一些組件。在一些具體實施例中，該等LED實際上可用交流電供電。各種方法及技術可用來增加容量以及減少電源供應器的大小以便允許更有成本效益地製造發光二極體燈具的電源供應器，及/或佔用更少空間以便能夠建立於副載具上。例如，一起使用的多個LED晶片可經組配成可用相對高的電壓供電。另外，能量儲存方法可用於驅動器設計。例如，來自電流源的電流可與該等LED、一電流控制電路及一電容器串聯耦合以提供能量儲存。也可使用電壓控制電路。電流源電路可與經組配成可限制通過該等LED之電流小於電流源電路所產生之電流的電流限制器電路一起使用。以後一情形而言，該電源供 應器也可包含有輸入與電流源電路之輸入耦合的整流器電路。

本發明的一些具體實施例可包括串聯耦合的多LED集合。在此一具體實施例的電源供應器可包括多個電流轉向電路，該等多個電流轉向電路中有數個各自耦合至LED集合的各個節點而且經組配成可各自操作以各自回應該等LED集合中之數個的偏壓狀態變遷(bias state transition)。在一些具體實施例中，該等電流轉向電路中之第一者經組配成可經由該等LED集合中之第一者傳導電流而且經組配成可關掉以回應通過該等LED集合中之第二者的電流。該等電流轉向電路中之第一者可經組配成可傳導電流以回應該等LED集合中之第一者的順向偏壓以及該等電流轉向電路中之第二者可經組配成可傳導電流以回應該等LED集合中之第二者的順向偏壓。

在剛剛所述具體實施例的一些中，該等電流轉向電路中之第一者經組配成可關掉以回應在一節點處的一電壓。例如，電阻器可與該等集合串聯耦合以及該等電流轉向電路中之第一者可經組配成可關掉以回應在該電阻器之一端子處的一電壓。在一些具體實施例中，例如，該等電流轉向電路中之第一者可包括在一節點與一電源供應器之一端子之間提供一可控電流路徑的雙極電晶體，以及通過該電阻器的電流可改變該雙極電晶體的射極偏壓。在一些此類具體實施例中，該等電流轉向電路各自可包括在該等集合之一節點與一電源供應器之一端子之間提供一可控電 流路徑的一電晶體，以及耦合至一節點及該電晶體之一控制端子而且經組配成可控制該電流路徑以回應一控制輸入的一關閉電路(turn-off circuit)。通過該等LED集合中之一者的電流可提供該控制輸入。該電晶體可包括一雙極電晶體，而且該關閉電路可經組配成可改變該雙極電晶體的基極電流以回應該控制輸入。

關於以上用各種燈具示範具體實施例描述的特徵，該等特徵可用各種方式組合。例如，可組合燈具加入磷光體的各種方法，以及這些方法中之任一可結合使用各種LED配置，例如裸晶與囊封或封裝LED裝置。圖示於本文的具體實施例只是舉例圖示及描述有LED陣列之燈具的各種設計選項。

數個LED及/或LED封裝件使用於本發明的具體實施例以及可包括發射於混合時被感知為組合白光之有色光線的發光二極體晶片。如前述，磷光體可藉由波長轉換用來增加光線的其他色彩。例如，藍色或紫色LED可使用於燈具的LED總成以及可用上述任何方式使用適當的磷光體。LED裝置可使用用該等LED局部封裝的磷化塗層(phosphorized coating)或用磷光體塗層該LED晶粒，如前述。例如，通常含有局部磷光體的藍移黃(BSY)LED裝置可與紅色磷光體一起用於透光外殼或內在燈殼之中或上以產生實質白光，或與陣列中之發紅光LED裝置組合以產生實質白光。此類具體實施例可產生CRI有至少70、至少80、至少90或至少95的光線。在使用用語實質白光時，可參 考包含數個點之黑體160軌跡的色度圖(chromacity diagram)，在此來源的點落在黑體160點軌跡的任何一點的4、6或10個麥克亞當橢圓(MacAdam ellipse)內。

使用上述BSY及紅色LED裝置之組合以製作實質白光的照明系統可稱為BSY右紅色或「BSY+R」系統。在此一系統中，所用的LED裝置含有可操作以發射有兩種不同顏色之光線的數個LED。在一示範具體實施例中，該等LED裝置包含一組LED，其中每個LED在照亮時發射主波長在440至480奈米之間的光線。該等LED裝置包含另一組LED，其中每個LED在照亮時發射主波長在605至630奈米之間的光線。磷光體在激發時可用來發射主波長在560至580奈米之間的光線，以便用來自前面LED裝置的光線形成藍移黃光。在另一示範具體實施例中，一組LED發射主波長在435至490奈米之間的光線以及另一組發射主波長在600至640奈米之間的光線。磷光體在激發時發的主波長在540至585奈米之間的光線。使用數組LED發射有不同波長之光線以產生實質白光的另一詳細實施例在已發行的美國專利第7,213,940號中可找到，在此併入本文作為參考資料。

再參考附圖，LED總成130可用電氣互連件150安裝至散熱器結構149，在此電氣互連件150提供LED總成130與燈具電子裝置110之間的電氣連接。散熱器結構149包含傳熱部份或塔體152以及散熱部154，如圖12及圖15所示。在一具體實施例中，散熱器149做成導熱材料 的一件式構件，例如鋁。散熱器結構149也可由緊固在一起以形成熱結構的多個組件製成。此外，散熱器149可由任何導熱材料或導熱材料的組合製成。在一些具體實施例中，傳熱部份152可由不導熱材料製成，例如塑膠，或可完全排除部份152。在這些具體實施例中，LED總成130可直接耦合至散熱部154而不使用個別的傳熱部份。延伸部190，如圖示於圖16者，可形成於LED總成上使LED總成130連接至散熱部154以及使該等LED 127就位及支撐在外殼中處於正確位置。

傳熱部份152形成為塔體，其尺寸及組態經製作成與LED總成130有良好的熱接觸使得LED總成130所產生的熱可有效地傳遞至散熱器149。在一具體實施例中，傳熱部份152包含沿著燈具縱軸延伸以及伸入外殼中心的塔體。傳熱部份152可包括與LED總成130之大體圓柱形內表面匹配的大體圓柱形外表面。在圖示具體實施例中，基板129中裝上該等LED 127的部份大體為平面。結果，儘管LED總成130大體為圓柱形，然而該圓柱體由多個平坦片段構成。在一具體實施例中，傳熱部份152經形成有多個平坦小面156抵著副載具129的平面部份以提供良好的面對面接觸。儘管LED總成130及傳熱部份152圖示成圓柱形，然而這些組件可具有任何組態，只要在LED總成130與傳熱部份152之間可建立良好的導熱性。如先前所述，可形成有各種形狀的LED總成130使得傳熱部份152可形成對應的配對形狀。此外，儘管藉由形成傳熱部份152與 有配對互補形狀的LED總成130可做出最有效率的熱傳遞，然而這些組件的形狀可不同，只要可有效地傳導熱離開LED總成130而對LED的操作及/或預期壽命沒有不良影響。

散熱部154與傳熱部份152有良好的熱接觸使得用傳熱部份152傳導離開LED總成130的熱用散熱部154可有效地耗散離開燈具100。在一具體實施例中，傳熱部份152與散熱部154形成為一件。散熱部154由外殼112的內部延伸至燈具100的外部使得熱可從燈具耗散到周遭環境。在一具體實施例中，散熱部154大體形成為圓盤，在此散熱部154的遠邊延伸到燈具外以及形成坐在底座102之開放端上面的環形圈。多個散熱構件158可形成於該暴露部份上以利熱傳遞至周遭環境。在一具體實施例中，該等散熱構件158包含向外延伸以增加散熱部154表面積的多個鰭片。散熱部154與鰭片158可具有任何適當形狀及組態。

LED總成及散熱器塔體有可能有不同的具體實施例。在各種具體實施例中，該LED總成可能比圖示具體實施例相對較短、較長、較寬或較薄。此外，該LED總成可用各種方式接合該散熱器及電子裝置。例如，該散熱器可以只包含散熱部154而傳熱部份或塔體152可與LED總成130整合使得整合的散熱器部份及LED總成在其底座接合散熱部154。在其他具體實施例中，LED總成130可接合散熱器149的傳熱部份152，在此該LED總成不包含連接器部份153。在一些具體實施例中，LED總成及散熱器 可整合成一件或多件而非具體定義者。

電氣互連件150提供電氣導體以使LED總成130連接至燈具電子裝置110以及圖示於圖13、圖14、圖17及圖18。本發明發光二極體燈具的一方面涉及互連件150，其係藉由提供LED總成130與驅動電子裝置之電氣連接來提供改良可製造性，這不需要由驅動電子裝置至LED總成的黏結。在其他具體實施例中，根據本發明之數個方面的電氣互連件可用來使交流線路連接至驅動電子裝置或由電源供應器的數個部份連接至驅動電子裝置的其他部份，這取決於該具體實施例以及驅動電子裝置在LED總成上的定位。

在一些具體實施例中，該電氣互連件包含可與該等接觸整合或分離的支撐物及/或對齊配置或元件。該支撐物及/或對齊配置經組配成可取決於該具體實施例，相對於LED總成與電源供應器、交流線路或驅動電子裝置的對應電接觸地，安置第一及/或第二接觸集合。該電氣互連件使得此連接能用比較容易的方式做成以藉由減少焊接電接觸的需要來改善可製造性。該互連件的電接觸可經組配成可用各種方式接合對應電接觸以用比較容易的方式維持強健的電氣連接。本技藝一般技術人員在獲益於本揭示內容後應瞭解，此一接合可採用各種形式。如附圖所示，電氣互連件150的本體160包含第一導體162用以連接至陽LED總成130的極或陰極側中之一者，以及第二導體164用以連接至LED總成130的陽極或陰極側中之另一者。第一導 體162延伸穿過本體160以形成LED側接觸162a及燈具電子裝置側接觸162b。第二導體164延伸穿過本體160以形成LED側接觸164a及燈具電子裝置側接觸164b。藉由插入成型導體162、164於塑膠絕緣體本體160中，可形成本體160。儘管用插入成型本體160可做成電氣互連件150，然而可用各種方式構造電氣互連件150。例如，本體160可由兩個區段製成而這兩個區段連結在一起以使導體162、164陷在這兩個本體區段之間。此外，每個導體可由一個以上的組件製成，只要在本體160中提供一條電氣路徑。

該支撐物及/或對齊機構經組配成可相對於LED總成及電源供應器的對應電接觸地安置第一及/或第二接觸集合。該支撐物及/或對齊機構可包括在本體160上的第一接合構件166，其係接合散熱器149上的配對第二接合構件168。在一具體實施例中，第一接合構件166包含含有凸輪表面170及鎖定構件172的可變形彈性指狀物。第二接合構件168包含位於散熱器149之內部空腔174中的一固定構件。電氣互連件150可從散熱器149底部插進空腔174以及移向散熱器的對端使得凸輪表面170接觸固定構件168。凸輪表面170與固定構件168的接合使指狀物166變形以允許鎖定構件172移動越過固定構件168。當鎖定構件172通過固定構件168時，指狀物166向未變形狀態返回藉此設置鎖定構件172於固定構件168後面。鎖定構件172與固定構件168的接合使電氣互連件150在散熱器149中固定。該滑入配合連接允許用簡單的插入操作將電氣互 連件150插入及固定於散熱器149中而不需要任何附加連接機構、工具或組裝步驟。儘管圖示該滑入配合連接的一具體實施例，然而可做出許多改變。例如，該可變形彈性構件可形成於散熱器149上以及固定構件168可形成於電氣互連件150上。此外，第一及第二接合構件兩者都可變形以及各個接合構件可使用一個以上。此外，電氣互連件150可用其他連接機構固定至散熱器，例如也不需要額外連接機構、工具或組裝步驟的卡口連接(bayonet connection)、螺紋、磨擦配合或其類似者，而不使用滑入配合連接。

該支撐物及/或對齊配置可使電氣互連件150在散熱器149中正確地定向以及提供LED側接觸162a、164a的通路，以及可包括形成於傳熱部份152的第一狹縫176及第二狹縫178。第一狹縫176及第二狹縫178可相互對立地配置以及接受由本體160伸出的耳體或舌片180。舌片180都安置於狹縫176、178中使得在電氣互連件150插進散熱器149時，舌片180接合狹縫176、178以引導電氣互連件150進入散熱器149。舌片180及狹縫176、178可經形成有配對梯形形狀使得在舌片180插進狹縫176、178時，配對變窄側在散熱器149中正確地對齊電氣互連件150。

第一LED側接觸162a與第二LED側接觸164a經配置成，在電氣互連件150插進散熱器149時，該等接觸各自延伸穿過第一及第二狹縫176、178。接觸162a、164a在傳熱部份152外暴露。接觸162a、164a經配置成在LED總成130裝在散熱器149上時，它們可建立至LED總成130 的陽極側及陰極側的電氣連接。在圖示具體實施例中，該等接觸相同藉此可具體參考接觸164a。接觸164a包括由本體160伸出以及延伸穿過狹縫178的橫向延伸部份182。橫向延伸部份182連接至經配置成可延伸越過傳熱部份152以及抵接或緊鄰傳熱部份152外表面的彈簧部份182。接觸164a有回彈性使得它可變形以保證與LED總成130有良好的電接觸，如下述。

第一電子裝置側接觸162b與第二電子裝置側接觸164b經配置成在電氣互連件150插進散熱器149時，接觸162b、164b延伸超出散熱器149的底部。接觸162b、164b經配置成它們可建立至燈具電子裝置110之陽極側及陰極側的電氣連接。在圖示具體實施例中，接觸162b、164b相同藉此可具體參考接觸164b。接觸164b包含經配置成大體延伸離開電氣互連件150的彈簧部份184。接觸164b有回彈性使得它可變形以保證與燈具電子裝置110有良好的電接觸，如下述。

為了安裝LED總成130於散熱器149上，散熱器149的傳熱部份152插進LED總成130使得LED總成130包圍及接觸傳熱部份152。LED總成130包括陽極側接觸186與陰極側接觸188。接觸186、188可經形成為裝上該等LED之傳導副載具129的一部份。例如，接觸186、188可經形成為PCB、導線架或金屬電路板或其他副載具129的一部份。接觸186、188電氣耦合至該等LED 127使得它們形成燈具電子裝置110與LED總成130之電氣路徑 的一部份。接觸186、188由LED安裝部151伸出使得在LED總成130裝在散熱器149上時，接觸186、188各自設置於LED側接觸162a、164a與散熱器149之間。LED側接觸162a、164a經配置成當接觸186、188插在LED側接觸162a、164a後面時，LED側接觸162a、164a會稍微變形。由於LED側接觸162a、164a有回彈性，因此會產生偏壓力使LED側接觸162a、164a與LED總成130接觸186、188接合以保證LED側接觸162a、164a與LED總成130有良好的電氣耦合。電氣互連件150的LED側接觸與LED總成130的陽極側接觸及陰極側接觸的接合在此被稱為接觸耦合(contact coupling)，在此電氣耦合是藉由接觸在壓力下產生於接觸之間而與焊接耦合(soldered coupling)區別。

為了相對於散熱器地安置LED總成130以及使LED總成130固定至散熱器，在LED總成130上裝設接合形成於散熱器上之配對容納部(receptacle)192的一對延伸部190。在一具體實施例中，延伸部190包含副載具129中延伸離開LED總成130之LED安裝區151的部份。延伸部190沿著LED總成130插置於散熱器上的方向向散熱器149的底部延伸。散熱器149經形成有配對容納部192，該等容納部192的尺寸及配置經製作成在散熱器149插進LED總成130時，該等延伸部190中之一者可各自插進容納部192。延伸部190與容納部192的接合使LED總成130對於散熱器在燈具的組裝期間有正確的位置。

此外，為了固定LED總成130於散熱器149上 以及使LED總成130頂著傳熱部份152就座以保證在這些元件之間有良好的導熱性，延伸部190經形成有接合容納部192以及使LED總成130在散熱器149上夾緊的凸輪表面194。如前面所解釋的，在一些具體實施例中，LED總成130由副載具129形成，該副載具129經形成為平坦構件(參考圖19及圖20)然後予以彎曲或形成最終形狀的LED總成130。應瞭解，當副載具形成為三維形狀時，可使副載具129的自由端相互緊鄰。例如，請參考圖19，當平坦副載具彎成圖16的三維圓柱形狀時，使副載具129的自由端129a、129b相互緊鄰。在本發明的安裝系統中，延伸部190與容納部192的接合用來使LED總成130保持所欲形狀以及使LED總成130在散熱器上夾緊。如圖16及圖19所示，延伸部190各有一表面形成為凸輪表面194，在此建立凸輪表面194係藉由使表面194對於LED總成130在散熱器149上的插入方向有一角度，或形成為階狀表面，或為曲面，或為該等表面的組合。結果，當各個延伸部190插進對應容納部192時，容納部192壁接合凸輪表面194，以及由於凸輪表面194的角度或形狀，施力於LED總成130上傾向使LED總成130的一自由端129a移向LED總成130的另一自由端129b。延伸部190在LED總成130的自由端處或附近形成，以及凸輪表面194經配置成LED總成130的自由端129a、129b可反向移向對方。當LED總成130的自由端移向對方時，LED總成130的內圓周逐漸縮小使得當LED總成130插上散熱器149時，LED總成130施加一遞 增夾緊力於傳熱部份152上。凸輪表面194經配置成當LED總成130完全座落於散熱器149上時，LED總成130施加一緊的夾緊力於傳熱部份152上。該夾緊力使LED總成130保持在散熱器149上以及保證在LED總成130與散熱器149之間有緊緊的面對面接合使得LED總成130所產生的熱可有效地傳遞至散熱器149。延伸部190可設有擋塊，例如抵著容納部192邊緣以限制延伸部190插入容納部192的肩部195。LED總成130保持於散熱器上係藉由延伸部190在容納部192中的揳入作用以及由LED總成130施加於傳熱部份152上的夾緊力。儘管圖示凸輪表面194與容納部192的特定配置，然而可將凸輪表面194形成於散熱器149與LED總成130中之任一或兩者上。該等凸輪表面以及該等凸輪表面所接合的表面可具有各種結構及形式。此外，基板的一自由端可保持靜止不動而另一端向靜止端移動。儘管圖示大體圓柱形傳熱部份152及LED總成130，然而這些組件可具有各種形狀及大小。該等凸輪表面194可經配置成LED總成130可在各種不同的平面及方向中移動使得LED總成130的各種表面可與散熱器149的各種表面接合。

當電氣互連件150安裝至散熱器149以及LED總成130裝上散熱器149時，在電氣互連件150的電子裝置側接觸162a、164a與LED總成130之間建立電氣路徑。該等組件相互物理及電氣連接以及在不使用任何附加扣件、連接裝置、工具或額外組裝步驟下，建立電氣路徑。電氣 互連件150簡單地插進散熱器149，以及散熱器149簡單地插進LED總成130。

一旦散熱器/LED總成次組件完成，該次組件可附接至底座102成為一單元。底座102上的第一接合構件可接合散熱器結構149上的配對第二接合構件。在一具體實施例中，該等第一接合構件包含含有凸輪表面107及鎖定構件109的可變形彈性指狀物101。該第二接合構件包含形成於散熱器149中的開孔111，其尺寸經製作成可接受指狀物101。在一具體實施例中，底座102的殼體105設有由底座102向次組件延伸的數個指狀物101。在圖示具體實施例中，設有3個指狀物101，然而可裝設更多或更少個指狀物。指狀物101可與殼體105做成一件。例如，殼體105與指狀物101可用塑膠模製。開孔111界定可被鎖定構件109接合以使指狀物101鎖定於散熱器149的固定構件113。底座102可移向散熱器149的底部使得指狀物101插進開孔111以及指狀物101的凸輪表面107接觸固定構件113。固定構件113與凸輪表面107的接合使指狀物101變形以允許鎖定構件109移動越過固定構件113。當鎖定構件109通過固定構件113時，指狀物101向未變形狀態返回藉此設置鎖定構件109於固定構件113後面。鎖定構件109與固定構件113的接合使底座102固定至散熱器149。該滑入配合連接允許用簡單的插入操作將底座102固定至散熱器149而不需要任何附加連接機構、工具或組裝步驟。儘管圖示該滑入配合連接的一具體實施例，然而可做出許多改變。 例如，該等可變形構件，例如指狀物，可形成於散熱器149上，以及該等固定構件，例如開孔，可形成於底座102上。此外，這兩個接合構件可變形。此外，電氣互連件150可用其他連接機構，例如卡口連接、螺紋、磨擦配合或其類似者，固定至散熱器，而不是使用滑入配合連接。固定構件113可下凹低於散熱部154的上表面使得當鎖定構件109與固定構件113接合時，指狀物101不延伸到散熱部154之上表面154a的平面以上，如圖11所示。

在使底座102與散熱器149接合時，電子裝置側接觸162b、164b插進底座102。燈具電子裝置110設有接觸墊96、98，其係經配置成當底座102組裝至散熱器149時，電子裝置側接觸162b、164b與墊96、98電接觸以完成底座102與LED總成130的電氣路徑。墊96、98經設置成電子裝置側接觸162b、164b可稍微變形使得該等接觸的回彈性施加一偏壓力用以推壓該等接觸而與該等墊接合以保證良好的電氣連接。電子裝置側接觸162b、164b可經形成有當作凸輪表面以在底座組裝至散熱器期間使該等接觸變形的斜角遠端191。該等凸輪表面可經配置成可接觸底座(例如，PCB板80)的表面以使該等接觸在插入時變形。電氣互連件150之電子裝置側接觸與燈具電子裝置上之墊的接合在此被稱為接觸耦合，在此電氣耦合是藉由接觸在壓力下產生於接觸與墊之間而與焊接耦合區別。

外殼112可附接至散熱器149。在一具體實施例中，LED總成130與傳熱部份152通過頸部115插進外殼 112。頸部115與散熱器耗散部154的尺寸及組態經製作成外殼112的輪緣可坐在散熱部154的上表面154a上以及散熱部154在外殼112與底座102之間至少部份設置於外殼112外。為了使這些組件緊固在一起，可施加一粒黏著劑至散熱部154的上表面154a。可使外殼112的輪緣與此粒黏著劑接觸以使外殼112緊固至散熱器149以及完成燈具總成。除了使外殼112緊固至散熱器149以外，也沉積該黏著劑於由指狀物101及開孔111形成的滑入配合連接上面。該黏著劑流入該滑入配合連接以使散熱器永久性緊固至底座。

在圖示具體實施例中，電氣互連件150用來使電氣導體162、164緊固於散熱器149中以及製作LED總成130與該等導體的電氣連接以藉此完成LED總成130與燈具電子裝置110的電氣路徑。在其他具體實施例中，電氣互連件150也可用來實現散熱器149與底座102的機械連接。例如，如圖17所示，接合構件90、91可從電氣互連件150的本體160底部向底座102延伸。接合構件90、91的形式可採用如前述的回彈指狀物。底座102上的配對接合構件，例如有形成於殼體105(未圖示)上之固定構件的容納部，可被接合構件90、91接合以提供底座102與散熱器/LED總成次組件的滑入配合連接。在此一配置中，電氣互連件150用來完成LED總成130與底座102的電氣路徑以及提供底座102與散熱器/LED總成次組件的機械連接。

在其他具體實施例中，電氣互連件150也可用來 實現LED總成130與散熱器149的機械連接。例如，如圖18所示，電氣互連件150可設有接合LED總成130上之配對接合構件的二次接合構件86、88。二次接合構件86、88的形式可採用如前述的回彈指狀物。二次接合構件86、88可直接接合副載具129，例如藉由接合副載具的頂緣。替換地，LED總成130可設有配對接合構件。例如，有接合表面的固定構件可模製或用其他方式形成於副載具129上，例如在模製如前述之支撐物期間。在此一具體實施例中，電氣互連件150用來形成LED總成130與散熱器149的機械連接。

應瞭解，電氣互連件150可用來提供描述於本文之功能中之一個或所有。此外，電氣互連件150可用來提供描述於本文之功能的各種組合。

在一些具體實施例中，燈具的形式因子經組配成可符合現有燈具標準，例如A19 ANSI標準。此外，在一些具體實施例中，發光二極體燈具的大小、形狀及形式可與傳統白熾燈泡的的大小、形狀及形式類似。使用者已習慣於有特別形狀及大小的白熾燈泡使得不順應傳統形式的燈具在商業上無法接受。本發明發光二極體燈具經設計成可提供所欲效能特性同時有傳統白熾燈泡的大小、形狀及形式。

在本發明燈具中，LED 127都設在外殼112的光學中心或附近以便通過外殼112有效地傳輸LED總成的光輸出。光線通過透明或半透明表面的最高效透射是在入射 於表面的光線與表面垂直的時候。例如，如果外殼為完美球體，位在球體中心的全向光源提供最高效透射通過外殼的光線，因為光線在球體表面上的所有點垂直於外殼的表面。在本發明燈具中，LED 127都配置於外殼112的光學中心或附近以最大化垂直於外殼112表面的光線數量。儘管所有由LED 127射出的光線不垂直於外殼112，在該LED總成位於外殼的光學中心或附近下，垂直於外殼的光線比固態燈具的多，在此光源係位於外殼之底座附近或以其他方式定位成大部份的光線不是以直角入射於外殼上。藉由使該等LED 127向外，該等LED以可最大化垂直於外殼112之光線數量的大體半球型態來發射光線。因此，如附圖所示，配置面朝外LED於外殼之光學中心或附近提供高效透射通過外殼112的光線以增加燈具的整體效率。

用於本發明燈具以增加燈具整體效率的第二機構是利用升壓轉換器拓樸(boost converter topology)電源供應器以最小化損失及最大化轉換效率。升壓拓樸的實施例描述於在2012年5月2日申請的美國專利申請案第13/462,388號，標題為「Driver Circuits for Dimmable Solid State Lighting Apparatus」，其內容全部併入本文作為參考資料；以及在2012年10月29日申請的美國專利申請案第13/662,618號，標題為「Driving Circuits for Solid-State Lighting Apparatus with High Voltage LED Components and Related Methods」，其內容全部併入本文作為參考資料。升壓技術在由交流電轉換成直流電時有相對小的功率損失。 例如，升壓技術有約92%的效率，而其他功率轉換技術，例如布德技術(Bud technology)有約85%的效率。使用效率較小的轉換技術減低系統的效率使得會以熱形式發生顯著損失。熱的增加必須耗散離開燈具，因為熱對LED的效能特性有不利影響。用升壓技術增加效率可最大化給LED的功率同時最小化損失所產生的熱。結果，利用升壓拓樸，或其他高效拓樸，可提高燈具的整體效率以及減少電源供應器所產生的熱。

在如圖示及描述於本文的一本發明具體實施例中，裝設20個LED，在此每個LED包括4個LED晶片。每個晶片可為3伏特LED晶片使得每個LED為12伏特部件。使用20個LED可提供約有240伏特的LED總成。此一配置提供輸出與60瓦特白熾燈泡相當的燈具。使用各自包含4個LED晶片的20個LED提供有相對大磊晶(EPI)或光產生面積的LED光源，在此每個LED可以相對低的電流操作。在描述於本文的一具體實施例中，每個LED晶片可包含由CREE公司出售的DA600晶片，在此每個晶片為EPI面積約有0.36平方毫米的方形600微米晶片使得有4個LED晶片的每個LED有約1.44平方毫米的EPI面積。如描述於本文有20個LED的系統有約28.8毫米的EPI面積。

一般而言，在典型LED中，LED的操作電流愈大，則LED的光輸出愈高。結果，在典型發光二極體燈具中，LED都在約350mA/(平方毫米EPI面積)的面積中操作 以便最大化每平方毫米EPI面積的光輸出。儘管以高電流操作LED可增加光輸出，然而也降低LED的效率(流明/瓦特)使得以熱的形式出現顯著損失。例如，一典型LED的效率是在60至90mA/(平方毫米EPI面積)中最大，以及隨著mA/(平方毫米EPI面積)增加而逐漸減少。由於效率降低而增加的熱則必須耗散離開燈具，因為熱對LED的效能特性有不利影響。本發明利用效率與光輸出的大體反比關係以在更有效率(亦即，較少的熱損失/流明)的燈具中提供在所欲位準光輸出。儘管效率與光輸出的關係被描述成大體呈反比，然而應注意，效率在低電流/EPI單位面積也減少使得電流降到高效率範圍以下提供效率較低及產生較少流明/EPI單位面積的LED。因此，LED最好在最大效率區操作同時用相對大的EPI面積提供所欲光輸出。可用一起提供所欲大EPI面積的多個LED來提供大EPI面積。

使用以相對低電流操作的大EPI面積LED總成減少每單位EPI面積的光輸出但是增加LED的效率使得每一光輸出產生較少熱。用較大EPI面積抵消每單位EPI面積的較低光輸出藉此增加每單位由系統產生之熱的燈具光輸出。在一具體實施例中，使用有約28.8平方毫米EPI面積的LED總成，在此該等LED以約107mA/(平方毫米EPI面積)操作以提供等價於60瓦特白熾光燈泡的流明。為了提供等價於60瓦特白熾光燈泡的流明，可使用EPI面積在15至40平方毫米之間的LED總成，在此該等LED在200至75mA/(平方毫米EPI面積)的範圍內操作。EPI面積愈大， 操作電流愈小，使得有40平方毫米EPI面積的LED總成在75mA/(平方毫米EPI面積)操作，以及有15平方毫米EPI面積的LED總成在200mA/(平方毫米EPI面積)操作。用於60瓦特等價燈具之LED總成的其他操作參數為以300mA/(平方毫米EPI面積)操作的10平方毫米EPI面積以及有以150mA/(平方毫米EPI面積)操作之20平方毫米EPI面積的LED總成。對於光輸出等價於60瓦特燈泡以外(例如，40瓦特燈泡或100瓦特燈泡)的燈具，可相應地縮放該等數值。儘管縮放不是嚴格線性，然而按照等價瓦特數的增減大約是線性的。如用於本文的用語大EPI面積意指在LED以在最高效率區(在安培數至LED之每瓦特流明的曲線上)處或附近操作時有足夠大小以產生所欲光輸出的光產生區。實現所欲光輸出可藉由增加及/或減少至該等LED的電流以及同時減少及/或增加EPI面積。這些數值之間的關係取決於：用相對小散熱器可適當地耗散離開燈具的熱量以及燈具中可支持的EPI面積數(例如，LED數)。散熱器的大小經選定成該散熱器不影響燈具的外觀設計(outward design)使得該燈具有大體與傳統白熾燈泡相同的大小、形狀及外貌。然後，可選定EPI面積的大小以及每單位EPI面積的mA以產生小於可用散熱器適當地耗散之熱量的熱。

結果，本發明燈具產生所欲光輸出同時產生明顯小於現有燈具之中的熱，這是利用位於外殼之光學中心的LED，升壓轉換技術以及有效EPI面積至mA/(平方毫米EPI 面積)，如上述。由於使效率落實於燈具中，系統所產生的熱低於有類似光輸出的現有發光二極體燈具使得可使用相對小的散熱器。由於可製作小於習知發光二極體燈具的散熱器，燈具的形式因子可遵循傳統白熾燈泡的形式因子。在一具體實施例中，燈具100經組配成可為ANSI標準A19燈泡的替代物使得燈具100的尺寸落在A19燈泡的ANSI標準內。該等尺寸可與用於其他ANSI標準的不同，包括但不限於：A21及A23標準。在一些具體實施例中，發光二極體燈具100可等價於標準瓦特白熾光燈泡，例如但不限於：40瓦特或60瓦特燈泡。使用較小的散熱器允許在設計燈具之物理大小、形狀及組態時有更大的自由度使得燈具可經組配成可具有各種形狀及大小。例如，參考圖1，散熱器最低度侵入燈具的外在形式使得可將燈具設計及組配成可與標準白熾燈泡(例如，A19燈泡)的大小及形狀緊密匹配。此外，由於可使用相對小的散熱器，在沒有居間的散熱器結構154下，有可能用導熱底座102來提供充分的熱耗散。在等價60瓦特及75瓦特燈具(總燈泡功率至9至11瓦特之間)的一些具體實施例中，暴露表面積約在20至40平方厘米之間的散熱器是足夠的而且可視為很小。在一具體實施例中，以60瓦特燈具而言，散熱器可具有約30平方厘米的暴露表面積。對於100W的應用(或例如總燈泡功率大於11瓦特但小於17瓦特之定向燈具蒙受較高光學損失的75W應用)，散熱器的暴露表面積約在40至80平方厘米的範圍內。在一具體實施例中，以100瓦特燈具而言， 散熱器可具有約60平方厘米的暴露表面積。

LED為熱響應式光產生器，其中，在LED變熱時，LED所產生的流明會減少。由於本發明燈具使用相對大的EPI面積以更有效地產生大光輸出，散熱器的大小可減少使得由LED變熱所致的光輸出損失可列入系統設計。在此一配置中，LED不被冷卻到現有裝置所要求的程度以及散熱器可對應地減少大小。例如，在屬最有效市售燈具中之一種的嵌燈中，大散熱器允許LED以約4%的熱致流明損失操作。在典型的燈泡組態中，熱致流明損失係儘可能小地改造以及可大約小於10%。為了提供熱累積所致的低流明「衰減(roll off)」或損失，典型發光二極體燈具需要相對大的散熱器結構。本發明燈具經設計成熱累積所致的流明衰減或損失可約在15%至20%之間。此一損失通常被視為過大；不過，由於使用大EPI面積以及植入如上述之系統的其他效率，本發明發光二極體燈具在LED處可承擔較大的流明衰減而且仍然提供在系統層級可提供所欲光輸出的燈具。在本發明系統中，LED以約在110度至120度之間的接面溫度(為在LED晶片與封裝件之接面的溫度)操作。由於允許LED以相對高接面溫度操作，相較於現有發光二極體燈具，可製作較小及侵入較少的散熱器。如以上所解釋的，能夠使用較小的散熱器結構允許散熱器變小以及成為整體燈具的較不莽撞組件而允許燈具組配成為與標準白熾燈泡有類似的大小及形狀，如附圖所示。

圖21至圖26圖示一燈具具體實施例，其係使用 LED總成130，有塔體配置149的散熱器，以及電氣互連件150，如先前描述於BR及PAR型燈具者。燈具的先前具體實施例更具體地指稱全向燈具，例如A19替代物燈泡。在圖示於圖21的BR或PAR燈具中，光線以定向型態放射而不是全向型態。標準BR型燈泡為以定向型態反射光線的反射器燈泡；不過，不緊緊地控制光束角度(beam angle)以及可達約90至100度或其他相當寬的角度。圖示於圖21至圖26的燈泡可用來當作BR、PAR或反射器型燈泡或其他類似燈泡的固態替代物。

該燈具包含底座102、散熱器149、LED總成130及電氣互連件150，如前述。如先前所述，LED總成130產生全向光型。為了產生定向光型，裝設反射由大體在燈具軸線方向之LED總成130產生之光線的一次反射器300。由於該燈具旨在用作BR型燈具的替代物，反射器300可以大體寬廣的光束角度反射光線以及可具有達約90至100度的光束角度。結果，反射器300可包括各種形狀及大小，只要大體沿著燈具軸線反射反射離開反射器300的光線。反射器300，例如，可呈錐形、拋物形、半球形、小面化(faceted)或其類似者。在一些具體實施例中，該反射器可為擴散或郎伯反射器以及可由白色高度反射材料製成，例如注射成型塑膠、白色光件、PET、MCPET、或其他反射材料。該反射器可反射光線但也允許一些穿過它。反射器300可由鏡射材料製成。鏡射反射器可為有鏡射塗層的注射成型塑膠或壓鑄金屬(die cast metal：鋁、鋅、鎂)。此類塗層 可經由真空金屬化或濺鍍塗上，以及可為鋁或銀。該鏡射材料也可為成形膜(formed film)，例如3M公司的Vikuiti ESR(強化鏡射反射器)薄膜。它也可為成形鋁，或使用Alanod公司之米羅或米羅銀片材配置於鋁中的花瓣。

反射器300裝在燈具中使得它包圍LED總成130以及反射一些由LED總成產生的光線。在一些具體實施例中，反射器300反射至少20%由LED總成產生的光線。在其他具體實施例中，反射器300反射至少約40%由LED總成130產生的光線，以及在其他具體實施例中，反射器300可反射至少約60%由LED總成130產生的光線。由於反射器300至少可反射95%，因此打到反射器300的光線愈多，燈具的效率則愈高。這與通常在約有80%反射率之標準BR燈具外殼上可找到的反射鋁塗層成對比。

反射器300可用各種連接機構裝在散熱器149或LED總成130上。在一具體實施例中，反射器300裝在散熱器149的傳熱部份或塔體152上。如圖示，反射器300經形成為在末端有擴口(flare)300a的滑箍(slip collar)使得當LED總成130插入時，主要對著底座的光線遇到反射器300而被反射而離開出光面(exit surface)308。如前述，LED總成130被安裝成可使反射器300陷在散熱器149、LED總成130之間。該反射器也可裝在散熱器的耗散部153上。反射器300也可用獨立扣件、黏著劑、磨擦配合、機械接合(例如，滑入配合連接)、焊接或其類似者安裝至散熱器149或LED總成130。

在一具體實施例中，反射器300用兩個部份350及352製成，其係一起包圍傳熱部份或塔體152以及用滑入配合連接器354相互連接以夾鉗散熱器於其間，如圖76至圖84所示。在圖示具體實施例中，這兩個部份一樣使得可使用單一組件，然而這兩個部份可不同。滑入配合連接器354可包括在一反射器部份上的可變形突起部(deformable tang)356，其係收容於在另一反射器部份上的配對容納部358中，在此每個反射器部份包含一突起部與一容納部。不過，兩個突起部可形成於一部份上以及兩個容納部可形成於另一部份上。突起部356可插入容納部358藉此設置突起部356上的鎖定面360於容納部358後面。突起部及/或容納部可由彈性材料製成以允許這些組件在突起部356插入容納部358時偏轉。可使兩個部份350及352相互接合以及散熱器152陷在其間。反射器300可包括數個腳部366，其係以形成於散熱器152上的突出368為支撐以適當垂直地安置反射器300於散熱器152上以及使反射器對於LED維持在正確的方向。反射器300也可包括數個突出370，其係向反射器的內部延伸以及接合突出368或其他散熱器結構的側面以固定反射器與散熱器的角度關係藉此防止反射器對於散熱器旋轉。上述反射器的結構可與反射器的任何具體實施例一起使用以及用於描述於本文的任何燈具。

反射器300的尺寸經製作成LED總成130、散熱器149及反射器300可插穿BR型外殼302之頸部的開 口304。LED總成130、散熱器149及反射器300插入BR外殼302。如前述，BR外殼302可用黏著劑或其他連接機構緊固至散熱器149。外殼302包括內表面上通常塗有高度反射材料(例如，鋁)以建立反射面310的本體306以及光線通過它離開燈具的出光面308。出光面308可磨砂或者用光擴散劑材料處理。此外，反射器300可安裝至外殼302而不是LED總成及/或散熱器。

如先前所述，反射器300可經安置成它可反射一些由LED總成130產生的光線。不過，由LED總成130產生的光線至少有一部份可不被反射器300反射。此光線至少有一些可被外殼302的反射面310反射。一些由LED總成130產生的光線也可直接投射離開出光面308而不被一次反射器300或反射面310反射。

圖27至圖37圖示PAR型燈具的一具體實施例，其係使用LED總成130、有塔體配置149的散熱器以及電氣互連件150，如前述。在PAR型燈具中，光線以定向型態放射。標準PAR燈泡為在一方向反射光線的反射器燈泡，在此係使用拋物形反射器嚴格控制光束角度。PAR燈具可用有嚴格受控光束角度的型態引導光線，例如但不限於：10度、25度及40度。圖示於圖22的燈泡可用作此一反射器型PAR燈泡的固態替代物。

該燈具包含底座102、散熱器149、電氣互連件150及LED總成130，如前述。如先前所述，LED總成130產生全向光型。為了建立定向光型，裝設一次反射器400 用以反射由大體在燈具軸線方向之LED總成130產生的光線。由於該燈具旨在用作PAR型燈具的替代物，反射器400可按嚴格受控的光束角度反射光線。反射器400可包括拋物面400a藉此大體沿著燈具的軸線反射反射離開反射器400的光線以建立有受控光束角度的光束。

反射器300最好由鏡射材料製成。該等鏡射反射器可為有鏡射塗層的注射成型塑膠或壓鑄金屬(鋁、鋅、鎂)。該鏡射材料也可為成形膜，例如3M公司的Vikuiti ESR(強化鏡射反射器)薄膜。它也可為成形鋁，或使用Alanod公司之米羅或米羅銀片材配置於鋁中的花瓣。在一些具體實施例中，該反射器可為擴散或郎伯反射器以及可由白色高度反射材料製成，例如注射成型塑膠、白色光件、PET、MCPET、或其他反射材料。該反射器可反射光線但是也允許一些穿過它。

反射器400裝在燈具中使得它包圍LED總成130以及反射一些由LED總成產生的光線。在一些具體實施例中，反射器400反射超過20%由LED總成130產生的光線。在其他具體實施例中，反射器400反射至少約40%由LED總成130產生的光線，以及在其他具體實施例中，反射器400可反射至少約60%由LED總成130產生的光線。由於反射器400至少可反射90%，因此打到反射器400的光線愈多，燈具的效率則愈高。這與通常在約有80%反射率之標準PAR燈具外殼上可找到的反射鋁塗層成對比。由於該燈具用作PAR替代物，光束角度嚴格受控，在此反射自反 射器400的光線係以嚴格受控光束角度由燈具射出。

反射器400經安裝成由LED總成130射出的光線可在拋物形反射器400的焦點或附近射出。在一些具體實施例中，如在說明圖1至圖5時所述的兩層式LED配置可經設置成光線可在反射器400的焦點處或足夠靠近地射出，以及由燈具射出之光線的光束角度是在所欲光束角度。在一些具體實施例中，可設置一層LED於反射器的焦點上以及另一層LED的位置可稍微離開拋物形反射器的焦點。在一些具體實施例中，可使用設置於反射器之焦點上的單層LED。此外，可使用兩層LED，在此設置數個LED垂直對子於單一透鏡下使得由該等LED對射出的光線係源於反射器400的焦點。可做出其他的LED配置，只要反射器以所欲光束角度反射光線。儘管已描述單層及兩層式LED總成，然而三層或更多層可使用於LED總成。

反射器400可用各種連接機構裝在散熱器149或LED總成130上。在一具體實施例中，反射器400包括裝在如前述散熱器149之傳熱部份或塔體152的套筒。LED總成130如前述經安裝成可使反射器400陷在散熱器149、LED總成130之間。反射器400也可用獨立扣件、黏著劑、磨擦配合、機械接合(例如滑入配合連接器、焊接或其類似者，安裝至散熱器149或LED總成130。此外，反射器400可安裝至外殼402而不是LED總成及/或散熱器。

反射器400的尺寸經製作成LED總成130、散熱器149及反射器400可插穿PAR型外殼402之頸部的開 口404。為了組裝該燈具，LED總成130、散熱器149及反射器400插入PAR外殼402。外殼402用黏著劑或其他連接機構緊固至如前述之散熱器149。外殼402包含含有通常塗上高度反射材料(例如，鋁)之拋物形反射面406的本體404以及光線通過它離開燈具的出光面408。出光面408可磨砂或者用光擴散劑材料處理。

如先前所述，反射器400可經安置成它可反射一些由LED總成130產生的光線。不過，由LED總成130產生的光線至少有一部份可不被反射器400反射。此光線至少有一些可被外殼402的拋物形反射面406反射。一些由LED總成130產生的光線也可直接投射離開出光面408而不被反射器400或反射面406反射。

使用如上述包圍整合LED總成130之單一大型拋物形反射器400的潛在問題之一在於有些光線可在大體水平平面反射使得它環繞反射器400以及在由燈具射出之前被反射器400反射多次。此一情況導致效率損失。為了降低這些損失，每個LED 127可裝設一拋物形反射器500使得每個LED 127有與其關連的相對小拋物形反射器500用以反射光線離開該LED，如圖38至圖49所示。在一些具體實施例中，反射器500及關連LED 127可形成裝在LED總成130上的一個單元。在一些具體實施例中，可使用兩層(或附加層)式LED配置，在此該等LED 127及反射器500彼此呈水平偏移使得由每個LED 127射出的光線不被垂直相鄰的LED與反射器阻擋。在一些具體實施例中，可使用 由數個LED 127組成的單層及關連反射器500。在圖示具體實施例中，圖示兩層式LED配置，在此每個LED垂直對子與單一反射器關連。反射器500均經形成為一元總成或套筒501的一部份使得所有反射器可裝在LED總成上成為一體。可使用該等LED 127及反射器500的其他配置，只要該等反射器可以所欲光束角度反射光線。該等反射器500及LED 127可具有一對一關係，或單一反射器可用於一個以上的LED，但是少於LED陣列130的所有LED。該等反射器500可鏡射。此外，該LED總成可經修改成允許固定該等反射器與關連LED。例如，該等LED可能需要更寬的間隔以容納該等反射器(比較圖35與圖47)，或可能需要做成較小的LED總成。

圖50至圖64圖示一燈具具體實施例，其係使用底座102、LED總成130、有塔體149的散熱器，以及如先前描述PAR型燈具的電氣互連件150。圖示於圖50至圖64的燈泡可用作此類反射器型燈泡的固態替代物。如先前所述，LED總成130產生全向光型。為了建立定向光型，裝設反射由LED總成130產生之光線通過二次焦點601的一次反射器600。反射器600可包括反射光線通過二次焦點601的橢圓鏡射反射面600a。在一些具體實施例中，該反射器可為擴散或郎伯反射器以及可由白色高度反射材料製成，例如注射成型塑膠、白色光件、PET、MCPET、或其他反射材料。該反射器可反射光線，但是也允許一些光線穿過它。反射器600可為擴散反射器；不過，在一些具體 實施例中，該反射器表面必須鏡射。該鏡射反射器可為有鏡射塗層的注射成型塑膠或壓鑄金屬(鋁、鋅、鎂)。此類塗層可經由真空金屬化或濺鍍塗上，以及可為鋁或銀。該鏡射材料也可為成形膜，例如3M公司的Vikuiti ESR(強化鏡射反射器)薄膜。它也可為成形鋁，或使用Alanod公司之米羅或米羅銀片材配置於鋁中的花瓣。被橢圓反射器600反射的光線反射通過二次焦點601以及大體朝向燈具的出光面但是以廣泛發散的光束角度反射。反射光的二次焦點601用來作為虛擬光源，如以下所述。

反射器600裝在燈具中使得它包圍LED總成130以及反射大部份由該LED總成產生的光線。在一些具體實施例中，反射器600反射至少約20%由LED總成130產生的光線。在其他具體實施例中，反射器600反射至少約40%由LED總成130產生的光線，以及在其他具體實施例中，反射器600可反射至少約60%由LED總成130產生的光線。由於反射器600至少可反射90%，因此打到反射器的光線愈多，燈具的效率則愈高。這與通常在約有80%反射率之標準PAR燈具外殼上可找到的反射鋁塗層成對比。

反射器600可用各種連接機構裝在散熱器149或LED總成130上。在一具體實施例中，反射器600經形成為防滑套筒(slip sleeve)以及裝在散熱器149的傳熱部份152上以及LED總成130如前述經安裝成可使反射器600陷在散熱器149、LED總成130之間。反射器600也可用獨立扣件、黏著劑、磨擦配合、機械接合(例如，滑入配合)、 焊接或其類似者，安裝至散熱器149或LED總成130。此外，反射器600可安裝至外殼602而不是LED總成及/或散熱器。

反射器600的尺寸經製作成LED總成130，散熱器149與反射器600可插穿PAR型外殼602之頸部的開口604。為了組裝該燈具，LED總成、散熱器及反射器600插入PAR外殼602。外殼602用黏著劑或其他連接機構緊固至如前述之散熱器149。

請參考圖61至圖64，外殼602包含通常塗上高度反射材料(例如，鋁)的本體606以及形式為透鏡702供光線通過以離開燈具的出光面。透鏡702集中來自虛擬光源601(反射器焦點)的光線以在所欲光束角度產生光束。透鏡702的入光面包括各有非垂直邊的多個實質三角形同心環704。用語「非垂直」係意指同心環橫截面所形成之三角形的邊都不與虛擬光源601放射光線的方向平行。

透鏡702的出光面712包括表面紋理處理。此一表面紋理處理為離開光引擎的光線提供額外的擴散。此表面紋理示意圖示於圖61；不過，可由可施加壓照明系統之透鏡的壓凹(dimpling)、磨砂或任何其他類型的紋理組成。最後，應注意到，出光面712有點弧度。不過，本發明的具體實施例可包括平坦出光面，或彎曲出光面。透鏡的兩個表面可呈平坦或彎曲。以下會展示一些實施例。

根據示範具體實施例的透鏡702可用各種方式製成。圖61至圖64的實施例為示意圖。未按照比例繪出 同心環的實際數目及其實際大小和間隔。圖61之同心特徵的橫截面為等邊三角形，但是可使用其他的三角形形狀。另外，圖1之等邊三角形的頂點角度為常數，同心圓特徵的間隔則不改變。改變透鏡特徵的性質允許形成不同的光束型態。三角形的頂點角度或者是同心特徵沿著透鏡直徑的間距可改變或有外加梯度。例如，在一些具體實施例中，實質三角形同心環沿著透鏡半徑可以約0.1毫米至約5毫米的固定間距隔開。在一些具體實施例中，它們可以約2毫米至約3毫米的固定間距隔開。在一些具體實施例中，它們可以約0.3毫米至約2毫米的固定間距隔開。在一些具體實施例中，它們可以約0.5毫米的固定間距隔開。間隔也可施加梯度藉此改變間距。例如，在透鏡中心的間距可較小以及間距愈靠近透鏡邊緣變愈大，反之亦然。也可使用多個離散間距。

圖62的橫截面圖特寫透鏡712的入光面之一部份。實質三角形同心環可看見，間距為0.500毫米。由附圖可觀察到，特徵的高度為0.635毫米。也可觀察到，特徵的頂點角度有梯度。頂點802角度為43.0度，以及由左至右，該角度遞減至有40.0度角的頂點804。一路向右，頂點角度806再度增加到40.5度。

圖63的橫截面圖特寫透鏡712的入光面之一部份。實質三角形同心環可看見，間距為0.500毫米。該等環遵循透鏡之入光面或面向LED表面的弧形輪廓。由附圖可觀察到，特徵的頂點角度有所不同。高度較大的頂點902 有60.0度角，以及頂點904有90.0度角。

圖64的橫截面圖特寫透鏡712的入光面之一部份。實質三角形同心環可看見，間距也為0.500毫米。由附圖可觀察到，特徵的頂點角度有梯度。頂點1002有63.0度角，以及特徵的角度由左至右以0.40度角遞減直到有61.0度角的頂點1004。

根據本發明示範具體實施例的透鏡可由各種材料製成，包括丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃、聚芳酯以及許多其他透明材料。可用許多方式做出透鏡的帶紋理出光面。例如，可粗糙化平滑的表面。該表面可經模造成有帶紋理特徵。此一表面，例如，本質上可為稜鏡。根據本發明具體實施例的透鏡也可由經共模造或共擠製在一起的多個部件組成。例如，帶紋理表面可為與有實質三角形同心環之透鏡之一部份共模造或共擠製的另一材料。

同心環的間隔、角度及其他特徵在透鏡上或者是在單一透鏡之表面內改變以便實現各種照明效果。例如，可改變該等同心環的頂點角度。在一些具體實施例中，該角度在約35度至約90度之間。在一些具體實施例中，該等角度在約40度至約65度的範圍內。該角度在透鏡的半徑上可為常數，可外加梯度，或可用各種方式改變，如呈現於本文的一些實施。同樣，可改變同心特徵的間隔。

作為其他特定實施例，有以下規格的透鏡已做過測試而且顯示對於各種光束成形效果是有效的。第一實施例在半徑約3毫米的透鏡上都有環形間隔。頂點角度在70 度至86度之間以一度遞增的透鏡產生寬射束(wide beam)。有一些頂點角度在65度至71度之間以約1度遞增及一些固定在90度的透鏡產生泛光圖案(flood pattern)。有一些角度在60度與71度之間以1度遞增、一些固定在71度以及其他在71度至68度之間以1度遞減的透鏡產生向前圖案(forward pattern)。由有頂點角度為40度之定角特徵組成的集合產生光束角度約為20度的斑點圖案(spot pattern)。

已做過測試的以下示範具體實施例在半徑約2毫米的透鏡上有環形間隔。有頂點角度在60度至84度之間以1度遞增之環的透鏡產生寬圖案(wide pattern)。有頂點角度在60度至70度以1度遞增之環以及其他環有約90度之固定角度的透鏡產生泛光圖案。一些頂點在60度至69度之間以半度遞增、有4個頂點為69度之固定環、以及頂點為68度及69度之兩個附加環的透鏡產生向前圖案。透鏡上有40度的固定頂點角度再度產生約20度之光束角度的斑點圖案。

已做過測試有1毫米環形間隔的示範具體實施例包含頂點角度在70度至82.25度之間以0.25度遞增而產生寬射束圖案的透鏡。有50個環、25個90度固定頂點角度及25個頂點角度在60度至72度之間以0.25度遞增的透鏡產生泛光圖案。有一些環以0.50度由60度頂點角度遞增至73度頂點角度以及一些以0.25度由73度斑遞增至68.25度角以及3個73度固定頂點角度的透鏡產生向前圖案。最後，有有頂點角度固定於40度之環的透鏡再度產生 光束角度約20度的斑點圖案。

除了本文描述在透鏡半徑上有三角形同心環之0.5毫米間隔的詳細實施例以外，也測試以下實施例。包括有頂點角度在60度至80度之間以0.2度遞增之環而產生寬射束圖案的透鏡。產生泛光圖案的透鏡有101個環，其中51個有60度至70度以0.2度遞增的頂點角度以及50個有90度固定頂點角度。產生向前圖案的透鏡有101個環，其中19個有75度固定頂點角度，其他分成頂點角度在60度至75度之間以0.25度遞增者以及在75度至70度之間以0.25度遞增者。除了上述以外，已發現，頂點角度沿著透鏡半徑保持不變但是調整透鏡至透鏡的角度可產生角度大小可按比例地改變的斑點圖案。例如，用有35度頂點角度的特徵產生有32度光束角度的斑點圖案。取決於LED光源的大小，用有45度頂點角度的特徵產生有11度至15度之光束角度的斑點圖案。用於本發明燈具的合適透鏡揭示於申請2012年10月22日的申請序號為13/657,421，美國專利申請案標題為「Beam Shaping Lens and LED Lighting System Using Same」，其全部內容併入本文作為參考資料。

由以上說明可明白，用一次反射器及透鏡702構成的燈具可產生光束角度可由廣角泛光圖案變成嚴格受控斑點圖案的光線。結果，該構造允許燈具換成廣角燈具，例如BR燈具，或者是狹窄光束角度燈具，例如PAR燈具。

如先前所述，如本文所述的反射器600可經安置成反射器600可反射由LED總成130產生的光線之一部份。 不過，由LED總成130產生的光線至少有一部份可不被反射器600反射。此光線至少有一些可被外殼的反射面反射。一些由LED總成產生的光線可投射至透鏡部份而不被反射器或外殼反射。

如在說明定向燈具的前述具體實施例時所解釋，由LED總成130產生的光線至少有一些可引導至燈具的出光面。如本文所述地定位的LED 127可具有約120度的光束角度使得由該等LED 127射出的光線至少有一些被直接引導離開出光面。為了捕捉此光線以及形成光束，可添加逆向或面朝下的反射器1200，如圖65至圖75所示。逆向反射器1200捕捉向燈具出光面投射的光線以及使光線從反射面1200a反射到一次反射器使得光線可被一次反射器以所欲光束角度投射，如上述。任何適當反射器可用作逆向反射器以重定向光線至一次反射器。

由於PAR及BR型燈具旨在提供定向射束，因此不對稱LED可有利地用於本發明的各種具體實施例。由於LED總成130在LED陣列128中使用多個LED 127，所有LED 127或該等LED中被選定者可為不對稱LED。在一些不對稱LED中，LED光件的形狀經製作成可產生不對稱射束。具體實施例可使用包覆成型不對稱光件(MDA型)。該不對稱射束可經配置成可直接由出光面離開燈具而不被任何反射器表面反射。該不對稱射束也可經配置成該射束可指向在描述於本文之反射器的一個上的所欲位置。

取決於具體實施例，在描述於本文的各種具體實 施例中，該一次反射器可經組配成可向出口及/或在二次或外反射器處反射光線使得反射器形成於外殼的內表面上。取決於具體實施例，該一次反射器可指向上方、下方或持平。該一次反射器在LED總成130上可位於LED上、下或其間。取決於具體實施例，該外或二次反射器，例如形成於外殼內表面上的反射器，可為鏡射或擴散型。

如本文所述的反射器也可用於全向燈具，例如圖示於圖1的A19型燈具。在全向燈具中，若需要，反射器可用來提供向上程度較大的照明，亦即，光線朝向燈具中在愛迪生連接器對面的自由端。在一些具體實施例中，該反射器的形狀及大小可與BR型燈具、PAR型燈具及用反射器的材料形塑光線的全向燈具(例如，A19型燈具)相同。在全向型燈具中，反射器可由半透明或不透光材料製成使得有一些光線被反射而允許其他光線通過反射器。此一配置提供較少定向反射和更多的全向型態同時仍然提供一些光整形(light shaping)。在BR型光線中，反射器可由提供光線反射但是有點擴散型態的白色材料製成。在PAR型燈具中，反射器可由高度反射材料製成或塗上它，例如但不限於鋁或銀，以提供鏡射反射以及被嚴格整形的射束。經製作成有描述於本文之各種表面的反射器可具有與全向燈具及定向燈具相同的大小及形狀使得可使用相同類型的反射器而不同形式的燈具只改變材料。

在描述於本文的各種具體實施例中，LED總成的形式為在外殼內的LED塔體，LED以模仿傳統白熾燈泡 之外貌的方式裝在LED塔體上。結果，LED在LED塔體上的安置位置可與可看見白熱燈絲在傳統白熾燈泡中的區域相同。結果，本發明燈具在使用期間提供與傳統白熾燈泡類似的光學光型以及提供類似的物理外貌。安裝LED總成於塔體上，使得該等LED在燈具縱軸上居中以及處於位於外殼中央的位置，提供傳統白熾燈泡的模樣。位於中央意指該等LED在外殼的自由開放空間中設置於塔體上而有別於裝在外殼底部或其上或外殼壁上。在某些具體實施例中，該等LED位於環繞塔體的帶體(band)中使得在使用時由該等LED產生之光線的高強度區看似電燈的白熱燈絲。該LED帶體可由單一或多排或數串在帶體內緊密包在一起或在帶體內相互偏移的LED產生。各種組態有可能，其中該等LED位於環繞LED塔體的帶體中或集中於特定區域以在使用時以及在從不同方向觀看時產生燈絲型外貌。在一些具體實施例中，該等LED可配置於塔體上使得它們在位於外殼之光學中心附近的相對狹窄帶體中。在一些具體實施例中，該等LED可在燈絲塔體配置於在塔體周圍延伸的狹窄帶體中，在此帶體的高度(為沿著塔體軸線的尺寸)小於塔體的直徑。結果，當該燈具是從側邊觀看時，該等LED產生一延伸遍及整個燈具以及在外殼內部看似相對明亮之線的明亮光源。LED的帶體或集中區域可由塔體小於50%、小於40%或甚至小於30%的暴露表面積構成。在一些具體實施例中，往陣列的一端設置該LED區域使得該區域偏離塔體的中心，在此該塔體由底座伸出以在外殼內的 所欲位置處支撐LED陣列。該等LED已被描述成為繞著塔體周圍延伸的帶體。除了繞著塔體周圍延伸以外，該等LED也繞著燈具的縱軸延伸或繞一圈。在一些具體實施例中，該塔體沿著燈具的縱軸設置成該等LED包圍或繞著燈具縱軸及塔體延伸，如附圖所示。在一些具體實施例中，該等LED可經設置成該等LED不包圍塔體但是仍然包圍燈具的縱軸。請參考圖85，例如，LED總成130可用延伸部190或類似結構直接安裝至散熱器149的散熱部154，在此係排除塔體152。在此一配置中，該等LED 127包圍燈具的縱軸，即使該等LED不包圍散熱器。其他配置也有可能，例如，其中裝設塔體152但是配置超出塔體152末端的LED。在此一配置中，該等LED 127包圍燈具的縱軸，即使該等LED不實際包圍散熱器。

在一些具體實施例中，由於該等LED被馬克地包裝或安置於塔體的更集中或更密集區域中，該塔體用來作為提供由該等LED至燈泡底座之熱路徑的散熱器。在一些具體實施例中，該底座作為散熱器的一部份而且可由鰭片或其他表面區或增質量特徵構成。在一些具體實施例中，底座的散熱器部份包括整體支撐物或塔體之一部份，LED塔體係套在其上或LED塔體與其連接使得有熱路徑由該等LED通過燈絲塔體至支撐物及/或底座。在一些具體實施例中，底座及支撐物為整合個件，以及在其他具體實施例中，為不同的個件。在一些具體實施例中，支撐物為塔體及/或熱路徑的一部份，以及在其他實施例不是。在一些具體實 施例中，支撐物及/或底座不是熱路徑的主要部份，因為支撐物及/或底座由不良熱導體製成，以及LED塔體形成熱路徑通到燈泡之其他部份的一部份，例如燈泡的外殼，例如通過外殼內的導熱氣體或液體。在一些具體實施例中，LED塔體本身對於LED可提供充分的熱保護。

在一些具體實施例中，取決於所使用的LED，在該等及其他具體實施例中的出光面可由已摻雜稀土化合物的玻璃製成，在此實施例中為氧化釹。此一光學元件也可由聚合物製成，包括芳香聚合物，例如本質紫外線安定的聚酯。出光面透光。不過，由於玻璃中有氧化釹，穿經光學元件之圓頂的光線經過濾成離開圓頂的光線有頻譜刻痕(spectral notch)。頻譜刻痕為顏色頻譜中光線呈衰減的一部份，因此在描繪光強度-波長曲線時形成「刻痕」。取決於玻璃或用來形成光學元件之其他材料的種類或組合物，釹化合物的存在數量，以及微量物質在光學元件中的數量及種類，頻譜刻痕可出現在520奈米至605奈米的波長之間。在一些具體實施例中，頻譜刻痕可出現在565奈米至600奈米的波長之間。在其他具體實施例中，頻譜刻痕可出現在570奈米至595奈米的波長之間。此類系統揭示於在2011年12月30日申請的美國專利申請案序號13/341,337，標題為「LED Lighting Using Spectral Notching」，其全部內容併入本文作為參考資料。

儘管本文已圖示及描述數個特定具體實施例，然而本技藝一般技術人員明白經計算成可實現相同目的的任 何配置可取代該等圖示特定具體實施例，以及本發明在其他環境有其他應用。本申請案旨在涵蓋本發明的任何修改或變體。下列請求項決非旨在限定本發明的範疇為描述於本文的特定具體實施例。

100‧‧‧燈具

102‧‧‧燈具底座

103‧‧‧愛迪生連接器

105‧‧‧殼體部

112‧‧‧外殼

114‧‧‧球形主體

115‧‧‧頸部

154‧‧‧散熱部/散熱器耗散部

Claims (19)

1. 一種燈具，其係包括：界定該燈具之一縱軸的一透光外殼與一底座，該縱軸係由該底座延伸至該外殼之自由端；至少部份位於該外殼中的一散熱器，其係包含沿著該縱軸延伸的一塔體；在該透光外殼中的一LED總成，該LED總成包括一導線架電路與多個LED，該等多個LED在數個焊點附接至該導線架電路，使得該等焊點將該導線架電路機械地維持在一起以及提供連至該導線架之陽極及陰極側的電氣連接，該導線架係經形成為一個三維形狀而且熱耦合至該塔體。
2. 如請求項1所述之燈具，其係包括在該散熱器與該導線架之間的一介電層，以使該散熱器與該導線架電氣隔離。
3. 如請求項2所述之燈具，其中該介電層包含塗料、浸漬塗層及薄膜中之至少一者。
4. 如請求項2所述之燈具，其中該介電層可傳熱，使得由該LED總成所產生的熱被傳導至該散熱器。
5. 如請求項1所述之燈具，其中該導線架的一暴露表面係塗成白色。
6. 如請求項1所述之燈具，其中該導線架係直接安裝至該塔體。
7. 如請求項1所述之燈具，其中該導線架經形成為一圓柱形狀，在此該導線架的內周稍微小於該塔體的外周，使得該導線架在安置於該塔體上時稍微變形及膨脹。
8. 如請求項1所述之燈具，其中在接合該塔體的該導線架上形成一機械固持件。
9. 如請求項1所述之燈具，其中黏著劑使該導線架緊固至該塔體。
10. 一種燈具，其係包括：界定該燈具之一縱軸的一透光外殼與一底座，該縱軸係由該底座延伸至該外殼之自由端；至少部份位於該外殼中的一散熱器，其係包含沿著該縱軸延伸的一塔體；在該透光外殼中的一LED總成，該LED總成包括一撓性電路與附接至該撓性電路的多個LED，該撓性電路經形成為一個三維形狀而且熱耦合至該塔體。
11. 如請求項10所述之燈具，其中該撓性電路包括以一介電薄膜為支撐的一可撓傳導層。
12. 如請求項11所述之燈具，其中該等多個LED均焊接至該傳導層。
13. 如請求項10所述之燈具，其中一白色覆蓋層覆蓋該撓性電路的一暴露表面。
14. 如請求項10所述之燈具，其中該撓性電路盤繞該塔體的一外周圍。
15. 如請求項10所述之燈具，其中該介電薄膜的厚度經選 定，使得熱可由該等多個LED通過該薄膜傳遞至該散熱器。
16. 如請求項10所述之燈具，其中該撓性電路有一第一自由端與一第二自由端，在此該撓性電路係盤繞該塔體以及該第一自由端緊固至該第二自由端。
17. 如請求項10所述之燈具，其中一機械連接緊固該第一自由端與該第二自由端。
18. 如請求項10所述之燈具，其中該第一自由端與該第二自由端相互熱熔。
19. 如請求項10所述之燈具，其中該第一自由端支撐一第一LED以及該第二自由端界定一開孔，在此該開孔收容該第一LED。