TWI730680B - 可調式ｌｅｄ燈絲及可調式ｌｅｄ燈絲之燈具 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種LED燈絲，其包含：透光基板；第一LED晶片陣列，其在該基板之正面上；第二LED晶片陣列，其在該基板之該正面上；第一光致發光配置，其覆蓋該第一LED晶片陣列；及第二光致發光配置，其覆蓋該第二LED晶片陣列；其中該第一LED晶片陣列及該第一配置產生具有第一色溫之光且該第二LED晶片陣列及該第二配置產生具有第二色溫之光。
Description
本發明之實施例係關於可調式LED燈絲及可調式LED燈絲之燈具。
白色發光LED(「白色LED」)包括一或多種光致發光材料(通常無機磷光體材料)，其吸收由LED發射之藍光的一部分且重新發射不同色彩(波長)之光。與由磷光體發射之光合併的由LED產生之不由磷光體材料吸收的藍光之部分提供對眼睛顯示為白色之光。由於其較長的預期使用壽命(>50,000個小時)及高發光效率(100 lm/W及更高)，正快速使用白色LED以替換習知的螢光、緊湊型螢光及白熾燈具。
最近，已開發出LED燈絲之燈具，其包含視覺外觀接近類似於傳統白熾燈之燈絲的LED燈絲。此種外觀對於消費者為高度符合需要的且LED燈絲之燈具的銷售已快速增長。通常為約2吋(52mm)長之LED燈絲包含玻璃上晶片(Chip-On-Glass；COG)或陶瓷上晶片(Chip-On-Ceramic；COC)裝置，其具有安裝在透光(透明)玻璃或陶瓷基板之一個面上之低功率LED晶片陣列(複數個)。用經磷光體填裝之囊封物(諸如聚矽氧)塗佈透光基板之正面及背面。通常，磷光體包含綠色及紅色發光磷光
體的混合物，用於產生暖白光且提高由燈絲產生之光的通用顯色指數(CRI Ra)。將經相同磷光體填裝之囊封物應用於基板之兩個面以確保燈絲在正向及反向方向上產生相同色彩的光。
與傳統的白熾燈泡相比，白色LED(尤其LED燈絲及LED燈絲之燈具)之所感知的缺點或特徵為當其調暗時(亦即藉由減小裝置之功率來減小所生成光的強度)，其發光之色溫(CCT-相關色溫)不變；即，其保持恆定且僅強度改變。相比之下，對於白熾燈具，當完全調暗時，CCT可自全功率下之暖白色(2700K)變為暖橙色輝光(900K)；1800K之範圍。所發射光之色溫隨調暗而降低之發光裝置的特性稱為「暖調光」。暖調光將高度適用於諸多應用，尤其適用於LED燈絲。實施展現暖調光之LED燈絲需要色彩/色溫可調式LED燈絲。
已知色溫可調式白色LED燈具(例如LED燈泡及筒燈)包含「冷白色」及「暖白色」封裝白色LED之組合，使得能夠在冷白色與暖白色及兩者之間的CCT之間調諧。實現所發射光之均勻色彩需要充分混合不同色溫之光，且LED燈泡/筒燈包括漫射體。相比之下，對於包括不同CCT之LED燈絲的LED燈絲之燈具，LED燈絲間隔過遠而無法實現充分混合。儘管可能的係燈泡包殼可包括漫射體，但此種特徵不合需要，此係由於其將妨礙對LED燈絲之觀察，從而降低LED燈絲之燈具的視覺吸引力。在無漫射體之情況下，不同色溫的LED燈絲將清晰可見且此將進一步使燈具之外觀劣化。
本發明之目標為提供一種可調式LED燈絲，其至少部分地解決已知LED燈絲及之侷限性且其所發射之光為色彩/色溫可調諧的。此外，期望提供展現暖調光之LED燈絲。
本發明之實施例係關於可調式LED燈絲，其在相同基板上包含兩個LED晶片陣列(LED陣列)，該等LED晶片陣列經由使用光致發光材料配置經組態以產生兩種具有不同色彩/色溫之光。
根據本發明之實施例，LED燈絲包含：透光基板；第一LED晶片陣列，其在該基板之正面上；第二LED晶片陣列，其在該基板之該正面上；第一光致發光配置，其覆蓋該第一LED晶片陣列；以及第二光致發光配置，其覆蓋該第二LED晶片陣列；其中該第一LED晶片陣列及該第一配置產生具有第一色溫之光且該第二LED晶片陣列及該第二配置產生具有第二色溫之光。
該第一色溫有可能為1500K至3500K且該第二色溫有可能為3500K至7500K。此種色溫調諧之範圍對於通用照明為高度符合需要的。
替代地，第一色溫可能為1800K至2500K，且第二色溫可能為3000K至4000K。此種色溫調諧之範圍對於「暖調光」為高度符合需要的。
在一個實施例中，第一配置包含第一層，其具有安置於第一LED晶片陣列上之第一光致發光材料，且第二配置包含第二層，其具有安置於第二LED晶片陣列上之第二光致發光材料。僅包含兩個光致發光層以產生光之第一及第二色溫之此種LED燈絲的特定優勢為易於製造。由於用安裝在相同基板上之第一及第二LED晶片陣列製造LED燈絲，此增強LED燈絲之強韌性且減少製造期間的誤差之或然性，此係因為與例如具有兩個基板之LED燈絲相比，存在較少待組裝部件，該等基板各自具有其自
身各別的LED晶片陣列。
LED燈絲可包含漫射層，其包含光散射材料之粒子，其中該漫射層安置於第一及第二層上。此種漫射層可改善具有第一及第二色溫之光的混合，從而提高由LED燈絲產生之光的色彩均勻性。
第一光致發光材料有可能包含紅色光致發光材料且第一配置進一步包含第三層，該第三層具有安置於第一層上之第三光致發光材料。將紅色光致發光材料設置於單獨各別層中之特定優勢為此可減少此類材料之使用。當使用昂貴的窄帶紅色光致發光材料，諸如K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+時，此可提供大量成本節約。
類似地，第二光致發光材料可包含紅色光致發光材料且第二配置進一步包含第四層，該第四層具有安置於第二層上之第四光致發光材料。此外，將紅色光致發光材料設置於單獨各別層中之特定優勢為此可減少此類材料之使用。當使用昂貴的窄帶紅色光致發光材料，諸如K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+時，此可提供大量成本節約。
當具有第一及第二色溫之光為類似的(差異<1500K)，尤其較低(較暖)色溫，例如「暖白色」至「琥珀色」及較冷「暖白色」時，第三及第四層包含紅色光致發光材料之實施例可發現特定效用，藉此使LED燈絲能夠在「琥珀色」及「暖白色」之間調諧。此種色彩調諧之範圍對於「暖調光」為高度符合需要的。
為確保LED燈絲之正面及背面產生具有類似色溫之光，LED燈絲可包含第五層，該第五層具有安置於基板之背面上且位置上與第一LED晶片陣列一致之第五光致發光材料；及第六層，該第六層包含安置於基板之背面上且位置上與第二LED晶片陣列一致的第六光致發光材料。
第五光致發光材料可經組態使得LED燈絲自其具有第一色溫之背面發光且第六光致發光材料可經組態使得LED燈絲自其具有第二色溫之背面發光。
在其他實施例中，LED燈絲可包含：第一層，其具有安置於第一LED晶片陣列上之第一光致發光材料；及第二層，其具有安置於第一層及第二LED晶片陣列上的第二光致發光材料，其中第一配置包含第一及第二第一光致發光材料且第二配置實質上包含第二光致發光材料。在此類配置中，第二層覆蓋第一及第二LED晶片陣列且具有第一色溫之光由第一及第二層之第一及第二光致發光材料的組合產生且具有第二色溫之光由第一光致發光材料產生。僅包含兩個光致發光層以產生光之第一及第二色溫之此種LED燈絲的特定優勢為易於製造。此外，由於第二層覆蓋第一層，此可改善光之混合且提高所發射光之色彩均勻性。在此種配置中，第一層有可能包含大部分橙色至紅色光致發光材料。
為確保LED燈絲之正面及背面產生具有類似色溫之光，該LED燈絲可包含第三層，其具有安置於該基板之背面上的第三光致發光材料。當兩個LED晶片陣列經激活時，第三光致發光材料可經組態以產生具有第一與第二色溫之間的色溫之光。
在任何實施例中，該等層中之至少一者包含光散射材料之粒子。光散射粒子之夾雜可減少光致發光材料使用且提高光色彩均勻性。
在任何實施例中，該等光致發光材料中之至少一者可包含綠色至黃色光致發光材料、窄帶紅色光致發光材料、寬帶橙色至紅色光致發光材料及其組合。
窄帶紅色光致發光材料可為以下中之至少一者：K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+。寬帶橙色至紅色光致發光材
料可包含經稀土活化之紅色光致發光材料。經稀土活化之橙色至紅色光致發光材料可為以下中之至少一者：基於氮化物之磷光體材料，其具有通用組成AAlSiN3：Eu2+，其中A為Ca、Sr或Ba中之至少一者；基於硫之磷光體材料，其具有通用組成(Ca1-xSrx)(Se1-ySy)：Eu2+，其中0
x
1及0<y
1；以及基於矽酸鹽之磷光體材料，其具有通用組成(Ba1-xSrx)3SiO5：Eu2+，其中0
x
1。
橙色至紅色光致發光材料可包含窄帶紅色光致發光材料或寬帶紅色光致發光材料及其組合。窄帶紅色光致發光材料可為以下中之至少一者：K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+。寬帶紅色光致發光材料可包含經稀土活化之紅色光致發光材料。經稀土活化之橙色至紅色光致發光材料可為以下中之至少一者：基於氮化物之磷光體材料，其具有通用組成AAlSiN3：Eu2+，其中A為Ca、Sr或Ba中之至少一者；基於硫之磷光體材料，其具有通用組成(Ca1-xSrx)(Se1-ySy)：Eu2+，其中0
x
1及0<y
1；以及基於矽酸鹽之磷光體材料，其具有通用組成(Ba1-xSrx)3SiO5：Eu2+，其中0
x
1。
在實施例中，第一及第二LED晶片陣列各自分別包含串聯電連接之LED晶片的線性陣列。LED燈絲可進一步包含與第一LED晶片陣列串聯連接之電阻性組件且其中，第一及第二陣列並聯電連接。第一LED晶片陣列有可能包含比第二LED晶片陣列更少的LED晶片。此種電路配置允許LED燈絲展現「暖調光」。
基板之透射率有可能為2%至70%。
100:LED燈絲之燈具
102:連接器基座
104:透光包殼
106:LED燈絲支架
108i:可調式LED燈絲
108ii:可調式LED燈絲
108iii:可調式LED燈絲
108iv:可調式LED燈絲
110:密封容積
112:軸線
114i:第一電接點
114ii:第一電接點
114iii:第一電接點
114iv:第一電接點
116:第一導電線
118i:第二電接點
118ii:第二電接點
118iii:第二電接點
118iv:第二電接點
120:第二導電線
122:基座部分
208:可調式LED燈絲
214a:第一電接點
214b:第一電接點
218a:第二電接點
218b:第二電接點
224:透光基板
226a:第一LED晶片陣列
226b:第二LED晶片陣列
228:正(第一)面
230a:接合線
230b:接合線
232a:接合線
232b:接合線
234:背面
236:光致發光波長轉換塗層
238:光致發光波長轉換塗層
308:色溫可調式LED燈絲
324:基板
326a:第一LED晶片陣列
326b:第二LED晶片陣列
328:正面
334:背面
338:光致發光塗層
340:光致發光層
342:光致發光層
344:光致發光層
346:光致發光層
348:合併發光
350:合併發光
408:色溫可調式LED燈絲
424:基板
426a:第一LED晶片陣列
426b:第二LED晶片陣列
428:正面
434:背面
436:光致發光波長轉換塗層
438:光致發光塗層
440:光致發光層
442:光致發光層
444:光致發光層
446:光致發光層
448:合併發光
450:合併發光
452:光漫射層
508:色溫可調式LED燈絲
524:基板
526a:第一LED陣列
526b:第二LED陣列
528:正面
534:背面
536:光致發光波長轉換塗層
538:光致發光塗層
540:光致發光層
542:光致發光層
544:光致發光層
546:光致發光層
548:合併發光
550:合併發光
554:光致發光層
556:光致發光層
608:色溫可調式LED燈絲
624:基板
626a:第一LED陣列
626b:第二LED陣列
628:正面
634:背面
636:光致發光波長轉換塗層
640:光致發光層
642:光致發光層
648:合併發光
650:合併發光
658:光致發光層
660:合併發光
726a:第一LED陣列
726b:第二LED陣列
754:第一驅動電路配置
756:第二驅動電路配置
766:電阻性組件/電阻器
I:電流
Ia:電流
Ib:電流
在結合附圖審閱對本發明之特定實施例的以下描述後，本
發明之此等及其他態樣及特徵對於一般熟習此項技術者將變得顯而易見，其中：圖1A及圖1B分別說明根據本發明之一實施例的四個LED燈絲A-系列(A19)燈具之部分橫截面A-A側視圖及平面視圖；圖2A及圖2B分別說明根據本發明之實施例用於圖1A及圖1B之燈具中的色溫可調式LED燈絲之示意性橫截面側視圖B-B及部分剖視平面圖；圖3及圖4為根據本發明之實施例包含「單層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲的示意性橫截面端視圖C-C；圖5為根據本發明之一實施例包含「雙層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲的示意性橫截面端視圖C-C；圖6為根據本發明之一實施例包含「單層」及「雙層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲的示意性橫截面端視圖C-C；圖7A為與圖3至圖6之色溫可調式LED燈絲一起使用之驅動電路配置的示意圖，該驅動電路配置對第一及第二LED陣列具有獨立的功率控制；圖7B為與圖3至圖6之色溫可調式LED燈絲一起使用之第二驅動電路配置的示意圖，該第二驅動電路配置展現「暖調光」；圖8A至圖8C為根據圖7B之第一「暖調光」LED燈絲之測試資料，且分別展示：(i)LED燈絲之第一及第二LED陣列的電流/電壓特徵，(ii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列的電流Ia及Ib(mA)，及(iii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列之電流Ia及Ib的電流比Ix/I(%)；及
圖9A至圖9C為根據圖7B之第二「暖調光」LED燈絲之測試資料，且分別展示：(i)LED燈絲之第一及第二LED陣列的電流/電壓特徵，(ii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列的電流Ia及Ib(mA)，及(iii)隨燈絲功率功率而變化之流經第一及第二LED陣列之電流Ia及Ib的電流比Ix/I(%)。
本申請案主張2019年3月18日申請之標題為「PHOTOLUMINESCENCE LAYER LIGHT EMITTING DEVICE」的美國臨時申請案第62/820,249號、2019年4月9日申請之標題為「LED-FILAMENTS AND LED-FILAMENT LAMPS」的美國臨時申請案第62/831,699號、2019年8月13日申請之標題為「LED-FILAMENTS AND LED-FILAMENT LAMPS」的美國實用申請案序列號16/540,019、2019年11月28日申請之標題為「TUNABLE LED-FILAMENTS AND TUNABLE LED-FILAMENT LAMPS」的美國臨時申請案第62/941,735號及2019年11月28日申請之標題為「TUNABLE LED-FILAMENTS AND TUNABLE LED-FILAMENT LAMPS」的美國臨時申請案第62/941,734號之優先權，其中之各者特此以全文引用之方式併入。
現將參看圖式詳細地描述本發明之實施例，該等圖式提供為本發明之說明性實例從而使熟習此項技術者能夠實踐本發明。值得注意地，以下圖式及實例並不意謂將本發明之範疇限於單一實施例，而其他實施例藉助於所描述或所說明元件中之一些或全部的互換為可能的。此外，在可使用已知組件來部分或完全地實施本發明之某些元件時，僅將描述理
解本發明必需之此類已知組件之彼等部分，且將省略此類已知組件之其他部分的詳細描述以免混淆本發明。在本說明書中，展示單數組件之實施例不應視為限制性的；實情為，除非本文中另有明確陳述，否則本發明意欲涵蓋包括複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，除非如此明確闡述，否則申請人不意欲將本說明書或申請專利範圍中之任何術語歸結於不常見或特定涵義。此外，本發明涵蓋本文中藉助於說明提及之已知組件的當前及未來已知等效物。在整個本說明書中，圖號在前的相同附圖標號用於表示相同部件。
圖1A及圖1B分別說明根據本發明之一實施例所形成之LED燈絲A-系列燈具(燈泡)100之貫穿A-A的部分橫截面側視圖及部分剖視平面視圖。LED燈絲之燈具(燈泡)100意欲為傳統白熾A19燈泡的節能替代物，且可經組態以產生550 lm之光，其CCT為2700K且通用顯色指數CRI Ra為至少80。LED燈絲之燈具經標稱額定為4W。眾所周知，A系列燈具為最常見燈具類型且A19燈具在其最寬點為2 3/8吋(19/8吋)寬且長度為約4 3/8吋。
LED燈絲之燈具100包含連接器基座102、透光包殼104；LED燈絲支架106及四個可調式LED燈絲108 i 、108 ii 、108 iii 、108 iv 。
在一些實施例中，LED燈絲之燈具100可經組態用於如北美所使用之110V(r.m.s.)AC(60Hz)主電源下運行。舉例而言且如所說明，LED燈絲之燈具100可包含E26(Φ26mm)連接器基座(Edison螺旋燈座)102，其能夠使用標準電照明螺旋插座將燈具直接連接至主電源。應瞭解，視預期應用而定，可使用其他連接器基座，諸如(例如)在英國(United Kingdom)、愛爾蘭(Ireland)、澳大利亞(Australia)、紐西蘭(New
Zealand)及大英國協(British Commonwealth)各地區常用的雙觸點卡口連接器(亦即B22d或BC)或如在歐洲(Europe)所使用之E27(Φ27mm)螺旋基座(Edison螺旋燈座)。連接器基座102可容納用於運行LED燈絲之燈具的整流器或其他驅動電路(未展示)。
將透光包殼104連接至連接器102。透光包殼104及LED燈絲支架106可包含玻璃。包殼104界定LED燈絲108 i 至108 iv 位於其中之密封容積110。包殼104可額外併入或包括光漫射(散射)材料層，該材料諸如(例如)氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO2)、硫酸鋇(BaSO4)、氧化鎂(MgO)、二氧化矽(SiO2)或氧化鋁(Al2O3)之粒子。
形式為直線形(條帶或細長形)之LED燈絲108 i 至108 iv 經定向使得其伸長方向大體平行於燈具100之軸線112。在此實施例中，LED燈絲108 i 至108 iv 圍繞玻璃燈絲支架106沿圓周等距間隔開(圖1B)，但應瞭解，在其他實施例中，LED燈絲可不圍繞玻璃支架等距間隔開。遠離連接器基座102之每一各別LED燈絲108 i 至108 iv 之第一端上的第一電接點114 i 至114 iv 電學地及機械地連接至第一導電線116，該第一導電線116沿LED燈絲支架106之軸線向下傳遞至連接器基座102。接近連接器基座102之各LED燈絲108 i 至108 iv 之第二端上的第二電接點118 i 至118 iv 電學地及機械地連接至第二導電線120，該第二導電線120經由LED燈絲支架106之基座部分122傳遞至連接器基座102。如所說明，LED燈絲108 i 至108 iv 可並聯電連接。
如上文所描述，根據本發明之實施例之可調式LED燈絲在相同基板上包含兩個LED晶片陣列(LED陣列)，其經由使用各種結構之光致發光材料經組態以產生兩種不同色彩/色溫的光。在本說明書中，第一
LED陣列產生具有第一色溫之光且第二LED晶片陣列產生具有第二更高色溫(亦即較冷色)的光。
現在參看圖2A及圖2B描述根據本發明之實施例的可調式LED燈絲，該等圖式分別展示根據本發明之實施例之可調式LED燈絲208的貫穿B-B之橫截面側視圖及部分剖視平面視圖。
LED燈絲208包含透光基板224，其具有直接安裝至正(第一)面228之第一及第二發藍光(465nm)之未封裝LED晶片(晶粒)陣列226a、226b(複數個)。出於簡潔起見，第一及第二LED晶片陣列將分別稱為第一及第二LED陣列。在本說明書中，後綴a及b用於指示分別與LED晶片陣列相關聯之LED陣列及特徵(例如，光致發光材料層、接點等)。通常，各LED燈絲之總標稱功率為約0.7至1W。
基板224可在基板224之第一及第二端處之正面228上進一步包含各別第一及第二電接點214a、214b、218a、218b，用於電連接至導電線116、120(圖1A)中之各別者以提供電力來操作LED燈絲。電接點214a、214b、218a、218b可包含銅、銀或其他金屬或透明的電導體，諸如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)。在實施例中，所說明之基板224為平面狀且具有細長形式(條帶)，其中LED晶片陣列226a、226b經組態為線性陣列(串)且沿基板之長度(伸長方向)等距間隔開。如圖2A及圖2B中所指示，LED晶片226a、226b可藉由鄰近於串之LED晶片之間的各別接合線230a、230b及基板之遠端處之LED晶片與其各別電接點214a、214b、218a、218b之間的接合線232a、232b來串聯電連接。
當LED燈絲208用作節能燈泡之一部分時，細長形組態通常為較佳的，此係因為裝置之外觀及發射特徵更接近地類似於白熾燈泡的
傳統燈絲。應注意，LED晶片226a、226b未封裝且自其頂面及底面(基座)發射光，其中LED晶片之基底表面直接安裝於基板224上。
根據本發明，透光基板224可包含透光且可具有2%至70%之可見光透射率(98%至30%之反射率)的任何材料。基板可包含玻璃、陶瓷材料或塑膠材料，諸如聚丙烯、聚矽氧或丙烯酸。在實施例中，透光基板可包含由透射率為約40%之礬土組成的多孔陶瓷基板。為幫助消散由LED晶片226a、226b產生之熱量，基板224可不僅為透光的，而且亦可為導熱性以幫助消散由LED晶片產生之熱量。適合之導熱性透光材料之實例包括：氧化鎂、藍寶石、氧化鋁、石英玻璃及金剛石。導熱基板之透射率可藉由使基板變薄而增加。為增加機械強度，基板可包含層壓結構，其中導熱層安裝在透光支架(諸如玻璃或塑膠材料)上。為進一步有助於消散熱量，玻璃包殼104(圖1A)內之容積110(圖1A)填充有導熱氣體，諸如氦氣、氫氣或其混合物。
LED燈絲208進一步包含光致發光波長轉換塗層(層)236，其施加至/安置於基板224之正面228上且將其覆蓋，且可視情況包含光致發光波長轉換塗層238，其施加至基板224之第二/背(相對)面234且覆蓋/安置於其上。
根據本發明之實施例，光致發光塗層236包含覆蓋第一LED陣列226a之第一光致發光材料配置(結構)；及覆蓋第二LED陣列226b之第二光致發光材料配置。第一LED晶片陣列以及第一光致發光配置經組態以產生具有第一色溫之光，且第二LED晶片陣列以及第二光致發光配置經組態以產生具有第二較冷色溫之光。光致發光轉換材料可包含一或多種峰值發射波長在520nm至560nm(較佳地540nm至545nm)之範圍內的綠
色至黃色光致發光材料、一或多種峰值發射波長在620nm至650nm之範圍內的橙色至紅色光致發光材料及其組合。下文論述適合之綠色至黃色光致發光材料及橙色至紅色光致發光材料。
現在藉由參看圖3至圖6來描述基板之正面及背面的各種光致發光配置(結構)。
圖3為根據本發明之一實施例包含「單層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲308的示意性橫截面端視圖C-C。在圖3中所說明之實施例中，覆蓋第一LED晶片陣列326a之第一光致發光配置包含：光致發光層340，其包含安置於第一LED陣列326a上之第一光致發光材料，且覆蓋第二LED晶片陣列326b之第二光致發光配置包含：光致發光層342，其包含安置於第二LED陣列326b上之第二光致發光材料。
由於第一及第二光致發光配置各自包含單個光致發光層，此類結構將稱為單層結構。
覆蓋基板324之背面334之光致發光塗層338包含光致發光層344，其包含第三光致發光材料；及光致發光層346，其包含第四光致發光材料。如所說明，含有第三光致發光材料之光致發光層344安置於位置上與第一LED陣列326a一致的基板324之一部分上且將其覆蓋，且含有第四光致發光材料之光致發光層346安置於位置上與第二LED陣列326b一致的基板324之一部分上且將其覆蓋。
選擇第一及第三光致發光材料，使得當由來自第一LED陣列326a之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第一色溫之合併發光348。通常，第一及第三光致發光材料將在組成上極其類似。
選擇第二及第四光致發光材料，使得當由來自第二LED陣列326b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第二較冷色溫之合併發光350。通常，第二及第四光致發光材料將在組成上極其類似。
應瞭解，視由第一及第二LED陣列產生之光的相對比例而定，LED燈絲之色溫可在第一及第二色溫之間調諧。此外，光散射材料之粒子可與光致發光材料合併以減少產生給定發射產物色彩所需的光致發光材料之數量。
可藉由將光致發光層340沈積至第一LED晶片陣列326a上且接著將光致發光層342沈積至第二LED晶片陣列326b上來製造圖3之單層LED燈絲。接著，光致發光層344可沈積於基板324之背面334上以至少覆蓋位置上與第一LED陣列326a一致的基板324之部分，且光致發光層346可沈積於基板324之背面334上以至少覆蓋位置上與第二LED陣列326b一致的基板324之部分。圖3之光致發光結構之特定結構優勢為其易於製造。如所說明，光致發光層340、342、344、346可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。
當要求第一及第二LED陣列產生實質上不同色溫(差異>1500K)之光，例如「暖白色」及「冷白色」時，圖3之LED燈絲可發現特定效用，藉此使LED燈絲能夠在「暖白色」與「冷白色」之間調諧。舉例而言，光致發光層340之光致發光組合物經組態使得第一LED陣列326a與光致發光層340結合產生具有第一色溫之白光，例如「暖白色」(例如，CCT為1500K至3500K)，而第二LED陣列326b與光致發光層342結合產生具有第二更高色溫的白光，例如「冷白色」(例如，CCT為3500K至
7500K)。
圖4為根據本發明之一實施例包含「單層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲408的示意性橫截面端視圖C-C。如同圖3之實施例，覆蓋第一LED晶片陣列426a之第一光致發光配置包含光致發光層440，其包含安置於第一LED陣列426a上之第一光致發光材料，且覆蓋第二LED晶片陣列426b之第二光致發光配置包含光致發光層442，其包含安置於第二LED陣列426b上之第二光致發光材料。在此實施例中，LED燈絲進一步包含光漫射層452，其包含光散射材料之粒子，該光漫射層452安置於第一層440及第二層442上且將其覆蓋。
覆蓋基板424之背面434之光致發光塗層438包含光致發光層444，其包含第三光致發光材料；及光致發光層446，其包含第四光致發光材料。如所說明，含有第三光致發光材料之光致發光層444安置於位置上與第一LED陣列426a一致的基板424之一部分上且將其覆蓋，且含有第四光致發光材料之光致發光層446安置於位置上與第二LED陣列426b一致的基板424之一部分上且將其覆蓋。
選擇第一及第三光致發光材料，使得當由來自第一LED陣列426a之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第一色溫之合併發光448。通常，第一及第三光致發光材料將在組成上極其類似。
選擇第二及第四光致發光材料，使得當由來自第二LED陣列426b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第二較冷色溫之合併發光450。通常，第二及第四光致發光材料將在組成上極其類似。
應瞭解，視由第一及第二LED陣列產生之光的相對比例而定，LED燈絲之色溫可在第一及第二色溫之間調諧。此外，光散射材料之粒子可與光致發光材料合併以減少產生給定發射產物色彩所需的光致發光材料之數量。
可藉由將光致發光層440沈積至第一LED晶片426a陣列上，將光致發光層442沈積至第二LED晶片陣列426b上且接著將光漫射層452沈積至第一層440及第二層442上來製造圖4之單層LED燈絲。接著，光致發光層444可沈積於基板424之背面434上以至少覆蓋位置上與第一LED陣列426a一致的基板424之部分，且光致發光層446可沈積於基板424之背面434上以至少覆蓋位置上與第二LED陣列426b一致的基板424之部分。圖4之光致發光結構之特定結構優勢為其易於製造。如所說明，光致發光層440、442、444、446可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。
圖5為根據本發明之一實施例包含「雙層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲508的示意性橫截面端視圖C-C。在圖5中所說明之實施例中，第一及第二光致發光配置各自包含覆蓋其各別LED陣列之兩個層，「雙層」結構。第一光致發光配置包含：光致發光層540，其包含安置於第一LED陣列526a上之第一光致發光材料；及光致發光層554，其包含安置於光致發光層540上且將其覆蓋之第二光致發光材料。第二光致發光配置包含：光致發光層542，其包含安置於第二LED陣列526b上之第三光致發光材料；及光致發光層556，其包含安置於光致發光層542上且將其覆蓋之第四光致發光材料。
覆蓋基板524之背面534之光致發光塗層538包含光致發光層544，其包含第五光致發光材料；及光致發光層546，其包含第六光致
發光材料。如所說明，含有第五光致發光材料之光致發光層544安置於位置上與第一LED陣列526a一致的基板524之一部分上且將其覆蓋，且含有第六光致發光材料之光致發光層546安置於位置上與第二LED陣列526b一致的基板524之一部分上且將其覆蓋。
選擇LED燈絲之正面上之第一及第二光致發光材料使得當其由來自第一LED陣列526a之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光結合產生具有第一色溫之合併發光548。通常，第一光致發光材料包含紅色光致發光材料。將紅色光致發光材料設置於單獨的光致發光層540中而非與第二光致發光材料混合於單層中之特定優勢為此可減少此類材料之使用。當使用昂貴的窄帶紅色光致發光材料，諸如K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+時，此可提供大量成本節約。選擇LED燈絲之背面上之第五光致發光材料，使得當由來自第一LED陣列526a之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第一色溫之合併發光548。
選擇LED燈絲之正面上之第三及第四光致發光材料，使得當其由來自第二LED陣列526b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第二色溫之合併發光550。通常，第三光致發光材料包含紅色光致發光材料。將紅色光致發光材料設置於單獨的光致發光層542中而非與第四光致發光材料混合於單層中之特定優勢為此可減少此類材料之使用。當使用昂貴的窄帶紅色光致發光材料，諸如K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+時，此可提供大量成本節約。選擇LED燈絲之背面上之第六光致發光材料，使得當由來自第二LED陣列526b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激
發光組合產生具有第二色溫之合併發光550。
應瞭解，視由第一及第二LED陣列產生之光的相對比例而定，LED燈絲之色溫可在第一及第二色溫之間調諧。此外，光散射材料之粒子可與光致發光材料合併以減少產生給定發射產物色彩所需的光致發光材料之數量。
可藉由將光致發光層540沈積至第一LED晶片陣列526a上，將光致發光層554沈積至光致發光層540上，將光致發光層542沈積至第二LED晶片陣列326b上且將光致發光層556沈積至光致發光層542上來製造圖5之雙層LED燈絲。接著，光致發光層544可沈積於基板524之背面534上以至少覆蓋位置上與第一LED陣列526a一致的基板524之部分，且光致發光層546可沈積於基板524之背面534上以至少覆蓋位置上與第二LED陣列526b一致的基板524之部分。如所說明，光致發光層540、542、544、546、554、556可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。
當要求第一及第二LED陣列產生實質上不同色溫(差異>1500K)之光，例如「暖白色」及「冷白色」時，圖5之LED燈絲可發現特定效用，藉此使LED燈絲能夠在「暖白色」與「冷白色」之間調諧。舉例而言，光致發光層540及554之光致發光組合物可經組態使得第一LED陣列526a與光致發光層540、554結合產生具有第一色溫之白光，例如「暖白色」(例如，CCT為1800K至2500K)，而第二LED陣列526b與光致發光層542、556結合產生具有第二更高色溫的白光，例如「冷白色」(例如，CCT為3000K至4000K)。在一種此類LED燈絲中，光致發光層540、542可包含例如大部分橙色至紅色光致發光材料，諸如KSF及/或CASN，且光致發光層554可包含GNYAG之混合物且視情況包含橙色至紅色光致發光
材料。
圖6為根據本發明之一實施例包含「雙層」及「單層」光致發光配置之色溫可調式LED燈絲608的示意性橫截面端視圖C-C。在圖6中所說明之實施例中，覆蓋第一LED陣列之第一光致發光配置包含「雙層」結構，而覆蓋第二LED陣列之第二光致發光配置包含「單層」結構。
在圖6之實施例中，包含第一光致發光材料之光致發光層640安置於第一LED陣列626a上，且包含第二光致發光材料之光致發光層642安置於光致發光層640及第二LED陣列626b上且將其覆蓋。在此實施例中，第一光致發光配置由光致發光層640、642之組合構成且因此包含「雙層」結構。第二光致發光配置僅由光致發光層642構成且因此包含「單層」。
基板624之背面634可覆蓋有包含第三光致發光材料之光致發光層658。
選擇LED燈絲之正面上之第一及第二光致發光材料，使得當其僅由來自第一LED陣列626a之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第一色溫之合併發光648。第一光致發光材料可包含大部分橙色至紅色光致發光材料。
選擇LED燈絲之正面上之第二光致發光材料，使得當其僅由來自第二LED陣列626b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第二色溫之合併發光650。
選擇LED燈絲之背面上之第三光致發光材料，使得當其由來自第一LED陣列626a及第二LED陣列626b之藍光激發時，其產生綠色至紅色的光，該光與未經轉換之藍色激發光組合產生具有第一與第二色溫
之間的第三色溫之合併發光660。
由於光致發光層642覆蓋光致發光層640，此可改善光之混合且提高所發射光的色彩均勻性。
應瞭解，視由第一及第二LED陣列產生之光的相對比例而定，LED燈絲之色溫可在第一及第二色溫之間調諧。此外，光散射材料之粒子可與光致發光材料合併以減少產生給定發射產物色彩所需的光致發光材料之數量。
可藉由首先將光致發光層640沈積至第一LED陣列626a上，且接著將光致發光層642沈積於第一光致發光層640及第二LED陣列626b上來製造圖6之LED燈絲。接著光致發光層658可沈積於其上以覆蓋基板624之背面634。如所說明，光致發光層640、642、644可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。圖6之光致發光配置之結構的特定優勢為其易於製造，此係因為其僅包含亦使其結構上穩固的兩個層。
當要求第一及第二LED陣列產生類似(差異<1500K)，尤其較低(較暖)色溫之光，例如「暖白色」至「琥珀色」及較冷「暖白色」時，圖6之LED燈絲可發現特定效用，藉此使LED燈絲能夠在「琥珀色」與「暖白色」之間調諧。此種色彩調諧之範圍對於「暖調光」為高度符合需要的。舉例而言，光致發光層640及642之光致發光組合物可經組態，使得當由來自第一LED陣列之藍光激發時，光致發光層640、642產生具有第一色溫之光，例如「暖白色」(例如，CCT為1500K至2500K)，當由來自第二LED陣列之藍光激發時產生具有第二更高色溫的光，例如較冷「暖白色」(例如，CCT為3000K至4000K)且當由來自第一及第二LED陣列之藍光同樣激發時產生具有中間色溫，例如2700K的光。
儘管在前述實施例中之每一者中，為了易於製造及降低成本，第一及第二LED晶片陣列安裝在基板之相同面上，但設想在其他實施例中將第一及第二LED晶片陣列安裝於基板之相對面上。
在本發明之各種實施例中且為減少光致發光材料使用，LED燈絲可進一步包含光散射材料之粒子，諸如(例如)氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO2)、硫酸鋇(BaSO4)、氧化鎂(MgO)、二氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鋯(ZrO2)或其混合物之粒子。光散射材料之粒子可作為與光致發光材料中之任一者的混合物提供及/或提供於與光致發光材料層接觸之單獨層中。
光散射材料之粒子與光致發光材料夾雜增加生成激發光之LED與光致發光材料之粒子的碰撞次數，從而增強光致發光產生，其減少光致發光材料使用量。咸信，平均每10,000個光子與光致發光材料之交互作用中僅有1個導致光致發光吸收及產生。大部分(約99.99%)光子與光致發光材料粒子的交互作用導致光子散射。由於光散射材料之夾雜增加碰撞次數，所以此增加光致發光產生之機率，其減少光致發光材料使用量以產生所選擇之發射強度。
綠色至黃色光致發光材料
在本專利說明書中，寬帶綠色至黃色光致發光材料係指產生峰值發射波長(λpe)在約520nm至約560nm之範圍內之光的材料，該光在可見光譜之黃色/綠色至綠色區域中。較佳地，綠色光致發光材料具有寬發射特徵且較佳地具有約50nm與約120nm之間的半高全寬(Full Width Half Maximum；FWHM)。綠色光致發光材料可包含任何光致發光材料，諸如(例如)基於石榴石之無機磷光體材料、矽酸鹽磷光體材料及氮氧
化物磷光體材料。適合之綠色磷光體之實例在表1中給出。
在一些實施例中，綠色光致發光材料包含具有通用組成Y3(Al1-yGay)5O12：Ce(YAG)的經鈰活化之釔鋁石榴石磷光體，其中0<y<1，其峰值發射波長在520nm至543nm之範圍內且FWHM為約120nm。在本專利說明書中，符號YAG#代表磷光體類型-基於YAG之磷光體-後接以奈米為單位之峰值發射波長(#)。舉例而言，YAG535表示峰值發射波長為535nm之YAG磷光體。綠色光致發光材料可包含具有通用組成(Y,Ba)3(Al,Ga)5O12：Ce(YAG)的經鈰活化之釔鋁石榴石磷光體。在一些實施例中，綠色光致發光材料可包含峰值發射波長為516nm至560nm且FWHM為約120nm之具有通用組成Lu3Al5O12：Ce(GAL)的鋁酸鹽(LuAG)磷光體。在本專利說明書中，符號GAL#代表磷光體類型(GAL)-基於LuAG之磷光體-後接以奈米為單位之峰值發射波長(#)。舉例而言，GAL520表示峰值發射波長為520nm之GAL磷光體。適合之綠色磷光體在表1中給出。
綠色矽酸鹽磷光體之實例包括具有通用組成(Ba,Sr)2SiO4：Eu的經銪活化之鄰矽酸鹽磷光體，諸如(例如)來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之G、EG、Y及EY系列磷光體，其峰值發射波長在507nm至570nm之範圍內且FWHM為約70nm至約80nm。適合之綠色磷光體在表1中給出。
在一些實施例中，綠色磷光體可包含如標題為「Green-Emitting (Oxy)Nitride-Based Phosphors and Light Emitting Devices Using the Same」之美國專利US 8,679,367中所教示之發綠光之氮氧化物磷光體，其特此以其全文引入之併入。此種發綠光之氮氧化物(ON)磷光
體可具有通用組成Eu2+：M2+Si4AlOxN(7-2x/3)，其中0.1
x
1.0且M2+為選自由以下組成之群的一或多種二價金屬：Mg、Ca、Sr、Ba及Zn。在本專利說明書中，符號ON#代表磷光體類型(氮氧化物)，後接以奈米為單位之峰值發射波長(λpe)(#)。舉例而言，ON495表示峰值發射波長為495nm之綠色氮氧化物磷光體。
橙色至紅色光致發光材料
窄帶紅色光致發光材料
在本專利說明書中，窄帶紅色光致發光材料係指響應於激發光之刺激而產生峰值發射波長在610nm至655nm之範圍內之光的光致發光材料；該光為在可見光譜之紅色區域中之光且具有窄發射特徵，其半高全寬(FWHM)發射強度在約5nm與約50nm之間(小於約50nm)。如上文所描述，窄帶紅色光致發光材料可包含經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其安置於LED晶片安裝於其上之基板之正面上且將其覆蓋。窄帶紅色經錳活化之氟化物光致發光材料之實例為經錳活化之六氟矽酸鉀磷光體
(KSF)-K2SiF6：Mn4+(KSF)。其他經錳活化之磷光體可包括：K2GeF6：Mn4+(KGF)及K2TiF6：Mn4+(KTF)。
寬帶紅色光致發光材料
在本專利說明書中，寬帶紅色光致發光材料(亦稱為未經錳活化之氟化物紅色光致發光材料)係指響應於激發光之刺激而產生峰值發射波長在600nm至640nm之範圍內之光的光致發光材料；該光為在可見光譜之橙色至紅色區域中之光且具有寬的發射特徵，其半高全寬(FWHM)發射強度大於約50nm。如上文所描述，寬帶紅色光致發光材料可包含經稀土活化之紅色光致發光材料。寬帶紅色光致發光材料(未經錳活化之氟化物紅色光致發光材料)表示紅色光致發光材料，其晶體結構為除窄帶紅色光致發光材料(經錳活化之氟化物光致發光材料)以外的晶體結構，諸如(例如)經稀土活化之紅色光致發光材料，且可包含可由藍光激發且可經操作以發射峰值發射波長λp在約600nm至約640nm之範圍內之光的任何此類紅色光致發光材料。經稀土活化之紅色光致發光材料可包括例如經銪活化之基於氮化矽之磷光體、α-SiAlON、基於第IIA/IIB族硒化物硫化物之磷光體或基於矽酸鹽之磷光體。紅色磷光體之實例在表2中給出。
在一些實施例中，經銪活化之基於氮化矽之磷光體包含通式CaAlSiN3：Eu2+之氮化鈣鋁矽磷光體(CASN)。CASN磷光體可夾雜有其他元素，諸如鍶(Sr)，通式(Sr,Ca)AlSiN3：Eu2+。在本專利說明書中，符號CASN#代表磷光體類型(CASN)，後接以奈米為單位之峰值發射波長(λpe)(#)。舉例而言，CASN625表示峰值發射波長為625nm之紅色CASN磷光體。
在一實施例中，經稀土活化之紅色磷光體可包含如標題為
「Red-Emitting Nitride-Based Calcium-Stabilized Phosphors」之美國專利US 8,597,545中所教示之發紅光之磷光體，其特此以其全文引用之方式併入。此種紅色發射磷光體包含由化學式MaSrbSicAldNeEuf表示之基於氮化物的組合物，其中：M為Ca，且0.1
a
0.4；1.5<b<2.5；4.0
c
5.0；0.1
d
0.15；7.5<e<8.5；及0<f<0.1；其中a+b+f>2+d/v且v為M之價態。
替代地，經稀土活化之紅色磷光體可包含如標題為「Red-Emitting Nitride-Based Phosphors」之美國專利US 8,663,502中所教示之發紅光之基於氮化物的磷光體，其特此以其全文引用之方式併入。此種發紅光之磷光體包含由化學式M(x/v)M' 2Si5-xAlxN8：RE表示之基於氮化物的組合物，其中：M為具有價態v之至少一種單價、二價或三價金屬；M'為以下中之至少一者：Mg、Ca、Sr、Ba及Zn；且RE為以下中之至少一者：Eu、Ce、Tb、Pr及Mn；其中x滿足0.1
x<0.4，且其中該發射紅光之磷光體的通用結晶結構為M' 2Si5N8：RE，Al取代該通用結晶結構內之Si，且M實質上位於該通用結晶結構內之間隙位點處。
經稀土活化之紅色磷光體亦可包括基於第IIA/IIB族硒化物硫化物之磷光體。基於第IIA/IIB族硒化物硫化物之磷光體材料的第一實例具有組成MSe1-xSx：Eu，其中M為以下中之至少一者：Mg、Ca、Sr、Ba及Zn，且0<x<1.0。此磷光體材料之特定實例為CSS磷光體(CaSe1-xSx：Eu)。CSS磷光體之細節提供於2016年9月30日申請之共同待決之美國專利申請公開案第US2017/0145309號中，其特此以全文引用之方式併入。描述於美國專利公開案US2017/0145309中之CSS紅色磷光體可用於本發明中。可藉由改變組成中之S/Se比率將CSS磷光體之發射峰值波長自
600nm調諧至650nm，且展現FWHM在約48nm至約60nm之範圍內的窄帶紅色發射光譜(更長的峰值發射波長通常具有更大FWHM值)。在本專利說明書中，符號CSS#代表磷光體類型(CSS)，後接以奈米為單位之峰值發射波長(#)。舉例而言，CSS615表示峰值發射波長為615nm之CSS磷光體。
在一些實施例中，經稀土活化之紅色磷光體可包含如標題為「Silicate-Based Orange Phosphors」之美國專利US 7,655,156中所教示之發橙光之基於矽酸鹽的磷光體，其特此以全文引用之方式併入。此種發橙光之基於矽酸鹽的磷光體可具有通用組成(Sr1-xMx)yEuzSiO5，其中0<x
0.5，2.6
y
3.3，0.001
z
0.5且M為選自由以下組成之群的一或多種二價金屬：Ba、Mg、Ca及Zn。在本專利說明書中，符號O#代表磷光體類型(橙色矽酸鹽)，後接以奈米為單位之峰值發射波長(λpe)(#)。舉例而言，O600表示峰值發射波長為600nm之橙色矽酸鹽磷光體。
圖7A為與圖3至圖6之色溫可調式LED燈絲一起使用之第一驅動電路配置754的示意圖，該第一驅動電路配置754對第一及第二LED陣列具有獨立的功率控制。在電路配置754中，第一及第二LED陣列
726a、726b各自包含一串串聯電連接之LED。如上文所描述，第一LED陣列726a與其各別光致發光配置結合產生具有第一色溫(較暖)的光，而第二LED陣列726b與其各別光致發光配置結合產生具有第二更高色溫(即較冷)的光。如所指示，第一及第二LED陣列可具有相同數目的LED。由於施加至LED陣列中之各者的電力(例如，電流Ia及Ib)可獨立地控制，所以可藉由控制流經各LED串之相對功率(電流)來調諧由LED燈絲產生之光的色彩。應瞭解，可藉由用於產生適當驅動電流I a 及I b 之驅動電路來操作LED燈絲以展現「暖調光」，即隨著LED燈絲之功率減小(「調暗」)，由LED燈絲產生之光的色溫降低(亦即變得較暖)。此類驅動電路可容納於LED燈絲燈泡之連接器/基座102(圖1A)內。
圖7B為與圖3至圖6之色溫可調式LED燈絲一起使用之第二驅動電路配置756的示意圖，該第二驅動電路配置756在不使用額外電路之情況下提供「暖調光」。在電路配置756中，第一LED陣列726a包含與電阻性組件(電阻器)766串聯連接之一串串聯電連接的LED且第二LED陣列726b包含一串串聯電連接之LED。第一LED陣列726a/電阻器766及第二LED陣列726b並聯電連接。如圖7B中所指示，第一LED陣列726a中之LED數目可低於第二LED陣列726b中之LED數目。電阻器766通常安裝在LED燈絲之基板上。如上文所描述，第一LED陣列726a與其光致發光配置結合產生具有第一色溫(較暖)的光，而第二LED陣列726b與其光致發光配置結合產生具有第二更高色溫(較冷)的光。在各串中具有不同數目之LED及將電阻器766添加於第一串中之效應為流經第一及第二LED之施加至LED燈絲之電流I(分別為I a 及I b )的相對比例隨所施加之功率(電流I)而變化。在低功率(電流)下，亦即相當於LED燈絲變暗，更多或甚至大部分
比例之電流I流經第一LED陣列726a且LED燈絲由此產生主要為較暖色彩的光。隨著電流I增加，電阻器766兩端之電壓降增加，其相對於流經第二LED陣列之電流I b 的比例減小流經第一LED陣列之電流I a 的比例且LED燈絲產生變得越來越冷(更高色溫)之光。藉由適當組態第一及第二陣列中之LED數目之相對差異及電阻器766的電阻，LED燈絲可經組態使得在全功率下，更多或大部分比例之電流I b 通過第二LED陣列726b且LED燈絲由此產生主要為較冷色彩的光。圖7B之配置的特定益處為利用此類LED燈絲的LED燈絲之燈泡可使用習知的調光器來操作且展現「暖調光」。
圖8A至圖8C為根據圖7B之第一「暖調光」LED燈絲之測試資料，且分別展示：(i)LED燈絲之第一及第二LED陣列的電流/電壓(I x /V)特徵，(ii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列的電流I a 及I b (mA)，及(iii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列之電流I a 及I b 的電流比I x /I(%)。在此實例中，第一LED陣列726a包含二十四個LED晶片及400Ω電阻器766且第二LED陣列726b包含二十六個LED晶片。參看圖8A，應注意由於電阻器766之存在，第一LED陣列(較暖)之電流/電壓(I a /V)特徵具有一般線形特徵。此與第二LED陣列(較冷)之電流/電壓(I b /V)特徵形成對比，如所預期的，其展現典型以指數方式增加的LED特徵。其係由於此等使「暖調光」成為可能之不同特徵。參看圖8B，應注意隨著施加至LED燈絲之電流I增加，流經第一LED陣列之電流I a 增加且在約15mA的最大(飽和)值處變平，而流經第二LED陣列之電流I b 持續增加。如可自圖8C看出，就電流而言，在低功率(0.05W至0.3W-5%至10%最大功率)下，對應於調光，幾乎100%的電流I流經第一LED陣列且LED燈絲產生暖色的光。隨著LED燈絲之功率增加，流經第一LED陣
列之電流I a 減小，而流經第二LED陣列之電流I b 增加。在最大功率(約3W)下，約30%的電流I流經第一LED陣列且大部分(70%)電流I流經第二LED陣列。因此，在最大功率下，LED燈絲產生較冷(亦即更高CCT)色彩之光。
圖9A至圖9C為根據圖7B之第二「暖調光」LED燈絲之測試資料，且分別展示：(i)LED燈絲之第一及第二LED陣列的電流/電壓(I x /V)特徵，(ii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列的電流Ia及Ib(mA)，及(iii)隨燈絲功率(W)而變化之流經第一及第二LED陣列之電流Ia及Ib的電流比Ix/I(%)。在此實例中，第一LED陣列726a包含二十四個LED晶片及200Ω電阻器且第二LED陣列726b包含二十六個LED晶片。此等圖式指示可如何使用電阻器766之電阻來選擇在最大功率(約4W)下流經第一及第二LED陣列的相對電流且藉此選擇在最大功率下由LED燈絲產生之光的色彩。如可自圖9A看出，減小電阻器766之電阻之效應為第一LED陣列之電流/電壓(I a /V)特徵的斜率增加。此導致第一LED陣列目前在全功率下具有約30mA之最大(飽和)值。因此，在全功率下，LED燈絲將產生在較暖與較冷色彩之間的CCT光。
前綴# =圖號
#00 LED燈絲之燈具
#02 連接器基座
#04 包殼
#06 LED燈絲支架
#08 LED燈絲
#10 容積
#12 燈具軸線
#14 第一電接點
#16 第一導線
#18 第二電接點
#20 第二導線
#22 LED燈絲支架之基座部分
#24 透光基板
#26 LED晶片
#28 基板之正面
#30 接合線
#32 接合線
#34 基板之背面
#36 基板之正面上之光致發光波長轉換塗層
#38 基板之背面上之光致發光波長轉換塗層
#40 光致發光層(正面)
#42 光致發光層(正面)
#44 光致發光層(背面)
#46 光致發光層(背面)
#48 第一色溫之合併發光
#50 第二色溫之合併發光
#52 光漫射層
#54 光致發光層(正面)
#56 光致發光層(正面)
#58 光致發光層(背面)
#60 第三色溫之合併發光
#62 第一驅動電路配置
#64 第二驅動電路配置
#66 電阻器
208:可調式LED燈絲
214a:第一電接點
214b:第一電接點
218a:第二電接點
218b:第二電接點
224:透光基板
226a:第一LED晶片陣列
226b:第二LED晶片陣列
230a:接合線
230b:接合線
232a:接合線
232b:接合線
236:光致發光波長轉換塗層
Claims (19)
- 一種LED燈絲，其包含： 透光基板； 第一LED晶片陣列，其在該基板之正面上； 第二LED晶片陣列，其在該基板之該正面上； 第一光致發光配置，其覆蓋該第一LED晶片陣列；以及 第二光致發光配置，其覆蓋該第二LED晶片陣列； 其中該第一LED晶片陣列及該第一配置產生具有第一色溫之光且該第二LED晶片陣列及該第二配置產生具有第二色溫之光。
- 如請求項1之LED燈絲，其中該第一色溫為1500K至3500K，且該第二色溫為3500K至7500K。
- 如請求項1之LED燈絲，其中該第一色溫為1800K至2500K，且該第二色溫為3000K至4000K。
- 如請求項1至3中任一項之LED燈絲，其中該第一配置包含第一層，其具有安置於該第一LED晶片陣列上之第一光致發光材料，且該第二配置包含第二層，其具有安置於該第二LED晶片陣列上之第二光致發光材料。
- 如請求項4之LED燈絲，其包含漫射層，該漫射層包含光散射材料之粒子，其中該漫射層安置於該第一及第二層上。
- 如請求項4之LED燈絲，其中該第一光致發光材料包含紅色光致發光材料，且其中該第一配置進一步包含第三層，該第三層具有安置於該第一層上之第三光致發光材料。
- 如請求項6之LED燈絲，其中該第二光致發光材料包含紅色光致發光材料，且其中該第二配置進一步包含第四層，該第四層具有安置於該第二層上之第四光致發光材料。
- 如請求項3之LED燈絲，其包含第五層，該第五層具有安置於該基板之背面上且位置上與該第一LED晶片陣列一致的第五光致發光材料；及第六層，該第六層包含安置於該基板之背面上且位置上與該第二LED晶片陣列一致的第六光致發光材料。
- 如請求項1至3中任一項之LED燈絲，其包含第一層，該第一層具有安置於該第一LED晶片陣列上之第一光致發光材料；及第二層，該第二層具有安置於該第一層及該第二LED晶片陣列上的第二光致發光材料，其中該第一配置包含該第一及第二第一光致發光材料且該第二配置包含該第二光致發光材料。
- 如請求項9之LED燈絲，其包含第三層，該第三層具有安置於該基板之該背面上的第三光致發光材料。
- 如請求項4之LED燈絲，其中該等層中之至少一者包含光散射材料之粒子。
- 如請求項1至3中任一項之LED燈絲，其中該等光致發光材料中之至少一者包含以下中之至少一者：綠色至黃色光致發光材料、窄帶紅色光致發光材料、寬帶紅色光致發光材料及其組合。
- 如請求項12之LED燈絲，其中該窄帶紅色光致發光材料為以下中之至少一者：K2 SiF6 :Mn4+ 、K2 GeF6 :Mn4+ 及K2 TiF6 :Mn4+ 。
- 如請求項12之LED燈絲，其中該寬帶紅色光致發光材料包含經稀土活化之紅色光致發光材料。
- 如請求項14之LED燈絲，其中該經稀土活化之紅色光致發光材料為以下中之至少一者：基於氮化物之磷光體材料，其具有通用組成AAlSiN3 :Eu2+ ，其中A為Ca、Sr或Ba中之至少一者；基於硫之磷光體材料，其具有通用組成(Ca1-x Srx )(Se1-y Sy ):Eu2+ ，其中0 ≤ x ≤ 1及0 ＜ y ≤ 1；以及基於矽酸鹽之磷光體材料，其具有通用組成(Ba1-x Srx )3 SiO5 :Eu2+ ，其中0 ≤ x ≤ 1。
- 如請求項1至3中任一項之LED燈絲，其中該第一及第二LED晶片陣列各自分別包含串聯電連接LED晶片之線性陣列。
- 如請求項16之LED燈絲，其進一步包含與該第一LED晶片陣列串聯連接之電阻性組件，且其中該第一及第二陣列並聯電連接。
- 如請求項17之LED燈絲，其中該第一LED晶片陣列包含比該第二LED晶片陣列更少的LED晶片。
- 如請求項1至3中任一項之LED燈絲，其中該基板之透射率為2%至70%。
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