TWI741532B - Led燈絲及led燈絲之燈具 - Google Patents

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Abstract

一種LED燈絲，其包含：部分透光基板；LED晶片陣列，其在該基板之正面上；第一寬帶綠色至紅色光致發光材料及第一窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其覆蓋該LED晶片陣列及該基板之該正面；以及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料，其覆蓋該基板之背面。該LED燈絲在該基板之背面上可不包含窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，或在該基板之背面上可包含第二窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其量高達該基板之背面上之總紅色光致發光材料含量的5 wt%。

Description

LED燈絲及LED燈絲之燈具
本發明之實施例係關於LED燈絲及LED燈絲之燈具。更特定而言，儘管未排除，但本發明係關於產生通用顯色指數CRI Ra為至少80之光的LED燈絲及LED燈絲之燈具。
發白光之LED (「白色LED」)包括一或多種光致發光材料(通常為無機磷光體材料)，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以替換習知的螢光燈、緊湊型螢光燈及白熾燈。
最近，已開發出LED燈絲之燈具，其包含視覺外觀類似於傳統白熾燈之燈絲的LED燈絲。通常為2吋(52 mm)長之LED燈絲包含玻璃上晶片(Chip-On-Glass；COG)裝置，其具有安裝在透光玻璃基板之一個面上之低功率LED晶片陣列(複數個)。用經磷光體浸染之囊封物(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)。將經相同磷光體浸染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。
窄帶紅色磷光體諸如(例如)經錳活化之氟化物磷光體(諸如K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)、K2 TiF6 :Mn4+ (KTF)及K2 GeF6 :Mn4+ (KGF))具有極窄的紅色光譜(用於其主要發射譜線之小於10 nm的半高全寬)，該光譜使其高度適用於在通用照明應用中實現高亮度(比寬帶紅色磷光體(諸如經銪活化之紅色氮化物磷光體材料，諸如CASN-CaAlSiN3 :Eu)更亮約25%)及高CRI Ra。儘管經錳活化之氟化物光致發光材料為高度需要的，但存在缺陷使其用於LED燈絲具有挑戰性。舉例而言，經錳活化之氟化物磷光體之吸收能力實質上低於(通常約為第十)目前用於LED燈絲中的經銪活化之紅色氮化物磷光體材料之吸收能力。因此，為實現相同目標色點，經錳活化之氟化物磷光體之使用量通常可比相應的經銪活化之紅色氮化物磷光體之使用量大5至20倍。由於經錳活化之氟化物磷光體比經銪活化之紅色氮化物磷光體明顯更貴(更貴至少五倍)，磷光體使用量的增加顯著增加製造成本。此外，與封裝LED相比，由於在燈絲之各側上需要等量的磷光體，此加倍了經錳活化之氟化物光致發光材料之使用量。由於更高使用率及更高成本，使用窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體對於LED燈絲過於昂貴。
本發明之實施例係關於與LED燈絲及LED燈絲之燈具相關的改良，且特定言之，儘管未排除，但在不損害亮度及CRI Ra之情況下，經由新穎的磷光體封裝結構來降低LED燈絲的製造成本以提高經錳活化之氟化物光致發光材料之藍色吸收效率。
本發明之一些實施例係關於LED燈絲，其經組態以在遠離安裝有LED晶片之基板之正面的正向方向上產生大部分(例如，總量的至少70%)的光，且在遠離基板之背面的反向方向上產生小部分的光。更特定而言，基板及LED晶片經組態使得在基板之正面側上(自其發散)由藍色LED晶片產生之總藍色激發光之比例實質上比在相反背面側上(自其發散)之藍色激發光更多(例如，總量之至少70%)。此種組態能夠在基板之正面上僅使用更高亮度窄帶紅色磷光體，且在基板之背面上使用除經錳活化之氟化物磷光體以外的不太昂貴的紅色磷光體(「未經錳活化之氟化物光致發光材料」亦稱為寬帶紅色光致發光材料)，同時仍實質上提供在兩個面上使用窄帶經錳活化之氟化物的大部分優良亮度益處，但僅使用窄帶紅色光致發光材料之數量的一半(50重量%)。將此與在基板之正面及背面上使用相同光致發光材料之已知LED燈絲進行對比以確保在正向及反向方向上之均勻色彩發射。根據本發明，可藉由例如使用：(i)部分透光基板，(ii)LED晶片，其在正向/向上方向上自頂面產生比在反向/向下方向上自朝向基板的底面(基座)更多的光，(iii)在LED晶片或其組合中之一或多者的基座上提供反射器或部分反射器，以上述方式組態LED燈絲。本發明發現使用至少部分透光基板之LED燈絲的特定效用。
在一些實施例中，LED燈絲包含部分透光基板，其在基板之正面上具有LED晶片陣列；窄帶紅色及第一寬帶綠色至紅色光致發光材料，其安置於基板之正面及LED晶片陣列上且將其覆蓋；以及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料，其覆蓋基板之相對背面，僅小數量(小於5 wt%)或無窄帶光致發光材料存在於背面上。窄帶及寬帶紅色光致發光材料通常具有不同的晶體結構-即覆蓋正面之紅色光致發光材料具有與覆蓋背面之紅色光致發光材料不同的晶體結構。在一實施例中，窄帶紅色光致發光材料包含經錳活化之氟化物光致發光材料(例如，KSF)，且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，例如CASN。在本專利說明書中，「寬帶紅色光致發光材料 (broad-band red photoluminescence material 」及「未經錳活化之氟化物光致發光材料 (non manganese-activated fluoride photoluminescence material )」表示紅色光致發光材料，其晶體結構為除經錳活化之氟化物紅色光致發光材料以外的晶體結構，諸如經稀土活化之紅色光致發光材料，其包括(例如)基於發紅色光之氮化物的磷光體、第IIA/IIB族硒化物硫化物或基於矽酸鹽之光致發光(磷光體)材料。
根據一實施例，LED燈絲包含：部分透光基板；LED晶片陣列，其安裝在該基板之正面上；第一寬帶綠色至紅色光致發光材料及第一窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其覆蓋該LED晶片陣列及該基板之正面；以及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料，其覆蓋該基板之背面。本發明人已發現，藉由僅在基板之正面上提供窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光且在基板之背面上提供不太昂貴的第二寬帶光致發光材料，實質上提供相同的亮度增加益處，但僅使用經錳活化之氟化物光致發光材料之數量的一半(50重量%)。在實施例中，LED燈絲在基板之背面上可不包含(亦即0 wt%)窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，或在基板之背面上可包含第二窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其量高達該基板之該背面上之總紅色光致發光材料含量的5 wt%。
在實施例中，基板具有以下中之至少一者的透射率：2%至70%、30%至50%及10%至30%。在實施例中，由LED晶片產生之總藍光的至少70%、至少80%及至少90%中之至少一者在基板之正面側上。在本發明之實施例中，由於基板為僅部分透光且/或LED晶片具有覆蓋其基座之反射器，與基板之背面側上相比，由藍色LED晶片產生之更大比例的總藍色激發光將在基板之正面側上(自其發散)。應瞭解，即使當LED晶片在正向(亦即遠離基板之正面)及反向(亦即朝向基板正面)方向上產生等量的藍色激發光時，此為真實的，此係因為基板將允許通過僅一部分藍色激發光以通過且反射剩餘部分，從而在基板的正面側上產生更大比例之藍色激發光。由於在基板之相對面上之總藍色激發光之比例的此種差異，其能夠在基板之背面上使用不太昂貴的寬帶紅色光致發光材料(例如，CASN)，藉此顯著降低成本同時增加亮度。
LED燈絲可包含單層結構，其包含包括窄帶紅色光致發光材料及第一寬帶綠色至紅色光致發光材料之混合物的層。為進一步減少窄帶紅色光致發光材料使用，層可進一步包含光散射材料之粒子，諸如(例如)氧化鋅；二氧化矽；二氧化鈦；氧化鎂；硫酸鋇；氧化鋁及其組合之粒子。由於包含於相同層中之不同的光致發光材料，單層結構可更穩固且亦提高製造之簡易性。由於存在較少的涉及形成單層結構之步驟，此可減少製造成本及時間，且亦幫助在製造期間根除誤差。
替代地，為了進一步提高窄帶紅色光致發光材料之藍色吸收效率，LED燈絲可包含雙層結構，其中窄帶紅色光致發光材料位於與寬帶綠色至紅色光致發光材料之分隔層，其中該分隔層以例如實質上保形塗層之形式安置於LED晶片的頂部上。在此類實施例中，LED燈絲可包含第一層，其包含安置於LED晶片陣列上之第一窄帶紅色光致發光材料；及第二層，其包含安置於第一層上之第一寬帶綠色至紅色光致發光材料。在實施例中，第一層可包含在LED晶片中之至少一者之至少主發光面上的均勻厚度層(膜)，即LED燈絲包含晶片級封裝(Chip Scale Packaged；CSP) LED，其含有窄帶紅色光致發光材料。第一層可在LED晶片之所有發光面上包含呈保形塗層之形式的均勻厚度層。為進一步減少窄帶紅色光致發光材料使用，第一層可進一步包含光散射材料之粒子，諸如(例如)氧化鋅；二氧化矽；二氧化鈦；氧化鎂；硫酸鋇；氧化鋁及其組合之粒子。本發明人已發現，與包含單層結構之LED燈絲相比，雙層結構可在經錳活化之氟化物紅色光致發光材料使用中提供進一步顯著減少，至多減少80重量%。與在正面及背面上具有經錳活化之氟化物紅色光致發光材料的已知LED燈絲相比，雙層結構可在經錳活化之氟化物紅色光致發光材料使用中提供90重量%減少。藉由在各別層中提供安置於LED晶片陣列上之窄帶紅色光致發光材料，此增加十分鄰近於LED晶片之窄帶紅色光致發光材料的濃度且提高窄帶紅色光致發光材料之藍色吸收效率，藉此減少窄帶紅色光致發光材料使用。
在實施例中，當該第一寬帶綠色至紅色光致發光材料包含第一寬帶紅色光致發光材料時，第一寬帶紅色光致發光材料相對於第一窄帶紅色光致發光材料及第一寬帶紅色光致發光材料之總量的含量比為以下中之至少一者：至少20 wt%；至少30 wt%；至少40 wt%；及在約20 wt%至小於60 wt%之範圍內。
窄帶紅色光致發光材料(諸如經錳活化之氟化物紅色光致發光材料)可具有在630 nm至633 nm之範圍內的峰值發射波長，且可包含以下中之至少一者：K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)、K2 GeF6 Mn4+ (KGF)及K2 TiF6 :Mn4+ (KTF)。
第一寬帶綠色至紅色光致發光材料及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料中之至少一者可包含經稀土活化之紅色光致發光材料。經稀土活化之紅色光致發光材料可具有在620 nm至650 nm之範圍內的峰值發射波長，且可包含以下中之至少一者：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；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。
在實施例中，第一寬帶綠色至紅色光致發光材料包含第一寬帶綠色光致發光材料且第二寬帶綠色至紅色光致發光材料包含第二寬帶綠色光致發光材料。第一寬帶綠色光致發光材料可具有在530 nm至550 nm之範圍內的峰值發射波長，而第二寬帶綠色光致發光材料可具有在520 nm至540 nm之範圍內的峰值發射波長。第一及/或第二寬帶綠色光致發光材料可包含經鈰活化之石榴石磷光體，其具有通用組成(Lu1-x Yx )3 (Al1-y Gay )5 O12 :Ce，其中0 ≤ x ≤ 1及0 ≤ y ≤ 1。
部分透光基板可包含選自由以下組成之群的材料：礬土、矽石、氧化鎂、藍寶石、石英玻璃、金剛石、氧化矽及其混合物。
LED燈絲可用於產生相關色溫為2700K至6500K之白光。LED燈絲可用於產生通用顯色指數CRI Ra為至少80且視情況至少90之白光。
根據其他實施例，LED燈絲包含：部分透光基板；LED晶片陣列，其安裝在該基板之正面上；寬帶綠色光致發光材料、寬帶紅色光致發光材料及窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其覆蓋該LED晶片陣列及該基板之正面；且其中該寬帶紅色光致發光材料相對於該窄帶紅色光致發光材料及寬帶紅色光致發光材料之總量的含量比為至少20 wt%。在實施例中，該寬帶紅色光致發光材料相對於該窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料及寬帶紅色光致發光材料之總量的含量比為以下中之至少一者：至少30 wt%；及至少40 wt%。
在實施例中，LED燈絲可包含第一層，其具有安置於LED晶片陣列上之窄帶紅色光致發光材料；以及第二層，其具有安置於第一層上之寬帶綠色光致發光材料；且寬帶紅色光致發光材料處於以下中之至少一者中：第一層及第二層。
在其他實施例中，LED燈絲可在基板之正面及背面上包含雙層結構，故稱「雙面雙層」結構。
根據實施例，LED燈絲包含：部分透光基板；LED晶片陣列，其在該基板之正面上；第一光致發光層，其包含安置於該LED晶片陣列上的第一窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料；第二光致發光層，其包含安置於該第一光致發光層上之第一寬帶綠色至紅色光致發光材料。
在實施例中，LED燈絲可包含覆蓋基板之背面的第二寬帶綠色至紅色光致發光材料。在其他實施例中，LED燈絲可包含第三光致發光層，其包含安置於基板之背面上之第二窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料；及第四光致發光層，其包含安置於第三光致發光層上之第二寬帶綠色至紅色光致發光材料。在實施例中，第一層可包含在LED晶片中之至少一者之至少主發光面上的均勻厚度層(膜)，即LED燈絲包含晶片級封裝(CSP) LED，其含有窄帶紅色光致發光材料。第一層可在LED晶片之所有發光面上包含呈保形塗層之形式的均勻厚度層。為了減少窄帶紅色光致發光材料使用，第一光致發光層及第三光致發光層中之至少一者進一步包含選自包含以下之群的光散射材料之粒子：氧化鋅；二氧化矽；二氧化鈦；氧化鎂；硫酸鋇；氧化鋁；及其組合。本發明人已發現，與在基板之正面及背面上包含窄帶及寬帶紅色光致發光材料的已知LED燈絲相比，此種雙面雙層結構可顯著減少(對於透射率為100%之基板，減少多達80重量%)窄帶紅色光致發光材料之使用量。在此類實施例中，基板可具有在20%至100%之範圍內的透射率。
根據一其他實施例，LED燈絲包含：部分透光基板；LED晶片陣列，其在基板之正面上；第一寬帶綠色至紅色光致發光材料及窄帶經錳活化之氟化物紅色光致發光材料，其覆蓋LED晶片陣列及基板之正面；以及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料，其覆蓋基板之背面，其中由LED晶片產生之總藍光的至少70%在基板之正面側上。
根據本發明之一態樣，LED燈絲之燈具包含：透光包殼；及至少一個如本文中所描述之LED燈絲。
相關申請案之交叉參考
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號及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，而係藉助於所描述或所說明元件中之一些或全部的互換使其他實施例為可能的。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所必要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，否則申請人不意欲使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。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，其相關色溫(CCT)為2700 K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LED燈絲108a 、108b 、108c 、108d 。
在一些實施例中，LED燈絲之燈具100 可經組態用於在如北美所使用的110V (r.m.s.) AC (60Hz)主電源下運作。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螺旋燈基座)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)各地區常用的雙接點卡口連接器(亦即B22d或BC)或如在歐洲(Europe)所使用之E27 (ϕ27 mm)螺旋基座(Edison螺旋燈基座)。連接器基座102 可容納用於運作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108a 至108d 位於其中之密封容積110 。包殼104 可額外併入或包括光擴散(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(Al2 O3 )之粒子。
形式為直線形(條帶或細長形)之LED燈絲108a 至108d 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108a 至108d 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 之各LED燈絲108a 至108d 之第一端上的第一電接點114a 至114d 經電學地且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108a 至108d 之第二端上的第二電接點118a 至118d 經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108a 至108d 可並聯電連接。
現在參看圖2A 、圖2B 及圖2C 描述根據本發明之一實施例的LED燈絲，該等圖分別展示單層LED燈絲208 之貫穿B-B的橫截面側視圖、部分剖視平面圖及橫截面C-C端視圖。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。LED燈絲208 包含部分透光基板224 ，其具有直接安裝至正(第一)面228 之發藍光(465 nm)之未封裝LED晶片(晶粒)陣列226 (複數個)。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 上進一步包含各別電接點214 、218 ，用於電連接至導電線116 、120 (圖 1A )中之各別者以提供電力來運作LED燈絲。電接點214 、218 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226 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226 可藉由鄰近於串之LED晶片之間的接合線230 及基板之末端處之LED晶片與其各別電接點214 、218 之間的線接合232 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光特徵更接近地類似於白熾燈泡的傳統燈絲。應注意，LED晶片226 未封裝且自其頂面及底面(基座)發射光，其中LED晶片之底表面直接安裝於基板224 上。
根據本發明，透光基板224 可包含部分透光且較佳地具有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。通常，在實施例中，透光基板包含由透射率為約40%之礬土組成的多孔陶瓷基板。為幫助消散由LED晶片226 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 )較佳地填充有導熱氣體，諸如氦氣、氫氣或其混合物。
根據本發明之實施例，LED燈絲208 進一步包含第一光致發光波長轉換材料236 ，其應用於LED晶片226 及基板224 之正面228 且將其覆蓋；及不同的第二光致發光波長轉換材料238 ，其應用於基板224 之第二背(相對)面234 且將其覆蓋。將第一光致發光波長轉換材料236 直接應用於LED晶片226 且以囊封層形式覆蓋基板之正面。
根據本發明，第一光致發光波長轉換材料236 包含第一寬帶綠色光致發光材料(峰值發射波長在520 nm至560 nm (較佳地540 nm至545 nm)之範圍內)、第一寬帶紅色光致發光材料(峰值發射波長在620 nm至650 nm之範圍內)及窄帶紅色光致發光材料(典型地經錳活化之氟化物磷光體)的混合物。總體而言，第一寬帶綠色及紅色光致發光材料將稱為第一寬帶綠色至紅色光致發光材料。由於在此實施例中窄帶紅色及寬帶綠色至紅色光致發光材料作為混合物提供於單層中，LED燈絲將稱為「單層」結構化燈絲。
第二光致發光波長轉換材料238 包含僅第二寬帶綠色光致發光材料(峰值發射波長在520 nm至560 nm (較佳地520 nm至540 nm)之範圍內)及第二寬帶紅色(未經錳活化之氟化物)光致發光材料(峰值發射波長在620 nm至650 nm之範圍內)的混合物。總體而言，第二寬帶綠色及紅色光致發光材料將稱為第二寬帶綠色至紅色光致發光材料。
相比之下，在已知的LED燈絲中，將相同光致發光材料組合物(窄帶及寬帶紅色光致發光材料)提供於燈絲之正面及背面上。下文論述適合之寬帶綠色光致發光材料、窄帶紅色光致發光材料及寬帶紅色光致發光材料。
在圖2A 及圖2B 中所說明之實施例中，第一光致發光轉換材料236 及第二光致發光轉換材料238 構成為包含寬帶綠色及紅色光致發光材料之混合物的單層。
在操作中，由LED晶片226 產生之藍色激發光激發發綠光及發紅光之光致發光材料以產生綠光及紅光。顏色呈現為白色的LED燈絲208 之發光產物包含經合併之光致發光及未經轉換之藍色LED光。由於光致發光產生過程為各向同性的，所以磷光體光在所有方向上同等地產生，且在朝向基板224 之方向上發出的光可穿過基板且自LED燈絲208 之背面發射。應瞭解，使用部分透光基板224 能夠使LED燈絲實現發光特徵，其中光在遠離基板之正面228 及背面234 的方向上發射出。此外，光散射材料之粒子可與磷光體材料合併以減少產生給定發光產物色彩所需之磷光體的數量。
圖 3A 為在正向/向上方向340 及反向/向下方向342 上展示其發光特徵之LED晶片326 的示意性圖示，且圖 3B 為表明基板324 之對面側328 及334 上之藍色激發光之分佈的LED晶片326 及部分透光基板324 之示意性分解圖示。
參看圖3A 且假設藍色LED晶片326 自其頂表面344 及其基座346 發射等量的藍光，接著在遠離基板之正面的正向方向340 上發射由LED晶片產生之總藍光的50%，且在朝向基板之正面的反向方向342 上發射由LED晶片產生之總藍光的50%。參看圖 3B 且假設部分透光基板324 之透射率為40%且反射率為60%，僅40%的藍光342 (亦即由藍色LED晶片346 產生之總藍光的20%)將穿過基板324 且殘餘藍光346 將自基板324 之背面側334 發散。剩餘60%之藍光342 (亦即由藍色LED晶片產生之總藍光的30%)將在正向方向上由基板324 反射且自基板之正面側328 發散。應瞭解，淨效果為由藍色LED晶片348 產生之總藍光的大約80%將在基板之正面側上(自其發散)，且由藍色LED晶片348 產生之總藍光的僅20%將在基板之背面側上(自其發散)。明顯地，當光致發光材料存在時，此等圖式可因藉由光致發光材料來散射藍光而變化。如上文所描述，藉由將存在於基板之正面側之由藍色LED晶片產生之總藍色激發光的比例組態為比在相對背面側實質上更大(通常為總量的至少70%)，此使得能夠僅在基板之正面上使用更高亮度的經錳活化之氟化物磷光體，且在基板之背面上使用較不昂貴的未經錳活化之氟化物磷光體，同時仍提供實質上大部分的亮度增加益處但僅使用一半(50重量%)經錳活化之氟化物光致發光材料的數量。表 1 列出基板透射率/反射率對基板之正面及背面側上(自其發散)之總藍色激發光的比例及LED燈絲之相對整體亮度的影響。資料假設各藍色LED晶片在正向及反向方向上產生等量的藍色激發光。整體相對亮度與在基板之正面及背面上具有CASN之已知LED燈絲相關。針對比較，在基板之兩個面上具有KSF之LED燈絲的相對亮度為120%，但儘管應瞭解使用之KSF量為本發明之LED燈絲的兩倍。
表1
基板透射率/反射率對基板之正面及背面側上之藍色激發光的比例及LED燈絲亮度之影響
基板 總藍色激發光之%： LED燈絲 亮度 (%)
透射率 (%) 反射率 (%) 基板之正面側 基板之背面側
5 95 97.5 2.5 124.4
10 90 95.0 5.0 123.8
20 80 90.0 10.0 122.5
40 60 80.0 20.0 120.0
50 50 75.0 25.0 118.8
60 40 70.0 30.0 117.5
70 30 65.0 35.0 116.3
圖4A 及圖4B 為根據本發明之實施例之雙層LED燈絲408 的示意性橫截面端視圖。在此等實施例中，覆蓋LED晶片之第一光致發光波長轉換材料436 包含「雙層結構」，其包含分別含有窄帶紅色及第一寬帶綠色至紅色光致發光材料之第一光致發光層450 及第二光致發光層452 。如圖4A 及圖4B 中所說明，將含有窄帶紅色光致發光材料之第一光致發光層450 安置於LED晶片426 上且將其覆蓋，且將含有第一寬帶綠色至紅色光致發光材料(即第一寬帶綠色及第一寬帶紅色光致發光材料)之第二光致發光層452 安置於第一光致發光層450 上且將其覆蓋(即第一光致發光層450 比第二光致發光層更接近LED晶片)。
可藉由首先將第一光致發光層450 沈積至LED晶片426 上且接著將第二光致發光層452 沈積於第一光致發光層450 上來製造圖 4A 之雙層LED燈絲。如所說明，第一光致發光層450 可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。
在圖 4B 之雙層LED燈絲中，第一光致發光層450 包含施加至各個LED晶片之發光面的均勻厚度塗層。在其發光面上具有磷光體之均勻厚度層(膜)的LED晶片通常稱為晶片級封裝(CSP) LED。如圖 4B 中所說明，LED晶片426 具有施加至頂部發光面及四個發光側面且呈保形塗層形式之均勻厚度層。在實施例(未展示)中，LED晶片426 具有僅施加至主(頂部)發光面之均勻厚度的第一光致發光層450 。可藉由首先例如使用包含窄帶紅色光致發光材料之均勻厚度(通常20 µm至300 µm)的光致發光膜將第一光致發光層450 施加至單個LED晶片426 之至少主發光面來製造雙層LED燈絲。接著將LED晶片426 安裝在基板424 上，且接著將第二光致發光層452 沈積以覆蓋基板及LED晶片。與圖4A 之雙層LED燈絲相比，均勻厚度塗層可為較佳的，此係因為其儘可能地接近LED晶片來集中所有窄帶紅色光致發光材料，且確保無論層內之物理位置如何，所有窄帶紅色光致發光材料曝露於實質上相同的激發光光子密度。此種配置可最大化窄帶紅色光致發光材料使用的減少。
本發明人已發現，與其中窄帶紅色及寬帶綠色光致發光材料在單層中包含混合物之LED燈絲相比，發現提供窄帶紅色光致發光材料作為各別單獨層450 (雙層結構)進一步顯著減少(至多進一步減少80重量%)窄帶紅色光致發光材料之使用量(圖2C )。此外，與其中窄帶紅色光致發光材料提供於基板之兩個面上之已知LED燈絲相比，雙層結構化LED燈絲將窄帶紅色光致發光材料之使用量減少了多達90重量%。
咸信，此使用量減少之原因在於，在光致發光材料236 包含單個光致發光層之LED燈絲(圖2C )中，該光致發光層包含窄帶紅色光致發光材料及寬帶綠色至紅色光致發光材料之混合物，光致發光材料具有相同的藍色激發光曝光。由於窄帶紅色光致發光材料(尤其經錳活化之氟化物光致發光材料)具有比寬帶綠色光致發光材料低許多的藍光吸收能力，所以需要更大量之窄帶紅色光致發光材料以將足夠的藍光轉換為所需紅光發射。相比之下，在圖4A 及圖4B 之LED燈絲408 中，其單獨的各別層450 中之窄帶紅色光致發光材料分別曝露於藍色激發光；因此，更多的藍色激發光可由窄帶紅色光致發光材料吸收，且剩餘的藍色激發光可穿透至含有寬帶綠色至紅色光致發光材料之第二光致發光層452 。有利地，在此結構中，窄帶紅色光致發光材料可更有效地將藍色激發光轉換為紅光發射，而不會與綠色至紅色光致發光材料競爭。因此，與包含單層(其包含光致發光材料之混合物)的LED燈絲相比，實現目標色點所需之窄帶紅色光致發光材料的量(使用率)可減少。
圖5A 及圖5B 為根據本發明之實施例之雙面雙層LED燈絲508 的示意性橫截面端視圖。在此等實施例中，覆蓋基板之正面及背面之第一光致發光波長轉換材料536 及第二光致發光材料538 皆包含「雙層」結構。在基板之正面上，覆蓋LED晶片之第一光致發光材料536 包含第一光致發光層550 及第二光致發光層552 ， 其分別含有第一窄帶紅色及第一寬帶綠色至紅色光致發光材料。如所說明，將含有第一窄帶紅色光致發光材料之第一光致發光層550 安置於LED晶片526 上且將其覆蓋，且將含有第一寬帶綠色至紅色光致發光材料之第二光致發光層552 安置於第一光致發光層550 上且將其覆蓋(即第一光致發光層550 比第二光致發光層更接近LED晶片)。在基板之背面上，覆蓋基板524 之背面的第二光致發光材料538 包含第三光致發光層554 及第四光致發光層556 ，其分別含有第二窄帶紅色及第二寬帶綠色至紅色光致發光材料。如所說明，將含有第二窄帶紅色光致發光材料之第三光致發光層554 安置於與LED晶片526 相對應的基板之一部分上且將其覆蓋，且將含有第二寬帶綠色至紅色光致發光材料之第四光致發光層556 安置於第三光致發光層554 上且將其覆蓋(即第三光致發光層554 比第四光致發光層更接近基板之背面)。
可藉由首先將第一光致發光層550 沈積至LED晶片526 上且接著將第二光致發光層552 沈積於第一光致發光層550 上來製造圖 5A 之雙層雙面LED燈絲。如所說明，第一光致發光層550 可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。將第三光致發光層554 沈積於與LED晶片526 相對應的基板之背面上，例如作為條帶，且接著將第四光致發光層556 沈積於第三光致發光層554 上且將其覆蓋。如所說明，第三光致發光層554 可具有輪廓通常為半圓形之橫截面。
在圖 5B 之雙層雙面LED燈絲中，第一光致發光層550 包含施加至單個LED晶片之至少主發光面的均勻厚度層，即LED燈絲包含CSP LED。如圖 5B 中所說明，LED晶片526 具有施加至頂部發光面及四個發光側面且呈保形塗層形式之均勻厚度層。在實施例(未展示)中，LED晶片526 具有僅施加至主(頂部)發光面之均勻厚度的第一光致發光層550 。可藉由首先例如使用包含窄帶紅色光致發光材料之均勻厚度(通常20 µm至300 µm)的光致發光膜將第一光致發光層550 施加至單個LED晶片526 之至少主發光面來製造雙層LED燈絲。接著將LED晶片526 安裝在基板524 上，且接著將第二光致發光層552 沈積以覆蓋基板及LED晶片。將第三光致發光層554 沈積於與LED晶片526 相對應的基板之背面上，例如作為條帶，且接著將第四光致發光層556 沈積於第三光致發光層554 上且將其覆蓋。
本發明人已發現，與正面及背面上包含窄帶及寬帶紅色光致發光材料的已知LED燈絲相比，具有雙面雙層結構之LED燈絲可顯著減少(對於透射率為100%之基板，減少多達80重量%)窄帶紅色光致發光材料之使用量。
圖6 為根據本發明之一實施例之LED燈絲608 的示意性橫截面端視圖。在此實施例中，LED晶片624 中之一或多者在其基座上具有反射器660 。反射器660 減少自LED晶片626 之基座發射之藍光，且在正向/向上方向上反射此類光。反射器可具有100%光反射性或部分光反射性。應瞭解，本發明預期本文中所揭示之其他實施例亦可包括LED晶片之基座上的反射器。
在本發明之各種實施例中，且為了減少光致發光材料使用，尤其為了進一步減少窄帶紅色光致發光材料使用，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(Al2 O3 )、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及/或於光致發光材料層接觸之單獨層中提供。較佳地，將光散射材料之粒子與窄帶紅色光致發光材料合併以進一步減少窄帶紅色光致發光使用。舉例而言，對於單層結構化LED燈絲，光散射材料之粒子可作為第一寬帶綠色至紅色光致發光材料及窄帶紅色光致發光材料之混合物的部分併入於第一光致發光波長轉換材料236 中(圖 2C )。對於雙層結構化LED燈絲，光散射材料之粒子可作為與窄帶紅色光致發光材料的混合物合併於第一光致發光層450 中(圖 4 )。對於雙面雙層LED燈絲，光散射材料之粒子可作為與窄帶紅色光致發光材料的混合物合併於第一光致發光層550 及/或第三光致發光層554 中(圖 5 )。
替代地及/或此外，光散射材料之粒子可提供於與含有窄帶紅色光致發光材料之層接觸的單獨層中，以進一步減少窄帶紅色光致發光使用。
光散射材料之粒子與光致發光材料之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個導致光致發光之吸收及產生。大多數(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。
寬帶綠色光致發光材料
在本專利說明書中，寬帶綠色光致發光材料係指產生峰值發射波長(λpe )在約520 nm至約560 nm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較寬的發光特徵且較佳地具有約50 nm與約120 nm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 2 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-y Gay )5 O12 :Ce (YAG)的經鈰活化之釔鋁石榴石磷光體，其中0 ＜ y ＜ 1，諸如(例如)來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之YAG系列磷光體，其峰值發射波長在520 nm至543 nm之範圍內且FWHM為約120 nm。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535 nm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)5 O12 :Ce (YAG)的經鈰活化之釔鋁石榴石磷光體，諸如(例如)來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之GNYAG系列磷光體。在一些實施例中，綠色光致發光材料可包含具有通用組成Lu3 Al5 O12 :Ce (GAL)之鋁酸鹽(LuAG)磷光體。此類磷光體之實例包括例如來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之GAL系列磷光體，其峰值發射波長為516 nm至560 nm且FWHM為約120 nm。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520 nm之GAL磷光體。適合之綠色磷光體在表 2 中給出。
綠色矽酸鹽磷光體之實例包括具有通用組成(Ba,Sr)2 SiO4 :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507 nm至570 nm之範圍內且FWHM為約70 nm至約80 nm。適合之綠色磷光體在表 2 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，其特此以其全文引用之方式併入。此種發綠光之氮氧化物(ON)磷光體可具有通用組成Eu2+ :M2+ Si4 AlOx N(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495 nm之綠色氮氧化物磷光體。
表2
實例寬帶綠色光致發光材料
磷光體 通用組成 波長λp (nm)
YAG (YAG#) Y3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex 0.01＜x＜0.2 & 0＜y＜2.5 520 - 550
GNYAG (YAG#) (Y,Ba)3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex 0.01＜x＜0.2 & 0＜y＜2.5 520 - 550
LuAG (GAL#) Lu3-x (Al1-y My )5 O12 :Cex 0.01＜x＜0.2 & 0＜y＜1.5 M = Mg, Ca, Sr, Ba, Ga, 500 - 550
LuAG (GAL#) Lu3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex 0.01＜x＜0.2 & 0＜y＜1.5 500 - 550
矽酸鹽 A2 SiO4 :Eu A = Mg, Ca, Sr, Ba 500 - 550
矽酸鹽 (Sr1-x Bax )2 SiO4 :Eu 0.3＜x＜0.9 500 - 550
氮氧化物 (ON#) Eu2+ :M2+ Si4 AlOx N(7-2x/3) M2+ = Mg, Ca, Sr, Ba, Zn 0.1≤x≤1.0 500 - 550
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610 nm至655 nm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的光且具有窄發光特徵，其半高全寬(FWHM)發射強度在約5 nm與約50 nm之間(小於約50 nm)。如上文所描述，窄帶紅色光致發光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) - K2 SiF6 :Mn4+ (KSF)。此種KSF磷光體之實例為來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之NR6931 KSF磷光體，其峰值發射波長為約632 nm。其他經錳活化之磷光體可包括：K2 GeF6 :Mn4+ (KGF)及K2 TiF6 :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600 nm至640 nm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光特徵，其半高全寬(FWHM)發射強度大於約50 nm。如上文所描述，寬帶紅色光致發光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600 nm至約640 nm之範圍內的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 3 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磷光體可摻雜有其他元素，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625 nm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。此種發紅光之磷光體包含由化學式Ma Srb Sic Ald Ne Euf 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´2 Si5-x Alx N8 :RE表示之基於氮化物之組合物，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，該發紅光之磷光體的通用結晶結構為M´2 Si5 N8 :RE，Al取代該通用結晶結構內之Si，且M實質上位於間質位點處之該通用結晶結構內。一種此種磷光體之實例為來自Intematix Corporation，Fremont California，USA之XR610紅色氮化物磷光體，其峰值發射波長為610 nm。
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-x Sx :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-x Sx :Eu)。CSS磷光體之細節提供於2016年9月30日申請之同在申請中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600 nm調諧至650 nm，且展現FWHM在約48 nm至約60 nm之範圍內的窄帶紅光發射光譜(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615 nm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-x Mx )y Euz SiO5 ，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600 nm之橙色矽酸鹽磷光體。
表3
實例寬帶紅色光致發光材料
磷光體 通用組成 波長λp (nm)
CASN (CASN#) (Ca1-x Srx )AlSiN3 :Eu 0.5 ＜ x ≤ 1 600 - 650
258氮化物 Ba2-x Srx Si5 N8 :Eu 0 ≤ x ≤ 2 580 - 650
第IIA/IIB族硒化物硫化物 (CSS#) MSe1-x Sx :Eu M=Mg, Ca, Sr, Ba, Zn 0 ＜ x ＜ 1.0 600 - 650
CSS (CSS#) CaSe1-x Sx :Eu 0 ＜ x ＜ 1.0 600 - 650
矽酸鹽 (O#) (Sr1-x Mx )y Euz SiO5 M = Ba, Mg, Ca, Zn 0 ＜ x ≤ 0.5 2.6 ≤ y ≤ 3.3 0.001 ≤ z ≤ 0.5 565 - 650
命名
在本說明書中，以下命名用於表示LED燈絲：Com.#表示在基板之正面及背面上具有相同光致發光材料之比較性LED燈絲，且Dev.#表示在基板之正面上具有窄帶紅色(經錳活化之氟化物)光致發光材料且在基板之背面上具有寬帶紅色光致發光材料的根據本發明之一實施例的LED燈絲(裝置)。
實驗資料 - 單層結構 LED 燈絲
比較性LED燈絲(Com.1及Com.2)及根據本發明之單層LED燈絲(Dev.1)各自包含透射率≈ 40%之52 mm × 1.5 mm多孔矽石基板，其具有二十四個安裝在正面上之主波長λd = 456 nm之串聯連接的1025 (10 mil × 25 mil)藍色LED晶片。各LED燈絲為標稱0.7 W裝置且意欲產生目標相關色溫(CCT)為2700K且目標通用顯色指數CRI Ra為90之白光。
用於測試裝置中之光致發光材料(磷光體)為來自Intematix Corporation之KSF磷光體(K2 SiF6 :Mn4+ )、CASN磷光體(Ca1-x Srx AlSiN3 :Eu，λpe ≈ 640 nm)、綠色YAG磷光體(Intematix NYAG4156 - (Y, Ba)3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex ，峰值發射波長λpe = 550 nm)及綠色LuAG磷光體(Intematix GAL535 - Lu3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex ，λpe ≈ 535 nm)。
將紅色及綠色磷光體混合於苯基聚矽氧中且將混合物分配至基板之正面及背面上。
表 4 列出比較性LED燈絲Com.1及Com.2及根據本發明之LED燈絲Dev.1的磷光體組成。
如可自表 4 看出，就磷光體組成而言：比較性LED燈絲Com.1在基板之正面及背面上包含相同磷光體組成且包含7 wt% CASN640及93 wt% GAL535之混合物。比較性LED燈絲Com.2在基板之正面及背面上包含相同磷光體組成且包含60 wt% KSF及40 wt% YAG550之混合物。根據本發明之LED燈絲Dev.1在基板之正面上包含56 wt% KSF、4 wt% CASN615及40 wt% YAG550之混合物且在基板之背面上包含7 wt% CASN及93 wt% GAL535之混合物。
表4 比較性LED燈絲(Com.1及Com.2)及根據本發明之LED燈絲(Dev.1)之磷光體組成
燈絲 光致發光材料wt%
正面 背面
KSF CASN615 CASN640 YAG550 GAL535 KSF CASN640 YAG550 GAL535
Com.1 - - 7 - 93 - 7 - 93
Com.2 60 - - 40 - 60 - 40 -
Dev.1 56 4 - 40 - - 7 - 93
表 5 列出LED燈絲Com.1、Com.2及Dev.1之所量測之光學效能。如可自表 5 看出，由Dev.1產生之通量比在基板之正面及背面上使用CASN的LED燈絲Com.1大22.2 lm (更亮19%：亮度-Br)。儘管LED燈絲Com.2產生比LED燈絲Com.1大33.5 lm之通量(更亮26%：亮度-Br)，但此LED燈絲使用之KSF量(窄帶紅色光致發光材料)為Dev.1的兩倍。應瞭解，LED燈絲Dev.1使用KSF (窄帶紅色光致發光材料)而非CASN獲得94 % (119/126)的可能亮度增益，但僅使用一半(50重量%)的KSF量。此至少部分係由於用於Dev.1中之部分透光基板的存在而實現。因此，本發明揭示與LED燈絲及LED燈絲之燈具相關的改良，且特定言之，儘管未排除，但在不損害亮度及CRI Ra之情況下降低LED燈絲的製造成本。
表5 0.7W，2700 K標稱色溫LED燈絲Com.1、Com.2及Dev.1之所量測的光學特徵
燈絲 通量 (lm) Br (%) 發光(%) CIE CCT (K) CRI Ra
正向 反向 x y
Com.1 115.5 100 84 16 0.4245 0.3952 3070 95.6
Com.2 145.8 126 80 20 0.4391 0.4175 3148 90.5
Dev.1 137.7 119 80 20 0.4821 0.4395 2624 85.0
實驗資料 - 雙層結構化 LED 燈絲
如上文所論述，與單層結構化LED燈絲(圖 2C )相比，雙層結構化LED燈絲(圖 4A 及圖 4B )提供窄帶紅色光致發光材料之使用量的顯著減少。Dev.2為根據本發明之單層LED燈絲，且Dev.3為根據本發明之雙層LED燈絲(圖 4A )。
Dev.2及Dev.3各自包含透射率≈ 40%之38 mm × 1.5 mm多孔矽石基板，其具有二十四個安裝在正面上之主波長λd = 456 nm之串聯連接的714 (7 mil × 14 mil)藍色LED晶片。各LED燈絲為標稱150 lm (1 W)裝置且意欲產生目標相關色溫(CCT)為2700K且目標通用顯色指數CRI Ra為90之白光。應瞭解，此等LED燈絲中之三者可用於提供450 lm LED燈絲之燈具。
用於測試裝置中之光致發光材料(磷光體)為來自Intematix Corporation之KSF磷光體(K2 SiF6 :Mn4+ )、CASN磷光體(Ca1-x Srx AlSiN3 :Eu，λpe ≈ 615 nm、631 nm及640 nm)及綠色YAG磷光體(Intematix GYAG4156及GYAG543-(Y,Ba)3-x (Al1-y Gay )5 O12 :Cex ，峰值發射波長λpe = 543 nm及550 nm)。
對於單層LED燈絲Dev.2，將紅色及綠色磷光體混合於苯基聚矽氧中且將混合物分配至基板之各別正面及背面上。
對於兩層LED燈絲Dev.3，將KSF與苯基聚矽氧混合且將混合物作為條帶(第一層)分配至覆蓋LED晶片之基板的正面上。將綠色磷光體及CASN混合於苯基聚矽氧中且將混合物作為第二層分配於基板之正面上的第一層上。在背面上，將綠色磷光體及CASN混合於苯基聚矽氧中且將混合物分配至基板之背面上。
表 6 列出單層LED燈絲Dev.2及雙層LED燈絲Dev.3之磷光體組成。如可自表 6 看出，就磷光體組成而言，單層LED燈絲Dev.2在基板之正面上包含74 wt% KSF、2.2 wt% CASN615及23.8 wt% YAG543之混合物，且在基板之背面上包含5 wt% CASN (1.4 wt% CASN631 + 3.6 wt% CASN650)及95 wt% YAG550之混合物。如可自表 6 看出，就磷光體組成而言，雙層LED燈絲Dev.3在基板之正面上包含第一層(其僅包含KSF (正面之總磷光體含量的17.0 wt%))及第二層(其包含7.8 wt% CASN615及 75.2 wt% YAG543之混合物)，且在基板之背面上包含5 wt% CASN (1.4 wt% CASN631 + 3.6 wt% CASN650)及95 wt% YAG550之混合物。Dev.3在基板之背面上包含5 wt% CASN (1.4 wt% CASN631 + 3.6 wt% CASN650)及95 wt% YAG550之混合物。
表 6 單層(Dev.2)及雙層(Dev.3) LED燈絲之磷光體組成
燈絲 光致發光材料wt%
正面 背面
KSF CASN615    YAG543 CASN YAG550
CASN631 CASN650
Dev.2 74.0 2.2 23.8 1.4 3.6 95.0
Dev.3 17.0 7.8 75.2 1.4 3.6 95.0
表 7A 及7B 列出單層LED燈絲Dev.2及雙層LED燈絲Dev.3之磷光體量(使用量)。表7A 及7B 中之磷光體重量值(重量)為經標準化為單層LED燈絲Dev.1之KSF重量的標準化磷光體重量。
表 7A 單層(Dev.2)及雙層(Dev.3) LED燈絲之磷光體量
重量-經標準化為單層LED燈絲Dev.1之KSF重量的磷光體重量
燈絲 正面-磷光體量
KSF CASN    YAG    總計    CASN/(CASN + KSF) (wt%)
重量 % 重量 % 重量 % 重量 %
Dev.2 1.0000 100 0.0302 100 0.3219 100 1.3521 100 2.9
Dev.3 0.2044 20 0.0942 312 0.9070 282 1.2056 89 31.5
表 7B 單層(Dev.2)及雙層(Dev.3) LED燈絲之磷光體量
重量-經標準化為單層LED燈絲Dev.1之KSF重量的磷光體重量
燈絲 磷光體量
背面 總計 (正面及背面)
CASN YAG 總計
重量 % 重量 % 重量 % 重量 %
Dev.2 0.0524 100 0.9968 100 1.0492 100 2.4013 100
Dev.3 0.0963 184 1.8350 184 1.9313 184 3.1369 131
表 8 列出LED燈絲Dev.2 (單層)及Dev.3 (雙層)之所量測的光學效能。資料為驅動電流IF = 15mA及驅動電壓VF = 68.7 V，且接著在燈絲達成熱穩定性(熱(Hot))後運作3分鐘。如可自表 8 看出，由LED燈絲產生之光的色點極其類似，其中與單層LED燈絲Dev.2之90.5相比，雙層LED燈絲Dev.3之通用CRI Ra為93.1。此外，由雙層LED燈絲Dev.3產生之通量比由單層LED燈絲Dev.2產生之通量大4.7 lm (更亮3.0%：亮度-Br)。最顯著地係，儘管如可自表 8 看出，兩種LED燈絲產生極其類似的光發射，但與單層LED燈絲Dev.2相比，雙層LED燈絲Dev.3少使用了80重量%的KSF (0.2044與1.0000相比)，如可自表 7A 及7B 看出。儘管與單層LED燈絲Dev.2相比，雙層LED燈絲Dev.3使用更多CASN (在正面上增加212重量% - 0.0942與0.0302相比，且在背面上增加84重量% - 0.0963與0.0524相比)及YAG (在正面上增加182重量% - 0.9070與0.3219相比且在背面上增加84重量% - 1.9313與1.0492相比)，但與單層結構相比，雙層結構仍然提供顯著的成本節約，此係由於與KSF相比，CASN (約為KSF成本之1/5)及YAG (約為KSF成本之1/100至1/150)之成本存在巨大差異。咸信，CASN及YAG使用增加之原因在於，由於較少藍色激發光到達第二磷光體層，所以需要更多CASN及YAG磷光體來產生紅光及綠光以獲得所需目標色彩。
如上文所描述，KSF使用之減少為將KSF定位於與LED晶片接觸(鄰近)之單獨層中的結果。咸信，KSF使用量減少之原因在於，在包含單個光致發光層之單層LED燈絲Dev.2中，該單個光致發光層包含KSF (經錳活化之氟化物光致發光材料)、CASN及YAG之混合物，各種光致發光材料具有相同的藍色激發光曝光。由於KSF具有比YAG及CASN材料低得多的藍光吸收能力，需要更多量之KSF以將足夠的藍光轉換為所需紅光發射。相比之下，在雙層LED燈絲Dev.3中，其單獨各別第一層中之KSF (經錳活化之氟化物光致發光材料)個別地曝露於藍色激發光，而不會與YAG及CASN競爭；因此，更多的藍色激發光可由KSF吸收。由於KSF可更有效地將藍色激發光轉換為發紅光，所以與包含單層(其包含光致發光材料之混合物)之LED燈絲相比，實現目標色點所需之KSF (窄帶紅色光致發光材料)之量(使用率)可減小。
如將進一步自表 7A 所示，雙層LED燈絲Dev.3中CASN (寬帶紅色光致發光材料)相對於KSF (窄帶紅色光致發光材料)及CASN之總量的含量比為大於約30 wt%。
表8 150 lm，2700 K LED燈絲Dev.2及Dev.3之所量測的光學特徵
燈絲 通量 (lm) Br (%) Lm/W CIE CCT (K) CRI Ra
x y Ra R8 R9
Dev.2 154.5 100.0 150.0 0.4595 0.4103 2702 90.5 91.8 76.9
Dev.3 159.2 103.0 154.3 0.4591 0.4113 2716 93.1 87.3 67.3
Dev.4為根據本發明之其他雙層LED燈絲且為意欲產生目標相關色溫(CCT)為2700K且目標通用顯色指數CRI Ra為90之白光的標稱250 lm (1.5 W)裝置。應瞭解，此等LED燈絲中之四者可用於使用例如圖 1A 及圖 1B 之實施例提供1000 lm LED燈絲之燈具。LED燈絲Dev.4包含透射率≈ 40%之52 mm × 3.0 mm多孔矽石基板，其具有二十五個安裝在正面上之主波長λd = 454 nm之串聯連接的714 (8 mil × 27 mil)藍色LED晶片。
表 9 列出雙層LED燈絲Dev.4之磷光體組成。如可自表 9 看出，就磷光體組成而言，雙層LED燈絲Dev.4在基板之正面上包含第一層(其僅包含KSF (正面之總磷光體含量的23.1 wt%))及第二層(其包含7.5 wt% CASN615及69.4 wt% YAG543之混合物)。雙層LED燈絲Dev.4在基板之背面上包含9.1 wt% CASN615及90.9 wt% YAG535之混合物。
表 9 250 lm雙層LED燈絲Dev.4之磷光體組成  
燈絲 光致發光材料wt%  
正面 背面  
KSF CASN615 YAG543 CASN615 YAG535  
Dev.4 23.1 7.5 69.4 9.1 90.9
表 10A 及10B 列出雙層LED燈絲Dev.4之磷光體量(mg)。表 10A 及10B 中之磷光體重量值(重量)為經標準化為使用相同光致發光材料之單層LED燈絲之KSF重量的標準化磷光體重量。如可自表10A 看出，與單層結構化LED燈絲相比，雙層結構化LED燈絲將KSF使用減少幾乎80重量% (0.1956與1.0000相比)，且與在正面及背面上包含KSF之已知LED燈絲相比減少幾乎90重量%。如將進一步自表 10A 所示，雙層LED燈絲Dev.4中CASN (寬帶紅色光致發光材料)相對於KSF (窄帶紅色光致發光材料)及CASN之總量的含量比為約25 wt%。
表 10A 250 lm雙層LED燈絲Dev.4之磷光體量
燈絲 正面-磷光體量
KSF CASN615 重量 YAG543 重量 總重量 CASN/(CASN + KSF) (wt%)
重量 %
Dev.4 0.1956 19.6 0.0642 0.7012 0.9610 24.7
表 10B 雙層LED燈絲Dev.4之磷光體量
燈絲 磷光體量
背面 總重量 正面及背面   
CASN615 重量 YAG535 重量 總重量
Dev.4 0.0493 0.3764 0.4257 1.3867
表 11 列出雙層LED燈絲Dev.4之所量測的光學效能。資料包括緊接在開啟燈絲(稱為瞬時或COLD量測)之後及在約3分鐘運作時段後燈絲已達至熱穩定性(稱為熱量測(HOT measurement))之後的量測值。測試資料已展示雙層結構化LED燈絲能夠產生CRI Ra大於90且光學效能比CRI Ra僅為80之已知LED燈絲更大(5%至10%)的LED燈絲。
表11 標稱250 lm，2700 K雙層LED燈絲Dev.4之所量測的光學特徵
測試條件 IF (mA) VF (V) 通量 (lm) Lm/W CIE CCT (K) CRI Ra
x y Ra R8 R9
冷(C) 20.0 68.6 252.0 183.8 0.4556 0.4148 2793 92.5 83.5 59.3
熱(H) 20.0 67.3 234.7 174.4 0.4553 0.4094 2756 93.4 83.6 61.2
針對IF = 20 mA的Δ C至H 0.0 -1.3 93% 95% -0.0004 -0.0054 -37 +0.9 +0.1 +1.9
熱(H) 22.0 67.4 254.5 171.6 0.4552 0.4089 2753 93.4 83.5 61.1
熱(H) 25.0 67.6 282.9 167.3 0.4552 0.4083 2748 93.4 83.4 61.0
因此，本發明之實施例係關於與LED燈絲及LED燈絲之燈具相關的改良，且特定言之，儘管未排除，但在不損害亮度及CRI Ra之情況下降低LED燈絲的製造成本。
100:LED燈絲之燈具 102:連接器基座 104:透光包殼 106:LED燈絲支架 108a:LED燈絲 108b:LED燈絲 108c:LED燈絲 108d:LED燈絲 110:密封容積 112:軸線 114a:第一電接點 114b:第一電接點 114c:第一電接點 114d:第一電接點 116:第一導電線 118a:第二電接點 118b:第二電接點 118c:第二電接點 118d:第二電接點 120:第二導電線 122:LED燈絲支架106之基座部分 208:單層LED燈絲 214:電接點 218:電接點 224:透光基板 226:LED晶片陣列 228:正(第一)面 230:接合線 232:線接合 234:背(相對)面 236:第一光致發光波長轉換材料 238:第二光致發光波長轉換材料 324:基板 326:LED晶片 328:對面側/正面側 334:對面側/背面側 340:正向/向上方向 342:反向/向下方向 344:頂表面 346:基座 348:藍色LED晶片 408:LED燈絲 424:基板 426:LED晶片 436:第一光致發光波長轉換材料 438:第二光致發光波長轉換材料 450:第一光致發光層 452:第二光致發光層 508:LED燈絲 524:基板 526:LED晶片 536:第一光致發光波長轉換材料 538:第二光致發光材料 550:第一光致發光層 552:第二光致發光層 554:第三光致發光層 556:第四光致發光層 608:LED燈絲 624:LED晶片 626:LED晶片 636:第一光致發光波長轉換材料 638:第二光致發光波長轉換材料 660:反射器
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 、圖2B 及圖2C 分別說明根據本發明之一實施例用於圖1A 及圖1B 之燈具中的單層LED燈絲之示意性橫截面B-B側視圖、部分剖視平面圖及橫截面C-C端視圖；
圖3A 及圖3B 分別為在正向及反向方向上展示其發光特徵之LED晶片的示意性圖示及表明存在於基板之正面側及背面側之藍色激發光的分佈之LED晶片及基板的示意性分解圖示；
圖4A 及圖4B 為根據本發明之實施例之雙層LED燈絲的示意性橫截面端視圖；
圖5A 及圖5B 為根據本發明之實施例之雙面雙層LED燈絲的示意性橫截面端視圖；以及
圖6 為根據本發明之一實施例之LED燈絲的示意性橫截面端視圖。
208:單層LED燈絲
224:透光基板
226:LED晶片陣列
228:正(第一)面
230:接合線
232:線接合
234:背(相對)面
236:第一光致發光波長轉換材料
238:第二光致發光波長轉換材料

Claims (21)

  1. 一種LED燈絲，其包含：部分透光基板；藍色LED晶片線性陣列，其在該基板之正面上；及雙層光致發光結構，其在該基板之該正面上並由以下所組成：第一光致發光層，其為單層且由窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體所組成，其中該第一光致發光層為囊封該基板上之每一藍色LED晶片的連續條帶；以及第二光致發光層，其為包含寬帶綠色磷光體及寬帶紅色磷光體之混合物的單層，其中該第二光致發光層為囊封該第一光致發光層之連續條帶。
  2. 如請求項1之LED燈絲，其中該基板之該正面上的該窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體含量對該基板之該正面上的總磷光體含量之比例為小於50wt%。
  3. 如請求項1之LED燈絲，其中該基板之該正面上的該窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體含量於該基板之該正面上的總磷光體含量中之比例為小於30wt%。
  4. 如請求項1之LED燈絲，其中該基板之該正面上的該窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體含量於該基板之該正面上的總磷光體含量中之比例為小 於20wt%。
  5. 如請求項1之LED燈絲，其中該窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體為以下中之一者：K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+。
  6. 如請求項1之LED燈絲，其中該寬帶紅色磷光體包含以下中之一者：通用組成AAlSiN3：Eu2+之基於氮化物的磷光體，其中A為Ca、Sr或Ba中之至少一者；通用組成(Ca1-xSrx)(Se1-ySy)：Eu2+之基於硫的磷光體，其中0
    Figure 109109011-A0305-02-0042-1
    x
    Figure 109109011-A0305-02-0042-2
    1及0<y
    Figure 109109011-A0305-02-0042-3
    1；以及通用組成(Ba1-xSrx)3SiO5：Eu2+之基於矽酸鹽的磷光體，其中0
    Figure 109109011-A0305-02-0042-4
    x
    Figure 109109011-A0305-02-0042-5
    1。
  7. 如請求項1之LED燈絲，其中該LED燈絲具有至少150 lm/W之發光效率。
  8. 如請求項1之LED燈絲，其中該LED燈絲具有至少180 lm/W之發光效率。
  9. 如請求項1之LED燈絲，其中該第一光致發光層包含併入該窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體的透光囊封材料。
  10. 如請求項1之LED燈絲，其中該第二光致發光層包含併入該寬帶綠色磷光體及該寬帶紅色磷光體之該混合物的透光囊封材料。
  11. 如請求項1之LED燈絲，其中該基板具有以下中之至少一者的透射率：2%至70%、30%至50%及10%至30%。
  12. 如請求項1之LED燈絲，其中該基板包含選自由以下組成之群的材料：礬土、矽石、氧化鎂、藍寶石、石英玻璃、金剛石、氧化矽。
  13. 如請求項1之LED燈絲，其包含覆蓋該基板之背面的第二寬帶綠色至紅色磷光體材料。
  14. 一種LED燈絲，其包含：部分透光基板；藍色LED晶片線性陣列，其在該基板之正面上；雙層光致發光結構，其在該基板之該正面上並由以下所組成：第一光致發光層，其為單層且由第一窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體所組成，其中該第一光致發光層為囊封該基板之該正面上之每一藍色LED晶片的連續條帶；以及第二光致發光層，其為包含第一寬帶綠色磷光體及第一寬帶紅色磷光體之混合物的單層，其中該第二光致發光層為囊封該第一光致發光層之連續條帶；及在該基板之背面上：第二寬帶綠色磷光體、第二寬帶紅色磷光體及第二窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體；其中該第二窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體於該基板之該背面上 的總紅色磷光體中所佔之比例為小於5wt%。
  15. 如請求項14之LED燈絲，其中該第二窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體於該基板之該背面上的總紅色磷光體中所佔之比例為0wt%。
  16. 如請求項14之LED燈絲，其中該第一及第二窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體中之至少一者為以下中之一者：K2SiF6：Mn4+、K2GeF6：Mn4+及K2TiF6：Mn4+。
  17. 如請求項14之LED燈絲，其中該第一寬帶紅色磷光體及該第二寬帶紅色磷光體中之至少一者為以下中之一者：通用組成AAlSiN3：Eu2+之基於氮化物的磷光體，其中A為Ca、Sr或Ba中之至少一者；通用組成(Ca1-xSrx)(Se1-ySy)：Eu2+之基於硫的磷光體，其中0
    Figure 109109011-A0305-02-0044-6
    x
    Figure 109109011-A0305-02-0044-7
    1及0<y
    Figure 109109011-A0305-02-0044-8
    1；以及通用組成(Ba1-xSrx)3SiO5：Eu2+之基於矽酸鹽的磷光體，其中0
    Figure 109109011-A0305-02-0044-9
    x
    Figure 109109011-A0305-02-0044-10
    1。
  18. 如請求項14之LED燈絲，其中該LED燈絲具有至少150 lm/W之發光效率。
  19. 如請求項14之LED燈絲，其中該LED燈絲具有至少180 lm/W之發光效率。
  20. 如請求項14之LED燈絲，其中該第一光致發光層包含併入該第一窄帶經錳活化之氟化物紅色磷光體的透光囊封材料。
  21. 如請求項14之LED燈絲，其中該第二光致發光層包含併入該第一寬帶綠色磷光體及該第一寬帶紅色磷光體之該混合物的透光囊封材料。
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