特開 2024-167898 複数種類のＬＥＤダイを組み合わせたＬＥＤフィラメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167898

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】複数種類のＬＥＤダイを組み合わせたＬＥＤフィラメント

(51)【国際特許分類】

   F21K 9/232 20160101AFI20241127BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241127BHJP

   F21Y 105/10 20160101ALN20241127BHJP

【ＦＩ】

F21K9/232 100

F21Y115:10

F21Y105:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024081491

(22)【出願日】2024-05-20

(31)【優先権主張番号】63/503,705

(32)【優先日】2023-05-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515286634

【氏名又は名称】テクニカル コンシューマー プロダクツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】エリス・ヤン

(57)【要約】

【課題】複数のＬＥＤダイを用いてフルスペクトル光を出力できる、新規で革新的なＬＥＤフィラメントを提示する。
【解決手段】 本発明は、フルスペクトル光を出力する、フィラメントランプに用いる発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメント関する。一態様において、ＬＥＤフィラメントは、第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含み、第１領域と第２領域とは重ならない。ＬＥＤフィラメントは、複数のダイボンディングプロセスによって構築してもよい。ＬＥＤダイは、直線状、千鳥状、またはこれらの組み合わせで配置してもよい。追加的に、ＬＥＤフィラメントは、空隙を画定する外被内で支持マウントに連結されたＬＥＤフィラメントを含むランプに使用してもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントであって、
第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、
第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含み、
前記第１波長領域と前記第２波長領域とは重ならない、ＬＥＤフィラメント。

【請求項2】

前記第１の複数のＬＥＤダイと前記第２の複数のＬＥＤダイとは、前記ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って千鳥状に配置されている、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項3】

前記第１の複数のＬＥＤダイと前記第２の複数のＬＥＤダイとは、前記ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って直線状に配置されている、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項4】

前記ＬＥＤフィラメントは、複数のダイボンディングプロセスによって作成され、
前記複数のダイボンディングプロセスは、前記第１の複数のＬＥＤダイを配置する第１ダイボンディングプロセスと、前記第２の複数のＬＥＤダイを配置する第２ダイボンディングプロセスと、を含む、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項5】

前記複数のダイボンディングプロセスは、複数のレンジファイルにしたがって実行され、
前記複数のレンジファイルは、前記第１ダイボンディングプロセスを定義する第１レンジファイルと、前記第２ダイボンディングプロセスを定義する第２レンジファイルと、を含む、請求項４に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項6】

自然光の光源を模倣するフルスペクトル光を出力する、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項7】

前記フルスペクトル光は、（ｉ）９５以上の演色評価数（ＣＲＩ）と、（ｉｉ）９０以上のＲ１～Ｒ１５の平均値と、（ｉｉｉ）８５以上のＲ１２平均値と、（ｉｖ）４以上の標準偏差色マッチング値と、（ｖ）これらの組み合わせと、のうちの少なくとも１つを有する、請求項６に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項8】

前記フルスペクトル光は、前記第１波長領域と前記第２波長領域とを含む光を発する、請求項６に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項9】

前記第１波長領域と前記第２波長領域とは、４００ｎｍ以上かつ４７０ｎｍ以下の波長を含む、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項10】

幅が１．５ｍｍ以上かつ８ｍｍ以下である、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項11】

長さが２０ｍｍ以上かつ１５０ｍｍ以下である、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項12】

第３波長領域内の光を発する第３の複数のＬＥＤダイをさらに含み、
前記第３波長領域は、前記第１波長領域および前記第２波長領域とは重ならない、請求項１に記載のＬＥＤフィラメント。

【請求項13】

発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントランプであって、
空隙を画定する外被と、
前記空隙内に延在する支持マウントと、
前記支持マウントに連結された複数のＬＥＤフィラメントと、を含み、
前記複数のＬＥＤフィラメントの少なくとも部分セットのそれぞれは、
第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、
第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含み、
前記第１波長領域と前記第２波長領域とは重ならない、ＬＥＤフィラメントランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２３年５月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／５０３，７０５号に基づく優先権を主張し、その開示内容をあらゆる目的のために本願に引用して援用する。

【背景技術】

【0002】

本開示は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメント電球に関し、より詳細には、同じＬＥＤフィラメント内に複数種類のＬＥＤダイを含むＬＥＤフィラメントに関する。

【0003】

発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明システムは、例えば、白熱照明または蛍光照明等の、他の種類の照明システムと比較して、エネルギーおよび信頼性の面でいくつかの利点があり得る。よって、ＬＥＤを用いた照明システムは、他の既存の照明技術に代わってますます使用されるようになっている可能性がある。ＬＥＤを用いた照明システムによって多くの利点および利益が得られるが、この技術を用いるに際して直面する可能性がある課題がいくつか残っている。例えば、ＬＥＤ電球は、白熱電球とは顕著に異なる、従来にない見た目を有している。これは、照明光を発するＬＥＤチップが、多くの場合、ＬＥＤ電球のドーム部内に設けられた基部上で水平方向に位置されるためである。これに対して、白熱電球に含まれるワイヤフィラメントは、電球のドーム部内で吊り下げられており、加熱されて可視光を発する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、複数のＬＥＤダイを用いてフルスペクトル光を出力できる、新規で革新的なＬＥＤフィラメントを提示する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。

【0006】

発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントであって、
第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、
第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含み、
前記第１波長領域と前記第２波長領域とは重ならない、ＬＥＤフィラメント。

【0007】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記第１の複数のＬＥＤダイと前記第２の複数のＬＥＤダイとは、前記ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って千鳥状（staggered manner）に配置されている、ＬＥＤフィラメント。

【0008】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記第１の複数のＬＥＤダイと前記第２の複数のＬＥＤダイとは、前記ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って直線状に配置されている、ＬＥＤフィラメント。

【0009】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記ＬＥＤフィラメントは、複数のダイボンディングプロセスによって作成され、
前記複数のダイボンディングプロセスは、前記第１の複数のＬＥＤダイを配置する第１ダイボンディングプロセスと、前記第２の複数のＬＥＤダイを配置する第２ダイボンディングプロセスと、を含む、ＬＥＤフィラメント。

【0010】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記複数のダイボンディングプロセスは、複数のレンジファイルにしたがって実行され、前記複数のレンジファイルは、前記第１ダイボンディングプロセスを定義する第１レンジファイルと、前記第２ダイボンディングプロセスを定義する第２レンジファイルと、を含む、ＬＥＤフィラメント。

【0011】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
自然光の光源を模倣するフルスペクトル光を出力する、ＬＥＤフィラメント。

【0012】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記フルスペクトル光は、（ｉ）９５以上の演色評価数（ＣＲＩ）と、（ｉｉ）９０以上のＲ１～Ｒ１５の平均値と、（ｉｉｉ）８５以上のＲ１２平均値と、（ｉｖ）４以上の標準偏差色（standard deviation color）と、（ｖ）これらの組み合わせと、のうちの少なくとも１つを有する、ＬＥＤフィラメント。

【0013】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記フルスペクトル光は、前記第１波長領域と前記第２波長領域とを含む光を発する、ＬＥＤフィラメント。

【0014】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
前記第１波長領域と前記第２波長領域とは、４００ｎｍ以上かつ４７０ｎｍ以下の波長を含む、ＬＥＤフィラメント。

【0015】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
幅が１．５ｍｍ以上かつ８ｍｍ以下である、ＬＥＤフィラメント。

【0016】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
長さが２０ｍｍ以上かつ１５０ｍｍ以下である、ＬＥＤフィラメント。

【0017】

いくつかの態様において、本明細書に記載する技術は、以下に関する。
第３波長領域内の光を発する第３の複数のＬＥＤダイをさらに含み、前記第３波長領域は、前記第１波長領域または前記第２波長領域とは重ならない、ＬＥＤフィラメント。

【0018】

発光ダイオード（ＬＥＤ）フィラメントランプであって、空隙を画定する外被と、前記空隙内に延在する支持マウントと、前記支持マウントに連結された複数のＬＥＤフィラメントと、を含み、
前記複数のＬＥＤフィラメントの少なくとも部分セットのそれぞれは、第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含み、
前記第１波長領域と前記第２波長領域とは重ならない、ＬＥＤフィラメントランプ。

【0019】

本明細書に記載する特徴および利点は、全てを網羅するものではなく、特に、多くの追加的な特徴および利点が、図面および説明を考慮すれば、当業者には明らかであろう。さらに、本明細書で使用される文言は、主に読みやすさと説明の目的で選択されたものであり、開示される主題の範囲を限定するためのものではないことに留意すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示の態様に係るＬＥＤフィラメントランプの概略図である。

【図2A】本開示の態様に係るＬＥＤフィラメント２０５の側面図である。

【図2B】本発明のあるいくつかの実施形態に係る、電流調整部を有していないＬＥＤフィラメント２０５の上面図を示し、ＬＥＤダイの二つの代替的な配置を示すＬＥＤフィラメント２０５の陰極端の拡大切取図２５５および２６０が挿入されている。

【図3】本開示の一態様に係るＬＥＤフィラメントを示す図である。

【図4】本開示の一態様に係るＬＥＤフィラメントを示す図である。

【図5】本開示の一態様に係るＬＥＤフィラメントから得られる光スペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

従来のＬＥＤフィラメントには、典型的には、フィラメントに沿って１または複数の線に配置される単一の種類のＬＥＤダイ等の、単一の種類のＬＥＤダイを用いることがある。この手法は、一貫性があり、かつ均一な光出力を得るのには効果的だが、特に、自然光の光源または白熱電球と比較した場合、得られる照明製品の色スペクトルが限定され、演色パラメータ（color rendering parameter）が低下する可能性がある。これは、これらのフィラメントによって生成される光が特定の波長に偏る傾向があり、光に照らされる物体の色を正確に再現することが困難になる可能性があるためである。この制限は、写真撮影や美術スタジオ等の、色の正確性が重要視される場面で特に問題となり得る。そのような場面においては、従来のＬＥＤフィラメントでは、必要とされる程度の色の正確性が得られないことがあり、その結果、不正確な色の再現、コントラストの低下、その他の問題が生じる可能性がある。

【0022】

本発明の各態様は、様々に構築された発光ダイオード（「ＬＥＤダイ」とも称する）を提供することによって、前記問題を解決する。態様の１つは、複数種類のＬＥＤダイを含むＬＥＤフィラメントを提供する。例えば、複数のダイボンディングプロセスによって同一のＬＥＤフィラメント上に複数種類のＬＥＤダイを堆積させることで、（複数の異なるフィラメントを組み合わせるのではなく）単一のＬＥＤフィラメントから、より自然なフルスペクトル光を発することが可能となる。ＬＥＤダイは、ＬＥＤフィラメント内で、直線状、千鳥状、またはこれらの組み合わせで配置してもよい。このような配置によって、例えばフルスペクトル光を提供する等、より広範囲の色をより正確に生成することが可能なＬＥＤフィラメントを実現できる可能性がある。

【0023】

図１は、本開示の態様に係るＬＥＤフィラメントランプ１００の概略図を示す。ＬＥＤフィラメントランプ１００は、空隙を画定する、透明または半透明の外被１０５を含む。図示するように、半透明の外被１０５はＡランプであるが、他のランプ形状因子も等しく許容される。前記他のランプ形状因子には、レフレクターランプ、ＰＡＲランプ、管形ランプおよびろうそく形ランプ等の装飾用ランプが含まれるが、これらには限定されない。外被１０５は、例えば、ガラスまたはプラスチックからなっていてもよく、透明、つや消し、またはソフトな白色の被膜を有していてもよい。

【0024】

ＬＥＤフィラメントランプ１００は、外被１０５の軸に沿って空隙内に延在する支持マウント１１０を含む。支持マウント１１０は、外被１０５と同一の材料からなっていてもよい。支持マウント１１０は、気密性のあるシールによって外被１０５に密封されてもよい。封止した外被１０５は、外被内で発生した熱を放散させるために選択した気体混合物を含んでいてもよい。

【0025】

第１導電性リード線１１５が、支持マウント１１０を通って延在して、ドライバー回路の正端子を、一連の第１導電支持部１１５ａ～１１５ｃに接続する。第２導電性リード線１２０が、支持マウント１１０を通って延在して、調光可能ＬＥＤドライバー回路の負端子を、一連の第２導電支持部１２０ａ～１２０ｃに接続する。第１導電支持部１１５ａ～１１５ｃと第２導電支持部１２０ａ～１２０ｃとは、支持マウント１１０によって支持されており、外向きかつ空隙内に延在する。

【0026】

一連の上側導電支持部１２５ａ～１２５ｃが、第１導電性リード線１１５と第２導電性リード線１２０とが支持マウント１１０を通って延在する端部に対して遠位の支持マウント１１０の端部において、支持マウント１１０を通っており、外向きかつ空隙内に延在する。一実施形態において、上側導電支持部１２５ａ～１２５ｃは、互いから電気的に絶縁されている。

【0027】

ＬＥＤフィラメントランプは、６本のＬＥＤフィラメントを含む。３本のＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０は、第１導電支持部１１５ａ～１１５ｃと上側導電支持部１２５ａ～１２５ｃとの間でそれぞれ延在する。ＬＥＤフィラメント１３０の陽極は、第１導電支持部１１５ａの遠位端に導電可能に機械的に取り付けられており、ＬＥＤフィラメント１３０の陰極は、上側導電支持部１２５ａの第１端部に導電可能に機械的に取り付けられている。ＬＥＤフィラメント１３５は、第１導電支持部１１５ｂと上側導電支持部１２５ｂとの間に同様に取り付けられており、ＬＥＤフィラメント１４０は、第１導電支持部１１５ｃと上側導電支持部１２５ｃとの間に同様に取り付けられている。

【0028】

３本のＬＥＤフィラメント１４５、１５０、１５５は、上側導電支持部１２５ａ～１２５ｃと第２導電支持部１２０ａ～１２０ｃとの間でそれぞれ延在する。ＬＥＤフィラメント１４５の陽極は、上側導電支持部１２５ａの第１端部に導電可能に機械的に取り付けられており、ＬＥＤフィラメント１４５の陰極は、第２導電支持部１２０ａの遠位端に導電可能に機械的に取り付けられている。ＬＥＤフィラメント１５０は、上側導電支持部１２５ｂと第２導電支持部１２０ｂとの間に同様に取り付けられており、ＬＥＤフィラメント１５５は、上側導電支持部１２５ｃと第２導電支持部１２０ｃとの間に同様に取り付けられている。

【0029】

記載し図示する６本のＬＥＤフィラメント（１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５）の接続によって、調光可能ＬＥＤドライバー回路の正端子と負端子との間に、３つの平行なＬＥＤアレイが形成されている（すなわち、ＬＥＤフィラメント１３０および１４５、ＬＥＤフィラメント１３５および１５０、ならびにＬＥＤフィラメント１４０および１５５によって形成される平行なＬＥＤアレイ）。

【0030】

口金１６０が、ＬＥＤフィラメントランプ１００の基部に取り付けられている。図示する実施形態において、口金１６０は、エジソン型の口金であり、足状接触子１６５が絶縁部１７０によってねじ山接触子１７５から分離している。他の実施形態において、差込み口金、ＧＵ口金、プロング口金、ピン口金等の他の種類の口金を使用してもよい。一実施形態において、調光可能ＬＥＤドライバー回路は、口金１６０に覆われており、調光可能ＬＥＤドライバー回路の電源線とアース線（hot and ground power supply leads）とは、足状接触子１６５とねじ山接触子１７５とに、それぞれ接続している。

【0031】

図２Ａは、本開示の態様に係るＬＥＤフィラメント２０５の側面図２００を示す。ＬＥＤフィラメント２０５は、電流調整部を有していない（without onboard current regulation）。図２Ａは、ＬＥＤフィラメント２０５の陰極端の拡大断面図２１０が挿入されている。

【0032】

ＬＥＤフィラメント２０５は、基材２１５を含む。基材２１５の第１面２２５には、複数のＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄが配置されている。さらに、ＬＥＤフィラメント２０５は、陰極端に第１導電端子２３０を、陽極端に第２導電端子２８０を、それぞれ含む。第１接着ビード２３５が、基材２１５の第１面２２５とＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄとを覆っている。第２接着ビード２４０が、基材２１５の第２面２４５を覆っている。

【0033】

ＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄは、それぞれ、例えば、３ボルトのＬＥＤダイであってもよい。電圧がより小さい、またはより大きいＬＥＤダイを、本明細書に開示する実施形態において使用できることが理解されるであろう。図２Ａは４個のＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄだけを示しているが、このような図示は明確さと利便性とのためであり、基材２１５には任意の数のＬＥＤダイを配置できることが理解されるであろう。一例において、およそ２４個のＬＥＤダイが基材２１５に配置される。他の例において、最大でおよそ３６個のＬＥＤダイが基材２１５に配置される。ＬＥＤダイの数は、実際的には、ＬＥＤランプ内に収めるのに十分な短さの基材にＬＥＤダイを合わせる能力と、ダイから発生する熱を放散させる能力と、によってのみ限定される。

【0034】

基材２１５は、透明なセラミック、ガラス、またはサファイア等の透明または半透明の材料を用いて形成して、光が基材２１５を通過できるようにしてもよい。また、基材２１５は、透明または半透明の材料からなる複数の層を、例えば、半透明または透明な接着剤を用いて、互いに接合または付着させて形成してもよい。代替的に、基材２１５は、ガラス繊維、非透明セラミック、または金属－コア基材等の不透明な材料を用いて形成してもよい。基材２１５が不透明である場合、基材２１５におけるＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄ同士の間に貫通孔を配置して、光が基材２１５を通過できるようにしてもよい。

【0035】

第１接着ビード２３５と第２接着ビード２４０とは、硬化または乾燥した際に透明になる接着剤を含んでいてもよい。好適な接着剤には、エポキシ樹脂、シリカゲル、メチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、または変性シリコーン樹脂等が含まれるが、これらには限定されない。

【0036】

図２Ｂは、本発明のあるいくつかの実施形態に係る、電流調整部を有していないＬＥＤフィラメント２０５の上面図２５０を示す。ＬＥＤフィラメント２０５の陰極端を示す挿入拡大切取図２５５および２６０が、ＬＥＤダイの２つの代替的な構成を示している。拡大切取図２５５は、第１実施形態を示す。第１実施形態において、ＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄは、基材２１５の第１面２２５上の導電線２６５等の１または複数の導電線によって直列に接続されている。拡大切取図２６０は、第２実施形態を示す。第２実施形態において、ＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄは、基材２１５の第１面２２５上の第１導電線２７０と第２導電線２７５とによって並列に接続されている。第１導電端子２３０と第２導電端子２８０と（切取図２５５および２６０に示す両方の実施形態に適用可能）は、（例えば、圧着、リベット接合、はんだ付け、溶接、または接着材料の使用によって）基材２１５に付着している。切取図２５５に示すＬＥＤフィラメント２０５の直列構成において、ＬＥＤフィラメント２０５の陰極端では、第１導電端子２３０が、導電線によって、ＬＥＤダイ２２０ａ（すなわち、ＬＥＤフィラメント２０５の陰極端を基準として、直列接続したＬＥＤダイのうちの最初のＬＥＤダイ）の陰極に導電可能に接続しており、ＬＥＤフィラメント２０５の陽極端では、第２導電端子２８０が、導電線によって、直列接続したＬＥＤダイのうちの末端のＬＥＤダイ（すなわち、ＬＥＤフィラメント２０５の陰極端を基準として、直列接続したＬＥＤダイのうちの最後のＬＥＤダイ）の陽極に導電可能に接続している。

【0037】

切取図２６０に示すＬＥＤフィラメント２０５の並列構成において、陰極端では、第１導電端子２３０が、導電線２７０によって、ＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄ（および図示しない追加的なＬＥＤダイ）の全ての陰極と導電可能に接続しており、陽極端では、第２導電端子２８０が、導電線２７５によって、ＬＥＤダイ２２０ａ～２２０ｄ（および図示しない全ての追加的なＬＥＤダイ）の全ての陽極と導電可能に接続している。

【0038】

あるいくつかの実装形態において、上述したＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５のうちの１または複数は、第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイと、第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイと、を含むＬＥＤフィラメントとして実装してもよい。

【0039】

あるいくつかの実装形態において、第１の複数のＬＥＤダイと第２の複数のＬＥＤダイとは、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って千鳥状に配置する。例えば、図３は、本開示の一態様に係るＬＥＤフィラメント３００を描写する。ＬＥＤフィラメント３００は、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５のうちの１または複数の例示的な実装形態であってもよい。ＬＥＤフィラメント３００は、第１の複数のＬＥＤダイ３０２Ａ～Ｊ（集合的に３０２）と、第２の複数のＬＥＤダイ３０４Ａ～Ｊ（集合的に３０４）と、を含む。これらは、以下にさらに説明するように、対応する波長の光を発するように構成されていてもよい。図３は、ＬＥＤダイのうちの１つの詳細図３０６をさらに含む。図３に示すように、第１の複数のＬＥＤダイ３０２と第２の複数のＬＥＤダイ３０４とは、千鳥状に配置されている。特に、第１の複数のＬＥＤダイ３０２は、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って延在する第１線に沿って配置されており、第２の複数のＬＥＤダイ３０４は、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って伸びる第２線に沿って配置されている。第１線と第２線とは互いに平行であり、特定の距離（例えば、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ等）だけ互いからずれている。そのうえ、ＬＥＤダイ３０２、３０４の千鳥状の配置は、第１の複数のＬＥＤダイ３０２のそれぞれが、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に対して垂直な方向に沿って、第２の複数のＬＥＤダイ３０４のいずれとも隣接しないようになっている。ＬＥＤフィラメント３００は、ＬＥＤダイの千鳥状の配置の例示的な実装形態であることが理解される必要がある。追加的または代替的な実装形態において、第１および第２ＬＥＤダイは、互いに隣接していてもよい。

【0040】

あるいくつかの実装形態において、第１の複数のＬＥＤダイと第２の複数のＬＥＤダイとは、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って直線状に配置されている。例えば、図４は、本開示の一態様に係るＬＥＤフィラメント４００を描写する。ＬＥＤフィラメント４００は、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５のうちの１または複数の例示的な実装形態であってもよい。ＬＥＤフィラメント４００は、第１の複数のＬＥＤダイ４０２Ａ～Ｊ（集合的に４０２）と、第２の複数のＬＥＤダイ４０４Ａ～Ｊ（集合的に４０４）と、を含む。図４は、ＬＥＤダイのうちの１つの詳細図４０６をさらに含む。図４に示すように、第１の複数のＬＥＤダイ４０２と第２の複数のＬＥＤダイ４０４とは、直線状に配置されている。特に、第１の複数のＬＥＤダイ４０２と第２の複数のＬＥＤダイ４０４とは、ＬＥＤフィラメントの長さ方向に沿って延在する第１線に沿って配置されている。図示するように、第１の複数のＬＥＤダイ４０２と第２の複数のＬＥＤダイ４０４とは、第１線に沿って交互に配置されている。ＬＥＤフィラメント４００は、ＬＥＤダイの直線状の配置の例示的な実装形態であることが理解される必要がある。追加的または代替的な実装形態において、第１および第２ＬＥＤダイは、同一の線に沿って交互に配置されていなくてもよい。例えば、第１の複数のＬＥＤダイのうちの２つの後に、第２の複数のＬＥＤダイのうちの２つが続いていてもよい。他の例としては、第１の複数のＬＥＤダイの数が、第２の複数のＬＥＤダイの数の２倍であってもよい。この場合、第１の複数のＬＥＤダイのうちの２つの後に、第２の複数のＬＥＤダイのうちの１つが続いていてもよい。

【0041】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、２を超える数の種類のＬＥＤダイを含んでいてもよい。例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、第１波長領域および第２波長領域とは重ならない第３波長領域内の光を発する第３の複数のＬＥＤダイを含んでいてもよい。あるいくつかの実装形態において、本開示に係るＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の長さ方向に沿って直線状と千鳥状との両方で配置される様々な種類のＬＥＤダイを含んでいてもよい。例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、４つの異なる種類のＬＥＤダイを含んでいてもよい。第１および第２の種類のＬＥＤダイは、フィラメントの長さ方向に沿って第１線上に直線状に配置してもよく、第３および第４の種類のＬＥＤダイは、フィラメントの長さ方向に沿って第２線上に直線状に配置してもよい。あるいくつかの実装形態において、第１線と第２線とは、互いに対して千鳥状であり、ＬＥＤダイが千鳥状と直線状との両方で配置されていてもよい。

【0042】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、ダイボンディングプロセスによって構築してもよい。例えば、ダイボンディングプロセスを実行して、基材に半導体ダイを配置するか、または他の方法によって堆積させて、ＬＥＤダイとＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００とを形成してもよい。ダイボンディングプロセスでは、まず、基材のクリーニングをして、ボンディングプロセスを妨げ得る不純物や汚染物質を取り除いてもよい。これには、超音波洗浄またはプラズマクリーニング等の、化学的クリーニングと機械的クリーニングとを組み合わせて使用してもよい。基材のクリーニング後、半導体ダイを基材に接合するために、基材を接着材料で被覆してもよい。接着材料は、エポキシおよびはんだペースト等を含んでいてもよい。その後、半導体ダイを基材上に堆積させて、ダイを形成してもよい。ダイを所定の位置に設けた後、圧力と熱とを加えてダイを基材に接合してもよい。圧力および／または熱は、接着材料を活性化させて、ダイと基材とを確実に接合することができる。

【0043】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、複数のダイボンディングプロセスを用いて形成する。例えば、複数のダイボンディングプロセスには、第１の複数のＬＥＤダイ３０２、４０２を配置する第１ダイボンディングプロセスと、第２の複数のＬＥＤダイ３０４、４０４を配置する第２ダイボンディングプロセスと、が含まれていてもよい。

【0044】

あるいくつかの実装形態において、ダイボンディングプロセスは、１または複数のレンジファイル（range files）にしたがって実行してもよい。あるいくつかの実装形態において、レンジファイルは、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００のためのダイボンディングプロセスを定義するのに使用してもよい。レンジファイルは、クリーニング、コーティング、配置、圧力、加熱等の、ダイボンディングプロセスの各工程のための具体的な指示を含んでいてもよい。レンジファイルは、使用する接着材料の種類、印加する圧力の量、ならびに加熱プロセスの具体的な温度および時間等の情報をさらに含んでいてもよい。例えば、レンジファイルは、第１ダイボンディングプロセスを定義する第１レンジファイルと、第２ダイボンディングプロセスを定義する第２レンジファイルと、を含んでいてもよい。

【0045】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００を構築することは、ワイヤーボンディングプロセスを実行することをさらに含んでいてもよい。ワイヤーボンディングは、隣接するＬＥＤダイ同士の間に、金ワイヤ等のワイヤを付着させることを含んでいてもよい。これにより、個々のダイを接続して、フィラメント内に連続的な電気回路を形成できる。あるいくつかの実装形態において、超音波変換器が、ワイヤをＬＥＤダイに接合するのに使用する高周波の振動を生成してもよい。ボンディングキャピラリーを使用して、ボンディングプロセス中、ワイヤを保持し位置させてもよい。例えば、ワイヤーボンディングプロセス中、ボンディングキャピラリーをＬＥＤダイの上方に位置させて、ワイヤ材料をキャピラリーに通してもよい。その後、キャピラリーを降下させてＬＥＤダイ上に配置し、超音波変換器を起動してワイヤに圧力と高周波の振動とを加えてもよい。これにより、ワイヤをＬＥＤダイに接合して、確実な電気的接続を実現できる。ワイヤーボンディングプロセスは、フィラメントのＬＥＤダイごとに繰り返して、個々のダイの全ての間に連続的な電気回路を形成してもよい。様々な実装形態において、ＬＥＤダイは、直列、並列、またはそれらを組み合わせて、ワイヤ接続してもよい。

【0046】

あるいくつかの実装形態において、ダイボンディングプロセスとワイヤーボンディングプロセスとを実行した後、（エポキシシリコーン等の）エポキシ層を、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の片側または両側に設けてもよい。エポキシ層によって、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００（ＬＥＤダイおよびワイヤ等）を保護できる。例えば、エポキシ層によって、機械的負荷、温度変化、およびその他の環境要因による損傷から、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００を保護できる。エポキシ層により、追加的または代替的に、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００に、追加的な機械的支持を提供して、取り扱い中または使用中に、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が破損または損傷することを防止できる。

【0047】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の構築は、検査工程とパッケージング工程とをさらに含んでいてもよい。検査工程には、電気試験と、光学試験と、環境試験と、が含まれていてもよい。電気試験は、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が、特定の電圧／電流範囲内で動作することを保証する目的で実行してもよい。光学試験は、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の明るさと色とを測定し、必要とされる光学仕様を満たすことを保証する目的で実行してもよい。環境試験は、高温、高湿、または振動等の様々な条件下でのＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の性能を評価する目的で実行してもよい。パッケージング工程には、他の部品（例えば、ランプを構築するのに使用する部品）にフィラメントをパッキングすることが含まれていてもよい。

【0048】

対応するランプ（例えば、ランプ１００または同様のランプ）内に嵌合するために、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、特定の物理的寸法を有していてもよい。あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、幅が１．５ｍｍ以上かつ８ｍｍ以下である。あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、長さが２０ｍｍ以上かつ１５０ｍｍ以下である。

【0049】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤダイは、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の物理的な寸法に基づいて配置してもよい。例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の幅が１．５ｍｍである場合、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００には、ＬＥＤダイ１列分の空間しかない可能性がある。ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が２種類のＬＥＤダイを含む場合、ＬＥＤダイは、それに応じて、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の長さ方向に沿って、直線状に１列で配置できる。他の例として、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００の幅が３ｍｍである場合、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００には、ＬＥＤダイを２列にする余裕がある可能性がある。ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が２種類のＬＥＤダイを必要とする場合、ＬＥＤダイは、フィラメントの長さ方向に沿って、千鳥状に、それぞれの種類のダイを別の列で配置できる。一方、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が４種類のＬＥＤダイを必要とする場合、ＬＥＤダイは、第１の種類および第２の種類を直線状に、１つの列に沿って配置し、第３の種類および第４の種類を直線状に、前記１つの列に対して千鳥状となるように他の列に沿って配置することによって、直線状と千鳥状との両方で配置できる。

【0050】

あるいくつかの実装形態において、第１波長領域と第２波長領域とは、４００ｎｍ以上かつ４７０ｎｍ以下の波長を含む。あるいくつかの実装形態において、第１波長領域と第２波長領域とは重ならない。あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００内のＬＥＤダイは、例えば１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ等の、特定の大きさを有していてもよい。あるいくつかの実装形態において、第１波長領域と第２波長領域とのうちの一方または両方は、大きさが５ｎｍであってもよい。例えば、第１波長領域は、４０５～４１０ｎｍであってもよく、第２波長領域は、４５０～４５５ｎｍであってもよい。

【0051】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、自然光の光源を模倣するフルスペクトル光を出力する。特に、ＬＥＤダイの全てを使用して光を発する場合、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、フルスペクトル光を出力してもよい。例えば、第１波長領域と第２波長領域との組み合わせによってフルスペクトル光を形成してもよい。ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が２を超える数の種類のＬＥＤダイを含む複数の実装形態において、全てのダイからの波長の組み合わせによってフルスペクトル光を形成してもよい。

【0052】

あるいくつかの実装形態において、フルスペクトル光は、（ｉ）９５以上の平均演色評価数（ＣＲＩ）と、（ｉｉ）９０以上の拡張ＣＲＩと、（ｉｉｉ）８５以上のＲ１２平均値と、（ｉｖ）４以上の標準偏差色マッチング（ＳＤＣＭ）値と、（ｖ）これらの組み合わせと、のうちの少なくとも１つを有する。

【0053】

ＣＲＩ（演色評価数）とは、理想的な、すなわち自然の光源（太陽光等）と比較した場合の、様々な物体の色を正確に再現する光源の性能を示す定量的測度であり得る。ＣＲＩは、０から１００の間の数値として表現することができ、値が高いほど、特定の光源の下で色がより自然に見えることを示す。ＣＲＩは、あらかじめ定義された色見本を、理想的な光源と、測定対象の光源（例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００）と、に曝露したときに得られる色を比較することによって特定できる。各色見本の正確性は、対応する０から１００の範囲のＲ値として表し得る。最も一般的に使用されるＣＲＩの値は平均ＣＲＩ（Ｒａ）であり、Ｒ１からＲ８の平均値を用いて算出される。拡張ＣＲＩ（Ｒｅ）は、Ｒ１からＲ１５の指数の平均値を用いて特定する。Ｒ１指数は、淡い、灰色がかった赤色に対応し得る。Ｒ２指数は、濃い、灰色がかった黄色に対応し得る。Ｒ３指数は、強い黄緑色に対応し得る。Ｒ４指数は、中度の、黄色がかった緑色に対応し得る。Ｒ５指数は、淡い、青みがかった緑色に対応し得る。Ｒ６指数は、淡い青色に対応し得る。Ｒ７指数は、淡い青紫色に対応し得る。Ｒ８指数は、淡い、赤みがかった紫色に対応し得る。Ｒ９指数は、強い赤色に対応し得る。Ｒ１０指数は、強い黄色に対応し得る。Ｒ１１指数は、強い緑色に対応し得る。Ｒ１２指数は、強い青色に対応し得る。Ｒ１３指数は、淡い、黄色がかったピンク色に対応し得る。Ｒ１４指数は、中度の、緑がかったオリーブ色に対応し得る。Ｒ１５指数は、アジア人の皮膚色に対応し得る。

【0054】

図５は、本開示で説明する技術にしたがって構築したＬＥＤフィラメントからの光スペクトル５００、５０２を描写する。例えば、光スペクトル５００は、ＬＥＤフィラメント３００、ＬＥＤフィラメント４００等からの光スペクトルの例であってもよい。他の例として、光スペクトル５０２は、ＬＥＤフィラメント３００、ＬＥＤフィラメント等を用いて得られたランプからの光スペクトルの例であってもよい。これらの光スペクトルは、様々な波長における光強度の値を示す。光スペクトル５００、５０２と、それらの対応する光源とは、表１に示す性質を有しており、よって、フルスペクトル光源を表しており、フルスペクトル光源の前記規格に適合する。

【0055】

【表1】

【0056】

あるいくつかの実装形態において、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、ランプ１００等のランプに含まれていてもよい。例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００は、空隙を画定する外被と、空隙内に延在する支持マウントと、を含むＬＥＤランプ内に含まれていてもよい。複数のＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００が、支持マウントに連結されていてもよい。ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００のそれぞれは、上で説明したＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００のうちの１または複数のように実装されていてもよい。例えば、ＬＥＤフィラメント１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、２０５、３００、４００のそれぞれは、第１波長領域内の光を発する第１の複数のＬＥＤダイ３０２、４０２と、第２波長領域内の光を発する第２の複数のＬＥＤダイ３０４、４０４と、を含んでいてもよい。あるいくつかの実装形態において、第１波長領域と第２波長領域とは重ならない。

【0057】

本明細書に記載する装置および方法の各形態は、本発明の好ましい実施形態を構成するが、本発明は、装置および方法のこれらの厳密な形態には限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、変更を加えることができることが理解されるであろう。

【0058】

本開示で説明する、開示した方法および手順は、全て１または複数のコンピュータプログラムまたはコンポーネントを用いて実装することができる。これらのコンポーネントは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気または光ディスク、光学記憶装置、または他の記憶媒体等の揮発性および不揮発性メモリを含む、任意の従来のコンピュータ読み取り可能な媒体または機械読み取り可能な媒体上の一連のコンピュータ指示として設けられていても良い。前記指示は、ソフトウェアまたはファームウェアとして設けられていてもよく、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、または他の任意の同様の装置等のハードウェアコンポーネントに全体が、または部分的に実装されていてもよい。前記指示は、１または複数のプロセッサによって実行されるように構成されていてもよく、１または複数のプロセッサは、前記一連のコンピュータ指示を実行すると、開示した方法および手順の全部または一部を実行するか、当該実行を促進する。

【0059】

ここに記載する各例に対する様々な変更および修正が、当業者にとっては明らかであろうことを理解される必要がある。そのような変更および修正は、本主題の精神および範囲から逸脱することなく、および、意図した利点を減じることなく、加えることができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求項の範囲に含まれることを意図している。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】