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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-29
(45)【発行日】2024-09-06
(54)【発明の名称】LEDフィラメント構成
(51)【国際特許分類】
   F21K 9/232 20160101AFI20240830BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20240830BHJP
   H01L 33/48 20100101ALI20240830BHJP
   F21K 9/90 20160101ALI20240830BHJP
   F21V 19/00 20060101ALI20240830BHJP
   F21V 5/00 20180101ALI20240830BHJP
   F21V 5/02 20060101ALI20240830BHJP
   F21V 9/32 20180101ALI20240830BHJP
   F21K 9/69 20160101ALI20240830BHJP
   F21Y 103/10 20160101ALN20240830BHJP
   F21Y 115/10 20160101ALN20240830BHJP
   F21Y 115/30 20160101ALN20240830BHJP
   F21Y 113/13 20160101ALN20240830BHJP
【FI】
F21K9/232 100
H01L33/00 L
H01L33/48
F21K9/90
F21V19/00 150
F21V19/00 170
F21V5/00 320
F21V5/02 100
F21V5/02 400
F21V9/32
F21K9/69
F21Y103:10
F21Y115:10 300
F21Y115:30
F21Y113:13
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2021552983
(86)(22)【出願日】2020-03-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-02
(86)【国際出願番号】 EP2020056582
(87)【国際公開番号】W WO2020182925
(87)【国際公開日】2020-09-17
【審査請求日】2023-03-10
(31)【優先権主張番号】19162806.4
(32)【優先日】2019-03-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】516043960
【氏名又は名称】シグニファイ ホールディング ビー ヴィ
【氏名又は名称原語表記】SIGNIFY HOLDING B.V.
【住所又は居所原語表記】High Tech Campus 48,5656 AE Eindhoven,The Netherlands
(74)【代理人】
【識別番号】100163821
【弁理士】
【氏名又は名称】柴田 沙希子
(72)【発明者】
【氏名】ヴァン ボムメル ティース
(72)【発明者】
【氏名】ヒクメット リファット アタ ムスターファ
(72)【発明者】
【氏名】アンセムス ヨハンネス ペトルス マリア
【審査官】塩治 雅也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2014/114241(WO,A1)
【文献】国際公開第2017/162821(WO,A2)
【文献】特開2013-229623(JP,A)
【文献】特開2015-144261(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21K 9/00- 9/90
F21S 2/00-45/70
F21V 19/00-19/06
F21V 1/00- 8/00
F21V 9/00-15/04
H01L 33/00
H01L 33/48
F21Y 103/10
F21Y 115/10
F21Y 115/30
F21Y 113/13
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光ダイオード(LED)のアレイを備える少なくとも1つのLEDフィラメントと、
第1の表面S1及び反対側の第2の表面S2をする基板であって、少なくとも1つのLEDフィラメントが前記第1表面S1の第1の位置に配されている基板と、
を備える発光ダイオード(LED)フィラメント構成であって、
前記少なくとも1つのLEDフィラメントは、半透明材料を含む封入材を更に備え、前記封入材は、前記複数のLEDを少なくとも部分的に包囲し、前記第1の表面を少なくとも部分的に包囲し、前記第1の表面は、前記封入材によって包囲されていない少なくとも1つの第2の部分を備え、前記少なくとも1つの第2の部分のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備え、動作中に前記少なくとも1つのLEDフィラメントから放出された光を、少なくとも部分的に屈折させる、少なくとも部分的に反射させる、及び/又は少なくとも部分的に回折させるように構成されている、発光ダイオード(LED)フィラメント構成。
【請求項2】
前記基板は、少なくとも部分的に半透明又は透明である、請求項1に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項3】
前記基板は、少なくとも部分的に不透明である、請求項1又は2に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項4】
前記複数のLEDが上に構成されている前記基板の少なくとも1つの第1の部分が平坦である、請求項1乃至3の何れか一項に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項5】
前記封入材は蛍光体を含む、請求項3又は4に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項6】
前記基板は、矩形のスラブの形状を有し、長手方向の第1の軸線Aに沿って細長く、前記基板は、前記第1の軸線Aに垂直である第2の軸線Bに沿って更に延び、前記第1の軸線及び前記第2の軸線の両方に垂直である第3の軸線Cに沿って更に延び、前記基板の表面S1~S6のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備える、請求項1乃至5の何れか一項に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項7】
前記基板は、
前記第3の軸線に平行な第1の法線を含む前記第1の表面S1と、
前記第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面S2と、
前記第2の軸線に平行な第3の法線を含む第3の表面S3と、
前記第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面S4と、を備え、
前記第1の表面S1、前記第2の表面S2、前記第3の表面S3、及び前記第4の表面S4のうちの少なくとも1つが、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを含む、請求項6に記載のLEDフィラメント。
【請求項8】
前記第1の表面S1と前記第2の表面S2の組み合わせ;
前記第3の表面S3と前記第4の表面S4の組み合わせ;及び
前記第1の表面S1と前記第2の表面S2と前記第3の表面S3と前記第4の表面S4の組み合わせ;のうちの少なくとも1つが、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備える、請求項7に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項9】
前記基板は、隣接して構成された表面S1~S6の任意のペアの間に、対応する縁部を備え、前記対応する縁部のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備える、請求項7又は8に記載のLEDフィラメント構成。
【請求項10】
請求項1乃至9の何れか一項に記載のLEDフィラメント構成と、
少なくとも部分的に光透過性である材料を含み、前記LEDフィラメント構成を少なくとも部分的に包囲するカバーと、
前記LEDフィラメント構成の前記複数のLEDへの電力供給のための、前記LEDフィラメント構成に接続されている電気接続部と、を備える照明デバイス。
【請求項11】
発光ダイオード(LED)フィラメント構成の製造方法であって、
矩形のスラブの形状を有し、長手方向の第1の軸線Aに沿って細長い基板を提供するステップであって、前記基板は更に、前記第1の軸線Aに垂直である第2の軸線Bに沿って延び、前記第1の軸線及び前記第2の軸線の両方に垂直である第3の軸線Cに沿って延び、前記基板は、前記第3の軸線に平行な第1の法線を含む第1の表面S1と、前記第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面S2と、前記第2の軸線に平行な第3の法線を含む第3の表面S3と、前記第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面S4と、を備える、ステップと、
前記基板の前記第1の表面S1及び前記第2の表面S2のうちの少なくとも1つの上に電極パターンを形成するステップと、
前記基板の前記第1の表面S1及び前記第2の表面S2のうちの少なくとも1つの上に、複数の発光ダイオード(LED)を取り付けるステップと、
前記複数のLEDと前記電極パターンとの間にワイヤボンディングを構成するステップと、
前記基板の前記第1の表面S1及び前記第2の表面S2の少なくとも第1の位置上に封入材を形成する半透明材料を分配するステップであって、前記基板は、前記封入材によって包囲されていない少なくとも1つの第2の部分を含む、ステップと、
前記第1の表面S1、前記第2の表面S2、前記第3の表面S3、及び前記第4の表面S4のうちの少なくとも1つの、前記基板の少なくとも1つの第2の部分上に、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを形成するステップと、を含む、発光ダイオード(LED)フィラメント構成の製造方法。
【請求項12】
前記基板は、少なくとも部分的に半透明又は透明である、請求項11に記載のLEDフィラメント構成の製造方法。
【請求項13】
前記基板は、少なくとも部分的に不透明である、請求項11に記載のLEDフィラメント構成の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全般的に、1つ以上の発光ダイオードを備える照明構成に関する。より具体的には、本発明は、発光ダイオード(light emitting diode;LED)フィラメント構成に関する。
【背景技術】
【0002】
照明目的のための発光ダイオード(LED)の使用が、注目を集め続けている。白熱ランプ、蛍光ランプ、ネオン管ランプなどと比較して、LEDは、より長い動作寿命、電力消費の低減、及び、光エネルギーと熱エネルギーとの比率に関する効率の向上などの、数多くの利点をもたらす。
【0003】
特に、LEDを備える照明デバイス及び/又は照明構成(ランプなど)には、現在、極めて大きい関心が寄せられており、白熱ランプは、LEDベースの照明ソリューションによって、急速に置き換えられつつある。それにもかかわらず、白熱電球の外見を有するレトロフィット照明デバイス(例えば、ランプ)を有することが評価され、所望されている。この目的のために、そのような電球内に配置されているLEDフィラメントに基づく白熱ランプを製造するための、インフラストラクチャを利用することが可能である。特に、LEDフィラメントランプは、極めて装飾的であるため、高く評価されている。
【0004】
国際公開第2014/114241号では、透明ハウジングと、LED発光デバイスと、支持体とを備えて、LED発光デバイスが内部に配置された閉じたチャンバを形成するLED照明デバイスについて開示されている。チャンバは、LED発光デバイスによって生成された熱を透明ハウジングの外側に伝導するために、不活性ガスで充填される。したがって、LED照明デバイスの形状、サイズ、及び重量は、もはや放熱体によって制限される必要はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、LEDフィラメントランプは、多くの場合、装飾的な用途を目的としているため、この種のランプは、不十分な光分布に悩まされる場合がある。
【0006】
それゆえ、本発明の目的は、現在のLEDフィラメントランプの、動作中の光の分布に関する欠陥の少なくとも一部を、克服しようと試みることである。
【0007】
この目的及び他の目的は、独立請求項における特徴を有する、LEDフィラメント構成を提供することによって達成される。従属請求項において、好ましい実施形態が定義される。
【課題を解決するための手段】
【0008】
LEDフィラメントは、LEDフィラメント光を供給し、線形アレイで構成された複数の発光ダイオード(LED)を備える、発光要素であると理解されている。好ましくは、LEDフィラメントは、長さL及び幅Wを有し、L>5Wである。LEDフィラメントは、直線構成で、又は、例えば湾曲構成、2D/3D渦巻、若しくは螺旋などの、非直線構成で配置されてもよい。好ましくは、LEDは、剛性(例えば、ポリマー、ガラス、石英、金属、又はサファイアから作製されているもの)、又は可撓性(例えば、ポリマー、又は金属、例えばフィルム若しくは箔で作製されているもの)であってもよい、例えば基板のような、細長形の支持体上に配置される。
【0009】
支持体が、第1主表面及び反対側の第2主表面を含む場合、LEDは、これらの表面のうちの少なくとも一方上に配置される。支持体は、反射性であってもよく、あるいは、半透明及び好ましくは透明などの、光透過性であってもよい。
【0010】
LEDフィラメントは、複数のLEDの少なくとも一部を少なくとも部分的に覆う、封入材を備えてもよい。封入材はまた、第1主表面又は第2主表面のうちの少なくとも一方を、少なくとも部分的に覆ってもよい。封入材は、例えばシリコーンなどの、可撓性であり得るポリマー材料であってもよい。更には、LEDは、例えば種々の色又はスペクトルの、LED光を放出するように構成されてもよい。封入材は、LED光を少なくとも部分的に変換光に変換するように構成されている、ルミネッセント材料を含んでもよい。ルミネッセント材料は、無機蛍光体及び/又は量子ドット若しくは量子ロッドなどの、蛍光体であってもよい。
【0011】
LEDフィラメントは、複数のサブフィラメントを含んでもよい。
【0012】
それゆえ、本発明の第1の態様によれば、発光ダイオード(LED)フィラメント構成が提供される。LEDフィラメント構成は、複数の発光ダイオード(LED)のアレイを含む少なくとも1つのLEDフィラメントを備える。LEDフィラメントは、複数のLEDが上に構成されている基板を更に備え、基板表面は、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備える。基板表面は、動作中に少なくとも1つのLEDフィラメントから放出された光を、少なくとも部分的に屈折させる、少なくとも部分的に反射させる、及び/又は少なくとも部分的に回折させるように更に構成されている。
【0013】
用語「多ファセット表面構造」は、表面全体にわたって又は表面上にいくつかのファセットを有する表面を意味する。換言すれば、「多ファセット表面構造」は、いくつかのファセットを有するファセット面を備える。単一のファセットのそれぞれ又はファセット面は、隣り合う(隣接する)ファセット又はファセット面と比較して、ファセット又は面ファセットに対する法線が異なる角度を有してもよい。したがって、動作下のLEDからの光は、ファセット又は表面の向きの変化に起因して、1つのファセット又は表面と別のファセット又は表面との間で有意に変化した方向に、そのようなファセット又は表面において又はその上で、屈折又は反射してもよい。
【0014】
用語「レンズ構造」は、本明細書では、表面の少なくとも一部が屈曲面を備えることを意味する。屈曲面は、少なくとも部分的に円形、少なくとも部分的に卵形などであってもよい。好ましくは、基板の構造は、その表面から突出して、凸レンズ構造を形成する。代替として、基板の構造は、表面内へと内向きに削られて、凹レンズ構造を形成してもよい。レンズ構造はまた、基板表面から突出し基板表面に沿った細長い屈曲面として形成され得る。細長いレンズ構造はまた、基板の縁部に沿って延び得る。換言すれば、「レンズ構造」は、典型的な光学レンズが光に影響を及ぼす形態と同様に、表面を通過する光に影響を及ぼす表面構造である。すなわち、本発明による「レンズ構造」の屈折特性は、凹状の光学レンズ又は凸状の光学レンズの屈折特性と同様である。細長いレンズ構造の場合、屈折特性に対する影響は、典型的には、レンズ構造の細長い方向に垂直な方向において典型的なレンズに似ていてもよい。
【0015】
用語「格子構造」は、本明細書では、表面上に1つ以上の格子が構成された又は設けられた表面を意味する。格子は、表面に衝突するLEDからの光が屈折、反射、及び/又は回折されることにより、LEDからの光に影響を及ぼし得る。
【0016】
したがって、本発明は、LEDフィラメント上のLEDから放出された光を、LEDフィラメントが、その基板表面を介して屈折、反射、及び/又は回折を介して分配することが可能な、LEDフィラメント構成を提供するという着想に基づく。換言すれば、LEDからの光が、本発明のLEDフィラメント基板内で又はそれによって屈折、反射、及び/又は回折されることにより、装飾的照明が実現され得る。本発明によるLEDフィラメント構成の装飾的照明は、きらめく光と呼ばれる場合がある。なぜなら、LEDフィラメント構成の観察者の視野角がわずかに変化したときに、LEDフィラメント構成が、またたく及び/又はきらめくように見える場合があるからである。
【0017】
LEDフィラメント構成の複数のLEDは、本発明のLEDフィラメント基板内で又はそれによって屈折、反射、及び/又は回折される光の複数の光源を提供し、したがって、きらめき及び/又はまたたき効果の改善がもたらされる。したがって、動作中にLEDフィラメント構成のきらめき及び/又はまたたき効果を観察者が経験するのに有益な視野角の数を、複数のLEDが増加させ得る。複数のLEDからの光の反射は、内部全反射に起因する場合がある、又は反射特性を有する表面上での反射による場合がある。基板又は基板の少なくとも一部が少なくとも部分的に半透明又は透明である場合、光の屈折は、基板を通過する光によって実現されてもよい。
【0018】
本発明の一実施形態によれば、基板は、少なくとも部分的に半透明又は透明であってもよい。本実施形態は、基板を通過する光によって屈折が実現されることを可能にし得る基板を提供し、したがって、光分配角度、すなわち動作中に光がLEDフィラメント構成から分配される角度を増加させ得る基板を提供するという点で有利である。
【0019】
本発明の一実施形態によれば、基板は、少なくとも部分的に不透明であってもよい。これが、特定の所望の方向に光を反射させることができ、したがって光分配角度の制御が強化された、LEDフィラメントを提供し得る。
【0020】
本発明の一実施形態によれば、LEDフィラメント構成は、複数のLEDが上に構成された、平坦な、基板の少なくとも1つの第1の部分を備えてもよい。基板の平坦な第1の部分は、LEDを適用するのに最適な表面を提供し得る。非平坦面上にLEDを構成することは、LEDの適用に悪影響を及ぼし、適用をより困難にし得る。対照的に、表面構造の平坦部分を設けることにより、LEDの適用が容易になる場合があり、一方で、基板の残りの部分は、本発明による所望の表面構造を備えてもよい。
【0021】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも1つのLEDフィラメントは、半透明材料を含む封入材であって、複数のLEDを少なくとも部分的に包囲し、基板を少なくとも部分的に包囲する、封入材を更に備えてもよい。基板表面の少なくとも一部は、封入材材料内で散乱又は変換され得る光の少なくとも一部を、少なくとも部分的に屈折させる、少なくとも部分的に反射させる、及び/又は少なくとも部分的に回折させるように構成されてもよい。用語「封入材」は、本明細書では、例えば、LED及び/又は基板の少なくとも一部を封入する材料を意味する。光は、封入材材料内で散乱し得又は変換され得るので、封入材は、LEDフィラメント構成の光分配性質及び特性の改善をもたらす場合がある。これが、改善された光スペクトル分布を更に提供し得る。
【0022】
本発明の一実施形態によれば、基板は、封入材によって包囲されていない少なくとも1つの第2の部分を備えてもよく、少なくとも1つの第2の部分のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を備える。本実施形態は、本発明による改善された構造表面と、封入材材料で覆われた表面との組み合わせが有利である。表面構造は、LEDからの光、及び/又は封入材材料内で散乱又は変換された光に影響を及ぼし、この光は更に、屈折、反射、及び/又は回折によって、封入材材料が存在しない基板表面に衝突し得る。
【0023】
本発明の一実施形態によれば、封入材は、蛍光体を含んでもよい。本実施形態は、LEDからの光は、蛍光体のルミネッセント特性に起因して、封入材内で変換され得るという点で有利である。
【0024】
本発明の一実施形態によれば、基板は、矩形のスラブの形状を有し、長手方向の第1の軸線Aに沿って細長くてもよい。基板は、第1の軸線に垂直である第2の軸線Bに沿って更に延びてもよい。基板は、第1の軸線及び第2の軸線の両方に垂直である第3の軸線Cに沿って更に延びてもよく、基板の表面S~Sのうちの少なくとも1つが、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を含んでもよい。
【0025】
本発明の一実施形態によれば、基板は、第3の軸線に平行な第1の法線を含む第1の表面Sを備えてもよい。基板は、第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面Sを更に備えてもよい。基板は、第2の軸線に平行な第3の法線を含む第3の表面Sを更に備えてもよい。基板は、第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面Sを更に備えてもよい。第1の表面S、第2の表面S、第3の表面S、及び第4の表面Sのうちの少なくとも1つは、本発明の概念に従う、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を備えてもよい。
【0026】
本発明の一実施形態によれば、第1の表面Sと第2の表面Sの組み合わせ;第3の表面Sと第4の表面Sの組み合わせ;及び第1の表面Sと第2の表面Sと第3の表面Sと第4の表面Sの組み合わせ、のうちの少なくとも1つが、本発明の概念による、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を含んでもよい。
【0027】
上述した実施形態のいくつかは、本発明による表面構造を構成するいくつかの異なる代替形態及び組み合わせを提供してもよく、したがって、カスタマイズされた外観が実現されてもよい。
【0028】
本発明の一実施形態によれば、基板は、隣接して構成された表面S~Sの任意のペアの間に、対応する縁部を備えてもよく、対応する縁部のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を備える。これにより、基板の縁部は、本発明による表面構造によって特に影響を受けるようになる場合がある。
【0029】
本発明の一実施形態によれば、本発明の任意の前述した実施形態によるLEDフィラメント構成を備える照明デバイスが提供される。照明デバイスは、少なくとも部分的に光透過性の材料を含む、カバーを更に備え、カバーは、LEDフィラメント構成を少なくとも部分的に包囲している。LEDフィラメントは、LEDフィラメント構成の複数のLEDへの電力供給のための、LEDフィラメント構成に接続されている電気接続部を更に備える。用語「光透過性材料」は、本明細書では、光が透過するのに有益な性質を有する材料を意味する。換言すれば、この材料は、可視波長の範囲内の光に対する吸収率が比較的低くてもよい。換言すれば、この材料は、可視波長の範囲内で透過率が比較的高くてもよい。本実施形態は、本発明によるLEDフィラメント構成を備えて、きらめく及び/又はまたたく特性を有する照明デバイスをもたらす、組み立てられた照明デバイスが提供されるという点で有利である。
【0030】
本発明の第2の態様によれば、発光ダイオード(LED)フィラメント構成の製造方法が提供される。本方法は、矩形のスラブの形状を有し、長手方向の第1の軸線Aに沿って細長い基板を提供するステップを含み、基板は更に、第1の軸線Aに垂直である第2の軸線Bに沿って延び、第1の軸線及び第2軸線の両方に垂直である第3の軸線Cに沿って延び、基板は、第3の軸線に平行な第1の法線を含む第1の表面Sと、第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面Sと、第2の軸線に平行な第3の法線を含む第3の表面Sと、第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面Sと、を備える。本方法は、基板の第1の表面S及び第2の表面Sのうちの少なくとも1つの上に、電極パターンを形成するステップを更に含む。本方法は、基板の第1の表面S及び第2の表面Sのうちの少なくとも1つの上に、複数の発光ダイオード(LED)を取り付けることを更に含む。本方法は、複数のLEDと電極パターンとの間にワイヤボンディングを構成するステップを更に含む。本方法は、基板の第1の表面S及び第2の表面Sの少なくとも一部分の上に半透明材料を分配することを更に含む。本方法は、第1の表面S、第2の表面S、第3の表面S、及び第4の表面Sのうちの少なくとも1つの、少なくとも一部分の上に、多ファセット表面構造を形成するステップを更に含む。本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様の革新的な概念、すなわち、LEDからの光が、LEDフィラメント基板内で又はそれによって屈折、反射、及び/又は回折されることにより、装飾的照明が実現され得るLEDフィラメント構成を提供するという概念を共有することが理解されるであろう。
【0031】
本発明の一実施形態によれば、LEDフィラメント構成の製造方法は、少なくとも部分的に半透明又は透明である基板を更に含んでもよい。
【0032】
本発明の一実施形態によれば、LEDフィラメント構成の製造方法は、少なくとも部分的に不透明である基板を更に含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
次に、本発明のこの態様及び他の態様が、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、より詳細に説明される。
図1】従来技術による、LEDフィラメントを備えるLEDフィラメントランプを概略的に示す。
図2】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図3】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図4】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図5】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図6】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図7】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成の斜視図を概略的に示す。
図8a】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図8b】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図8c】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図8d】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図8e】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図8f】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図9】本発明の例示的実施形態による、側面から見たLEDフィラメント構成を概略的に示す。
図10】本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成を備える照明デバイスを概略的に示す。
図11】LEDフィラメント構成の製造方法のステップを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0034】
図1は、複数のLEDフィラメント20を備える、先行技術によるLEDフィラメントランプ10を示す。この種のLEDフィラメントランプ10は、極めて装飾的であるため、並びに、白熱ランプと比較して、より長い動作寿命、電力消費の低減、及び、光エネルギーと熱エネルギーとの比率に関する効率の向上などの、数多くの利点をもたらすため、高く評価されている。しかしながら、この種のLEDフィラメントランプ10は、多くの場合、装飾的な用途を意図しているので、ランプは、光分配が不十分な場合があり、外観の改善が極めて望ましい。
【0035】
図2は、発光ダイオード(LED)フィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。LEDフィラメント構成100は、複数の発光ダイオード140(LED)のアレイを備える少なくとも1つのLEDフィラメント120を備える。LEDフィラメント120は、複数のLEDが上に構成されている基板150を更に備える。基板150は、矩形のスラブの形状を有してもよく、基板150の長手方向の第1の軸線Aに沿って細長い。これは、LEDフィラメント120の長さLとも称され得る。基板150は、第1の軸線に垂直である第2の軸線Bに沿って更に延びている。これは、LEDフィラメント120の幅Wとも称され得る。基板150は、第1の軸線及び第2の軸線の両方に対して垂直である第3の軸線Cに沿って更に延びている。これは、LEDフィラメント120の厚さHとも称され得る。基板150は、第3の軸線Cに平行な第1の法線を含む第1の表面Sを備えてもよい。基板150は、第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面Sを更に備えてもよい。基板150は、第2の軸線Bに平行な第3の法線を含む第3の表面Sを更に備えてもよい。基板150は、第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面Sを更に備えてもよい。
【0036】
本発明によるLEDフィラメント120の基板150は、キャリア又は基板として機能する目的に好適ないかなる材料であってもよい。基板150の材料は、セラミックサファイア及びガラスのうちの少なくとも1つを含んでもよい。この材料は、耐久性がありながらも少なくとも部分的に半透明又は透明な基板150の可能性を提供する。基板150の材料は、シリコンを含んでもよい。
【0037】
基板150の表面は、本発明の一実施形態による多ファセット表面構造160を備えてもよい。基板150の表面は、動作中に少なくとも1つのLEDフィラメント120から放出される光を、少なくとも部分的に、屈折させる、反射させる、及び/又は回折させるように構成されている。図2には示されていないが、基板150の表面は、以下の実施形態によると明らかになるはずのレンズ構造及び/又は格子構造を備えてもよい。
【0038】
一実施形態によれば、図2に示す表面の、第1の表面Sと第2の表面Sの組み合わせ;第3の表面Sと第4の表面Sの組み合わせ;及び第1の表面Sと第2の表面Sと第3の表面Sと第4の表面Sの組み合わせ、のうちの少なくとも1つが、図2に概略的に示す多ファセット表面構造160、レンズ構造、及び/又は格子構造を備えてもよい。
【0039】
LEDフィラメント120は、好ましくは1cm~20cm、より好ましくは2cm~12cm、最も好ましくは3cm~10cmの範囲の長さLを有してもよい。LEDフィラメント120は、好ましくは0.5mm~10mm、より好ましくは0.8mm~8mm、最も好ましくは1~5mmの範囲の幅Wを有してもよい。アスペクト比L/Wは、好ましくは少なくとも5、より好ましくは少なくとも8、最も好ましくは少なくとも10である。
【0040】
LEDフィラメント120は、LEDフィラメント120上に配置されている、LED140のアレイ又は「チェーン」を含む。例えば、LED140のアレイ又は「チェーン」は、隣接して配置されている複数のLED140を含んでもよく、LED140の各対の間に、対応の配線が設けられている。複数のLED140は、好ましくは、6つ以上のLED、より好ましくは、9つ以上のLED、更により好ましくは11個以上のLEDを含む。複数のLED140は、色を提供する直接発光LEDであってもよい。LED140は、好ましくは青色LEDである。LED140はまた、UV LEDであってもよい。LED140の組み合わせ、例えばUV LEDと青色光LEDとが、使用されてもよい。LED140は、レーザダイオードを含んでもよい。動作中にLEDフィラメント120から放出される光は、好ましくは白色光である。白色光は、好ましくは、黒体軌跡(black body locus;BBL)から15SDCM(standard deviation of color matching;等色標準偏差)以内である。白色光の色温度は、好ましくは、2000~6000Kの範囲、より好ましくは2100~5000Kの範囲、最も好ましくは、例えば2300K又は2700Kなどの、2200~4000Kの範囲である。白色光は、好ましくは、少なくとも75、より好ましくは少なくとも80、最も好ましくは、例えば90又は92などの、少なくとも85のCRIを有する。
【0041】
代替として、動作中にLEDフィラメント120から放出される光は、例えば、赤色、緑色、及び青色LED、又は他の有色LEDを適用することによって着色されてもよい。
【0042】
図2のLEDフィラメント120は、第2の軸線Bに平行な方向に沿った基板150の中心に置かれたLED140を示す。換言すれば、図2では、LED140は、第1の軸線Aに平行な中心線に沿って配置されており、中心線は、第2の軸線Bに沿った基板150の中心に置かれる。LED140は、LEDフィラメント120の基板150の細長い方向に沿った他のパターン及び位置で構成されてもよいことを理解すべきである。例えば、LED140は全て、中心線に沿って、又は中心線の何れかの側に中心から外れて配置されてもよい。図2はフィラメントの一方の側SにLED140が取り付けられていることを示すが、反対の側SにもLED140が取り付けられてもよいことを理解されたい。換言すれば、両方の表面S及びSにLED140が取り付けられてもよい。
【0043】
図3は、例示的実施形態によるLEDフィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。LEDフィラメント構成100は、複数のLED140のアレイを備えるLEDフィラメント120を備える。LEDフィラメント120は、複数のLED140が上に構成されている基板150を更に備え、基板150の表面は、多ファセット表面構造160を備えてもよい。少なくとも1つのLEDフィラメント120は、半透明材料を含む封入材250を更に備えてもよい。封入材250は、複数のLED140を少なくとも部分的に包囲し、基板150を少なくとも部分的に包囲する。基板150の表面は、動作中に少なくとも1つのLEDフィラメント120から放出された光を、少なくとも部分的に屈折させる、少なくとも部分的に反射させる、及び/又は少なくとも部分的に回折させるように更に構成されている。基板表面の少なくとも一部は、封入材250の材料内で散乱又は変換される光の少なくとも一部を、少なくとも部分的に屈折させる、反射させる、及び/又は回折させるように構成されてもよい。換言すれば、LED140から放出される光は、基板表面の少なくとも一部において又は一部の上で、直接的に又は間接的に、部分的に屈折されてもよい、少なくとも部分的に反射されてもよい、及び/又は少なくとも部分的に回折されてもよい。封入材250は、複数のLED140を少なくとも部分的に包囲し、基板150を少なくとも部分的に包囲するように、LEDフィラメント120上に構成されてもよい。封入材250は、基板150の少なくとも一部が覆われるように構成されてもよい。封入材250は、基板150全体を覆ってもよい。封入材250は、取り付けられたLED140を備える側と反対側との両方に適用されてもよい。例えば、封入材250は、LED140が取り付けられていてもよい表面S上に適用されてもよく、加えて、封入材250は同様に、反対側の表面Sに適用されてもよい。換言すれば、封入材250は、表面S及びSの両方の上に適用されてもよい。
【0044】
図3はまた、基板150が、封入材250によって包囲されていない少なくとも1つの第2の部分270を備えてもよく、少なくとも1つの第2の部分270のうちの少なくとも1つが多ファセット表面構造160を備えることを示す(基板表面が代替的にレンズ構造体及び/又は格子構造を含んでもよいことは図3には示されていない)。図3では、2つの第2の部分270が示されており、封入材250の材料のそれぞれの側に1つずつあり、封入材250が、細長い基板150を、2つの第2の部分270を構成する2つの等しい領域に分割している。LED140は、中心に位置してもよい又は中心から外れて位置してもよく、したがって、封入材250の材料は、基板上で中心に位置してもよい又は中心から外れて位置してもよく、それにより、基板150の表面上に、同じサイズ若しくは異なるサイズの2つの第2の部分270が形成されるか、又は1つだけの第2の部分270が形成される。
【0045】
LED140が上に取り付けられる表面は、好ましくは平坦であってもよい。表面の平坦部分は、LED140及び封入材250をその上に設けるのに十分な大きさであってもよい。換言すれば、基板150は、封入材250が適用される平坦領域を備えてもよい。
【0046】
第2の部分270の表面構造は、LED140からの光及び/又は封入材250の材料内で散乱又は変換された光が、封入材250の材料が存在しない表面に、屈折、反射、及び/又は回折によって衝突することに影響を及ぼす。換言すれば、第2の部分270における表面構造は、多ファセット表面構造160、レンズ構造、及び格子構造のうちの少なくとも1つを備え、動作下のLED140から放出された光は、次いで基板150の表面構造及び第2の領域270に衝突してもよく、及び/又はLED140からの光は、封入材250の材料内で散乱及び/又は変換され、その後、基板150の表面構造及び第2の領域270に衝突してもよい。
【0047】
好ましくは、封入材250は、LED140から放出された光を散乱させるのに好適な材料、例えばガラス、ドープされたガラス、又はそれらの任意の等価物を含む。より好ましくは、封入材250は、LED140からの光を変換するのに好適な材料、例えばルミネッセント材料を含む。最も好ましくは、封入材250は、本発明の実施形態による蛍光体を含む。蛍光体のルミネッセント特性に起因して、蛍光体は、LED140からの光を封入材250内で変換する。
【0048】
図4は、本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。基板150は、基板150の表面全体に配置された、球形及び/又は楕円形の突出部を備えるレンズ構造161を備えてもよい。基板150は、図4に示すような半球形及び/又は半楕円形の突出部を備えてもよい。半球形及び/又は半楕円形の突出部は、基板150から形成されてもよく、又は基板150上に適用されてもよい。半球形及び/又は半楕円形の突出部は、図2による基板150の表面S~Sの何れに構成されてもよい。これらの突出部は、代わりに又は更に、隣接して構成された表面S~Sの任意のペアの間の任意の縁部に構成されてもよく、及び/又は表面の任意の組み合わせの上に構成されてもよい。突出部を備えるレンズ構造161は、凸レンズ構造と呼ばれることがある。
【0049】
レンズ構造161は、半球形又は半楕円形状の凹部を備えて、基板150内へと内向きに屈曲したレンズ形状の構造を形成してもよい。凹部を備えるレンズ構造161は、凹レンズ構造と呼ばれることがある。
【0050】
用語「半球形」又は「半楕円形」は、本明細書では、表面から突出している形又は表面内へと内向きに屈曲している形の何れかである、球体又は楕円体の一部を意味する。
【0051】
図5は、本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。基板150は、図5に示すように、細長い丸みを帯びた突出部のレンズ構造161を備えてもよい。図5におけるこの細長い丸みを帯びた突出部は、基板150の側面のうちの1つの上に実質的に構成されている。突出部のサイズ及び/又は形状は、図5の場合のように、基板150のいくつかの表面が覆われるように設計されてもよい。したがって、細長い突出部は、任意のサイズ及び形状であってもよく、基板150の任意の表面上に構成されてもよい、と理解すべきである。突出部は、本発明の任意の実施形態により、LED140から放出された光、及び/又は予想される封入材において散乱されたLED140からの光に影響を及ぼすのに好適な任意の位置に構成されてもよい。図5における細長い丸みを帯びた突出部は、湾曲形状又は交差形状(crisscross shape)を有する。細長い丸みを帯びた突出部は、直線に沿って構成されてもよい。細長い丸みを帯びた突出部は、基板150の隣接する表面間の表面又は縁部の何れかの上に構成されたいくつかの突出部として構成されてもよい。基板150に対する、細長い丸みを帯びた突出部のサイズは、図5に示すものよりも小さくてもよく、又は大きくてもよい。
【0052】
図6は、本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。複数のLED140が基板の表面に取り付けられている。本発明の一態様による多ファセット表面構造160が概略的に示されている。多ファセット表面構造160は、基板の表面の一部に、ましては基板表面全体に構成され得る。多ファセット表面構造160は、LEDフィラメント120上の6つの包囲する表面のうちの何れかの上に構成され得る。加えて、図6は、本発明のいくつかの実施形態によると存在してもよい封入材250を示す。
【0053】
図7は、本発明の例示的実施形態によるLEDフィラメント構成100の斜視図を概略的に示す。複数のLED140が表面に取り付けられている。本発明の一態様による多ファセット表面構造160が、基板150の2つの反対側に構成された表面上に概略的に示されている。
【0054】
図8a~図8fは、側面から見たLEDフィラメント構成100を概略的に示す。図2を参照すると、この実施例は、典型的には、読者の方に向いた基板表面Sを示す。図は、多ファセット表面構造160、レンズ構造161、及び/又は格子構造162を含み得る基板の表面S~Sの可能な組み合わせを概略的に示す。具体的には、格子構造162は、表面に衝突するLED140からの光の屈折、反射、及び/又は回折によって、LED140からの光に影響を及ぼす任意のタイプの格子構造であってもよい。格子構造162は、長手方向に一方の側から他方の側へと真っ直ぐに延びる、基板150の表面に沿った格子として、又は表面全体にわたって例えばジグザグ若しくは交差するパターンで延びる格子として、適用されてもよい。格子構造162は、屈折、反射、及び/又は回折によってLED140からの光に影響を及ぼすのに十分な幅及び深さであってもよい。本発明による格子構造162を使用して、光を平面において屈折、反射、及び回折させるという本発明の概念の洞察を考慮すると、所望の性能を実現するために、格子構造162の幅及び深さを、使用される波長に適合させることは、当業者にとって明白であると考えられる。論じたように、格子構造162は、2つの隣接する表面の間の基板150の角部に適用されてもよい。
【0055】
多ファセット表面構造160、レンズ構造161、及び/又は格子構造162を備える、読者に面する表面Sとその反対側の表面Sとを含む、図8a~図8fに示されていない他の組み合わせが可能であることが理解されるべきである。加えて、図8a~図8fは、本発明の1つ以上の実施形態によると存在してもよい封入材250を示す。
【0056】
表面全体又は表面の一部は、多ファセット表面構造160、レンズ構造161、及び/又は格子構造162によって被覆されていてもよいことを理解すべきである。また、同じ表面上に、多ファセット表面160、レンズ構造161、及び/又は格子構造162の組み合わせが存在してもよい。具体的には、図8dは、側面から見たLEDフィラメント構成100、並びに2つの隣接して構成されたその側面の間の角部が、どのように多ファセット表面構造160、レンズ構造161、及び/又は格子構造162を備えるか、を概略的に示す。換言すれば、基板は、隣接して構成された表面S~Sの任意のペアの間に、対応する縁部を備え、対応する縁部のうちの少なくとも1つは、多ファセット表面構造160、レンズ構造161、及び格子構造162のうちの少なくとも1つを備える。
【0057】
ここで図9aを参照すると、基板150は、少なくとも部分的に半透明又は透明であってもよい。これにより、基板150を通過する光によって屈折が実現されることを可能にし得る基板150が提供される。図9aでは、本発明の少なくともいくつかの実施形態によると存在してもよい封入材250も示されている。封入材250は、LED140からの光を散乱又は変換することができ、次いで、散乱又は変換された光は、基板150の表面上に衝突し得る。LED140からの光は、代替的に、LED140から分配され、封入材250内で散乱又は変換されることなく、基板150の表面に直接衝突してもよい。
【0058】
ここで図9bを参照すると、基板150は、少なくとも部分的に不透明であってもよい。これが、特定の所望の方向に光を反射させることができ、したがって光分配角度の制御が強化された、LEDフィラメント120を提供し得る。用語「少なくとも部分的に不透明」は、基板150の少なくとも一部が特定の波長範囲にわたって不透明であり得ることを意味する。例えば、基板150は、LED140からの可視光が基板150を通過しないようにするために、可視波長の範囲内の光に対して不透明であってもよい。代替として、基板150は、可視波長範囲外の光が基板150を透過しないように、非可視波長の範囲内の光に対して不透明であってもよい。LEDフィラメント120上のLED140は、基板150の両側に取り付けられてもよいことが理解されるであろう。図9bでは、本発明の少なくともいくつかの実施形態によると存在してもよい封入材250も示されている。封入材250は、LED140からの光を散乱又は変換することができ、次いで、散乱又は変換された光は、基板表面上に衝突し得る。LED140からの光は、LED140から分配されてもよく、封入材250内で散乱又は変換されることなく、直接表面に衝突してもよい。
【0059】
基板150が少なくとも部分的に半透明又は透明である場合、光は、基板150の外側から又は基板150内から表面に衝突し得る。光は、動作下のLED140から分配されてもよく、基板150が半透明又は透明である場合には、引き続き、屈折によって基板150に入ってもよい。次いで、光は、基板150内で反射されてもよい、及び/又は再び屈折によって基板150から出てもよい。基板150内又は表面上での反射は、内部全反射によるものであってもよい。
【0060】
説明されるような1つ以上の実施形態によれば、LEDフィラメント構成100は、複数のLED140が上に構成されている、平坦な、基板150の少なくとも1つの第1の部分200、を備えてもよい。基板150の平坦な第1の部分200は、LED140を適用するのに最適な表面を提供し得る。基板150の平坦な第1の部分200はまた、その上にLED140及び封入材250の両方が構成され得るように十分に大きくてもよい。
【0061】
図10は、本発明の前述した実施形態の何れかによるLEDフィラメント構成100を備える照明デバイス300を概略的に示す。照明デバイス300は、少なくとも部分的に光透過性である材料を含むカバー310を更に備え、カバー310は、LEDフィラメント構成100を少なくとも部分的に包囲している。照明デバイス300は、LEDフィラメント構成100の複数のLEDへの電力供給のための、LEDフィラメント構成100に接続されている電気接続部320を更に備える。
【0062】
図11は、矩形のスラブの形状を有し、長手方向の第1の軸線に沿って細長い基板を提供するステップ410を含む、LEDフィラメント構成100を製造する方法400におけるステップを概略的に示す。基板は更に、第1の軸線に垂直である第2の軸線に沿って延び、第1の軸線及び第2の軸線の両方に垂直である第3の軸線に沿って延びている。基板は、第3の軸線に平行な第1の法線を含む第1の表面と、第1の法線とは反対方向の第2の法線を含む第2の表面と、第2の軸線に平行な第3の法線を含む第3の表面と、第3の法線とは反対方向の第4の法線を含む第4の表面と、を備える。本方法は、基板の第1の表面及び第2の表面のうちの少なくとも1つの上に電極パターンを形成するステップ420を更に含む。本方法は、基板の第1の表面及び第2の表面のうちの少なくとも1つに複数のLEDを取り付けるステップ430を更に含む。本方法は、複数のLEDと電極パターンとの間にワイヤボンディングを構成するステップ440を更に含む。本方法は、基板150の第1の表面及び第2の表面の少なくとも一部分の上に半透明材料を分配するステップ450を更に含む。本方法は、第1の表面、第2の表面、第3の表面、及び第4の表面のうちの少なくとも1つの、少なくとも一部分上に、多ファセット表面構造、レンズ構造、及び/又は格子構造を形成するステップ460を更に含む。
【0063】
一実施形態によれば、LEDフィラメント構成の製造方法は、少なくとも部分的に半透明又は透明である基板を更に含んでもよい。一実施形態によれば、LEDフィラメント構成の製造方法は、少なくとも部分的に不透明である基板を更に含んでもよい。
【0064】
当業者は、本発明が、上述の好ましい実施形態に決して限定されるものではない点を、理解するものである。むしろ、多くの修正形態及び変形形態が、添付の請求項の範囲内で可能である。例えば、LEDフィラメント120、基板150などのうちの1つ以上は、図示/説明されたものとは異なる形状、寸法、及び/又はサイズを有してもよい。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8a
図8b
図8c
図8d
図8e
図8f
図9
図10
図11