LED灯丝装置的制作方法

led灯丝装置
技术领域
1.本发明总体上涉及包括一个或多个发光二极管(led)的照明装置。


背景技术：

2.用于照明目的的发光二极管(led)的使用继续受到关注。与白炽灯、荧光灯、霓虹灯管等相比，led具有许多优点，诸如更长的使用寿命、更低的功耗以及与光能和热能之间的比率相关的效率提高。
3.具体而言，目前对提供有led的照明设备和/或布置(诸如灯)非常感兴趣，并且白炽灯正在迅速被基于led的照明解决方案所取代。然而，人们理解并期望具有白炽灯泡外观的改装照明设备(例如，灯)。具体地，采用与白炽灯相似的灯泡中布置的led灯丝的灯受到高度评价，因为它们像白炽灯一样具有装饰性，同时仍具有led的优点。
4.然而，希望为led灯的构造和布置、特别是关于led灯丝设计提供备选方案。更具体地，需要改进现有技术的led灯丝灯的效率、动态和装饰效果。
5.因此，本发明的一个目的是提供现有技术的led灯丝装置的备选方案，以改进led灯丝灯的动态性、效率和装饰性方面。
6.wo 2019/015763公开了led灯，包括：具有球形形状的透明外壳；以弯曲形状安装在透明外壳内的柔性led灯丝；安装在底座部分上并延伸到透明外壳中的灯丝保持件，灯丝保持件具有多个保持部分，这些保持部分被定位为将柔性led灯丝保持在沿其长度的多个间隔开的位置处，从而限定柔性led灯丝的弯曲形状。


技术实现要素：

7.提供备选led灯丝来改进操作期间的动态性、效率和装饰性方面是令人感兴趣的。
8.led灯丝提供led灯丝光并且包括以线性阵列布置的多个发光二极管(led)。优选地，led灯丝具有长度l和宽度w，其中l》5w。led灯丝可以被布置为笔直配置或非笔直配置，诸如例如弯曲配置、2d/3d螺旋或双螺旋形。优选地，led被布置在例如衬底的细长载体上，细长载体可以是刚性的(由例如聚合物、玻璃、石英、金属或蓝宝石制成)或柔性的(例如由聚合物或金属制成，例如薄膜或箔片)。
9.在载体包括第一主表面和相对的第二主表面的情况下，led被布置在这些表面中的至少一个上。载体可以是反射的或透光的，诸如半透明的并且优选地是透明的。
10.led灯丝可以包括至少部分地覆盖多个led的至少一部分的密封剂。密封剂还可以至少部分地覆盖第一主表面或第二主表面中的至少一个。密封剂可以是聚合物材料，聚合物材料可以是柔性的，诸如例如硅树脂。此外，led可以被布置用于发射例如不同颜色或光谱的led光。密封剂可以包括发光材料，发光材料被配置为将led光至少部分地转换为经转换的光。发光材料可以是磷光体，诸如无机磷光体和/或量子点或棒。
11.led灯丝可以包括多个子灯丝。
12.通过提供具有独立权利要求中的特征的led灯丝装置和led灯丝设备来实现这个
和其他目的。优选实施例在从属权利要求中限定。
13.因此，根据本发明的第一方面，提供了发光二极管led灯丝装置。led灯丝装置包括至少一个led灯丝，至少一个led灯丝进而包括多个发光二极管led的阵列。至少一个led灯丝是细长的形状，其至少部分地沿轴线a延伸。led灯丝装置还包括分叉部，至少一个led灯丝(110)从分叉部划分为至少两个分支，led灯丝的至少一个分支相对于轴线a成角度布置，使得至少一个分支从细长主体延伸。
14.词语分叉部在此处用于表示叉、分支、胯部等，或者由于明确led灯丝以类似于树的树枝的方式分成两个或更多个方向的任何其他词。
15.在本发明的另一实施例中，至少一个led灯丝包括密封剂，密封剂整体地包围包括至少两个分支的led灯丝。这具有以下优点：不同分支形成led灯丝装置的完全封装部分，覆盖从布置的一个部分到另一部分的过渡。换言之，单片密封剂覆盖包括分支区域的led灯丝。
16.在另一实施例中，阵列中的led被布置为在包括至少两个分支的整个led灯丝上提供连续的光分布。这样做的好处是，在led灯丝的照明图案中，分支区域示出相同的强度，而不是灯丝的暗部。
17.为了具有简单的布线，在另一实施例中，在led灯丝装置中，多个led的阵列的发射线继续穿过分支。这样做的优点是灯丝中的led例如被全部串联连接，并且驱动所述led灯丝装置的所有分支只需要两个线。在其他配置中，不同分支中的led可以并联连接，使得每个分支具有单独的电连接。
18.根据本发明的第二方面，提供了led灯丝设备，led灯丝设备包括n个led灯丝组。在led灯丝设备中，每个led灯丝组包括至少一个led灯丝，至少一个led灯丝进而包括多个发光二极管led的阵列。led灯丝中的至少一个具有细长形状，其至少部分地沿轴线a延伸。至少一个led灯丝包括与轴线a成角度α布置的至少一个分支。led灯丝设备的led灯丝被配置为使得从k＝1,2,
…
,n-1，以迭代方式，第(k+1)led灯丝组中的至少一个led灯丝构成第(k)led灯丝组中的至少一个led灯丝的至少一个分支，使得n个led灯丝组构成led灯丝的树状结构。
19.因此，本发明的第一和第二方面共享提供led灯丝装置或装置的共同总体发明概念或构思，其中(多个)led灯丝被构造为形成特定结构。根据本发明的第一和第二方面，(多个)led灯丝具有细长形状，沿轴线a延伸，具有从轴线a延伸的至少一个分支。经分支的led灯丝将包括多于两个端部并且可能例如需要二分或三分led灯丝。这意味着，本发明可以包括比先前已知的更复杂的led灯丝结构。这样的led灯丝装置的照明可能比其他非分支led灯丝更动态和更有效。
20.应当理解，led灯丝装置可以根据led灯丝的布置以特定方式分配由led发射的光。本发明由此是有利的，因为与没有分支灯丝的led灯丝单元相比，led灯丝装置或装置可以引导或分配光来实现关于光分布的增加的效率。
21.本发明的进一步有利之处在于，led灯丝装置/装置的分支led灯丝可以被方便地设计为在照明和/或装饰目的方面提供期望的照明分布。例如，可以为led布置/装置的不同照明目的选择诸如(多个)led灯丝的分支的形状和尺寸的性质。
22.本发明的进一步优点在于，led灯丝装置的led可以从led灯丝及其(多个)分支以
连续的线或平面发射光，从而实现更加改进的装饰光效果和/或更好的模仿常规灯/灯泡的灯丝。
23.从本发明的第二方面可以理解，led灯丝设备可以包括经组合的分支led灯丝，其可以形成诸如树状结构的相对复杂的图案。这可以进一步增强照明布置的照明效率、动态和/或装饰性方面。
24.例如，根据本发明的分支led灯丝装置可以被配置为使得实现某些图案或视觉效果。具体而言，光可以更均匀地散布，或者在led灯丝装置的某些区域中有意地强调。
25.应当理解，本发明的led灯丝装置/装置还包括相对较少的组件。组件数目相对较少的优势在于，led灯丝装置或装置的制造成本相对较低。
26.根据本发明的第一和第二方面的led灯丝装置和led灯丝设备分别包括至少一个led灯丝。至少一个led灯丝进而包括led阵列。术语“阵列”在此处是指在(多个)led灯丝上布置的led线性布置或led链等。根据本发明第一方面的led灯丝装置包括led灯丝的至少一个分支。术语“分支”在此处是指在结构上是led灯丝的一部分的结构、单元等。换言之，led灯丝可以包括第一(主要)部分以及与第一部分成角度布置的第二部分，其中第二部分构成分支。分支可以包括与其实体中的led灯丝相同或相似的组件。这意味着，led灯丝的(多个)分支和沿轴线a的细长主体均可以包括：led、二极管所附接的载体衬底等。应当理解，(多个)分支可以具有与led灯丝的其他部分/分支不同的性质。此外，led灯丝的(多个)分支与轴线a成α角布置，从而形成led灯丝的分支形状。
27.根据本发明的一个实施例，至少一个led灯丝包括多个分支。例如，led灯丝可以包括n个分支，其中n优选为2-4。因此，led灯丝可以包括从细长形状的一侧或多侧延伸的分支。此外，分支可具有各种尺寸，和/或分支可以被布置为与轴线a成相同或不同角度。本实施例的优点在于可以实现更好地模仿常规灯/灯泡的灯丝。
28.这是有利的，因为多个分支意味着有机会创建更复杂的led灯丝和led灯丝装置。这种更复杂的结构不仅可以改进led灯丝装置的美观性和高度装饰性，还可以改进照明效率以及光的散射和分布。因此，使用面积增加，这可以进一步替代例如理想的白炽灯，因为led灯的资源和能源效率更高。使用少量组件获得相对复杂结构的可能性是有利的，因为led灯丝装置的制造相对便宜。
29.根据本发明的一个实施例，led灯丝的多个分支中的至少第一分支具有与led灯丝的多个分支中的第二分支不同的长度。因此，在led灯丝的多个分支中，至少一个分支具有与其他分支不同的长度。本实施例是有利的，因为它进一步增加了分支和led灯丝的备选形式，因此也增加了led灯丝装置的多功能性。该实施例可以进一步以不适合或不可能的方式提供具有相等长度的分支的led灯丝的定位。此外，具有不同长度分支的分支led灯丝的照明动态被理解为增加。
30.根据本发明的一个实施例，至少一个led灯丝是y形。换言之，led灯丝被二分，使得存在led灯丝的一个底端以及led灯丝的相对的顶部上的两个端部。本实施例的优点在于y形进一步增强了led灯丝的光分布。y形led灯丝可以具有特别适合于如前所述的led灯丝设备中的组合的优点。例如，led灯丝装置的树状结构可以方便地实现，从而增加了这样的led灯丝装置的性质以及易于生产。此外，y形led灯丝的优点在于可以实现led灯丝装置的对称布置，从而产生更均匀的光分布。
31.根据本发明的一个实施例，至少一个led灯丝是x形的。换言之，led灯丝装置的分支led灯丝包括四个端部，四个端部被配置为使得两个端部被布置在顶部处并且两个端部被布置在底部处。本实施例的优点在于x形led灯丝或多或少对称。这可以导致光以更全向的方式散射，这可以提高效率并增强光分布。此外，x形led灯丝可以证明是有利的，因为可以在led布置中实现具有多个交叉点的复杂结构，从而进一步提高照明效果和光分布。
32.根据本发明的一个实施例，led灯丝中的多个led中的至少一个led组中的led被串联连接。本实施例是有利的，因为可以在组中的多个二极管上方便地实现相等的光强度的情况下实现特定的照明效果。此外，该实施例是有利的，因为串联连接的二极管组可以构成led灯丝的特定部分，诸如分支。这可以进一步增强创建特定光散射布置的可能性，例如增加动态性。此外，这可以提高生产的简单性，从而降低经济成本。
33.根据本发明的一个实施例，led灯丝中的多个led中的至少第一个led组中的led和多个led中的至少第二led组中的led被并联连接。这意味着，多个led中的一些led被布置为并联连接，而其他的可以串联连接。一个实施例可以看到led灯丝的某些分支中的led并联布置，而led灯丝中的其他led可以以不同的方式被包括。本实施例是有利的，因为led灯丝内具有不同性质的照明布置可以以成本有效且易于生产的方式实现。此外，由于增加的耐用性，led的并联连接可以证明是更可持续的实施例。
34.根据本发明的一个实施例，多个led中的至少第一led组中的led和多个led中的至少第二led组中的led被配置为发射具有相同的色温和相同的发光强度中的至少一个的光。这意味着，对于led灯丝装置中的多个led，色温或发光强度或色温和发光强度两者可以具有相同的强度。本实施例的优点在于led灯丝装置为光的均匀分布提供了有效的解决方案。
35.led“组”在此处是指彼此相邻并通过布线互连的多个led。例如，led灯丝的一个分支的led可以包括led组，而第二分支中的led可以包括不同的led组。
36.根据本发明的一个实施例，多个led的至少第一led组中的led和多个led的至少第二led组中的led被配置为发射具有不同色温和不同发光强度中的至少一个的光。应当理解，不同色温或发光强度的led灯丝可以是美观的效果，这通常是合乎需要的。该实施例进一步有益，因为一个led灯丝可以包括具有不同色温的分支，这意味着不需要多个灯丝来实现期望的装饰效果。这是有益的，因为led灯丝装置的实施例因此可以更小、更节能并且生产更便宜。
37.根据本发明的一个实施例，led灯丝包括密封剂，密封剂至少部分地包围多个led。密封剂可以包括发光材料并且可以被配置为至少部分地转换由多个led发射的光。因此，密封剂可以被配置为将由多个led发射的光至少部分地转换为经转换的光。术语“密封剂”在此处是指被配置或布置为围绕、封装和/或包围(多个)led灯丝中的多个led的材料、元件、布置等。密封剂的发光材料被配置为在外部能量激发下发射光。例如，发光材料可以包括荧光材料。发光材料可以包括无机磷光体、有机磷光体和/或量子点/棒。密封剂被配置为将由多个led发射的光至少部分地转换为经转换的光。例如，uv/蓝色led光可以被发光材料部分或全部吸收并且被转换为另一颜色的光，例如绿色、黄色、橙色和/或红色。优选地，led灯丝的密封剂与蓝色和/或uv led一起使用。此外，例如在包括rgb led的led灯丝的情况下，密封剂可以包括光散射材料来散射(rgb)led的光。光散射材料可以包括光散射颗粒，诸如例如baso4、al2o3和/或tio2颗粒。
38.例如包括发光材料和/或光散射材料的密封剂可以在led灯丝及其分支上以连续轮廓布置，从而获得改进的装饰照明效果和/或更好地模仿常规灯/灯泡的灯丝。
39.根据本发明的一个实施例，至少一个分支与led灯丝的轴线a之间的角度α在10度-80度(优选)的范围内，诸如20度-60度(更优选)，诸如30度-50度(最优选)。本实施例的优点在于，至少从美学角度来看，(多个)分支和led灯丝轴线a之间的(多个)示例性角度是优选的。
40.根据本发明的一个实施例，至少一个分支的每个分支被布置为与轴线a成至少90度的角度α。
41.根据本发明的一个实施例，提供了包括多个led灯丝装置的led灯丝单元。根据前述实施例中的一个，多个led灯丝装置被耦合为使得多个led灯丝装置中的至少第一led灯丝与多个led灯丝装置中的至少第二led灯丝物理接触。换言之，一个或多个第一led灯丝例如经由一个或多个电触点被连接到一个或多个第二led灯丝。这是有利的，因为随着可以实现特定的光散射效果，led灯丝单元可以增加预期的使用面积。附加地，led灯丝之间的物理接触还可以包括led灯丝之间的电接触。因此，led灯丝单元中的led灯丝装置可以被耦合来形成其中每个单独的led灯丝装置不需要附接到除了另一led灯丝的电极之外的电极的结构。这是有利的，因为它可以提供更容易且资源要求更低的led灯丝单元。
42.根据本发明的一个实施例，led灯丝设备包括至少第一分支，至少第一分支的长度不同于led灯丝设备的至少第二分支。根据本发明的备选实施例，led灯丝设备包括至少第一分支，至少第一分支的长度与led灯丝设备的至少第二分支相同。
43.所提及的led灯丝设备的变型可以被用于创建更美观的结构，其中分支的长度关系被选择为最好地适应特定照明目的，可获得不同的结构和照明效果。这是有利的，因为led灯丝设备可以很容易地生产用于多种不同的需求，而改动相对较少，从而降低了生产成本。附加地，led灯丝设备可以具有比用于替换白炽灯的其他复杂结构更耐用的优点。
附图说明
44.通过以下对本发明实施例的例示性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的上述以及附加的目的、特征和优点。将参考附图，其中：
45.图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝装置，
46.图2a-图2b示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝装置，
47.图3a-图3b示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝装置的截面图，
48.图4示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝装置，
49.图5示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝单元，
50.图6a-图6c示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝设备。
51.所有附图都是示意性的，并且通常不按比例绘制并且通常仅示出了为了阐明本发明所必需的部分，而可以省略或仅建议其他部分。
具体实施方式
52.图1示出了根据本发明的示例性实施例的led灯丝装置100的示意图。led灯丝装置100包括沿轴线a伸长的led灯丝110。此外，led灯丝110还包括在分叉部处从细长led灯丝
110延伸的两个分支120、121。应注意，led灯丝110的分支的数目是任意的，并且两个分支120、121作为示例示出。
53.led灯丝110的分支120从轴线a以角度α延伸。角度α可以优选地在10度-80度的范围内，优选地20度-60度，并且最优选地30度-50度。本实施例中的led灯丝110包括从轴线α以相似角度延伸的两个分支120、121。然而，led灯丝110的分支120、121可以包括不同的角度α并且因此可以实现不对称的形状。
54.led灯丝装置100包括可以与载体附接的多个led(未示出)。载体可以是衬底，衬底可以是柔性或刚性的。
55.led灯丝110还包括包含半透明材料的密封剂，其中密封剂至少部分地包围多个led。例如，密封剂可以完全包围多个led，即，包括分叉部的部分。密封剂优选地是聚合物材料，例如由硅制成。
56.led可以是提供颜色的直接发射led。led可以是rgb、uv或蓝色led。可以使用led的其他组合，例如uv led和蓝色光led。led也可以包括激光二极管。
57.白光的色温优选在1800k至6000k的范围内，更优选在2000k至5000k的范围内，最优选在2200k至4000k的范围内，诸如例如2300k或2700k。白光优选具有至少75的cri，更优选至少80，最优选至少85，例如90或92。
58.led灯丝110的密封剂可以包括发光材料，其被配置为在外部能量激发下发射光。uv/蓝色led光可以被发光材料部分或全部吸收并被转换为另一颜色的光，例如绿色、黄色、橙色和/或红色。发光材料可以例如包括：无机磷光体、有机磷光体和/或量子点/棒。
59.图2a和图2b示出了led灯丝装置100的进一步实施例。应当注意，图2a和图2b的led灯丝装置100可以与结合图1描述的led灯丝装置100类似地配置并且它参考图1来加深理解。图2a显示了y形led灯丝装置100并且图2b显示了x形led灯丝装置100(尽管未示出，但是led灯丝装置100可以备选地具有k形)。图2a和图2b中所示的led灯丝110表示提供多个分支的实施例。如图所示，led灯丝110可以包括不同数目的分支120、121。led灯丝110的分支120、121可以例如以不同的角度和方向定向，并且可以具有不同的长度。
60.如图2a所示，y形led灯丝110可以包括长度相等或不相等、同时仍保持y形的分支120、121。
61.如图2b所示，提供了对称的x形led灯丝110，使得实现了led灯丝110的顶部和底部的多个端部。x形led灯丝110包括四个分支120、121、122、123，在x形led灯丝的中心具有分叉部。x形led灯丝110也可以以与关于图2a讨论的y形led灯丝110相同的方式不对称。
62.图3a和图3b示意性地示出了led灯丝装置100的led灯丝110的截面，led灯丝装置100包括led 130的阵列或“链”。led被布置在led灯丝装置100中，使得多个led的阵列的发射线继续传过分支。
63.led 130的阵列可以包括多个相邻布置的led 130，其中在每对led 130之间提供相应的布线。
64.图3a显示了所有led 130被串联连接的实施例。
65.图3b显示了包括两个分支120、121的led灯丝装置100的实施例。led 130的阵列中的多个led可以进一步被定义为led组131、132、133。此处，led灯丝110包括各个led组131、132，其中led组131、132被并联连接。led灯丝110的未分支部分的led组133与分支的led组
131、132串联连接。
66.其他实施例可以看到并联、串联或它们的任何组合连接的组或单独led的进一步组合。led灯丝的结构可以例如导致led灯丝装置100的不同区段具有不同的发光强度。
67.图4示出了led灯丝装置100的一个实施例，其中led灯丝110的一部分105具有与led灯丝110的分支120、121不同的色温或不同的发光强度。应理解，led灯丝110的其他区段或区段组合可以被布置为具有不同的色温或发光强度。例如，不同的颜色(色温)100可以通过在led灯丝装置的不同部分中(例如在led灯丝110的密封剂中)使用发射不同颜色的led和/或使用不同的发光材料(例如，诸如红色荧光粉或黄色和红色荧光粉的组合的荧光粉)来获得。
68.图5显示了led灯丝单元140的一个实施例的示意图。如图所示，led灯丝单元140可以包括物理连接和电连接的两个led灯丝装置100、101。在该示例性图示中，led灯丝100、101的两个端部接触，但其他配置也是可能的。此外，led灯丝单元140可以包括任何多个led灯丝装置100、101。此外，led灯丝100、101可以以至少一个led灯丝装置100与至少另一个其他led灯丝装置101物理接触的任何期望方式来布置。
69.图6a、图6b和图6c示意性地示出了包括n个led灯丝组160的led灯丝设备150。如图所示，每个led灯丝组160包括至少一个分支led灯丝110。第(k+1)led灯丝组160的分支led灯丝110构成第(k)led灯丝组160的分支led灯丝110的分支，其中k表示led灯丝组并且其中k＝1、2、
…
、n-1。因此，led灯丝组160可以被理解为表示树状结构中的层。如图6a、图6b和图6c所示，该迭代结构形成树状形状，其中分支led灯丝110的每个分支被进一步分支为新的led灯丝110，依此类推。如图所示，沿轴线a延伸的led灯丝110的长度l可以具有变化的长度。在图6a所示的实施例中，对于led灯丝设备150的树状形状中的每个led灯丝组160，长度l减小。长度l优选地在从2cm到10cm的范围内。
70.图6b示意性地示出了类似的led灯丝设备，其中长度l对于树状结构的每个led灯丝组160是相同的。
71.图6c示意性地示出了类似的led灯丝设备，其中对于树状结构的每个led灯丝组160，长度l增加。
72.因此，长度l可以被用于创建如图6a、图6b和图6c所示的多种形状和结构。