用于发射定向光的LED灯丝的制作方法

本发明涉及一种发射led灯丝光的发光二极管(led)灯丝，并且涉及包括这种led灯丝的照明设备。

背景技术：

1、用于照明目的的发光二极管led的使用继续引起关注。与白炽灯、荧光灯、霓虹灯管等相比，led提供众多优点，诸如，操作寿命更长、功耗减少以及与光能和热能之间的比率有关的效率增加。出于该原因，白炽灯正在迅速被基于led的照明解决方案代替。然而，用户赞赏和期望具有类似于白炽灯泡的基于led的光源。为此目的，可以利用用于生产基于玻璃的白炽灯的基础设施，并且利用led来代替灯丝。其中一个概念是基于放置在这种灯泡中的led灯丝。这些灯的外观非常受赞赏，因为它们看起来很有装饰性。

2、然而，期望获得具有改进的美学外观和功能的led灯丝。

3、wo 2020/208009中的公开内容涉及发光二极管led灯丝。根据一个实施例，led灯丝包括细长衬底和机械联接到衬底的多个发光二极管led。根据一个实施例，led灯丝还包括至少部分透光并且至少部分密封衬底的密封体，以及被布置在密封体的外表面上的多个至少部分反光的颗粒。

技术实现思路

1、鉴于上述讨论，本发明的目的是提供一种具有改进功能的led灯丝。

2、因此，本发明提供了一种发光二极管(led)灯丝，该灯丝被配置为提供led灯丝光并且包括细长载体，该细长载体包括第一细长边缘部和被布置在距第一细长边缘部距离w1处的第二细长边缘部。细长载体还包括第一表面、与第一表面相反布置的第二表面，其中第一表面和第二表面由第一边缘部和第二边缘部界定。第一表面和第二表面可以基本彼此平行。

3、如从上面可以明显看出的，距离w1对应于细长载体的宽度。

4、如在本发明的上下文中使用的术语“led”意指本领域已知的任何类型的led，诸如无机led、有机led、聚合物/聚合led、紫色led、蓝色led、光学泵浦荧光粉涂覆led、光学泵浦纳米晶体led。如本文中使用的，术语“led”可以涵盖被布置在壳体中的裸露led管芯，壳体可以被称为led封装。

5、术语“细长载体”意指具有纵向延伸和宽度的衬底，使得纵向延伸大于宽度。优选地，根据本发明的细长载体处于矩形细长条带的形式。

6、细长载体可以由刚性材料(例如，玻璃、陶瓷、蓝宝石或石英)形成，或者由柔性材料(例如，聚合物，诸如聚酰胺)形成。优选地，本发明的细长载体是柔性的。术语“柔性”意指细长载体可以通过弯曲、折叠、扭转或其任意组合被布置为不同的形状。此外，术语“柔性”意指细长载体的形状可以是可延展的或可适应的。特别地，细长载体可以被形成为螺线形状或螺旋形状。

7、细长载体可以是至少部分透光的，优选是半透明的，并且更优选是透明的。本发明的细长载体可以具有至少50％、优选至少65％、更优选至少75％的透射率。

8、细长载体可以是反射性的。特别地，细长载体可以具有至少80％的反射率。

9、根据本发明的led灯丝还包括多个第一led，多个第一led沿着细长载体的第一表面分布。多个第一led被配置为发射第一led光。优选地，细长载体的第二表面不包括led。

10、多个第一led可以沿着细长载体的整个长度均匀分布。表述“均匀分布”意指细长载体的第一表面的每面积单位的第一led的数目沿着细长载体的整个长度是恒定的。

11、特别地，多个第一led可以被布置为单个线性阵列，诸如单个直列。在这种实施例中，led灯丝可以是细长的，同时提供了布置发射不同颜色和/或色温的led的可能性。此外，多个第一led可以被布置为波浪形线、z字形线等。这种实施例提供了穿过细长载体的高透光率。

12、备选地，多个第一led可以被布置为数个线性阵列，优选地彼此平行。此外，多个第一led可以以任何其他有序图案分布，诸如星形、三角形、圆形等，或者可以沿着细长载体随机分布。

13、还可以预期提供被布置为上述分布图案中的至少两个分布图案的组合的多个第一led。换句话说，多个第一led中的第一led的第一子集可以以第一分布图案进行布置，从而形成第一led灯丝段，并且多个第一led中的第一led的第二子集可以以第二分布图案进行布置，从而形成第二led灯丝段。led灯丝可以包括沿led灯丝连续交替布置的多个第一led灯丝段和第二led灯丝段。当led灯丝被布置为基本螺线形状时，第一led灯丝段可以彼此平行，并且第二led灯丝段可以彼此平行。

14、多个第一led可以被布置在距细长载体的第一细长边缘部距离s处。应当注意，s值适用于其中led被布置成线性阵列的布置。特别地，多个第一led可以被不对称地布置，使得s≠w1/2。当多个第一led被布置得更靠近第一边缘部，使得s<w1-s时，光束整形性质被改进。另一方面，当多个第一led被布置得更靠近第二边缘部，使得s>w1-s时，直接led光的可视性被改进。

15、多个第一led可以包括至少10个led，优选地至少20个led，更优选地至少30个led。

16、led灯丝的细长载体被布置为支撑多个第一led。此外，细长载体可以包括电极，以用于将多个第一led中的至少一个led电连接。多个第一led可以机械耦合到衬底。可以提供控制器，来控制多个第一led。特别地，可以个体地控制多个第一led中的每个led。多个第一led可以包括具有不同颜色和/或不同色温的led。

17、细长载体的至少50％、优选至少60％、更优选至少70％、最优选至少80％没有led、电极和/或其他部件。换句话说，细长载体的小于50％、优选小于40％、更优选小于30％并且最优选小于20％包括led、电极和/或其他部件。

18、根据本发明的led灯丝还包括第一至少部分透光细长层，第一至少部分透光细长层密封或覆盖多个第一led，并且至少部分地密封或覆盖细长载体的第一表面。第一至少部分透光细长层可以是半透明的。优选地，第一至少部分透光细长层是透明的，以便实现最佳和高效的光混合和改进的定向照明。在本发明的上下文中，术语“定向光”被理解为主要在球形扇区中发射的led光。球形扇区的圆锥半径可以小于180°。

19、第一至少部分透光细长层优选包括聚硅氧烷，或由聚硅氧烷组成。

20、术语“密封”意指至少部分地围绕、密封和/或包围。在本发明的上下文中，术语“半透明”意指允许光穿过的材料，其中光子可以在两个界面中的任一个界面处或在内部被散射。

21、可以通过本领域已知的任何适当的方法，将第一至少部分透光细长层施加在细长载体的第一表面上。特别地，可以免除第一至少部分透光细长层，从而提供简单并且成本有效的制造。

22、第一至少部分透光细长层可以包括发光材料(诸如荧光粉，特别地，无机荧光粉)，发光材料被配置为至少部分地将第一led光转换成第一转换光。发光材料可以至少部分地将led光转换成经转换光。

23、第一至少部分透光细长层可以包括具有不同性质的多个子层。特别地，第一至少部分透光细长层可以包括第一子层，该第一子层密封或覆盖多个第一led，并且至少部分地密封或覆盖细长载体的第一表面。第一子层可以包括发光材料，例如荧光粉。此外，第一至少部分透光细长层可以包括密封或覆盖第一子层的第二子层。第二子层可以是半透明层，优选地透明层。第二子层可以不含发光材料。

24、根据本发明的led灯丝还包括第二细长反射层，第二细长反射层被布置为不对称地密封或覆盖第一至少部分透光细长层的一部分。

25、在本发明的上下文中，术语“不对称”意指led灯丝具有垂直于细长载体的纵向延伸的截面，该截面包括在垂直于细长载体的第一表面和/或第二表面的中心轴线的各自侧上的第一半部和第二半部，其中第一半部和第二半部不相同。

26、此外，第二细长反射层可以密封或覆盖细长载体的第一边缘部。

27、第二细长反射层可以具有至少60％的反射率。优选地，第二细长反射层可以具有至少70％、更优选至少75％、最优选至少80％的反射率。反射率越高，定向led光越好。

28、此外，第二细长反射层可以具有在5％至40％范围内的透射率。优选地，第二细长反射层可以具有在10％至30％范围内、更优选在10％至25％范围内、最优选在10％至20％范围内的透射率。特别地，提供具有相对较高反射率以及一些透光率的第二细长反射层，导致led灯丝具有吸引人的外观，例如，更大的视角。

29、第二细长反射层可以包括光散射颗粒，诸如al2o3、baso4、tio2或其组合。光散射颗粒可以随机地分布在整个第二细长反射层中，或者可以以有序的方式进行分布。光散射颗粒可以被分散在聚合物基质中。光散射颗粒可以具有高的纵横比，并且可以相对平坦。因此，术语“光散射颗粒”包括光反射薄片。光反射薄片可以具有颗粒长度lp、颗粒宽度wp和颗粒厚度tp。优选地，lp>10tp。附加地或备选地，wp>tp。薄片可以是铝薄片。聚合物基质优选地包括聚硅氧烷，或由聚硅氧烷组成。这种实施例提供了制造过程简单和成本有效的优点。

30、此外，至少部分光散射颗粒可以是随机定向的，或者可以例如由于薄片在介质(诸如聚合物基质)和可选的附加溶剂和/或液体中的落叶性质(leafing property)而进行定向。

31、还可以预期，至少部分光散射颗粒的至少一部分具有依赖于波长的反射系数。附加地或备选地，至少部分光散射颗粒的至少一部分包括多层反射器或二向色镜。光散射颗粒对于可见波长范围可以具有高恒定反射。

32、第二细长反射层可以是光漫射的，以便改进led光的定向发射。为了实现光漫射性质，第二细长反射层应当包括如上所述的光散射颗粒，并且还具有一定的透光率。

33、可以通过本领域已知的任何适当的方法，将第二细长反射层施加在第一至少部分透光细长层上。特别地，可以免除第二反射层，从而提供简单并且成本有效的制造。

34、优选地，第二细长反射层被布置为使得其具有沿着距离w1的反射率梯度。可以通过沿着距离w1改变光散射颗粒的浓度，来实现这种反射率梯度。备选地或附加地，可以通过沿着距离w1改变第二细长反射层的厚度，来实现反射率梯度。术语“厚度”被理解为第二细长反射层在垂直于细长载体的纵向延伸和宽度的方向上的延伸。优选地，通过沿着距离w1改变第二细长反射层的厚度，来实现反射率梯度。

35、第二细长反射层可以具有从细长载体的第一边缘部测量的宽度w2。第二细长反射层的宽度与细长载体的宽度之间的比率，即w2/w1，可以为从0.3至0.8，优选地从0.4至0.7，更优选地从0.5至0.6。

36、第一至少部分透光细长层的被第二细长反射层密封或覆盖的面积(ar)可以在从30％至80％、优选地从40％至70％、更优选地从50％至60％的范围内。

37、此外，第二细长反射层的宽度可以大于从第一边缘部到多个第一led的距离，即w2>s。

38、第二细长反射层可以是柔性的，并且可以由硅树脂或聚氨酯制成。优选地，细长载体、第一至少部分透光细长层和第二细长反射层是柔性的，使得led灯丝可以被布置成螺线或螺旋，从而类似于白炽灯泡。

39、细长载体的第二表面可以包括第三至少部分透光细长层，第三至少部分透光细长层至少部分地密封或覆盖细长载体的第二表面。第三至少部分透光细长层可以具有与第一至少部分透光细长层的特征相同或不同的特征。

40、根据本发明的led灯丝可以包括不对称地密封或覆盖第三细长反射层的一部分的第四细长反射层。备选地，可以预期，第二细长层密封或覆盖第一至少部分透光细长层的一部分、细长载体的第一边缘部、以及第三至少部分透光细长层的一部分。实际上，led灯丝的没有第二和/或第四反射层的部分应当充分足够，以便提供足够量的待发射的定向led光。

41、第四细长反射层的特征可以与第二细长反射层的特征相同或不同。特别地，第四细长反射层可以具有从细长载体的第一边缘部测量的宽度w4，宽度w4与第二细长反射层的宽度w2相同。在这种实施例中，实现了均匀和/或对称光的优点。备选地，第四细长反射层可以具有与第二细长反射层的宽度w2不同的宽度w4，以便使得能够对光效果进行调整。此外，第四细长反射层可以具有与第二细长反射层的形状相同或不同的形状。

42、第四细长反射层可以被布置在与第二细长反射层不同的方向上。换句话说，如果第二细长反射层被布置为与细长载体的第一边缘部相邻，则第四细长反射层可以被布置为与细长载体的第二边缘部相邻。

43、本发明的led灯丝还可以包括沿细长载体的第二表面分布的多个第二led。多个第二led被配置为发射第二led光。在这种实施例中，第三至少部分透光细长层可以被布置为密封或覆盖多个第二led。

44、根据本发明，当第一至少部分透光细长层半透明(优选地，透明)时，第二细长反射层可以不含光转换材料。

45、应当注意，当led灯丝被布置成螺线形状或螺旋形状时，形成了包括led灯丝的螺线或螺旋。螺线具有沿着中心轴线的纵向延伸、背向中心轴线的外表面、以及面向中心轴线的内表面。优选地，led灯丝的第一表面构成螺线的外表面。

46、包括led灯丝的螺线可以被布置为使得中心轴线被垂直定向。在这种实施例中，细长载体可以被布置为使得细长载体的第一边缘部被定向在向下方向上，并且细长载体的第二边缘部被定向在向上方向上。备选地，细长载体可以被布置为使得细长载体的第一边缘部被定向在向上方向上，并且细长载体的第二边缘部被定向在向下方向上。在本发明的上下文中，术语“向下”应当被理解为与重力加速度的矢量对齐的方向。重力加速度的矢量可以被理解为天体(例如，地球)的重力加速度矢量，包括led灯丝的螺线被布置或定位在该天体上。直观地理解，术语“向上方向”是与向下方向相反的方向，即与向下方向成180°布置的方向。

47、优选地，包括根据本发明的led灯丝的螺线被布置为使得细长载体的第一边缘部被定向在向下方向上，并且细长载体的第二边缘部被定向在向上方向上。因此，第二细长反射层也将被定向在向下方向上。因此，定向led光将基本在向上方向上被发射。

48、根据本发明的led灯丝可以具有白色关闭状态外观。出于描述本发明的目的，术语“白色外观”用于表示发射白光或在可见光区域中呈现基本恒定的反射性光谱的实体的光学外观，即，其反射性不依赖于波长。换句话说，如果白色入射光被反射为白光，则实体被认为具有白色外观。特别地，当用户基本在向上方向上观察包括led灯丝的螺线时，即，当包括led灯丝的螺线基本被布置在用户上方时，led灯丝可以具有白色关闭状态外观。

49、由本发明的led灯丝发射的led灯丝光将包括透射通过第一至少部分透光细长层的第一led光，该第一led光在下文中被称为直接led光。此外，led灯丝光将包括被第二细长反射层反射的第一led光，该反射的第一led光在下文中被称为反射led光。由布置在细长载体的第一表面处的多个第一led发射的led光将穿过第一至少部分透光细长层，其中它将至少部分地被细长反射层反射，再次穿过第一至少部分透光细长层，并且最终将作为反射的led光由led灯丝发射。直接led光和反射led光构成定向led光。特别地，led灯丝光的至少70％、优选地至少80％、更优选地至少85％、最优选地至少90％可以是定向led灯。这种实施例提供了led灯丝的改进光学性质的优点。

50、在第一至少部分透光细长层包括光转换材料的情况下，直接led光将至少部分地被转换为经转换led光。在这种实施例中，经转换led光将构成led灯丝光的一部分。

51、未被第二细长反射层反射的led光将穿过第二细长反射层发射，并且在下文中将被称为透射led光。因此，根据本发明的led灯丝光可以包括直接led光、反射led光、经转换led光和透射led光。此外，第一led光的一部分可以透射穿过细长载体，从而提供间接led光，在这种情况下，间接led光将是led灯丝光的一部分。

52、当存在用于提供第二led光的多个第二led时，led灯丝光还可以包括与关于第一led光描述的部分类似的部分，即直接led光、反射led光、经转换led光、透射led光和/或间接led光。

53、本发明还涉及灯或照明器，该灯或照明器包括上面公开的led灯丝，并且包括光出射窗。如上所述，期望提供一种类似于白炽灯泡的灯或照明器。为此，led灯丝可以被布置成螺线形状或螺旋形状。

54、照明器可以包括壳体，壳体包括光出射窗，光出射窗被布置为使得包括led灯丝的螺线的外表面面向光出射窗。通过这种布置，包括定向led光或由定向led光组成的led灯丝光，将通过光出射窗发射。观察光出射窗的用户将感受到改进的照明器性能，该照明器提供了高质量空间光分布的led灯丝光。照明器还可以包括用于将照明器安装至墙壁或天花板的安装装置。

55、当led灯丝包括如上所述的多个第二led时，灯或照明器还可以包括控制器，以用于个体地控制多个第一led和多个第二led，以提供不同的定向led光。如上所述，第四细长反射层可以被布置为与边缘部相邻，该边缘部与邻近于第二细长反射层的边缘部不同。换句话说，由第四细长反射层产生的光路径可以被布置在与由第二细长反射层产生的光路径不同的方向上。通过个体地控制多个第一led和多个第二led，用户可以决定led灯丝光将在向下方向、向上方向还是在两个方向上被发射。当细长载体是反射性的，优选地具有至少80％的反射率的高反射性时，这种实施例特别有利。当led灯丝被布置成螺线配置或螺旋配置时，这种实施例提供了高度装饰性和可适应led灯丝光的优点。

56、灯还可以包括盖、封壳、驱动器和/或控制器。盖和/或外壳可以至少部分地包围led灯丝。