LED燈絲以及應用所述LED燈絲的LED球泡燈的製作方法
2023-05-16 03:03:57 4
本實用新型涉及照明領域，具體涉及一種LED燈絲以及應用所述LED燈絲的LED球泡燈。
背景技術：
LED具有環保、節能、高效率與長壽命的優勢，因此在近幾年來普遍受到重視，逐漸取代傳統照明燈具的地位。然而傳統LED光源的發光具有指向性，不像傳統燈具能做出大廣角範圍的照明，因此，將LED應用於傳統燈具，視燈具的種類，而有相應的挑戰。
為了能使LED燈具提供大角度出光，LED燈具必須透過光學組件組合LED，以進行光形調整，常見的光學組件有透鏡、菱鏡、反射鏡等。然而，類以的光形調整技術，都會造成LED燈具整體效能的損耗，因此，如何能降低光形調整損耗，又能達到大角度出光，是LED燈具的重要課題。
其次，LED晶片雖屬於全方位發光的光源，但經過封裝之後，大多會縮小其發光角度並降低其發光效率。
LED燈絲燈為採用LED燈絲取代燈具中的鎢絲，其除了能大角度發光之外，在視覺效果上，亦與傳統鎢絲燈相同，為LED燈絲燈的優點之一。
將LED應用於球泡燈的挑戰之一為類似傳統球泡燈的全周光照明。現有LED球泡燈的LED 燈絲的製作是將多顆LED晶片串接固定在一片長條狀基板上，然後以摻有螢光粉的矽膠覆蓋 LED晶片。基板常見的有玻璃基板與金屬基板，各有其優缺點，以玻璃基板而言，雖不致於遮蔽光線，但因玻璃基板導熱不佳，且容易因震動而斷裂，造成LED晶片的串接斷線而失效。金屬基板雖然具有較好的導熱特性，卻因無法透光，會有遮蔽光線的缺陷，造成LED燈絲髮光效率低落。再者，由於現有的LED燈絲本體具有一片硬式基板，其形狀受限且無法任意塑形。現有LED球泡燈是以多根所述LED燈絲對稱分布來完成全周光照明，由於複雜的製造流程與組裝程序，使得成本效益有待改進，加之多根所述LED燈絲需要採用點焊的方式與燈絲支架焊接，較大概率存在焊接不良風險。
鑑於以上所述現有技術的缺點和不足，確有必要對現有的LED球泡燈及其燈絲進行改進，以彌補這些缺點和不足。
技術實現要素：
本實用新型主要解決的技術問題是提供一種LED燈絲及應用所述LED燈絲的球泡燈，能夠解決背景技術中的問題。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是：提供一種LED燈絲，LED燈絲包括：多個LED晶片單元、至少兩個導電電極、以及光轉換塗層。所述LED晶片單元間相互電性連接；兩個導電電極對應於所述LED晶片單元配置，且電性連接所述LED晶片單元；光轉換塗層覆蓋於所述LED晶片單元和所述導電電極，分別使至少兩個導電電極的一部分外露，其中，所述光轉換塗層是摻有螢光粉的矽膠層。光轉換塗層中的螢光粉能在吸收某種形式的輻射(如光)後發出光線。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的另一個技術方案是：提供一種LED球泡燈，所述LED球泡燈包括：燈殼、燈頭、以及單一條LED燈絲。所述燈頭連接所述燈殼；所述LED 燈絲設於所述燈殼內，且所述導電電極電性連接所述燈頭。所述LED燈絲包括：多個LED晶片單元、至少兩個導電電極、以及光轉換塗層。所述LED晶片單元間相互電性連接；兩個導電電極對應於所述LED晶片單元配置，且電性連接所述LED晶片單元；光轉換塗層覆蓋於所述LED晶片單元和所述導電電極，分別使至少兩個導電電極的一部分外露，其中，所述光轉換塗層是摻有螢光粉的矽膠層。光轉換塗層中的螢光粉能在吸收某種形式的輻射(如光)後發出光線。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的另一個技術方案是：提供一種LED球泡燈，所述LED球泡燈包括：燈殼、燈頭、以及全周光LED燈絲。所述全周光LED燈絲設於所述燈殼內且電性連接所述燈頭，所述全周光LED燈絲包括：多個LED晶片單元、至少兩個導電電極、以及光轉換塗層。所述LED晶片單元間相互電性連接；所述導電電極對應於所述LED晶片單元配置，且電性連接所述LED晶片單元及所述燈頭；所述光轉換塗層覆蓋於所述導電電極與所述LED晶片單元的至少兩個表面，並分別使至少兩個導電電極的一部分外露，其中，所述光轉換塗層是摻有螢光粉的矽膠層；其中，該全周光LED燈絲髮出的光線在鉛垂面下方往上 135至180度的亮度是總光通亮的至少5％，在0-135度之間各角位的亮度與平均亮度的差異不超過25％。
本實用新型的有益效果是：LED燈絲的LED晶片單元的每一表面覆蓋有光轉換塗層，光轉換塗層能吸收從LED晶片單元發出的光線，並轉換而發出為具有更長波長的光線。由於LED 晶片單元周圍均覆蓋有光轉換塗層，因此LED燈絲本身能全周都發光，且LED燈絲不含堅硬基板或支架的可撓性燈絲，並可依照明需求彎折，LED球泡燈可僅應用一條LED燈絲即可達到全周光照明的目的。
附圖說明
圖1為本實用新型LED燈絲第一實施例的立體局部剖面示意圖；
圖2為圖1中2-2位置的局部剖面示意圖；
圖3A、3B為本實用新型LED燈絲第一實施例的導電電極與LED晶片單元的對應配置的其他實施例示意圖；
圖4為本實用新型LED燈絲第二實施例的立體局部剖面示意圖；
圖5為圖4中5-5位置的局部剖面示意圖；
圖6A為本實用新型LED燈絲第二實施例的未裁切的電路膜第一實施例示意圖；
圖6B為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第一實施例貼覆於LED晶片的示意圖；
圖7A為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第二實施例示意圖；
圖7B為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第二實施例貼覆於LED晶片的示意圖；
圖8A為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第三實施例示意圖；
圖8B為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第三實施例貼覆於LED晶片的示意圖；
圖9A至9E為本實用新型LED燈絲的製作方法第一實施例示意圖；
圖10為本實用新型LED燈絲的製作方法第二實施例的示意圖；
圖11A至11E為本實用新型LED燈絲的製作方法第三實施例的示意圖；
圖12A為本實用新型LED球泡燈的第一實施例的結構示意圖；
圖12B為本實用新型LED球泡燈的第二實施例的結構示意圖；
圖13A為本實用新型LED球泡燈的第三實施例的立體示意圖；
圖13B為圖13A中虛線圓圈部分的剖面局部放大示意圖；
圖14A為本實用新型LED球泡燈的第四實施例的立體示意圖；以及
圖14B為本實用新型LED球泡燈第四實施例的驅動電路的電路板的俯視示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖以具體實施例對本實用新型的實施方式做詳細的說明。
請同時參考圖1至2，圖1為本實用新型LED燈絲第一實施例的立體局部剖面示意圖，圖2為圖1中2-2位置的局部剖面示意圖。依據第一實施例，LED燈絲100包括多個LED晶片單元102、104、至少兩個導電電極110、112、以及光轉換塗層120(在特定實施例中，光轉換塗層可稱作矽膠層)，光轉換塗層120中的螢光粉124能吸收某些輻射(如光)而發出光線。
LED燈絲100在其導電電極110、112被接通電源(電壓源或電流源)後，即可發出光線，以本實施例為例，其發出的光線可以實質上為接近點光源的360度的光線；將本實用新型實施例LED燈絲應用於球泡燈(例如但不限於圖12A,12B)，則可以發出全周光 (omni-directional light)，容後詳述。
從圖1和圖2中可以看出，本實用新型的LED燈絲100的截面形狀為長方形，但LED燈絲100的截面形狀並不以此為限，亦可以是三角形、圓形、橢圓形、多邊形或者是菱形，甚至亦可以是採用方形，但邊角可採用倒角或圓角。
LED晶片單元102、104可以是單顆LED晶片，也可以是兩顆LED晶片，當然也可以是包含多顆LED晶片，即等於或大於三顆LED晶片。LED晶片的形狀可以但不限於長條型，長條型的晶片可具有較少的電極，減少遮蔽LED所發出光線的機會。此外，在LED晶片單元102、 104的表面可鍍上一層可導電的透明銦錫氧化物(Indium Tim Oxide,ITO)，該銦錫氧化物層有助於LED晶片的電流均勻擴散分布與提升發光效率。具體的，LED晶片單元102、104長寬比例可設定在2:1至10:1，例如但不限於14x28或10x20。另外，LED晶片單元102、104 也可以使用大功率的LED晶片，然後以低電流來操作，如此LED晶片單元102、104雖然維持在低電流密度的情況之下，仍可保有足夠的亮度，且LED晶片不會產生大量的熱源，讓整體的發光效率良好。
LED晶片單元102、104本身可採用藍寶石基板，或是可透光的透明基板，如此一來，LED 晶片單元102、104本身的基板不會遮蔽LED晶片單元102、104所發出的光線，也就是說LED 晶片單元102、104本身即能從其周面發出光線。
所述兩個或者多個LED晶片單元102、104間相互電性連接，以此實施例為例，各LED晶片單元102、104為串聯方式電性連接，但電性連接方式並不以此為限，亦可採用先並聯後串聯方式電性連接，例如但不限於每兩個LED晶片單元102、104先並聯後，各兩個並聯後的晶片單元102、104再串聯。
導電電極110、112對應於LED晶片單元102、104配置，且電性連接LED晶片單元102、 104。依據本實施例，導電電極110、112為配置於串聯後的LED晶片單元102、104的兩端，每一導電電極110、112的一部分外露於光轉換塗層120之外。導電電極110、112對應於 LED晶片單元102、104配置的方式並不以此為限，請參閱圖3A、3B，圖3A、3B為本實用新型LED燈絲第一實施例的導電電極與LED晶片單元的對應配置的其他實施例示意圖。圖3A中可以看見LED晶片單元102、104為配置成一倒U字形並且相鄰LED晶片單元102、104採用串聯方式電性連接，導電電極110、112則配置於U形的兩端並各自分別電性連接至相鄰的 LED晶片單元102、104。圖3B可以看出LED晶片單元102、104大致呈二並行線排列，各自分別串聯式電性連接，而導電電極110、112則配置於該二並行線的兩端，並與相鄰的LED 晶片單元102、104電性連接，形成先串後並電性連接。圖3B中的實施例中是以兩個導電電極110、112為例，但並不以此為限，亦可採用3或4個導電電極110、112，例如將圖中其中之一的導電電極110、112以兩個單獨的次電極取代，兩個次電極各自分別為電源正極，而保留的導電電極110、112則為共同接地端。或是將圖中兩個導電電極110、112均以兩個次電極取代，以適用不同的應用。
請搭配圖12A，導電電極110、112可在其外露區域具有一穿孔111、113(見於圖1)，用以在組裝於LED球泡燈10a時，提供導電支架14a、14b電性連接，容後詳述。
請再參閱圖1至2，依據本實施例，前述的電性連接是通過導線140來電性連接相鄰的 LED晶片單元102、104與導電電極110、112，導線140可以是金線，導線140可採用LED 封裝的打線製程將金線連接相鄰的LED晶片單元102、104與導電電極110、112。此打線的製程可以採用Q-type方式進行打線，從圖2中即可看出，該導線140的外形呈M字形，此M 字形導線140使得該導線140處於非緊繃狀態，提供緩衝效果，當LED燈絲100彎折時，導線140不致斷裂。導線140的外形亦不限於M字型，可採用任何能減緩緊繃狀態的形狀，例如S形等。此處的M字形並非用以限定導線140的形狀呈M字形，而是用以表示能提供緩衝效果的任何形狀，例如，當導線140的長度長於兩個相鄰導電電極110,112間自然拱起的打線的長度，即能夠提供緩衝效果，此時，導線140所呈的形狀可能會是在拱起部分有多個波浪狀的彎折。
光轉換塗層120包括矽膠122與螢光粉124，光轉換塗層120覆蓋於LED晶片單元102、 104與導電電極110、112，並分別使兩個導電電極110、112的一部分外露。本實施例中， LED晶片單元102、104的六個面的每一個表面都覆蓋著光轉換塗層120，即所述六個面被光轉換塗層120覆蓋而可稱為光轉換塗層120包裹了LED晶片單元102、104，此覆蓋或包裹可以是但不限於直接接觸，較佳的，在本實施例中，LED晶片單元102、104的六個面的每一個表面都直接接觸光轉換塗層120。然而，實施時，光轉換塗層120可以僅覆蓋每一個LED晶片單元102、104六個表面中的兩個表面，意即光轉換塗層120直接接觸該兩個表面，此直接接觸的二表面可以是但不限於圖2中的頂面或底面。同樣的，光轉換塗層120可直接接觸兩個導電電極110、112的兩個表面。螢光粉124可以採用金屬氧化物類的螢光粉124，此類螢光粉124具有較佳的導熱性。螢光粉124可以比矽膠122硬，螢光粉124顆粒大小可約為1 至30微米(μm)，亦可採用大小約為5至20μm的螢光粉124，相同螢光粉124的尺寸大致相同，圖2所示的螢光粉124因剖面關係，所剖解到的位置不同，才使剖面的截面積有大小之別。在其他實施例中，前述矽膠122可以用聚醯亞胺Polyimide，或另稱為樹脂材料取代或取代一部分或作為添加劑，以具有更好的韌性，降低龜裂或脆化機率。補充說明的是，LED 晶片單元102、104的六個面的每一個表面都至少有一部分直接接觸光轉換塗層120及/或LED 晶片單元102、104其中一～兩面透過固晶膠與光轉換塗層之間粘接，也屬於前述的六個面均被光轉換塗層包覆及/或LED晶片直接接觸光轉換塗層的等同概念。前述的固晶膠在其他實施例中也可摻入螢光粉，以增加整體的光轉換效率，固晶膠通常也為矽膠，與混合螢光粉用的矽膠不同點在於固晶膠常混合銀粉或散熱粉末以提高導熱效果。
光轉換塗層120中的螢光粉124能吸收某種形式的輻射並發出光線，例如螢光粉124吸收較短波長的光線而發光較長波長的光線。在一實施例中，螢光粉124吸收藍光而發出黃光，此黃光與未被吸收的藍光混合後，即形成白光。而前述LED晶片單元102、104的六個表面都覆蓋著光轉換塗層120的實施例中，螢光粉124吸收從各表面發出的較短波長的光線後發出較長波長的光線，由於螢光粉124環繞著LED晶片單元102、104的每一個外表面以形成LED 燈絲100的本體，因此，LED燈絲100的每一個外表面均能發出混和光。
螢光粉124與矽膠122的構成比(composition ratio)為1:1至99:1，較佳的比例為1:1 至50:1，此比例可以是重量比，也可以是體積比。請參考圖2，此實施例中，螢光粉124比例大於矽膠122，使得螢光粉124密度提高進而互相接觸，如圖2中的直線所示，排列在一起相接觸的螢光粉124形成導熱路徑(如圖2中箭頭所示的導熱路徑)，進一說，光轉換塗層 120具有由相鄰且相接觸的螢光粉124所形成的導熱路徑，所述導熱路徑從所述LED晶片單元102、104表面至LED燈絲100的外表面，因此LED晶片單元102、104產生的熱可以被傳導到光轉換塗層120的外部，使得LED燈絲100具更好的散熱效果，光轉換塗層120也推遲了黃化的問題。而且螢光粉124的色光轉化率可至30％至70％，如此可以提高LED球泡燈整體的光效，也可以增加LED燈絲100的硬度，提升LED燈絲100的可撓性，不需要另外以框架來支撐住LED燈絲。此外，一般的矽膠成形後，其表面較為平滑，不利於LED晶片單元102、 104與螢光粉124產生的光穿透出去。在本實施例中，由於矽膠122裡的螢光粉124比例提高，可有效增加LED燈絲100的表面粗糙度與燈絲整體的表面積，也就是說，有效的增加了 LED燈絲100整體的散熱面積，使得LED燈絲100具備更佳的散熱效果。另外，也由於LED 燈絲100整體的表面積增加，因此增加了燈絲表面螢光粉124光轉化的點光源，進而提升LED 球泡燈整體的發光效率。
再者，在本實施例中，LED晶片單元102、104可採用發出藍光的LED晶片，而螢光粉124 即可對應採用黃色螢光粉(例如:Garnet系列螢光粉，YAG螢光粉)，藉此以使LED燈絲100 發出白光，實施時，可以適當地調配螢光粉124與矽膠122的比例，以使白光的光譜更符合傳統白熾燈的光譜，此外，螢光粉124亦可採用能吸收藍光而轉換成黃綠光或更進一步搭配紅光的螢光粉124，通過由大量的螢光粉124來充分吸收LED晶片單元102、104所發出的藍光，可適光調配不同螢光粉124的比例，以將大部分的藍光轉化為黃綠光，少部分的藍光則都轉換為紅光，使得LED燈絲100的整體發光色溫期待更接近於2400至2600K(傳統白熾燈的光譜)。
在適當調配螢光粉124與矽膠122的比例，即可調整LED燈絲100可撓度(deflection)，意即LED燈絲100的楊氏係數(Yong’s Modulus)Y可介於0.1至0.3x1010帕(Pa)之間，考慮球泡燈的應用，可調整LED燈絲100的楊氏係數至0.15至0.25x1010帕(Pa)之間，如此即改善傳統LED燈泡燈絲易斷裂的問題，但仍具有足夠的剛性與可撓性。
請續參閱圖4-5，圖4為本實用新型LED燈絲第二實施例的立體局部剖面示意圖；圖5 為圖4中5-5位置的局部剖面示意圖。
依據第二實施例，LED燈絲200包括多個LED晶片單元202、204、至少兩個導電電極210、 212、以及光轉換塗層220。LED晶片單元202、204間相互電性連接，導電電極210、212對應於LED晶片單元202、204配置，且電性連接LED晶片單元202、204。光轉換塗層220覆蓋LED晶片單元202、204與導電電極210、212，並分別使兩個導電電極210、212的一部分外露，其中所述光轉換塗層220包括矽膠222、氧化納米粒子(Nanoparticle)226與螢光粉 224。
所述氧化納米粒子226可以是(如無機氧化納米粒子)，其尺寸屬於納米級的顆粒，其尺寸小於所述螢光粉224，氧化納米粒子的材質可以是但不限於具導熱效果的氧化納米粒子226，例如但不限於氧化鋁(Al2O3),氧化矽(SiO2),氧化鋯(ZrO2),氧化鈦(TiO2),氧化鈣(CaO), 氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)等材料所形成的納米粒子。這些氧化納米粒子平均大小約為10至300nm，大部分粒子尺寸落於20至100nm。
在圖5中可以看見，矽膠222裡加入氧化納米粒子226與螢光粉224，由於氧化納米粒子226的硬度與成本與螢光粉224相異，因此，氧化納米粒子226、螢光粉224及矽膠222 的比例可視成本、導熱性與整體可撓性等考慮而變動。其次，由於氧化納米粒子226的尺寸小於螢光粉224，因此氧化納米粒子226可填補螢光粉224粒子之間的空隙，增加彼此的接觸面積，形成更多的導熱路徑，如圖5中的直線所示，提升LED燈絲200整體的導熱效果。同時，氧化納米粒子226亦可讓光產生偏折散射，提高螢光粉224的色光轉換效率並充分的均勻混光，讓LED燈絲200的發光特性更佳。
在其他實施例中，螢光粉均勻分布在聚醯亞胺Polyimide，或另稱為樹脂材料中，在最佳情況下，每一個螢光粉都被聚醯亞胺Polyimide，或樹脂材料所包覆，可以解決螢光粉層龜裂或脆化的問題。實際應用時，很難達到每一個螢光粉都被包覆，及/或在聚醯亞胺 Polyimide中，或另稱為樹脂材料中，仍須摻有部分的矽膠。在這樣的情況下，仍應被視為螢光粉被聚醯亞胺Polyimide，或另稱為樹脂材料所包覆的等同概念下。
LED燈絲200還包括多片電路膜240(亦可稱透光電路膜)，LED晶片單元202、204與導電電極210、212透過電路膜240相互電性連接，光轉換塗層220覆蓋於電路膜240。
請同時參閱圖6A，圖6A為本實用新型LED燈絲的未裁切的電路膜第一實施例的示意圖。電路膜240包括第一膜242與位於第一膜表面的導電線路244。第一膜242可以是但不限於薄膜，以下為了便於說明，將第一膜242以薄膜為實施例進行說明，但並非限定本實用新型之第一膜242僅可為薄膜。在此實施例中，導電線路244為呈條狀，並各自分別平行排列。導電線路244亦可採用不同的形態，例如圖7A電路膜的第二實施例，電路膜240a包括薄膜 242a及導電線路244a，其中導電線路244a即呈斜向並行線的模式分布於薄膜242a上，各相鄰導電線之間的間距可以小於或等70μm，以具有較佳的電氣特性。而在圖8A的電路膜的第三實施例中，電路膜240b包括薄膜242b及導電線路244b，其中導電線路244b即呈交錯網格線的模式分布於薄膜242b上，其線寬可為約10μm，厚度可為約2μm。導電線路244、244a、 244b的形態並不受限，只要能達成電性連接LED晶片單元202、204間，或LED晶片單元202、 204與導電電極210、212之間即可。
所述薄膜242材質可為但不限於聚醯亞胺薄膜(Polyimide Film,PI膜)，其透光度約92％以上。薄膜242上的導電線路244材質可為但不限於銦錫氧化物(ITO)、納米銀線電路、金屬網格或是納米碳管來製作。對於LED晶片的發光而言，銀(Au)本身具有相當良好的反射效果不會吸光，且納米銀線以納米等級的線寬來構成網線狀分部，同時兼具有低電阻與高透光的特性，因此納米銀線非常適用於導電線路244、244a、244b。為了增加納米銀線與LED晶片導電電極的黏接效果，可以在納米銀線摻雜金(Au)。
電路膜240的製作方式可先於一薄膜242上形成導電線路244；其次，於該具有導電線路244的薄膜242上形成槽孔246。
請參閱圖6A，由於電路膜240上的導電線路244並未布滿整個電路膜240的表面，因此， LED晶片單元202、204發出的光線不會被導電線路244遮蔽或吸收。第一實施例的LED燈絲 100為採用金線進行電性連接，而第二實施例的LED燈絲200則採用電路膜240進行電性連接，電路膜240相較於導線140具有電性連接的線寬較寬、撓性較佳、不易斷裂等優點。
電路膜240與LED晶片單元202、204、導電電極210、212的電性連接，可以預先在晶片單元202、204、導電電極210、212待電性連接的位置預先塗上導電粘劑，例如是銀膠、錫膏或摻雜有導電金屬顆粒的導電膠，在配置了電路膜240後，可採用加熱或以UV光照射，即可達到電性連接的效果。
請續參閱圖9A至9E，其為本實用新型LED燈絲200的製作方法第一實施例示意圖。LED 燈絲的製作方法包括：
S20：配置LED晶片單元202、204及至少兩個導電電極210、212於載具280上(如圖9A)；
S22：電性連接LED晶片單元202、204與導電電極210、212(如圖9B)；以及
S24：設置光轉換塗層220於所述LED晶片單元202、204與所述導電電極210、212上，其中，所述光轉換塗層220覆蓋所述LED晶片單元202、204與所述導電電極210、212，並外露出所述導電電極210、212至少兩個的一部分，其中，所述光轉換塗層220包括矽膠222 與螢光粉224(如圖9C至9E)。
其中，步驟S20中配置LED晶片單元202、204的方式(如圖9A)，依此實施例，為配置成矩形數組狀，圖上的每一縱列，因此製程完畢後，均可各自分別形成單一LED燈絲200。在配置LED晶片單元202、204時，需考慮後續電性連接時的串並聯的對應正負電極配置。載具280可為但不限於玻璃基板或金屬基板。載具的形狀可以是如圖9A的平板，或圖10的具有凹槽的板狀物，該凹槽即可用以配置基底層120b。
步驟S22的電性連接(如圖9B)，在此實施例中，是以圖7A的未裁切電路膜240a為例，電性連接LED晶片單元202、204與導電電極210、212。除此之外，亦可採用如圖6A或8A 的未裁切電路膜240、240b進行電性連接，抑或是採用如圖2的導線140進行電性連接。
步驟S24的設置光轉換塗層於所述LED晶片單元202、204與所述導電電極210、212上，實際操作時，可採用多種不同的方式進行，首先，以圖9C至9E為例進行說明，其包括：
S240：塗布光轉換塗層(頂層220a)於LED晶片單元202、204與導電電極210、212未接觸所述載具280的一側；
S242：翻轉已塗布光轉換塗層(頂層220a)的LED晶片單元202、204與導電電極210、212；以及
S244：塗布光轉換塗層(基底層220b)於所述LED晶片單元與所述導電電極未塗布光轉換塗層的另一側。
其中，為便於描述與區別，在步驟S240的光轉換塗層220命名為頂層220a，在步驟S244 的光轉換塗層220命名為基底層220b。
步驟S240中，頂層220a塗布於LED晶片單元202、204與導電電極210、212後，矽膠 222與螢光粉224會填滿LED晶片單元202、204與導電電極210、212之間的間隙，接著對已塗布頂層220a的LED晶片單元202、204與導電電極210、212進行固化(或凝固)程序，以使頂層固化並包覆載具上方的LED晶片單元202、204與導電電極210、212，同時外露出導電電極210、212中至少二的部分區域。此固化程序例如但不限於加熱、或紫外線(UV)照射。
步驟S242的翻轉已塗布光轉換塗層(頂層220a)的LED晶片單元202、204與導電電極210、 212有幾種方式，其一為LED晶片單元202、204與導電電極210、212僅配置於載具280上，其間並無黏著關係，可以直接翻轉，並可將翻轉後的半成品再置於該載具上。
另一種方式，可在載具280與LED晶片單元202、204、導電電極210、212之間具有用以黏著的膠狀物質，例如半導體製程使用的光阻或是便於移除的固晶膠，此膠狀物質在適當烘烤後，即具有暫時性固定LED晶片單元202、204、導電電極210、212於載具280上的效果。因此，在翻轉已塗布頂層220a的LED晶片單元202、204、導電電極210、212前或後，可以以丙酮洗淨塗布在基板之上的光阻，或是以對應的溶劑清除在基板上的固晶膠，即可將已塗布頂層220a的LED晶片單元202、204、導電電極210、212與載具280分離，形成LED 燈絲半成品(如圖9D)。此外，亦可進一步清洗所述LED燈絲半成品，以去除殘留的光阻或固晶膠。
最後，步驟S244為塗布光轉換塗層(基底層220b)於所述LED晶片單元202、204與所述導電電極210、212未塗布光轉換塗層220a的另一側，並使基底層220b固化(如圖9E)。
圖9C中的頂層220a略大於未裁切的電路膜240a，但實施時並不以此為限。而在圖9E 中的頂層220a與基底層220b的大小略為相同(由於重疊的關係)，但實施時並不以此為限，其尺寸可以視需要而有大、小區別。
在步驟S24之後，另可包括步驟S26的切割所述覆蓋了光轉換塗層的LED晶片單元202、 204與導電電極210、212，即如圖9E中點劃線所繪製的切割位置，如此一來，切割後的長條狀組件即為LED燈絲200。步驟S24的切割方式並不以圖9E為限，亦可每兩個相鄰縱列縱列的LED晶片單元202、204切割為單一LED燈絲。
圖6A、7A與8A的未裁切電路膜240、240a、240b貼覆於LED晶片單元202、204與導電電極210、212的對應關係各自分別可見於圖6B、7B與8B，圖中的點劃線為切割線，容後詳述。
在圖9A至9E的製程中，是以矩形數組方式排列，但製作方法並不以此為限，在步驟S20 的配置方式，亦可僅配置單一縱列的LED晶片單元202、204，如此一來，即無需進行步驟S26 的切割程序。
關於LED燈絲200製作方法的第二實施例，請參閱圖10，第二實施例的製作方法包括：
S20A：塗布光轉換塗層(基底層120b)於載具180上；
S20B：配置LED晶片單元102、104與導電電極110、112於載具180上的光轉換塗層(基底層120b)上；
S22：電性連接LED晶片單元102、104與導電電極110、112；以及
S24：塗布光轉換塗層(頂層120a)於LED晶片單元102、104與導電電極110、112未接觸光轉換塗層(基底層120b)的一側，其中，所述光轉換塗層120覆蓋於LED晶片單元102、 104與導電電極110、112，並分別使兩個導電電極110、112的一部分外露110、112，其中，所述光轉換塗層120包括矽膠122與螢光粉124。
從圖10中可以看出，先在載具180上設置一基底層120b，此基底層120b亦為光轉換塗層的一部分，意即包括了矽膠122與螢光粉124，在此製法中，雖先將基底層120b設置於載具180上，但並不以此為限，實施時，亦可以不使用載具180，而直接進行步驟S20B的直接配置LED晶片單元102、104與導電電極110、112於基底層120b上。
基底層120b的厚度可為50至100微米(μm)，視螢光粉124與矽膠122比例，其厚度可為60至80μm。在進行了步驟S20後，可採用加熱或是用UV光照射來略為固化基底層120b，並在降溫凝結後，LED晶片單元102、104與導電電極110、112即被黏著固定於基底層120b。除此之外，亦可採用固晶膠來黏著固定LED晶片單元102、104與導電電極110、112於基底層120b上。
在完成S22的電性連接後，可以直接進行S24配置頂層120a於LED晶片單元102、104 與導電電極110、112未接觸基底層120b的一側，並固化頂層120a。如此一來，即可省去翻轉步驟或去除用以黏著載具180、LED晶片單元102、104、與導電電極110、112的膠狀物質的步驟。
依據圖10的實施例，在進行完步驟S24之後，亦可進行步驟S26的切割覆蓋了光轉換塗層的LED晶片單元102、104與導電電極110、112。
前述基底層120b用以承載LED晶片單元102、104與導電電極110、112，其厚度可為 0.5至3mm(毫米)或1至2mm，在配置完成後，可對基底層適當加熱，使得基底層120b表面略為熔融，在基底層120b降溫凝結後即可使LED晶片單元102、104與導電電極110,112 黏著固定。
其次，基底層120b的螢光粉124與矽膠122的摻雜比例可適當調整，以使得其硬度得以適於後續的電性連接程序，例如但不限於，摻雜並固化後的硬度可在邵氏硬度(HS)60HD以上。如此一來，除了使得LED燈絲100,200整體具有適當的硬度，亦可使得導線(金線)打線製程的穩定度提高，在完成品後，LED燈絲100、200無論是受壓或是彎折，均能維持良好的電性連接。
圖10的實施例中，基底層120b需承載LED晶片單元102、104與導電電極110、122，因此，其固化後的硬度，或固化前的硬度需適當設計，以利於後續的電性連接(例如打線時需較硬的基底層120b支撐LED晶片單元102、104與導電電極110、122)，而頂層120a則無此項需求，因此，頂層120a與基底層120b的矽膠122與螢光粉124的比例可以不同，可視整體設計需求而變化。當然，在圖10的實施例中，光轉換塗層120亦可以包括前述氧化納米粒子224(圖中未示)。
接著，請參閱圖11A至11E，其為本實用新型LED燈絲的製作方法第三實施例的示意圖。
LED燈絲製作方法第三實施例包括：
S202：配置導電箔130於光轉換塗層(基底層120b)上(如圖11A所示)；
S204：配置LED晶片單元102、104與導電電極110、112於導電箔130上(如圖11B所示)；
S22：電性連接LED晶片單元102、104與導電電極110、112(如圖11C所示)；以及
S24：塗布光轉換塗層(頂層120a)於LED晶片單元102、104與導電電極110、112未接觸導電箔130的一側，其中，所述光轉換塗層120覆蓋於LED晶片單元102、104與導電電極 110、112，並分別使兩個導電電極110、112的一部分外露，其中，所述光轉換塗層120包括矽膠122與螢光粉124。
請參閱圖11A，步驟S202光轉換塗層，如同前述，可稱為基底層120b，而導電箔130可具有多個開口(132)，開口132的寬度小於LED晶片單元102、104的長度，且開口132各自分別對應LED晶片單元102、104的發光區，以利於LED晶片單元102、104被驅動發出光線時，不會被導電箔130所遮蔽。
導電箔130可以是表面鍍銀的銅箔，但並不以此為限，開口132的形成可以是在導電箔 130上以衝壓方式形成的。
步驟S202之前，亦可增加一個步驟，即是將基底層120b先配置於一載板上，抑或是直接將基底層120b配置於一工作檯上。
步驟S204，請參閱圖11B，其為將LED晶片單元102、104與導電電極110、112配置於導電箔130上，如同前述，配置時可將LED晶片單元102、104的發光區域對應導電箔130的開口132。
繼續參閱圖11C，步驟S22的電性連接，在本實施例中採用打線方式進行，每一個導線(如金線)的二端為連接導電箔130與相鄰LED晶片單元102、104或相鄰的導電電極110、112，以形成電性連接，在本實施例中，是以串聯進行電性連接。
接著，請參閱圖11D。如同圖10的實施例，步驟S24的光轉換塗層系可稱為頂層120a，在配置頂層120a於LED晶片單元102、104與導電電極110、112上時，該頂層120a的材料 (矽膠122與螢光粉124)即可填充至晶片下方的縫隙。
頂層120a的配置方式，可將已調配好比例的螢光粉124與矽膠122直接塗布於LED晶片單元102、104與導電電極110、112上，除此之外，亦可先在LED晶片單元102、104與導電電極110、112塗布一層螢光粉層，接著再塗布矽膠，其後再進行固化程序即可。另一種方式是，將螢光粉與矽膠改為多層次交替塗布(或噴塗)於LED晶片單元102、104與導電電極 110、112上，如此，能得到較均勻分布的效果。
在完成步驟S24之後，可再進行切割程序，亦即將各LED燈絲100切割下來，如圖11E 所示。
在圖11A至11E的實施例中，LED晶片單元102、104與導電電極110、112的電性連接是經由金屬箔130與導線140來完成，使得LED晶片單元102、104與導電電極110、112之間的連接關係更具有可撓性，當整個LED燈絲100在被彎曲時，電性連接的關係亦不易被破壞。
最後，請參閱圖12A及12B，其為應用前述LED燈絲的LED球泡燈10a、10b的第一實施例及第二實施例的結構示意圖。圖中可以看出，LED球泡燈10a、10b包括燈殼12、燈頭16、設於燈殼12內的至少二導電支架14a、14b、設於燈頭內的驅動電路18、以及單一條LED燈絲100。
導電支架14a、14b用以電性連接LED燈絲100的兩個導電電極110、112，亦可用於支撐LED燈絲100的重量。驅動電路18為電性連接該導電支架14a、14b與燈頭16，燈頭 16接於傳統的球泡燈的燈座時，燈座為提供燈頭16電源，驅動電路18為從燈頭16取得電源後用以驅動該LED燈絲100發光。由於該LED燈絲100能全周面的發光，因此，整個LED 球泡燈10a、10b即能產生前述的全周光。
此處所述的全周光的定義，視各個國家對特定燈泡的規範而定，此定義亦會隨著時間而變動，因此，本揭露所述的全周光的舉例，並非用以限縮本實用新型的範圍。全周光的定義，例如美國能源之星計劃(US Energy Star Program Requirements for Lamps(Light Bulbs)) 對球泡燈(全周光燈泡)的光形即有相對應定義，以基座在上，燈泡朝下方式配置球泡燈時，鉛垂上面為180度，鉛垂下方為0度，其要求在0-135度之間各角位的亮度(luminous intensity(cd))不應與平均亮度有超過25％的差異，而在135至180度之間的總光通量(total flux(lm))至少要佔整燈的5％。再例如，日本的JEL 801規範對LED燈要求在120度範圍的區間內，其光通量需小於總光通量的70％。
在本實施例中，導電支架14a、14b是以兩個為例，但並不以此為限，可視LED燈絲100 的導電或支撐性需求而增加數量。
燈殼12是可採用透光性較佳或導熱性較佳的燈殼，例如但不限於玻璃或塑料燈殼。實施時，亦可在燈殼12內摻雜帶有金黃色材料或燈殼表面鍍上一層黃色薄膜，以適量吸收部分 LED晶片單元102、104所發出的藍光，調整LED球泡燈10a、10b所發出光線的色溫。生產時，能採用真空泵將燈殼12內的氣體更換為氮氣、或氮氣及氦氣、或氫氣及氦氣的混合氣(適當混合比例)，以使得燈殼12內的空氣的熱傳導更佳，並移除燈殼內空氣的水氣。填充於燈殼12內的空氣可以是主要選自於由氦氣、氫氣所組成的群組中至少一，而氫氣佔燈殼12內總容量的體積百分比可以是5％至50％，而燈殼12內的氣壓可以是0.4至1.0大氣壓。
在圖12A,12B的實施例中，LED球泡燈10a、10b還包括芯柱19與散熱組件17，芯柱 19設於燈殼12內，散熱組件17位於燈頭16與燈殼12之間且連接芯柱19，LED燈絲100經由導電支架14a、14b連接芯柱19。芯柱19可用來抽換LED球泡燈10b中的氣體並提供導熱的功能、散熱組件17連接芯柱19與燈頭16並將其所傳來的熱傳導到LED球泡燈10b之外。散熱組件17位於燈頭16與燈殼12之間且連接芯柱19，LED燈絲100連接芯柱19。
LED球泡燈10a、10b的芯柱19材質可以是具備較佳導熱效果的金屬或陶瓷，陶瓷材料可為氧化鋁或氮化鋁，其熱輻射吸收率遠比玻璃高，因此可更有效的吸收LED燈絲100所發出的熱量，將熱量導出LED球泡燈10b之外實際操作時，可以真空泵透過芯柱74可將燈殼 12內部的空氣抽換成全氮氣或是氮氣與氦氣、或氫氣與氦氣適度的比例混合，以改善燈殼12 內氣體的導熱率，同時也去除了潛藏在空氣裡的水霧。散熱組件17可略呈中空的圓柱體圍繞在燈殼12的開口端，材質上可選用具有良好導熱效果的金屬、陶瓷或高導熱塑料。散熱組件 17(連同LED球泡燈的螺口)的材質也可為具有良好導熱效果的陶瓷材料，散熱組件17亦可與陶瓷芯柱19為一體成形的組件，如此可以免去LED球泡燈10b的螺口需與散熱組件17膠合而增加LED燈絲100散熱路徑的熱阻，具有更好的散熱效果。
請參閱圖12A，散熱組件17的高度為L1，而散熱組件17底部至燈殼12頂部的高度為 L2，L1與L2的比值(L1/L2)的範圍是1/30至1/3。該比值愈小，則LED球泡燈10a、10b的出光角度即愈大、LED球泡燈10a、10b所發出的光線被散熱組件17遮敝的即愈少、且LED 球泡燈10a、10b所發出的光線的分布即愈接近全周光。
在圖12A的實施例中，LED燈絲100是彎折成約270度的圓，且LED燈絲100本體呈波浪狀上凸與下凹，而為維持其波浪狀的形狀，LED球泡燈10b另可包括懸臂15以支撐於LED 燈絲100波浪狀本體波峰與波谷處，如此一來，LED球泡燈10b能通過適當彎折的LED燈絲而更容易提供全周光的照明，此外，一體的LED燈絲結構加工和裝配工藝更簡單方便，同時成本也會降低很多。在圖12B的實施例中，LED燈絲100所形成的弧的弧角大約為270度，但在其他實施例中，LED燈絲100所形成的弧角可以接近360度，或者，單一LED球泡燈10b 可以包括至少兩個LED燈絲100，而每個LED燈絲100彎折形成約180度的弧角，使得兩個 LED燈絲100適當配置後，能形成大約360度的弧角。
在某些實施例中，懸臂15及/或芯柱19可以塗覆有高反射性質的材料，例如但不限於白色材料。此外，考慮散熱特性，該高反射性質的材料可以選擇同具有高熱輻射吸收特性的材料，例如但不限於石墨烯(Graphene)，換言之，懸臂15及/或芯柱19的表面可以塗布有石墨烯薄膜。
請參考圖13A及圖14A，圖13A為LED球泡燈的第三實施例的立體示意圖；圖14A為LED 球泡燈的第四實施例的立體示意圖。依據第三實施例，LED球泡燈10c包括燈殼12、連接燈殼12的燈頭16、設於燈殼12內的至少二導電支架14a、14b、驅動電路18、懸臂15、芯柱 19、及單根LED燈絲100。驅動電路18是電性連接至導電支架14a、14b與燈頭16。而第四實施例的LED球泡燈10d與第三實施例相似，第四實施例的LED球泡燈10d包括兩個LED燈絲100a、100b，從頂部俯視，所述二LED燈絲100a、100b為彎曲成接近圓形，且從側面側視，該二LED燈絲100a、100b是位於不同鉛垂高度。
LED燈絲100、100a、100b的截面面積小於圖12A,12B實施例中燈絲100的截面積，LED 燈絲100、100a、100b的導電電極110、112是電性連接至導電支架14a、14b，以接收來自驅動電路18的電源，導電電極110、112與導電支架14a、14b之間的連接關係可以是機械式的壓緊連接，亦可以是焊接連接，所述機械式連接可以是先把導電支架14a、14b穿過導電電極110、112的穿孔111、113，再反折導電支架14a、14b的自由端，使得導電支架14a、14b 夾住導電電極110、112並形成電性連接。所述焊接式連接可以是利用銀基合金焊、銀焊、鍚焊等方式把導電支架14a、14b與導電電極110、112連接。
與圖12A、12B的第二實施例相似，圖13A與14A的LED燈絲100、100a、100b是彎折成從頂部俯視呈圓形，同時，LED燈絲100、100a、100b亦可被彎折成波浪狀(從側面觀察)，此波浪狀的結構不但外觀新穎，而且可以保證LED燈絲100、100a、100b發光均勻。同時，單根的LED燈絲100相比多跟LED燈絲在與所述導電支架14a、14b連接時需要的結合點較少，實際中單根LED燈絲100如圖13A所示僅需要兩個結合點，有效降低了焊接不良的風險或者減少了機械壓緊連接時的工序。
芯柱19另具有一垂直延伸至燈殼12中心的立杆19a，每一懸臂15的一第一端連接至該立杆19a，而每一懸臂15的一第二端連接至該LED燈絲100、100a、100b，請參閱圖13B，圖13B為圖13A中虛線圓圈部分的剖面局部放大示意圖，每一懸臂15的第二端具有一鉗部 15a，該鉗部15a固定LED燈絲100、100a、100b，鉗部15a可以用以固定LED燈絲100、100a、 100b的波浪狀的波峰或波谷，但並不以此為限，即所述鉗部15a也可以用來固定LED燈絲波浪狀的波峰與波谷之間的部分。鉗部15a的形狀可以匹配於LED燈絲100、100a、100b截斷面的外形，而鉗部15a內孔尺寸可以略小於LED燈絲100、100a、100b截斷面的外形的尺寸，因此，在製造時，可以把LED燈絲100、100a、100b穿過鉗部15a的內孔(未標號)，以形成緊密配合。另一種固定方式是經由彎折程序來形成該鉗部，進一步來說，是先將LED燈絲100、 100a、100b置於懸臂15自由端，接著利用治具將自由端環繞LED燈絲100、100a、100b而彎折，以形成鉗部15a。
懸臂15的材質可以是但不限於碳素彈簧鋼，以提供適當的剛性與彈性，從而減少外部振動對LED燈絲的衝擊，保證LED燈絲不易變形。由於立杆19a為延伸至燈殼12的中心，且懸臂15連接至立杆19a的頂端附近，因此，LED燈絲100的鉛垂高度為接近於燈殼12的中心，因此LED球泡燈10c的發光特性接近於傳統球泡燈的發光特性，使得發光更加均勻，同時發光亮度也能達到傳統球泡燈的亮度水平。此外，在本實施例中，所述LED燈絲100的懸臂15 第一端與芯柱19的立杆19a連接，懸臂15的第二端通過鉗部15a連接至該LED燈絲100、 100a、100b的外絕緣面，從而使得懸臂15不導電，避免了以往懸臂導電時因通過的電流產生熱而導致懸臂15內的金屬絲熱脹冷縮，從而就避免了玻璃芯柱19炸裂。
再者，由於鉗部15a的內部形狀(孔的形狀)匹配於LED燈絲100截面的外部形狀，因此，只要適當地設計，即可使得LED燈絲100截面的方位都朝向特定方位，以圖13B為例，LED 燈絲100的頂層120a被固定於朝向圖式的大約10點鐘方向，從而保證整個LED燈絲100的發光面沿著大體相同的方向，確保在視覺上LED燈絲100的出光面一致。
請參閱圖14B，圖14B為本實用新型LED球泡燈第四實施例的驅動電路的電路板的俯視示意圖。驅動電路18包括固定於燈座16的電路板18a，導電支架14a、14b為電性連接至電路板18a，並通過立杆19a而與LED燈絲100a、100b的導電電極110、112電性連接，電路板18a包括L形槽孔18b，L形槽孔18b呈勾狀，並且其勾狀的尖部的尺寸略小於導電支架 14a、14b的截面積的尺寸，因此，在導電支架14a、14b沿著L形槽孔18b置入時，L形槽孔 18b即能很容易固定導電支架14a、14b，並且這種結構更有利於電路板18a與導電支架14a、 14b相互焊接。需要說明的是，如圖13A和圖14A所示的實施例中，所述導電支架14a、14b 的長度L設置要較為合理才不至於導致兩根導電支架14a、14b因為太長而短路或太短而無法分別與電路板18a電性連接。所述導電支架的長度L(單位為mm)科學的需要滿足：
在此公式中常數3.2為安全電器間距。其中所述A為電路板18a的豎直方向的厚度與所述導電支架14a、14b露出電路板18a的部分的長度；所述B為所述兩根導電支架14a、14b 平行部分的間距；所述H為所述導電支架14a、14b鑄入芯柱19的位置至插入電路板18a之間的長度。需說明的是，本實用新型中所述導電支架的長度L在0.5L～2L之間的範圍皆可使用，優選的為0.75L～1.5L之間的範圍。通過以上公式所獲得的L值僅為一種實施方式，並不構成對本實用新型的導電支架尺寸唯一限制。
具體的請參照圖14A，對於圖14A中具有沿著豎直方向具有兩個LED燈絲的情形，位於最上端的LED燈絲的導電支架的長度Z＝L+Y，Z的長度單位為mm。其中所述Y為兩根LED燈絲的導電支架間距。
前述實施例中所提用於混合螢光粉的矽膠，只為其中一種實施方式，都可以用聚醯亞胺 Polyimide，或另稱為樹脂材料取代或取代一部分，以改善光轉換塗層的龜裂或脆裂的問題。
本實用新型LED燈絲及其製造方法以及LED球泡燈各實施例的實現已如前所述，需要提醒的是，對於同一根LED燈絲而言或採用所述LED燈絲的LED球泡燈而言，以上所述各個實施例中涉及的諸如「光轉換塗層」、「光轉換塗層包裹導電電極及/或LED晶片單元的方式」、「導線」、「矽膠及/或聚醯亞胺及/或樹脂」、「螢光粉構成比」、「螢光粉構成導熱路徑」、「電路膜」、「氧化納米粒子」、「固晶膠」、「LED燈絲本體波浪狀」、「芯柱」、「燈殼內的氣體」、「導電支架的長度」、「LED燈絲的導電支架的長度」、「懸臂及/或芯柱的表面可以塗布有石墨烯薄膜」、「燈殼內的氣壓」、「燈絲的楊氏係數」、「燈絲基底層的邵氏硬度」等特徵在不相互衝突的情況下可以包括一個、兩個、多個或者所有技術特徵。有關的對應內容系可選自於包含有對應實施例中的技術特徵之一或其組合。
本實用新型在上文中已以較佳實施例揭露，然熟悉本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本實用新型，而不應解讀為限制本實用新型的範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效的變化與置換，均應設為涵蓋於本實用新型的範疇內。因此，本實用新型的保護範圍當以所附的權利要求書所界定的範圍為準。