LED燈絲燈,因其外形是用LED制作的白熾燈而得名。2008年最早由日本牛尾光源推出,并實現(xiàn)量產,在國內,也有廠家陸續(xù)開始研發(fā)并投入生產。
2014年對于LED產業(yè)是利好的一年,因為自今年起,美國、中國、韓國和澳大利亞等國對白熾燈的限制范圍將從現(xiàn)有的產業(yè)用領域擴大至住宅用室內照明。各種類型的LED燈的生產和應用得到了有力的促進,大量原先的白熾燈廠家也積極轉向LED燈。
以往LED光源要達到一定的光照度和光照面積,需加裝透鏡之類的光學器件,結構復雜化和光路損失不僅影響光照效果,還會降低LED應有的節(jié)能功效,而LED燈絲可以實現(xiàn)360°全角度發(fā)光,可實現(xiàn)立體光源。LED燈絲燈與傳統(tǒng)的LED燈結構及光源形狀不同,大角度發(fā)光且不需加裝透鏡和散熱系統(tǒng),非常契合人們的傳統(tǒng)照明體驗。
另外,LED燈絲燈的出現(xiàn)有利于突出LED產品低成本的優(yōu)勢,有助于把LED照明產品的價格降下來,從而加快推動LED照明產品全面進入民用領域,真正使LED產品成為老百姓看得到、買得起、用的放心的照明產品。
LED燈絲燈的核心元件—白光LED燈絲,其制備過程的關鍵環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)為將熒光粉涂覆在0.8mm厚焊有多顆藍光LED芯片的藍寶石基板上,當然,也有不少企業(yè)使用玻璃或者陶瓷來做基板,以求進一步降低成本。
相比于國外采用的模封(molding)涂層技術,目前,國內多數(shù)廠家的熒光粉涂敷環(huán)節(jié)仍然采用傳統(tǒng)點膠工藝, 燈絲基板正反側面的點膠量以及膠水流淌現(xiàn)象都不易實現(xiàn)有效的控制,因而,現(xiàn)階段部分LED燈絲燈產品還存在著很嚴重的泄漏藍光、正反色溫差異,正反出光不均,或在直觀視覺上脫離了燈絲設計本身等諸多技術問題。
圖一自適應LED燈絲的照明效果圖片
電子科技大學饒海波課題組,采用自主研發(fā)的自適應涂層技術,利用芯片自曝光工藝,同時完成LED燈絲所有出光方向上熒光粉涂層結構的圖案成型,實現(xiàn)了LED燈絲正反側面熒光粉涂層結構(厚度和形狀)對燈絲芯片陣列發(fā)光強度空間分布的匹配響應,達到了兩面發(fā)光色溫一致、不漏藍光的照明效果,參見自適應涂層LED燈絲點亮的效果照片附圖1。
自曝光自適應涂層技術的主要思路就是利用藍光芯片自發(fā)光來實現(xiàn)熒光粉分散感光膠體系的感光顯影從而獲得相應熒光粉層圖案,
由于所采用的感光膠是對藍色LED芯片自身發(fā)光(450-460nm)具有光敏性的負性光致抗蝕劑,LED燈絲一次性通電點亮后,各個方向的熒光粉感光膠分散體涂層中的感光膠同時曝光,顯影后圖案就是留在芯片、基板各個表面上感光交聯(lián)的熒光粉層(即感光區(qū)域),而感光強的區(qū)域顯影后熒光粉層厚,感光弱的區(qū)域熒光粉層薄,顯影后得到的熒光粉層圖案的幾何結構就是對LED芯片自身發(fā)光強度分布的一種自動響應,因而具有了光強自適應的效果。
圖二、LED燈絲自適應涂層的正、反面照片
參見附圖2中的LED燈絲的正反面涂層照片,可見在不同的光出射方向,自適應熒光粉涂層呈現(xiàn)出不同的涂層幾何結構(厚度和形狀)以匹配整個燈絲發(fā)光強度的空間分布,正面(左圖)是反映芯片形貌的conformal結構,背面(右圖)涂層圖案則是LED芯片背面透射光圓形光斑結構的映射,正是這種熒光粉涂層結構對不同角度LED發(fā)光強度的響應確保了各個出射角度上籃/黃光(芯片藍光強度與涂層厚度)比例的均勻一致性,從而達到了空間顏色一致的、類似白熾燈全角度發(fā)光的白光立體照明效果。