大功率LED植物生長燈單元及植物生長燈制造技術

本發明專利技術公開了一種大功率LED植物生長燈單元，包括：大功率藍光LED芯片、光學透鏡、ESD保護組件、紅光轉換層、印刷電路和散熱基板；印刷電路穿過散熱基板并覆蓋在散熱基板的上面和下面，大功率藍光LED芯片安裝在印刷電路或者散熱基板的上面并與印刷電路連接；紅光轉換層以保形涂層的方式或半球涂層的方式設于所述大功率藍光LED芯片的外部；紅光轉換層的外部包覆有光學透鏡；ESD保護組件與所述印刷電路連接，且ESD保護組件與所述大功率藍光LED芯片并聯，其中，所述大功率藍光LED芯片的數量大于等于一顆，本發明專利技術具備較高的光功率輸出性能，光譜空間分布均勻，電路控制相對簡單、成本較低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于LED光電子器件的制造
，具體來說涉及一種大功率LED植物生長燈單元及植物生長燈。
技術介紹
用于植物生長的人工光源已廣泛用于溫室內蔬菜、水果、花卉等作物的栽培。這些人工光源可以在沒有日光條件下單獨使用，或者在日光不足的條件下作為補光使用，幫助植物正常生長。它們甚至可以應用到某些特殊領域，如為宇航員提供新鮮果蔬的外太空作物栽培。常見的人工光源有白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈或汞燈等，但是，這些傳統植物生長光源的光譜功率分布固定，光通量強度的可調范圍較小，并不能與植物生長所需的理想光源條件相匹配，更何況不同植物在不同生長階段對光源的需求也存在差異，這樣便造成了光源的浪費。此外，這些人工光源在電光轉換效率和使用壽命等方面也存在劣勢。日光連續光譜中280～800nm波段范圍對植物生長具有重要意義，植物生長需求能量比重最大的為藍光波段(380～500nm)和紅光波段(600～800nm)，主要用于進行光合作用和植物主要性狀的正常表達。其中，380～700nm波段為光合作用活躍輻射區，是植物生長最主要的光源區域；700～800nm遠紅光波段主要影響植物性狀的正常表達，植物生長對其的需求量相對較少，而紫外光、綠光波段的吸收比重很低，它們對植物生長的影響很有限。相比上述傳統植物生長光源，LED光源在諸多方面都表現出明顯的優勢，如節能、環保、長壽命、體積小、抗震、防水防潮、低壓直流驅動、可脈寬調制(PWM)輸出等優點，已大量用于LCD背光源、顯示屏、信號燈、景觀照明、普通照明等領域。LED是一種光譜較窄，單色性較好的半導體固態光源，其光譜半高寬約為15～30nm，光譜峰值波長覆蓋從紫外光到近紅外光的所有區域范圍。目前氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y≤1；x+y≤1)藍光LED的外量子效率可以達到70％以上。并且，單顆藍光LED的發光功率已達到3W以上。根據Haitz定理，未來LED產業將以每10年光功率增加20％、價格下降10％的方式快速增長。因此，LED光源不僅可以克服傳統植物生長光源的缺點，而且具有良好的市場發展潛力。使用LED作為植物生長光源已有許多外國專利、中國專利進行過報道。如專利號為US6921182B2的美國專利EFFICIENTLEDLAMPFORENHACINGCOMMERCIALANDHOMEPLANTGROWTH公開了由兩種不同光束角、不同峰值波長的紅光LED和藍光LED組成的促進植物生長燈；又如公開號為CN1596606A的中國專利《高效節能LED植物生態燈》公開了一種由藍光LED或紅光LED或藍光和紅光LED組合形成的植物生長光源；公開號為CN101387379A的中國專利《一種用于蘭科植物組培的LED混光燈具》公開了一種由藍光與紅光LED可調的蘭科植物生長光源。在上述公開的專利中，采用一種、兩種或兩種以上不同波長的LED器件制造植物生長光源，因為采用一種波長的LED器件不能達到植物生長的基本要求，而采用兩種或兩種以上不同波長的LED器件制造植物生長光源其光源混合的均勻性表現較差。因為不同的光源從不同的位置照射到植物所在的平面時，該平面不同位置的光譜組成和強度很難保證一致。除此之外，不同發射波長的LED器件，其驅動條件也是不同的，因此需要不同的驅動電路，如此將增加系統的復雜性，以及開發、制造成本。公開號為CN103361054A中國專利《氮化物紅色熒光粉合成方法及LED植物生長燈》公開了一種采用GaN基小功率藍光LED芯片和氮化物紅光熒光粉組合成的直插式LED(又稱為草帽燈)植物生長燈的技術方案。其中，紅光熒光粉的氮化物材料組分為稀土摻雜的Ca2Si5N8、Sr2Si5N8、Ba2Si5N8或CaAlSiN3，其發射波長為610～720nm。雖然該方案較之前的藍光LED組合紅光LED的方式具有電路控制相對簡單、成本較低的優勢，并且在此種方案中藍光和紅光是從同一個LED器件中出射而來，光源的均勻性得到了很好的改善。但是，上述LED植物生長光源的單顆電功率較小，大約僅為0.05瓦，光功率輸出更小。因此，對于需要較高的光合有效光量子流密度(PhotosyntheticPhotonFluxDensity,PPFD)的應用場合(比如PPFD>200μmol/(m2·s)的應用要求)，或者是大面積、多數量的植物栽培的應用場合，上述小功率直插式LED植物生長燈的使用將大為受限。所以，有必要設計一種功率更高(>1W)的LED植物生長器件的改善方案，以解決現有方案的不足。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種大功率LED植物生長燈單元及植物生長燈，本專利技術采用大功率藍光LED芯片配合紅光轉換層的方式，同時使用大功率LED器件封裝結構來制作大功率LED植物生長燈單元，以克服小功率LED植物生長燈單元的光功率輸出較低的缺點。本專利技術的目的是通過下述技術方案予以實現的。一種大功率LED植物生長燈單元，包括：大功率藍光LED芯片、光學透鏡、ESD保護組件、紅光轉換層、印刷電路和散熱基板；所述印刷電路穿過散熱基板并覆蓋在散熱基板的上面和下面，所述大功率藍光LED芯片安裝在印刷電路或者散熱基板的上面并與印刷電路連接，用于實現大功率藍光LED芯片與印刷電路的導通；所述紅光轉換層以保形涂層(conformalcoating)的方式或半球涂層的方式設于所述大功率藍光LED芯片的外部，用于將大功率LED芯片發射的部分藍光轉換成紅光；所述紅光轉換層的外部包覆有光學透鏡；所述光學透鏡由封裝材料制備而成；所述ESD保護組件與所述印刷電路連接，且ESD保護組件與所述大功率藍光LED芯片并聯，其中，所述大功率藍光LED芯片的數量大于等于一顆。在上述技術方案中，所述半球涂層的方式為所述紅光轉換層為半球形，且紅光轉換層包覆在大功率藍光LED芯片的外部。在上述技術方案中，所述半球涂層的方式為在所述大功率藍光LED芯片外部包覆有半球形的透明導光層，在所述透明導光層的外部包覆有紅光轉換層，其中，所述透明導光層由封裝材料制備而成。在上述技術方案中，所述大功率藍光LED芯片的類型為正裝、倒裝或垂直結構，所述大功率藍光LED芯片的發射光譜的峰值波長范圍是380～500nm。在上述技術方案中，所述紅光轉換層由封裝材料和均勻分布在該封裝材料中的紅光熒光粉或紅光量子點制備而成；其中，所述紅光轉換層的激發波長范圍是380～500nm；所述紅光轉換層的發射譜峰值波長范圍是600～800nm。...

【技術保護點】
一種大功率LED植物生長燈單元，其特征在于，包括：大功率藍光LED芯片、光學透鏡、ESD保護組件、紅光轉換層、印刷電路和散熱基板；所述印刷電路穿過散熱基板并覆蓋在散熱基板的上面和下面，所述大功率藍光LED芯片安裝在印刷電路或者散熱基板的上面并與印刷電路連接，用于實現大功率藍光LED芯片與印刷電路導通；所述紅光轉換層以保形涂層的方式或半球涂層的方式設于所述大功率藍光LED芯片的外部，用于將大功率LED芯片發射的部分藍光轉換成紅光；所述紅光轉換層的外部包覆有光學透鏡；所述光學透鏡由封裝材料制備而成；所述ESD保護組件與所述印刷電路連接，且ESD保護組件與所述大功率藍光LED芯片并聯，其中，所述大功率藍光LED芯片的數量大于等于一顆。

【技術特征摘要】
1.一種大功率LED植物生長燈單元，其特征在于，包括：大功率藍光LED芯片、光
學透鏡、ESD保護組件、紅光轉換層、印刷電路和散熱基板；所述印刷電路穿過散熱基板
并覆蓋在散熱基板的上面和下面，所述大功率藍光LED芯片安裝在印刷電路或者散熱基
板的上面并與印刷電路連接，用于實現大功率藍光LED芯片與印刷電路導通；所述紅光
轉換層以保形涂層的方式或半球涂層的方式設于所述大功率藍光LED芯片的外部，用于
將大功率LED芯片發射的部分藍光轉換成紅光；所述紅光轉換層的外部包覆有光學透鏡；
所述光學透鏡由封裝材料制備而成；所述ESD保護組件與所述印刷電路連接，且ESD保
護組件與所述大功率藍光LED芯片并聯，其中，所述大功率藍光LED芯片的數量大于等
于一顆。
2.根據權利要求1所述的大功率LED植物生長燈單元，其特征在于，所述半球涂層
的方式為所述紅光轉換層為半球形，且紅光轉換層包覆在大功率藍光LED芯片的外部。
3.根據權利要求1所述的大功率LED植物生長燈單元，其特征在于，所述半球涂層
的方式為在所述大功率藍光LED芯片外部包覆有半球形的透明導光層，在所述透明導光
層的外部包覆有紅光轉換層，其中，所述透明導光層由封裝材料制備而成。
4.根據權利要求2或3所述的大功率LED植物生長燈單元，其特征在于，所述大功
率藍光LED芯片的類型為正裝、倒裝或垂直結構，所述大功率藍光LED芯片的發射光
譜的峰值波長范圍是380...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊陽，
申請(專利權)人：楊陽，
類型：發明
國別省市：四川;51