大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率LED植物生长灯单元，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接；红光转换层以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部；红光转换层的外部包覆有光学透镜；ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗，本发明专利技术具备较高的光功率输出性能，光谱空间分布均匀，电路控制相对简单、成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED光电子器件的制造
，具体来说涉及一种大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯。
技术介绍
用于植物生长的人工光源已广泛用于温室内蔬菜、水果、花卉等作物的栽培。这些人工光源可以在没有日光条件下单独使用，或者在日光不足的条件下作为补光使用，帮助植物正常生长。它们甚至可以应用到某些特殊领域，如为宇航员提供新鲜果蔬的外太空作物栽培。常见的人工光源有白炽灯、荧光灯、高压钠灯或汞灯等，但是，这些传统植物生长光源的光谱功率分布固定，光通量强度的可调范围较小，并不能与植物生长所需的理想光源条件相匹配，更何况不同植物在不同生长阶段对光源的需求也存在差异，这样便造成了光源的浪费。此外，这些人工光源在电光转换效率和使用寿命等方面也存在劣势。日光连续光谱中280～800nm波段范围对植物生长具有重要意义，植物生长需求能量比重最大的为蓝光波段(380～500nm)和红光波段(600～800nm)，主要用于进行光合作用和植物主要性状的正常表达。其中，380～700nm波段为光合作用活跃辐射区，是植物生长最主要的光源区域；700～800nm远红光波段主要影响植物性状的正常表达，植物生长对其的需求量相对较少，而紫外光、绿光波段的吸收比重很低，它们对植物生长的影响很有限。相比上述传统植物生长光源，LED光源在诸多方面都表现出明显的优势，如节能、环保、长寿命、体积小、抗震、防水防潮、低压直流驱动、可脉宽调制(PWM)输出等优点，已大量用于LCD背光源、显示屏、信号灯、景观照明、普通照明等领域。LED是一种光谱较窄，单色性较好的半导体固态光源，其光谱半高宽约为15～30nm，光谱峰值波长覆盖从紫外光到近红外光的所有区域范围。目前氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y≤1；x+y≤1)蓝光LED的外量子效率可以达到70％以上。并且，单颗蓝光LED的发光功率已达到3W以上。根据Haitz定理，未来LED产业将以每10年光功率增加20％、价格下降10％的方式快速增长。因此，LED光源不仅可以克服传统植物生长光源的缺点，而且具有良好的市场发展潜力。使用LED作为植物生长光源已有许多外国专利、中国专利进行过报道。如专利号为US6921182B2的美国专利EFFICIENTLEDLAMPFORENHACINGCOMMERCIALANDHOMEPLANTGROWTH公开了由两种不同光束角、不同峰值波长的红光LED和蓝光LED组成的促进植物生长灯；又如公开号为CN1596606A的中国专利《高效节能LED植物生态灯》公开了一种由蓝光LED或红光LED或蓝光和红光LED组合形成的植物生长光源；公开号为CN101387379A的中国专利《一种用于兰科植物组培的LED混光灯具》公开了一种由蓝光与红光LED可调的兰科植物生长光源。在上述公开的专利中，采用一种、两种或两种以上不同波长的LED器件制造植物生长光源，因为采用一种波长的LED器件不能达到植物生长的基本要求，而采用两种或两种以上不同波长的LED器件制造植物生长光源其光源混合的均匀性表现较差。因为不同的光源从不同的位置照射到植物所在的平面时，该平面不同位置的光谱组成和强度很难保证一致。除此之外，不同发射波长的LED器件，其驱动条件也是不同的，因此需要不同的驱动电路，如此将增加系统的复杂性，以及开发、制造成本。公开号为CN103361054A中国专利《氮化物红色荧光粉合成方法及LED植物生长灯》公开了一种采用GaN基小功率蓝光LED芯片和氮化物红光荧光粉组合成的直插式LED(又称为草帽灯)植物生长灯的技术方案。其中，红光荧光粉的氮化物材料组分为稀土掺杂的Ca2Si5N8、Sr2Si5N8、Ba2Si5N8或CaAlSiN3，其发射波长为610～720nm。虽然该方案较之前的蓝光LED组合红光LED的方式具有电路控制相对简单、成本较低的优势，并且在此种方案中蓝光和红光是从同一个LED器件中出射而来，光源的均匀性得到了很好的改善。但是，上述LED植物生长光源的单颗电功率较小，大约仅为0.05瓦，光功率输出更小。因此，对于需要较高的光合有效光量子流密度(PhotosyntheticPhotonFluxDensity,PPFD)的应用场合(比如PPFD>200μmol/(m2·s)的应用要求)，或者是大面积、多数量的植物栽培的应用场合，上述小功率直插式LED植物生长灯的使用将大为受限。所以，有必要设计一种功率更高(>1W)的LED植物生长器件的改善方案，以解决现有方案的不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯，本专利技术采用大功率蓝光LED芯片配合红光转换层的方式，同时使用大功率LED器件封装结构来制作大功率LED植物生长灯单元，以克服小功率LED植物生长灯单元的光功率输出较低的缺点。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种大功率LED植物生长灯单元，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；所述印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，所述大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接，用于实现大功率蓝光LED芯片与印刷电路的导通；所述红光转换层以保形涂层(conformalcoating)的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部，用于将大功率LED芯片发射的部分蓝光转换成红光；所述红光转换层的外部包覆有光学透镜；所述光学透镜由封装材料制备而成；所述ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗。在上述技术方案中，所述半球涂层的方式为所述红光转换层为半球形，且红光转换层包覆在大功率蓝光LED芯片的外部。在上述技术方案中，所述半球涂层的方式为在所述大功率蓝光LED芯片外部包覆有半球形的透明导光层，在所述透明导光层的外部包覆有红光转换层，其中，所述透明导光层由封装材料制备而成。在上述技术方案中，所述大功率蓝光LED芯片的类型为正装、倒装或垂直结构，所述大功率蓝光LED芯片的发射光谱的峰值波长范围是380～500nm。在上述技术方案中，所述红光转换层由封装材料和均匀分布在该封装材料中的红光荧光粉或红光量子点制备而成；其中，所述红光转换层的激发波长范围是380～500nm；所述红光转换层的发射谱峰值波长范围是600～800nm。...

【技术保护点】
一种大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；所述印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，所述大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接，用于实现大功率蓝光LED芯片与印刷电路导通；所述红光转换层以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部，用于将大功率LED芯片发射的部分蓝光转换成红光；所述红光转换层的外部包覆有光学透镜；所述光学透镜由封装材料制备而成；所述ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗。

【技术特征摘要】
1.一种大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，包括：大功率蓝光LED芯片、光
学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；所述印刷电路穿过散热基板
并覆盖在散热基板的上面和下面，所述大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基
板的上面并与印刷电路连接，用于实现大功率蓝光LED芯片与印刷电路导通；所述红光
转换层以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部，用于
将大功率LED芯片发射的部分蓝光转换成红光；所述红光转换层的外部包覆有光学透镜；
所述光学透镜由封装材料制备而成；所述ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保
护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等
于一颗。
2.根据权利要求1所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述半球涂层
的方式为所述红光转换层为半球形，且红光转换层包覆在大功率蓝光LED芯片的外部。
3.根据权利要求1所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述半球涂层
的方式为在所述大功率蓝光LED芯片外部包覆有半球形的透明导光层，在所述透明导光
层的外部包覆有红光转换层，其中，所述透明导光层由封装材料制备而成。
4.根据权利要求2或3所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述大功
率蓝光LED芯片的类型为正装、倒装或垂直结构，所述大功率蓝光LED芯片的发射光
谱的峰值波长范围是380...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，
申请(专利权)人：杨阳，
类型：发明
国别省市：四川;51