一种用于水产养殖的LED光源的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于水产养殖的LED光源的制备方法，其制备步骤如下：首先将绿色荧光粉(或包含绿粉的混合荧光粉)与胶体混合形成均匀的粉浆，再将粉浆应用到装配有蓝光LED芯片的结构上，通过PWM调控光强与光周期，实现了在蓝光LED芯片基础上输出水产养殖所需光源的新器件。本发明专利技术获得了用于水产养殖的LED光源，通过改变荧光粉的成分、以及与配粉胶的比例、或是调节PWM脉冲的占空比，从而改变光的强度、光谱(色度)以及蓝绿光的比例，该技术具有成本低、结构简单、便于调控光源比例及光周期的优势，在水产养殖领域将会有很好的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水产养殖的LED光源
本专利技术属于光电
，具体涉及一种用于水产养殖的LED光源的制备方法。
技术介绍
光照是引起鱼类代谢系统的指导因子。光照通过鱼视觉器官、脑中枢神经系统，影响内分泌脑垂体活动，进而影响鱼行为与代谢生长系统。光作为能量进入水域生态系统，不仅为生命鱼类带来必须的水生动植物能量，而且可以独立的对鱼类的摄食、生殖、内分泌起着直接或间接地重要的影响。鱼类生理学家已经研究清楚光照明显抑制鱼类松果体合成与分泌褪黑激素。鱼类褪黑激素合成与分泌的节律主要受到光照强度、时间、光谱范围等因素的影响。因此，合理的光源设计和选择对大规模水产养殖领域具有重要意义。用于水产养殖的LED光源，其原理是利用光生物效应，用特定波长的光照明显抑制鱼类松果体合成与分泌褪黑激素。对鱼类下丘脑-脑垂体-性腺轴具有一定调节作用，鱼类褪黑激素参与生殖、发育和生长方面的调节。研究表明，蓝绿光(400～550nm)通过光化学作用促进鱼类激素分泌，加快细胞新陈代谢，促进鱼类生长。蓝绿光也是多数水生动物吸收最多的光源。长期以来，在水产养殖车间使用的人工光源绝大多数是民用建筑室内常用的直管荧光灯或紧凑型荧光灯。然而，在水产养殖行业使用这种光源引起的问题很多：首先这种产品平均寿命普遍较短，尤其在潮湿环境下；其次是这种气体放电灯不能调光，不能满足鱼类个体在不同生长时期的光需求；再者荧光灯的废弃含有汞等元素，会严重污染水源，从而被动物体吸收却不容易排出更不能被分解。它经食物链进行传递，会对人的身体造成伤害。因此，传统气体放电光源已经不适应绿色环保、节能减排以及优化光环境参数的要求。LED作为安全健康的“绿色光源”登入历史舞台，其废弃后无污染，并且环保节能。其与普通荧光灯等相比具有显著优势：首先是节能，白光LED的电能转化效率已经达到80％以上；其次是环保，LED没有产生有毒物质，不含紫外和红外辐射；再者是寿命长，使命达5万小时以上，是荧光灯的5倍以上；另外，LED为冷光源，没有红外和远红外的光谱成分，不存在热辐射，长时间使用不影响水产养殖的环境温度。LED光强度、光周期等参数可以通过PWM脉宽调制驱动电路调控，其光谱范围可以通过荧光粉种类、荧光粉胶比例进行调控。因此，LED光源已经被水产养殖业高度重视，被认为是水产养殖的理想光源。
技术实现思路
本专利技术通过在蓝光LED芯片上涂覆绿色荧光粉(或包含绿粉的混合荧光粉)获得具有蓝绿光的LED灯，这种荧光粉转换型的LED灯(pc-LEDs)不同于传统的多芯片结构，只用单一的蓝光LED芯片配合光致激发的绿色荧光粉(或包含绿粉的混合荧光粉)就能实现水产养殖所需要的蓝绿光的输出，通过PWM调控光强与光周期，实现了在蓝光LED芯片基础上输出水产养殖所需光源的新器件。该技术具有成本低、结构简单、蓝绿光分布均匀、便于调控光源比例及光周期的优势，在水产养殖领域将会有很好的应用。本专利技术的技术方案为：一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于，包括以下步骤：(1)、将绿色荧光粉(或其他混合荧光粉)与胶体按照一定比例混合获得荧光粉粉浆；(2)、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上，将涂覆的荧光粉粉浆进行固化处理；(3)、获得特定形状的荧光粉层后，在其层外包裹透光层；(4)、将完成上述步骤的一颗或一组LED芯片通过PWM脉冲宽度调制驱动电路控制实现LED光强度的输出。上述所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉；所用的绿色荧光粉其发射光谱主峰波长在绿光波段范围(500-550nm)，且具有较宽的光谱成分，以适应不同种鱼虾类所需的环境生长光。这些发有绿光的荧光粉为Lu3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+其中的一种或者多种组合；或者是绿色荧光粉与其它颜色荧光粉按一定比例混合的荧光粉。上述所用的荧光粉也可以在绿色荧光粉的基础上混合少量红色荧光粉，使得所制备的光源成分近似全光谱。其作用有两个：其一，光源所发出的光趋近于白光，使得人眼观看更加舒适，具有观赏效果；其二，红光可以促进水中水生植物的生长，使得生态系统整体更加稳定。所述的一种用于水产养殖的LED光源，荧光粉与配粉胶的比例可以根据所需光源成分的要求进行控制，例如，在含有宽光谱范围的绿光成分外，仍需要蓝光来调节鱼类活性周期，可以通过降低荧光粉的比例，使得光源成分中同时含有荧光粉转换后的绿光以及芯片所发出的未被荧光粉转换的蓝光。在步骤(1)中，所述荧光粉粉浆中荧光粉可调节的浓度为5％～25％；不同的荧光粉与配粉胶的比例，能够实现出射光中不同的绿色光(500～550nm)/蓝色光(400～500nm)比例,G/B＝0.1～100；当在绿色荧光粉中混入红色荧光粉时，输出光中绿色光与红色光比例为G/R＝0.1～10，红色光(600～700nm)/蓝色光(400～500nm)比例为R/B＝0.1～100。在步骤(1)中，所述胶体为硅胶、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或感光胶中的一种或者多种组合；所述的感光胶体包括以下三类负性感光胶：①感光剂+成膜剂型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光剂为重铬酸盐、铬酸盐、重氮化合物或者是叠氮基化合物中的一种或者多种的组合；成膜剂为聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯树胶、聚酰亚胺或聚乙酸乙烯酯乳剂中的一种或者多种的组合；②SBQ感光胶(聚乙烯醇环缩醛苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶)、SBQ-PVA+高分子乳剂、SBQ-PVA+高分子乳剂+丙烯酸酯或有机苯乙烯基吡啶盐树脂感光胶体系中的一种或者多种的组合；③带感光基的高分子化合物型，主要有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯醇肉桂叉乙酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇-对-叠氮苯甲酸酯(PVAB)中的一种或者多种的组合；感光胶体为上述三类中的一类或多类的组合；所述的LED为有机LED、无机LED或者两者的组合；所述LED为单颗LED芯片，或者是同一基板的多颗LED芯片组，或者是整个晶圆，可以根据光照要求的不同，将芯片组合成不同形状和尺寸的结构(阵列)；或者根据需要将涂敷有荧光粉的晶圆切割成适当的大小和形状，以满足不同情况下水产养殖LED的要求。所述的用于水产养殖的LED灯，在步骤(2)中，可以将荧光粉粉浆直接涂覆在LED芯片的发光表面上，也可以将荧光粉粉浆涂覆在LED芯片任一出射方向表面上的载体上，通过载体隔离荧光粉层和LED芯片。在步骤(2)中，任一出射方向上荧光粉涂敷的载体材料也可以是玻璃，环氧树脂、硅胶、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(EP)中的一种或几种。在步骤(2)中，所述的固化方式可以为炉体加热或红外加热的一种或多种组合，所需的固化温度和时间根据胶体(例如硅胶)的性质要求而定；也可以是光固化，例如使用光致固化胶体、感光胶等。所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(3)中，所述的特定形状的荧光粉层形状可以是方形、半球形、保型形的一种，可根据不同的要求选择。所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(3)中，所述的透光层为透光材料，其材料为环氧树脂、硅胶、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)、将绿色荧光粉(或其他荧光粉)与配粉胶按照一定比例混合获得荧光粉粉浆；(2)、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上，将涂覆的荧光粉粉浆进行固化处理；(3)、获得特定形状的荧光粉层后，在其层外包裹透光层；(4)、将完成上述步骤的一颗或一组LED芯片通过PWM脉冲宽度调制驱动电路控制实现LED光强度的输出。

【技术特征摘要】
1.一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)、将绿色荧光粉(或其他荧光粉)与配粉胶按照一定比例混合获得荧光粉粉浆；(2)、将荧光粉粉浆涂覆在蓝光LED芯片发光方向的表面上，将涂覆的荧光粉粉浆进行固化处理；(3)、获得特定形状的荧光粉层后，在其层外包裹透光层；(4)、将完成上述步骤的一颗或一组LED芯片通过PWM脉冲宽度调制驱动电路控制实现LED光强度的输出。2.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(1)中，所述配粉胶为硅胶、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)，或感光胶体中的一种或者多种组合。3.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(1)中,所用的绿色荧光粉其发射光谱主峰波长在绿光波段范围(490-550nm)，且具有较宽的光谱成分，以适应不同种鱼虾类所需的环境生长光。4.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(1)中,所用的绿色荧光粉是指在蓝色LED光激发下能发出绿光或含有绿光光谱成分的荧光粉；所用的绿色荧光粉其发射光谱主峰波长在绿光波段范围(490-550nm)，且具有较宽的光谱成分，以适应不同种鱼虾类所需的环境生长光。这些发有绿光的荧光粉是Lu3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+其中的一种或者多种组合；或者是绿色荧光粉与其它颜色荧光粉按一定比例混合的荧光粉。5.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：除含有宽光谱范围的绿光成分外，可以通过调节荧光粉的比例，使得光源成分中同时含有未被荧光粉转换的芯片所发出的原有少量蓝光，其可以调节鱼类细胞活性周期。6.根据权利要求1所述的一种用于水产养殖的LED光源，其特征在于：在步骤(1)中，所述的荧光粉也可以在绿色荧光粉的基础上混合少量红色荧光粉，使得所制备的光源成分近似全光谱。其作用有两个：其一，光源所发出的光趋近于白光，使得人眼观看更加舒适，具有观赏效果；其二，红光可以促进水中水生植物的生长，使得生态系统整体更加稳定。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶海波，孟庆浩，张坤，郑伟兵，李婷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51