一種用于植物照明的led燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于植物照明的LED燈的涂層技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]光質(zhì)或光譜分布對植物光合作用和形態(tài)建成同樣具有重要影響，地球上的植物是在經(jīng)過億萬年的自然選擇來不斷適應(yīng)太陽輻射，并一句種類不同而具有光選擇性系統(tǒng)受特征的。波長400?700nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量區(qū)間，稱為光合有效福射；波長700?760nm的部分稱為遠(yuǎn)紅光，它對植物的光形態(tài)建成起一定的作用。
[0003]不同的光譜成分對植物的影響效果也不盡相同，強(qiáng)光條件下藍(lán)色光可以促進(jìn)葉綠素的合成，而紅色光則阻礙其合成。雖然紅色光是植物光合作用重要的能量源，但如果沒有藍(lán)色光配合則會(huì)造成植物形態(tài)的異常。大量光譜實(shí)驗(yàn)表明，適當(dāng)?shù)募t色光￠00?700nm)/藍(lán)色光(400?500nm)比(R/B)才能保證培育出形狀健全的植物，紅色光過多會(huì)引起植物徒長，藍(lán)色光過多會(huì)抑制植物生長。適當(dāng)?shù)募t色光￠00?700)和遠(yuǎn)紅光光(700?800)比(R/FR比)能夠調(diào)節(jié)植物的形態(tài)形成，大的R/FR比能夠縮短莖節(jié)間距而引起短化植物的效果，相反小的R/FR比可以促進(jìn)植物的生長。
[0004]光源輻射光譜的波長和其配比是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)最重要的光環(huán)境參數(shù)之一，是研制LED植物生長光源的重要依據(jù)。要求光源具有富含400?500nm藍(lán)紫光和600?700nm紅橙光，適當(dāng)?shù)募t色、藍(lán)色光比例(R/B比)，適當(dāng)?shù)募t光(600?700nm)、遠(yuǎn)紅光(700?800nm)比例(R/FR比)，以及具有其他特定要求的光譜成分(如補(bǔ)充紫外光不足等)，既保證植物光合對光之的需求，又要盡可能的減少無效光譜和能源消耗。
[0005]在已經(jīng)成熟的LED技術(shù)的基礎(chǔ)上，LED能夠發(fā)出植物生長所需要的光譜成分，還能形成與植物光合作用與形態(tài)建成基本吻合的光譜。LED開發(fā)與應(yīng)用為密閉式植物工廠的發(fā)展提供了良好的契機(jī)，可以克服現(xiàn)有人工光源的許多不足，是密閉式植物工廠的普及應(yīng)用成為可能。
[0006]與普通熒光燈等相比，LED具有以下顯著優(yōu)勢:⑴節(jié)能，白光LED的電能轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到80% ; (2)環(huán)保，LED沒有產(chǎn)生有毒物質(zhì)，且發(fā)光顏色純正，不含紫外和紅外輻射；
(3)壽命長，使命達(dá)5萬小時(shí)以上，是熒光燈的5倍以上；(4)冷光源，沒有紅外和遠(yuǎn)紅外的光譜成分，是一種冷光源，可以接近植物表面照射而不會(huì)出現(xiàn)葉片灼傷的現(xiàn)象。
[0007]因此，LED光源被認(rèn)為是植物照明特別是密閉式植物工廠的理想光源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明通過在藍(lán)光、紫外LED芯片上涂覆紅色熒光粉獲得具有紅光和藍(lán)光的LED燈，這種熒光粉轉(zhuǎn)換型的LED燈(pc-LEDs)不同于傳統(tǒng)的紅+藍(lán)芯片的多芯片結(jié)構(gòu)，只用單一的藍(lán)色或者紫外LED芯片配合光致激發(fā)的紅色熒光粉就能實(shí)現(xiàn)植物照明需要的紅色光輸出，該技術(shù)在植物照明中將有很好的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種用于植物照明的LED燈的涂層技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟:
[0010](1)、將膠體與紅色熒光粉按照一定比例混合獲得熒光粉粉漿；
[0011](2)、將熒光粉粉漿涂覆在LED芯片發(fā)光方向的表面上:
[0012](3)、將涂覆的熒光粉粉漿進(jìn)行固化；
[0013](4)、將涂覆有熒光粉的LED進(jìn)行灌封，然后組裝成LED燈。
[0014]在步驟⑴中，所述膠體為硅膠、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或感光膠中的一種或者多種組合；所述的感光膠體包括以下三類負(fù)性感光膠:①感光劑+成膜劑型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光劑為重鉻酸鹽、鉻酸鹽、重氮化合物或者是疊氮基化合物中的一種或者多種的組合；成膜劑為聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯樹膠、聚酰亞胺或聚乙酸乙烯酯乳劑中的一種或者多種的組合；②帶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-對-疊氮苯甲酸酯(PVAB)中的一種或者多種的組合SBQ感光膠(聚乙烯醇環(huán)縮醛苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠)、SBQ-PVA+高分子乳劑、SBQ-PVA+高分子乳劑+丙烯酸酯或有機(jī)苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠體系中的一種或者多種的組合；感光膠體為上述三類中的一類或多類的組合；
[0015]所述的LED燈中，所用的紅色熒光粉具有較寬的光譜成分，既含有適合植物光合作用的紅色光￠00?700nm)成分，又含有促進(jìn)植物形態(tài)建成的遠(yuǎn)紅光(700?800nm)成分。紅色光能被葉綠素強(qiáng)烈吸收，光合作用最強(qiáng)，某種情況下表現(xiàn)為強(qiáng)的光周期作用；而遠(yuǎn)紅光對植物伸長其作用，對光周期及種子形成有重要作用，并控制開花及果實(shí)的顏色。
[0016]所述的LED燈中，紅色熒光粉光譜成分中的紅光￠00?700nm)與遠(yuǎn)紅光(700?800nm)比例(R/FR，光量子流密度之比)為0.1?25，植物在不同時(shí)期對光譜中成分的需求是不同的，因而可以在植物生長過程中通過調(diào)節(jié)紅光與遠(yuǎn)紅光的比例來促進(jìn)植物的生長，開花，結(jié)果。
[0017]上述所用的紅色熒光粉是指在藍(lán)色(或者紫外)LED光激發(fā)下能發(fā)出紅光或含有紅光光譜成分的熒光粉，當(dāng)部分藍(lán)光(或者紫外)被受激熒光粉轉(zhuǎn)換成植物光合作用所需要的紅色成分時(shí)，其他部分芯片發(fā)光則出射并提供植物生長所需要的藍(lán)紫光，葉綠素對藍(lán)紫光吸收很多，表現(xiàn)為強(qiáng)的光合作用與成形作用；當(dāng)紅色熒光粉比例增多的時(shí)候，藍(lán)(紫外)LED光全部被轉(zhuǎn)化成紅光。
[0018]這些發(fā)有紅光的熒光粉可以是YAGG、YAGG:Ce3\ YAG:Eu2+和氮化物紅色熒光粉其中的一種或者他們的組合。
[0019]不同熒光粉混合可以獲得較寬的光譜，而且可以產(chǎn)生多樣的光譜，例如用紫外LED芯片結(jié)合藍(lán)色和紅色熒光粉可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)+紅光的輸出，通過控制藍(lán)、紅熒光粉的比列，還可以實(shí)現(xiàn)紫+藍(lán)+紅色的光輸出，或者各種光成分之間不同比例的輸出，可以彌補(bǔ)單一的紅色熒光粉發(fā)光光譜的不足。
[0020]所述熒光粉粉漿中熒光粉濃度為2%?25% ;不同的熒光粉濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)出射光中不同的紅色光(600?700nm)/藍(lán)色光(400?500nm)比(R/B = 1:10?100:1)，不同的紅藍(lán)光比例可以滿足不同種類、不同階段植物的生長需要(光合作用)，適當(dāng)?shù)募t色光(600?700nm)/藍(lán)色光(400?500nm)比(R/B)才能保證培育出形狀健全的植物，紅色光過多會(huì)引起植物徒長，藍(lán)色光過多會(huì)抑制植物生長。
[0021]當(dāng)激勵(lì)芯片為紫外LED時(shí)，輸出光里紅色光(600?700nm) /紫色光(320?400nm)比例，R/V = 1:10?100:1。紫光對植物起成形和著色作用，可以彌補(bǔ)單一的紅色光成分在植物照明需要求中的不足。
[0022]所述的LED燈中，所述的熒光粉涂覆方式為噴涂、靜電噴涂、電泳沉積、印刷、旋涂、灌注、浸漬或點(diǎn)膠一種或多種的組合。
[0023]所述的LED為有機(jī)LED、無機(jī)LED或者兩者的組合；所述LED為單顆LED芯片，或者是同一基板的多顆LED芯片組，或者是整個(gè)晶圓，可以根據(jù)照明要求的不同，將芯片組合成不同形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)(陣列)；或者根據(jù)需要將涂敷有熒光粉的晶圓切割成適當(dāng)?shù)拇笮『托螤?，以滿足不同情況下植物照明器件的要求。
[0024]所述熒光粉轉(zhuǎn)換型植物照明LED燈跟現(xiàn)有的兩種芯片組合(藍(lán)、紅LED芯片)結(jié)構(gòu)的植物用照明LED燈有著明顯的結(jié)構(gòu)不同，它是熒光粉轉(zhuǎn)換型的(pc-LED)，這種芯片封裝結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，工藝更簡單從而明顯的成本優(yōu)勢。
[0025]所述的LED燈，紅色熒光粉光譜成分中的紅光￠00?700nm)與遠(yuǎn)紅光(700?800nm)比例(R/FR，光量子流密度之比)為0.1?25，適當(dāng)?shù)募t色光(600?700)和遠(yuǎn)紅光光(700?800)比(R/FR比)能夠調(diào)節(jié)植物的形態(tài)形成，大的R/FR比能夠縮短莖節(jié)間距而引起短化植物的效果，相反小的R/FR比可以促進(jìn)植物的生長。
[0026]所述的LED燈中，可以將熒光粉粉漿涂覆在LED芯片的發(fā)光表面上，也可以將熒光粉粉漿涂覆在離開LED芯片的任一出射方向的表面上。
[0027]在步驟(2)中，可以將熒光粉粉漿涂覆在LED芯片上，形成熒光粉直接接觸LED芯片的結(jié)構(gòu)，這種封裝結(jié)構(gòu)緊湊、簡便易行。
[0028]可以將熒光粉粉漿涂覆在LED透鏡帽上，這種方式熒光粉離開芯片發(fā)熱表面，可以更好的散熱，并且簡化工藝流程。
[0029]把熒光粉涂覆在任一出射方向的透鏡表面上，若需要不同比例的紅藍(lán)光，則可以用涂敷有不同熒光粉濃度比例的透鏡與LED芯片組合，這種方式將更加靈活方便滿足不同生長階段植物照明對光色成分的要求。
[0030]在步驟(2)中，任一出射方向上熒光粉涂敷的載體也可以是玻璃基片，也可以是其他透明材料的表面。
[0031]在所述的LED燈制備步驟(2)中，可以將蓋含不同比例熒光粉涂覆在芯片光出射方向不同基片上，根據(jù)植物不同生長階段對光的需要變換基片，所述基片可以是玻璃平版也可以是各種形式的透鏡。
[0032]在所述的LED燈制備步驟(3)中，所述的固化方式可以為爐體加熱或紅外加熱的一種或多種組合，所需的固化溫度和時(shí)間根據(jù)膠體(例如硅膠)的性質(zhì)要求而定；也可以是光固化，例如使用光致固化膠體、感光膠等。
[0033]在所述的LED燈制備步驟(4)中，涂覆有熒光粉的LED用硅膠、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)進(jìn)行灌封，灌封的作用可以隔絕空氣和水，延長芯片、器件壽命，同時(shí)可以減少震蕩對芯片、器件的損害，灌封結(jié)構(gòu)還可以起到抽光透鏡的作用，可以更好的散熱和提高LED出光質(zhì)量。
[0034]在所述的LED燈制備步驟(4)中組裝的LED燈結(jié)構(gòu)可以是食人魚燈、射燈、球泡燈、筒燈、燈管燈、燈絲燈、平板燈，不同的結(jié)構(gòu)滿足不同場合、不同環(huán)境下植物照明的需要。
[0035]對于要獲得不同比例的紅藍(lán)光，可以通過控制膠