一體化量子點(diǎn)led植物生長燈及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種一體化量子點(diǎn)LED植物生長燈及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，能促進(jìn)植物生長的led照明產(chǎn)品引人注目，這些led照明產(chǎn)品被譽(yù)為“植物工廠”。據(jù)行業(yè)分析機(jī)構(gòu)報(bào)道，2013年全球植物工廠led燈具產(chǎn)值高達(dá)12億美元，較2012年增長了27%。而且，led生物照明還在畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖、植物組培、食用菌培育、誘魚燈與誘蟲燈應(yīng)用等方面“一展身手”。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員劉文科認(rèn)為，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)而言，人工光照明的需求是必要的、迫切的。
[0003]與傳統(tǒng)植物燈相比，led植物照明燈具有節(jié)能高效的明顯優(yōu)勢。國際led大廠如飛利浦、三菱化學(xué)、首爾半導(dǎo)體、臺灣億光、昭和電工、日本鍋清等紛紛投資生物照明領(lǐng)域，使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈快速增長趨勢。劉文科提供了一份數(shù)據(jù)，從全球市場來看，初步統(tǒng)計(jì)2013年led生物照明市場已達(dá)到千萬美元規(guī)模，預(yù)計(jì)2017年可望達(dá)3億美元。目前，led生物照明應(yīng)用集中在農(nóng)業(yè)土地資源稀少或從事農(nóng)業(yè)人員較少的國家和地區(qū)，日本、韓國、美國、歐洲等地是led生物照明主要銷售市場。在我國，設(shè)施園藝、循環(huán)水養(yǎng)殖、遠(yuǎn)海捕撈、植物保護(hù)、城市農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)業(yè)等行業(yè)均對led半導(dǎo)體照明有迫切需求，呈現(xiàn)出全面發(fā)展的勢頭。
[0004]然而，傳統(tǒng)的LED存在諸多缺陷:1.價(jià)格昂貴;2.出光效率低;3.實(shí)際使用壽命和理論壽命存在很大差距;4.散熱能力不好，發(fā)熱量較大;5.不能方便的調(diào)制植物生長所需的紅光;6.燈具的配光方式單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種一體化量子點(diǎn)LED植物生長燈及其制備方法，該LED植物生長燈紅光波長豐富且配光方式多樣化。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]—體化量子點(diǎn)LED植物生長燈，包括一體化LED封裝散熱基板、固晶于所述散熱基板上的多個(gè)LED芯片以及起固晶作用的導(dǎo)熱粘結(jié)膠，所述散熱基板上設(shè)置有用于使所述多個(gè)LED芯片以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接為一體的銅箔電路，所述銅箔電路上設(shè)置有用于固定金線的電極，各個(gè)LED芯片與對應(yīng)的電極通過金線相連，各個(gè)LED芯片上分別設(shè)置有由均勻離散分布的紅色量子點(diǎn)組成的發(fā)光層，所述發(fā)光層上設(shè)置有硅膠封裝層，所述硅膠封裝層的外側(cè)設(shè)置有用于配光的點(diǎn)陣透鏡。
[0008]所述LED芯片采用藍(lán)光芯片，所述紅色量子點(diǎn)在藍(lán)光的激發(fā)下產(chǎn)生的紅光的峰值波長為610-780nmo
[0009]所述導(dǎo)熱粘結(jié)膠由石墨烯或氧化石墨烯與環(huán)氧樹脂混合而成，導(dǎo)熱粘結(jié)膠中石墨烯或氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5%。
[0010]所述點(diǎn)陣透鏡包括設(shè)置于所述硅膠封裝層外側(cè)的圓柱狀透明筒體以及設(shè)置于所述透明筒體的端面上的屋脊棱錐微透鏡陣列或四棱錐微透鏡陣列。[0011 ]所述散熱基板采用鋁基板。
[0012]上述一體化量子點(diǎn)LED植物生長燈的制備方法，包括以下步驟:I)通過一體化封裝技術(shù)，直接把多個(gè)LED芯片固晶于所述散熱基板上；2)經(jīng)過步驟I)后，在所述散熱基板上的LED芯片固定位置外圍點(diǎn)圍壩膠，并加熱固化圍壩膠;3)經(jīng)過步驟2)后，在LED芯片上滴涂紅色量子點(diǎn)溶液，使紅色量子點(diǎn)溶液完全覆蓋LED芯片，同時(shí)，利用對所述散熱基板進(jìn)行加熱的方式使覆蓋在LED芯片上的紅色量子點(diǎn)溶液迅速干燥，重復(fù)滴涂紅色量子點(diǎn)溶液以及干燥，從而形成所述發(fā)光層，然后在所述發(fā)光層上涂覆硅膠，并通過加熱固化形成所述硅膠封裝層;4)經(jīng)過步驟3)后，將點(diǎn)陣透鏡安裝在所述硅膠封裝層的外側(cè)，并與所述散熱基板固定。
[0013]所述干燥的溫度為50_150°C。
[0014]所述步驟I)具體包括以下步驟:首先按要求加工得到具有一定形狀的鋁基板;然后在所述鋁基板上制備銅箔電路，然后在銅箔電路上制備電極;然后利用導(dǎo)熱粘結(jié)膠將LED芯片固晶于所述鋁基板上，然后通過焊接金線使LED芯片和電極連接。
[0015]所述量子點(diǎn)溶液的濃度為1-lOmg/mL，量子點(diǎn)溶液以甲苯或正己烷為溶劑，量子點(diǎn)溶液在LED芯片上單次滴注200-1000yL。
[0016]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0017]本發(fā)明利用紅色量子點(diǎn)的光致發(fā)光特點(diǎn)，可以通過選用不同種類和大小的量子點(diǎn)產(chǎn)生不同峰值波長及光譜范圍的紅光，以匹配不同的植物，實(shí)現(xiàn)對不同植物生長所需紅光波長的調(diào)制，其可與LED芯片所發(fā)藍(lán)光組合，與植物生長所需要的光波波長能夠匹配。同時(shí)，利用每一個(gè)量子點(diǎn)LED光源(量子點(diǎn)LED光源由所述LED芯片、發(fā)光層以及硅膠封裝層等主要部分構(gòu)成)上安裝的點(diǎn)陣透鏡實(shí)現(xiàn)二次配光，將光折射到實(shí)際需要的方向上，從而可以獲得不同發(fā)散角的光斑，滿足不同環(huán)境照明的需求。
[0018]進(jìn)一步的，本發(fā)明采用了一體化LED封裝技術(shù)，可減小熱阻，縮短散熱流程，很好的實(shí)現(xiàn)散熱，提高了燈具的效率和壽命。
[0019]進(jìn)一步的，本發(fā)明采用的導(dǎo)熱粘結(jié)膠具有粘結(jié)能力強(qiáng)、導(dǎo)熱性能好的優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)一步優(yōu)化一體化封裝。
[0020]進(jìn)一步的，本發(fā)明采用滴涂紅色量子點(diǎn)溶液以及干燥的方式，可以使紅色量子點(diǎn)均勻分布于LED芯片表面，獲得均勻的紅光，從而在整個(gè)照明范圍內(nèi)得到均勻的光質(zhì)比，使照射到植物上的光更均勻，更有利于植物生長。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明是平板型LED，不僅能獲得與不同植物生長相匹配的各種紅光波長，解決了高成本的問題，加工方便，而且可根據(jù)需要獲得不同方式的配光。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述的一體化量子點(diǎn)LED植物生長燈的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明所述的點(diǎn)陣透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，a為四棱錐微透鏡陣列，b為屋脊棱錐微透鏡陣列；
[0024]圖3是本發(fā)明所述的LED芯片在鋁基板上固晶方式的示意圖；
[0025]圖中:I為鋁基板，2為LED芯片，3為導(dǎo)熱粘結(jié)膠，4為銅箔電路，5為電極，6為發(fā)光層，7為硅膠封裝層，8為圍壩膠，9為點(diǎn)陣透鏡，10為電極引線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0027]如圖1、圖2a、圖2b以及圖3所示，本發(fā)明提供一種一體化封裝結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)LED植物生長燈，該植物生長燈包括鋁基板1、固晶于鋁基板I上的LED芯片組，該植物生長燈還包括起固晶作用的導(dǎo)熱粘結(jié)膠3、設(shè)置于鋁基板I上的刻蝕為一定形狀的銅箔電路4以及設(shè)置于銅箔電路4上的用于固定金線的鍍銀電極5，LED芯片組的各個(gè)LED芯片2上涂覆有發(fā)光層6，紅色量子點(diǎn)均勻分布于該層，紅色量子點(diǎn)能被LED芯片發(fā)出的藍(lán)光或紫外光激發(fā)出紅光，在發(fā)光層6上覆蓋硅膠封裝層7，在硅膠封裝層7的外側(cè)設(shè)置有能實(shí)現(xiàn)二次配光、使光具有不同發(fā)散角的點(diǎn)陣透鏡9，銅箔電路4通過電極引線10與外部電路連接。