一體化量子點led植物生長燈及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種一體化量子點LED植物生長燈及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，能促進植物生長的led照明產品引人注目，這些led照明產品被譽為“植物工廠”。據(jù)行業(yè)分析機構報道，2013年全球植物工廠led燈具產值高達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養(yǎng)殖、植物組培、食用菌培育、誘魚燈與誘蟲燈應用等方面“一展身手”。中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員劉文科認為，對現(xiàn)代農業(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、首爾半導體、臺灣億光、昭和電工、日本鍋清等紛紛投資生物照明領域，使得產業(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2013年led生物照明市場已達到千萬美元規(guī)模，預計2017年可望達3億美元。目前，led生物照明應用集中在農業(yè)土地資源稀少或從事農業(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，設施園藝、循環(huán)水養(yǎng)殖、遠海捕撈、植物保護、城市農業(yè)、家庭農業(yè)等行業(yè)均對led半導體照明有迫切需求，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.價格昂貴;2.出光效率低;3.實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.不能方便的調制植物生長所需的紅光;6.燈具的配光方式單一。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種一體化量子點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]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:
[0007]—體化量子點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LED芯片以及起固晶作用的導熱粘結膠，所述散熱基板上設置有用于使所述多個LED芯片以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接為一體的銅箔電路，所述銅箔電路上設置有用于固定金線的電極，各個LED芯片與對應的電極通過金線相連，各個LED芯片上分別設置有由均勻離散分布的紅色量子點組成的發(fā)光層，所述發(fā)光層上設置有硅膠封裝層，所述硅膠封裝層的外側設置有用于配光的點陣透鏡。
[0008]所述LED芯片采用藍光芯片，所述紅色量子點在藍光的激發(fā)下產生的紅光的峰值波長為610-780nmo
[0009]所述導熱粘結膠由石墨烯或氧化石墨烯與環(huán)氧樹脂混合而成，導熱粘結膠中石墨烯或氧化石墨烯的質量分數(shù)為1-5%。
[0010]所述點陣透鏡包括設置于所述硅膠封裝層外側的圓柱狀透明筒體以及設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，直接把多個LED芯片固晶于所述散熱基板上；2)經過步驟I)后，在所述散熱基板上的LED芯片固定位置外圍點圍壩膠，并加熱固化圍壩膠;3)經過步驟2)后，在LED芯片上滴涂紅色量子點溶液，使紅色量子點溶液完全覆蓋LED芯片，同時，利用對所述散熱基板進行加熱的方式使覆蓋在LED芯片上的紅色量子點溶液迅速干燥，重復滴涂紅色量子點溶液以及干燥，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)經過步驟3)后，將點陣透鏡安裝在所述硅膠封裝層的外側，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;然后利用導熱粘結膠將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]所述量子點溶液的濃度為1-lOmg/mL，量子點溶液以甲苯或正己烷為溶劑，量子點溶液在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)明利用紅色量子點的光致發(fā)光特點，可以通過選用不同種類和大小的量子點產生不同峰值波長及光譜范圍的紅光，以匹配不同的植物，實現(xiàn)對不同植物生長所需紅光波長的調制，其可與LED芯片所發(fā)藍光組合，與植物生長所需要的光波波長能夠匹配。同時，利用每一個量子點LED光源(量子點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成)上安裝的點陣透鏡實現(xiàn)二次配光，將光折射到實際需要的方向上，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]進一步的，本發(fā)明采用了一體化LED封裝技術，可減小熱阻，縮短散熱流程，很好的實現(xiàn)散熱，提高了燈具的效率和壽命。
[0019]進一步的，本發(fā)明采用的導熱粘結膠具有粘結能力強、導熱性能好的優(yōu)點，可進一步優(yōu)化一體化封裝。
[0020]進一步的，本發(fā)明采用滴涂紅色量子點溶液以及干燥的方式，可以使紅色量子點均勻分布于LED芯片表面，獲得均勻的紅光，從而在整個照明范圍內得到均勻的光質比，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)有技術相比，至少具有以下優(yōu)點: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LED植物生長燈的封裝結構示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明所述的點陣透鏡的結構示意圖，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為導熱粘結膠，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為點陣透鏡，10為電極引線。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細描述。
[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構的量子點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熱粘結膠3、設置于鋁基板I上的刻蝕為一定形狀的銅箔電路4以及設置于銅箔電路4上的用于固定金線的鍍銀電極5，LED芯片組的各個LED芯片2上涂覆有發(fā)光層6，紅色量子點均勻分布于該層，紅色量子點能被LED芯片發(fā)出的藍光或紫外光激發(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的外側設置有能實現(xiàn)二次配光、使光具有不同發(fā)散角的點陣透鏡9，銅箔電路4通過電極引線10與外部電路連接。