基于LED的仿生水族系统的制作方法

本实用新型涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于LED的仿生水族系统。

背景技术：

各种生物生活的自然环境中，太阳光的颜色、亮度是每天随着不同的时刻而不同变化的，据此形成了基于光照的生物钟，这种生物钟影响着鱼、珊瑚等水族生物的神经活动和激素的分泌规律，并且，这种生物钟和其他因素(例如水温)配合，影响水族生物的繁殖。

现有的水族箱的适用场所几乎都在室内，其照明灯具由开关控制，且灯具的光源颜色多为白色，水族箱中的照明灯光的颜色及亮度难以模拟自然环境中不同的时刻而不同变化，在一定程度上将影响水族箱中的水族生物的正常生长和繁殖周期。

技术实现要素：

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本实用新型提出一种基于LED的仿生水族系统，包括：

水族箱，所述水族箱的箱体内部含有水和水族生物；

LED光源组件，设置于所述水族箱的箱体外部；

微处理器，电连接所述LED光源组件。

在本实用新型的一种实现方式中，仿生水族系统还包括温度传感器，设置于所述水族箱的箱体内部的水中，并且所述温度传感器电连接所述微处理器。

在本实用新型的一种实现方式中，仿生水族系统还包括金属接触件和传热管，所述金属接触件与LED光源组件中LED芯片的散热基板相连，所述传热管的第一端连接所述金属接触件，第二端伸入所述水族箱的箱体内部的水中。

在本实用新型的一种实现方式中，仿生水族系统还包括导流管，所述导流管的第一端连接自来水源，第二端伸入所述水族箱的箱体内部的水中。

在本实用新型的一种实现方式中，仿生水族系统还包括电磁阀，设置于所述导流管中并电连接所述微处理器。

在本实用新型的一种实现方式中，所述LED光源组件包括红光LED 单元，绿光LED单元和蓝光LED单元。

在本实用新型的一种实现方式中，所述红光LED单元包括LED芯片和红色荧光粉，所述绿光LED单元包括LED芯片和绿色荧光粉，所述蓝光 LED单元包括LED芯片和蓝色荧光粉。

本实用新型提供的基于LED的仿生水族系统，克服了现有技术中LED 光源固定不变的缺陷，可实现随着具体时刻、灵活调节，实现了水族生物光照的生态化，并且，LED光源组工作时的热量可及时排除，避免了LED 芯片长期工作引起的光衰减和颜色漂移，增加了LED芯片的使用寿命，散热过程无需额外配备风扇进行强制对流散热，而对热量进行循环利用，节约了电力资源，水温可自动控制，实现了水族生物喂养的智能化。

通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本实用新型提供的一种基于LED的仿生水族系统结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种基于LED的仿生水族系统结构示意图；

图3为本实用新型提供的又一种基于LED的仿生水族系统结构示意图；

图4为本实用新型提供的再一种基于LED的仿生水族系统结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种LED的封装结构剖面示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种LED封装方法流程示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种LED封装结构剖面示意图；

图8a-图8c为本实用新型实施例提供的又一种LED封装结构剖面示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种散热基板剖面示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种紫外灯芯剖面示意图；

图11a为本实用新型实施例提供的一种球形硅胶透镜剖面示意图；

图11b为本实用新型实施例提供的另一种球形硅胶透镜剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型提供的一种基于LED的仿生水族系统结构示意图，其包括：

水族箱，所述水族箱的箱体内部含有水和水族生物；

LED光源组件，设置于所述水族箱的箱体外部；

微处理器，电连接所述LED光源组件，用于控制所述LED光源组件的发光，以实现对自然光照的模拟。

本实施方式中，LED光源组件的发光参数可被微处理器控制，克服了现有水族箱的LED光照参数难以改变的缺陷，使得光照的“仿生化”成为现实，提升了水族生物的生存环境。

进一步地，在上述实施方式的基础上，本实用新型提供的仿生水族系统还包括温度传感器，电连接所述微处理器，用于测量所述水族箱的箱体内部的水温。

进一步地，在上述实施方式的基础上，本实用新型提供的仿生水族系统还包括导热器，用于增加所述水族箱的箱体内部的水温。本实施方式对深受水族爱好者欢迎的热带鱼类的生存有很重要的现实意义。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述导热器包括金属接触件和传热管，所述金属接触件与LED光源组件中LED芯片的散热基板相连，所述传热管的第一端连接所述金属接触件，第二端伸入所述水族箱的箱体内部的水中。具体地，请参见图2，图2为本实用新型提供的另一种基于LED 的仿生水族系统结构示意图。

本实施方式采用传热管进行导热，使其直接和水体接触，以水冷的方式将LED光源组件工作时的热量迅速导到水体中，有效地保障了LED光源组件的长期工作寿命，并且，通过使用LED光源组件的LED芯片工作时的热量来加热水体，而避免其散失，提高了电力资源的利用效率，整体降低能耗。

进一步地，在上述实施方式的基础上，本实用新型提供的仿生水族系统还包括制冷器，用于降低所述水族箱的箱体内部的水温。

在一种实施方式中，制冷器的控制开关电连接微处理器，由微处理器控制制冷器是否开始制冷，具体地，微处理器根据实时水温和预设水温的范围之间的差异，确定是否需要进行制冷。

在一种实施方式中，所述制冷器包括导流管，所述导流管的第一端连接自来水源，第二端伸入所述水族箱的箱体内部的水中。

本实施方式采用自来水源进行制冷，成本低，不会对水体造成污染，安全可靠。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述制冷器还包括电磁阀，设置于所述导流管中并电连接所述微处理器，用于控制自来水通过所述导流管向所述水族箱的箱体内部流动。

本实施方式中，电磁阀可以在微处理器的控制下执行阀门的打开和关闭，进而控制自来水是否向水族箱的箱体内部注入，避免了过量制冷，实现制冷的可控性。具体地，请参见图3，图3为本实用新型提供的又一种基于LED的仿生水族系统结构示意图。图3中的制冷器由导流管和电磁阀组成，微处理器通过控制电磁阀的开通与关闭决定低温自来水是否会流入水族箱。在一种实施方式中，所述LED光源组件包括红光LED单元，绿光 LED单元和蓝光LED单元。通过红光、绿光和蓝光的比例调节，可方便的模拟自然环境的光照。

具体地，微处理器可按照不同时刻向用于控制LED光源组的驱动电路发送不同的驱动控制信号，以驱动LED光源组改变红光、绿光和蓝光的比例，发光强度，发光时长，实现对自然光照的模拟。

进一步地，在上述实施方式的基础上，本实用新型提供的仿生水族系统还包括存储器，电连接所述微处理器，用于存储光照曲线，所述光照曲线用于标识在特定时刻下所述水族生物所需要的红光、绿光和蓝光的比例。具体地，请参见图4，图4为本实用新型提供的再一种基于LED的仿生水族系统结构示意图。

在本实施方式中，光照曲线的格式可以是：(时刻-红光占比-绿光占比 -蓝光占比)。这个光照曲线可以由通过光谱仪器实时测量分析自然光而获取，必要时水族生物专家可对光照曲线进行修订，因为对于某种特定的水族生物的特定生长阶段(例如繁殖期)，自然光不一定是最优的(例如，某种光谱的光需要增加以配合水族生物的繁殖)。优选地，光照曲线可以实时更新，例如，在该仿生水族系统中加入互联网通信装置，从互联网上获取更新后的光照曲线，实现了有利于光照的科学化、精细化和个性化。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述红光LED单元包括LED 芯片和红色荧光粉，所述绿光LED单元包括LED芯片和绿色荧光粉，所述蓝光LED单元包括LED芯片和蓝色荧光粉。

本实用新型提供的基于LED的仿生水族系统，克服了现有技术中LED 光源固定不变的缺陷，可实现随着具体时刻、灵活调节，实现了水族生物光照的生态化，并且，LED光源组工作时的热量可及时排除，避免了LED 芯片长期工作引起的光衰减和颜色漂移，增加了LED芯片的使用寿命，散热过程无需额外配备风扇进行强制对流散热，而对热量进行循环利用，节约了电力资源，水温可自动控制，实现了水族生物喂养的智能化。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，对实施例一的实施方式进行进一步限定或补充。

本实施例提供一种适用于实施例一种的LED光源组件中LED单元的 LED封装结构，该LED单元可以是红光LED单元、绿光LED单元和蓝光 LED单元的任一一种，具体的，请参见图5，图5为本实用新型实施例提供的一种LED的封装结构剖面示意图。该结构包括：

散热基板101；

紫外芯片，位于所述散热基板101上表面；

下层硅胶102，位于所述紫外芯片及所述散热基板101上表面；

上层硅胶104，位于所述下层硅胶102上表面；

球形硅胶透镜103，间隔性排列于所述下层硅胶102与所述上层硅胶 104界面处。

进一步地，所述散热基板101的材料为铁。

进一步地，所述散热基板101的厚度为0.5～10mm。

进一步地，在所述散热基板101内设置圆形通孔；其中，所述圆形通孔的中心连线与所述散热基板101平面平行，所述圆形通孔的数量为n且 n≥2，直径为0.2～0.4mm，所述圆形通孔之间的间距为0.5～10mm。

进一步地，所述上层硅胶104含有红色、绿色或蓝色荧光粉。

进一步地，所述上层硅胶104为半球形形状。

进一步地，所述球形硅胶透镜103的数量为n且n≥2、直径为10～200μm，所述球形硅胶透镜103之间的间距为10～200μm。

进一步地，所述下层硅胶102的折射率小于所述上层硅胶104的折射率。

进一步地，所述球形硅胶透镜103的折射率大于所述下层硅胶103和所述上层硅胶103的折射率。

进一步地，所述球形硅胶透镜103还可以呈矩形或菱形均匀排列。

本实用新型的有益效果具体为：

1.LED封装结构内的散热基板采用的为铁散热基板，铁散热基板具有热容大，导热效果好，不容易变形，与散热装置接触紧密的特点，改善了LED 封装结构的散热效果；并且本实用新型的实施例通过在LED封装结构内的铁散热基板内部设置通孔，使LED在其强度几乎没有变化的同时，降低了制造成本，并且利用中间通孔的方式，可以增加空气流通的通道，充分利用了空气之间的热对流，改善了LED的散热效果。

2.LED封装结构中的荧光粉与LED芯片采取了分离的形式，解决了在高温条件下引起的荧光粉的量子效率下降的问题。

3.LED封装结构中与LED芯片相接触的硅胶为耐高温的硅胶，解决了硅胶在高温条件下因硅胶老化发黄而引起的透光率下降的问题。

4.利用不同种类硅胶和荧光粉胶折射率不同的特点，在硅胶中形成透镜，改善LED芯片发光分散的问题，使光源发出的光能够更加集中；通过改变 LED封装结构内的球形硅胶透镜的排布方式，可以保证光源的光线在集中区均匀分布，如球形硅胶透镜的排布方式呈矩形或者菱形排列。

5.本实用新型制备的LED封装结构所采用的下层硅胶的折射率小于上层硅胶的折射率，球形硅胶透镜的材料的折射率大于下层硅胶和上层硅胶折射率，这种设置方式可以提高LED芯片的透光率，使LED芯片所发射出来的光能够更多的透过封装材料照射出去。

实施例三

请参见图6，图6为本实用新型实施例提供的一种LED封装方法流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本实用新型的工艺流程进行介绍。该方法包括：

S1、散热基板的制备；

S11、支架/散热基板的制备；

具体地，选取厚度为0.5～10mm，材料为铁的散热基板101，裁剪散热基板101；

S12、支架/散热基板的清洗；

具体地，将散热基板101和支架上面的污渍，尤其是油渍清洗干净；

S13、支架/散热基板的烘烤；

具体地，烘烤清洗完成的散热基板101和支架，保持散热基板101和支架的干燥。

优选地，在散热基板内部具有沿宽度方向且平行所述散热基板平面的圆形通孔；其中，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距0.5～10mm；

优选地，散热基板101内的圆形通孔通过直接铸造工艺或者直接钻孔方式形成。

S2、灯芯的制备；

S21、将焊料印刷到紫外芯片上；

S22、将印刷有焊料的紫外芯片进行固晶检验；

S23、利用回流焊焊接工艺将紫外芯片焊接到散热基板101上方。

S31、金丝焊线焊接。

S41、焊线检查；

具体地，检查金丝焊线，合格，则进入下步工序，若不合格，则重新焊接。

S5、荧光粉胶的制备；

S51、点涂荧光粉胶；

具体地，配置荧光粉；

S52、对混合后的第三硅胶层进行颜色测试；

S53、将混合后的第三硅胶层进行烘烤。

S6、配置硅胶；

S61、下层硅胶102的制备；

S611、在设置有紫外芯片的散热基板101上方利用涂覆方式涂覆第一硅胶层，第一硅胶层为不含有荧光粉的耐高温硅胶层；

S612、在第一硅胶层上设置第一半球形模具，利用第一半球形模具在第一硅胶层上形成半球形凹槽；

S613、烘烤设置有第一半球形模具的第一硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有半球形凹槽结构的第一硅胶层固化；

S614、烘烤完成之后，将设置在第一硅胶层内的第一半球形模具去除，形成具有半球形凹槽结构的下层硅胶102。

S62、球形硅胶透镜103的制备；

S621、在下层硅胶102的半球形凹槽上利用涂覆方式涂覆第二硅胶层，其中第二硅胶层不含有荧光粉；

S622、在第二硅胶层上设置第二半球形模具，利用第二半球形模具在第二硅胶层内形成具有半球形形状的第一半球形硅胶；

S623、烘烤设置有第二半球形模具的第二硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有半球形凹槽结构的第二硅胶层固化；

S624、在烘烤完成之后，将设置在第二硅胶层内的第二半球形模具去除，半球形凹槽内的硅胶与第一半球形硅胶形成球形硅胶透镜103，其中，球形硅胶透镜103的直径为10～200微米，球形硅胶透镜103之间的间距为 10～200微米；

优选地，球形硅胶透镜103还可以呈矩形或菱形均匀排列；

S63、上层硅胶104的制备。

S631、在球形硅胶透镜103上方利用涂覆方式涂覆第三硅胶层，其中第三硅胶层含有红色荧光粉，用于制备实施例一中的红光LED单元；或者，第三硅胶层含有绿色荧光粉，用于制备实施例一中的绿光LED单元；或者，第三硅胶层含有蓝色荧光粉，用于制备实施例一中的蓝光LED单元。

S632、在第三硅胶层内设置第三半球形模具，利用第三半球形模具在第三硅胶层内形成第二半球形硅胶；

S633、烘烤设置有第三半球形模具的第三硅胶层，烘烤温度为90～125℃，烘烤时间为15～60min，使具有第三半球形模具的第三硅胶层固化；

S634、烘烤完成之后，将设置在第三硅胶层内的第三半球形模具去除形成上层硅胶104；

优选地，红色荧光粉为Y2O2S:Eu³⁺，绿色荧光粉为 BaMgAl10O17:Eu²⁺,Mn²⁺，蓝色荧光粉为Sr5(PO4)3Cl:Eu²⁺，其中，红色荧光粉的波长为626nm，绿色荧光粉的波长为515nm，蓝色荧光粉的波长为 447nm。

S71、长烤；

具体地，烘烤散热基板101、紫外芯片、下层硅胶102、球形硅胶透镜 103和上层硅胶104，烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为4～12h，完成LED 的封装；

优选地，下层硅胶102的折射率小于上层硅胶104的折射率，球形硅胶透镜103的折射率大于下层硅胶102和上层硅胶104的折射率。

S81、测试、分捡封装完成的LED。

S82、包装测试合格的LED封装结构。

实施例四

请一并参见图7、图8a-图8c、图9、图10、图11a～图11b，图7为本实用新型实施例提供的一种LED封装结构剖面示意图，图8a-图8c为本实用新型实施例提供的另一种LED封装结构剖面示意图，图9为本实用新型实施例提供的一种散热基板剖面示意图，图10为本实用新型实施例提供的一种紫外灯芯剖面示意图，图11a为本实用新型实施例提供的一种球形硅胶透镜剖面示意图，图11b为本实用新型实施例提供的另一种球形硅胶透镜剖面示意图。

其中，如图9所示，散热基板101的材料为铁，散热基板101的厚度D 为0.5～10mm，在散热基板101内设置有圆形通孔，散热基板101内部具有沿宽度W方向的圆形通孔，圆形通孔的中心连线与散热基板101平面平行，圆形通孔的数量为n且n≥2、直径为0.2～0.4mm，圆形通孔之间的间距 0.5～10mm。

紫外芯片，形成于散热基板101上表面；

其中，如图10所示，紫外灯芯结构包括：材料为蓝宝石的衬底201，位于衬底201上的N型AlGaN层202，位于N型AlGaN层202上的MQW 层203，位于MQW层203上的AlxGaN1-xN/AlyGaN1-yN层204，位于 AlxGaN1-xN/AlyGaN1-yN层204上的P型AlGaN层205，位于P型AlGaN层205上的P型GaN层206，位于P型GaN层206上的P型触点207，位于 N型AlGaN层202上的N型触点208。

下层硅胶102，形成于紫外芯片上表面；

其中，下层硅胶102不含有荧光粉，下层硅胶102为耐高温材质的硅胶。

上层硅胶104，形成于下层硅胶102上表面；

其中，如图8a-图8c所示，上层硅胶104分别含有红色、绿色和蓝色荧光粉，以分别发出红色、绿色和蓝色的光。上层硅胶104均为半球形形状，且上层硅胶104的折射率均大于下层硅胶102的折射率。

球形硅胶透镜103，球形硅胶透镜103的位于下层硅胶102与上层硅胶 104界面处；

其中，球形硅胶透镜103不含有荧光粉，球形硅胶透镜103的数量为n 且n≥2、直径(半径R)为10～200μm，球形硅胶透镜103之间的间距A为 10～200μm，球形硅胶透镜103的折射率大于下层硅胶102和上层硅胶104 的折射率；

优选地，如图11a～11b所示，球形硅胶透镜103还可以呈矩形或菱形均匀排列。

优选地，球形硅胶透镜103可以呈不等间距排列。

优选地，上层硅胶104为半球形形状，可以使LED的出光角最大。

综上所述，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。