一体化led植物生长灯及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及优质农作物培育设施领域，具体涉及一种一体化LED植物生长灯及其制备方法。
【背景技术】
[0002]植物工厂是通过计算机对设施内植物生长过程的温度、湿度、光照、0)2浓度和营养等环境条件进行高精度控制，实现农作物周年连续生产的高效农业系统，被认为是21世纪农业取得革命性突破的重要技术手段之一。目前，植物工厂有两种主要形式:一种是以温室为主体的太阳光和人工光并用型植物工厂，其光源系统与温室补光完全一致；另一种是以封闭的隔热空间为主体的人工光完全控制型植物工厂，这种植物工厂是在完全人工环境下进行植物生产的方式，受外界气候影响小，可周年连续生产，空间利用率和单位面积产量高，但空调和照明耗电大、运行成本高也是限制其发展的重要瓶颈。因此，节能降耗已经成为人工光完全控制型植物工厂的重要课题。
[0003]长期的研宄表明，植物光合作用在可见光光谱(380?760nm)范围内所吸收的光能约占其生理辐射光能的60%?65%，其中主要以波长610?720nm的红、橙光(约占生理辐射的55%左右)以及波长400?510nm的蓝、紫光(约占生理辐射的8%左右)为吸收峰值区域。因此，开发出以这两个波段(特别是波峰)为主体的植物人工光源将会大大提高其光能利用效率。近年来，随着LED技术的不断进步，为实现这一目标提供了可能。LED能够发出植物生长所需要的单色光，而且红、蓝光LED组合后，还能形成与植物光合作用与形态建成基本吻合的光谱，光能利用效率达80 %?90 %，节能效果极为显著。LED光源这种独特的性能，为其在植物生产系统，如温室大棚、植物组培、遗传育种、植物工厂等领域人工照明的应用，提供了广阔的发展空间。采用不同波长的单色光组合起来形成农用照明光源，并通过对光强、光质和光周期的灵活调整，实现节能与高效生产，已经成为现代农业的重要应用方向。目前，LED在农业上的应用已经扩展到畜禽养殖照明、食用菌生产、微藻繁殖、害虫诱捕、诱鱼等众多领域，前景极为诱人。
[0004]然而，传统的LED存在诸多缺陷:1.价格昂贵；2.出光效率低；3.实际使用寿命和理论寿命存在很大差距；4.散热能力不好，发热量较大；5.发光面积小且红、蓝光混合不够均匀；6.不能从各个方向照射植物；7.所开发波长不一定和植物生长波长相匹配。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种一体化LED植物生长灯及其制备方法，所述一体化LED植物生长灯散热性能好、发光面积大且蓝光和红光混合均匀。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]一种一体化LED植物生长灯，包括表面具有氧化铝层的铝基板、固晶于铝基板上的LED芯片组、设置于铝基板上的起固晶作用的导热粘结胶、设置于铝基板上的用于与LED芯片组的各个LED芯片组成回路的铜箔电路、设置于铜箔电路上的用于固定金线的镀银电极以及与铜箔电路相连并引出至外部的电极引线，所述LED芯片采用蓝光芯片，LED芯片的正极和负极通过金线与对应镀银电极相连，LED芯片上设置有红色荧光粉层，红色荧光粉层上设置有硅胶封装层，铝基板上设置有用于提高散热效果的通孔。
[0008]所述红色荧光粉层含有质量分数为I?30%的4CzTPN_Ph荧光粉。
[0009]所述通孔为圆台形，通孔为一个或多个。
[0010]所述导热粘结胶由SnTe粉、石墨粉、环氧树脂胶以及导热金属颗粒按SnTe粉:石墨粉:环氧树脂胶:导热金属颗粒=1:1:3:5的质量比混合而成。
[0011]所述导热金属为银或铝。
[0012]所述LED芯片组以矩阵形式排布于铝基板上。
[0013]上述一体化LED植物生长灯的制备方法，包括以下步骤:
[0014]I)在铝基板上开设所述通孔，然后通过阳极氧化处理在铝基板表面形成氧化铝层；
[0015]2)经过步骤I)后，在所述铝基板的一侧表面粘贴铜箔，然后根据LED芯片组的排布对铜箔进行刻蚀得到铜箔电路，在铜箔电路对应处焊接镀银电极，并在铝基板对应处点上导热粘结胶，将LED芯片粘在导热粘结胶上面，然后在150?160°C下烘烤1.5?2小时，使LED芯片固晶于铝基板上；
[0016]3)利用超声金丝球焊机使金线在镀银电极和LED芯片之间形成良好接触，然后在铝基板上LED芯片的固晶位置周围点围坝胶，在120?130 °C下使围坝胶固化I?1.5小时得环绕LED芯片以及对应镀银电极的围坝胶框，在围坝胶框内的LED芯片上涂覆红色荧光粉胶，使红色荧光粉胶完全覆盖对应LED芯片，然后在50?60°C下固化I?1.5小时得红色荧光粉层；
[0017]4)在红色荧光粉层上涂覆硅胶，然后在120?130°C条件下使硅胶固化2?2.5小时得硅胶封装层。
[0018]所述导热粘结胶的制备方法包括以下步骤:
[0019]I)将SnTe粉、石墨粉、环氧树脂胶和导热金属颗粒按SnTe粉:石墨粉:环氧树脂胶:导热金属颗粒=1:1:3:5的质量比混合得混合物；
[0020]2)将混合物搅拌2分钟后再静置5分钟，得到导热粘结胶。
[0021]本发明的有益效果体现在:
[0022]本发明所述一体化LED植物生长灯是平板型LED，散热能力强，发光面积大，LED的出光不仅有与植物生长相匹配的波长，而且各种波长的光混合均匀，提高了光照对植物生长的促进效果，解决了持续光照存在的高成本的问题，同时本发明所述一体化LED植物生长灯容易加工制造。
[0023]本发明通过制备和使用掺杂有SnTe、石墨以及导热金属的粘结胶，显著的提高了LED与铝基板间的导热，且通电时，LED产生的热冲击首先被SnTe所吸收，从而稳定了 LED的结温，继而能稳定LED的光效。
[0024]本发明所述4CzTPN_Ph荧光粉电致发光效率接近100%，利用4CzTPN_Ph荧光粉在蓝光芯片发射的蓝光激发下，能产生635nm的红光，其与LED芯片所发蓝光组合，与植物生长所需要的光波波长相匹配，提高了光照促进植物生长的效果。
[0025]本发明在通电时，通孔的表面能够自主加热空气，使空气对流，通孔采用圆台形可以增大加热空气的表面积，提高灯具的散热效果，有利于维持稳定的光效。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的结构示意图；
[0027]图2是本发明所述LED芯片的固晶不意图；
[0028]图3是本发明所述通孔的结构示意图；
[0029]图4为本发明所述一体化LED植物生长灯的光谱图；
[0030]图中:I为铝基板，2为LED芯片，3为导热粘结胶，4为铜箔电路，5为镀银电极，6为红色荧光粉层，7为硅胶封装层，8为围坝胶框，9为通孔，10为电极引线。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。所述是对本发明的解释，而不是限制。
[0032]本发明提供的一体化封装结构的LED植物生长灯包括铝基板1、固晶于铝基板I上的LED芯片组、起固晶作用的导热粘结胶3、铝基板I上刻蚀为如图1中所示矩形形状的铜箔电路4、铜箔电路4末端上焊接的用于固定金线的镀银电极5、涂覆在LED芯片2上的红色荧光粉层6，涂覆在红色荧光粉层6上的硅胶封装层7，防止荧光粉胶和硅胶四处外流的围坝胶框8、能起到加热空气、提高散热效果的通孔9，以及与铜箔电路4连接的电极引线10。
[0033]参见图1以及图2，起散热、支撑作用的铝基板(3mm以上)上设置有