CN105627113A - 大功率led植物生长灯单元及植物生长灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率LED植物生长灯单元，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接；红光转换层以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部；红光转换层的外部包覆有光学透镜；ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗，本发明具备较高的光功率输出性能，光谱空间分布均匀，电路控制相对简单、成本较低。

Description

大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯
技术领域
本发明属于LED光电子器件的制造技术领域，具体来说涉及一种大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯。
背景技术
用于植物生长的人工光源已广泛用于温室内蔬菜、水果、花卉等作物的栽培。这些人工光源可以在没有日光条件下单独使用，或者在日光不足的条件下作为补光使用，帮助植物正常生长。它们甚至可以应用到某些特殊领域，如为宇航员提供新鲜果蔬的外太空作物栽培。常见的人工光源有白炽灯、荧光灯、高压钠灯或汞灯等，但是，这些传统植物生长光源的光谱功率分布固定，光通量强度的可调范围较小，并不能与植物生长所需的理想光源条件相匹配，更何况不同植物在不同生长阶段对光源的需求也存在差异，这样便造成了光源的浪费。此外，这些人工光源在电光转换效率和使用寿命等方面也存在劣势。
日光连续光谱中280～800nm波段范围对植物生长具有重要意义，植物生长需求能量比重最大的为蓝光波段(380～500nm)和红光波段(600～800nm)，主要用于进行光合作用和植物主要性状的正常表达。其中，380～700nm波段为光合作用活跃辐射区，是植物生长最主要的光源区域；700～800nm远红光波段主要影响植物性状的正常表达，植物生长对其的需求量相对较少，而紫外光、绿光波段的吸收比重很低，它们对植物生长的影响很有限。
相比上述传统植物生长光源，LED光源在诸多方面都表现出明显的优势，如节能、环保、长寿命、体积小、抗震、防水防潮、低压直流驱动、可脉宽调制(PWM)输出等优点，已大量用于LCD背光源、显示屏、信号灯、景观照明、普通照明等领域。LED是一种光谱较窄，单色性较好的半导体固态光源，其光谱半高宽约为15～30nm，光谱峰值波长覆盖从紫外光到近红外光的所有区域范围。目前氮化物AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y≤1；x+y≤1)蓝光LED的外量子效率可以达到70％以上。并且，单颗蓝光LED的发光功率已达到3W以上。根据Haitz定理，未来LED产业将以每10年光功率增加20％、价格下降10％的方式快速增长。因此，LED光源不仅可以克服传统植物生长光源的缺点，而且具有良好的市场发展潜力。
使用LED作为植物生长光源已有许多外国专利、中国专利进行过报道。如专利号为US6921182B2的美国专利EFFICIENTLEDLAMPFORENHACINGCOMMERCIALANDHOMEPLANTGROWTH公开了由两种不同光束角、不同峰值波长的红光LED和蓝光LED组成的促进植物生长灯；又如公开号为CN1596606A的中国专利《高效节能LED植物生态灯》公开了一种由蓝光LED或红光LED或蓝光和红光LED组合形成的植物生长光源；公开号为CN101387379A的中国专利《一种用于兰科植物组培的LED混光灯具》公开了一种由蓝光与红光LED可调的兰科植物生长光源。
在上述公开的专利中，采用一种、两种或两种以上不同波长的LED器件制造植物生长光源，因为采用一种波长的LED器件不能达到植物生长的基本要求，而采用两种或两种以上不同波长的LED器件制造植物生长光源其光源混合的均匀性表现较差。因为不同的光源从不同的位置照射到植物所在的平面时，该平面不同位置的光谱组成和强度很难保证一致。除此之外，不同发射波长的LED器件，其驱动条件也是不同的，因此需要不同的驱动电路，如此将增加***的复杂性，以及开发、制造成本。
公开号为CN103361054A中国专利《氮化物红色荧光粉合成方法及LED植物生长灯》公开了一种采用GaN基小功率蓝光LED芯片和氮化物红光荧光粉组合成的直插式LED(又称为草帽灯)植物生长灯的技术方案。其中，红光荧光粉的氮化物材料组分为稀土掺杂的Ca2Si5N8、Sr2Si5N8、Ba2Si5N8或CaAlSiN3，其发射波长为610～720nm。虽然该方案较之前的蓝光LED组合红光LED的方式具有电路控制相对简单、成本较低的优势，并且在此种方案中蓝光和红光是从同一个LED器件中出射而来，光源的均匀性得到了很好的改善。但是，上述LED植物生长光源的单颗电功率较小，大约仅为0.05瓦，光功率输出更小。因此，对于需要较高的光合有效光量子流密度(PhotosyntheticPhotonFluxDensity,PPFD)的应用场合(比如PPFD>200μmol/(m2·s)的应用要求)，或者是大面积、多数量的植物栽培的应用场合，上述小功率直插式LED植物生长灯的使用将大为受限。所以，有必要设计一种功率更高(>1W)的LED植物生长器件的改善方案，以解决现有方案的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大功率LED植物生长灯单元及植物生长灯，本发明采用大功率蓝光LED芯片配合红光转换层的方式，同时使用大功率LED器件封装结构来制作大功率LED植物生长灯单元，以克服小功率LED植物生长灯单元的光功率输出较低的缺点。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种大功率LED植物生长灯单元，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；所述印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，所述大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接，用于实现大功率蓝光LED芯片与印刷电路的导通；所述红光转换层以保形涂层(conformalcoating)的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部，用于将大功率LED芯片发射的部分蓝光转换成红光；所述红光转换层的外部包覆有光学透镜；所述光学透镜由封装材料制备而成；所述ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗。
在上述技术方案中，所述半球涂层的方式为所述红光转换层为半球形，且红光转换层包覆在大功率蓝光LED芯片的外部。
在上述技术方案中，所述半球涂层的方式为在所述大功率蓝光LED芯片外部包覆有半球形的透明导光层，在所述透明导光层的外部包覆有红光转换层，其中，所述透明导光层由封装材料制备而成。
在上述技术方案中，所述大功率蓝光LED芯片的类型为正装、倒装或垂直结构，所述大功率蓝光LED芯片的发射光谱的峰值波长范围是380～500nm。
在上述技术方案中，所述红光转换层由封装材料和均匀分布在该封装材料中的红光荧光粉或红光量子点制备而成；其中，所述红光转换层的激发波长范围是380～500nm；所述红光转换层的发射谱峰值波长范围是600～800nm。
在上述技术方案中，所述ESD保护组件为齐纳二极管或瞬态电压抑制二极管。
在上述技术方案中，所述散热基板的材质为氮化铝、氮化硼、氧化铝、环氧树脂模塑料、碳化硅、金刚石、硅或石墨。
在上述技术方案中，所述封装材料为聚碳酸酯、丙烯酸、环氧树脂、有机硅树脂和有机硅环氧树脂中的至少一种。
一种大功率LED植物生长灯，包括：多个上述的大功率LED植物生长灯单元和PCB板，其中，所述PCB板从下至上依次为基板、绝缘层和导电线路，导线电路上焊接有多个所述大功率LED植物生长灯单元。
在上述技术方案中，多个所述大功率LED植物生长灯单元为并联或串联；所述PCB板为条形PCB板、矩形PCB板或圆盘形PCB板，所述基板为铝基板、铝合金基板、铜基板、铜合金基板或铬铁合金基板。
相比于现有技术，本发明的大功率LED植物生长灯单元的有益效果为：
1、采用透镜结构，具备较高的光功率输出性能，使器件出射光线较为集中，即可以在一定的空间范围内提供较高的光功率密度输出。
2、由于红光转换层设于在大功率蓝光LED芯片的外部，所以红、蓝光的混合从红光转换层的表面处随即完成，光谱空间分布均匀。
3、电路控制相对简单、成本较低等优点，非常适用于大面积、多数量的植物栽培应用。
4、具备LED光源普遍性的节能、环保、长寿命等优点。
基于上述大功率LED植物生长灯单元的大功率LED植物生长灯同样也具有上述的有益效果。
附图说明
图1为本发明的红光转换层以保形涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部的截面结构示意图；
图2为本发明的红光转换层以半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部的截面结构示意图；
图3为本发明的红光转换层以半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部的截面结构示意图；
图4为本发明的大功率LED植物生长灯的俯视结构示意图；
图5为本发明的大功率LED植物生长灯中PCB板的截面结构示意图；
图6为本发明的实施例1中大功率LED植物生长灯单元的截面结构示意图；
图7为本发明的实施例1中大功率LED植物生长灯单元的等效电路示意图；
图8为本发明的实施例2中大功率LED植物生长灯单元的截面结构示意图；
图9为本发明的实施例2中大功率LED植物生长灯单元的俯视结构示意图；
图10为本发明的实施例3中大功率LED植物生长灯单元的截面结构示意图；
图11为本发明的实施例3中大功率LED植物生长灯单元的俯视结构示意图；
图12为本发明的实施例3中大功率LED植物生长灯单元的等效电路示意图；
图13为本发明的实施例4中大功率LED植物生长灯器件的俯视结构示意图；
其中，1为大功率蓝光LED芯片，2为红光转换层，3为光学透镜，4为ESD保护组件，5为印刷电路，6为散热基板，7为焊盘，8为透明导光层，9为导线，10为大功率LED植物生长灯单元，11为PCB板，11-1为导电线路，11-2为绝缘层，11-3为基板，12为植物生长灯。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种大功率LED植物生长灯单元，包括大功率蓝光LED芯片1、红光转换层2、光学透镜3、ESD保护组件4、印刷电路5和散热基板6；所述印刷电路5(印刷电路板)附着在所述散热基板6的上、下表面，并且上、下表面的印刷电路5通过散热基板6上的穿孔结构实现印刷电路5的连接和导通。所述红光转换层2以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片1的外部，通过将大功率LED芯片1出射的部分蓝光转换为红光，配合未经转换的蓝光形成植物生长所需的主要光谱；所述光学透镜3覆盖在红光转换层2的外部；所述光学透镜3由封装材料制备而成；所述大功率蓝光LED芯片1安装在印刷电路5或者散热基板6的上面，通过导线、焊盘或者导线和焊盘的组合与印刷电路5连接，用于实现大功率蓝光LED芯片1的导通。所述ESD保护组件4与印刷电路5连接，且ESD保护组件4和大功率蓝光LED芯片1并联，ESD保护组件4可以安装在大功率蓝光LED芯片1的一侧或者安装在所述印刷电路5和散热基板6之间；
图1-3所示为大功率蓝光LED芯片1安装在印刷电路5的上面，且通过大功率蓝光LED芯片1和印刷电路5之间的焊盘7与印刷电路5连接，实现大功率蓝光LED芯片1的导通，焊盘7通过共晶键合技术制作。ESD保护组件4和所述印刷电路5连接，且ESD保护组件4和大功率蓝光LED芯片1并联。
在本发明的技术方案中，所述大功率蓝光LED芯片1的材质为氮化物AlxInyGa1-x-yN，其中：0≤x,y≤1；x+y≤1；
所述氮化物AlxInyGa1-x-yN通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)或者分子束外延(MBE)方法生长制备。
所述大功率蓝光LED芯片1的发射光谱的峰值波长范围是380～500nm；
所述大功率蓝光LED芯片1的类型为正装、倒装或垂直结构，图1-3中的大功率蓝光LED芯片1均为倒装结构的示意图。
所述大功率蓝光LED芯片1的数量为一颗或一颗以上，图1-3中均为一颗。
所述红光转换层2的激发波长范围是380～500nm，所述红光转换层2的发射光谱的峰值波长范围是600～800nm。
所述红光转换层2由红光荧光粉或红光量子点均匀分散在封装材料中固化制成。所述封装材料为聚碳酸酯、丙烯酸、环氧树脂、有机硅树脂或有机硅环氧树脂中的至少一种。
其中，所述红光荧光粉的组分为M2SiO4:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、Li2MSiO4:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、MLiAl3N4:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、MAlSi4N7:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、MSiN2:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、MSiN2:Ce3+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、MAlSiN3:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、M2Si5N8:Eu2+(M为Ca,Sr,Ba元素中的至少一种)、A2MF5:Mn4+(A为Li,Na,K,Rb,Cs,NH4元素中的至少一种；M为Al,Ga,In,Sc,Y,Gd元素中的至少一种)、A3MF6:Mn4+(A为Li,Na,K,Rb,Cs,NH4元素中的至少一种；M为Al,Ga,In,Sc,Y,Gd元素中的至少一种)、Zn2MF7:Mn4+(M为Al,Ga,In,Sc,Y,Gd元素中的至少一种)、AIn2F7:Mn4+(A为Li,Na,K,Rb,Cs,NH4元素中的至少一种)、A2MF6:Mn4+(A为Li,Na,K,Rb,Cs,NH4元素中的至少一种；M为Si,Ge,Sn,Ti,Zr元素中的至少一种)、AMF6:Mn4+(A为Ca,Sr,Ba,Zn,Mg元素中的至少一种；M为Si,Ge,Sn,Ti,Zr元素中的至少一种)、A3MF7:Mn4+(A为Li,Na,K,Rb,Cs,NH4元素中的至少一种；M为Ta,Nb,Zr元素中的至少一种)中的至少一种；所述红光量子点为CdSe、CdTe中的至少一种。
由于本发明采用了红光转换层2转换蓝光为红光的技术路线，如此便可选择一种红光荧光粉或红光量子点作为红光转换层2，还可以采用两种或两种以上红光荧光粉或红光量子点混合的方式对红光转换层2的光谱进行设置，以满足不同植物在不同生长周期对光源要求的差异。而蓝、红光的强度比值则可以通过红色转换层的涂敷密度、厚度、位置等封装参数的设计来实现可控调节。同时，如此的植物生长灯将只涉及蓝光LED的电路驱动，简化了***的驱动设计、维护方法，降低了***成本。
所述光学透镜3的形状为半球形或近似半球形。
所述ESD保护组件4为齐纳二极管或瞬态电压抑制二极管。
所述散热基板的材质为氮化铝、氮化硼、氧化铝、环氧树脂模塑料(EpoxyMoldingCompound，EMC)、碳化硅、金刚石、硅或石墨。
所述半球涂层的方式包括两种结构：第一种结构，红光转换层2为半球形，且包覆在大功率蓝光LED芯片的外部；第二种结构，在所述大功率蓝光LED芯片外部包覆有半球形的透明导光层8，在所述透明导光层8的外部包覆有红光转换层2，其中，所述透明导光层8由封装材料制备而成。所述封装材料为聚碳酸酯、丙烯酸、环氧树脂、有机硅树脂或有机硅环氧树脂中的至少一种。
一种大功率LED植物生长灯，如图4所示,包括两个以上的大功率LED植物生长灯单元10及PCB板11，所述大功率LED植物生长灯单元10通过焊接均匀分布在所述PCB板11的上面。其中，所述PCB板11上设有导电线路11-1，各个所述大功率LED植物生长灯单元10通过所述PCB板上的导电线路11-1以串联或并联方式进行接通。
所述PCB板11可以为条形PCB板、矩形PCB板或圆盘形PCB板；图4为在矩形PCB板上大功率LED植物生长灯单元呈矩阵阵列均匀分布的结构示意图。
如图5所示，所述PCB板由基板11-3、绝缘层11-2及导电线路11-1组成，所述绝缘层11-2位于所述基板11-3及所述导电线路11-1之间；
所述基板11-3为铝基板、铝合金基板、铜基板、铜合金基板或铬铁合金基板。
以下通过具体的实施例以对本发明进行进一步具体的说明。
实施例1
如图6所示，一种大功率LED植物生长灯单元，包括大功率蓝光LED芯片1、红光转换层2、光学透镜3、ESD保护组件4、印刷电路5和散热基板6；其中，所述印刷电路5附着在所述散热基板6的上、下表面，并且上、下表面的印刷电路5通过散热基板6上的穿孔结构实现印刷电路的连接和导通；所述红光转换层2以保形涂层的方式附着在所述大功率蓝光LED芯片1的外部，通过将大功率LED芯片1出射的部分蓝光转换为红光，配合未经转换的蓝光形成植物生长所需的主要光谱；所述光学透镜3覆盖在所述大功率蓝光LED芯片1和红光转换层2的外部；所述大功率蓝光LED芯片1安装在印刷电路5的上面，并且通过焊盘7和导线9与印刷电路5连接，用于导通大功率蓝光LED芯片1；所述ESD保护组件4和所述印刷电路5连接，且ESD保护组件4和大功率蓝光LED芯片1并联。其中，
所述大功率蓝光LED芯片1的材质为氮化物AlxInyGa1-x-yN，其中：0≤x,y≤1；x+y≤1；
所述氮化物AlxInyGa1-x-yN材料通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长制备。
所述大功率蓝光LED芯片1的发射光谱的峰值波长为430nm；
所述大功率蓝光LED芯片1的类型为垂直结构，且尺寸大小为1mm×1mm。
所述大功率蓝光LED芯片1的数量为一颗。
所述红光转换层2由红光荧光粉SrLiAl3N4:Eu2+均匀分散在环氧树脂材料中固化制成；所述红光荧光粉SrLiAl3N4:Eu2+通过高温固相反应方法制备获得，且通过工艺参数的调整使得其激发光谱在430nm波长达到最高量子效率95％以上；
所述红光荧光粉的发射峰值波长为660nm；
所述光学透镜3的形状为半球形，且透镜3所使用的封装材料为有机硅树脂。
所述ESD保护组件4为瞬态电压抑制二极管，相应的等效电路示意图如图7所示。
本实施例中的大功率LED植物生长灯单元在1A直流电源的驱动下，单个器件的电功率可以达到3W以上，可产生PPFD>500μmol/(m2·s)的光照辐射性能，从红光转换层的表面发射出均匀的红、蓝混合光，光谱空间分布均匀。
实施例2
如图8所示(图8为图9横向中心线的剖视图)，一种大功率LED植物生长灯单元，包括大功率蓝光LED芯片1、红光转换层2、光学透镜3、ESD保护组件4、印刷电路5和散热基板6；其中，所述印刷电路5附着在所述散热基板6的上、下表面，并且上、下表面的印刷电路5通过散热基板6上的穿孔结构实现连接、导通；所述红光转换层2以保形涂层的方式附着在所述大功率蓝光LED芯片1的外部，通过将大功率LED芯片1出射的部分蓝光转换为红光，配合未经转换的蓝光形成植物生长所需的主要光谱；所述光学透镜3覆盖在所述大功率蓝光LED芯片1和红光转换层2的外部；所述大功率蓝光LED芯片1安装在散热基板的上面并通过导线9与印刷电路5连接，用于导通大功率蓝光LED芯片；所述ESD保护组件4为齐纳二极管，ESD保护组件4和所述大功率蓝光LED芯片1并联，且安装在大功率蓝光LED芯片的一侧，具体情形如图9所示的俯视图，图9中并未示出红光转换层。
所述大功率蓝光LED芯片1的材质为氮化物AlxInyGa1-x-yN，其中：0≤x,y≤1；x+y≤1；
所述氮化物AlxInyGa1-x-yN材料通过分子束外延(MBE)方法生长制备。
所述大功率蓝光LED芯片1的发射光谱的峰值波长为450nm；
所述大功率蓝光LED芯片1的类型为正装结构，且尺寸大小为1mm×1mm。
所述大功率蓝光LED芯片1的数量为一颗。
所述红光转换层2由尺寸大小为5.8nm的红光量子点CdSe均匀分散在有机硅树脂材料中固化制成；其中，所述红光量子点CdSe的有效激发波长为450nm，量子效率高达95％以上；所述红光量子点的发射峰值波长为620nm；
所述红光量子点CdSe采用水相合成法制备得到；
所述光学透镜3的形状为半球形，且透镜3所使用的封装材料为有机硅环氧树脂。
本实施例中的大功率LED植物生长灯单元在350mA直流电源的驱动下，单个器件的电功率可以达到1W以上，可产生PPFD>200μmol/(m2·s)的光照辐射性能。从红光转换层的表面发射出均匀的红、蓝混合光，光谱空间分布均匀。
实施例3
如图10所示(图10为图11中任意大功率蓝光LED芯片横向中心线的剖视图)，一种大功率LED植物生长灯单元，包括4个大功率蓝光LED芯片1、红光转换层2、光学透镜3、ESD保护组件4、印刷电路5和散热基板6；其中，所述印刷电路5附着在所述散热基板6的上、下表面，并且上、下表面的印刷电路5通过散热基板6上的穿孔结构实现印刷电路的连接和导通，所述红光转换层2以保形涂层的方式附着在所述大功率蓝光LED芯片1的外部，通过将大功率LED芯片1出射的部分蓝光转换为红光，配合未经转换的蓝光形成植物生长所需的主要光谱；所述光学透镜3覆盖在4个所述大功率蓝光LED芯片1的红光转换层2的外部；所述大功率蓝光LED芯片1安装在散热基板的上面，通过导线与印刷电路电连接，用于实现大功率蓝光LED芯片的导通。所述ESD保护组件4为瞬态电压抑制二极管，ESD保护组件4和所述大功率蓝光LED芯片1并联，并且附着在所述印刷电路5的上面，处于所述大功率蓝光LED芯片的一侧，具体情形如图11所示的俯视图(图中并未示出红光转换层2)。与本实施例相对应的等效电路图如图12所示。
所述大功率蓝光LED芯片1的材质为氮化物AlxInyGa1-x-yN，其中：0≤x,y≤1；x+y≤1；
所述氮化物AlxInyGa1-x-yN材料通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长制备。
所述大功率蓝光LED芯片1的发射光谱的峰值波长为450nm；
所述大功率蓝光LED芯片1的类型为正装结构，且尺寸大小为1mm×1mm。
所述大功率蓝光LED芯片1的数量为4颗，其中两颗为一组先进行串联，然后再并联在一起。
所述红光转换层2由红光荧光粉CaSrSiO4:Eu2+、K2NbF7:Mn4+和Ba2Si5N8:Eu2+按照重量比为1:1:1混合而成，并且均匀地分散在环氧树脂材料中固化制成；
其中，所述红光荧光粉CaSrSiO4:Eu2+和Ba2Si5N8:Eu2+均通过高温固相反应方法制备；而红光荧光粉K2NbF7:Mn4+采用共沉淀法制备。进一步地，通过工艺参数的调整使得荧光粉CaSrSiO4:Eu2+、K2NbF7:Mn4+和Ba2Si5N8:Eu2+的激发光谱在450nm波长达到最高量子效率；
所述红光荧光粉CaSrSiO4:Eu2+、K2NbF7:Mn4+和Ba2Si5N8:Eu2+的发射峰值波长分别为620nm、625nm和650nm；
所述光学透镜3的形状为半球形，且透镜3所使用的封装材料为有机硅环氧树脂。
本实施例中的大功率LED植物生长灯单元在700mA直流电源的驱动下，单个器件的电功率可以达到2W以上，可产生PPFD>800μmol/(m2·s)的光照辐射性能。从红光转换层的表面发射出均匀的红、蓝混合光，光谱空间分布均匀。
实施例4
如图13所示，将按照实施例1封装完毕的大功率LED植物生长灯单元分三圈：从内到外，各圈的大功率LED植物生长灯单元的数量分别为6、12和16，安置于圆盘形PCB板上，形成平面状的大功率LED植物生长灯。各个大功率LED植物生长灯单元可通过PCB板上的导电线路以串联方式进行接通，而PCB板的基板材料为金属铝，并且，通过处于导电线路和基板材料之间的绝缘层实现热电分离。当直流电源接到该大功率LED植物生长灯时，整个大功率LED植物生长灯上的大功率LED植物生长灯单元将被点亮。
该平面状的大功率LED植物生长灯可以多个组合在一起，组成更大面积的植物生长灯，为更多的植物提供光照。
本实施例中的大功率LED植物生长灯单元在1A直流电源的驱动下，单个器件的电功率可以达到3W以上，可产生PPFD>5000μmol/(m2·s)的光照辐射性能。
为避免对众多结构参数、工艺条件作冗余描述，本实施例仅对其中个别变化因素进行了举例。通过对其它结构或工艺变化因素的调整亦能达到类似的效果，在此不作一一列举。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，包括：大功率蓝光LED芯片、光学透镜、ESD保护组件、红光转换层、印刷电路和散热基板；所述印刷电路穿过散热基板并覆盖在散热基板的上面和下面，所述大功率蓝光LED芯片安装在印刷电路或者散热基板的上面并与印刷电路连接，用于实现大功率蓝光LED芯片与印刷电路导通；所述红光转换层以保形涂层的方式或半球涂层的方式设于所述大功率蓝光LED芯片的外部，用于将大功率LED芯片发射的部分蓝光转换成红光；所述红光转换层的外部包覆有光学透镜；所述光学透镜由封装材料制备而成；所述ESD保护组件与所述印刷电路连接，且ESD保护组件与所述大功率蓝光LED芯片并联，其中，所述大功率蓝光LED芯片的数量大于等于一颗。
2.根据权利要求1所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述半球涂层的方式为所述红光转换层为半球形，且红光转换层包覆在大功率蓝光LED芯片的外部。
3.根据权利要求1所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述半球涂层的方式为在所述大功率蓝光LED芯片外部包覆有半球形的透明导光层，在所述透明导光层的外部包覆有红光转换层，其中，所述透明导光层由封装材料制备而成。
4.根据权利要求2或3所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述大功率蓝光LED芯片的类型为正装、倒装或垂直结构，所述大功率蓝光LED芯片的发射光谱的峰值波长范围是380～500nm。
5.根据权利要求2或3所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述红光转换层由封装材料和均匀分布在该封装材料中的红光荧光粉或红光量子点制备而成；其中，所述红光转换层的激发波长范围是380～500nm；所述红光转换层的发射谱峰值波长范围是600～800nm。
6.根据权利要求2或3所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述ESD保护组件为齐纳二极管或瞬态电压抑制二极管。
7.根据权利要求2或3所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述散热基板的材质为氮化铝、氮化硼、氧化铝、环氧树脂模塑料、碳化硅、金刚石、硅或石墨。
8.根据权利要求2、3或5所述的大功率LED植物生长灯单元，其特征在于，所述封装材料为聚碳酸酯、丙烯酸、环氧树脂、有机硅树脂和有机硅环氧树脂中的至少一种。
9.一种大功率LED植物生长灯，其特征在于，包括：多个如权利要求1所述的大功率LED植物生长灯单元和PCB板，其中，所述PCB板从下至上依次为基板、绝缘层和导电线路，导线电路上焊接有多个所述大功率LED植物生长灯单元。
10.根据权利要求9所述的大功率LED植物生长灯单元的应用，其特征在于，多个所述大功率LED植物生长灯单元为并联或串联；所述PCB板为条形PCB板、矩形PCB板或圆盘形PCB板，所述基板为铝基板、铝合金基板、铜基板、铜合金基板或铬铁合金基板。
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