CN108105647A - 智能led射灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能LED射灯，该结构包括：灯头(1)、灯座(2)、智能模块(3)和控制模块(4)；其中，所述灯头(1)设置于所述灯座(2)的第一端面，所述智能模块(3)和所述控制模块(4)均设置于所述灯座(2)的第二端面；所述灯头(1)内设置有一个或多个三色LED灯(11)。本发明提供的智能LED射灯的颜色灵活可变、散热效果好，结构简单。

Description

智能LED射灯
技术领域
本发明属于LED发光技术领域，特别涉及一种智能LED射灯。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)具有寿命长、发光效率高、显色性好、安全可靠、色彩丰富和易于维护的特点。在当今环境污染日益严重，气候变暖和能源日益紧张的背景下，基于LED发展起来的半导体照明技术已经被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。这是自煤气照明、白炽灯和荧光灯之后，人类照明史上的一次大飞跃，迅速提升了人类生活的照明质量。
正是因为LED具备上述的优势，LED正在快速地取代传统光源成为照明的主要光源。各种以LED为基本光源的照明器材不断涌现，其中，LED射灯可安置在吊顶四周或家具上部、墙内、墙裙或踢脚线里。光线直接照射在需要强调的器物上，以突出主观审美作用，达到重点突出、环境独特、层次丰富、气氛浓郁、缤纷多彩的艺术效果。射灯光线柔和，雍容华贵，既可对整体照明起主导作用，又可局部采光，烘托气氛。
现有LED射灯的光源发光颜色单一，在很多应用场景中难以达到良好的效果；近年来也出现了采用不同颜色的灯珠或不同颜色的透光罩实现更多色彩的变化的LED射灯，以上两种方式均会增加灯珠的数量，增加了灯珠数量即增加了LED射灯的散热量和成本；使LED光源容易因为过热而损坏。
发明内容
为了提高LED射灯的工作性能，本发明提供了一种智能LED射灯；本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明的实施例提供了一种智能LED射灯，包括：灯头1、灯座2、智能模块3和控制模块4；其中，所述灯头1设置于所述灯座2的第一端面，所述智能模块3和所述控制模块4均设置于所述灯座2的第二端面；所述灯头1内设置有一个或多个三色LED灯。
在本发明的一个实施例中，还包括支架5，其中，所述支架5为开口端转动连接在所述灯座2上的U型支架。
在本发明的一个实施例中，所述灯头1还包括基板；其中，所述三色LED灯安装于所述基板的第一端面；所述基板的第二端面上设置有驱动电路，所述驱动电路分别与所述三色LED灯和所述控制模块4电连接，用于驱动所述三色LED灯发光。
在本发明的一个实施例中，所述基板内设置有多个圆孔。
在本发明的一个实施例中，所述灯座2内设置有通气孔；其中，所述通气孔的第一端口与所述基板连接，所述通气孔的第二端口位于所述灯座2的第二端面。
在本发明的一个实施例中，所述智能模块3包括：所述智能LED射灯的唯一识别码或通讯地址、温度采集单元、语音采集单元和无线传输单元；其中，所述温度采集单元、所述语音采集单元和所述无线传输单元均电连接所述控制模块4。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块4包括：通信单元41、驱动单元42和控制单元43；其中，所述控制单元43分别与所述通信单元41和所述驱动单元42电连接，所述驱动单元42与所述驱动电路电连接，所述通信单元41与所述智能模块3电连接。
在本发明的一个实施例中，所述三色LED灯包括一个三色LED灯芯。
在本发明的一个实施例中，所述三色LED灯芯包括：
导电衬底；
反光层，设置于所述导电衬底上；
第一电极，设置于所述反光层上；
蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层，均设置于所述反光层上；
隔离层，设置于所述反光层上以使所述蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层之间相互隔离；
所述第二电极分别设置于所述蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层上；
所述钝化层覆盖于所述蓝光外延层、红光外延层、绿光外延层及所述隔离层上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的智能LED射灯的发光颜色灵活可变，散热效果好，成本更低，结构简单。
2、本发明提供的智能LED射灯在LED芯片上集成了蓝、红、绿三种颜色的发光器件，使得LED射灯的色温调节更加灵活，结构更加简单，安装更加方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种智能LED射灯的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种智能LED射灯的工作原理示意图；
图3为本发明实施例提供的一种三色LED灯芯结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种蓝光外延层的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种第一有源层的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种红光外延层的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种第二有源层的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种绿光外延层的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种第一有源层的结构示意图；
图10a～图10i为本发明实施例的一种三色LED灯芯的制备方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种智能LED射灯的结构示意图，包括：
灯头1、灯座2、智能模块3和控制模块4；其中，所述灯头1设置于所述灯座2的第一端面，所述智能模块3和所述控制模块4均设置于所述灯座2的第二端面。
进一步地，还包括支架5，其中，所述支架5为开口端转动连接在所述灯座2上的U型支架。
优选地，所述灯头1包括一个或多个三色LED灯、基板和反光板；其中，所述基板设置于所述灯头1与所述灯座2的第一端面接触的端面，所述三色LED灯安装于所述基板的第一端面；所述基板的第二端面上设置有驱动电路，所述驱动电路分别与所述三色LED灯和所述控制模块4电连接，用于驱动所述三色LED灯发光；所述反光板设置于所述灯头1内壁，用于将所述三色LED灯的光反射至所述灯头1的出光面。
具体地，所述三色LED灯将蓝、红、绿三种颜色的光源集成在一个三色LED灯芯上，且蓝、红、绿三种颜色的光源共用一个阳极，阴极分别设置，可以在一个芯片内通过对阴极的开启或关闭控制实现不同颜色的转换。
优选地，所述基板内设置有多个圆孔；其中，采用在基板内设置圆孔的方式，在其强度几乎没有变化的同时，降低了制造成本，并且利用圆孔的方式，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射灯的散热效果。
优选地，所述灯座2内设置有通气孔；其中，所述通气孔的第一端口与所述基板连接，所述通气孔的第二端口位于所述灯座2的第二端面；通过在灯座2内设置通气孔可以更好将基板中的热量散发出去，提高了LED射灯的散热性能。
进一步地，所述智能LED射灯还包括电源模块，用于为所述智能模块3、所述控制模块4以及驱动电路供电。
本实施例提供的智能LED射灯，通过采用集成了多个蓝、红、绿三种颜色发光源的LED灯，实现了一个LED灯可以发出不同颜色的光，在实现同样功能时，设置LED灯的数量更少，成本更低；解决了现有LED射灯颜色可变与散热和成本的矛盾问题，同时，通过智能调节LED射灯的亮度、颜色或开关；减小了LED射灯光源内的散热量。
实施例二
本实施例在上述实施例的基础上，详细介绍智能LED射灯的控制原理，具体地；请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种智能LED射灯的工作原理示意图。
优选地，所述智能模块3包括：所述智能LED射灯的唯一识别码或通讯地址、温度采集单元、语音采集单元和无线传输单元；其中，所述温度采集单元、所述语音采集单元和所述无线传输单元均电连接所述控制模块4。
进一步地，所述控制模块4包括：通信单元41、驱动单元42和控制单元43；其中，所述控制单元43分别与所述通信单元41和所述驱动单元42电连接，所述驱动单元42与所述驱动电路电连接，所述通信单元41与所述智能模块3电连接。
其中，通过温度采集单元可以采集一定范围的温度变化情况，通信单元将采集的不同的温度范围发送给控制单元43，控制单元43根据预先设定的温度范围阈值生成控制信号，并将控制信号发送至驱动电路42，通过驱动电路42控制三色LED灯的开启或关闭或者某一颜色的关闭等；
进一步，可以通过语音采集单元或无线传输单元直接将用户的控制指令发送至控制模块4，通过控制模块4控制三色LED灯的开启或关闭或者某一颜色的关闭等；
例如，智能LED射灯的照射目标物为一个向日葵图画，需要LED射灯发出的是阳光洒满的白光，通过控制模块4控制三色LED灯的蓝、红、绿三种颜色发光源同时开启即可发出白光；将原有智能LED射灯的照射目标物向日葵图画替换为一个草地或森林图画，需要LED射灯发出的是绿光，通过控制模块4控制三色LED灯的蓝、红两种颜色发光源关闭，绿光源开启即可发出绿光；
进一步地，控制模块4可以控制、红、绿三种颜色发光源的开启或关闭时间以实现更多色彩的变化。
本实施例提供的智能LED射灯，通过智能模块和控制模块可以控制智能LED射灯发出不同颜色的光，也可以智能控制LED射灯的开启与关闭以及光线的强弱，解决了传统LED射灯持续发光散热量大的问题。
实施例三
本实施例在上述实施例的基础上详细介绍三色LED灯的结构和原理；请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种三色LED灯芯结构示意图。
该三色LED灯芯包括：
导电衬底11；
反光层12，设置于所述导电衬底11上；
第一电极13，设置于所述反光层12上；
蓝光外延层14、红光外延层15及绿光外延层16，均设置于所述反光层13上；
隔离层17，设置于所述反光层13上以使所述蓝光外延层14、红光外延层15及绿光外延层16之间相互隔离；
所述第二电极18分别设置于所述蓝光外延层14、红光外延层15及绿光外延层16上；
所述钝化层19覆盖于所述蓝光外延层14、红光外延层15、绿光外延层16及所述隔离层17上。
进一步地，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种蓝光外延层的结构示意图，该蓝光外延层形成蓝光LED结构；具体的，该蓝光外延层14包括：第一缓冲层141、第一稳定层142、第一过渡层143、第一有源层144、第一阻挡层145及第一接触层146；
所述第一接触层146、所述第一阻挡层145、所述第一有源层144、所述第一过渡层143、所述第一稳定层142及所述第一缓冲层141依次层叠于所述第一电极13上表面第一指定区域。
其中，第一缓冲层141为N型GaN材料，厚度为3000～5000nm，优选为4000nm；
第一稳定层142为N型GaN材料，厚度为500～1500nm，优选为1000nm；
第一过渡层143为N型GaN材料，厚度为200～1000nm，优选为400nm，掺杂浓度为1×1018～5×1019cm-3，优选为1×1019cm-3；
请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种第一有源层的结构示意图；该第一有源层144为由第一InGaN量子阱1441和第一GaN势垒1442形成的第一多重结构，该第一多重结构中所述第一InGaN量子阱(1441)和第一GaN势垒(1442)交替层叠的周期为8～30，优选为20；其中，第一InGaN量子阱1441的厚度为1.5～3.5nm，优选为2.8nm；第一GaN势垒1442的厚度为5～10nm，优选为5nm；第一InGaN量子阱1441中In的含量依据光波长而定，含量越高光波长越长，通常为10～20％；
第一阻挡层145的厚度为10～40nm，优选为20nm；
第一接触层146的厚度为100～300nm，优选为200nm。
进一步地，请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种红光外延层的结构示意图，该红光外延层形成红光LED结构；具体的，该红光外延层15包括：第二缓冲层151、第二稳定层152、第二过渡层153、第二有源层154、第二阻挡层155及第二接触层156；
所述第二接触层156、所述第二阻挡层155、所述第二有源层154、所述第二过渡层153、所述第二稳定层152及所述第二缓冲层151依次层叠于所述第一电极13上表面第二指定区域。
其中，第二缓冲层151为N型GaN材料，厚度为2000～3000nm，优选为2500nm；
第二稳定层152为N型GaAs材料，厚度为1000～2000nm，优选为1500nm，掺杂浓度为1×1017～1×1018cm-3，优选为5×1017cm-3；
第二过渡层153为N型GaAs材料，厚度为500～1000nm，优选为700nm，掺杂浓度为1×1018～5×1019cm～3，优选为1×1019cm-3；
请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种第二有源层的结构示意图；该第二有源层154为由GalnP量子阱1541和A1GaInP势垒1542形成的第二多重结构，第二多重结构中所述GalnP量子阱1541和A1GaInP势垒1542交替层叠的周期为8～30，优选为20；其中，GalnP量子阱1541的厚度为2～10nm，优选为7nm；A1GaInP势垒的厚度为5～10nm，优选为7nm；A1GaInP势垒中A1含量为10～40％(Al含量依据光波长而定，含量越高光波长越长)；
第二阻挡层155为P型A1GaInP材料，厚度为10～500nm，优选为100nm，掺杂浓度为1×1017～1×1019cm-3，优选为1×1018cm-3；
第二接触层156为P型GaAs材料，厚度为100～500nm，优选为150nm，掺杂浓度为1×1017～1×1019cm-3，优选为1×1018cm-3。
进一步地，请参见图8，图8为本发明实施例提供的一种绿光外延层的结构示意图；该绿光外延层16包括：第三缓冲层161、第三稳定层162、第三过渡层163、第三有源层164、第三阻挡层165及第三接触层166；
所述第三接触层166、所述第三阻挡层165、所述第三有源层164、所述第三过渡层163、所述第三稳定层162及所述第三缓冲层161依次层叠于所述第一电极13上表面第三指定区域。
其中，第三缓冲层161为N型GaN材料，其厚度为3000～5000nm，优选为4000nm；
第三稳定层162为N型GaN材料，厚度为500～1500nm，优选为1000nm；
第三过渡层163为N型GaN材料，厚度为200～1000nm，优选为400nm，掺杂浓度为1×1018～5×1019cm-3，优选为1×1019cm-3；
请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种第三有源层的结构示意图；该第三有源层164为由第二InGaN量子阱1641和第二GaN势垒1642形成的第三多重结构，该第三多重结构中所述第二InGaN量子阱1641和第二GaN势垒1642交替层叠的周期为8～30，优选为20；其中，第二InGaN量子阱1641的厚度为1.5～3.5nm，优选为2.8nm；第二GaN势垒1642的厚度为5～10nm，优选为5nm；第二InGaN量子阱1641中In的含量依据光波长而定，含量越高光波长越长，通常为20～30％；
第三阻挡层165的厚度为10～40nm，优选为20nm；
第三接触层166的厚度为100～300nm，优选为200nm。
进一步地，导电衬底11应选用电导率高的材料，厚度为500～2500nm。可选地，所述导电衬底11为导电Si片、铝板或者铜板。其中，导电Si片应为重掺杂硅片，以提高其电导率。
进一步地，所述反光层12应选用反光性好的材料，其厚度为300～1500nm。可选地，所述反光层12材料为Ni、Pb、Ni/Pb合金或者Al。
进一步地，隔离层15与钝化层17材料均可选为二氧化硅材料；其中，隔离层15的厚度为50～150nm，钝化层17的厚度为300～800nm。
进一步地，第一电极13与第二电极18应选用导电性能好的材料，例如Ni、Au、或者Ni/Au合金等材料。在退火工艺条件下，上述金属材料与半导体材料发生反应并形成金属硅化物，该金属硅化物与半导体材料接触势垒小，易于形成欧姆接触，可以减小接触电阻；
在本方案中，第一电极13作为蓝光LED、红光LED及绿光LED共连的阳极；第二电极18分别作为蓝光LED、红光LED及绿光LED的阴极。
其中，蓝光LED、红光LED及绿光LED共用一个阳极，阴极分别设置，可以在一个芯片内通过对阴极的开启或关闭控制实现不同颜色的转换
在实际应用中，蓝光LED、红光LED及绿光LED的数量可以根据需要而定。
本实施例提供的基于GaN材料的垂直结构LED芯片，通过在单芯片上形成蓝光、红光与绿光，可以减少后期封装时荧光粉的用量，且色温调节更加灵活；此外，采用导电衬底作为LED的阳极，可以提高LED的散热效果。
实施例四
本实施例在上述实施例提供的基于GaN材料的垂直结构LED芯片结构的基础上重点对其制备工艺进行详细描述。
请参照图10a～图10i，图10a～图10i为本发明实施例的一种三色LED灯芯的制备方法示意图。具体地，该制备方法包括如下步骤：
第1步、选取厚度为4000nm的蓝宝石衬底500，如图10a所示。
第2步、在500℃温度下，在所述蓝宝石衬底500上表面生长厚度为4000nm的N型GaN材料作为第一缓冲层501；在1000℃温度下，在所述第一缓冲层501上表面生长厚度为1000nm的N型GaN材料作为第一稳定层502；在1000℃温度下，在所述第一稳定层502上表面生长厚度为400nm、掺杂浓度为1×1019cm-3的N型GaN材料作为第一过渡层503；在所述第一过渡层503上表面生长由第一InGaN量子阱和第一GaN势垒形成的第一多重结构作为第一有源层504，第一InGaN量子阱中In含量为15％；其中，所述第一InGaN量子阱的生长温度为750℃，厚度为2.8nm；所述第一GaN势垒的生长温度为850℃、厚度为5nm；所述第一InGaN量子阱和第一GaN势垒交替层叠的周期为20；在400℃温度下，在所述第一有源层504上表面生长厚度为20nm的P型AlGaN材料作为第一阻挡层505；在400℃温度下，在所述第一阻挡层505上表面生长厚度为200nm的P型GaN材料作为第一接触层506，如图10b所示，其中，第一缓冲层501、第一稳定层502、第一过渡层503、第一有源层504、第一阻挡层505及第一接触层506形成蓝光LED结构。
第3步、在所述第一P型GaN接触层506上表面淀积厚度为500nm的第一二氧化硅层；利用湿法刻蚀工艺，择性刻蚀所述第一二氧化硅层，在所述第一二氧化硅层上形成第一待刻蚀区域；利用干法刻蚀工艺，在所述第一待刻蚀区域刻蚀所述第一接触层506、所述第一阻挡层505、所述第一有源层504、所述第一过渡层503、所述第一稳定层502及所述第一缓冲层501，形成第一凹槽；在所述第一凹槽四周淀积二氧化硅材料作为隔离层600，所述二氧化硅隔离层内部区域作为所述红光灯芯槽，如图10c所示。
第4步、在所述红光灯芯槽底部生长厚度为2500nm的N型GaN材料作为第二缓冲层601；在所述第二缓冲层601上表面生长厚度为1500nm、掺杂浓度为5×1017cm-3的N型GaN材料作为第二稳定层602；在所述第二稳定层602上表面生长厚度为厚度为700nm、掺杂浓度为1×1019cm-3的N型GaN材料作为第二过渡层603；在所述第二过渡层603上表面生长由GalnP量子阱和A1GaInP势垒形成的第二多重结构作为第二有源层604；其中，GalnP量子阱的厚度为7nm；A1GaInP势垒的厚度为7nm；所述第二多重结构中GalnP量子阱和A1GaInP势垒交替层叠的周期为20；在所述第二有源层604上表面生长厚度为100nm、掺杂浓度为1×1018cm-3的P型AlGaN材料作为第二阻挡层605；在所述第二阻挡层605上表面生长厚度为150nm、掺杂浓度为1×1018cm-3的P型GaAs材料作为第二接触层606，如图10d所示，其中，第二缓冲层601、第二稳定层602、第二过渡层603、第二有源层604、第二阻挡层605及第二接触层606形成红光LED结构。
第5步、选择性刻蚀第一二氧化硅层，在所述第一二氧化硅层上形成第二待刻蚀区域；利用干法刻蚀工艺，在所述第二待刻蚀区域刻蚀所述第一接触层506、所述第一阻挡层505、所述第一有源层504、所述第一过渡层503、所述第一稳定层502及所述第一缓冲层501，形成第二凹槽；去除所述第一二氧化硅层，并在所述第二凹槽四周淀积二氧化硅材料作为隔离层600，所述第二凹槽内部区域作为所述绿光灯芯槽，如图10e所示。
第6步、在700℃温度下，在所述蓝宝石衬底700上表面生长厚度为4000nm的N型GaN材料作为第三缓冲层701；在1000℃温度下，在所述第三缓冲层701上表面生长厚度为1000nm的N型GaN材料作为第三稳定层702；在1000℃温度下，在所述第三稳定层702上表面生长厚度为400nm、掺杂浓度为1×1019cm-3的N型GaN材料作为第三过渡层703；在所述第三过渡层703上表面生长由第二InGaN量子阱和第二GaN势垒形成的第三多重结构作为第三有源层704，第二InGaN量子阱中In含量为25％；其中，所述第二InGaN量子阱的生长温度为770℃，厚度为2.8nm；所述第二GaN势垒的生长温度为870℃、厚度为5nm；所述第二InGaN量子阱和第二GaN势垒交替层叠的周期为20；在400℃温度下，在所述第三有源层704上表面生长厚度为20nm的P型AlGaN材料作为第三阻挡层705；在400℃温度下，在所述第三阻挡层705上表面生长厚度为200nm的P型GaN材料作为第三接触层706，如图10f所示，其中，第三缓冲层701、第三稳定层702、第三过渡层703、第三有源层704、第三阻挡层705及第三接触层706形成绿光LED结构。
第7步、利用溅射工艺，在所述第一接触层506、第二接触层606及第三接触层706表面生长厚度为300nm的Ni材料作为第一电极801；在所述第一电极801表面生长厚度为600nm的Ni材料作为反光层802；选取导电衬底803，利用溅射工艺在导电衬底803表面生长厚度为1000nm的接触金属层；在400℃温度下，通过接触金属层将导电衬底803紧贴在反光层802表面以使导电衬底803与反光层802之间形成键合，如图10g所示，其中，第一电极801作为蓝光LED、红光LED及绿光LED共连的阳极。
第8步、利用准分子激光器去除蓝宝石衬底500，露出所述第一缓冲层501、第二缓冲层601及第三缓冲层701；如图10h所示。
第9步、在所述第一缓冲层501、第二缓冲层601及第三缓冲层701下表面淀积厚度为500nm的二氧化硅材料作为钝化层804；利用光刻工艺，选择性刻蚀钝化层804，在所述第一缓冲层501、第二缓冲层601及第三缓冲层701下表面形成电极孔；在电极孔中淀积Ni材料，并对整个材料进行退火处理，以在第一缓冲层501、第二缓冲层601及第三缓冲层701表面形成金属硅化物；在金属硅化物上淀积Ni作为蓝光LED与红光LED的阴极805，如图10i所示。
本实施例，通过采用上述工艺步骤及工艺参数，实现上述LED芯片的制备工艺，极大简化了工艺流程，同时降低了制备成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能LED射灯，其特征在于，包括：灯头(1)、灯座(2)、智能模块(3)和控制模块(4)；其中，所述灯头(1)设置于所述灯座(2)的第一端面，所述智能模块(3)和所述控制模块(4)均设置于所述灯座(2)的第二端面；所述灯头(1)内设置有一个或多个三色LED灯。
2.根据权利要求1所述的智能LED射灯，其特征在于，还包括支架(5)，其中，所述支架(5)为开口端转动连接在所述灯座(2)上的U型支架。
3.根据权利要求1所述的智能LED射灯，其特征在于，所述灯头(1)还包括基板；其中，所述三色LED灯安装于所述基板的第一端面；所述基板的第二端面上设置有驱动电路，所述驱动电路分别与所述三色LED灯和所述控制模块(4)电连接，用于驱动所述三色LED灯发光。
4.根据权利要求3所述的智能LED射灯，其特征在于，所述基板内设置有多个圆孔。
5.根据权利要求4所述的智能LED射灯，其特征在于，所述灯座(2)内设置有通气孔；其中，所述通气孔的第一端口与所述基板连接，所述通气孔的第二端口位于所述灯座(2)的第二端面。
6.根据权利要求1所述的智能LED射灯，其特征在于，所述智能模块(3)包括：所述智能LED射灯的唯一识别码或通讯地址、温度采集单元、语音采集单元和无线传输单元；其中，所述温度采集单元、所述语音采集单元和所述无线传输单元均电连接所述控制模块(4)。
7.根据权利要求1所述的智能LED射灯，其特征在于，所述控制模块(4)包括：通信单元(41)、驱动单元(42)和控制单元(43)；其中，所述控制单元(43)分别与所述通信单元(41)和所述驱动单元(42)电连接，所述驱动单元(42)与所述驱动电路电连接，所述通信单元(41)与所述智能模块(3)电连接。
8.根据权利要求1所述的智能LED射灯，其特征在于，所述三色LED灯包括一个三色LED灯芯。
9.根据权利要求8所述的智能LED射灯，其特征在于，所述三色LED灯芯包括：
导电衬底；
反光层，设置于所述导电衬底上；
第一电极，设置于所述反光层上；
蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层，均设置于所述反光层上；
隔离层，设置于所述反光层上以使所述蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层之间相互隔离；
所述第二电极分别设置于所述蓝光外延层、红光外延层及绿光外延层上；
所述钝化层覆盖于所述蓝光外延层、红光外延层、绿光外延层及所述隔离层上。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1551942A (en) * 1975-07-08 1979-09-05 Philips Electronic Associated Electroluminescent semiconductor assemblies and methods of manufacturing such assemblies
US20070262323A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting element array illuminator using the same
CN101192635A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 杭州士兰明芯科技有限公司 网格状分立的发光二极管外延片及其制造方法
CN101907245A (zh) * 2009-06-02 2010-12-08 杨秋忠 Led白光照明路灯
CN102130144A (zh) * 2010-09-28 2011-07-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 白色led芯片及其形成方法
US20120124903A1 (en) * 2009-08-07 2012-05-24 Showa Denko K.K. Multicolor light emitting diode lamp for plant growth, illumination apparatus, and plant growth method
CN203036334U (zh) * 2013-01-11 2013-07-03 深圳市丽维科光电有限公司 一种智能led植物生长灯
CN204201624U (zh) * 2014-09-10 2015-03-11 江苏康顺医用净化工程有限公司 一种带有辅助光源的led无影灯
TW201535796A (zh) * 2014-03-11 2015-09-16 Bright Led Electronics Corp 具有混光之發光二極體模組
CN205118933U (zh) * 2015-10-30 2016-03-30 广州创美电子有限公司 Led彩晶灯具
CN106641823A (zh) * 2016-05-27 2017-05-10 宁波唯尔电器有限公司 变色灯及其灯串
CN106920790A (zh) * 2017-01-24 2017-07-04 中山大学 一种全彩微显示器件及其制备方法
US20170211790A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 Ming-Hui Lin Light-emitting module and lighting device including the same
CN206530949U (zh) * 2016-11-17 2017-09-29 中山市欧铂光电科技有限公司 一种智能化led吸顶灯

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1551942A (en) * 1975-07-08 1979-09-05 Philips Electronic Associated Electroluminescent semiconductor assemblies and methods of manufacturing such assemblies
US20070262323A1 (en) * 2006-05-10 2007-11-15 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting element array illuminator using the same
CN101192635A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 杭州士兰明芯科技有限公司 网格状分立的发光二极管外延片及其制造方法
CN101907245A (zh) * 2009-06-02 2010-12-08 杨秋忠 Led白光照明路灯
US20120124903A1 (en) * 2009-08-07 2012-05-24 Showa Denko K.K. Multicolor light emitting diode lamp for plant growth, illumination apparatus, and plant growth method
CN102130144A (zh) * 2010-09-28 2011-07-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 白色led芯片及其形成方法
CN203036334U (zh) * 2013-01-11 2013-07-03 深圳市丽维科光电有限公司 一种智能led植物生长灯
TW201535796A (zh) * 2014-03-11 2015-09-16 Bright Led Electronics Corp 具有混光之發光二極體模組
CN204201624U (zh) * 2014-09-10 2015-03-11 江苏康顺医用净化工程有限公司 一种带有辅助光源的led无影灯
CN205118933U (zh) * 2015-10-30 2016-03-30 广州创美电子有限公司 Led彩晶灯具
US20170211790A1 (en) * 2016-01-25 2017-07-27 Ming-Hui Lin Light-emitting module and lighting device including the same
CN106641823A (zh) * 2016-05-27 2017-05-10 宁波唯尔电器有限公司 变色灯及其灯串
CN206530949U (zh) * 2016-11-17 2017-09-29 中山市欧铂光电科技有限公司 一种智能化led吸顶灯
CN106920790A (zh) * 2017-01-24 2017-07-04 中山大学 一种全彩微显示器件及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑代顺等: "功率型白光LED研究进展", 《中国照明电器》 *
郑代顺等: "功率型白光LED研究进展", 《中国照明电器》, no. 03, 25 March 2006 (2006-03-25) *

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