CN111668198A - 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备 - Google Patents

正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111668198A
CN111668198A CN201910171911.3A CN201910171911A CN111668198A CN 111668198 A CN111668198 A CN 111668198A CN 201910171911 A CN201910171911 A CN 201910171911A CN 111668198 A CN111668198 A CN 111668198A
Authority
CN
China
Prior art keywords
led
light
voltage
light source
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910171911.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111668198B (zh
Inventor
潘翔
李许可
胡召彬
姚春霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU HANHUI OPTOELECTRONIC Tech CO Ltd
Original Assignee
HANGZHOU HANHUI OPTOELECTRONIC Tech CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU HANHUI OPTOELECTRONIC Tech CO Ltd filed Critical HANGZHOU HANHUI OPTOELECTRONIC Tech CO Ltd
Priority to CN201910171911.3A priority Critical patent/CN111668198B/zh
Priority to US17/436,663 priority patent/US20220173079A1/en
Priority to PCT/CN2019/114979 priority patent/WO2020177359A1/zh
Publication of CN111668198A publication Critical patent/CN111668198A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111668198B publication Critical patent/CN111668198B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/06—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being coupling devices, e.g. connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

本发明公开了一种正装式高压LED晶片组、植物补光用LED光源及光照设备，所述植物补光用LED光源包括基板、高压LED晶片组和胶粉层；在所述LED晶片的上方覆盖有胶粉层；所述胶粉层将LED晶片固定于所述基板上；通过控制胶粉层的透明胶黏介质和红色荧光粒子的重量比和厚度，使得植物补光用LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光的光子数的比例为65～95:5～35之间。本发明的植物补光用LED光源自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的效率，由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DCLED封装光源所制造的灯具线路损耗；同时植物补光用LED光源减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。

Description

正装式高压LED晶片组、植物补光用LED光源及光照设备
技术领域
本发明涉及一种正装式高压LED晶片组、植物补光用LED光源及光照设备，属于设施农业光照技术领域。
背景技术
LED植物光照系统是设施农业的核心技术装备，为植物生产提供光合能量和光照信号。LED作为新型光源的植物生理响应机制已经被广泛揭示，应用的生物学基础已非常明确。当前LED植物生长灯具通常采用红、蓝光2种LED光源或用红、白光2种LED光源混合制作植物生长灯具。传统的低压LED光源和灯具本身固有的弊端，包括驱动电源寿命短、转换效率低，低压LED散热性不好，不能在大电流下工作等。LED照明装置中，芯片光效、封装方式、驱动效率影响到LED照明装置的发光效率。对于包含LED芯片(和/或一个或多个其他固态发光器件)的设备来说，最佳性能的驱动技术是具有“高电压、低电流”而非“低电压、高电流”。一般的小型LED芯片在20～30mA的电流和3V的电压下运行，但是一般的电源芯片在350mA和3V运行。
由此，现有技术中的低压LED存在以下缺点：
一是植物灯的红蓝灯色谱比例一般在5：1-10：1之间为宜，通常可选7-8：1的比例。在蓝光LED个数较少的前提下将红光LED均匀配置，或即使将蓝光LED的光发射角度调整成最优，红光与蓝光的光质混合不充分，因此易发生光质分布不均匀。
二是需外加功率较大的驱动电源，电能转化效率低。传统的氮化镓基发光二极管工作在直流电压下，电压范围在2.9-3.5V，工作电流通常为20mA。为了让发光二极管达到普通照明所需的亮度，一般要将LED晶片的工作电流提高到lOOmA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。由于目前的市用电力系统是以交流高压为主，因此需要使用降压变压器或整流器等电能转换方式来提供稳定的电流源，以控制LED发光。如果采用大电流的高功率LED晶片，驱动装置中需要一个较大的驱动电源，尽管现有的驱动电源技术已比较成熟，但驱动电源的可靠性不高(2万小时左右)且寿命一般都低于LED光源(长达5-10万小时)的寿命，成为LED照明装置寿命的主要瓶颈。
并且在交流市电转化为直流电时，会有一部分电力损耗，导致LED的工作效率降低；同时，外加变压器或整流器会增加整体制造成本，占用空间而影响照明工具的外观，产生热量而降低LED长期使用的安全性。
三是功率型LED灯具，其通常工作在大电流下，电流扩展问题严重影响其性能，光出射率低，增加功耗。电流扩展不均容易导致电流拥挤，大大降低器件的发光效率。在LED灯串数量固定不变时，当LED驱动系统的电源输入端输入的交流电压升高，在系统电流没有增加的情况下，功率管的阻值将会变大，导致功率管的功耗增加而发热严重，一旦在芯片内温度升高到触发过温调节时，则会使系统的总功率先上升后下降，从而出现功率不稳定，波动严重的问题；大电流驱动导致的线损也比较高，大电流注入下芯片的结温上升进而影响发光效率。从而导致浪费的能耗增加，灯具散热的负担也增加，需要设计结构复杂的散热结构或额外配置散热器来降温，导致成本居高不下，使得LED灯具的价格难以下降。
此外，交流电是市电AC220V，存在电压不稳定现象，电压波动很大，高达有时会在280V以上，而通过电阻限流，电流也会有很大波动，不能有效的恒流而保护LED，并且电阻会发热，消耗电能，降低光效。而且产品的封装应用上增加了电路产品体积及组装、打线、人工等成本。
发明内容
本发明目的是提供一种正装式高压LED晶片组、植物补光用LED光源，其通过高压LED晶片组使得该植物补光用LED光源能够工作在高压下，解决了上述技术问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种正装式高压LED晶片组，其包括多个LED晶片，所述LED晶片为正装式LED晶片；所述正装式LED晶片包括衬底层、依次层叠在所述衬底层上的N-GaN层、发光层、P-GaN层和透明导电层；所述LED晶片上还设有P电极和N电极，所述P电极设于所述透明导电层上，所述N电极设于所述N-GaN层上；
所述LED晶片以串联方式连接，LED晶片的P电极与另一个LED晶片的N电极连接；
或者，LED晶片以先串联方式后并联方式连接，至少包括两个并联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片的P电极和N电极通过连接电极相互串联连接；
或者，LED晶片以先并联方式后串联方式连接，至少包括两个串联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片P电极和N电极通过连接电极相互并联连接。
本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种植物补光用LED光源，其包括基板、高压LED晶片组和胶粉层；
所述高压LED晶片组采用上述的正装式高压LED晶片组；所述LED晶片为蓝光LED晶片和/或紫外LED晶片；
在所述LED晶片的上方覆盖有胶粉层；所述胶粉层将LED晶片固定于所述基板上，且其为透明胶黏介质和红色荧光粒子的混合物；
通过控制胶粉层的透明胶黏介质和红色荧光粒子的重量比，以及该胶粉层的厚度，使得植物补光用LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光的光子数的比例为65～95:5～35之间；或者在单位时间内发射的红光:蓝光:紫外光的光子数比例为70～95:5～30:1～5之间。
可选的，由所述蓝光LED晶片和紫外LED晶片所发出的蓝光和紫外光，通过胶粉层中的红色荧光粒子，波长转换后形成匹配于光合作用曲线的光谱，适用于植物生长的不同生长阶段的光照需求；
所述蓝光LED晶片发出的光为主波长范围为400nm至480nm的蓝光，且胶粉层的红色荧光粒子受到蓝光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的蓝光和受激发转换的光形成匹配于植物光合作用光谱特征的光谱；
所述紫外LED晶片发出的光为主波长范围为320nm至400nm的紫外光，且胶粉层的红色荧光粒子受到紫外光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的紫外光和受激发转换的光形成符合植物光合作用曲线特征的光谱。
可选的，所述蓝光LED晶片为在400nm～480nm范围内具有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合，所述紫外LED晶片为波长在320nm～400nm的范围内拥有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合。
可选的，所述正装LED晶片的工作电压为9-220V，多个正装LED晶片串联和/或并联连接，由外部直流或交流电压驱动，驱动电压等于或接近外接AC或DC工作电压。
本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种光照设备，其包括上述的植物补光用LED光源。
可选的，所述的光照设备还包括LED驱动器；
所述LED驱动器与高压LED晶片组连接；所述LED驱动器用于驱动所述高压LED晶片组；所述LED驱动器与外接AC或DC电源相连通。
可选的，所述的光照设备还包括电连接器；
所述电连接器与高压LED晶片组连接，所述电连接器与外接AC或DC电源相连通。
本发明具有如下有益效果：本发明的植物补光用LED光源通过高压直流芯片激发红色荧光粉或以红色为主体的混合荧光粉，可实现光源面积小，光质分布更均匀；光源自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率，降低驱动电源的成本；工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DC LED晶片；工作电流小，产生的热量少，热阻降低，提高光效的稳定性和LED光源的寿命；此外，植物补光用LED光源减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。
附图说明
图1为本发明的植物补光用LED光源的结构示意图；
图中标记示意为：1-基板；2-LED晶片；3-胶粉层。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例公开了一种正装式高压LED晶片组，其包括多个LED晶片，所述LED晶片为正装式LED晶片；所述正装式LED晶片包括衬底层、依次层叠在所述衬底层上的N-GaN层、发光层、P-GaN层和透明导电层；所述LED晶片上还设有P电极和N电极，所述P电极设于所述透明导电层上，所述N电极设于所述N-GaN层上；
所述LED晶片以串联方式连接，LED晶片的P电极与另一个LED晶片的N电极连接；
或者，LED晶片以先串联方式后并联方式连接，至少包括两个并联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片的P电极和N电极通过连接电极相互串联连接；
或者，LED晶片以先并联方式后串联方式连接，至少包括两个串联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片P电极和N电极通过连接电极相互并联连接。
或者，所述正装式高压LED晶片组仅包括一个正装式高压LED晶片，所述高压LED晶片包括多个串联和/或并联连接的LED子晶片；所述LED子晶片为蓝光LED子晶片和/或紫外LED子晶片。
所述高压LED晶片为正装高压LED晶片，所述正装高压LED晶片的LED子晶片包括衬底层、依次层叠在所述衬底层上的N-GaN层、发光层、P-GaN层；所述LED子晶片间设有隔离沟槽，且所述隔离沟槽延伸至衬底层处，所述隔离沟槽内设有绝缘介质层；各个所述LED子晶片的衬底层形成一个整体；
所述LED子晶片上还设有P电极、N电极和电气互联结构，所述P电极设于所述透明导电层上，所述N电极设于所述N-GaN层上，所述电气互联结构将一个所述子晶片的P电极与另一个所述子晶片的N电极连接。所述电气互联结构为透明导电层或金属导线。
所述LED子晶片以串联方式连接，LED子晶片的P电极与另一个LED子晶片的N电极连接；
或者，LED子晶片以先串联方式后并联方式连接，至少包括两个并联的LED子晶片组，所述LED子晶片组内部的LED子晶片的P电极和N电极通过电气互联结构相互串联连接；
或者，LED子晶片以先并联方式后串联方式连接，至少包括两个串联的LED子晶片组，所述LED子晶片组内部的LED子晶片P电极和N电极通过电气互联结构相互并联连接。
实施例2
本实施例提供了一种植物补光用LED光源，其包括基板、高压LED晶片组和胶粉层。
所述高压LED晶片组采用实施例1所述的正装式高压LED晶片组，即可以包括多个串联和/或并联连接的LED晶片，本实施例中，所述LED晶片从包括以下项的组中选择的任一项：半导体发光二极管；有机发光二极管OLED；激光发光二极管QLED和微发光二极管Micro-LED；更优选地，所述LED晶片为蓝光LED晶片和/或紫外LED晶片，所述蓝光LED晶片为在400nm～480nm范围内具有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合，所述紫外LED晶片为波长在320nm～400nm的范围内拥有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合。其中，本发明中的“高压”指经过LED光源的电压降至少是所述LED光源中的一个LED发光器件的电压阵的三倍以上。
在所述LED晶片的上方覆盖有胶粉层；本实施例中，所述胶粉层将LED晶片固定于所述基板上，且其为透明胶黏介质和红色荧光粒子的混合物，其中，所述透明胶黏介质和红色荧光粒子的重量比为100:10-150，并且可以选择100:50，或者100:100作为优选方案。
优选地，所述红色荧光粒子为被Mn4+活化的氟锗酸盐荧光体、在组成中具有选自碱土金属元素中的至少一种元素、和选自碱金属元素中的至少一种元素，包含被Eu2+活化的如铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐类荧光体、在组成中具有选自Sr和Ca中的至少一种元素和Al，包含被Eu2+活化的氮化硅的荧光体如CaAlSiN3：Eu系荧光体、包含被Eu2+活化的Ca或Sr的硫化物的荧光体、和在组成中具有选自碱金属元素和铵离子NH4+中的至少一种元素或离子、和选自第4族元素或第14族元素中的至少一种元素，包含被Mn4+活化的氟化物的荧光体如K2SiF6中的至少一种或者其组合。
优选地，所述红色荧光粒子如含Eu2+活氮化物红色荧光粒子和Mn4+掺杂的K2SiF6红色荧光粒子，能够使得其发射主波长为660nm±20nm红光，并且其质量比例为4:1。
由所述蓝光LED晶片和紫外LED晶片所发出的蓝光和紫外光，通过胶粉层中的红色荧光粒子，波长转换后形成匹配于光合作用曲线的光谱，适用于植物生长的不同生长阶段的光照需求。
其中，所述蓝光LED晶片发出的光为主波长范围为400nm至480nm的蓝光，且胶粉层的红色荧光粒子受到蓝光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的蓝光和受激发转换的光形成匹配于植物光合作用光谱特征的光谱。
所述紫外LED晶片发出的光为主波长范围为320nm至400nm的紫外光，且胶粉层的红色荧光粒子受到紫外光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的紫外光和受激发转换的光形成符合植物光合作用曲线特征的光谱；
本实施例中，通过控制胶粉层的透明胶黏介质和红色荧光粒子的重量比，以及该胶粉层的厚度，使得植物补光用LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光的光子数的比例为65～95:5～35之间；或者在单位时间内发射的红光:蓝光:紫外光的光子数比例为70～95:5～30:1～5之间。
而且，所述胶粉层中可以添加黄色荧光粒子或者红外荧光粒子，并且通过所述红色荧光粒子和红外荧光粒子的比例，使得植物补光用正装高压LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光:红外光的光子数的比例为65～95:5～30:1～15之间；或者在单位时间内发射的红光:蓝光:红外光:紫外光的光子数比例为70～95:5～30:1～15:1～10之间。
或者通过调整红色荧光粒子和黄色荧光粒子的比例，使得植物补光用正装高压LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光:绿光(红光和黄光的复合光)的光子数比例为65～95:5～30:5～25之间；或者在单位时间内发射的红光:蓝光:绿光:紫外光的光子数比例为70～95:5～30:5～20:1～5之间。
优选地，所述胶粉层的厚度可以设置为0.6mm-1.0mm，以使得光子通量密度的比例在上述范围内。
而且，所述胶粉层中还掺杂有蓝色荧光粒子，从而使得紫外LED晶片能够激光蓝色荧光粒子产生主波长范围为400nm至480nm的蓝光，以在紫外LED晶片占总的LED晶片的比例较大时，通过蓝光荧光粒子所产生的蓝光，降低紫外光的光子数，提高蓝光的光子数。
优选地，所述蓝色荧光粒子在胶粉层中的含量可以为胶粉层总重量的10％-30％。
所述正装LED晶片的工作电压为9-220V，多个正装LED晶片串联和/或并联连接，由外部直流或交流电压驱动，驱动电压等于或接近外接AC或DC工作电压。
具体地，所述LED晶片以串联方式连接，LED晶片的P电极与另一个LED晶片的N电极连接；
本实施例中，考虑到部分荧光粒子需要工作在低温的环境，因此，胶粉层和LED晶片之间可以设置隔热层。
本发明的植物补光用LED光源自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率，由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DC LED晶片；工作电流小，产生的热量少，热阻降低，提高光效的稳定性和LED光源的寿命；此外，植物补光用LED光源减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。
植物补光用LED光源相较于一般将多颗发光二极管以打线方式串接实现的高压二极管可得到较低的热阻，在灯具的制作上可采用较小的散热模块。
高压LED晶片组采用低电流驱动，提高了高压LED器件的可靠性，降低了应用过程中的线路损耗：同时还可大幅度降低对散热外壳和散热系统的设计要求，降低封装成本。
植物补光用LED光源具有两优点：一，有效降低发光二极管照明灯具驱动成本和灯具的重量；二，高电压、小电流工作，降低发热，从而降低对散热系统的要求，灯具结构可以节省散热材料。
同时，植物补光用LED光源只需高压线性恒流源就能工作，高压线性恒流电源无变压器、无电解电容器，解决普通LED的驱动电源和电解电容器的寿命问题。
采用植物补光用LED光源来开发照明产品，可以将驱动电源大大简化，总体功耗也可大幅度降低，从而大幅度降低散热外壳的设计要求，也意味着照明灯具的成本有效降低。
实施例3
本实施例提供一种光照设备，其包括实施例1中的植物补光用LED光源。
而且，所述光照设备还包括电连接器和LED驱动器。
所述基板可以采用氮化铝、铜基板、铜合金基板、氧化铝、环氧树脂模塑料、碳化硅、金刚石、硅、石墨铝基板、铝铁合金基板中、高导热塑料基板或铝包塑基板的一种制备，其中，氮化铝、氮化棚、氧化铝、环氧树脂模塑料、碳化硅、金刚石、硅、石墨或纳米碳材料等材质制备的为不透明基板；透明玻璃、透明蓝宝石、透明石英玻璃、透明陶瓷或透明塑料等材质制备的为透明基板。
所述LED驱动器与高压LED晶片组连接；所述LED驱动器用于驱动所述高压LED晶片组；所述LED驱动器与外接AC或DC电源相连通。
所述电连接器与高压LED晶片组连接，所述电连接器与外接AC或DC电源相连通，以通过电连接器从电网等供电设备取电，并直接驱动高压LED晶片组。
所述植物补光用LED光源和所述的光照设备，在一种或多种下述应用中被使用：人工气候箱、光照培养箱、植物工厂、组培室、设施农业等。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种正装式高压LED晶片组，其特征值在于，包括多个LED晶片，所述LED晶片为正装式LED晶片；所述正装式LED晶片包括衬底层、依次层叠在所述衬底层上的N-GaN层、发光层、P-GaN层和透明导电层；所述LED晶片上还设有P电极和N电极，所述P电极设于所述透明导电层上，所述N电极设于所述N-GaN层上；
所述LED晶片以串联方式连接，LED晶片的P电极与另一个LED晶片的N电极连接；
或者，LED晶片以先串联方式后并联方式连接，至少包括两个并联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片的P电极和N电极通过连接电极相互串联连接；
或者，LED晶片以先并联方式后串联方式连接，至少包括两个串联的LED晶片组，所述LED晶片组内部的LED晶片P电极和N电极通过连接电极相互并联连接。
2.一种植物补光用LED光源，其特征在于，包括基板、高压LED晶片组和胶粉层；
所述高压LED晶片组采用权利要求1所述的正装式高压LED晶片组；所述LED晶片为蓝光LED晶片和/或紫外LED晶片；
在所述LED晶片的上方覆盖有胶粉层；所述胶粉层将LED晶片固定于所述基板上，且其为透明胶黏介质和红色荧光粒子的混合物；
通过控制胶粉层的透明胶黏介质和红色荧光粒子的重量比，以及该胶粉层的厚度，使得植物补光用LED光源在单位时间内发射的红光:蓝光的光子数的比例为65～95:5～35之间；或者在单位时间内发射的红光:蓝光:紫外光的光子数比例为70～95:5～30:1～5之间。
3.根据权利要求1所述的植物补光用LED光源，其特征在于，由所述蓝光LED晶片和紫外LED晶片所发出的蓝光和紫外光，通过胶粉层中的红色荧光粒子，波长转换后形成匹配于光合作用曲线的光谱，适用于植物生长的不同生长阶段的光照需求；
所述蓝光LED晶片发出的光为主波长范围为400nm至480nm的蓝光，且胶粉层的红色荧光粒子受到蓝光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的蓝光和受激发转换的光形成匹配于植物光合作用光谱特征的光谱；
所述紫外LED晶片发出的光为主波长范围为320nm至400nm的紫外光，且胶粉层的红色荧光粒子受到紫外光激发产生主波长范围为600nm至680nm的红光，未受激发的紫外光和受激发转换的光形成符合植物光合作用曲线特征的光谱。
4.根据权利要求3所述的植物补光用LED光源，其特征在于，所述蓝光LED晶片为在400nm～480nm范围内具有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合，所述紫外LED晶片为波长在320nm～400nm的范围内拥有发光峰的LED晶片或其不同波长LED晶片组合。
5.根据权利要求4所述的植物补光用LED光源，其特征在于，所述正装LED晶片的工作电压为9-220V，多个正装LED晶片串联和/或并联连接，由外部直流或交流电压驱动，驱动电压等于或接近外接AC或DC工作电压。
6.一种光照设备，其特征在于，包括权利要求1-5之一中的植物补光用LED光源。
7.根据权利要求6所述的光照设备，其特征在于，还包括LED驱动器；
所述LED驱动器与高压LED晶片组连接；所述LED驱动器用于驱动所述高压LED晶片组；所述LED驱动器与外接AC或DC电源相连通。
8.根据权利要求6所述的光照设备，其特征在于，还包括电连接器；
所述电连接器与高压LED晶片组连接，所述电连接器与外接AC或DC电源相连通。
CN201910171911.3A 2019-03-07 2019-03-07 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备 Active CN111668198B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910171911.3A CN111668198B (zh) 2019-03-07 2019-03-07 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备
US17/436,663 US20220173079A1 (en) 2019-03-07 2019-11-01 High voltage led chip set, led light source for plant light supplementation and illuminating device
PCT/CN2019/114979 WO2020177359A1 (zh) 2019-03-07 2019-11-01 高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910171911.3A CN111668198B (zh) 2019-03-07 2019-03-07 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111668198A true CN111668198A (zh) 2020-09-15
CN111668198B CN111668198B (zh) 2021-10-08

Family

ID=72381729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910171911.3A Active CN111668198B (zh) 2019-03-07 2019-03-07 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111668198B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015028983A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 シャープ株式会社 波長変換部材及び発光装置
CN105202484A (zh) * 2015-09-04 2015-12-30 李欣澄 一种包含促进植物生长的led复合全光谱
CN106439626A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 广明源光科技股份有限公司 一种蓝光芯片激发荧光粉的植物生长灯及其应用
CN107706282A (zh) * 2017-07-04 2018-02-16 区峰 能同时满足植物生长和人眼需求的led生态光源的生成方法
CN107799510A (zh) * 2017-12-01 2018-03-13 广东省半导体产业技术研究院 一种全光谱白光微led芯片
CN207705238U (zh) * 2017-12-29 2018-08-07 厦门市三安光电科技有限公司 一种高压发光二极管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015028983A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 シャープ株式会社 波長変換部材及び発光装置
CN105202484A (zh) * 2015-09-04 2015-12-30 李欣澄 一种包含促进植物生长的led复合全光谱
CN106439626A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 广明源光科技股份有限公司 一种蓝光芯片激发荧光粉的植物生长灯及其应用
CN107706282A (zh) * 2017-07-04 2018-02-16 区峰 能同时满足植物生长和人眼需求的led生态光源的生成方法
CN107799510A (zh) * 2017-12-01 2018-03-13 广东省半导体产业技术研究院 一种全光谱白光微led芯片
CN207705238U (zh) * 2017-12-29 2018-08-07 厦门市三安光电科技有限公司 一种高压发光二极管

Also Published As

Publication number Publication date
CN111668198B (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100924912B1 (ko) 웜화이트 발광장치 및 그것을 포함하는 백라이트 모듈
CN105814699B (zh) 具有高显色性的白光发光装置
TWI434430B (zh) 使用非化學計量配比四面體之鹼土金屬矽酸鹽磷光材料的發光裝置
CN109538952B (zh) 倒装型植物补光用led光源及使用该光源的灯具
TW201502103A (zh) 波長轉換結構、具有波長轉換結構的裝置以及其相關製造方法
WO2020103671A1 (zh) 植物补光用led光源及使用该光源的灯具
CN202598208U (zh) 可调色温和显指的白光led
CN109644718B (zh) 植物补光用led光源及使用该光源的灯具
KR101396583B1 (ko) 웜화이트 발광장치 및 그것을 포함하는 백라이트 모듈
CN101619814B (zh) 直嵌式大功率led照明模块
KR101274046B1 (ko) 웜화이트 발광장치 및 그것을 포함하는 백라이트 모듈
CN109854979B (zh) 倒装型植物补光用led装置及灯具
CN109538979B (zh) 植物补光用led装置及灯具
CN111668198B (zh) 正装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备
GB2470802A (en) LED cooling arrangement
CN111668200B (zh) 植物补光用倒装式高压led光源及光照设备
CN111668199B (zh) 植物补光用正装高压led光源及光照设备
WO2020015428A1 (zh) 半导体发光二极管装置和灯具
CN111668360B (zh) 倒装式高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备
CN112397490A (zh) 植物补光用正装高压led光源及光照设备
CN206401317U (zh) 一种无荧光粉的全光谱led封装结构
CN112397489A (zh) 植物补光用高压交流led光源及光照设备
KR20080018620A (ko) 발광 소자
WO2020177359A1 (zh) 高压led晶片组、植物补光用led光源及光照设备
CN112397488A (zh) 高压交流led晶片组、高压交流led光源及光照设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant