一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源及其封装方法技术

本发明专利技术涉及一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源及其封装方法，该光源采用集成封装工艺将蓝、白、红LED芯片按不同的辐射功率比封装成一个发光单元，而且每一种LED芯片的辐射强度可单独调节，通过智能多通道恒流驱动芯片和MCU控制电路，实现根据栽培植物的需求，按特定栽培植物的特征光谱所对应的光合作用光子通量密度（PPFD）发出辐射光谱，以实现按特定植物的特征光谱照明，而且由多个LED光源组成的照明系统所产生的光谱在其照射到的空间是一致的，克服了由其他方式光源产生的植物特征光谱在空间分布式不一致的缺点，以达到光能利用率的最大化，从而实现效益的最大化。本发明专利技术能够为都市农场、人工气候室和温室育苗等现代农业的科研及生产提供理想的照明装置。

A LED light source and its encapsulation method for integrating intelligent plant characteristic spectral light

The invention relates to a LED light source integrated intelligent plant spectral smoothing and encapsulation method, the light source adopts the integrated packaging technology will be blue, white and red LED chip according to the radiation power is different than the package into a light emitting unit, and the radiation intensity of each LED chip can be individually adjusted through the intelligent multi channel constant current driver and MCU control circuit, realized according to the demand of cultivated plants, photosynthetic photon flux density according to the spectral characteristics of the corresponding specific cultivated plants (PPFD) emit radiation spectrum, in order to achieve the spectral characteristics of certain plants according to the lighting, and spectrum lighting system consists of a plurality of LED light source in its exposure to the the space is the same, overcomes the disadvantages of plant spectral light source by other means in distributed space are not the same, in order to achieve the maximum light utilization rate So as to maximize the benefit. The invention provides an ideal lighting device for the scientific research and production of modern agriculture such as urban farms, artificial climate rooms and greenhouse seedlings.

【技术实现步骤摘要】
一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源及其封装方法
本专利技术涉及一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源及其封装方法，属于农业光电子工程领域。
技术介绍
随着科技的进步，现代农业的发展、土地集约化经营和高效利用，人造光源发挥着越来越重要的作用，特别是LED光源，由于发光效率高，它不仅节能环保、寿命长而且光谱丰富，可以发出特定的光谱且易于控制等优点，加上发光效率的提高成本降低，在植物照明光源的选择中，受到了国内外研究人员的青睐，纷纷加大了LED照明在农业应用研发力度，实验表明LED光源相对传统光源能使植物得到更好的生长。然而，各种植物对光的需求是不一样的。每一种植物进行光合作用都有其最合适的光谱、光照强度和光照周期，可以把它称为植物的特征光谱。由于各种植物都有自己的特征光谱，按植物的特征光谱进行照明，就能够使光能的利用达到最大化，进而实现农业效益的最大化。目前用于植物照明的LED光源最大的问题是光谱的空间分布不均匀。本专利技术就是以植物特征光谱为依据，不仅实现LED光源能够发出植物所需特征光谱一致的光辐射，而且能够使其光谱在空间分布上是均匀的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源及其封装方法，提高光源利用效率。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，由集成封装工艺的LED光源、多通道LED驱动芯片和MCU控制器组成，所述LED光源发出光谱在空间分布上均匀一致。进一步的，所述多通道LED驱动芯片是由两个及其以上的可调光通道，以及可接收外置PWM控制信号对应端口的多通道LED恒流驱动芯片组成。进一步的，所述MCU控制器用于接受植物特征光谱的数据信息，并将其作为光源发光的依据，控制LED光源的发出植物所需的光谱，由多个LED光源组成的照明系统所产生的光谱在其照射到的空间是一致的。本专利技术还提供一种如上述所述的集成智能植物特征光谱匀光的LED光源的封装方法，所述LED光源采用集成封装工艺将蓝、白、红LED芯片按不同的辐射功率比封装成一发光单元，并且蓝、白、红LED芯片的辐射强度可单独调节。进一步的，所述蓝、白、红LED的辐射功率比按特定栽培植物的特征光谱所对应的光合作用光子通量密度比确定。本专利技术还提供另一种如上述所述的集成智能植物特征光谱匀光的LED光源的封装方法，其特征在于：选择一与基板配合的高透射率的陶瓷盖板，并且在陶瓷盖板上光刻出三个区间，在各区间之间以及外侧经过喷射形成隔光墙，然后任意选择其中两个区间分别喷涂白光荧光粉和红光荧光粉；在基板上对应三个区间的位置一一固定有一蓝光芯片，将陶瓷盖板和基板上下配合封装成一发光单元。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：LED光源不仅能够按所栽培植物的特征光谱发光的，而且发出的光谱在其所照射到的空间上分布是均匀的。附图说明图1为本专利技术实施例的集成智能植物特征光谱匀光LED光源示意图。图2为本专利技术实施例的3种不同植物的植物特征光谱图。图3为本专利技术实施例一的LED芯片集成封装示意图。图4为本专利技术实施例二的LED芯片集成封装前的结构示意图。图5为本专利技术实施例二的LED芯片集成封装后的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。实施例一：如图1-3所示，本专利技术实施例一提供的一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，由集成封装工艺的LED光源、多通道LED驱动芯片和MCU控制器组成，所述LED光源发出光谱在空间分布上均匀一致。在本实施例一中，所述多通道LED驱动芯片是由两个及其以上的可调光通道，以及可接收外置PWM控制信号对应端口的多通道LED恒流驱动芯片组成。在本实施例一中，所述MCU控制器用于接受植物特征光谱的数据信息，并将其作为光源发光的依据，控制LED光源的发出所需的光谱，由多个LED光源组成的照明系统所产生的光谱在其照射到的空间是一致的。在本实施例一中，本专利技术还提供一种如上述所述的集成智能植物特征光谱匀光的LED光源的封装方法，如图3所示，所述LED光源采用集成封装工艺将蓝、白、红LED芯片按不同的辐射功率比封装成一发光单元，并且蓝、白、红LED芯片的辐射强度可单独调节。在本实施例一中，所述蓝、白、红LED的辐射功率比按特定栽培植物的特征光谱所对应的光合作用光子通量密度比确定。在本实施例一中，根据植物特征光谱数据库的光谱曲线所对应的光合作用光子通量密度（PPFD）比确定蓝、白、红LED芯片的最大发光功率比（如4:1.5:4.5；4.5:1.0:4.5；4.2:1.4:4.4等）和多通道LED恒流驱动控制芯片的功率参数确定集成封装的具体工艺进行封装，蓝光的峰值波长可以是430nm、450nm或其他相近的波长，可以用单一的波长也可以用混合的波长组成，同理红光的峰值波长可以是630nm、660nm或其他相近的波长，可以用单一的波长也可以用混合的波长组成，在此基础上确定基板线路布局及制版。选择与多通道LED恒流驱动控制芯片PWM频率参数匹配的MCU控制器。本专利技术提供的植物特征光谱的LED光源的使用方法，具体包括以下步骤：根据栽培对象从植物特征光谱数据库选择（或者采用植物特征光谱的实验方法获取）其对应的光合作用光子通量密度（PPFD）比确定蓝、白、红LED芯片的最大发光功率比，并对照所选择的多通道LED恒流驱动控制芯片的功率参数确定集成封装的具体工艺进行封装。再根据栽培环境的要求，设计确定基板布线和制版，制作光源。选择与多通道LED恒流驱动芯片PWM频率参数匹配的MCU控制器。选择以补偿点曲线为参照确定白光的PPFD值，最佳的光谱曲线设定为控制曲线，固化到MCU芯片中，通过MCU控制LED光源发出与植物特征光谱一致或相近的光。以最佳的光谱曲线光合作用光子通量密度（PPFD）比为依据，确定蓝、白、红LED芯片的比率，进行LED光源的设计。该光源可以设计为面光源也可以设计成线光源。蓝光、白光、红光芯片的数量及其布局，按照发光的均匀性要求进行设计，例如，每个光源均按所确定的光合作用光子通量密度（PPFD）比率（如4.0:1.5:4.5；4.5:1.0:4.5；4.2:1.4:4.4等）设置，且可单独驱动，如图1所示，其中B代表蓝光LED，W代表白光LED，R代表红光LED，结构上采用集成工艺将蓝、白和红LED芯片集成为一个LED发光单元，将n个集成LED发光单元通过串并联方式组成特定的植物特征光谱光源。其工作原理是：MCU控制器从植物特征光谱数据库读取控制信息，并向多通道LED恒流驱动芯片发出发光指令，多通道LED恒流驱动芯片驱动植物特征光谱光源发出植物所需要的光辐射。也可以采用将需要照明的植物特征光谱数据储存在MCU控制器中，其存储的植物特征光谱的数量，根据实际需要决定，可以是一种及其以上任何数的多种植物特征光谱数据。MCU控制器也可以接受外来的植物特征光谱的数据信号，并根据这一信号，控制光源系统按栽培对象的需求发出光辐射。实施例二：如图4-5所示，本专利技术实施例二还提供一种如上述所述的集成智能植物特征光谱匀光的LED光源的封装方法，选择一与基板6配合的高透射率的陶瓷（或石英玻璃等）盖板1，并且在陶瓷（或石英玻璃等）盖板1上光刻出三个区间，在各区间之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，其特征在于：由集成封装的LED光源、多通道LED驱动芯片和MCU控制器组成，所述LED光源发出光谱在空间分布上均匀一致。

【技术特征摘要】
1.一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，其特征在于：由集成封装的LED光源、多通道LED驱动芯片和MCU控制器组成，所述LED光源发出光谱在空间分布上均匀一致。2.根据权利要求1所述的一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，其特征在于：所述多通道LED驱动芯片是由两个及其以上的可调光通道，以及可接收外置PWM控制信号对应端口的多通道LED恒流驱动芯片组成。3.根据权利要求1所述的一种集成智能植物特征光谱匀光的LED光源，其特征在于：所述MCU控制器用于接受植物特征光谱的数据信息，并将其作为光源发光的依据，控制LED光源的发出植物所需的光谱，由多个LED光源组成的照明系统所产生的光谱在其照射到的空间是一致的。4.一种根据权利要求1所述的集成智能植物特征光谱匀光的LED光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘银春，刘东欣，
申请(专利权)人：杭州驭光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33