一种LED光源可调的光学实验箱制造技术

本发明专利技术公开了一种LED光源可调的光学实验箱，包括箱体、LED光源和控制装置，所述LED光源包含若干颗LED灯珠、第二热界面层、第二基板和二次光学透镜，LED灯珠包含若干颗不同颜色的LED芯片、第一基板、第一热界面层和一次光学透镜；通过若干颗LED芯片直接合成所需光配方，通过二次光学透镜，实现目标平面光分布均匀性的调控，通过控制装置能够对用户输入指令进行处理并输出不同LED芯片所需的驱动电流，实现LED光源的光谱和光能量密度的调控，实现多种光环境，便于进行各类光生物实验中最优光源的筛选。

【技术实现步骤摘要】
一种LED光源可调的光学实验箱
本专利技术涉及光照实验箱领域，尤其是涉及一种LED光源可调的光学实验箱。
技术介绍
LED因其高效、节能、寿命长和容易控制等优点，取代了白炽灯、高压钠灯和荧光灯成为新一代光源。目前，传统的LED光源主要采用蓝光LED加荧光粉的方式。这种方式发光存在能量转换损耗、光源的光谱固定不可调、使用时间长后荧光粉容易失效等问题，从而影响LED光源的光品质。另外荧光粉涂覆还存在分布不均匀的现象，实现保形涂覆需要依赖于高精密设备，从而导致工艺成本高。另一种获得LED光源的方式是由多基色LED芯片直接合成，由于不使用荧光粉，光源的光品质和可靠性高。多基色LED光源还具有光谱可调、色温可变等优势，能应用于各种光照场所。光作为一个复杂的生态因子，其光谱、光密度、光周期、光照强度等因素对各种微生物、动物和植物等的生活和行为都有着直接或间接的影响。因此，研究光与生物之间相互作用的关系具有非常重要的意义。在自然环境中，光生物实验往往会受到地域、季节等诸多外界因素的影响，从而增加实验难度，降低实验数据的准确性，导致实验结果不可靠。光照箱由于具有为实验提供理想的实验环境、稳定的光源、不受外界环境干扰等优点，成为了光生物研究中理想的实验设备之一。现有技术中，大部分光照箱的使用都是针对同一种类的生物，光源单一且光谱不可调，不能同时进行多组不同光条件的实验；若要实现多种光照条件，则需要额外安装多种灯管来实现，但是使用的灯管种类有限，光谱选择少，因此，较难实现光生物实验中最优化光谱的筛选。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LED光源可调的光学实验箱，它由若干颗LED芯片直接合成所需光配方，能够调控多种光谱，具有光谱丰富，光强、光密度、光谱等光学参数可调，同时能够保证目标平面光均匀分布的优点。本专利技术的目的是这样实现的：一种LED光源可调的光学实验箱，包括箱体和控制装置，在箱体内设置有控制装置，特征是：还包括LED光源，LED光源固定在箱体内部上方，控制装置的输出端与LED光源实现电路连接，所述的LED光源包括若干颗LED灯珠、第二热界面层、第二基板和二次光学透镜，每颗LED灯珠包含有LED芯片、第一热界面层、第一基板和一次光学透镜，LED芯片通过第一热界面层固定在第一基板上并与第一基板实现电连接，一次光学透镜盖住LED芯片并固定在第一基板上，实现LED芯片的密封保护，若干颗LED灯珠通过第二热界面层固定在第二基板上，二次光学透镜固定在第二基板上。进一步地，所述每颗LED灯珠内包含有若干颗不同颜色的LED芯片，若干颗LED芯片之间连接为串联，并联或者串并混连连接，多路电流驱动。进一步地，所述每颗LED灯珠内包含有1~99颗高光效LED芯片，LED芯片为垂直结构芯片、同侧结构芯片或者倒装结构芯片。进一步地，所述若干颗LED芯片包括红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片和紫光LED芯片中的一种或一种以上的不同颜色的LED芯片，其中，红光LED芯片峰值波长范围为620nm~780nm，橙光LED芯片峰值波长范围为590nm~619nm，黄光LED芯片峰值波长范围为550nm~589nm，绿光LED芯片峰值波长范围为515nm~550nm，青光LED芯片峰值波长范围为480nm~514nm，蓝光LED芯片峰值波长范围为440nm~479nm，紫光LED芯片峰值波长范围为380nm~439nm。进一步地，所述第一基板为陶瓷基板、铝基板、铜基板或硅基板中的一种。进一步地，所述第二基板为铝基板、铜基板、柔性基板或玻璃纤维基板中的一种。进一步地，所述LED芯片在第一基板层上以多边形或圆形方式排列，LED灯珠在第二基板层上以等间距或非等间距方式排列。进一步地，所述一次光学透镜材料为硅胶、环氧树脂、聚氨酯、或内部掺杂二氧化硅、二氧化钛、有机硅树脂微纳米散射颗粒的硅胶、环氧树脂或聚氨酯中的一种，一次光学透镜形貌为球帽、自由曲面或表面微结构阵列中的一种；所述二次光学透镜形貌为反光杯、球帽透镜或自由曲面透镜中的一种。进一步地，所述控制装置包含有用参数设置面板和微型控制器，其中：微型控制器能通过参数设置面板输入用户指令，输出不同LED所需的驱动电流。进一步地，所述控制装置还包含定时控制装置、温度控制装置和湿度控制装置；所述控制装置能设置在箱体上或通过导线连接在箱体外。本专利技术的优点在于：1、该光学实验箱的光源由若干颗高光效的LED芯片直接合成，即由若干颗LED芯片直接合成所需光配方，多路电流驱动，能够实现单色光、全光谱或者任意光配比光谱，调控多种光谱，波长可精确到间隔10nm；2、该光学实验箱的光谱丰富，光强、光密度、光谱等光学参数可调，便于研究光对生物机理的影响，以及各类光生物实验中最优光谱的筛选；3、通过一次光学透镜和二次光学透镜对LED芯片混光及出光的调控，能够实现目标平面光照度和光能量密度等均匀分布，减少由于光分布不均而引起的实验结果不准确；4、根据不同生物特性，通过控制装置能够对用户输入指令进行处理并输出不同LED芯片所需的驱动电流，实现LED光源的光谱和光能量密度的调控，实现不同的光密度、辐射强度和照度等光照条件的转换，实现多种光环境，便于进行各类光生物实验中最优光源的筛选。本专利技术解决了现有光照实验箱光源单一、光谱不可调和光分布不均匀的问题，可用于动物、植物、微生物等的光生物实验。附图说明图1为本专利技术实施例1光照实验箱的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的控制装置示意图；图3为本专利技术实施例1LED光源的剖视示意图；图4为本专利技术实施例1LED光源的剖视局部放大示意图；图5为本专利技术实施例1LED光源的俯视示意图；图6为本专利技术实施例1LED灯珠的俯视示意图；图7为本专利技术实施例1LED灯珠的电路示意图；图8为本专利技术实施例1的单色光光谱图；其中，图a为峰值波长410nm的光谱图，图b为峰值波长为450nm的光谱图，图c为峰值波长为490nm的光谱图，图d为峰值波长为520nm的光谱图，图e为峰值波长为565nm的光谱图，图f为峰值波长为590nm的光谱图，图g为峰值波长为630nm的光谱图；图9为本专利技术实施例1的红蓝配比光谱图；图10为本专利技术实施例1的金黄光光谱图；图11为本专利技术实施例1的2700K光谱图；图12为本专利技术实施例1的5000K光谱图；图13为本专利技术实施例2LED光源的剖视示意图；图14为本专利技术实施例2LED光源的剖视局部放大示意图；图15为本专利技术实施例3LED灯珠的剖视示意图；图16为本专利技术实施例3LED灯珠的俯视示意图；图17为本专利技术实施例4LED灯珠的剖视示意图；图18为本专利技术实施例4LED光源的俯视示意图。具体实施方式下面通过借助实施例更加详细地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED光源可调的光学实验箱，包括箱体和控制装置，在箱体内设置有控制装置，其特征在于：还包括LED光源，LED光源固定在箱体内部上方，控制装置的输出端与LED光源实现电路连接，所述的LED光源包括若干颗LED灯珠、第二热界面层、第二基板和二次光学透镜，每颗LED灯珠包含有LED芯片、第一热界面层、第一基板和一次光学透镜，LED芯片通过第一热界面层固定在第一基板上并与第一基板实现电连接，一次光学透镜盖住LED芯片并固定在第一基板上，实现LED芯片的密封保护，若干颗LED灯珠通过第二热界面层固定在第二基板上，二次光学透镜固定在第二基板上。/n

【技术特征摘要】
1.一种LED光源可调的光学实验箱，包括箱体和控制装置，在箱体内设置有控制装置，其特征在于：还包括LED光源，LED光源固定在箱体内部上方，控制装置的输出端与LED光源实现电路连接，所述的LED光源包括若干颗LED灯珠、第二热界面层、第二基板和二次光学透镜，每颗LED灯珠包含有LED芯片、第一热界面层、第一基板和一次光学透镜，LED芯片通过第一热界面层固定在第一基板上并与第一基板实现电连接，一次光学透镜盖住LED芯片并固定在第一基板上，实现LED芯片的密封保护，若干颗LED灯珠通过第二热界面层固定在第二基板上，二次光学透镜固定在第二基板上。


2.根据权利要求1所述的LED光源可调的光学实验箱，其特征在于：所述每颗LED灯珠内包含有若干颗不同颜色的LED芯片，若干颗LED芯片之间连接为串联，并联或者串并混连连接，多路电流驱动。


3.根据权利要求1所述的LED光源可调的光学实验箱，其特征在于：所述每颗LED灯珠内包含1~99颗高光效LED芯片，LED芯片为垂直结构芯片、同侧结构芯片或者倒装结构芯片。


4.根据权利要求1所述的LED光源可调的光学实验箱，其特征在于：所述若干颗LED芯片包括红光LED芯片、橙光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、青光LED芯片、蓝光LED芯片和紫光LED芯片中的一种或一种以上的不同颜色的LED芯片，其中，红光LED芯片峰值波长范围为620nm~780nm，橙光LED芯片峰值波长范围为590nm~619nm，黄光LED芯片峰值波长范围为550nm~589nm，绿光LED芯片峰值波长范围为515...

【专利技术属性】
技术研发人员：方芳，刘庭，郭醒，付江，
申请(专利权)人：南昌大学，南昌硅基半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36