一種用于水產養殖的LED光源的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于水產養殖的LED光源的制備方法，其制備步驟如下：首先將綠色熒光粉(或包含綠粉的混合熒光粉)與膠體混合形成均勻的粉漿，再將粉漿應用到裝配有藍光LED芯片的結構上，通過PWM調控光強與光周期，實現了在藍光LED芯片基礎上輸出水產養殖所需光源的新器件。本發明專利技術獲得了用于水產養殖的LED光源，通過改變熒光粉的成分、以及與配粉膠的比例、或是調節PWM脈沖的占空比，從而改變光的強度、光譜(色度)以及藍綠光的比例，該技術具有成本低、結構簡單、便于調控光源比例及光周期的優勢，在水產養殖領域將會有很好的應用。

【技術實現步驟摘要】
一種用于水產養殖的LED光源
本專利技術屬于光電
，具體涉及一種用于水產養殖的LED光源的制備方法。
技術介紹
光照是引起魚類代謝系統的指導因子。光照通過魚視覺器官、腦中樞神經系統，影響內分泌腦垂體活動，進而影響魚行為與代謝生長系統。光作為能量進入水域生態系統，不僅為生命魚類帶來必須的水生動植物能量，而且可以獨立的對魚類的攝食、生殖、內分泌起著直接或間接地重要的影響。魚類生理學家已經研究清楚光照明顯抑制魚類松果體合成與分泌褪黑激素。魚類褪黑激素合成與分泌的節律主要受到光照強度、時間、光譜范圍等因素的影響。因此，合理的光源設計和選擇對大規模水產養殖領域具有重要意義。用于水產養殖的LED光源，其原理是利用光生物效應，用特定波長的光照明顯抑制魚類松果體合成與分泌褪黑激素。對魚類下丘腦-腦垂體-性腺軸具有一定調節作用，魚類褪黑激素參與生殖、發育和生長方面的調節。研究表明，藍綠光(400～550nm)通過光化學作用促進魚類激素分泌，加快細胞新陳代謝，促進魚類生長。藍綠光也是多數水生動物吸收最多的光源。長期以來，在水產養殖車間使用的人工光源絕大多數是民用建筑室內常用的直管熒光燈或緊湊型熒光燈。然而，在水產養殖行業使用這種光源引起的問題很多：首先這種產品平均壽命普遍較短，尤其在潮濕環境下；其次是這種氣體放電燈不能調光，不能滿足魚類個體在不同生長時期的光需求；再者熒光燈的廢棄含有汞等元素，會嚴重污染水源，從而被動物體吸收卻不容易排出更不能被分解。它經食物鏈進行傳遞，會對人的身體造成傷害。因此，傳統氣體放電光源已經不適應綠色環保、節能減排以及優化光環境參數的要求。LED作為安全健康的“綠色光源”登入歷史舞臺，其廢棄后無污染，并且環保節能。其與普通熒光燈等相比具有顯著優勢：首先是節能，白光LED的電能轉化效率已經達到80％以上；其次是環保，LED沒有產生有毒物質，不含紫外和紅外輻射；再者是壽命長，使命達5萬小時以上，是熒光燈的5倍以上；另外，LED為冷光源，沒有紅外和遠紅外的光譜成分，不存在熱輻射，長時間使用不影響水產養殖的環境溫度。LED光強度、光周期等參數可以通過PWM脈寬調制驅動電路調控，其光譜范圍可以通過熒光粉種類、熒光粉膠比例進行調控。因此，LED光源已經被水產養殖業高度重視，被認為是水產養殖的理想光源。
技術實現思路
本專利技術通過在藍光LED芯片上涂覆綠色熒光粉(或包含綠粉的混合熒光粉)獲得具有藍綠光的LED燈，這種熒光粉轉換型的LED燈(pc-LEDs)不同于傳統的多芯片結構，只用單一的藍光LED芯片配合光致激發的綠色熒光粉(或包含綠粉的混合熒光粉)就能實現水產養殖所需要的藍綠光的輸出，通過PWM調控光強與光周期，實現了在藍光LED芯片基礎上輸出水產養殖所需光源的新器件。該技術具有成本低、結構簡單、藍綠光分布均勻、便于調控光源比例及光周期的優勢，在水產養殖領域將會有很好的應用。本專利技術的技術方案為：一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于，包括以下步驟：(1)、將綠色熒光粉(或其他混合熒光粉)與膠體按照一定比例混合獲得熒光粉粉漿；(2)、將熒光粉粉漿涂覆在藍光LED芯片發光方向的表面上，將涂覆的熒光粉粉漿進行固化處理；(3)、獲得特定形狀的熒光粉層后，在其層外包裹透光層；(4)、將完成上述步驟的一顆或一組LED芯片通過PWM脈沖寬度調制驅動電路控制實現LED光強度的輸出。上述所用的綠色熒光粉是指在藍色LED光激發下能發出綠光或含有綠光光譜成分的熒光粉；所用的綠色熒光粉其發射光譜主峰波長在綠光波段范圍(500-550nm)，且具有較寬的光譜成分，以適應不同種魚蝦類所需的環境生長光。這些發有綠光的熒光粉為Lu3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+其中的一種或者多種組合；或者是綠色熒光粉與其它顏色熒光粉按一定比例混合的熒光粉。上述所用的熒光粉也可以在綠色熒光粉的基礎上混合少量紅色熒光粉，使得所制備的光源成分近似全光譜。其作用有兩個：其一，光源所發出的光趨近于白光，使得人眼觀看更加舒適，具有觀賞效果；其二，紅光可以促進水中水生植物的生長，使得生態系統整體更加穩定。所述的一種用于水產養殖的LED光源，熒光粉與配粉膠的比例可以根據所需光源成分的要求進行控制，例如，在含有寬光譜范圍的綠光成分外，仍需要藍光來調節魚類活性周期，可以通過降低熒光粉的比例，使得光源成分中同時含有熒光粉轉換后的綠光以及芯片所發出的未被熒光粉轉換的藍光。在步驟(1)中，所述熒光粉粉漿中熒光粉可調節的濃度為5％～25％；不同的熒光粉與配粉膠的比例，能夠實現出射光中不同的綠色光(500～550nm)/藍色光(400～500nm)比例,G/B＝0.1～100；當在綠色熒光粉中混入紅色熒光粉時，輸出光中綠色光與紅色光比例為G/R＝0.1～10，紅色光(600～700nm)/藍色光(400～500nm)比例為R/B＝0.1～100。在步驟(1)中，所述膠體為硅膠、環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或感光膠中的一種或者多種組合；所述的感光膠體包括以下三類負性感光膠：①感光劑+成膜劑型，即感光性化合物+高分子化合物型，其中感光劑為重鉻酸鹽、鉻酸鹽、重氮化合物或者是疊氮基化合物中的一種或者多種的組合；成膜劑為聚乙烯醇(PVA)、阿拉伯樹膠、聚酰亞胺或聚乙酸乙烯酯乳劑中的一種或者多種的組合；②SBQ感光膠(聚乙烯醇環縮醛苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠)、SBQ-PVA+高分子乳劑、SBQ-PVA+高分子乳劑+丙烯酸酯或有機苯乙烯基吡啶鹽樹脂感光膠體系中的一種或者多種的組合；③帶感光基的高分子化合物型，主要有聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯醇肉桂叉乙酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇-對-疊氮苯甲酸酯(PVAB)中的一種或者多種的組合；感光膠體為上述三類中的一類或多類的組合；所述的LED為有機LED、無機LED或者兩者的組合；所述LED為單顆LED芯片，或者是同一基板的多顆LED芯片組，或者是整個晶圓，可以根據光照要求的不同，將芯片組合成不同形狀和尺寸的結構(陣列)；或者根據需要將涂敷有熒光粉的晶圓切割成適當的大小和形狀，以滿足不同情況下水產養殖LED的要求。所述的用于水產養殖的LED燈，在步驟(2)中，可以將熒光粉粉漿直接涂覆在LED芯片的發光表面上，也可以將熒光粉粉漿涂覆在LED芯片任一出射方向表面上的載體上，通過載體隔離熒光粉層和LED芯片。在步驟(2)中，任一出射方向上熒光粉涂敷的載體材料也可以是玻璃，環氧樹脂、硅膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(EP)中的一種或幾種。在步驟(2)中，所述的固化方式可以為爐體加熱或紅外加熱的一種或多種組合，所需的固化溫度和時間根據膠體(例如硅膠)的性質要求而定；也可以是光固化，例如使用光致固化膠體、感光膠等。所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(3)中，所述的特定形狀的熒光粉層形狀可以是方形、半球形、保型形的一種，可根據不同的要求選擇。所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(3)中，所述的透光層為透光材料，其材料為環氧樹脂、硅膠、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于，制備方法包括以下步驟：(1)、將綠色熒光粉(或其他熒光粉)與配粉膠按照一定比例混合獲得熒光粉粉漿；(2)、將熒光粉粉漿涂覆在藍光LED芯片發光方向的表面上，將涂覆的熒光粉粉漿進行固化處理；(3)、獲得特定形狀的熒光粉層后，在其層外包裹透光層；(4)、將完成上述步驟的一顆或一組LED芯片通過PWM脈沖寬度調制驅動電路控制實現LED光強度的輸出。

【技術特征摘要】
1.一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于，制備方法包括以下步驟：(1)、將綠色熒光粉(或其他熒光粉)與配粉膠按照一定比例混合獲得熒光粉粉漿；(2)、將熒光粉粉漿涂覆在藍光LED芯片發光方向的表面上，將涂覆的熒光粉粉漿進行固化處理；(3)、獲得特定形狀的熒光粉層后，在其層外包裹透光層；(4)、將完成上述步驟的一顆或一組LED芯片通過PWM脈沖寬度調制驅動電路控制實現LED光強度的輸出。2.根據權利要求1所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(1)中，所述配粉膠為硅膠、環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)，或感光膠體中的一種或者多種組合。3.根據權利要求1所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(1)中,所用的綠色熒光粉其發射光譜主峰波長在綠光波段范圍(490-550nm)，且具有較寬的光譜成分，以適應不同種魚蝦類所需的環境生長光。4.根據權利要求1所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(1)中,所用的綠色熒光粉是指在藍色LED光激發下能發出綠光或含有綠光光譜成分的熒光粉；所用的綠色熒光粉其發射光譜主峰波長在綠光波段范圍(490-550nm)，且具有較寬的光譜成分，以適應不同種魚蝦類所需的環境生長光。這些發有綠光的熒光粉是Lu3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+其中的一種或者多種組合；或者是綠色熒光粉與其它顏色熒光粉按一定比例混合的熒光粉。5.根據權利要求1所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：除含有寬光譜范圍的綠光成分外，可以通過調節熒光粉的比例，使得光源成分中同時含有未被熒光粉轉換的芯片所發出的原有少量藍光，其可以調節魚類細胞活性周期。6.根據權利要求1所述的一種用于水產養殖的LED光源，其特征在于：在步驟(1)中，所述的熒光粉也可以在綠色熒光粉的基礎上混合少量紅色熒光粉，使得所制備的光源成分近似全光譜。其作用有兩個：其一，光源所發出的光趨近于白光，使得人眼觀看更加舒適，具有觀賞效果；其二，紅光可以促進水中水生植物的生長，使得生態系統整體更加穩定。7.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：饒海波，孟慶浩，張坤，鄭偉兵，李婷，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51