一种用于LED植物照明的膜片光源及封装方法

本发明涉及led植物照明，特别是涉及一种用于led植物照明的膜片光源及封装方法。

背景技术：

1、光环境是植物生长发育中必不可缺少的重要环境因素之一，通过影响光质组成、光强度、光子通量密度和光周期对植物生长光合作用来调节生长发育。因此在不同的光源、不同的种植装置及不同的种植环境中，植物的生长状况会有很大的不同。led植物培育灯的光谱特性可以根据不同种类、不同生长阶段的植物需求进行精确调节，提供适合植物生长的光照光源和光照灯具。其波长范围可调控性可实现对不同植物生长阶段的需求进行精确匹配，从而提高植物的生长速度、增加产量并提高品质。

2、目前在室内无土栽培、垂直农业等领域，led光照种植技术已经得到广泛应用。但在植物种植上，这种技术的应用仍存在一些技术现状和不足之处：(1)光合作用效率有待提高，led光源虽然能够提供植物所需的光质和光量，但如何提高光合作用效率，进一步提高植物产量和品质，还有待进一步研究。(2)光照周期控制不够精准，植物生长发育需要严格的光照周期控制，目前led光照技术在光照周期控制方面还存在一定的不足。(3)成本较高，led光源的成本相较于传统光源较高，导致led光照种植植物投资成本相对较高。

3、现有技术中的传统植物补光装置往往是采用在植物上方设置led灯等补光光源来对植物进行直下式补光，即是其光线自植物的上方朝下直射向位于光源下方的植物，由于在此方向上植物的繁多的叶片之间会相互交错重叠，特别是植物的冠层部分叶片以及枝条会受到遮挡。也即是说，冠层光合能力不仅受单叶片光合能力的影响，还受冠层光截获能力以及冠层光分布等因素的影响。上述传统植物补光装置的自上而下出光补光模式下植物补光均匀性、视场角和光合作用补光效果不佳，植物冠层叶面并不能充分地接收补光辐射能量。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种用于led植物照明的膜片光源及封装方法，采用透明膜片封装技术，进行csp芯片或micro led灯珠优化阵列排布封装制作成led膜片光源，可将其膜片led光源任意裁切制作成一个植物生长补光培育光源模块，从而进行led单质光的智能控制光质、光周期、光强度和光合光子通量密度，利于植物的培育生长。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、其一、本发明提供一种用于led植物照明的膜片光源，该膜片光源依次包括上透明膜片、led发光器件、金属电极线路基板和下透明膜片；所述led发光器件包含阵列排布的正白色光、暖白色光、蓝色光、红色光、近红外色光的csp led芯片或micro led灯珠。

4、进一步地，所述led发光器件包含阵列排布的正白色光、暖白色光、蓝色光、红色光、近红外色光的csp led芯片或micro led灯珠。

5、进一步地，所述正白色光的色温范围为5000-6500k、暖白色光的色温范围为2700-3500k、蓝色光的波长范围为420-480nm、红色光的波长范围为630-680nm、近红外色光的波长范围为720-980nm。

6、进一步地，所述led发光器件中红色光和近红外色光的csp led芯片或micro led灯珠组成红光led；所述led发光器件中正白色光、暖白色光和蓝色光的csp led芯片或micro led灯珠组成蓝光led。

7、进一步地，所述led发光器件中红光led和蓝光led的数量比是4：1、7：2或8：3。

8、进一步地，所述红光led中红色光和近红外色光的csp led芯片或micro led灯珠的数量比是1：1，所述蓝光led中正白色光、暖白色光和蓝色光的csp led芯片或micro led灯珠的数量比是1:1:1。

9、进一步地，所述上透明膜片和下透明膜片均选自环状烯烃聚合物薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜和聚乙烯萘酸酯薄膜中的一种，所述上透明膜片和下透明膜片的厚度均为2-5mm。

10、其二、本发明提供一种用于led植物照明的膜片光源的封装方法，其包括如下步骤：

11、(1)将led光源按照朗伯-比尔定律分布来设计，通过推导阵列的辐射照度叠加公式并根据叠加公式对阵列进行仿真优化，通过光学模拟软件tracepro对照射平面进行光合光子通量密度的均匀性分析，根据实际的植物照明应用情况建立光照模型，多颗csp led芯片或micro led灯珠通过组合成阵列排布来满足温室植物的光质和光谱需求，经过合理的阵列排布设计实现在照射面积上r/b比例均匀，并制作led电子排布布线图和设计位置图，完成led发光器件阵列排布设计；

12、(2)将环状烯烃聚合物薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜、聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜或聚乙烯萘酸酯薄膜切割成所需的大小和形状，清洗薄膜表面的尘埃和水汽，并采用纳米级分子钝化技术对薄膜表面进行钝化处理，形成厚度为2-5mm透明膜片；

13、(3)制备金属电极线路基板；

14、(4)在金属电极线路基板的贴装led发光器件，形成植物照明光源发光模组；

15、(5)在led发光器件的金属电极线路的间隙中填充热沉材料；

16、(6)选一透明膜片作为下透明膜片，按照led发光器件阵列排布设计，将经步骤(5)处理的led发光器件胶粘在下透明膜片的表面上，并采用覆膜技术对led发光器件进行透明保护；

17、(7)根据所需的电气配置将led发光器件阵列进行串联或并联，形成led植物光照模组二次线路连接；

18、(8)选一透明膜片作为上透明膜片，将上透明膜片胶粘于经步骤(7)处理led发光器件的下透明膜片的相对面，并进行热压封装，制得led植物照明的膜片光源；

19、(9)在led植物照明的膜片光源的表面上涂覆保护层；

20、(10)根据应用需求，将大面积的led植物照明的膜片光源切割成所需的尺寸和形状，以便安装到不同尺寸和形状的led植物照明培育装置或led植物光照灯具上。

21、进一步地，所述步骤(3)制备金属电极线路基板，具体步骤如下：

22、选一透明膜片，将导电薄膜材料镀在透明膜片，依据led电子排布布线图形，采用激光刻蚀的方法在已镀膜的透明膜片上进行激光刻蚀工艺，将led芯片引脚之间所需的连线裸露出来，形成金属电极线路基板；

23、或，选一透明膜片，将led电子排布布线图形制印于透明膜片上，在其表面粘贴金属纳米导线，使用光刻机进行光刻处理，并进行紫外光固化，形成金属电极线路基板。

24、进一步地，所述步骤(4)在金属电极线路基板的贴装led发光器件，具体步骤如下：

25、选取csp倒装led芯片，依据led发光器件阵列排布设计，将正白色光、暖白色光、蓝色光、红色光、近红外色光的csp倒装芯片通过led精密固精机对应贴装到金属电极线路基板上；

26、或选取micro led灯珠，依据led发光器件阵列排布设计，将正白色光、暖白色光、蓝色光、红色光、近红外色光的micro led灯珠通过精密贴片机对应贴装到金属电极线路基板上。

27、进一步地，所述热沉材料为纳米氧化锌复合硅胶填充料或纳米氧化铝复合硅胶填充料；

28、所述导电薄膜材料为铟锡氧化物薄膜材料，所述导电薄膜的厚度要低于透明膜片的厚度；

29、所述金属纳米导线为纳米ag导线或纳米cu导线。

30、本发明的有益效果是：

31、本发明利用透明膜片封装技术，采用正白光、暖白光、蓝光、红光、近红外五种颜色的csp led芯片或micro led灯珠优化阵列排布封装制作成led膜片光源，不仅可以调节led照射强度、光质比例，还可以将大面积的led植物照明的膜片光源任意裁切制作成一个植物生长补光培育光源模块，以便安装到不同尺寸和形状的led植物照明培育装置或led植物光照灯具上，从而进行led单质光的智能控制光质、光周期、光强度和光合光子通量密度，利于植物的培育生长。