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摘要：LED植物生长灯是植物灯的一种，包括若干个均匀分布LED单灯，它以LED（发光二极管）为光源，依照植物生长规律必须需要太阳光，用灯光代替太阳光给植物生长发育环境的一种灯具。在现有技术中，用于植物生长的LED单灯包括基板、发光芯片和硅胶等，其中，发光芯片安装在基板固晶点上，再通过硅胶进行点胶封装，存在如下缺点：因为尺寸大小原因，目前用于植物生长的LED单灯基板上用于连接发光芯片的固晶点最多为3个，造成LED单灯色度单一、发光效率低，而且混色效果差。LED单灯没有安装散热层，无法及时驱散发光芯片产生的热量，影响使用寿命。目前市场上的LED单灯基板一般为平面形，而且封装后的硅胶多为方形，其发光视角较大，聚光效应差，视觉效果色度散。
关键词：基板 散热层 灌封 光学树脂
引言
随着农业产业的发展，光电科技越来越多的被应用到农业生产上来，农业科技与光电科技两者紧密的联系在一起。农业科技的大力发展带动了植物生长灯产业的崛起。而我司是专业生产LED的厂家，对快速导入植物生长灯的研究与产业化提供了基础。
针对市场上传统的植物生长LED单灯生产工艺：步骤包括固晶→焊线→点胶→切割→测试→包装，硅胶封装采用点胶方式，在点胶前需进行预热以去除基板等材料的内部湿气，以防止硅胶吸湿而降低硅胶与基板的结合强度，目前市场上的点胶设备针头最多只有4个，也就是最多可以4个LED单灯同时进行点胶。采用此针头点胶法，需要控制针头的出胶量，在大批量生产时这就很容易引起胶量不稳定而导致产品封胶高度不一致现象，对于所封胶材的不同也直接影响产品的品质。有鉴于此，专门开发出一种用于植物生长的LED单灯及其生产工艺。
一、从结构设计上着手研发多芯片组装获取特定光谱
内部线部设计：为了获取更利于植物生长的颜色波段（400～500nm蓝光，610～720nm红光），我们从研究单灯基础上出发，按照目前市场上最大单灯LED的外观尺寸5.0mm*5.0mm进行内部线路设计。在不改变传统基板（附图1）的外形尺寸（102*55mm）基础上进行内部变更，根据芯片尺寸及放置位置每一颗单灯共设计了10个晶点，其中1个作为焊点，其余9个可作为芯片放置区，芯片颜色可根据需求进行调节。并且将9个芯片的位置依据灯杯也设计成圆形排列的形状，使的发光点更加均匀，如是双色或多彩，混色效果更加完美。
基板结构设计：基于考虑到产品要有好的光电性能，参照支架类产品的聚光效果可以提升产品亮度，我们将一直以来业界传统基板的PCB平面做法颠覆为立体结构，以黑色BT为底板，复合镂空的白色BT板，使其成形为聚光杯，具备聚光的效果。并在杯底部涂覆一层反光材料，以增加产品的出光效率。所述用于植物生长的LED单灯包括6-10个固晶点，其中1个为电极引出点，其余为发光芯片连接点，发光芯片连接点相互串联。
散热结构设计：另一方面，从使用产品的长期性能考虑，由于此多芯片高光效的设计势必会导致产生的热量增加，故在产品背面除焊盘以外增加了散热层，区别与传统的无散热功能设计。这样就可以大大降低产品的光衰时间，在客户端的长期使用中也会有一个比较好的效果。
组装使用效果设计：传统的植物灯需有N多颗LED颜色组合而成，按最小尺寸0603的产品计算，芯片与芯片之间的横向距离至少>1.6mm，纵向距离>0.8mm；而PCB之5050芯片距离平均值<1.33mm。这样的视觉发光效果显示前者光点稀散，光点不集中，造成整体亮度不高；后者的聚光效果使光亮度明显高于前者。如下图同样外观尺寸的灯条。
二、更改制程工艺将点胶模式用灌封模式替代以加强封合强度，提高产品可靠性。
固晶：PPA类产品支架采用铝基材做基板，实际固晶生产时由于铝材料较软容易变形，会导致送料卡料，而致使支架报废；采用PCB类的支架，使用BT材料与环氧树脂复合，属硬质材料，且厚度在1.0mm（单层树脂厚度在0.5mm，可根据厚度要求自由复合），故在实际生产时不会变形，人为操作不容易损坏。而后者固晶效率明显高于前者，只需芯片规格一样，9颗芯片便可同时固晶，远大于前者3颗同时固效率。
焊线：PPA支架材料通常与周边铝基板不处于同一水平，焊线底座与压料杆需与支架一一对应压实才能焊线，而PCB类支架产品正反面都处于同一水平，可与常规焊PCB之底座和压料杆共用，这样就大大减少了辅助材料的消耗，节省了成本。
灌封：经过改进后的灌封流程明显优于点胶模式，首先所选材料PCB类材料属耐高温耐吸湿性好，在灌胶前只需正常保存在干燥柜中即可，而点胶制程的PPA支架属于易吸水材质，在点胶前都需进行支架预热以去除材料内部湿气，以防止硅胶吸湿，而降低了与PPA的结合强度。灌封采用一次成型的模式，模具在正式生产前需进行清模润模作业，以去除模具上污渍，且利于脱模。又因模具大小固定而所生产出的产品尺寸厚度也一致。而点胶模式采用的是针头式点胶方式，产品需一颗一颗进行点胶，目前市场上的设备针头最多也只有4个，也就是4颗→4颗进行点胶。采用此针头点胶法，需要控制针头的出胶量，在大批量生产时这就很容易引起胶量不稳定而导致产品封胶高度不一致现象。对于所封胶材的不同也直接影响产品的品质，前者采用日本进口的固体环氧树脂，只需经过常温24小时的回温，就可使用。使用有效期可达48小时。而后者的液态点胶材料需经过人工配胶、搅拌、脱泡，增加了外界工序，对于人为原因引起的不良埋下了大大的隐患。且配胶完后使用有效期短，需在4小时内使用完，否则材料就失效。
灌封流程：
固体环氧树脂回温（20～25℃，24小时） →
模具清模、润模（152℃→↑180℃→↓152℃）→
设定压模参数（转进/合模压力13～28/80±5kg、
上下模温152.0±2.0℃/152.0±2.0℃、 转进/加热时计160±20s/120±10s、
转进慢速80±3kg、
转进慢速点238±3mm） →
胶饼预热（60±10℃）→
上模具压模成形（胶饼可在48小时内使用） →
成形后长烤（加强结合强度）
点胶：支架预热（120℃，5小时）→
6630A/B配胶（A：B=1：3） →
搅拌（人工搅拌5～10min或机器搅拌2～3min） →
脱泡（30℃，10～30min）→
调整设备点胶针头参数（吐胶量0.00250ml/次）→
上机台点胶（配胶到点胶完需4小时内完成）
点胶后链式烘烤（固化条件80℃，1hrs+150hrs，5hrs）
以上两者相比，点胶制程工艺相对复杂，易出错。
切割：PPA支架类产品采用模具冲切方式，而PCB 类采用的是刀片切割方式。
测试：传统的LED点测使用点夹具点夹信产品侧面导电位来进行测试，但客户真正在贴片过程中用到固定和导电的却是底面导电位；此结构PCB类直接在点测时采用与客户一致的导电位进行测试，直接将导电位不良产品在测试站分选出来。且由于产品尺寸大而薄，选用特定的平振与圆振轨道进行送料。
包装：且由于产品尺寸大而薄，选用特定的平振与圆振轨道进行送料。
采用上述结构和生产工艺的LED单灯，设计有多个固晶点，其单颗亮度可以达到20mA 2700mcd，与现有技术中单颗LED只能达到300mcd相比，发光效率大幅度提高；可以在同一个LED单灯中设置多种颜色的发光芯片，使LED单灯色度多样，混色效果更好。采用散热层，可以更好的进行导热，降低LED单灯的光衰时间。采用灌封模式，使光学树脂与基板能紧密封合，能在温度-30℃ to +80℃，湿度90%的环境下工作，增加了产品防水功能及耐高温回流的操作，使得产品的可靠性能大大提高。
参考文献
[1] 曲溪、叶方铭. LED灯在植物补光领域的效用探究. 灯与照明. 2008-02
[2] 程刚、蒋世磊. 环氧树脂胶在光学部件粘接上的应用. 中国粘胶剂 2004-04
[3]张鉴、杨明武. LED环氧树脂封装的光学设计与模拟. 合肥工业大学学报 2008-10
关键词：基板 散热层 灌封 光学树脂
引言
随着农业产业的发展，光电科技越来越多的被应用到农业生产上来，农业科技与光电科技两者紧密的联系在一起。农业科技的大力发展带动了植物生长灯产业的崛起。而我司是专业生产LED的厂家，对快速导入植物生长灯的研究与产业化提供了基础。
针对市场上传统的植物生长LED单灯生产工艺：步骤包括固晶→焊线→点胶→切割→测试→包装，硅胶封装采用点胶方式，在点胶前需进行预热以去除基板等材料的内部湿气，以防止硅胶吸湿而降低硅胶与基板的结合强度，目前市场上的点胶设备针头最多只有4个，也就是最多可以4个LED单灯同时进行点胶。采用此针头点胶法，需要控制针头的出胶量，在大批量生产时这就很容易引起胶量不稳定而导致产品封胶高度不一致现象，对于所封胶材的不同也直接影响产品的品质。有鉴于此，专门开发出一种用于植物生长的LED单灯及其生产工艺。
一、从结构设计上着手研发多芯片组装获取特定光谱
内部线部设计：为了获取更利于植物生长的颜色波段（400～500nm蓝光，610～720nm红光），我们从研究单灯基础上出发，按照目前市场上最大单灯LED的外观尺寸5.0mm*5.0mm进行内部线路设计。在不改变传统基板（附图1）的外形尺寸（102*55mm）基础上进行内部变更，根据芯片尺寸及放置位置每一颗单灯共设计了10个晶点，其中1个作为焊点，其余9个可作为芯片放置区，芯片颜色可根据需求进行调节。并且将9个芯片的位置依据灯杯也设计成圆形排列的形状，使的发光点更加均匀，如是双色或多彩，混色效果更加完美。
基板结构设计：基于考虑到产品要有好的光电性能，参照支架类产品的聚光效果可以提升产品亮度，我们将一直以来业界传统基板的PCB平面做法颠覆为立体结构，以黑色BT为底板，复合镂空的白色BT板，使其成形为聚光杯，具备聚光的效果。并在杯底部涂覆一层反光材料，以增加产品的出光效率。所述用于植物生长的LED单灯包括6-10个固晶点，其中1个为电极引出点，其余为发光芯片连接点，发光芯片连接点相互串联。
散热结构设计：另一方面，从使用产品的长期性能考虑，由于此多芯片高光效的设计势必会导致产生的热量增加，故在产品背面除焊盘以外增加了散热层，区别与传统的无散热功能设计。这样就可以大大降低产品的光衰时间，在客户端的长期使用中也会有一个比较好的效果。
组装使用效果设计：传统的植物灯需有N多颗LED颜色组合而成，按最小尺寸0603的产品计算，芯片与芯片之间的横向距离至少>1.6mm，纵向距离>0.8mm；而PCB之5050芯片距离平均值<1.33mm。这样的视觉发光效果显示前者光点稀散，光点不集中，造成整体亮度不高；后者的聚光效果使光亮度明显高于前者。如下图同样外观尺寸的灯条。
二、更改制程工艺将点胶模式用灌封模式替代以加强封合强度，提高产品可靠性。
固晶：PPA类产品支架采用铝基材做基板，实际固晶生产时由于铝材料较软容易变形，会导致送料卡料，而致使支架报废；采用PCB类的支架，使用BT材料与环氧树脂复合，属硬质材料，且厚度在1.0mm（单层树脂厚度在0.5mm，可根据厚度要求自由复合），故在实际生产时不会变形，人为操作不容易损坏。而后者固晶效率明显高于前者，只需芯片规格一样，9颗芯片便可同时固晶，远大于前者3颗同时固效率。
焊线：PPA支架材料通常与周边铝基板不处于同一水平，焊线底座与压料杆需与支架一一对应压实才能焊线，而PCB类支架产品正反面都处于同一水平，可与常规焊PCB之底座和压料杆共用，这样就大大减少了辅助材料的消耗，节省了成本。
灌封：经过改进后的灌封流程明显优于点胶模式，首先所选材料PCB类材料属耐高温耐吸湿性好，在灌胶前只需正常保存在干燥柜中即可，而点胶制程的PPA支架属于易吸水材质，在点胶前都需进行支架预热以去除材料内部湿气，以防止硅胶吸湿，而降低了与PPA的结合强度。灌封采用一次成型的模式，模具在正式生产前需进行清模润模作业，以去除模具上污渍，且利于脱模。又因模具大小固定而所生产出的产品尺寸厚度也一致。而点胶模式采用的是针头式点胶方式，产品需一颗一颗进行点胶，目前市场上的设备针头最多也只有4个，也就是4颗→4颗进行点胶。采用此针头点胶法，需要控制针头的出胶量，在大批量生产时这就很容易引起胶量不稳定而导致产品封胶高度不一致现象。对于所封胶材的不同也直接影响产品的品质，前者采用日本进口的固体环氧树脂，只需经过常温24小时的回温，就可使用。使用有效期可达48小时。而后者的液态点胶材料需经过人工配胶、搅拌、脱泡，增加了外界工序，对于人为原因引起的不良埋下了大大的隐患。且配胶完后使用有效期短，需在4小时内使用完，否则材料就失效。
灌封流程：
固体环氧树脂回温（20～25℃，24小时） →
模具清模、润模（152℃→↑180℃→↓152℃）→
设定压模参数（转进/合模压力13～28/80±5kg、
上下模温152.0±2.0℃/152.0±2.0℃、 转进/加热时计160±20s/120±10s、
转进慢速80±3kg、
转进慢速点238±3mm） →
胶饼预热（60±10℃）→
上模具压模成形（胶饼可在48小时内使用） →
成形后长烤（加强结合强度）
点胶：支架预热（120℃，5小时）→
6630A/B配胶（A：B=1：3） →
搅拌（人工搅拌5～10min或机器搅拌2～3min） →
脱泡（30℃，10～30min）→
调整设备点胶针头参数（吐胶量0.00250ml/次）→
上机台点胶（配胶到点胶完需4小时内完成）
点胶后链式烘烤（固化条件80℃，1hrs+150hrs，5hrs）
以上两者相比，点胶制程工艺相对复杂，易出错。
切割：PPA支架类产品采用模具冲切方式，而PCB 类采用的是刀片切割方式。
测试：传统的LED点测使用点夹具点夹信产品侧面导电位来进行测试，但客户真正在贴片过程中用到固定和导电的却是底面导电位；此结构PCB类直接在点测时采用与客户一致的导电位进行测试，直接将导电位不良产品在测试站分选出来。且由于产品尺寸大而薄，选用特定的平振与圆振轨道进行送料。
包装：且由于产品尺寸大而薄，选用特定的平振与圆振轨道进行送料。
采用上述结构和生产工艺的LED单灯，设计有多个固晶点，其单颗亮度可以达到20mA 2700mcd，与现有技术中单颗LED只能达到300mcd相比，发光效率大幅度提高；可以在同一个LED单灯中设置多种颜色的发光芯片，使LED单灯色度多样，混色效果更好。采用散热层，可以更好的进行导热，降低LED单灯的光衰时间。采用灌封模式，使光学树脂与基板能紧密封合，能在温度-30℃ to +80℃，湿度90%的环境下工作，增加了产品防水功能及耐高温回流的操作，使得产品的可靠性能大大提高。
参考文献
[1] 曲溪、叶方铭. LED灯在植物补光领域的效用探究. 灯与照明. 2008-02
[2] 程刚、蒋世磊. 环氧树脂胶在光学部件粘接上的应用. 中国粘胶剂 2004-04
[3]张鉴、杨明武. LED环氧树脂封装的光学设计与模拟. 合肥工业大学学报 2008-10