[發明專利]一種石墨烯復合光子二極管光源

在審

• 申請號: 202010764432.5
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111769106A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 肖龍
• 申請（專利權）人: 肖龍
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/52;H01L33/58;H01L33/60;H01L33/64;A61N5/06
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本發明公開了一種石墨烯復合光子二極管光源，包括：用于集成封裝的絕緣底座、發光二極管芯片、石墨烯薄膜、及硅膠透鏡，所述絕緣底座內壁為凹面立體結構，所述發光二極管芯片安裝在所述內壁中心的柱形負電級上、包括一?；蛘叨嗔２煌ǘ蔚亩O管晶圓，所述石墨烯薄膜鋪設在所述內壁上，所述石墨烯薄膜發出的熱輻射和紅外線光子與所述發光二極管芯片發出的不同波段的光子通過所述絕緣底座內壁凹面結構產生的匯聚效應交匯在設定中心區域形成復合光子，并經過所述硅膠透鏡發散出去。本發明可以實現通過單一器件產生適合相關生物生長代謝、及人體細胞理療的相應波段的復合光子，可廣泛應用于新型生物能源、室內種植、醫美護膚等領域。

技術領域

本發明涉及發光二極管照明領域，特別涉及一種石墨烯復合光子二極管光源。

背景技術

發光二極管是一種特殊的二極管，由通過半導體材料攙雜等工藝形成的P極N極節架構組成。當在不同的電極電壓作用下，電流從P極流向N極，不同的載流子空穴和電子相遇而產生復合，使得電子跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量，不同波段的光對應不同的光子及能量。

目前的發光二極管由于體積小、耗電量小、壽命長、環保等優點被廣泛應用于多個領域，但是其發光原理決定了單個發光二極管發出的只能是單一波段的光子，而且其光譜僅僅局限于可見光以及近紅外范圍內。

然而運用在新型生物能源、室內種植、醫美護膚、醫學理療等領域的光源往往需求多個不同波段的光子能量的復合作用，并且有些應用更需要運用到遠紅外波段的光子能量，并且要求能夠自主調節發射的不同波段的光子能量占比、以及控制光源發射出的熱輻射量。目前爭對這些應用，缺乏一種有效的復合光子發光光源。

針對以上問題，本發明旨在結合石墨烯新型碳材料的物理和化學特性，設計了一種石墨烯復合光子發光二極管光源。石墨烯是一種新興的碳材料，由碳原子以六方晶格排布形成單層二維蜂巢狀的平面結構，電子能以高速度在材料中運動，具有優異的力、熱、光、電學性能，楊氏模量可達11，000GPa、斷裂強度達125GPa、熱導率可達5，000W/(m·K);載流子遷移率可達200，000cm²/V·s。其二維平面晶格結構能夠讓電子自由的流通，實現優異的導電、導熱特性。在兩級通電的情況下，電子溫度能夠遠遠高于石墨烯晶格的聲振動模式，并且持續的維持激發狀態，高效的釋放出波段在5至18微米的紅外線光子。

發明內容

本發明提供了一種石墨烯復合光子二極管光源，以至少解決現有技術中發光二極管發出的光子能量波段單一、發光光譜局限問題，并且能夠發射出經過有效混合的復合光子能量，并且可自主調節不同波段光子能量的占比，以及釋放可控制的熱輻射能量，可廣泛應用于新型生物能源、室內種植、醫美護膚、取暖照明、醫學理療等領域。

本發明通過如下技術方案實現，包括：用于集成封裝的絕緣底座、所述絕緣底座內壁為凹面立體結構；柱形負電級，所述柱狀負電級位于所述絕緣底座內壁的中心位置，水平面可略微低陷或者高出形成錯層；發光二極管芯片，所述發發光二極管芯片安裝在所述柱形負電級上，包括一?；蛘叨嗔２煌ǘ蔚陌l光二極管晶圓；石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜鋪設在所述絕緣底座內壁上；硅膠透鏡，所述硅膠透鏡安裝在絕緣底座上端；硅膠，所述硅膠用于封裝所述絕緣底座內的器件，并與硅膠透鏡融為一體。

進一步，本發明所述的絕緣底座內壁為以凹面立體結構為設計基礎，可以是半球凹面、或者圓錐凹面、或者多平面拼接凹面的立體結構，所述凹面上的點、或者所述多平面的中心點與設定交匯區域的連線分別垂直于相對應的凹面點的切平面、或者平面，從而使得從所述絕緣底座內壁上發出的光以及熱輻射在所述設定交匯區域形成匯聚效應。

進一步，本發明所述的發光二極管芯片底部裝有散熱底片，一端與所述柱形負電級連接，另一端與電阻以及正電極連接。

進一步，本發明所述的石墨烯薄膜鋪設在所述絕緣底座內壁上，其結構為三層夾層結構：上層絕緣保護層、中層石墨烯薄膜層、下層絕緣保護層。