[实用新型]一种石墨烯复合光子二极管光源

说明书

本实用新型公开了一种石墨烯复合光子二极管光源，包括：用于集成封装的绝缘底座、发光二极管芯片、石墨烯薄膜、及硅胶透镜，所述绝缘底座内壁为凹面立体结构，所述发光二极管芯片安装在所述内壁中心的柱形负电级上、包括一粒或者多粒不同波段的二极管晶圆，所述石墨烯薄膜铺设在所述内壁上，所述石墨烯薄膜发出的热辐射和红外线光子与所述发光二极管芯片发出的不同波段的光子通过所述绝缘底座内壁凹面结构产生的汇聚效应交汇在设定中心区域形成复合光子，并经过所述硅胶透镜发散出去。本实用新型可以实现通过单一器件产生适合相关生物生长代谢、及人体细胞理疗的相应波段的复合光子，可广泛应用于新型生物能源、室内种植、医美护肤等领域。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管照明领域，特别涉及一种石墨烯复合光子二极管光源。

背景技术

发光二极管是一种特殊的二极管，由通过半导体材料搀杂等工艺形成的P极N极节架构组成。当在不同的电极电压作用下，电流从P极流向N极，不同的载流子空穴和电子相遇而产生复合，使得电子跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量，不同波段的光对应不同的光子及能量。

目前的发光二极管由于体积小、耗电量小、寿命长、环保等优点被广泛应用于多个领域，但是其发光原理决定了单个发光二极管发出的只能是单一波段的光子，而且其光谱仅仅局限于可见光以及近红外范围内。

然而运用在新型生物能源、室内种植、医美护肤、医学理疗等领域的光源往往需求多个不同波段的光子能量的复合作用，并且有些应用更需要运用到远红外波段的光子能量，并且要求能够自主调节发射的不同波段的光子能量占比、以及控制光源发射出的热辐射量。目前争对这些应用，缺乏一种有效的复合光子发光光源。

针对以上问题，本实用新型旨在结合石墨烯新型碳材料的物理和化学特性，设计了一种石墨烯复合光子发光二极管光源。石墨烯是一种新兴的碳材料，由碳原子以六方晶格排布形成单层二维蜂巢状的平面结构，电子能以高速度在材料中运动，具有优异的力、热、光、电学性能，杨氏模量可达11，000GPa、断裂强度达125GPa、热导率可达5，000W/(m·K);载流子迁移率可达200，000cm²/V·s。其二维平面晶格结构能够让电子自由的流通，实现优异的导电、导热特性。在两级通电的情况下，电子温度能够远远高于石墨烯晶格的声振动模式，并且持续的维持激发状态，高效的释放出波段在5-18微米的红外线光子。

发明内容

本实用新型提供了一种石墨烯复合光子二极管光源，以至少解决现有技术中发光二极管发出的光子能量波段单一、发光光谱局限问题，并且能够发射出经过有效混合的复合光子能量，并且可自主调节不同波段光子能量的占比，以及释放可控制的热辐射能量，可广泛应用于新型生物能源、室内种植、医美护肤、取暖照明、医学理疗等领域。

本实用新型通过如下技术方案实现，包括：用于集成封装的绝缘底座、所述绝缘底座内壁为凹面立体结构；柱形负电级，所述柱状负电级位于所述绝缘底座内壁的中心位置，水平面可略微低陷或者高出形成错层；发光二极管芯片，所述发发光二极管芯片安装在所述柱形负电级上，包括一粒或者多粒不同波段的发光二极管晶圆；石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜铺设在所述绝缘底座内壁上；硅胶透镜，所述硅胶透镜安装在绝缘底座上端；硅胶，所述硅胶用于封装所述绝缘底座内的器件，并与硅胶透镜融为一体。

进一步，本实用新型所述的绝缘底座内壁为以凹面立体结构为设计基础，可以是半球凹面、或者圆锥凹面、或者多平面拼接凹面的立体结构，所述凹面上的点、或者所述多平面的中心点与设定交汇区域的连线分别垂直于相对应的凹面点的切平面、或者平面，从而使得从所述绝缘底座内壁上发出的光以及热辐射在所述设定交汇区域形成汇聚效应。

进一步，本实用新型所述的发光二极管芯片底部装有散热底片，一端与所述柱形负电级连接，另一端与电阻以及正电极连接。

进一步，本实用新型所述的石墨烯薄膜铺设在所述绝缘底座内壁上，其结构为三层夹层结构：上层绝缘保护层、中层石墨烯薄膜层、下层绝缘保护层。