CN205613609U - 一种高粘度荧光粉的雾化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高粘度荧光粉雾化设备。本实用新型在现有的高精度雾化设备的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对雾化气体的气压和对荧光粉胶流速的闭环控制装置，达到对雾化气体的气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本实用新型将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制。本实用新型大大改善目前市面上雾化喷头的雾化工艺和性能，使该雾化喷头对高粘度的荧光粉胶也能产生较好的雾化效果，大大提高了荧光粉的喷涂精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。

Description

一种高粘度荧光粉的雾化设备

技术领域

本实用新型涉及LED荧光粉胶雾化技术领域，具体涉及一种高粘度荧光粉的雾化设备。

背景技术

白光LED是一种新型半导体全固态照明光源。与传统照明技术相比，这种新型光源具有高效节能、寿命长、体积小、绿色环保、使用安全等明显优势，被公认为是未来照明光源之首选。

随着2014年诺贝尔物理学奖蓝光LED的发明，使得白光LED迅速得以发展。白光LED封装成为推动国际半导体照明和显示迅速发展的关键工艺，荧光粉涂覆是目前国际上实现蓝光LED向白光LED转换并直接影响LED发光效率、均匀性、散热性等品质的关键工艺。国外各大公司对相关工艺技术和核心装备均采取严密保护政策。目前国内大功率LED封装荧光粉涂覆工艺普遍采用点胶法和保形涂覆法，这两种方法普遍存在涂覆厚度不均，出现色差、出光效率低等问题。因此人们迫切需要一种将高粘度荧光粉胶均匀雾化的工艺和控制方法，使得喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层厚度一致且厚度较薄，克服上述两种方法的缺点。本实用新型涉及一种高粘度荧光粉胶雾化喷头，在现有的高精度雾化喷头的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对雾化气流的气体气压和对荧光粉胶流速的的闭环控制装置，达到对气流气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本实用新型将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制。本实用新型大大改善目前市面上雾化喷头的雾化工艺和性能，使该雾化喷头对高粘度的荧光粉胶也能产生较好的雾化效果，大大提高了荧光粉的涂覆精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高粘度荧光粉的雾化设备，在现有的高精度雾化喷头（例如：EFD-781喷头）的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对雾化气流的气体气压和对荧光粉胶流速的的闭环控制装置，达到对气流气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本实用新型将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制，大大提高了荧光粉的涂覆精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现。

一种高粘度荧光粉的雾化设备，用于完成对高粘度荧光粉胶的雾化工序，包括喷头和上位机系统，喷头内部包括荧光粉胶槽、胶体通道、雾化气体通道、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道安装于雾化喷头的正中央，雾化气体通道安装于胶体通道的外围；雾化气体通道出口朝向胶体通道的中心轴，使雾化气体在胶体通道口与从胶体通道流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；温度控制模块分别连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，流速控制模块分别连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，雾化气体气压控制模块分别连接检测装置和雾化气体气压控制装置。

进一步地，所述胶体通道横截面为圆形，雾化气体通道的横截面为圆环形。

进一步地，所述胶体通道位于雾化喷头的正中央，胶体通道为倒圆台形或圆柱形。

进一步地，所述喷头恒温控制装置包括发热丝、热敏电阻和电动阀门V-3（例如：CWX-15N/Q），发热丝为加热元件，热敏电阻为温度检测元件，发热丝和热敏电阻安装在荧光粉胶槽的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制，电动阀门V-3安装在荧光粉胶槽出口处。

进一步地，所述荧光粉胶气压控制装置包括第一电动气压调节阀V-1（例如：高速连续可调可控的CK100DP电动气压调节阀），用于对荧光粉胶进行气压精确控制；第一电动气压调节阀V-1安装在荧光粉胶入口处，从而达到对荧光粉胶进行流速控制的目的。

进一步地，所述雾化气体气压控制装置包括第二电动气压调节阀V-2（例如：CK100DP电动气压调节阀），用于对雾化气体进行气压精确控制；第二电动气压调节阀安装在雾化气体进气口处，从而达到控制雾化气体气压的目的。

进一步地，所述检测装置包括激光测厚装置和机器视觉装置；所述激光测厚装置包括：

激光发射器，用于发射测量激光；传感器感光面，用于接收被测表面反射回来的测量激光；透镜，用于汇聚激光发射器所发射出来的测量激光；

所述机器视觉装置，用于LED支架的机器视觉定位和涂覆后荧光粉层的缺陷检测，包括：图像传感器，图像传感器采用cM0s传感器或者CCD传感器；视觉处理及控制模块，基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD；接口模块，采用基于总线的方式，包括工EEE1394a、usB或以太网。

进一步地，所述上位机系统中，

温度控制模块包含模糊PID控制器和PID控制器，温度控制模块连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，控制喷头恒温控制装置对荧光粉胶进行加热恒温控制，实现对喷头内部荧光粉胶温度的精确控制，以降低并稳定喷头内部荧光粉胶的粘度；

流速控制模块包含喷涂精度控制器，流速控制模块连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，利用调节荧光粉胶气压从而改变荧光粉胶流速的原理，喷涂精度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整流速控制参数控制荧光粉胶气压控制装置对荧光粉胶进行气压恒定控制，以控制荧光粉胶的流速；

雾化气体气压控制模块包含喷涂均匀度控制器，雾化气体气压控制模块连接检测装置和雾化气体气压控制装置，喷涂均匀度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整雾化气体气压控制参数控制雾化气体气压控制装置对雾化气体的气压进行精确控制，以恒定雾化气体气压。

与现有技术相比，本实用新型具有如下积极优点和技术效果：本实用新型结构设计巧妙，可以应用于大功率白光LED高粘度荧光粉胶雾化过程中，可以通过精确控制雾化喷头内荧光粉胶的温度、气压和雾化气体的气压达到均匀雾化的目的，使LED芯片上的荧光粉胶层厚度达到均匀。本实用新型在目前现有的雾化喷头设备的基础上，集成了喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置，使喷头可以适用于高粘度荧光粉胶的雾化，同时增加的三个闭环控制系统实现对被控对象的精确控制，从而提高了喷头的雾化效果。

附图说明

图1是本实用新型喷头截面结构示意图。

图2是本实用新型喷头俯瞰结构示意图。

图3是具体实施方式中高粘度荧光粉胶雾化工艺流程图。

图4是实施方式中荧光粉胶喷头恒温闭环控制框图。

图5是实施方式中喷头内荧光粉胶流速闭环控制框图。

图6是实施方式中喷头内雾化气体气压闭环控制框图。

具体实施方式

以上内容已经对本实用新型作了充分的说明，本实用新型的关键在与对结构部分进行改进，以下若涉及软件部分或有特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术编程实现的。

如图1所示，一种高粘度荧光粉的雾化设备，用于完成对高粘度荧光粉胶的雾化工序，其其中，喷头内部包括荧光粉胶槽6、胶体通道1、雾化气体通道2、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道1安装于雾化喷头的正中央，雾化气体通道2安装于胶体通道1的外围；雾化气体通道2出口朝向胶体通道1的中心轴，使雾化气体在胶体通道1口与从胶体通道1流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；温度控制模块分别连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，流速控制模块分别连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，雾化气体气压控制模块分别连接检测装置和雾化气体气压控制装置。

如图2所示，为一种高粘度荧光粉的雾化喷头俯瞰结构示意图。其中包括胶体通道1，雾化气体通道2，雾化气体进气口5和荧光粉胶槽6。

喷头恒温控制装置包括发热丝3、热敏电阻4和电动阀门V-3，发热丝3为加热元件，热敏电阻4为温度检测元件，发热丝3和热敏电阻4安装在荧光粉胶槽6的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制；

荧光粉胶气压控制装置包括电动气压调节阀（例如：CK100DP电动气压调节阀）V-1， 安装在胶体通道1近喷头口处；雾化气体气压控制装置包括第二电动气压调节阀V-2，安装在雾化气体进气口5处。

上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块。温度控制模块采用模糊PID控制器、流速控制模块采用荧光粉胶喷涂精度控制器以及雾化气体气压控制模块采用喷涂均匀度控制器；模糊PID控制器用于根据实际温度偏差以及偏差变化率计算输出控制信号并发送给执行机构，达到控制荧光粉胶温度使荧光粉胶粘度降低并稳定在一个数值上的目的；喷涂精度控制器用于根据实际偏差计算输出控制信号调节第一电动气压调节阀V-1的开度，从而达到控制荧光粉胶流速的目的；喷涂均匀度控制器，用于根据实际偏差计算输出控制信号调节第二电动气压调节阀V-2的开度，从而达到控制雾化气体气压的目的。

恒温闭环控制系统如图4所示，模糊PID控制器利用接收到的温度偏差值和偏差变化率计算输出控制信号控制加热元件对荧光粉胶进行加热处理，温度检测元件检测当前荧光粉胶温度并将温度值反馈给模糊PID控制器中；

流速闭环控制系统如图5所示，首先设定荧光粉胶厚度值，喷涂精度控制器计算得出初始流速控制参数控制电动气压阀V-1，进行首次雾化喷涂。检测装置测量喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层厚度并反馈回喷涂精度控制器，喷涂精度控制器采用迭代学习算法利用厚度误差计算得出实际流速控制参数来调节第一电动气压调节阀V-1开度大小来控制荧光粉胶流速；

雾化气体气压闭环控制系统如图6所示，首先建立标准的荧光粉胶层模版，喷涂均匀度控制器计算得出初始雾化气体气压控制参数控制电动气压阀V-2，检测装置测量喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层图像，与标准荧光粉胶层模板进行模式匹配，将匹配得到的误差反馈回喷涂均匀度控制器，喷涂均匀度控制器采用迭代学习算法利用各点厚度误差计算得出实际雾化气体气压控制参数调节第二电动气压调节阀V-2开度大小来控制雾化气体气压。

如图3所示，所述高粘度荧光粉的雾化喷头控制方法包括以下步骤：

（1）操作人员根据经验设定荧光粉胶初始温度工作值、荧光粉胶初始流速工作值、雾化气体初始气压工作值和荧光粉胶层期望厚度值，并建立标准的荧光粉胶层模版；

（2）将环氧树脂胶等A胶与改性胺等B胶混合，混合后的荧光粉胶体粘度为6000Pa.s及以上；将混合后的荧光粉胶通入喷头荧光粉胶槽；通过加热元件（如电阻丝）把荧光粉胶加热到设定的初始温度工作值；

(3) 雾化气体气压控制模块根据设定的雾化气体初始气压工值，喷涂均匀度控制器利用初始控制参数通过控制电路打开电动气压调节阀门V-2，让雾化气体经过雾化进气口5进入雾化气体通道2。

（4）待步骤3 完成后，打开电动阀门V-3，荧光粉胶进入胶体通道1；流速控制模块根据荧光粉胶初始流速工作值转换为初始气压工作值，喷涂精度控制器利用初始控制参数通过控制电路打开电动气压调节阀门V-1，荧光粉胶从喷头流出，在喷头口处与雾化气体发生螺旋碰撞产生雾化效果，喷涂在LED芯片上。

（5）检测装置测量喷涂在LED芯片上荧光粉胶层的厚度以及均匀度，将测量得到的厚度值以及均匀度分布参数分别反馈到流速控制模块和雾化气体气压控制模块。流速控制模块和雾化气体气压控制模块根据反馈得到的偏差值实时调整控制参数，进行下一次的喷涂。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

Claims (8)

1.一种高粘度荧光粉的雾化设备，用于完成对高粘度荧光粉胶的雾化工序，包括喷头和上位机系统，其特征在于，喷头内部包括荧光粉胶槽、胶体通道、雾化气体通道、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道安装于雾化喷头的正中央，雾化气体通道安装于胶体通道的外围；雾化气体通道出口朝向胶体通道的中心轴，使雾化气体在胶体通道口与从胶体通道流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；温度控制模块分别连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，流速控制模块分别连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，雾化气体气压控制模块分别连接检测装置和雾化气体气压控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述胶体通道横截面为圆形，雾化气体通道的横截面为圆环形。

3.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述胶体通道位于雾化喷头的正中央，胶体通道为倒圆台形或圆柱形。

4.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述喷头恒温控制装置包括发热丝、热敏电阻和电动阀门，发热丝为加热元件，热敏电阻为温度检测元件，发热丝和热敏电阻安装在荧光粉胶槽的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制，电动阀门安装在荧光粉胶槽出口处。

5.根据权利要求4所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述荧光粉胶气压控制装置包括第一电动气压调节阀，用于对荧光粉胶进行气压精确控制；第一电动气压调节阀安装在荧光粉胶入口处，从而达到对荧光粉胶进行流速控制的目的。

6.根据权利要求4所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述雾化气体气压控制装置包括第二电动气压调节阀，用于对雾化气体进行气压精确控制；第二电动气压调节阀安装在雾化气体进气口处，从而达到控制雾化气体气压的目的。

7.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述检测装置包括激光测厚装置和机器视觉装置；所述激光测厚装置包括：

激光发射器，用于发射测量激光；传感器感光面，用于接收被测表面反射回来的测量激光；透镜，用于汇聚激光发射器所发射出来的测量激光；

所述机器视觉装置，用于LED支架的机器视觉定位和涂覆后荧光粉层的缺陷检测，包括：图像传感器，图像传感器采用cM0s传感器或者CCD传感器；视觉处理及控制模块，基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD；接口模块，采用基于总线的方式，包括工EEE1394a、usB或以太网。

8.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述上位机系统中，

温度控制模块包含模糊PID控制器和PID控制器，温度控制模块连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，控制喷头恒温控制装置对荧光粉胶进行加热恒温控制，实现对喷头内部荧光粉胶温度的精确控制，以降低并稳定喷头内部荧光粉胶的粘度；

流速控制模块包含喷涂精度控制器，流速控制模块连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，利用调节荧光粉胶气压从而改变荧光粉胶流速的原理，喷涂精度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整流速控制参数控制荧光粉胶气压控制装置对荧光粉胶进行气压恒定控制，以控制荧光粉胶的流速；

雾化气体气压控制模块包含喷涂均匀度控制器，雾化气体气压控制模块连接检测装置和雾化气体气压控制装置，喷涂均匀度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整雾化气体气压控制参数控制雾化气体气压控制装置对雾化气体的气压进行精确控制，以恒定雾化气体气压。