一種高粘度熒光粉的霧化設(shè)備及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED熒光粉膠霧化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高粘度熒光粉的霧化設(shè)備 及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 白光LED是一種新型半導(dǎo)體全固態(tài)照明光源。與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比，這種新型光源 具有高效節(jié)能、壽命長(zhǎng)、體積小、綠色環(huán)保、使用安全等明顯優(yōu)勢(shì)，被公認(rèn)為是未來(lái)照明光源 之首選。
[0003] 隨著2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)藍(lán)光LED的發(fā)明，使得白光LED迅速得以發(fā)展。白光LED 封裝成為推動(dòng)國(guó)際半導(dǎo)體照明和顯示迅速發(fā)展的關(guān)鍵工藝，熒光粉涂覆是目前國(guó)際上實(shí)現(xiàn) 藍(lán)光LED向白光LED轉(zhuǎn)換并直接影響LED發(fā)光效率、均勻性、散熱性等品質(zhì)的關(guān)鍵工藝。國(guó)外 各大公司對(duì)相關(guān)工藝技術(shù)和核心裝備均采取嚴(yán)密保護(hù)政策。目前國(guó)內(nèi)大功率LED封裝熒光 粉涂覆工藝普遍采用點(diǎn)膠法和保形涂覆法，這兩種方法普遍存在涂覆厚度不均，出現(xiàn)色差、 出光效率低等問(wèn)題。因此人們迫切需要一種將高粘度熒光粉膠均勻霧化的工藝和控制方 法，使得噴涂在LED芯片上的熒光粉膠層厚度一致且厚度較薄，克服上述兩種方法的缺點(diǎn)。 本發(fā)明涉及一種高粘度熒光粉膠霧化工藝及控制方法，在現(xiàn)有的高精度霧化噴頭的基礎(chǔ) 上，增加了噴頭恒溫控制裝置，用于對(duì)噴頭中的熒光粉膠進(jìn)行恒溫控制，達(dá)到降低和穩(wěn)定噴 頭內(nèi)熒光粉膠粘度的目的;增加了噴頭內(nèi)對(duì)高壓氣流的霧化氣壓和對(duì)熒光粉膠流速的的閉 環(huán)控制裝置，達(dá)到對(duì)氣流氣壓和熒光粉膠流速的精確控制的目的，改善了目前高精度霧化 噴頭的霧化工藝。本發(fā)明將閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用在噴頭中，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的精確控制。本發(fā) 明大大改善目前市面上霧化噴頭的霧化工藝和性能，使該霧化噴頭對(duì)高粘度的熒光粉膠也 能產(chǎn)生較好的霧化效果，大大提高了熒光粉的涂覆精度，從而有效提高了白光LED的出光效 率等封裝質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高粘度熒光粉的霧化設(shè)備及其控制方法，在現(xiàn)有的高 精度霧化噴頭（例如:Ero-78i噴頭）的基礎(chǔ)上，增加了噴頭恒溫控制裝置，用于對(duì)噴頭中的 熒光粉膠進(jìn)行恒溫控制，達(dá)到降低和穩(wěn)定噴頭內(nèi)熒光粉膠粘度的目的；增加了噴頭內(nèi)對(duì)高 壓氣流的霧化氣壓和對(duì)熒光粉膠流速的的閉環(huán)控制裝置，達(dá)到對(duì)氣流氣壓和熒光粉膠流速 的精確控制的目的，改善了目前高精度霧化噴頭的霧化工藝。本發(fā)明將閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用 在噴頭中，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的精確控制，大大提尚了焚光粉的涂覆精度，從而有效提尚了白 光LED的出光效率等封裝質(zhì)量。
[0005] 本發(fā)明的目的至少通過(guò)如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種高粘度熒光粉的霧化設(shè)備，用于完成對(duì)高粘度熒光粉膠的霧化工序，包括噴 頭和上位機(jī)系統(tǒng)，噴頭內(nèi)部包括熒光粉膠槽、膠體通道、霧化氣體通道、噴頭恒溫控制裝置、 熒光粉膠氣壓控制裝置和霧化氣體氣壓控制裝置;膠體通道安裝于霧化噴頭的正中央，霧 化氣體通道安裝于膠體通道的外圍；霧化氣體通道出口朝向膠體通道的中心軸，使霧化氣 體在膠體通道口與從膠體通道流出的熒光粉膠發(fā)生螺旋碰撞，產(chǎn)生霧化效果;上位機(jī)系統(tǒng) 包括溫度控制模塊，流速控制模塊和霧化氣體氣壓控制模塊;溫度控制模塊分別連接熒光 粉噴頭和噴頭恒溫控制裝置，流速控制模塊分別連接檢測(cè)裝置和熒光粉膠氣壓控制裝置， 霧化氣體氣壓控制模塊分別連接檢測(cè)裝置和霧化氣體氣壓控制裝置。
[0007] 進(jìn)一步地，所述膠體通道橫截面為圓形，霧化氣體通道的橫截面為圓環(huán)形。
[0008] 進(jìn)一步地，所述膠體通道位于霧化噴頭的正中央，膠體通道為倒圓臺(tái)形或圓柱形。
[0009] 進(jìn)一步地，所述噴頭恒溫控制裝置包括發(fā)熱絲、熱敏電阻和電動(dòng)閥門(mén)V-3(例如： CWX-15N/Q)，發(fā)熱絲為加熱元件，熱敏電阻為溫度檢測(cè)元件，發(fā)熱絲和熱敏電阻安裝在熒光 粉膠槽的內(nèi)部，用于對(duì)熒光粉膠進(jìn)行恒溫控制，電動(dòng)閥門(mén)V-3安裝在熒光粉膠槽出口處。
[0010] 進(jìn)一步地，所述熒光粉膠氣壓控制裝置包括第一電動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥V-1 (例如：高速 連續(xù)可調(diào)可控的CK100DP電動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥），用于對(duì)熒光粉膠進(jìn)行氣壓精確控制；第一電動(dòng) 氣壓調(diào)節(jié)閥V-1安裝在熒光粉膠入口處，從而達(dá)到對(duì)熒光粉膠進(jìn)行流速控制的目的。
[0011] 進(jìn)一步地，所述霧化氣體氣壓控制裝置包括第二電動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥v-2(例如： CK100DP電動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥），用于對(duì)霧化氣體進(jìn)行氣壓精確控制；第二電動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥安裝 在霧化氣體進(jìn)氣口處，從而達(dá)到控制霧化氣體氣壓的目的。
[0012] 進(jìn)一步地，所述檢測(cè)裝置包括激光測(cè)厚裝置和機(jī)器視覺(jué)裝置;所述激光測(cè)厚裝置 包括:激光發(fā)射器，用于發(fā)射測(cè)量激光;傳感器感光面，用于接收被測(cè)表面反射回來(lái)的測(cè)量 激光;透鏡，用于匯聚激光發(fā)射器所發(fā)射出來(lái)的測(cè)量激光；
[0013] 所述機(jī)器視覺(jué)裝置，用于LED支架的機(jī)器視覺(jué)定位和涂覆后熒光粉層的缺陷檢測(cè)， 包括：圖像傳感器，圖像傳感器采用cMOs傳感器或者CCD傳感器;視覺(jué)處理及控制模塊，基于 FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD;接口模塊，采用基于總線的方式，包括工 EEE1394a、usB 或以太網(wǎng)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述上位機(jī)系統(tǒng)中，
[0015] 溫度控制模塊包含模糊PID控制器和PID控制器，溫度控制模塊連接熒光粉噴頭和 噴頭恒溫控制裝置，控制噴頭恒溫控制裝置對(duì)熒光粉膠進(jìn)行加熱恒溫控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭內(nèi) 部熒光粉膠溫度的精確控制，以降低并穩(wěn)定噴頭內(nèi)部熒光粉膠的粘度；
[0016] 流速控制模塊包含噴涂精度控制器，流速控制模塊連接檢測(cè)裝置和熒光粉膠氣壓 控制裝置，利用調(diào)節(jié)熒光粉膠氣壓從而改變熒光粉膠流速的原理，噴涂精度控制器利用檢 測(cè)裝置的反饋信息在線調(diào)整流速控制參數(shù)控制熒光粉膠氣壓控制裝置對(duì)熒光粉膠進(jìn)行氣 壓恒定控制，以控制熒光粉膠的流速；
[0017] 霧化氣體氣壓控制模塊包含噴涂均勻度控制器，霧化氣體氣壓控制模塊連接檢測(cè) 裝置和霧化氣體氣壓控制裝置，噴涂均勻度控制器利用檢測(cè)裝置的反饋信息在線調(diào)整霧化 氣體氣壓控制參數(shù)控制霧化氣體氣壓控制裝置對(duì)霧化氣體的氣壓進(jìn)行精確控制，以恒定霧 化氣體氣壓。
[0018] 用于上述一種高粘度熒光粉的霧化噴頭的控制方法，包括以下步驟：
[0019] 7.1將混合好的熒光粉膠通入熒光粉膠通道，通過(guò)噴頭恒溫控制裝置把熒光粉膠 加熱到設(shè)定的工作溫度；
[0020] 7.2待步驟7.1完成后，將霧化氣體通入霧化氣體通道，通過(guò)噴頭霧化氣體氣壓控 制裝置控制霧化氣體到設(shè)定的工作氣壓；
[0021] 7.3待步驟7.2完成后，打開(kāi)電動(dòng)閥門(mén)，如果是當(dāng)前噴涂是首次噴涂，則使用各控制 器設(shè)定的初始控制參數(shù)進(jìn)行熒光粉膠噴涂；如果當(dāng)前噴涂過(guò)程不是首次噴涂，則使用步驟 7.5所測(cè)得的上一次噴涂完成后熒光粉膠層厚度參數(shù)以及使用步驟7.6所測(cè)得的上一次噴 涂完成后熒光粉膠層均勻度分布參數(shù)與當(dāng)前待噴涂相對(duì)應(yīng)的初始控制參數(shù)，使用迭代學(xué)習(xí) 控制算法計(jì)算得出的噴涂精度控制器流速實(shí)際控制參數(shù)和噴涂均勻度控制器霧化氣體氣 壓實(shí)際控制參數(shù)進(jìn)行熒光粉膠噴涂；
[0022] 7.4使用步驟7.3所計(jì)算得到的實(shí)際控制參數(shù)，控制噴頭完成當(dāng)前熒光粉膠噴涂工 作；
[0023] 7.5待步驟7.4完成后，通過(guò)基于激光三角測(cè)量法得到熒光粉膠層厚度分布的方法 檢測(cè)出當(dāng)前LED芯片表面噴涂的熒光粉膠層的厚度分布；
[0024] 7.6待步驟7.5完成后，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)裝置檢測(cè)出當(dāng)前LED芯片表面噴涂的熒 光粉膠層的均勻度分布，即是否存在噴涂不規(guī)則等缺陷問(wèn)題；
[0025] 7.7待步驟7.6完成后，通過(guò)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)當(dāng)前熒光粉膠溫度并反饋給模糊 PID控制器，模糊PID控制器通過(guò)接收到的溫度偏差以及溫度偏差率計(jì)算得出PID控制器的 實(shí)際溫度控制參數(shù)，控制加熱元件對(duì)熒光粉膠進(jìn)行相應(yīng)加熱工作；
[0026] 7.8判斷是否完成噴涂，如果未完成，則轉(zhuǎn)到步驟7.3;如果完成，則結(jié)束。
[0027] 進(jìn)一步地，步驟7.3中，
[0028]所述噴頭恒溫控制裝置采用模糊PID控制算法，溫度控制模塊中