[发明专利]一种基于3D打印原理的LED荧光粉涂覆方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及LED荧光粉涂覆技术领域，尤其涉及一种基于3D打印原理的LED荧光粉涂覆方法及系统。

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、长寿命、小体积、易维护、绿色环保、使用安全、耐候性好等领先优势，被公认为是未来照明光源之首选。

白光LED封装是推动国际半导体照明和显示迅速发展的关键工艺，而荧光粉涂敷是目前国际上实现蓝光LED向白光LED转换的主流技术。而荧光粉涂覆的厚度不均是造成白光LED角向色温差异的主要原因。目前，大功率LED荧光粉涂覆工艺主要是用点胶法和喷涂法两种方法实现的，而这两种传统控制方法都无法保证在大规模的工业生产下，每一次荧光粉涂覆量的一致性，即荧光粉层的涂覆厚度每一次都有细微差别。从而使得生产出的大功率白光LED无法有效提高白光LED封装的热阻分散性、色品一致性、出光效率等封装质量。3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

本发明在现有涂覆工艺的基础上，增加了真空搅拌除泡装置用于简化现有涂覆工艺，有效清除荧光粉胶混合后含有的微小气泡；增加了喷头恒温控制装置用于对压电荧光粉喷头进行恒温控制，达到降低和稳定所述压电荧光粉喷头内的荧光粉胶粘度的目的；基于3D打印的原理，使用压电荧光粉喷头(例如EFD公司生产的PICO系列压电喷头)把荧光粉层打印到LED芯片，使其克服传统涂覆工艺的缺点，达到高精度高均匀度的涂覆效果。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于3D打印原理的LED荧光粉涂覆方法及系统，能有效提高荧光粉涂覆量和涂覆厚度的一致性，提高白光LED的光源品质和成品率，具体技术方案如下。

一种基于3D打印原理的LED荧光粉涂覆系统，用于完成LED芯片上的荧光粉层厚度及形状的保型涂覆工序，包括下位机系统和上位机系统，下位机系统包括压电荧光粉喷头和xyz轴运动平台；上位机系统包括涂覆控制模块和运动控制模块；所述下位机系统还包括喷头恒温控制装置和真空搅拌除泡装置，上位机系统还包括除泡控制模块；涂覆控制模块分别连接压电荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，除泡控制模块连接真空搅拌除泡装置，运动控制模块连接xyz轴运动平台，压电荧光粉喷头安装在xyz轴运动平台上；通过涂覆控制模块和运动控制模块基于3D打印原理控制压电荧光粉喷头在LED芯片上涂覆所述荧光粉层。

进一步优选的，所述压电荧光粉喷头使用压电陶瓷，通过压电陶瓷的形变将喷头内部的荧光粉胶挤压出喷头外部，用于喷涂荧光粉胶。

进一步优选的，所述喷头恒温控制装置包括发热丝和热敏电阻，发热丝和热敏电阻安装在所述压电荧光粉喷头的内部或外部，用于对所述压电荧光粉喷头进行恒温控制。

进一步优选的，所述真空搅拌除泡装置包括：荧光粉胶容器，用于存储待涂覆的荧光粉胶；电动搅拌棒，电动搅拌棒从所述荧光粉胶容器开口伸入荧光粉胶容器中，用于搅拌荧光粉胶；空气阀门，空气阀门安装在所述荧光粉胶容器开口，用于抽出荧光粉胶容器内的空气；通过空气阀门把装有待涂覆荧光粉胶的荧光粉胶容器内部的空气抽出，形成真空环境，在真空环境下电动搅拌棒不断的搅拌，把装置内荧光粉胶的气泡从装置的底部搅拌到荧光粉胶表面最终消除。

进一步优选的，xyz轴运动平台采用伺服电机和直线电机，用于控制所述压电荧光粉喷头在xyz轴方向上移动。

进一步优选的，涂覆控制模块，用于控制压电荧光粉喷头涂覆过程中荧光粉微滴大小、喷涂数量和控制喷头恒温控制装置对压电荧光粉喷头进行加热恒温控制，从而降低和稳定喷头内部荧光粉胶的粘度；所诉运动控制模块用于控制xyz轴运动平台对压电荧光粉喷头进行xyz轴向的移动；所述除泡控制模块，用于控制真空搅拌除泡装置对刚混合完成的荧光粉胶进行除泡工序。

一种使用上述基于3D打印原理的LED荧光粉涂覆系统的涂覆方法，其中涂覆控制模块控制压电荧光粉喷头每次喷出的荧光粉胶微滴的大小及数量；运动控制模块通过控制xyz轴运动平台移动从而控制压电荧光粉喷头每次喷出的荧光粉胶微滴的涂覆位置，具体包括以下步骤：

4.1在上位机系统设定待涂覆LED芯片位置、大小，荧光粉层的形状和厚度信息，然后计算得出压电荧光粉喷头每次喷出的荧光粉胶微滴的大小及数量的控制参数与压电荧光粉喷头的荧光粉层3D打印喷涂路径控制参数；