[發明專利]一種基于3D打印原理的LED熒光粉涂覆方法及系統

無效

• 申請號: 201410387682.6
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104226568A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 郭琪偉;李致富;胡躍明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B05D5/06
• 分類號: B05D5/06;B05C19/04;B05C19/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及LED熒光粉涂覆技術領域，尤其涉及一種基于3D打印原理的LED熒光粉涂覆方法及系統。

背景技術

白光LED是一種新型半導體全固態照明光源。與傳統照明技術相比，這種新型光源具有高效節能、長壽命、小體積、易維護、綠色環保、使用安全、耐候性好等領先優勢，被公認為是未來照明光源之首選。

白光LED封裝是推動國際半導體照明和顯示迅速發展的關鍵工藝，而熒光粉涂敷是目前國際上實現藍光LED向白光LED轉換的主流技術。而熒光粉涂覆的厚度不均是造成白光LED角向色溫差異的主要原因。目前，大功率LED熒光粉涂覆工藝主要是用點膠法和噴涂法兩種方法實現的，而這兩種傳統控制方法都無法保證在大規模的工業生產下，每一次熒光粉涂覆量的一致性，即熒光粉層的涂覆厚度每一次都有細微差別。從而使得生產出的大功率白光LED無法有效提高白光LED封裝的熱阻分散性、色品一致性、出光效率等封裝質量。3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

本發明在現有涂覆工藝的基礎上，增加了真空攪拌除泡裝置用于簡化現有涂覆工藝，有效清除熒光粉膠混合后含有的微小氣泡；增加了噴頭恒溫控制裝置用于對壓電熒光粉噴頭進行恒溫控制，達到降低和穩定所述壓電熒光粉噴頭內的熒光粉膠粘度的目的；基于3D打印的原理，使用壓電熒光粉噴頭(例如EFD公司生產的PICO系列壓電噴頭)把熒光粉層打印到LED芯片，使其克服傳統涂覆工藝的缺點，達到高精度高均勻度的涂覆效果。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種基于3D打印原理的LED熒光粉涂覆方法及系統，能有效提高熒光粉涂覆量和涂覆厚度的一致性，提高白光LED的光源品質和成品率，具體技術方案如下。

一種基于3D打印原理的LED熒光粉涂覆系統，用于完成LED芯片上的熒光粉層厚度及形狀的保型涂覆工序，包括下位機系統和上位機系統，下位機系統包括壓電熒光粉噴頭和xyz軸運動平臺；上位機系統包括涂覆控制模塊和運動控制模塊；所述下位機系統還包括噴頭恒溫控制裝置和真空攪拌除泡裝置，上位機系統還包括除泡控制模塊；涂覆控制模塊分別連接壓電熒光粉噴頭和噴頭恒溫控制裝置，除泡控制模塊連接真空攪拌除泡裝置，運動控制模塊連接xyz軸運動平臺，壓電熒光粉噴頭安裝在xyz軸運動平臺上；通過涂覆控制模塊和運動控制模塊基于3D打印原理控制壓電熒光粉噴頭在LED芯片上涂覆所述熒光粉層。

進一步優選的，所述壓電熒光粉噴頭使用壓電陶瓷，通過壓電陶瓷的形變將噴頭內部的熒光粉膠擠壓出噴頭外部，用于噴涂熒光粉膠。

進一步優選的，所述噴頭恒溫控制裝置包括發熱絲和熱敏電阻，發熱絲和熱敏電阻安裝在所述壓電熒光粉噴頭的內部或外部，用于對所述壓電熒光粉噴頭進行恒溫控制。

進一步優選的，所述真空攪拌除泡裝置包括：熒光粉膠容器，用于存儲待涂覆的熒光粉膠；電動攪拌棒，電動攪拌棒從所述熒光粉膠容器開口伸入熒光粉膠容器中，用于攪拌熒光粉膠；空氣閥門，空氣閥門安裝在所述熒光粉膠容器開口，用于抽出熒光粉膠容器內的空氣；通過空氣閥門把裝有待涂覆熒光粉膠的熒光粉膠容器內部的空氣抽出，形成真空環境，在真空環境下電動攪拌棒不斷的攪拌，把裝置內熒光粉膠的氣泡從裝置的底部攪拌到熒光粉膠表面最終消除。

進一步優選的，xyz軸運動平臺采用伺服電機和直線電機，用于控制所述壓電熒光粉噴頭在xyz軸方向上移動。

進一步優選的，涂覆控制模塊，用于控制壓電熒光粉噴頭涂覆過程中熒光粉微滴大小、噴涂數量和控制噴頭恒溫控制裝置對壓電熒光粉噴頭進行加熱恒溫控制，從而降低和穩定噴頭內部熒光粉膠的粘度；所訴運動控制模塊用于控制xyz軸運動平臺對壓電熒光粉噴頭進行xyz軸向的移動；所述除泡控制模塊，用于控制真空攪拌除泡裝置對剛混合完成的熒光粉膠進行除泡工序。

一種使用上述基于3D打印原理的LED熒光粉涂覆系統的涂覆方法，其中涂覆控制模塊控制壓電熒光粉噴頭每次噴出的熒光粉膠微滴的大小及數量；運動控制模塊通過控制xyz軸運動平臺移動從而控制壓電熒光粉噴頭每次噴出的熒光粉膠微滴的涂覆位置，具體包括以下步驟：

4.1在上位機系統設定待涂覆LED芯片位置、大小，熒光粉層的形狀和厚度信息，然后計算得出壓電熒光粉噴頭每次噴出的熒光粉膠微滴的大小及數量的控制參數與壓電熒光粉噴頭的熒光粉層3D打印噴涂路徑控制參數；