大功率白光LED雾化涂覆工艺及过程控制研究
大功率白色发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)具有高光效、能耗低和工作寿命长等特点，在照明行业中得到普及使用。荧光粉型白光LED是目前广泛使用的涂覆结构，其光学性能取决于荧光粉涂覆工艺，因此荧光粉涂覆工艺是LED封装中最重要的环节之一。雾化方法是未来最具发展前景的荧光粉涂覆方式之一，其本质是高粘度流体在扰动作用下导致表面波不稳定从而破碎分裂成不同形貌特征的微小流体，并且这些微小流体在小尺度固体表面上的分布和流动成形的过程。探究荧光粉胶溶液雾化流动过程和成形规律，设计对荧光粉液滴分布和尺寸均匀度进行分析的雾化涂覆模型，就可以指导荧光粉涂覆工艺和涂覆控制算法的设计。基于这一想法，本文以雾化方法为研究对象，对雾化涂覆工艺及过程控制工作开展如下研究： (1)探究了荧光粉胶溶液流动特性及相关物理表征，分析了在荧光粉胶雾化涂覆系统下微流体的流动铺展规律和挥发流动规律。根据雾化基本原理和荧光粉胶溶液雾化特性选择合适的雾化喷头，研究了雾化喷头中的液体、高速气流的流动规律以及荧光粉胶溶液的雾化流动规律，设计了对荧光粉液滴分布和尺寸均匀度进行分析的雾化涂覆模型，为后面设计新型荧光粉涂覆工艺和涂覆控制方法提供一定的理论和模型指导。 (2)针对目前制备非均匀曲面远离荧光粉层和图案化表面结构的依赖于复杂流程和精密设备的问题，提出了基于雾化方法实现的非均匀曲面远离荧光粉涂覆工艺和粗糙表面形貌荧光粉涂覆工艺。非均匀曲面远离荧光粉涂覆工艺制备的非均匀厚度远离荧光粉层，相比于球帽状荧光粉层极大改善空间颜色均匀性，将发光效率提升了4%以上。粗糙表面形貌的荧光粉涂覆工艺制备的粗糙出光面形貌荧光粉层，相比于光滑状的球帽状/平面状荧光粉层，粗糙出光面形貌的球帽状/平面状荧光粉层分别在约3500K白光COB-LED模组的发光效率分别提升了5.76%和3.37%，并且光通量分别提升了6.06%和3.86%。 (3)针对雾化方法实现的传统保形涂覆工艺难以保证制备不同CCT的涂覆作业时间一致性，以及存在荧光粉沉淀和涂覆环境变化导致同一批次LED模组CCT稳定性差的问题，提出了一种可以改善涂覆时间均衡性以及提高生产LED模组CCT稳定性的CCT自调节涂覆控制方法。
白色发光二极管;荧光粉雾化涂覆;工艺设计;过程控制
华南理工大学
硕士
控制科学与工程
胡跃明
2022
中文
TN312.8;TN305
2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）