[发明专利]全自动LED荧光粉涂覆设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光机电一体化中LED生产设备技术领域，具体是指全自动LED荧光粉涂覆设备及其控制方法。

 

技术背景

由于“蓝光芯片+YAG荧光粉”产生白光LED的制作方法，其成本最低，实用性强，已成为目前市场产品的主流。将以蓝宝石为衬底的LED芯片应用于半导体照明领域，必须经过复杂封装工艺和制造流程包括固晶、键合、荧光粉涂覆、塑封成型、分光分色和测试分选编带等，才能将LED发出的蓝光转换为白光。荧光粉涂覆作为实现LED蓝光向白光转换的关键工艺之一，直接影响LED发光效率和光均匀性。

荧光粉涂覆设备是白光LED生产过程中的关键设备之一，主要用于完成退LED芯片的荧光粉涂覆工艺，精确控制荧光粉的涂覆区域、涂覆量和涂覆厚度。目前，国内广泛采用的是半自动化的点胶机，由于其上料和下料由人工完成，因此其效率很低；其次，其采用的是自由点胶法来完成涂覆工艺，研究发现，自由流动的荧光粉胶形成的荧光粉层的厚度和浓度是不均匀的，从而影响白光LED 的照明品质，形成类似色圈或色斑现象。当前我国尚无全自动、工艺先进的荧光粉涂覆设备的自主研制开发，国外对关键技术和核心装备－全自动荧光粉涂覆等采取封锁政策。我国LED企业很难买到工艺先进的全自动涂覆设备。因此，关键工艺和设备受制于人，导致即使进口LED芯片，也无法生产出国外采用先进涂覆工艺生产的高品质LED模组。制造装备的缺乏严重制约了大功率LED的发展和制造工艺的改进，解决我国LED封装工艺和装备产业链的完整性问题势在必行。

 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种采用雾化喷涂工艺的全自动荧光粉涂覆设备及其控制方法。该荧光粉涂覆设备实现料盘的自动上料、LED的自动视觉定位、雾化喷涂及自动下料，该设备能采用基于迭代学习的荧光粉层喷涂均匀度和厚度控制方法，解决荧光粉层喷涂均匀度和厚度控制技术难题。

本发明的目的通过下述方案实现： 

一种全自动LED荧光粉涂覆设备包括机架，所述机架下方固定有主控制箱和工控机主机，所述机架顶端安装有XYZ轴运动平台、料盘拖动机构、喷头控制箱、废料盒和清洁海绵，所述料盘拖动机构位于XYZ轴运动平台的Z轴工作区域下方，所述废料盒和清洁海绵位于料盘拖动机构的侧边、且在XYZ轴运动平台的Z轴工作区域范围内，所述料盘拖动机构的左侧安装有上料装置、右侧安装有下料装置，所述XYZ轴运动平台上方安装有防护板筋，所述主控制箱中安装有控制电路，所述XYZ轴运动平台的Z轴移动滑块上安装有喷涂装置和图像采集装置，所述喷头控制箱上方固定有工控机的键盘和显示屏，所述控制电路、图像采集装置分别与工控机主机相连接。

进一步的，所述XYZ轴运动平台包括X方向传动丝杆及X方向伺服电机、Y方向传动丝杆及Y方向伺服电机和Z方向传动丝杆及Z方向伺服电机，所述X方向伺服电机、Y方向伺服电机和Z方向伺服电机分别固定在X方向支架、Y方向支架和Z方向支架上，所述X方向支架上连接有X轴左限位开关、X轴右限位开关和X轴零点开关，所述Y方向支架上连接有Y轴前限位开关、Y轴后限位开关和Y轴零点开关，所述Z方向支架上连接有Z轴上限位开关、Z轴下限位开关和Z轴零点开关，所述X方向伺服电机、Y方向伺服电机和Z方向伺服电机通过伺服驱动器与控制电路相连接，所述X轴左限位开关、X轴右限位开关、Y轴前限位开关、Y轴后限位开关、Z轴上限位开关和Z轴下限位开关分别用于X方向伺服电机、Y方向伺服电机和Z方向伺服电机运行极限位置的确定，当控制电路检测到这些限位开关的信号时，电机就不能再沿当前方向运行，只能沿其反方向运行，X轴零点开关、Y轴零点开关、和Z轴零点开关分别用于X方向伺服电机、Y方向伺服电机和Z方向伺服电机初始化零点位置的确定，所述X轴左限位开关、X轴右限位开关、X轴零点开关、Y轴前限位开关、Y轴后限位开关、Y轴零点开关、Z轴上限位开关、Z轴下限位开关和Z轴零点开关直接与控制电路相连接。