[发明专利]自由剪切湍流阵列无损解聚及精密分级LED荧光粉的方法

说明书

本发明公开了一种自由剪切湍流阵列无损解聚及精密分级LED荧光粉的方法。本发明通过分布式高速射流阵列构建空间大尺度湍流涡来解聚、悬浮荧光粉颗粒，同时根据荧光粉颗粒气流跟随性结合分级轮附近的流动调制对其进行精密分级、收集，最终实现对荧光粉颗粒的多级筛选。本发明适用性较强，结构实现和流动控制方便，可以实现荧光颗粒粉粒径无损解聚和精密分级，荧光粉中心粒径在3‑30um范围可控，且离散度小，荧光粉发光效率高。

技术领域

本发明属于气溶胶技术、颗粒技术及材料技术领域，涉及一种利用自由剪切湍流阵列无损解聚及精密分级荧光粉的方法。

背景技术

微米及纳米颗粒团聚是自然界的普遍现象并在工程实际应用中广泛存在，颗粒团聚即可以被利用，如纳米材料制备、超声团聚除尘等等，也可能成为工程应用需要解决的问题，如纳米气溶胶药物弥散、荧光粉的解聚等。近来，随着绿色能源技术的发展，LED技术以其在能耗、光源亮度方面的巨大优势逐渐替代了传统灯源。而LED灯的性能很大程度上取决于荧光粉的微观表面形貌完好程度、粒径分布和解聚弥散的情况，荧光粉颗粒表面形貌越完整、解聚越充分、分级越精密粒径分布越集中，则LED灯的性能越好。因此，可以说LED灯的生产制造过程中，如何充分解聚并精密分级荧光粉，同时最大限度保护荧光粉颗粒表面微观形貌是LED的核心技术，对所制造LED整体性能和节能水平至关重要。

现有的粉体材料解聚与分级技术，如湿法球磨、高压气流粉碎等，主要采用物料相互碰撞进行粉碎，以此来降低磨损，提高解聚效率，而针对分级则有分级轮、离心式旋风分离器等，这些技术装备早在粉体颗粒材料的大规模工程制备中广泛应用。尽管如此，现有技术主要利用粉体物料的相互碰撞进行解聚，显然这个不符合保护荧光粉颗粒表面微观形貌的要求，同时，这些现有设备基本是不锈钢等金属材料制成，表面没有针对荧光粉的需要进行处理，在解聚与分级中不可避免导致对荧光粉颗粒表面的污染；其次，目前的单一依靠分级轮进行的粉体分级技术相对荧光粉的精密分级要求还是比较粗糙的，即分级轮所得的荧光粉粒径分布往往离散度过大，会导致LED灯能效的降低；最后，由于分级轮的分离效率高，成本低等特点，很适合荧光粉分级时采用，但前提是需要对分级轮的表面进行处理，而像分级轮这样复杂的表面几何结构，又是材料涂层制备中的难点。

针对上述问题，本发明提出一种利用自由剪切湍流阵列无损解聚及精密分级荧光粉的方法，设计了新型无球磨气流精密分级技术和立体空间分布式湍流涡系结构发生装置，解决了传统湿法球磨以及高压气流粉碎对荧光粉颗粒表面的破坏和污染问题，实现荧光粉粒径分布的精确调控。

发明内容

本发明的目的是针对传统湿法球磨及高压气流粉碎等荧光粉解聚和分级技术易于破坏和污染荧光粉颗粒表面的不足，提供了一种利用自由剪切湍流阵列无损解聚及精密分级荧光粉颗粒的方法。该方法通过分布式高速射流阵列构建空间大尺度湍流涡来解聚、悬浮荧光粉颗粒，同时根据荧光粉颗粒气流跟随性结合分级轮附近的流动调制对其进行精密分级、收集，最终实现对荧光粉颗粒的多级筛选。

为实现上述发明目的，本发明是在分级机内腔的下部设多个非径向空间均匀分布的湍流涡发生喷嘴，湍流涡发生喷嘴与内腔圆柱壁面的接触面中心同在一个水平面内，喷嘴流向中心线和比分级机内腔圆柱壁面S1直径更小且与之同心的圆柱面S2相切，湍流涡发生喷嘴出口垂直方向分量向上；而在分级轮附近区域设有与下部喷嘴切向方向水平分量相反的流动调制喷嘴，流动调制喷嘴也是非径向沿内腔中心线空间均匀分布；湍流涡发生喷嘴与流动调制喷嘴各由一根环形汇管相连，汇管上设有压缩气体总进口，通过该进口与压缩气源相连；分级轮位于分级机内腔上部，与单级分级机出口相连，在分级机内腔上部另设有给料口，底部设有荧光粉颗粒收集器；分级机内腔壁面、分级轮表面都利用微弧氧化技术生成陶瓷涂层，防止荧光粉被金属离子污染，提高荧光粉发光效率。