[发明专利]一种LED荧光胶的力学损伤检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种LED荧光胶的力学损伤检测装置及方法，包括拉伸实验装置、激光发射装置和光致发光采集装置；所述拉伸实验装置的夹具固定样品的两端，用于样品拉伸实验；所述激光发射装置用于发射激光照射样品，当激光照射样品时会激发样品的荧光粉进行光致发光；所述光致发光采集装置用于采集光致发光的反射光信号；本发明通过同时采集荧光粉/硅胶复合材料在外加载荷条件下的光致发光信号与光致发热信号，来反应其力学损伤演变过程，且装置操作简单，灵活性高，实验成本低。

技术领域

本发明公开了一种LED荧光胶的力学损伤检测装置及方法，涉及复合材料力学性能表征技术研究领域。

背景技术

LED具有光效好、效率高、寿命长和可靠性高等优点，已经普遍运用在各种照明领域，且具有广阔的发展前景。LED荧光胶作为白光LED封装的重要复合材料，因其具有优良的材料特性，而普遍的运用于各行各业。深入研究复合材料的力学性能，依据其性能来设计材料的运用，以提高复合材料使用的可靠性与安全性能。LED荧光胶通常涂敷在LED蓝光芯片上，是白光LED光转换的重要封装材料。当LED工作时，由于LED荧光胶和LED蓝光芯片之间的热膨胀系数不匹配，热-机械应力不可避免地会在LED荧光胶内部，以及和LED蓝光芯片界面上形成并积累，这种应力会导致复合材料损伤以及界面分层等失效。LED荧光胶内的裂缝和空隙在材料界面周围开始分层，这样外界的空气和水分可以穿透LED荧光胶，形成各种界面区域，这些区域的产生可导致管腔退化和材料破裂，最终影响白光LED封装的性能和可靠性。因此研究在外部载荷下LED荧光胶的力学性能是提高白光LED封装的性能和可靠性重要手段。

随着LED照明技术的发展，目前研究LED荧光胶力学损伤的技术手段大都是利用力学实验测量（如，抗拉、抗压、剪切等实验）和利用宏-细观多尺度耦合有限元实验装置，用有限元软件建立复合材料的三维模型，对模型进行网格划分与施加约束，模拟复合材料的拉伸变形行为，提取应力应变曲线，准确预测复合材料的塑性变形过程中的力学性能。很少利用LED荧光胶的光致发光与光致发热特征来表征其力学损伤。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种LED荧光胶的力学损伤检测装置及方法，测量LED荧光胶在应力作用条件下的光致发光与光致发热特征，再结合相同时刻由拉伸实验得到的拉力与位移实验数据计算样品的力学性能杨氏模量与拉伸强度，可深入研究复合材料力学性能的演变过程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种LED荧光胶的力学损伤检测装置，包括：拉伸实验装置、激光发射装置和光致发光采集装置；所述的光致发光采集装置包括积分球测试系统和套筒，所述套筒底部开方形通孔，所述的套筒的方形通孔下方设置拉伸实验装置，所述套筒的右端设置积分球测试系统，所述积分球测试系统的右端设置激光发射装置；所述拉伸实验装置的夹具固定样品的两端，用于样品拉伸实验，样品的中部位于套筒的方形通孔内，样品中心与激光照射点重合；所述激光发射装置用于发射激光照射样品，当激光照射样品时会激发样品的荧光粉进行光致发光；所述光致发光采集装置用于采集光致发光的反射光信号。

进一步的，所述套筒的右侧圆形通孔与积分球测试系统的左侧通孔相配合，组成防漏光装置，左侧通孔大小与套筒外圆直径大小相同，所述的防漏光装置用于反射激光的无损传播。

进一步的，还包括光致发热采集装置，所述光致发热采集装置包括红外热像仪；所述套筒左侧圆形通孔与红外热像仪相配合，左侧圆形通孔大小与红外热像仪的探头直径相同，所述光致发热采集装置用于采集激光照射样品的光致发热信号。

进一步的，所述红外热像仪固定于位移台上，所述位移台作垂直于水平面方向上的移动调节，所述支撑架还用于支撑套筒，支撑架与红外热像仪安装于位移台上，通过位移台调整红外热像仪与套筒的位置，测试时满足在同一条光路上。