CN102500550A - 一种荧光粉筛选分级装置及其分级系统和分级方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于种荧光粉后处理技术领域，具体公开了一种荧光粉筛选分级装置及其分级系统和分级方法。该荧光粉筛选分级装置包括上部的圆柱形腔体和下部的漏斗状腔体，荧光粉被气体从其进料口带入腔体内部，同时开启辅助进气阀，荧光粉在自身重力、气流惯性场、辅助气流涡流场共同作用下，细料从细料出口分离出来被收集，粗料经粗料出口分离被收集起来，实现高精度分级。将多个筛选筛选分级装置串联起来就构成了分级系统。采用本发明，不仅可以有效降低荧光粉衰减，而且其分级精度更高。

Description

一种荧光粉筛选分级装置及其分级系统和分级方法

技术领域

本发明属于种荧光粉后处理技术领域，尤其是LED用荧光粉的筛选分级装置及其分级系统和分级方法。

背景技术

随着半导体LED照明技术的发展，LED被广泛应用于各种领域，包括背光单元、汽车、电信号、交通信号灯、照明装置等。特别是白光LED具有节能、环保、体积小等优点将成为新一代的照明光源而取代白炽灯、荧光灯、高压钠灯传统光源。

当前市场上主流的商品化白光LED是采用蓝光LED芯片加上黄、绿、红一种或多种荧光粉来实现的，其中荧光粉是制作该类白光LED必不可少的材料。荧光粉颗粒大小及其粒度分布均匀性直接会影响到白光LED的光色品质。“Particle Size Effect on the PackagingPerformance of YAG:Ce Phosphors in White LEDs”，Int.J.Appl.Ceram.Technol.，6[4]465-469(2009)。”文献中介绍了均匀地荧光粉粒度分布有利于封装后提升白光的均匀性，同时结果表明选用小粒径封装可节省用量降低成本，选用大粒径明显有助于提升亮度。而通常市场商品化销售的荧光粉粒径分布在1-30μm之间，在使用之前需要对一批不同粒径大小的荧光粉进行分级筛选，小粒径适用于0.01W-0.5W中小功率的LED器件封装，大粒径适用于0.5W以上的大功率器件封装。

为了解决同一批荧光粉粒径差别大的问题，目前荧光粉制造商普遍采用的方法是让荧光粉通过具有一定目数筛孔的筛面，粒径小于筛孔的荧光粉颗粒可通过筛面，同时要保证荧光粉颗粒与筛面具有保持一定形式的相对运动。相比传统的手动筛选，中国专利CN201791665和CN201776192中公开了两种自动化程度高、操作简单、劳动强度低的荧光粉筛选分级装置，但是荧光粉作为一种发光材料，自动筛选过程中不可避免的会与筛孔、筛面发生碰撞、摩擦而引起筛选分级后的荧光粉荧光强度降低。另一方面筛选小粒径(～10μm)荧光粉所用筛网的精确度要求很高且加工难度大。

流体分级方法作为一种高精度的颗粒分级方法被提出来，包括湿法和干法。其中，以水、乙醇等为流体介质的湿法分级方法存在荧光粉对介质敏感而造成荧光强度下降的风险，且易使荧光粉团聚。而以气体(空气)为流体媒介的干法分级原理被业界广为接受，大部分流体分级原理是利用荧光粉颗粒重力不同来分级，现有的基本结构如图1和2所示，颗粒从进料口10进入，在进风口20灌入一定压力的空气，让颗粒被气流往前带动，粒径越大的质量就越重，在越短的距离就由于其自身的重力而下落留在了分级装置内部，粒径小质量轻的颗粒就随气流从出料口30飘出。

但是，由于这类分级设备结构简单粗糙，仅适于粗粒分级(200～2000μm)，因为自然界中的空气本身就具有一定的浮力，颗粒小到一定程度时就不容易在重力作用下自然下落，无法实现分级。而且，其分级精度也相对较差，不适于精密分级，比如：需要将颗粒分为500μm以下和以下两级，但是得到的结果可能是下落留在分级装置内部的颗粒可能包括400μm及以上，其精度误差就达到了500-400/500＝20％。

因此，对于粒径较小的荧光粉颗粒，迫切需要一种分级容易、分级精度高、而且能够尽量避免荧光粉荧光强度降低的分级装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种分级精度更高、并能够有效降低荧光粉衰减的荧光粉分级装置，本发明的第二目的在于提供一种该分级装置对应的分级方法，本发明的第三目的在于提供一种该分级装置对应的分级系统。

为了实现本发明的第一发明目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种荧光粉筛选分级装置，包括一分级腔体，所述分级腔体由上部的圆柱形腔体和下部的漏斗状腔体构成；在所述圆柱形腔体的侧壁上开设有一进料口，所述进料口在其侧壁上的高度为圆柱形腔体高度的二分之一至四分之三之间，所述进料口的入口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为10-30度；在所述圆柱形腔体的顶部开设有一细料出口；在所述漏斗状腔体的底部开设有一个或多个粗料出口；在所述漏斗状腔体的侧壁上设置有一辅助进气口，所述辅助进气口的开口位置处于所述进料口的正对斜下方，所述辅助进气口的开口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为0-45度，所述辅助进气口的开口位置处于其侧壁的四分之一至四分之三之间。

所述的荧光粉筛选分级装置中，在所述进料口外接有一进料管道，所述进料管道材料包括金属材料或者高分子聚合物材料。

所述的荧光粉筛选分级装置中，所述圆柱形腔体的内壁半径为10厘米-150厘米，所述圆柱形腔体的高度是所述漏斗状腔体高度的0.125-1倍。

所述的荧光粉筛选分级装置中，所述进料口、细出料口、粗出料口、以及辅助进气口形状为圆形或正方形，所述圆形半径为0.5毫米-50毫米，所述正方形边长为0.5毫米-50毫米。

所述的荧光粉筛选分级装置中，所述分级腔体材料包括金属材料或者高分子聚合物材料。

为了实现本发明的第二发明目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种使用前述荧光粉筛选分级装置的分级方法：以气体为流体介质将荧光粉从进料口带入分级腔体内，并在辅助进气口灌入辅助气体，使荧光粉颗粒在气流和自身重力的作用下分级成粗细颗粒分别从细出料口和粗出料口分出。

所述的分级方法中，采用的气体为以下气体中的任一种、两种或者两种以上的混合气体：空气、氮气、氧气、二氧化碳、以及惰性气体。

所述的分级方法中，其进料口的外部施加的气压大小为0-1兆帕，其辅助进气口的外部施加的气压大小为0-1兆帕。

为了实现本发明的第三发明目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种根据前述荧光粉筛选分级装置制得的分级系统，包括多个串联在一起的所述荧光粉筛选分级装置。

其中，所述多个荧光粉筛选分级装置串联在一起，具体是：第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口通过一输料管道与第二级荧光粉筛选分级装置的进料口连通；并在第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口和第二级荧光粉筛选分级装置的进料口之间开设有一动力入气口。

本发明为了实现高精度分级，提高分级效果，在进料口对立方向设有一辅助进气口，从该辅助进气口进入的气体和进料口进入的气体在腔体内对流形成涡流，保证细颗粒悬浮在上方并由上方出料口分离出来。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、由于使用气流分级，对荧光粉无污染，不会造成荧光粉发光强度的下降。

2、荧光粉筛选分级装置易操作、构造简单、分级效率高，对于半导体封装企业易实现，实用性很强。

3、多个粗料出口可将粗料进一步细化，同时多级装置串联使用，有利于实现高精度分级。

4、筛选分级的细荧光粉使用可节省用量、降低成本，粗颗粒保证足够的发光强度。

附图说明

图1是现有水平型重力气流分级装置剖面示意图；

图2是现有垂直型重力气流分级装置剖面示意图；

图3是本发明一种荧光粉筛选分级装置的剖面示意图；

图4是本发明另一种荧光粉筛选分级装置的剖面示意图；

图5是本发明分级系统的剖面示意图。

图中：

10、进料口            20、进风口

30、出料口

1、分级腔体           11、圆柱形腔体

12、漏斗状腔体        13、进料口

14、辅助进气口        15、细料出口

16、粗料出口          2、进料管道

3、输料管道           4、动力入气口

5、控制阀门

具体实施方式

为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图与具体实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。

实施例1

如图3所示，本实施例公开了一种荧光粉筛选分级装置，包括一分级腔体1，分级腔体1由上部的圆柱形腔体11和下部的漏斗状腔体12构成，在圆柱形腔体11的侧壁上开设有一进料口13，进料口13在进料口13侧壁上的高度为圆柱形腔体11高度的二分之一至四分之三之间，进料口13的入口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为10-30度；在圆柱形腔体11的顶部开设有一细料出口15，在漏斗状腔体12的底部开设有一个粗料出口16；在漏斗状腔体12的侧壁上设置有一辅助进气口14，辅助进气口14的开口位置处于进料口13的正对斜下方，辅助进气口14的开口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为0-45度，辅助进气口14的开口位置处于其侧壁的四分之一至四分之三之间。

如图3所示，在进料口外接有一进料管道2，进料管道2的布线具体是可以是分级腔体1的外部形状、直线管道或其他方便的管道线路设计，它的材料为金属材料或者高分子聚合物材料，具体可包括金属钢类、铁类、合金类材料、高分子聚合物材料的一种或者多种组合。

其中，圆柱形腔体11的内壁半径为10厘米-150厘米，圆柱形腔体11的高度是漏斗状腔体12高度的0.125-1倍。

其中，进料口13、细出料口15、粗出料口16、以及辅助进气口14形状为圆形或正方形，所述圆形半径为0.5毫米-50毫米，所述正方形边长为0.5毫米-50毫米。

其中，分级腔体1的材料包括金属材料或者高分子聚合物材料，具体可包括金属钢类、铁类、合金类材料、高分子聚合物材料的一种或者多种组合。

本实施例还公开了上述荧光粉筛选分级装置的分级方法：以气体为流体介质将荧光粉从进料口13带入分级腔体1内，并在辅助进气口14灌入辅助气体，使荧光粉颗粒在气流和自身重力的作用下分级成粗细颗粒分别从细出料口14和粗出料口16分出。

在该分级方法中，采用的气体为以下气体中的任一种、两种或者两种以上的混合气体：空气、氮气、氧气、二氧化碳、以及惰性气体。

在该分级方法中，其进料口的外部施加的气压大小为0-1兆帕，其辅助进气口的外部施加的气压大小为0-1兆帕。

采用本实施例的装置和方法，可筛选粒径更小的荧光粉，而且精度更高，比如：

D50：8-9um，D100小于10um，粗料粒径大于10um，D50：11-13um，D100小于20um。

其中，分出来的细料荧光粉用于0.01W～0.5W输入功率的LED器件，粗料荧光粉用于0.5W及以上输入功率的LED器件。

实施例2

如图4所示，本实施与实施例1的区别在于：本实施例的分级腔体底部1设置有多个粗料出口16。腔体内部多个粗料出口16受到相同的涡流场仅是自身重力的差别，将粒径稍有差异的粉体也再次筛选为粒径分布范围更窄的粉体，实现更精细分级。

实施例3

本实施例是由多个前述实施例的分级装置构成的一个分级系统，如图5所示，它包括多个串联在一起的荧光粉筛选分级装置，具体是：第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口16通过一输料管道3与第二级荧光粉筛选分级装置的进料口13连通，并在第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出，16和第二级荧光粉筛选分级装置的进料口13之间开设有一动力入气口4，从而再次筛选分级实现更精细分级。

为了使得从动力入气口4进入的气体不能回流到第一荧光粉筛选分级装置中以便于下一级的气压控制，在第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口16处还设置有一个控制阀门5。

需要说明的是，本实施例附图仅仅示意性画出了两个分级装置串联的情况，依次类推还可以是两个以上的串联。因此，本实施例的附图并不能在数量上对本发明进行限定性解释。

相对于现有技术，本发明荧光粉进入分级腔体后在自身重力、气流惯性场、辅助气涡流场共同作用下，可实现荧光粉的高精度分级。将多级筛选分级装置串联使用可筛选宽范围的荧光粉体，对荧光粉自身亮度无任何损害，无污染。

本发明还可以具有多种实施例，如对于粒径范围分布很宽的荧光粉体可以将多级筛选分级装置串联将荧光粉体筛选分级成粒径分布窄的几个范围段。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种荧光粉筛选分级装置，包括一分级腔体，其特征在于：

所述分级腔体由上部的圆柱形腔体和下部的漏斗状腔体构成；

在所述圆柱形腔体的侧壁上开设有一进料口，所述进料口在其侧壁上的高度为圆柱形腔体高度的二分之一至四分之三之间，所述进料口的入口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为10-30度；

在所述圆柱形腔体的顶部开设有一细料出口；

在所述漏斗状腔体的底部开设有一个或多个粗料出口；

在所述漏斗状腔体的侧壁上设置有一辅助进气口，所述辅助进气口的开口位置处于所述进料口的正对斜下方，所述辅助进气口的开口方向倾斜向上并与其侧壁的横截面夹角为0-45度，所述辅助进气口的开口位置处于其侧壁的四分之一至四分之三之间。

2.根据权利要求1所述的荧光粉筛选分级装置，其特征在于：

在所述进料口外接有一进料管道，所述进料管道材料包括金属材料或者高分子聚合物材料。

3.根据权利要求1所述的荧光粉筛选分级装置，其特征在于：

所述圆柱形腔体的内壁半径为10厘米-150厘米；

所述圆柱形腔体的高度是所述漏斗状腔体高度的0.125-1倍。

4.根据权利要求1所述的荧光粉筛选分级装置，其特征在于：

所述进料口、细出料口、粗出料口、以及辅助进气口形状为圆形或正方形，所述圆形半径为0.5毫米-50毫米，所述正方形边长为0.5毫米-50毫米。

5.根据权利要求1所述的荧光粉筛选分级装置，其特征在于：

所述分级腔体材料包括金属材料或者高分子聚合物材料。

6.一种使用权利要求1至5所述的荧光粉筛选分级装置的分级方法，其特征在于：

以气体为流体介质将荧光粉从进料口带入分级腔体内，并在辅助进气口灌入辅助气体，使荧光粉颗粒在气流和自身重力的作用下分级成粗细颗粒分别从细出料口和粗出料口分出。

7.根据权利要求6所述的分级方法，其特征在于：

所述气体为以下气体中的任一种、两种或者两种以上的混合气体：空气、氮气、氧气、二氧化碳、以及惰性气体。

8.根据权利要求6所述的分级方法，其特征在于：

所述进料口的外部施加的气压大小为0-1兆帕；

所述辅助进气口的外部施加的气压大小为0-1兆帕。

9.一种根据权利要求1所述荧光粉筛选分级装置制得的分级系统，其特征在于：

该分级系统包括多个串联在一起的所述荧光粉筛选分级装置。

10.根据权利要求9所述的分级系统，其特征在于：

所述多个荧光粉筛选分级装置串联在一起，具体是：

第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口通过输料管道与第二级荧光粉筛选分级装置的进料口连通；

并在第一级荧光粉筛选分级装置的粗料出口和第二级荧光粉筛选分级装置的进料口之间开设有一动力入气口。

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