CN105728220B - 一种高粘度荧光粉的雾化设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高粘度荧光粉的雾化设备及其控制方法。本发明在现有的高精度雾化喷头的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对高压气流的雾化气压和对荧光粉胶流速的的闭环控制装置，达到对气流气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本发明将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制。本发明大大改善目前市面上雾化喷头的雾化工艺和性能，使该雾化喷头对高粘度的荧光粉胶也能产生较好的雾化效果，大大提高了荧光粉的喷涂精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。

Description

一种高粘度荧光粉的雾化设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及LED荧光粉胶雾化技术领域，具体涉及一种高粘度荧光粉的雾化设备及其控制方法。
背景技术
白光LED是一种新型半导体全固态照明光源。与传统照明技术相比，这种新型光源具有高效节能、寿命长、体积小、绿色环保、使用安全等明显优势，被公认为是未来照明光源之首选。
随着2014年诺贝尔物理学奖蓝光LED的发明，使得白光LED迅速得以发展。白光LED封装成为推动国际半导体照明和显示迅速发展的关键工艺，荧光粉涂覆是目前国际上实现蓝光LED向白光LED转换并直接影响LED发光效率、均匀性、散热性等品质的关键工艺。国外各大公司对相关工艺技术和核心装备均采取严密保护政策。目前国内大功率LED封装荧光粉涂覆工艺普遍采用点胶法和保形涂覆法，这两种方法普遍存在涂覆厚度不均，出现色差、出光效率低等问题。因此人们迫切需要一种将高粘度荧光粉胶均匀雾化的工艺和控制方法，使得喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层厚度一致且厚度较薄，克服上述两种方法的缺点。本发明涉及一种高粘度荧光粉胶雾化工艺及控制方法，在现有的高精度雾化喷头的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对高压气流的雾化气压和对荧光粉胶流速的的闭环控制装置，达到对气流气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本发明将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制。本发明大大改善目前市面上雾化喷头的雾化工艺和性能，使该雾化喷头对高粘度的荧光粉胶也能产生较好的雾化效果，大大提高了荧光粉的涂覆精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高粘度荧光粉的雾化设备及其控制方法，在现有的高精度雾化喷头(例如：EFD-781喷头)的基础上，增加了喷头恒温控制装置，用于对喷头中的荧光粉胶进行恒温控制，达到降低和稳定喷头内荧光粉胶粘度的目的；增加了喷头内对高压气流的雾化气压和对荧光粉胶流速的的闭环控制装置，达到对气流气压和荧光粉胶流速的精确控制的目的，改善了目前高精度雾化喷头的雾化工艺。本发明将闭环控制系统应用在喷头中，实现对被控对象的精确控制，大大提高了荧光粉的涂覆精度，从而有效提高了白光LED的出光效率等封装质量。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种高粘度荧光粉的雾化设备，用于完成对高粘度荧光粉胶的雾化工序，包括喷头和上位机系统，喷头内部包括荧光粉胶槽、胶体通道、雾化气体通道、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道安装于雾化喷头的正中央，雾化气体通道安装于胶体通道的外围；雾化气体通道出口朝向胶体通道的中心轴，使雾化气体在胶体通道口与从胶体通道流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；温度控制模块分别连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，流速控制模块分别连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，雾化气体气压控制模块分别连接检测装置和雾化气体气压控制装置。
进一步地，所述胶体通道横截面为圆形，雾化气体通道的横截面为圆环形。
进一步地，所述胶体通道位于雾化喷头的正中央，胶体通道为倒圆台形或圆柱形。
进一步地，所述喷头恒温控制装置包括发热丝、热敏电阻和电动阀门V-3(例如：CWX-15N/Q)，发热丝为加热元件，热敏电阻为温度检测元件，发热丝和热敏电阻安装在荧光粉胶槽的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制，电动阀门V-3安装在荧光粉胶槽出口处。
进一步地，所述荧光粉胶气压控制装置包括第一电动气压调节阀V-1(例如：高速连续可调可控的CK100DP电动气压调节阀)，用于对荧光粉胶进行气压精确控制；第一电动气压调节阀V-1安装在荧光粉胶入口处，从而达到对荧光粉胶进行流速控制的目的。
进一步地，所述雾化气体气压控制装置包括第二电动气压调节阀V-2(例如：CK100DP电动气压调节阀)，用于对雾化气体进行气压精确控制；第二电动气压调节阀安装在雾化气体进气口处，从而达到控制雾化气体气压的目的。
进一步地，所述检测装置包括激光测厚装置和机器视觉装置；所述激光测厚装置包括：激光发射器，用于发射测量激光；传感器感光面，用于接收被测表面反射回来的测量激光；透镜，用于汇聚激光发射器所发射出来的测量激光；
所述机器视觉装置，用于LED支架的机器视觉定位和涂覆后荧光粉层的缺陷检测，包括：图像传感器，图像传感器采用cM0s传感器或者CCD传感器；视觉处理及控制模块，基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD；接口模块，采用基于总线的方式，包括工EEE1394a、usB或以太网。
进一步地，所述上位机系统中，
温度控制模块包含模糊PID控制器和PID控制器，温度控制模块连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，控制喷头恒温控制装置对荧光粉胶进行加热恒温控制，实现对喷头内部荧光粉胶温度的精确控制，以降低并稳定喷头内部荧光粉胶的粘度；
流速控制模块包含喷涂精度控制器，流速控制模块连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，利用调节荧光粉胶气压从而改变荧光粉胶流速的原理，喷涂精度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整流速控制参数控制荧光粉胶气压控制装置对荧光粉胶进行气压恒定控制，以控制荧光粉胶的流速；
雾化气体气压控制模块包含喷涂均匀度控制器，雾化气体气压控制模块连接检测装置和雾化气体气压控制装置，喷涂均匀度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整雾化气体气压控制参数控制雾化气体气压控制装置对雾化气体的气压进行精确控制，以恒定雾化气体气压。
用于上述一种高粘度荧光粉的雾化喷头的控制方法，包括以下步骤：
7.1将混合好的荧光粉胶通入荧光粉胶通道，通过喷头恒温控制装置把荧光粉胶加热到设定的工作温度；
7.2待步骤7.1完成后，将雾化气体通入雾化气体通道，通过喷头雾化气体气压控制装置控制雾化气体到设定的工作气压；
7.3待步骤7.2完成后，打开电动阀门，如果是当前喷涂是首次喷涂，则使用各控制器设定的初始控制参数进行荧光粉胶喷涂；如果当前喷涂过程不是首次喷涂，则使用步骤7.5所测得的上一次喷涂完成后荧光粉胶层厚度参数以及使用步骤7.6所测得的上一次喷涂完成后荧光粉胶层均匀度分布参数与当前待喷涂相对应的初始控制参数，使用迭代学习控制算法计算得出的喷涂精度控制器流速实际控制参数和喷涂均匀度控制器雾化气体气压实际控制参数进行荧光粉胶喷涂；
7.4使用步骤7.3所计算得到的实际控制参数，控制喷头完成当前荧光粉胶喷涂工作；
7.5待步骤7.4完成后，通过基于激光三角测量法得到荧光粉胶层厚度分布的方法检测出当前LED芯片表面喷涂的荧光粉胶层的厚度分布；
7.6待步骤7.5完成后，通过机器视觉检测装置检测出当前LED芯片表面喷涂的荧光粉胶层的均匀度分布，即是否存在喷涂不规则等缺陷问题；
7.7待步骤7.6完成后，通过温度检测元件检测当前荧光粉胶温度并反馈给模糊PID控制器，模糊PID控制器通过接收到的温度偏差以及温度偏差率计算得出PID控制器的实际温度控制参数，控制加热元件对荧光粉胶进行相应加热工作；
7.8判断是否完成喷涂，如果未完成，则转到步骤7.3；如果完成，则结束。
进一步地，步骤7.3中，
所述喷头恒温控制装置采用模糊PID控制算法，温度控制模块中的模糊PID控制器利用接收到的温度偏差以及温度偏差率，通过模糊推理决策整定PID控制器参数，在线调整PID控制器的三个参数kp，ki，kd的论域范围；
所述荧光粉胶气压控制装置采用迭代学习控制算法，流速控制模版中的喷涂精度控制器通过上一次喷涂的荧光粉胶层厚度与设定的厚度所得到的误差值调节第一电动气压调节阀的阀门开度；
所述雾化气体气压控制装置采用迭代学习控制算法，雾化气体气压控制模块中的喷涂均匀度控制器通过上一次喷涂的荧光粉胶层图像与模版荧光粉胶层图像进行模式匹配得到误差值调节第二电动气压调节阀的阀门开度。
进一步地，所述模糊PID控制算法包括以下步骤：
9.1操作人员根据经验设定温度工作值以及PID控制器的初始温度控制参数kp0、ki0、kd0；
9.2根据所测出的上一次荧光粉胶温度与设定温度工作值，计算出上一次的温度误差e和误差变化率ec；
9.3确定PID三个参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系；
9.4根据步骤9.2所得到的偏差e和偏差变化率ec，模糊PID控制器使用模糊PID控制算法对三个温度控制参数进行在线计算整定，输出得到PID控制器温度控制参数的修正量Δkp、Δki、Δkd；
9.5根据初始温度控制参数kp0、ki0、kd0及三个温度控制参数的修正量Δkp、Δki、Δkd，计算得出PID控制器的实际温度控制参数后，由此实际温度控制参数控制加热元件对荧光粉胶进行相应加热工作；
9.6热敏电阻检测当前荧光粉胶温度，用于步骤9.2中得出偏差e和偏差变化率ec。
进一步地，所述喷涂精度控制器采用的迭代学习控制算法包括以下步骤：
10.1根据设定的喷涂厚度值，计算出当前喷涂精度控制器的初始流速控制参数值；
10.2根据所测出的上一次荧光粉胶层的厚度分布与设定的喷涂厚度值，计算出上一次荧光粉胶喷涂的厚度偏差；
10.3根据步骤10.2所得到的厚度偏差，使用迭代学习控制算法，计算出喷涂精度控制器流速控制参数的修正量；
10.4根据步骤10.1和步骤10.3所得到的初始流速控制参数值及流速控制参数的修正量，计算得到喷涂精度控制器的实际流速控制参数，并根据该实际流速控制参数值控制第一电动气压调节阀V-1的增益；
10.5利用检测装置测量喷涂在LED芯片表面的荧光粉胶层厚度，用于步骤10.2中计算出厚度偏差。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明所提出的雾化设备及其控制方法，可以应用于大功率白光LED高粘度荧光粉胶雾化过程中，可以通过精确控制雾化喷头内荧光粉胶的温度、气压和雾化气体的气压达到均匀雾化的目的，使LED芯片上的荧光粉胶层厚度达到均匀。本发明在目前现有的雾化喷头设备的基础上，集成了喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置，使喷头可以适用于高粘度荧光粉胶的雾化，同时增加的三个闭环控制系统实现对被控对象的精确控制，从而提高了喷头的雾化效果。
附图说明
图1是本发明喷头截面结构示意图。
图2是本发明喷头的俯瞰结构示意图。
图3是具体实施方式中高粘度荧光粉胶雾化工艺流程图。
图4是实施方式中荧光粉胶喷头恒温闭环控制框图。
图5是实施方式中喷头内荧光粉胶流速闭环控制框图。
图6是实施方式中喷头内雾化气体气压闭环控制框图。
具体实施方式
以上内容已经对本发明作了充分的说明，为了对本发明的技术特征和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种高粘度荧光粉的雾化喷头及其控制方法,用于完成对高粘度荧光粉胶的雾化工序，其特征在于喷头内部包括荧光粉胶槽6、胶体通道1、雾化气体通道2、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道1安装于雾化喷头的正中央，雾化气体通道2安装于胶体通道1的外围；雾化气体通道2出口朝向胶体通道1的中心轴，使雾化气体在胶体通道1口与从胶体通道1流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；温度控制模块分别连接荧光粉喷头和喷头恒温控制装置，流速控制模块分别连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，雾化气体气压控制模块分别连接检测装置和雾化气体气压控制装置。
如图2所示，为一种高粘度荧光粉的雾化喷头俯瞰结构示意图。其中包括胶体通道1，雾化气体通道2，雾化气体进气口5和荧光粉胶槽6。
喷头恒温控制装置包括发热丝3、热敏电阻4和电动阀门V-3，发热丝3为加热元件，热敏电阻4为温度检测元件，发热丝3和热敏电阻4安装在荧光粉胶槽6的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制；
荧光粉胶气压控制装置包括电动气压调节阀(例如：CK100DP电动气压调节阀)V-1,安装在胶体通道1近喷头口处；雾化气体气压控制装置包括电动气压调节阀V-2,安装在雾化气体进气口5处。
上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块。温度控制模块采用模糊PID控制器、流速控制模块采用荧光粉胶喷涂精度控制器以及雾化气体气压控制模块采用喷涂均匀度控制器；模糊PID控制器用于根据实际温度偏差以及偏差变化率计算输出控制信号并发送给执行机构，达到控制荧光粉胶温度使荧光粉胶粘度降低并稳定在一个数值上的目的；喷涂精度控制器用于根据实际偏差计算输出控制信号调节电动气压调节阀V-1的开度，从而达到控制荧光粉胶流速的目的；喷涂均匀度控制器，用于根据实际偏差计算输出控制信号调节电动气压调节阀V-2的开度，从而达到控制雾化气体气压的目的。
恒温闭环控制系统如图4所示，模糊PID控制器利用接收到的温度偏差值和偏差变化率计算输出控制信号控制加热元件对荧光粉胶进行加热处理，温度检测元件检测当前荧光粉胶温度并将温度值反馈给模糊PID控制器中；
流速闭环控制系统如图5所示，首先设定荧光粉胶厚度值，喷涂精度控制器计算得出初始流速控制参数控制电动气压阀V-1，进行首次雾化喷涂。检测装置测量喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层厚度并反馈回喷涂精度控制器，喷涂精度控制器采用迭代学习算法利用厚度误差计算得出实际流速控制参数来调节第一电动气压调节阀V-1开度大小来控制荧光粉胶流速；
雾化气体气压闭环控制系统如图6所示，首先建立标准的荧光粉胶层模版，喷涂均匀度控制器计算得出初始雾化气体气压控制参数控制电动气压阀V-2，检测装置测量喷涂在LED芯片上的荧光粉胶层图像，与标准荧光粉胶层模板进行模式匹配，将匹配得到的误差反馈回喷涂均匀度控制器，喷涂均匀度控制器采用迭代学习算法利用各点厚度误差计算得出实际雾化气体气压控制参数调节第二电动气压调节阀V-2开度大小来控制雾化气体气压。
如图2所示，所述高粘度荧光粉胶雾化喷头的控制方法包括以下步骤：
(1)将混合好的荧光粉胶注入喷头荧光粉胶通道、打开雾化气体进气口；
(2)设定荧光粉胶温度工作值和荧光粉胶层厚度工作值，并建立标准的荧光粉胶层模版；
(3)通过步骤(5)所测得的荧光粉胶实际温度值以及喷涂在LED芯片表面荧光粉胶层厚度分布和均匀度分布，使用模糊PID控制算法计算出PID控制器的实际控制参数值，使用荧光粉胶学习控制算法以及雾化气体气压学习控制算法分别计算得出喷涂精度控制器和喷涂均匀度控制器的实际控制参数值；
(4)使用步骤(3)所计算得到的各个控制器的控制参数值分别控制荧光粉胶温度、流速以及雾化气体气压，完成当前LED芯片的高精度雾化喷涂过程；
(5)待步骤(4)完成后，检测当前喷头内荧光粉胶温度以及LED芯片表面喷涂的荧光粉胶层厚度分布和均匀度分布，并把这些参数用于步骤(3)的计算中。
上述模糊PID控制算法如图4所示，包括以下步骤：
(1)操作人员根据经验设定温度工作值以及PID控制器的初始温度控制参数kp0、ki0、kd0；
(2)根据所测出的上一次荧光粉胶温度与设定温度工作值，计算出上一次的温度误差e和误差变化率ec；
(3)确定PID三个参数与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系；
(4)根据步骤(2)所得到的偏差e和偏差变化率ec，模糊PID控制器使用模糊PID控制算法对三个温度控制参数进行在线计算整定，输出得到PID控制器温度控制参数的修正量Δkp、Δki、Δkd；
(5)根据初始温度控制参数kp0、ki0、kd0及三个温度控制参数的修正量Δkp、Δki、Δkd，计算得出PID控制器的实际温度控制参数kp、ki、kd后，由此实际温度控制参数控制加热元件对荧光粉胶进行相应加热工作；
(6)热敏电阻(即温度检测元件)检测当前荧光粉胶温度，用于步骤(2)中得出偏差e和偏差变化率ec，重复步骤(2)至步骤(6)，形成一个模糊PID恒温控制系统。
上述喷头内荧光粉胶流速学习控制算法如图5所示，包括以下步骤：
(1)根据设定的喷涂厚度值，计算出当前喷涂精度控制器的初始流速控制参数值；
(2)根据所测出的上一次荧光粉胶层的厚度分布与设定的喷涂厚度值，计算出上一次荧光粉胶喷涂的厚度偏差；
(3)根据步骤(2)所得到的厚度偏差，使用迭代学习控制算法，计算出喷涂精度控制器流速控制参数的修正量；
(4)根据步骤(1)和步骤(3)所得到的初始流速控制参数值及流速控制参数的修正量，计算得到喷涂精度控制器的实际流速控制参数，并根据该实际流速控制参数值控制电动气压调节阀V-1的增益；
(5)利用检测装置测量喷涂在LED芯片表面的荧光粉胶层厚度，用于步骤(2)中计算出厚度偏差，重复步骤(2)至步骤(5)，构成对荧光粉胶流速的闭环控制。
上述雾化气体气压学习控制算法如图6所示，包括以下步骤：
(1)建立标准的荧光粉胶层模版，计算出当前喷涂均匀度控制器的初始雾化气体气压控制参数值；
(2)根据所测出的上一次荧光粉胶层的均匀度分布与标准荧光粉胶层模版进行模式匹配，计算出上一次荧光粉胶喷涂的均匀度偏差；
(3)根据步骤(2)所得到的均匀度偏差，使用迭代学习控制算法，计算出喷涂均匀度控制器雾化气体气压控制参数的修正量；
(4)根据步骤(1)和步骤(3)所得到的初始雾化气体气压控制参数值及控制参数的修正量，计算得到喷涂均匀度控制器的实际雾化气体气压控制参数，并根据该实际控制参数值控制电动气压调节阀V-2的增益；
(5)利用检测装置测量喷涂在LED芯片表面的荧光粉胶层均匀度，用于步骤(2)中计算出厚度偏差，重复步骤(2)至步骤(5)，构成对雾化气体气压的闭环控制。
作为实例，如图3，一种高粘度荧光粉雾化喷头的控制方法包括以下步骤：
(1)操作人员根据经验设定荧光粉胶初始温度工作值、荧光粉胶初始流速工作值、雾化气体初始气压工作值和荧光粉胶层期望厚度值，并建立标准的荧光粉胶层模版；
(2)将环氧树脂胶等A胶与改性胺等B胶混合，混合后的荧光粉胶体粘度为6000Pa.s及以上；将混合后的荧光粉胶通入喷头荧光粉胶槽；通过加热元件(如电阻丝)把荧光粉胶加热到设定的初始温度工作值；
(3)雾化气体气压控制模块根据设定的雾化气体初始气压工值，喷涂均匀度控制器利用初始控制参数通过控制电路打开电动气压调节阀门V-2，让雾化气体经过雾化进气口5进入雾化气体通道2。
(4)待步骤3完成后，打开电动阀门V-3，荧光粉胶进入胶体通道1；流速控制模块根据荧光粉胶初始流速工作值转换为初始气压工作值，喷涂精度控制器利用初始控制参数通过控制电路打开电动气压调节阀门V-1，荧光粉胶从喷头流出，在喷头口处与雾化气体发生螺旋碰撞产生雾化效果，喷涂在LED芯片上。
(5)检测装置测量喷涂在LED芯片上荧光粉胶层的厚度以及均匀度，将测量得到的厚度值以及均匀度分布参数分别反馈到流速控制模块和雾化气体气压控制模块。流速控制模块和雾化气体气压控制模块根据反馈得到的偏差值实时调整控制参数，进行下一次的喷涂。
通过上位机系统中的温度控制模块、流速控制模块和雾化气体气压控制模块计算得出当前喷头的实际控制参数，进行本次喷涂。其具体算法如下：
根据设定的初始温度工作值，温度控制模块中的PID控制器计算出当前初始控制参数kp0、ki0、kd0，通过喷头恒温控制装置把荧光粉胶加热到设定的初始温度工作值，利用温度检测元件测量荧光粉胶实际温度值并反馈到温度控制模块中的模糊PID控制器，模糊PID控制器利用接收到的温度偏差以及温度偏差率，通过模糊PID控制算法在线调整PID控制器的三个参数kp，ki，kd的论域范围，得到PID控制器三个参数的修正量Δkp、Δki、Δkd，从而计算得出PID控制的实际控制参数。
根据设定的喷涂厚度，流速控制模块中的喷涂精度控制器计算出当前初始控制参数，并利用该初始控制参数控制完成当前喷涂过程；根据检测装置所测出的上一次荧光粉胶层的厚度分布与设定的喷涂厚度，计算出上一次荧光粉胶喷涂的厚度偏差；喷涂精度控制器利用上一次荧光粉胶喷涂的厚度偏差，采用迭代学习控制算法，计算出喷涂精度控制器的控制参数修正量，从而计算得出流速控制模块中的喷涂精度控制器的实际控制参数。
根据建立的标准荧光粉胶层模版，雾化气体气压控制模块中的雾化均匀度控制器计算出当前初始控制参数，并利用该初始控制参数控制完成当前雾化过程；根据检测装置所测出的上一次荧光粉胶层的均匀度分布与标准荧光粉胶层模版进行模式匹配，计算出上一次荧光粉胶喷涂的均匀度偏差；喷涂均匀度控制器利用上一次荧光粉胶喷涂的均匀度偏差，采用迭代学习控制算法，计算出喷涂均匀度控制器的控制参数修正量，从而计算得出雾化气体气压控制模块中的雾化均匀度控制器的实际控制参数。
上述迭代学习算法可以使用不同的学习算子,目标就是使得荧光粉涂层的厚度精度提高。例如,使用“PID型”迭代学习算法如下:
其中,t为时间,Uk为初始控制参数向量,包括:PID控制器初始控制参数、雾化气体初始气压控制参数和荧光粉胶初始流速控制参数；Uk+1为当前各个控制模块的实际控制参数向量；Ek为上一次荧光粉涂层的厚度误差向量；φ、Υ、Ψ分别P型、I型、D型学习矩阵且有界，根据φ、Υ、Ψ是否取零矩阵，式(1)可变为开闭环P型、PI型、PD型、PID型迭代学习控制算法。

Claims (5)

1.一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述高粘度荧光粉的雾化设备，包括喷头和上位机系统，喷头内部包括荧光粉胶槽、胶体通道、雾化气体通道、喷头恒温控制装置、荧光粉胶气压控制装置和雾化气体气压控制装置；胶体通道安装于喷头的正中央，雾化气体通道安装于胶体通道的外围；雾化气体通道出口朝向胶体通道的中心轴，使雾化气体在胶体通道口与从胶体通道流出的荧光粉胶发生螺旋碰撞，产生雾化效果；上位机系统包括温度控制模块，流速控制模块和雾化气体气压控制模块；所述上位机系统中，温度控制模块包含模糊PID控制器和PID控制器，温度控制模块连接喷头和喷头恒温控制装置，控制喷头恒温控制装置对荧光粉胶进行加热恒温控制，实现对喷头内部荧光粉胶温度的精确控制，以降低并稳定喷头内部荧光粉胶的粘度；流速控制模块包含喷涂精度控制器，流速控制模块连接检测装置和荧光粉胶气压控制装置，利用调节荧光粉胶气压从而改变荧光粉胶流速的原理，喷涂精度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整流速控制参数控制荧光粉胶气压控制装置对荧光粉胶进行气压恒定控制，以控制荧光粉胶的流速；雾化气体气压控制模块包含喷涂均匀度控制器，雾化气体气压控制模块连接检测装置和雾化气体气压控制装置，喷涂均匀度控制器利用检测装置的反馈信息在线调整雾化气体气压控制参数控制雾化气体气压控制装置对雾化气体的气压进行精确控制，以恒定雾化气体气压；所述喷头恒温控制装置包括发热丝、热敏电阻和电动阀门，发热丝为加热元件，热敏电阻为温度检测元件，发热丝和热敏电阻安装在荧光粉胶槽的内部，用于对荧光粉胶进行恒温控制，电动阀门安装在荧光粉胶槽出口处；所述荧光粉胶气压控制装置包括第一电动气压调节阀，用于对荧光粉胶进行气压精确控制；第一电动气压调节阀安装在荧光粉胶出口处，从而达到对荧光粉胶进行流速控制的目的；所述雾化气体气压控制装置包括第二电动气压调节阀，用于对雾化气体进行气压精确控制；第二电动气压调节阀安装在雾化气体进气口处，从而达到控制雾化气体气压的目的；所述检测装置包括激光测厚装置和机器视觉装置。
2.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述胶体通道横截面为圆形，雾化气体通道的横截面为圆环形。
3.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于所述胶体通道为倒圆台形或圆柱形。
4.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于：
所述激光测厚装置包括：激光发射器，用于发射测量激光；传感器感光面，用于接收被测表面反射回来的测量激光；透镜，用于汇聚激光发射器所发射出来的测量激光。
5.根据权利要求1所述的一种高粘度荧光粉的雾化设备，其特征在于
所述机器视觉装置，用于LED支架的机器视觉定位和涂覆后荧光粉层的缺陷检测，包括：图像传感器，图像传感器采用cM0s传感器或者CCD传感器；视觉处理及控制模块，基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD；接口模块，采用基于总线的方式，包括IEEE1394a、USB或以太网。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI621482B (zh) * 2016-09-26 2018-04-21 東台精機股份有限公司 具有三維列印金屬功能的噴頭模組及電腦數値控制加工裝置
CN107138319A (zh) * 2017-06-27 2017-09-08 广东天润自动化科技有限公司 一种通过视觉对流体定量输出进行控制的方法及系统
CN108091596A (zh) * 2017-12-29 2018-05-29 广东晶科电子股份有限公司 一种led荧光粉胶点胶方法及装置
CN108962798A (zh) * 2018-08-03 2018-12-07 华南理工大学 三基色rgb-led全自动荧光粉胶高速智能涂覆设备及方法
CN111045458B (zh) * 2019-12-25 2021-07-20 华南理工大学 一种非牛顿流体微涂覆系统及控制方法
CN111025911A (zh) * 2019-12-25 2020-04-17 华南理工大学 一种基于自抗扰控制的荧光粉胶微涂覆系统及方法
JP7142733B2 (ja) 2021-01-05 2022-09-27 イー インク コーポレイション 電気光学ディスプレイを生産するプロセス

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB386101A (en) * 1925-12-12 1933-01-12 August Pahl Apparatus for producing coatings from lacquers, stand oils, lacquer paints, stand oil paints and rust protective paints
CN202410919U (zh) * 2011-10-28 2012-09-05 深圳翠涛自动化设备股份有限公司 一种荧光粉抗沉淀雾化式喷胶系统的喷雾阀及喷胶系统
CN202725381U (zh) * 2012-07-10 2013-02-13 高密市益丰机械有限公司 一种空气雾化农药喷雾嘴
CN103128041A (zh) * 2013-02-07 2013-06-05 华南理工大学 一种全自动荧光粉涂覆工艺及设备
CN205613609U (zh) * 2016-04-30 2016-10-05 华南理工大学 一种高粘度荧光粉的雾化设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB386101A (en) * 1925-12-12 1933-01-12 August Pahl Apparatus for producing coatings from lacquers, stand oils, lacquer paints, stand oil paints and rust protective paints
CN202410919U (zh) * 2011-10-28 2012-09-05 深圳翠涛自动化设备股份有限公司 一种荧光粉抗沉淀雾化式喷胶系统的喷雾阀及喷胶系统
CN202725381U (zh) * 2012-07-10 2013-02-13 高密市益丰机械有限公司 一种空气雾化农药喷雾嘴
CN103128041A (zh) * 2013-02-07 2013-06-05 华南理工大学 一种全自动荧光粉涂覆工艺及设备
CN205613609U (zh) * 2016-04-30 2016-10-05 华南理工大学 一种高粘度荧光粉的雾化设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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大功率LED蓝白光转换关键封装技术研究;郭琪伟;《中国博士学位论文全文数据库》;20141215;论文正文第54-56页

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