CN107123724B - 一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置。装置包括加热装置（1）、上压模基体（2）、上压模（3）、围坝（4）、下压模基体（5）、可调压直流电源（6）、压电材料（7）、弹性变形薄片（8）、分离膜（9）。基于该装置的模压方法，通过调节可调压直流电源（6）的电压大小和方向，压电材料（7）产生不同程度的变形，弹性变形薄片（8）变形形成不同曲面形状的荧光膜片模压面，制备具有不同曲面的荧光膜片。本发明可控制性强，通过检测生产膜片的曲面形状的偏差值，根据偏差值调节输入电压的大小和方向，可快速补偿荧光膜片生产的偏差值，提高荧光膜片的生产质量和良品率，极大提高小批量、多型号膜片的生产效率。

Description

一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置

技术领域

本发明涉及LED封装领域，尤其涉及一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置。

背景技术

传统白光LED封装工艺是将荧光粉与胶体混合后直接涂覆在LED芯片上，但这种封装工艺存在制作效率较低、运营成本较高等缺点，而且采用该工艺生产的LED产品均存在诸多难以克服的缺陷，例如，光衰较快、色温空间分布不均匀、有较明显的色漂移以及其光品质难以控制等问题。为避免上述不足，白光LED远程荧光粉封装技术被提出，其技术特点是将荧光粉与LED芯片在空间上分离开，其技术方案是将荧光粉涂敷在远离LED芯片的光学膜、透明灯罩或透镜等光学组件上，可有效提升LED照明品质、改善光效、降低衰减以及减少色漂移。

荧光膜片是远程荧光封装技术常用的产品，广泛应用于LED球泡灯、LED蜡烛灯、LED筒灯、LED日光灯管等。目前荧光膜片的制备方法有模压法、旋涂法、喷涂法等。旋涂法可将表面具有微结构的基板作为母体，在高速旋转的母体基板上点入混合荧光粉的光学胶体，便可以得到厚度均匀的具有母体微结构的荧光膜片。但旋涂法所制备荧光膜片一般为平面形状，难以制备具有曲面形状的荧光膜片。喷涂法将混合荧光粉的光学胶体通过喷涂的方式制备成荧光膜片，可通过调节掩模板来控制不同区域的荧光膜片厚度，得到曲面荧光膜片。但喷涂法存在喷涂头易堵塞、制备效率较低、掩模板制造成本较高等缺点。模压法将混合荧光粉的光学胶体注入模具中，保压固化得到荧光膜片，具有生产效率高、产品一致性好等特点，易于批量化生产。但模压法模具成本高，无法满足荧光膜片小批量、多样化的生产需求。

在荧光膜片的实际应用中，不同封装灯具具有不同的光色空间分布需求，对所使用的荧光膜片曲面形状也有不同的要求。因此，目前缺乏可快速调整所制备荧光膜片的曲面形状的制备方法。

压电效应是一种电能和机械能相互转换的效应，其原理是，对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。目前商业化应用的压电材料，在未通电时有平面形状和曲面形状两种。如果将直流电压加在压电材料上，压电材料则会产生与相应电压对应的位移变形。将压电材料装配于荧光膜片模压模具中，便可根据生产膜片的曲面要求，调节压电材料的输入电压，实现不同曲面荧光膜片的模压生产。

本发明针对现有可快速调整所生产整荧光膜片的曲面形状的制备方法的缺乏，提出一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置。采用本发明的方法和装置，可电控变化所生产荧光膜片的曲面形状，满足小批量多种类荧光膜片的模压生产需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有荧光膜片模压法无法快速变化所生产膜片曲面形状的不足，提供一种电控变曲面荧光膜片模压方法及装置。传统荧光膜片模压方法，模压模具一旦加工完成，模压曲面形状便不可变化。若所生产荧光膜片曲面形状要求发生变化，则只能通过再加工新的模压模具来满足新的荧光膜片模压曲面要求，生产周期较长，模具成本较高。本发明通过弹性变形薄片组合压电材料作为模压曲面，可根据所生产荧光膜片曲面的变化，调节作用在压电材料上的电压大小和方向，形成满足要求的模压曲面，极大地提高了生产效率和成本。

本发明通过如下技术方案实现。

一种电控变曲面荧光膜片模压装置，包括加热装置、上压模基体、上压模、围坝、下压模基体、可调压直流电源、压电材料、弹性变形薄片、分离膜；

所述加热装置装配在上压模基体的内部，可实现对上压模基体和上压模的温度控制；所述上压模连接在上压模基体的下端面，上压膜基体可带动上压模上下运动实现模压；

所述下压模基体具有与上压模的宽度大小相等的凹型槽；所述可调压直流电源在下压模基体的凹槽内，靠近下压模基体的底部；所述弹性变形薄片覆盖安装在下压模基体的凹槽口端面，弹性变形薄片的两端边缘固定在下压模基体上；所述压电材料连接在弹性变形薄片底部的中心区域，弹性变形薄片未连接有压电材料的一面为荧光膜片模压面；所述压电材料的两端具有电极，分别连接在可调压直流电源的正负极；所述围坝设置在下压模基体的凹槽的边缘，位于下压模基体的上端面；所述分离膜横跨放置在下压模基体的凹槽的上面，边缘在围坝上；

所述上压模基体和下压模基体之间通过导轨进行连接。

进一步地，未合模时，所述上压模基体与下压模基体分开；合模工作时，所述上压模基体通过在导轨上运动靠近下压模基体进行合模。

进一步地，所述围坝用于辅助荧光膜片成型。

进一步地，所述可调压直流电源输出的电压大小的调节范围为0～500V，电压方向包括正向或反向。

进一步地，所述压电材料的厚度为0.1～5mm。

进一步地，所述弹性变形薄片的材料为具有弹性变形的金属材料，包括不锈钢、铜或铝。

进一步地，所述弹性变形薄片的厚度为0.1～3mm。

进一步地，所述弹性变形薄片的荧光膜片模压面表面光滑，粗糙度范围为Ra0.8～Ra1.6um。

进一步地，所述分离膜的厚度为0.05～0.2mm。

基于所述装置的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，包括如下步骤：

(1)将荧光粉和光学胶体混合，真空去除气泡，配制成荧光胶；

(2)加热装置预热上压模基体和上压模；

(3)根据所需荧光膜片的曲面要求，初步调节可调压直流电源的电压大小和方向；

(4)在可调压直流电源输入电压的作用下，压电材料产生变形，从而带动弹性变形薄片产生特定曲面的变形，形成具有所需曲面形状的荧光膜片模压曲面；

在可调压直流电源特定电压的作用下，压电材料产生特定的变形；压电材料特定的变形带动弹性变形薄片产生特定的变形，弹性变形薄片特定的变形形成具有特定曲面形状的荧光膜片模压面，特定曲面形状的荧光膜片模压面可模压成型特定曲面形状的荧光膜片；

(5)在荧光膜片模压曲面上覆盖分离膜，再在荧光膜片模压曲面的边缘放置围坝，在围坝中央点入荧光胶；

(6)上压模基体带动上压模向下运动，模压未固化的荧光胶，上压膜与弹性变形薄片和围坝靠近闭合，加热装置将上压模与弹性变形薄片和围坝构成的闭合空间中的荧光胶加热并保温；

(7)保温完成后降温，上压模基体带动上压模向上运动，上压模与弹性变形薄片和围坝分离，取出模压固化好的荧光膜片；

进一步地，步骤(1)中，所述荧光粉与光学胶体的质量比为1:10～1:2。

进一步地，步骤(2)中，所述预热的温度为70～90℃，时间为20～30min。

进一步地，步骤(3)中，荧光膜片曲面的曲度越大，电压越大，荧光膜片曲面下凹时调整电压方向为正向，荧光膜片曲面上凹时调整电压方向为负向。

进一步地，步骤(4)中，通过调节可调压直流电源的电压大小和方向改变压电材料变形的大小和方向，压电材料变形的大小和方向再改变弹性变形薄片变形的大小和方向，弹性变形薄片变形的大小和方向形成具有不同曲面形状的荧光膜片模压面，从而荧光膜片模压面模压成型具有不同曲面的荧光膜片。

进一步地，步骤(4)中，所述荧光膜片模压曲面的变形位移范围为0.1～2mm。

进一步地，步骤(6)中，所述加热的温度为120～150℃。

进一步地，步骤(6)中，所述保温的时间为10～20min。

进一步地，步骤(7)中，所述降温是降温至70～90℃。

进一步地，测试模压固化好的荧光膜片的曲面是否达到预期要求；若未达到预期曲面要求，则根据差值调节输入电压的大小和方向后，重复步骤(4)～(7)，直到曲面达到预期要求。

更进一步地，所述电压的大小调节的范围为0.5～5V。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点及效果：

(1)通过调节直流电源的电压，可形成不同形状的模压曲面，满足不同荧光膜片多样化的生产要求，减少了制作模具的时间和成本，大大提高了生产效率，降低生产成本；

(2)本发明可控制性强，通过检测生产膜片的曲面形状的偏差值，根据偏差值调节输入电压的大小和方向，可快速补偿荧光膜片生产的偏差值，提高膜片曲面精度，提高荧光膜片的生产质量和良品率，同时也可快速变化模压面曲面形状满足不同膜片的曲面要求，极大提高小批量、多型号膜片的生产效率。

附图说明

图1为本发明电控变曲面荧光膜片模压装置模压荧光膜片的示意图；

图2a～图2e为本发明电控变曲面荧光膜片模压装置模压荧光膜片的整过程示意图；

图3a和图3b分别为不同控制电压下的荧光膜片模压成型示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

如图1所示，为本发明电控变曲面荧光膜片模压装置模压荧光膜片的示意图，包括加热装置1、上压模基体2、上压模3、围坝4、下压模基体5、可调压直流电源6、压电材料7、弹性变形薄片8、分离膜9和模压成型的荧光膜片10；

加热装置1装配在上压模基体2的内部，可实现对上压模基体2和上压模3的温度控制；上压模3连接固定在上压模基体2的下端面，上压膜基体2可带动上压模3上下运动实现模压；

下压模基体5具有与上压模3的宽度大小相等的凹型槽；可调压直流电源6在下压模基体5的凹槽内，靠近下压模基体5的底部；可调压直流电源6输出的电压大小的调节范围为0～500V，电压方向包括正向或反向；弹性变形薄片8覆盖安装在下压模基体5的凹槽口端面，弹性变形薄片8的两端边缘固定在下压模基体5上；弹性变形薄片8的材料为具有弹性变形的金属材料，包括不锈钢、铜或铝，弹性变形薄片8的厚度为0.1～3mm；弹性变形薄片8的荧光膜片模压面表面光滑，粗糙度范围为Ra0.8～Ra1.6um；压电材料7连接在弹性变形薄片8底部的中心区域，弹性变形薄片8未连接有压电材料7的一面为荧光膜片模压面；压电材料7的两端具有电极，分别连接在可调压直流电源6的正负极；压电材料7的厚度为0.1～5mm；围坝4设置在下压模基体5的凹槽的边缘，位于下压模基体5的上端面，围坝4用于辅助荧光膜片成型；分离膜9横跨放置在下压模基体5的凹槽的上面，边缘在围坝4上；分离膜9的厚度为0.05～0.2mm；

上压模基体2和下压模基体5之间通过导轨进行连接。

未合模时，上压模基体2与下压模基体5分开；合模工作时，上压模基体2通过在导轨上运动靠近下压模基体5进行合模。

实施例1

电控变曲面模压成型荧光膜片，包括如下步骤：

(1)荧光粉采用黄粉YG-04，光学胶体采用HM-6101硅胶；用质量天平秤取YG-04荧光粉10g，HM6101硅胶A胶10g，HM6101硅胶B胶10g，将YG-04荧光粉、HM6101硅胶A胶和HM6101硅胶B胶搅拌均匀，然后将搅拌好的荧光胶进行真空脱泡，配制成荧光胶；

(2)加热装置预热上压模基体2和上压模3，预热温度为70℃，预热时间30min；

(3)设定可调压直流电源6的电压大小为100V，方向为正向；如图2a所示；

(4)在可调压直流电源6输入正向电压的作用下，压电材料7产生变形，从而带动弹性变形薄片8产生特定曲面的变形，形成具有下凹曲面形状的荧光膜片模压曲面，如图3a所示；

(5)在荧光膜片模压曲面上覆盖分离膜9，分离膜9的厚度为0.1mm；如图2b所示；

(6)在荧光膜片模压曲面边缘放置围坝4，在围坝4中点入2mL的荧光胶；如图2c所示；

(7)上压模基体2带动上压模3向下运动，模压未固化的荧光胶，上压模3与弹性变形薄片8和围坝4闭合，加热装置1将上压膜3、弹性变形薄片8和围坝4构成的闭合空间中的荧光胶加热到150℃，保温保压10min；如图2d所示；

(8)加热装置1将温度控制在70℃，上压模基体2带动上压模3向上运动，上压膜3与弹性变形薄片8和围坝4分离，取出模压固化好的荧光膜片；如图2e所示；

(9)测试模压固化好的荧光膜片曲面是否达到预期要求，若未达到预期曲面要求，根据偏差值调节输入电压的大小和方向，电压大小调节的范围为0.5～5V，重复步骤(4)-(8)，直到曲面达到预期要求。

弹性变形薄片8的材料为铜，厚度为0.2mm；弹性变形薄片8的荧光膜片模压面表面光滑，粗糙度为Ra1.6um；制备得到具有下凹曲面形状的荧光膜片。

实施例2

实施例2与实施例1相同，不同在于步骤(2)、(4)、(7)、(8)如下：

(2)加热装置预热上压模基体2和上压模3，预热温度为90℃，预热时间20min；

(4)在可调压直流电源6输入反向电压的作用下，压电材料7产生变形，从而带动弹性变形薄片8产生特定曲面的变形，形成具有上凹曲面形状的荧光膜片模压曲面，如图3b所示；

(7)压模基体2带动上压模3向下运动，模压未固化的荧光胶，上压模3与弹性变形薄片8和围坝4闭合，加热装置1将上压膜3、弹性变形薄片8和围坝4构成的闭合空间中的荧光胶加热到120℃，保温保压20min；

(8)加热装置1将温度控制在90℃，上压模基体2带动上压模3向上运动，上压膜3与弹性变形薄片8和围坝4分离，取出模压固化好的荧光膜片；具有上凹曲面形状的荧光膜片。

实施例3

实施例3与实施例1相同，不同在于步骤(2)、(7)、(8)中如下：

(2)加热装置预热上压模基体2和上压模3，预热温度为80℃，预热时间25min；

(7)压模基体2带动上压模3向下运动，模压未固化的荧光胶，上压模3与弹性变形薄片8和围坝4闭合，加热装置1将上压膜3与弹性变形薄片8和围坝4构成的闭合空间中的荧光胶加热到135℃，保温保压15min；

(8)加热装置1将温度控制在80℃，上压模基体2带动上压模3向上运动，上压膜3与弹性变形薄片8和围坝4分离，取出模压固化好的荧光膜片；具有下凹曲面形状的荧光膜片。

如上所述便可较好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种电控变曲面荧光膜片模压装置，其特征在于，包括加热装置(1)、上压模基体(2)、上压模(3)、围坝(4)、下压模基体(5)、可调压直流电源(6)、压电材料(7)、弹性变形薄片(8)和分离膜(9)；

所述加热装置(1)装配在上压模基体(2)的内部，可实现对上压模基体(2)和上压模(3)的温度控制；所述上压模(3)连接固定在上压模基体(2)的下端面，上压膜基体(2)可带动上压模(3)上下运动实现模压；

所述下压模基体(5)具有与上压模(3)的宽度大小相等的凹型槽；所述可调压直流电源(6)在下压模基体(5)的凹槽内，靠近下压模基体(5)的底部；所述弹性变形薄片(8)覆盖安装在下压模基体(5)的凹槽口端面，弹性变形薄片(8)的两端边缘固定在下压模基体(5)上；所述压电材料(7)连接在弹性变形薄片(8)底部的中心区域，弹性变形薄片(8)未连接有压电材料(7)的一面为荧光膜片模压面；所述压电材料(7)的两端具有电极，分别连接在可调压直流电源(6)的正负极；所述围坝(4)设置在下压模基体(5)的凹槽的边缘，位于下压模基体(5)的上端面；所述分离膜(9)横跨放置在下压模基体(5)的凹槽的上面，边缘在围坝(4)上；

所述上压模基体(2)和下压模基体(5)之间通过导轨进行连接；

所述压电材料(7)的厚度为0.1～5mm；所述弹性变形薄片(8)的材料为具有弹性变形的金属材料，包括不锈钢、铜或铝；所述弹性变形薄片(8)的厚度为0.1～3mm；所述弹性变形薄片(8)的荧光膜片模压面表面光滑，粗糙度范围为Ra0.8～Ra1.6um；所述分离膜(9)的厚度为0.05～0.2mm；

未合模时，所述上压模基体(2)与下压模基体(5)分开；合模工作时，所述上压模基体(2)通过在导轨上运动靠近下压模基体(5)进行合模；所述围坝(4)用于辅助荧光膜片成型；所述可调压直流电源(6)输出的电压大小的调节范围为0～500V，电压方向包括正向或反向。

2.基于权利要求1所述装置的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将荧光粉和光学胶体混合，真空去除气泡，配制成荧光胶；

(2)加热装置(1)预热上压模基体(2)和上压模(3)；

(3)根据所需荧光膜片的曲面要求，初步调节可调压直流电源(6)的电压大小和方向；

(4)在可调压直流电源(6)输入电压的作用下，压电材料(7)产生变形，从而带动弹性变形薄片(8)产生特定曲面的变形，形成具有所需曲面形状的荧光膜片模压曲面；

(5)在荧光膜片模压曲面上覆盖分离膜(9)，再在荧光膜片模压曲面的边缘放置围坝(4)，在围坝(4)中央点入荧光胶；

(6)上压模基体(2)带动上压模(3)向下运动，模压未固化的荧光胶，上压模(3)与弹性变形薄片(8)和围坝(4)靠近闭合，加热装置(1)将上压模(3)与弹性变形薄片(8)和围坝(4)构成的闭合空间中的荧光胶加热并保温；

(7)保温完成后降温，上压模基体(2)带动上压模(3)向上运动，上压模(3)与弹性变形薄片(8)和围坝(4)分离，取出模压固化好的荧光膜片。

3.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，步骤(1)中，所述荧光粉与光学胶体的质量比为1:10～1:2。

4.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预热的温度为70～90℃，时间为20～30min；步骤(3)中，荧光膜片曲面的曲度越大，电压越大，荧光膜片曲面下凹时调整电压方向为正向，荧光膜片曲面上凹时调整电压方向为负向。

5.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，步骤(4)中，通过调节可调压直流电源(6)的电压大小和方向改变压电材料(7)变形的大小和方向，压电材料(7)变形的大小和方向再改变弹性变形薄片(8)变形的大小和方向，弹性变形薄片(8)变形的大小和方向形成具有不同曲面形状的荧光膜片模压面，从而荧光膜片模压面模压成型具有不同曲面的荧光膜片；所述荧光膜片模压曲面的变形位移范围为0.1～2mm。

6.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，步骤(6)中，所述加热的温度为120～150℃；所述保温的时间为10～20min。

7.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，步骤(7)中，所述降温是降温至70～90℃。

8.根据权利要求2所述的一种电控变曲面荧光膜片模压方法，其特征在于，测试模压固化好的荧光膜片的曲面是否达到预期要求；若未达到预期曲面要求，则根据差值调节输入电压的大小和方向后，重复步骤(4)～(7)，直到曲面达到预期要求；所述电压的大小调节的范围为0.5～5V。

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