CN113019866B - 一种荧光材料涂布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光材料涂布方法，为在圆柱状LED灯管内部涂布，步骤包括：步骤一：对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面；步骤二：将荧光材料分散于溶剂中，形成荧光材料溶液；步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED灯管以恒定的转速水平转动；步骤四：在LED灯管水平转动过程中，对其内部荧光材料溶液进行固化，完成涂布。本发明针对圆柱状LED灯管内部荧光材料涂布方式的改进，使得荧光材料涂布均匀致密，避免局部沉积现象，解决了色温不准以及混光不均的问题，提高了产品合格率；本发明还具有操作简单、生产效率高、成本低等优点。

Description

一种荧光材料涂布方法
技术领域
本发明涉及荧光材料技术领域，具体涉及一种荧光材料涂布方法。
背景技术
荧光材料是由金属(锌、铬)硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。无色或浅白色，是在紫外光(200～400nm)照射下，依颜料中金属和活化剂种类、含量的不同，而呈现出各种颜色的可见光(400～ 800nm)。随着科学技术的进步，人们对荧光材料的研究越来越多，荧光物质的应用范围越来越广。荧光物质除用作染料外，还在有机颜料、光学增白剂、光氧化剂、涂料、化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域得到了更广泛的应用。
近年来，因发光二极管(LED)具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、及组件体积小等优点，已广泛应用于各种发光装置中，并取代数种照明设备。目前主流的白光LED，是利用蓝光发光二极管芯片配合黄光的YAG荧光粉体，以做为白光光源。LED组件在制备时，由于荧光粉的外型及尺寸不规则，故涂布形成的荧光粉层容易因荧光粉材质性质不统一，而导致色温不准以及混光不均等问题。特别是针对LED灯管，内部涂布荧光材料极易出现涂布不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光材料涂布方法，其解决了LED灯管组件内部涂布荧光材料时涂布不均匀的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种荧光材料涂布方法，为在圆柱状LED灯管内部涂布，步骤包括
步骤一：对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面；
步骤二：将荧光材料分散于溶剂中，形成荧光材料溶液；
步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED 灯管以恒定的转速水平转动；
步骤四：在LED灯管水平转动过程中，对其内部荧光材料溶液进行固化，完成涂布。
进一步改进在于，所述LED灯管的转速由LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度决定，且当LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度增大时，所述LED 灯管的转速减小。
进一步改进在于，所述LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度为0.5-1.5°，对应的所述LED灯管的转速为826-1431r/min。
进一步改进在于，优选的，所述LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度为 1°，对应的所述LED灯管的转速为1012r/min。
进一步改进在于，采用蚀刻或者打磨方式对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面。
进一步改进在于，所述荧光材料选自(BaSi2O3):Pb、YVO4:Eu、 Y(PV)O4:Eu、Y2O3:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、MgAl11O19:(Ce，Tb)中的一种或两种以上的组合。
进一步改进在于，所述溶剂选自去离子水、乙醇、乙酸或乙二酸中的一种。
进一步改进在于，所述荧光材料溶液中荧光材料与溶剂的体积比为 1:0.8-2.5。
进一步改进在于，所述固化的方式为在80-150℃温度下真空干燥。
本发明的原理为：在LED灯管的内表面进行处理形成内径渐变斜面，在高速旋转时，荧光材料作离心运动，此时内径渐变斜面对荧光材料的作用力在竖直向上的方向上产生一个分力，该分力可克服荧光材料受到的重力，使得荧光材料在竖直方向上受力平衡，因此在高速旋转时，荧光材料能均匀分布在LED灯管的内壁，不会出现局部沉积现象，且不断的旋转可有效解决荧光粉材质性质不统一的问题，使荧光材料自动调整分散、流平，形成厚度一致、致密的荧光层。
需要说明的是，水平转速由内径渐变斜面的倾斜角度决定，在旋转过程中，竖直方向：重力与内壁支持力的分力平衡，即mg＝F支cosθ，式中，θ为与水平面的夹角；水平方向：支持力的分力恰好提供向心力，即 F支sinθ＝F向＝mv2/r；联立可得线速度再根据周长公式C＝2πr，以及路程公式S＝vt，求出每转一圈所需时间，接着即可换算出单位时间的转圈数，即转速。当然，在具体实施时，先确定理论转速，再结合具体试验进行可能的微调，从而得到最佳的转速。
另外，荧光材料分散于溶剂中形成荧光材料溶液，可提高荧光材料的分散性，提高流平效果。旋转作用力可通过高精度微型电机实现，固化的方式为在60-150℃温度下真空干燥，真空干燥可增加荧光层的密实度。
本发明的有益效果在于：本发明针对圆柱状LED灯管内部荧光材料涂布方式的改进，使得荧光材料涂布均匀致密，避免局部沉积现象，解决了色温不准以及混光不均的问题，提高了产品合格率；本发明还具有操作简单、生产效率高、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的方法实施示意图；
图中：100、LED灯管；200、内径渐变斜面；300、荧光材料溶液。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：BaMg2Al16O27:Eu和MgAl11O19:(Ce，Tb)按1:1体积比组合的荧光材料；半径5cm、长度40cm的圆柱状LED灯管
如图1所示，一种荧光材料涂布方法，步骤包括：
步骤一：采用蚀刻方式对LED灯管100的内表面进行处理，形成内径渐变斜面200，且倾斜角度为0.5°(与竖直面的夹角，下同)；
步骤二：将荧光材料分散于乙醇中，形成荧光材料溶液，荧光材料溶液中荧光材料与溶剂的体积比为1:0.8；
步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED 灯管以恒定的转速水平转动，转速为1431r/min；
步骤四：在LED灯管水平转动过程中，80℃温度下真空干燥，以对其内部荧光材料溶液300进行固化，完成涂布。
实施例2：(BaSi2O3):Pb荧光材料；半径5cm、长度40cm的圆柱状LED 灯管
一种荧光材料涂布方法，步骤包括：
步骤一：采用蚀刻方式对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面，且倾斜角度为1°；
步骤二：将荧光材料分散于去离子水中，形成荧光材料溶液，荧光材料溶液中荧光材料与溶剂的体积比为1:1.5；
步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED 灯管以恒定的转速水平转动，转速为1012r/min；
步骤四：在LED灯管水平转动过程中，100℃温度下真空干燥，以对其内部荧光材料溶液进行固化，完成涂布。
实施例3：Y(PV)O4:Eu荧光材料；半径5cm、长度40cm的圆柱状LED 灯管
一种荧光材料涂布方法，步骤包括：
步骤一：采用打磨方式对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面，且倾斜角度为1.5°；
步骤二：将荧光材料分散于乙二酸中，形成荧光材料溶液，荧光材料溶液中荧光材料与溶剂的体积比为1:2.5；
步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED 灯管以恒定的转速水平转动，转速为826r/min；
步骤四：在LED灯管水平转动过程中，150℃温度下真空干燥，以对其内部荧光材料溶液进行固化，完成涂布。
对实施例1-3涂布完成的LED灯管进行荧光层厚度检测，检测点五个，五个检测点的水平位置和竖直位置均不同，检测结果统计得到下表：
从上表看出，本发明实施例1-3涂布完成的LED灯管，其荧光层均匀度极佳，实施例1厚度差小于0.28μm，实施例2厚度差小于0.14μm，实施例3厚度差小于0.23μm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种荧光材料涂布方法，其特征在于：为在圆柱状LED灯管内部涂布，步骤包括
步骤一：对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面；
步骤二：将荧光材料分散于溶剂中，形成荧光材料溶液；
步骤三：将LED灯管竖直放置且使LED灯管内径较大的一端朝上，将荧光材料溶液注入LED灯管内，并对LED灯管施以旋转作用力，使LED灯管以恒定的转速水平转动；
所述LED灯管的转速由LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度决定，且当LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度增大时，所述LED灯管的转速减小，所述LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度为0.5-1.5°，对应的所述LED灯管的转速为826-1431r/min；
步骤四：在LED灯管水平转动过程中，对其内部荧光材料溶液进行固化，完成涂布。
2.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：优选的，所述LED灯管内径渐变斜面的倾斜角度为1°，对应的所述LED灯管的转速为1012r/min。
3.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：采用蚀刻或者打磨方式对LED灯管的内表面进行处理，形成内径渐变斜面。
4.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：所述荧光材料选自(BaSi2O3):Pb、YVO4:Eu、Y(PV)O4:Eu、Y2O3:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、MgAl11O19:(Ce，Tb)中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：所述溶剂选自去离子水、乙醇、乙酸或乙二酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：所述荧光材料溶液中荧光材料与溶剂的体积比为1:0.8-2.5。
7.根据权利要求1所述的一种荧光材料涂布方法，其特征在于：所述固化的方式为在80-150℃温度下真空干燥。
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