專利名稱：一種全自動熒光粉涂覆設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熒光粉涂覆技術領域，具體涉及一種全自動熒光粉涂覆設備。
背景技術：
白光LED是一種新型半導體全固態(tài)照明光源。與傳統(tǒng)照明技術相比，這種新型光源具有高效節(jié)能、長壽命、小體積、易維護、綠色環(huán)保、使用安全、耐候性好等領先優(yōu)勢，被公認為是未來照明光源之首選。白光LED封裝是推動國際半導體照明和顯示迅速發(fā)展的關鍵工藝，而熒光粉涂敷是目前國際上實現(xiàn)藍光LED向白光LED轉換的主流技術，核心工藝和裝備一直被國外壟斷，直接制約我國LED新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。目前國產(chǎn)的傳統(tǒng)的熒光粉涂覆設備普遍存在涂覆的厚度不均，產(chǎn)能低，適應性窄等缺點。因此，自主研制出一種產(chǎn)能高、涂覆精度高，同時又能夠適應日新月異的大功率白光LED模組封裝工藝發(fā)展的熒光粉涂覆設備，擺脫國外的技術壟斷，已成為我國LED封裝產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的必由之路。本專利提出了一種新型的LED熒光粉涂覆的工藝與設備，基于現(xiàn)有熒光粉涂覆設備(例如:騰盛SD950在線式噴射點膠機，安達TF-550B涂覆機等)，包括熒光粉噴頭、xyz軸運動控制平臺、全自動上/下料裝置和機器視覺裝置等現(xiàn)有結構的基礎上，增加了真空攪拌除泡裝置用于簡化現(xiàn)有涂覆工藝，有效清除熒光粉膠混合后含有的微小氣泡；增加了噴頭恒溫控制裝置用于對熒光粉噴頭進行恒溫控制，達到降低和穩(wěn)定所述熒光粉噴頭內的熒光粉膠粘度的目的；增加了激光測厚裝置使用激光三角測量法用于測量涂覆熒光粉層的厚度分布；并且提出了一套熒光粉涂覆學習算法用于提高LED熒光粉涂覆精度。這些實用新型能有效提高白光LED封裝的熱阻分散性、色品一致性、出光效率等封裝質量，將相關控制器設計方法和檢測算法理論應用于全自動熒光粉涂敷設備的自主研制，促進我國LED封測產(chǎn)業(yè)的技術創(chuàng)新。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種全自動熒光粉涂覆設備，在現(xiàn)有熒光粉涂覆設備(例如:騰盛SD950在線式噴射點膠機，安達TF-550B涂覆機等)的基礎上，增加了真空攪拌除泡裝置用于簡化現(xiàn)有涂覆工藝，有效清除熒光粉膠混合后含有的微小氣泡；增加了噴頭恒溫控制裝置用于對熒光粉噴頭進行恒溫控制，達到降低和穩(wěn)定所述熒光粉噴頭內的熒光粉膠粘度的目的；增加了激光測厚裝置使用激光三角測量法用于測量涂覆熒光粉層的厚度分布；并且提出了一套熒光粉涂覆學習算法用于提高LED熒光粉涂覆精度。能有效提高熒光粉涂覆量和涂覆厚度的一致性，提高白光LED的光源品質和成品率。本實用新型的目的通過如下技術方案實現(xiàn)。一種全自動熒光粉涂覆設備，用于完成LED芯片上的熒光粉涂覆工序，該設備包括下位機系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)包括熒光粉噴頭、xyz軸運動控制平臺、全自動上/下料裝置和機器視覺裝置；上位機系統(tǒng)包括涂覆控制模塊、運動控制模塊和機器視覺控制模塊；其特征在于，下位機系統(tǒng)還包括噴頭恒溫控制裝置、真空攪拌除泡裝置和激光測厚裝置；上位機系統(tǒng)還包括除泡控制模塊；涂覆控制模塊分別連接熒光粉噴頭和噴頭恒溫控制裝置，除泡控制模塊連接真空攪拌除泡裝置，機器視覺控制模塊分別連接激光測厚裝置和機器視覺裝置，運動控制模塊分別連接xyz軸運動控制平臺和全自動上/下料裝置。上述的全自動熒光粉涂覆設備中，所述熒光粉噴頭可使用點膠噴頭、霧化噴頭或壓電噴頭熒光粉噴頭，用于噴涂熒光粉膠；所述噴頭恒溫控制裝置包括發(fā)熱絲和熱敏電阻，發(fā)熱絲和熱敏電阻安裝在所述熒光粉噴頭的內部或外部，用于對所述熒光粉噴頭進行恒溫控制；所述真空攪拌除泡裝置包括:熒光粉膠容器，用于存儲待涂覆的熒光粉膠；電動攪拌棒，用于攪拌熒光粉膠；空氣閥門，用于抽出熒光粉膠容器內的空氣，通過空氣閥門把裝有待涂覆熒光粉膠的熒光粉膠容器內部的空氣抽出，形成真空環(huán)境，在真空環(huán)境下電動攪拌棒不斷的攪拌，把裝置內熒光粉膠的氣泡從裝置的底部攪拌到熒光粉膠表面最終消除；所述激光測厚裝置包括:激光發(fā)射器，用于發(fā)射測量激光；傳感器感光面，用于接收被測表面反射回來的測量激光；透鏡，用于匯聚激光發(fā)射器所發(fā)射出來的測量激光；所述激光測厚裝置，使用激光三角測量法，用于測量涂覆后的熒光粉層的厚度分布；所述機器視覺裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器采用CMOS傳感器或者CXD傳感器；視覺處理及控制模塊基于FPGA、CPLD, DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD ;接口模塊采用基于總線的方式，包括IEEE 1394a、USB或以太網(wǎng)，用于LED支架的機器視覺定位和涂覆后熒光粉層的缺陷檢測； 噴頭xyz軸運動控制平臺采用步進電機、伺服電機或直線電機，用于控制所述熒光粉噴頭在xyz軸方向上高速高精度移動；所述全自動上下料裝置包括上料盒、下料盒，用于分別存放待涂覆的LED支架和已完成涂覆的LED支架；機械傳送裝置，用于實現(xiàn)料盒到涂覆工作區(qū)域的支架運送工作，包括涂覆前在上料盒中把LED支架送入待涂覆區(qū)域，和涂覆后把已經(jīng)涂覆好的LED支架運送到下料盒中，機械傳送裝置采用機械手臂或者傳送帶實現(xiàn)。上述的全自動熒光粉涂覆設備中，上位機系統(tǒng)包括:涂覆控制模塊，實現(xiàn)熒光粉膠噴涂量精確控制、熒光粉霧化控制、熒光粉噴頭內部熒光粉膠的流速控制，是實現(xiàn)熒光粉膠噴涂量精確控制和熒光粉涂層均勻度控制的關鍵控制模塊，用于控制熒光粉噴頭涂覆過程中熒光粉噴涂量，霧化均勻度，噴涂范圍和控制噴頭恒溫控制裝置對熒光粉噴頭進行加熱恒溫控制，以降低和穩(wěn)定噴頭內部熒光粉膠的粘度；所訴運動控制模塊用于控制xyz軸運動控制裝置對熒光粉噴頭進行xyz軸向的移動，用于對xyz軸運動控制裝置和全自動上下料裝置的協(xié)調控制；控制真空攪拌除泡裝置進行除泡工作，用于控制真空攪拌除泡裝置對剛混合好的熒光粉膠進行除泡工序；機器視覺控制模塊控制激光測厚裝置和機器視覺裝置進行對熒光粉層的厚度測量與缺陷檢測工作，用于控制激光測厚裝置對已涂覆好的熒光粉層進行激光測厚工作，和控制機器視覺及缺陷檢測裝置對已噴涂熒光粉層進行缺陷檢測工作。使用上述述全自動熒光粉涂覆設備的涂覆工藝，其包括以下步驟:4.1使用真空攪拌除泡裝置消除裝置內剛混合好的熒光粉膠內部的氣泡，與此同時，通過噴頭恒溫控制裝置把熒光粉噴頭加熱到工作溫度；4.2待步驟4.1完成后，通過全自動上下料裝置把待涂覆LED支架運送到涂覆工作區(qū)域上面；4.3待步驟4.2完成后，通過機器視覺模塊控制機器視覺裝置定位待涂覆的LED支架，得到待涂覆LED支架的在工作臺上的位置坐標；4.4待步驟4.3完成后，通過xyz軸運動控制裝直把滅光粉嗔頭移動到待涂覆的LED支架正上方；4.5待步驟4.4完成后，如果是當前待涂敷LED支架類型的首次涂覆，則使用當前待涂敷LED支架類型相對應的初始涂覆控制參數(shù)進行當前待涂敷LED支架的首次熒光粉涂覆；如果不是當前待涂敷LED支架類型的首次涂覆，則使用步驟4.7所測得的上一次涂覆完成后LED支架熒光粉涂覆厚度分布參數(shù)與當前待涂敷LED支架類型相對應的初始控制參數(shù)，使用熒光粉涂覆迭代學習控制算法計算得出本次待涂敷LED支架的涂覆控制參數(shù)；4.6使用步驟4.5所計算得到的當前涂覆控制參數(shù)，控制熒光粉噴頭完成當前LED支架的熒光粉涂覆工作；4.7待步驟4.6完成后，通過基于激光三角測量法得到熒光粉涂層厚度分布的方法檢測出當前所涂覆的LED支架的熒光粉層的厚度分布，用于步驟4.5的熒光粉涂覆學習控制算法的迭代計算中，計算下一次的涂覆精度；4.8待步驟4.7完成后，通過機器視覺及缺陷檢測裝置檢測出所熒光粉層的涂覆缺陷信息；4.9判斷是否完成涂覆，如果未完成，則轉到步驟4.2 ;如果完成，則結束。上述涂覆工藝中，所述迭代學習控制算法包括以下步驟:5.1根據(jù)待涂敷LED支架類型與設定涂覆厚度，選取當前待涂敷LED支架類型的初始控制參數(shù)，包括:突光粉噴涂時間初始控制參數(shù)、突光粉膠霧化初始控制參數(shù)、突光粉膠流速初始控制參數(shù)；5.2根據(jù)步驟4.7中測出的上一次熒光粉層的厚度分布與步驟5.1中的設定涂覆厚度，計算出上一次熒光粉涂覆的涂覆誤差；5.3根據(jù)步驟5.2所得到的涂覆誤差，使用迭代學習控制算法，計算出當前涂覆控制器的各個控制參數(shù)的修正量，包括:熒光粉噴涂時間控制參數(shù)修正量、熒光粉膠霧化控制參數(shù)修正量、突光粉膠流速參數(shù)修正量；5.4由步驟5.1與步驟5.3所得到的當前理論控制參數(shù)與控制參數(shù)修正量，計算得出當前涂覆控制器的真實控制量；上述涂覆工藝中，所述基于激光三角測量法得到熒光粉涂層厚度分布的方法包括以下步驟:6.1開啟激光測厚裝置器，激光發(fā)射器照射被測表面，被測表面分別為熒光粉涂覆前的大功率LED芯片表面和熒光粉涂覆后的熒光粉涂覆面；6.2對步驟6.1所采集的兩幅激光光斑圖像用平滑濾波器進行濾波；6.3對步驟6.2濾波后得到的光斑圖像進行二值分割；基于圖像的灰度直方圖，通過迭代計算得到分割閾值；6.4求取激光光斑各處的質心位置；[0038]6.5采用激光三角法計算熒光粉涂層厚度分布。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和技術效果:本實用新型的所提出的方法，可以應用于大功率白光LED或LED芯片模組的熒光粉涂覆封裝過程中，而且還可以應用在wafer級芯片涂覆中，可以精確控制各種粘度的涂覆用膠的涂覆量以及涂層厚度，并保證涂層厚度的一致性。本實用新型在傳統(tǒng)全自動熒光粉涂覆設備的基礎上，集成了噴頭恒溫控制裝置、激光測厚裝置和熒光粉膠真空攪拌除泡模塊在涂覆設備中，從而在簡化熒光粉涂覆工藝的同時提高了熒光粉涂覆精度。

圖1是實施方式中熒光粉涂覆設備示意圖。圖2是實施方式中熒光粉涂覆設備的系統(tǒng)結構框圖。圖3是實施方式中熒光粉涂覆設備工藝流程圖。圖4是實施方式中熒光粉噴頭恒溫控制裝置示意圖。圖5是實施方式中激光測量厚度分布檢測的光路原理圖。圖6是實施方式中真空攪拌除泡裝置示意圖。
具體實施方式
以上內容已經(jīng)對本實用新型作了充分的說明，為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型所述的熒光粉涂覆下位機系統(tǒng)如圖1和圖2所示，所述的下位機系統(tǒng)包括:熒光粉噴頭12，噴頭恒溫控制裝置13，噴頭xyz軸運動控制裝置14，全自動上下料裝置15，真空攪拌除泡裝置16，激光測厚裝置17，機器視覺及缺陷檢測裝置18。所述的熒光粉涂覆設備控制模塊即:上位機系統(tǒng)11包括:涂覆控制模塊19，運動控制模塊20，真空攪拌除泡控制模塊21，機器視覺控制模塊22。其中，熒光粉噴頭12可使用點膠噴頭、霧化噴頭或壓電噴頭熒光粉噴頭，用于噴涂熒光粉膠；噴頭恒溫控制裝置13，包括發(fā)熱絲和熱敏電阻，發(fā)熱絲和熱敏電阻安裝在所述熒光粉噴頭的內部或外部，用于對所述熒光粉噴頭進行恒溫控制；噴頭xyz軸運動控制平臺14，可以使用步進電機、伺服電機或直線電機，用于控制所述熒光粉噴頭在xyz軸方向上高速高精度移動；全自動上下料裝置15，包括上料盒、下料盒，用于分別存放待涂覆的LED支架和已完成涂覆的LED支架；機械傳送裝置，用于實現(xiàn)料盒到涂覆工作區(qū)域的支架運送工作，可以使用機械手臂或者傳送帶實現(xiàn)；用于涂覆前在上料盒中把LED支架送入待涂覆區(qū)域，和涂覆后把已經(jīng)涂覆好的LED支架運送到下料盒中。真空攪拌除泡裝置16，包括熒光粉膠容器，用于存儲待涂覆的熒光粉膠；電動攪拌棒，用于攪拌熒光粉膠；空氣閥門，用于抽出熒光粉膠容器內的空氣；通過空氣閥門把裝有待涂覆熒光粉膠的熒光粉膠容器內部的空氣抽出，形成真空環(huán)境，在真空環(huán)境下電動攪拌棒不斷的攪拌，把裝置內熒光粉膠的氣泡從裝置的底部攪拌到熒光粉膠表面最終消除；激光測厚裝置17，包括激光發(fā)射器，用于發(fā)射測量激光；傳感器感光面，用于接收被測表面反射回來的測量激光；透鏡，用于匯聚激光發(fā)射器所發(fā)射出來的測量激光；所述激光測厚裝置，使用激光三角測量法，用于測量涂覆后的熒光粉層的厚度分布；機器視覺裝置18，包括圖像傳感器，采用CMOS傳感器或者CXD傳感器，視覺處理及控制模塊基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD，接口模塊采用基于總線的方式，包括IEEE 1394a、USB或以太網(wǎng)，用于LED支架的機器視覺定位和涂覆后熒光粉層的缺陷檢測；本實用新型所述的熒光粉涂覆上位機系統(tǒng)11如圖2所示，包括:涂覆控制模塊19，實現(xiàn)熒光粉膠噴涂量精確控制、熒光粉霧化控制、熒光粉噴頭內部熒光粉膠的流速控制，是實現(xiàn)熒光粉膠噴涂量精確控制和熒光粉涂層均勻度控制的關鍵控制模塊。用于控制熒光粉噴頭涂覆過程中熒光粉噴涂量，霧化均勻度，噴涂范圍的精確控制，和控制噴頭恒溫控制裝置對熒光粉噴頭進行加溫，以降低噴頭內部熒光粉漿的粘度；運動控制模塊20，用于控制xyz軸運動控制裝置對熒光粉噴頭進行xyz軸向的高速高精度移動。用于對xyz軸運動控制裝置和全自動上下料裝置的高精度協(xié)調控制；真空攪拌除泡控制模塊21，控制真空攪拌除泡裝置進行除泡工作。用于控制真空攪拌除泡裝置對剛混合好的熒光粉膠進行除泡工序；機器視覺控制模塊22，控制激光測厚裝置和機器視覺裝置進行對熒光粉層的厚度測量與缺陷檢測工作。用于控制激光測厚裝置對已涂覆好的熒光粉層進行激光測厚工作，和控制機器視覺及缺陷檢測裝置對已噴涂熒光粉層進行缺陷檢測工作。如圖3所示，全自動熒光粉涂覆工藝，包括以下步驟:步驟31，使用真空攪拌除泡裝置消除裝置內剛混合好的熒光粉膠內部的氣泡，與此同時，步驟32，通過噴頭恒溫控制裝置把熒光粉噴頭加熱到工作溫度；步驟33，通過全自動上下料裝置把待涂覆LED支架運送到涂覆工作區(qū)域上面；步驟34，待步驟33完成后，通過機器視覺模塊控制機器視覺裝置定位待涂覆的LED支架，得到待涂覆LED支架的在工作臺上的位置坐標；步驟35，通過xyz軸運動控制裝置把熒光粉噴頭移動到待涂覆的LED支架正上方；步驟40，待步驟35完成后，如果是當前待涂敷LED支架類型的首次涂覆，則使用當前待涂敷LED支架類型相對應的初始涂覆控制參數(shù)進行當前待涂敷LED支架的首次熒光粉涂覆；如果不是當前待涂敷LED支架類型的首次涂覆，則使用步驟38所測得的上一次涂覆完成后LED支架熒光粉涂覆厚度分布參數(shù)與當前待涂敷LED支架類型相對應的初始控制參數(shù)，使用熒光粉涂覆迭代學習控制算法計算得出本次待涂敷LED支架的涂覆控制參數(shù)。步驟36，使用步驟40所計算得到的當前涂覆控制參數(shù)，控制熒光粉噴頭完成當前LED支架的熒光粉涂覆工作；步驟37，待步驟36完成后，通過基于激光三角測量法得到熒光粉涂層厚度分布的方法檢測出當前所涂覆的LED支架的熒光粉層的厚度分布，用于步驟36的熒光粉涂覆學習控制算法的迭代計算中，計算下一次的涂覆精度。步驟38，待步驟37完成后，通過機器視覺及缺陷檢測裝置檢測出所熒光粉層的涂
覆缺陷信息；步驟39，判斷是否完成涂覆，如果未完成，則轉到步驟40 ;如果完成，則轉到步驟41。步驟41，通過下料機構把涂覆完成的LED支架移動下料架中。上述迭代學習控制算法包括以下步驟:(I)根據(jù)待涂敷LED支架類型與設定涂覆厚度，選取當前待涂敷LED支架類型的初始控制參數(shù)，包括:突光粉噴涂時間初始控制參數(shù)、突光粉膠霧化初始控制參數(shù)、突光粉膠流速初始控制參數(shù)；(2)根據(jù)基于激光三角測量法得到的上一次涂覆的熒光粉涂層厚度分布與步驟(O中的設定涂覆厚度，計算出上一次熒光粉涂覆的涂覆誤差；(3)根據(jù)步驟(2)所得到的涂覆誤差，使用迭代學習控制算法，計算出當前涂覆控制器的各個控制參數(shù)的修正量 ，包括:熒光粉噴涂時間控制參數(shù)修正量、熒光粉膠霧化控制參數(shù)修正量、突光粉膠流速參數(shù)修正量；(4)由步驟(I)與步驟(3 )所得到的當前理論控制參數(shù)與控制參數(shù)修正量，計算得出當前涂覆控制器的真實控制量；上述基于激光三角測量法得到熒光粉涂層厚度分布的方法包括以下步驟:( I)開啟激光測距傳感器，照射被測表面，被測表面分別為熒光粉涂覆前的大功率LED芯片表面和熒光粉涂覆后的熒光粉涂覆面；(2)對步驟(I)所采集的兩幅激光光斑圖像用平滑濾波器進行濾波；(3)對步驟(2)濾波后得到的光斑圖像進行二值分割；基于圖像的灰度直方圖，通過迭代計算得到分割閾值；(4)求取激光光斑各處的質心位置；(5)采用激光三角法計算熒光粉涂層厚度分布。上述述的激光測距傳感器用于發(fā)射測量熒光粉涂覆厚度分布的激光光線。作為實例，一種全自動熒光粉涂覆工藝，如圖3所示，包括以下步驟:工序31的實施方法如下:先將環(huán)氧樹脂膠與熒光粉混合，混合后的膠體比重為
1.60-1.80g/cm3，粘度為4000-5500 Pa-s ;如圖6所示，把混合后的熒光粉膠通入熒光粉膠入口 51中，打開閥門V-3，使熒光粉膠進入到真空攪拌除泡裝置16中，打開閥門V-1使用氣體通道53將熒光粉膠容器54中空氣抽出形成真空，打開攪拌電機56使得攪拌棒55轉動，進行真空除泡處理，帶除泡工序完成后，然后打開熒光粉膠的閥門V-2，除泡后的熒光粉膠從出口通道52中流入熒光粉噴頭12里。請參閱圖3，工序32的實施方法如下:如圖4所示，所述通過恒溫控制裝置13把熒光粉噴頭12加熱到工作溫度，在混合除泡后的熒光粉膠流入熒光粉噴頭12里面的熒光粉膠通道中后，由熒光粉涂覆設備控制模塊中的涂覆控制模塊19使用PID控制(比例積分微分控制)方法控制噴頭恒溫控制裝置13加熱熒光粉噴頭12，等待熒光粉噴頭穩(wěn)定在設定工作溫度T附近時即可。工作溫度一般可根據(jù)不同的粘度熒光粉膠來設定，這里熒光粉膠的粘度與工作溫度大致成反比例關系。請參閱圖3，工序33的實施方法如下:全自動上、下料裝置15將上料槽9中的待涂覆的LED芯片支架組移動并固定在運動控制裝置14的工作臺上；在上位機系統(tǒng)11中設定好零點坐標。所述全自動上、下料裝置可采用機械手臂抓取或者傳送帶運送裝置運送LED支架，完成上料工作。[0087]請參閱圖3，工序34的實施方法如下:機器視覺及缺陷檢測裝置18對固定在工作臺上的待涂覆LED支架進行機器視覺定位工作，通過對圖像的灰度計算，定位出當前待涂覆的LED芯片的精確位置。請參閱圖3，工序35的實施方法如下:所述通過xyz軸運動控制裝置14把噴頭12精確移動到涂覆區(qū)域在上位機系統(tǒng)11輸入待涂覆LED支架的各種尺寸信息以及各種運動控制涂覆參數(shù)，包括LED芯片陣列的分布，LED芯片之間的距離，噴頭涂覆路線，噴頭移動速度；待LED芯片支架組，放好并固定在運動控制裝置的工作臺上后，上位機系統(tǒng)11根據(jù)輸入的參數(shù)信息，將熒光粉噴頭12高速高精度的移動到待涂覆的LED芯片上方。噴頭與LED芯片的垂直距離根據(jù)LED芯片的大小而定。請參閱圖3，工序36的實施方法如下:通過上位機系統(tǒng)11中的涂覆控制模塊19計算得出當前熒光粉噴頭的12的控制參數(shù)，進行本次涂覆。其具體算法如下:一種熒光粉涂覆學習控制算法，包括以下內容:根據(jù)目標的涂覆厚度，由涂覆控制器，計算出當前對涂覆控制裝置模塊的控制參數(shù)，包括:熒光粉噴涂時間理論控制參數(shù)、熒光粉膠霧化理論控制參數(shù)、熒光粉膠流速理論控制參數(shù)的參數(shù)向量。其中，噴涂時間控制參數(shù)可以由每次熒光粉漿的噴涂量、熒光粉噴頭內熒光粉膠的流速、噴嘴直徑這些參數(shù)計算獲得；熒光粉霧化氣壓控制參數(shù)可以由LED芯片大小，熒光粉噴頭內熒光粉膠的流速，噴嘴與LED芯片表面的距離這些參數(shù)計算獲得；熒光粉膠流速控制參數(shù)要根據(jù)噴涂時間控制參數(shù)與熒光粉霧化氣壓控制參數(shù)綜合計算得到。根據(jù)上一次所測出的熒光粉層的厚度與目標涂覆厚度，計算出上一次的涂覆誤差；根據(jù)上一個步驟所得到的涂覆誤差，使用迭代學習控制算法，計算出當前涂覆控制裝置模塊的控制參數(shù)的修正量，包括:噴涂時間控制參數(shù)修正量、熒光粉霧化控制參數(shù)修正量、熒光粉膠流速控制參數(shù) 修正量；上述迭代學習算法可以使用不同的學習算子，目標就是使得熒光粉涂層的厚度精度提高。例如，使用“PID型”迭代學習算法如下:
權利要求1.一種全自動熒光粉涂覆設備，用于完成LED芯片上的熒光粉涂覆工序，該設備包括下位機系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)包括熒光粉噴頭、xyz軸運動控制平臺、全自動上/下料裝置和機器視覺裝置；上位機系統(tǒng)包括涂覆控制模塊、運動控制模塊和機器視覺控制模塊；其特征在于，下位機系統(tǒng)還包括噴頭恒溫控制裝置、真空攪拌除泡裝置和激光測厚裝置；上位機系統(tǒng)還包括除泡控制模塊；涂覆控制模塊分別連接熒光粉噴頭和噴頭恒溫控制裝置，除泡控制模塊連接真空攪拌除泡裝置，機器視覺控制模塊分別連接激光測厚裝置和機器視覺裝置，運動控制模塊分別連接xyz軸運動控制平臺和全自動上/下料裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的全自動熒光粉涂覆設備，其特征在于所述熒光粉噴頭可使用點膠噴頭、霧化噴頭或壓電噴頭熒光粉噴頭，用于噴涂熒光粉膠； 所述噴頭恒溫控制裝置包括發(fā)熱絲和熱敏電阻，發(fā)熱絲和熱敏電阻安裝在所述熒光粉噴頭的內部或外部，用于對所述熒光粉噴頭進行恒溫控制； 所述真空攪拌除泡裝置包括:熒光粉膠容器，用于存儲待涂覆的熒光粉膠；電動攪拌棒，用于攪拌熒光粉膠；空氣閥門，用于抽出熒光粉膠容器內的空氣，通過空氣閥門把裝有待涂覆熒光粉膠的熒光粉膠容器內部的空氣抽出，形成真空環(huán)境，在真空環(huán)境下電動攪拌棒不斷的攪拌，把裝置內熒光粉膠的氣泡從裝置的底部攪拌到熒光粉膠表面最終消除； 所述激光測厚裝置包括:激光發(fā)射器，用于發(fā)射測量激光；傳感器感光面，用于接收被測表面反射回來的測量激光；透鏡，用于匯聚激光發(fā)射器所發(fā)射出來的測量激光；所述激光測厚裝置，使用激光三角測量法，用于測量涂覆后的熒光粉層的厚度分布； 所述機器視覺裝置包括圖像傳感器，圖像傳感器采用CMOS傳感器或者CCD傳感器；視覺處理及控制模塊基于FPGA、CPLD, DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD ;接口模塊采用基于總線的方式，包括IEEE 1394a、USB或以太網(wǎng)，用于LED支架的機器視覺定位和涂覆后熒光粉層的缺陷檢測； 噴頭xyz軸運動控制平臺采用步進電機、伺服電機或直線電機，用于控制所述熒光粉噴頭在xyz軸方向上高速高精度移動； 所述全自動上下料裝置包括上料盒、下料盒，用于分別存放待涂覆的LED支架和已完成涂覆的LED支架；機械傳送裝置，用于實現(xiàn)料盒到涂覆工作區(qū)域的支架運送工作，包括涂覆前在上料盒中把LED支架送入待涂覆區(qū)域，和涂覆后把已經(jīng)涂覆好的LED支架運送到下料盒中，機械傳送裝置采用機械手臂或者傳送帶實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求1所述的全自動熒光粉涂覆設備，其特征在于上位機系統(tǒng)包括: 涂覆控制模塊，實現(xiàn)熒光粉膠噴涂量精確控制、熒光粉霧化控制、熒光粉噴頭內部熒光粉膠的流速控制，用于控制熒光粉噴頭涂覆過程中熒光粉噴涂量，霧化均勻度，噴涂范圍和控制噴頭恒溫控制裝置對熒光粉噴頭進行加熱恒溫控制，以降低和穩(wěn)定噴頭內部熒光粉膠的粘度； 所訴運動控制模塊用于控制xyz軸運動控制裝置對熒光粉噴頭進行xyz軸向的移動，用于對xyz軸運動控制裝置和全自動上下料裝置的協(xié)調控制； 控制真空攪拌除泡裝置進行除泡工作，用于控制真空攪拌除泡裝置對剛混合好的熒光粉月父進行除泡工序； 機器視覺控制模塊控制激光測厚裝置和機器視覺裝置進行對熒光粉層的厚度測量與缺陷檢測工作，用于控制激光測厚裝置對已涂覆好的熒光粉層進行激光測厚工作，和控制機器視覺及缺陷檢 測裝置對已噴涂熒光粉層進行缺陷檢測工作。
專利摘要本實用新型涉及一種全自動熒光粉涂覆設備，該設備包括下位機系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)包括熒光粉噴頭、xyz軸運動控制平臺、全自動上/下料裝置和機器視覺裝置；上位機系統(tǒng)包括涂覆控制模塊、運動控制模塊和機器視覺控制模塊；其特征在于，下位機系統(tǒng)還包括噴頭恒溫控制裝置、真空攪拌除泡裝置和激光測厚裝置；上位機系統(tǒng)還包括除泡控制模塊；涂覆控制模塊分別連接熒光粉噴頭和噴頭恒溫控制裝置，除泡控制模塊連接真空攪拌除泡裝置，機器視覺控制模塊分別連接激光測厚裝置和機器視覺裝置，運動控制模塊分別連接xyz軸運動控制平臺和全自動上/下料裝置。本實用新型大大提高熒光粉涂覆設備對大功率白光LED芯片或芯片模組的熒光粉涂覆精度，從而有效提高白光LED封裝的熱阻分散性、色品一致性、出光效率等封裝質量。
文檔編號B05C19/06GK203155488SQ20132007057
公開日2013年8月28日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權日2013年2月7日
發(fā)明者胡躍明, 郭琪偉, 李致富, 馬鴿 申請人:華南理工大學