一种高落Bin率的LED灯珠封装方法与流程

本发明属于LED封装技术领域，具体地说涉及一种高落Bin率的LED灯珠封装方法。

背景技术：

随着半导体照明技术的发展和应用的大力推广，LED的光效不断在提高，新型光学设计也不断在突破，新灯种大量涌现，产品单一的局面在进一步得到扭转，同时控制软件的改进也使得LED照明更加便利，这些巨大的进步，都体现出了LED在照明应用中有着广阔的应用前景。LED作为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、功耗低、亮度高、防水、防震、易调光、等优点，已逐渐被广泛应用于各种领域，如显示、装饰、背光源、普通照明、舞台照明等等。

在整个LED生产的产业链中，LED封装是一道至关重要的环节。现有技术中，LED封装工艺主要包括固晶、焊线、点胶、分光、包装等工艺。其中，点胶工艺是指将荧光粉与封装胶水混合形成荧光胶后再将荧光胶注入到LED支架中，以保护支架内的芯片、键合线。除了保护之外，荧光胶点胶工艺的另一重要作用是：封装胶水中的荧光粉在芯片的激发下可发出可见光，荧光胶中的荧光粉发出的光可以与芯片发出的光相互复合，从而实现不同颜色、亮度的光发射。

在点胶过程中，每颗LED中注入的荧光粉量，及荧光粉的涂覆均匀性，决定了同一批次LED产品的实际颜色、亮度产出。当前，LED封装企业在进行点胶工艺时，首先将采购来的荧光粉(一般是两种或两种以上)直接与封装胶水混合，然后进行点胶。但由于不同种类的荧光粉粒径大小不一致，即便是同种荧光粉，其粒径分布也不均匀(粒径分布范围大，荧光粉颗粒大一不一致)。而荧光粉粒径不一致，或粒径大小范围太广，导致荧光粉与封装胶水难以混合均匀。最终使得在点胶时，虽然注入每颗LED中的荧光胶水体积相同，但实际荧光胶中的荧光粉量会出现差异，同时，荧光粉在支架内难以实现均匀涂覆。最终，在批量生产时，由于荧光粉的量出现差异，就会导致封装所得LED产品的实际亮度、颜色出现变化，从而会降低批量生产时LED灯珠的落Bin率，产品在同一光色区落bin率不集中，影响了了产品质量。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有LED封装工艺中荧光粉粒径分布不均匀，粒径范围广，与封装胶水混合不够均匀，每个封装支架内的荧光粉量难以精确控制均一，导致LED产品亮度、颜色一致性不佳，从而提出一种使得灯珠落bin率更集中，亮度、色彩一致性良好的荧光粉筛分装置及利用该装置制造LED灯珠的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种高落Bin率的LED灯珠封装方法，首先采用滚筒式荧光粉筛分装置筛分荧光粉，所述装置包括自中心向外依次套设的至少两层筛分桶，每层所述筛分桶的桶壁设置有筛孔，且由内而外每层筛分桶的筛孔孔径依次减小，所述筛分桶连接有用于驱动其旋转的旋转驱动机构和使其震动的震动机构。

作为优选，所述筛分桶通过旋转轴连接于安装支架，所述旋转驱动机构驱动所述旋转轴进而带动所述筛分桶旋转。

作为优选，所述旋转轴贯穿所述筛分桶底面设置，且所述旋转轴与水平面呈5-85°角，所述筛分桶的轴向与所述旋转轴平行从而使所述筛分桶开口向上与水平面呈5-85°角倾斜设置。

作为优选，所述旋转驱动机构驱动所述筛分桶以3～360rpm/min的速度转动，所述震动机构驱动所述筛分桶以5-200Hz的频率震动。

作为优选，所述筛分桶为四层，由内而外依次为第一筛分桶、第二筛分桶、第三筛分桶和第四筛分桶，所述第一筛分桶的筛孔孔径为50-99μm，第二筛分桶的筛孔孔径为25-40μm，第三筛分桶的筛孔孔径为10-20μm，第四筛分桶的筛孔孔径为1-5μm。

作为优选，所述旋转驱动机构为驱动电机，所述震动机构为震动电机。

作为优选，所述高落Bin率的LED灯珠封装方法包括如下步骤：

S1、取第一荧光粉置于处于最内层的筛分桶中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于最内层筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉进入外部筛分桶，收集粒径大于最内层筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉，直至第一荧光粉由最外层筛分桶的筛孔筛出；所述第一荧光粉粒径为0.1-100μm，发射光波长为480-550nm；

S2、取第二荧光粉置于处于最内层的筛分桶中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于最内层筛分桶筛孔孔径的第二荧光粉进入外部筛分桶，收集粒径大于最内层筛分桶筛孔孔径的第二荧光粉，直至第二荧光粉由最外层筛分桶的筛孔筛出；所述第一荧光粉粒径为0.3-120μm，发射光波长为575-680nm；

S3、分别取处于由同一层筛分桶筛分出的第一荧光粉和第二荧光粉，混合得到混合荧光粉后置于封装胶水中，形成胶粉混合物，所述胶粉混合物中，混合荧光粉的质量百分比为1-80％；

S4、脱泡搅拌所述胶粉混合物，得到荧光胶；

S5、将所述荧光胶滴入设置有LED芯片的支架中，所述LED芯片的发射光波长为230-480nm，然后烘烤滴有荧光胶的支架至荧光胶固化，即得LED灯珠。

作为优选，所述混合荧光粉中第一荧光粉与第二荧光粉的质量比为0.01-100:1。

作为优选，所述步骤S4所述的脱泡搅拌过程中，温度为20-55℃，真空度为0-2KPa，搅拌速度为300-1500rpm/min，搅拌时间为90-1800s。

作为优选，所述步骤S5中所述烘烤的过程具体为：首先以1-10℃/min的升温速率升温至40-100℃，预烘烤0.5-3h，然后以1-10℃/min的升温速率升温至110-220℃，烘烤1-15h。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的高落Bin率的LED灯珠封装方法，首先采用滚筒式荧光粉筛分装置筛分荧光粉，所述装置包括自中心向外依次套设的至少两层筛分桶，每层所述筛分桶的桶壁设置有筛孔，且由内而外每层筛分桶的筛孔孔径依次减小，所述筛分桶连接有用于驱动其旋转的旋转驱动机构和使其震动的震动机构。筛分荧光粉时，荧光粉置于最内层筛分桶，粒径大于最内层筛分桶筛孔孔径的荧光粉被筛分出，粒径小于最内层筛分桶筛孔孔径的荧光粉落入下一层筛分桶，以此类推，直至荧光粉由最外层筛分桶的筛孔筛出，从而将荧光粉根据粒径范围区分开来，提升了荧光粉粒径的一致性，缩小了荧光粉的粒径范围，旋转驱动机构和震动机构使得筛分效率高，并且该装置可自动筛分荧光粉，工作效率高、人工成本低，适合大批量工业化生产。

(2)本发明所述的利用所述的高落Bin率的LED灯珠封装方法，首先将第一荧光粉、第二荧光粉用所述筛分装置分别筛分，选取由同一级筛分桶筛分出的第一荧光粉和第二荧光粉混合后，与封装胶混合均匀制得荧光胶，然后将荧光胶滴入设置有LED芯片的支架中，烘烤至荧光胶固化即得LED灯珠。筛分后的第一荧光粉、第二荧光粉粒径一致性高，更易于封装胶水混合均匀，降低了对胶水搅拌工艺和设备的要求及操作难度，并且在封装胶水中荧光粉分布均匀，注入支架中的封装胶水中荧光粉量可得到有效控制，提升了封装而得的LED灯珠落bin的集中率和同一批LED产品亮度、色彩的一致性，降低了不良率，可显著提升封装企业经济效益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1所述的荧光粉筛分装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1所述的筛分装置筛分出的第一荧光粉的粒径分布图；

图3是本发明实施例1所述的LED灯珠的发射光谱图；

图4是本发明实施例2所述的筛分装置筛分出的第一荧光粉的粒径分布图；

图5是本发明实施例3所述筛分装置筛分出的第一荧光粉的粒径分布图；

图6是本发明实施例3所述的LED灯珠的发射光谱图。

图中附图标记表示为：1-第一筛分桶；2-第二筛分桶；3-第三筛分桶；4-第四筛分桶；5-旋转轴；6-安装支架。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种高落Bin率的LED灯珠封装方法，首先采用滚筒式荧光粉筛分装置筛分荧光粉，滚筒式荧光粉筛分装置如图1所示，所述装置包括自中心向外依次套设的至少两层筛分桶，每层所述筛分桶的桶壁设置有筛孔，且由内而外每层筛分桶的筛孔孔径依次减小，所述筛分桶还连接有用于驱动其旋转的旋转驱动机构和使其震动的震动机构，所述旋转驱动机构为常规驱动电机，所述震动机构为震动电机。

本实施例中，所述筛分桶为4层，由内向外依次套设，且桶口朝向一致，由内至外依次为第一筛分桶1、第二筛分桶2、第三筛分桶3和第四筛分桶4，第一筛分桶1至第四筛分桶4的筛孔孔径依次减小，本实施例中第一筛分桶1的筛孔孔径为99μm，所述第二筛分桶2的筛孔孔径为40μm，所述第三筛分桶3的筛孔孔径为20μm，第四筛分桶4的筛孔孔径为5μm。

进一步地，所述第一筛分桶1、第二筛分桶2、第三筛分桶3、第四筛分桶4通过一旋转轴5连接于一安装支架6，所述驱动机构驱动旋转轴5转动进而带动筛分桶转动，如图所示，所述旋转轴5贯穿每个筛分桶的底面中心设置，且与设置于筛分桶桶口处的横梁连接，从而将筛分桶连接于安装支架6上，所述旋转轴5与水平面呈45°角设置，而筛分桶的轴向与旋转轴5平行从而筛分桶开口向上且与水平面呈45°角倾斜设置，旋转驱动电机驱动第一至第四筛分桶以3rpm/min的速度转动，同时所述震动电机驱动所述筛分桶以5Hz的频率震动，以使荧光粉被更高效地筛分。

所述荧光粉筛分装置的工作过程为：

将待筛分荧光粉投入第一筛分桶1，启动旋转驱动电机和震动电机，粒径大于第一筛分桶1筛孔的荧光粉留在第一筛分桶1中被回收，粒径小于第一筛分桶1筛孔的荧光粉被落入第二筛分桶2中，粒径大于第二筛分桶2筛孔的荧光粉留在第二筛分桶2中被回收，以此类推，直至荧光粉由第四筛分桶4的筛孔筛出，完成对荧光粉的筛分。

本实施例所述的高落Bin率的LED灯珠封装方法，其包括如下步骤：

S1、取第一荧光粉置于处于第一筛分桶1中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶1筛孔孔径的第一荧光粉进入外部筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶1筛孔孔径的第一荧光粉，直至第一荧光粉由第四筛分桶的筛孔筛出；所述第一荧光粉粒径为0.1-100μm，发射光波长为480nm，为掺杂有稀土元素的硅酸盐荧光粉，测试被筛分出的荧光粉粒径，荧光粉粒径分布图如图2所示；

S2、取第二荧光粉置于处于第一筛分桶1中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶1筛孔孔径的第二荧光粉进入位于第一筛分桶1外部的筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶1筛孔孔径的第二荧光粉，直至第二荧光粉由第四筛分桶4的筛孔筛出；所述第二荧光粉粒径为0.3-120μm，发射光波长为575nm，所述第二荧光粉为掺杂有稀土元素的铝酸盐荧光粉；

S3、分别取处于由同一层筛分桶筛分出的第一荧光粉和第二荧光粉，混合得到混合荧光粉，混合荧光粉中，第一荧光粉与第二荧光粉的质量比为0.01:1，将混合荧光粉置于封装胶水中，形成胶粉混合物，所述胶粉混合物中，混合荧光粉的质量百分比为1％；

S4、脱泡搅拌所述胶粉混合物，得到荧光胶，将胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机温度为20℃，真空度为0KPa，搅拌机离心转速设置为300rpm/min，搅拌时间为1800s；

S5、将所述荧光胶滴入设置有LED芯片的支架中，所述荧光胶体积占所述支架容积的75％，所述LED芯片的发射光波长为230nm，然后烘烤滴有荧光胶的支架至荧光胶固化，烘烤过程具体为：首先以1℃/min的升温速率升温至40℃，预烘烤3h，然后以1℃/min的升温速率升温至110℃，烘烤15h，即得LED灯珠，所述LED灯珠的发射光谱如图3所示。

实施例2

本实施例提供一种滚筒式荧光粉筛分装置，所述装置包括自中心向外依次套设的至少两层筛分桶，每层所述筛分桶的桶壁设置有筛孔，且由内而外每层筛分桶的筛孔孔径依次减小，所述筛分桶还连接有用于驱动其旋转的旋转驱动机构和使其震动的震动机构，所述旋转驱动机构为常规驱动电机，所述震动机构为震动电机。

本实施例中，所述筛分桶为6层，由内向外依次套设，且桶口朝向一致，由内至外依次为第一筛分桶至第六筛分桶，第一筛分桶至第六筛分桶的筛孔孔径依次减小，本实施例中第一筛分桶的筛孔孔径为60μm，第二筛分桶的筛孔孔径为55μm，所述第三筛分桶的筛孔孔径为50μm，第四筛分桶的筛孔孔径为45μm，第五筛分桶的筛孔孔径为35μm，第六筛分桶的筛孔孔径为30μm。

进一步地，筛分桶通过一旋转轴连接于一安装支架，所述驱动机构驱动旋转轴转动进而带动筛分桶转动，所述旋转轴贯穿每个筛分桶的底面中心设置，且与设置于筛分桶桶口处的横梁连接，从而将筛分桶连接于安装支架上，所述旋转轴与水平面呈5°角设置，而筛分桶的轴向与旋转轴平行从而筛分桶开口向上且与水平面呈5°角倾斜设置，旋转驱动电机驱动第一至第四筛分桶以360rpm/min的速度转动，同时所述震动电机驱动所述筛分桶以200Hz的频率震动，以使荧光粉被更高效地筛分。

本实施例还提供一种高落Bin率的LED灯珠封装方法，其包括如下步骤：

S1、取第一荧光粉置于处于第一筛分桶中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉进入外部筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉，直至第一荧光粉由第六筛分桶的筛孔筛出；所述第一荧光粉粒径为0.5-95μm，发射光波长为545nm，为掺杂有稀土元素的氮化物荧光粉，测试被筛分出的荧光粉粒径，荧光粉粒径分布图如图4所示；

S2、取第二荧光粉置于处于第一筛分桶1中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶筛孔孔径的第二荧光粉进入位于第一筛分桶外部的筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶1筛孔孔径的第二荧光粉，直至第二荧光粉由第六筛分桶的筛孔筛出；所述第二荧光粉粒径为0.3-120μm，发射光波长为680nm，所述第二荧光粉为掺杂有稀土元素的磷酸盐荧光粉；

S3、分别取处于由同一层筛分桶筛分出的第一荧光粉和第二荧光粉，混合得到混合荧光粉，混合荧光粉中，第一荧光粉与第二荧光粉的质量比为100:1，将混合荧光粉置于封装胶水中，形成胶粉混合物，所述胶粉混合物中，混合荧光粉的质量百分比为80％；

S4、脱泡搅拌所述胶粉混合物，得到荧光胶，将胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机温度为55℃，真空度为2KPa，搅拌机离心转速设置为1500rpm/min，搅拌时间为90s；

S5、将所述荧光胶滴入设置有LED芯片的支架中，所述荧光胶体积占所述支架容积的90％，所述LED芯片的发射光波长为480nm，然后烘烤滴有荧光胶的支架至荧光胶固化，烘烤过程具体为：首先以10℃/min的升温速率升温至100℃，预烘烤0.5h，然后以10℃/min的升温速率升温至220℃，烘烤1h，即得LED灯珠。

实施例3

本实施例提供一种滚筒式荧光粉筛分装置，所述装置包括自中心向外依次套设的至少两层筛分桶，每层所述筛分桶的桶壁设置有筛孔，且由内而外每层筛分桶的筛孔孔径依次减小，所述筛分桶还连接有用于驱动其旋转的旋转驱动机构和使其震动的震动机构，所述旋转驱动机构为常规驱动电机，所述震动机构为震动电机。

本实施例中，所述筛分桶为8层，由内向外依次套设，且桶口朝向一致，由内至外依次为第一筛分桶至第八筛分桶，第一筛分桶至第八筛分桶的筛孔孔径依次减小，本实施例中第一筛分桶的筛孔孔径为99μm，第二筛分桶的筛孔孔径为65μm，所述第三筛分桶的筛孔孔径为60μm，第四筛分桶的筛孔孔径为50μm，第五筛分桶的筛孔孔径为45μm，第六筛分桶的筛孔孔径为35μm，第七筛分桶的筛孔孔径为25μm，第八筛分桶的筛孔孔径为5μm。

进一步地，筛分桶通过一旋转轴连接于一安装支架，所述驱动机构驱动旋转轴转动进而带动筛分桶转动，所述旋转轴贯穿每个筛分桶的底面中心设置，且与设置于筛分桶桶口处的横梁连接，从而将筛分桶连接于安装支架上，所述旋转轴与水平面呈85°角设置，而筛分桶的轴向与旋转轴平行从而筛分桶开口向上且与水平面呈85°角倾斜设置，旋转驱动电机驱动第一至第四筛分桶以100rpm/min的速度转动，同时所述震动电机驱动所述筛分桶以120Hz的频率震动，以使荧光粉被更高效地筛分。

本实施例还提供一种高落Bin率的LED灯珠封装方法，其包括如下步骤：

S1、取第一荧光粉置于处于第一筛分桶中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉进入外部筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶筛孔孔径的第一荧光粉，直至筛分完成；所述第一荧光粉粒径为0.1-100μm，发射光波长为515nm，为掺杂有稀土元素的氟化物荧光粉，测试被筛分出的荧光粉粒径，荧光粉粒径分布图如图5所示；

S2、取第二荧光粉置于处于第一筛分桶1中，启动旋转驱动机构和震动机构，粒径小于第一筛分桶筛孔孔径的第二荧光粉进入位于第一筛分桶外部的筛分桶，收集粒径大于第一筛分桶1筛孔孔径的第二荧光粉，直至筛分完成；所述第二荧光粉粒径为1.5-120μm，发射光波长为630nm，所述第二荧光粉为掺杂有稀土元素的磷酸盐荧光粉；

S3、分别取处于由同一层筛分桶筛分出的第一荧光粉和第二荧光粉，混合得到混合荧光粉，混合荧光粉中，第一荧光粉与第二荧光粉的质量比为2:1，将混合荧光粉置于封装胶水中，形成胶粉混合物，所述胶粉混合物中，混合荧光粉的质量百分比为50％；

S4、脱泡搅拌所述胶粉混合物，得到荧光胶，将胶粉混合物置于自动脱泡搅拌机中，控制搅拌机温度为35℃，真空度为1KPa，搅拌机离心转速设置为800rpm/min，搅拌时间为550s；

S5、将所述荧光胶滴入设置有LED芯片的支架中，所述荧光胶体积占所述支架容积的95％，所述LED芯片的发射光波长为370nm，然后烘烤滴有荧光胶的支架至荧光胶固化，烘烤过程具体为：首先以5℃/min的升温速率升温至80℃，预烘烤2h，然后以6℃/min的升温速率升温至170℃，烘烤7h，即得LED灯珠，所述LED灯珠的发射光谱如图6所示。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。