一种声波辅助薄膜沉积装置及其应用

1.本发明属于led照明灯技术领域，尤其涉及一种声波辅助薄膜沉积装置以及利用该装置制备低色温、低蓝光的白光led照明灯的方法。


背景技术：

2.led因其高亮度、高显色性、节能环保等优点受到学术界和产业界的广泛关注，广泛应用于显示与照明领域。目前，市面上的白光led照明灯主要由蓝光led芯片涂覆黄色荧光粉制成，导致白光led照明灯具有高色温和高蓝光辐射的缺点，严重影响人们用眼健康。
3.在led照明光源上均匀沉积荧光材料薄膜可有效的降低其色温和蓝光辐射，如中国专利cn 110061119 a公开了一种降低led光源色温和蓝光辐射的方法，用来解决高色温、高蓝光辐射led光源对人体危害过大的问题。该发明方法是将制备好的zno量子点溶液采用旋涂法均匀旋涂在led光源上、烘干、封装，从而制备色温在4200k～2500k之间、蓝光辐射量降低60％的低蓝光辐射的led灯。但是旋涂法存在的缺点是溶解性较差的量子点材料使用该法时存在成膜较难且工艺难度大、成品率低的技术问题。因此，开发简单、易操作的高熔点、低溶解性材料的薄膜制备工艺和设备尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种声波辅助薄膜沉积装置，从而通过简单易操作的工艺将高色温和高蓝光辐射的白光led照明灯转化为低色温、低蓝光辐射的白光led照明灯。
5.本发明方法采用的技术方案如下。
6.一种声波辅助薄膜沉积装置，其特征在于，所述装置本体为一密闭容器，所述密闭容器内顶部设置声波发生器，通过设置于所述装置本体外的声波控制器控制声波的发射频率和操作时间；所述声波发生器的振动部位的下端设置材料源，所述材料源内装有粉末材料，所述密闭容器内底部垂直对应材料源的位置固定安装样品台。
7.进一步地，所述的材料源为一个底部具有孔径为10-1000 μm的小孔的盒状容器，其内装有用于薄膜沉积的粉末材料，在声波发生器的作用下，通过小孔向样品台方向均匀沉积粉末材料。
8.一种具体的实施例为，所述的声波控制器为任意波形发生器，通过数据线或无线方式连接所述声波发生器。
9.一种具体的实施例为，所述的声波发生器为振荡器。
10.本发明还提供一种降低白光led照明光源色温和蓝光辐射的方法，其特征在于，在环氧树脂灌封胶封装但灌封胶未固化的白光led照明光源上使用前述的声波辅助薄膜沉积装置沉积一层吸收峰和激发峰分别在400-450 nm和500-700 nm的一种或几种混合的荧光材料薄膜。
11.进一步地，所述的一种降低白光led照明光源色温和蓝光辐射的方法，包括如下步骤：
步骤一：在声波辅助薄膜沉积装置的材料源（4）中添加体积为材料源（4）容积1/3～2/3的荧光材料；步骤二：使用环氧树脂灌封胶封装且环氧树脂灌封胶未固化的白光led照明光源上使用权利要求1至4所述的声波辅助薄膜沉积装置沉积一层吸收峰和激发峰在400-450 nm和500-700 nm的一种或几种混合的荧光材料薄膜；步骤三：在沉积荧光材料薄膜的白光led照明光源的上表面滴加环氧树脂灌封胶对沉积的荧光材料薄膜进行封装，待其流平后放入真空干燥箱中除气、固化。
12.作为一种优选的实施例，步骤二中荧光材料薄膜沉积的具体步骤为：(1)将白光led照明光源放入样品台中间，关闭密封容器；(2)设置声波频率为100-800 hz，开启声波发生器，辅助薄膜沉积一定时间后关闭声波发生器；(3)等待一段时间后，打开容器，取出白光led照明光源。
13.作为一种优选的实施例，使用环氧树脂灌封胶封装白光led照明光源完成与混合荧光材料沉积开始之间的时间间隔为5-30 min。
14.作为一种优选的实施例，声波辅助沉积时间为10-200 s。
15.作为一种优选的实施例，步骤三中封装胶脱气温度为50 ℃，时间为10 min；白光led照明光源表面滴加封1 ml装胶，流平时间为2 min，除气、固化的温度和时间为50 ℃和60 min。
16.应用本发明的装置降低白光led照明灯色温和蓝光辐射的方法具有如下的优点：（1）使用简单的仪器和工艺降低led光源的色温和蓝光辐射，有利于人们的用眼健康，提高了白光led照明光源的照明质量；（2）使用特定频率的声波辅助沉积荧光材料薄膜，易于控制，可重复性较高；（3）该工艺使用的仪器简单，工艺流程简单，有利于降低生产成本和简化工艺；（4）在现有的白光led照明灯上进行改进，使其转变为低色温、低蓝光的led照明灯，仅在原有led照明灯生产线上进行改进，易于产业化。
17.（5）在使用环氧树脂灌封胶封装但灌封胶未固化的白光led照明光源上沉积荧光材料，一方面有助于提高荧光材料致密性，以提高蓝光辐射的吸收率，另一方面有助于led灌封胶嵌入荧光材料内部，增强荧光材料上下面led灌封胶之间的粘接，可以将纳米荧光材料稳定的封装在led面板内，防止泄露。
附图说明
18.图1为声波辅助薄膜沉积装置示意图。
19.图2为采用本发明公开的装置及方法制备的白光led照明光源结构图。
20.图3为实施例1所制备led器件发光光谱图。
21.图4为实施例2所制备led器件发光光谱图。
22.图5为实施例3所制备led器件发光光谱图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术构思及具体技术方案。
24.如图1所示，本发明的声波辅助薄膜沉积装置的装置本体1为密闭容器，其内设置
有声波发生器2、材料源4、样品台6；所述的声波发生器2通过与密闭容器外部的声波控制器3连接实现声波的控制；所述声波发生器2的振动部位的下端固定安装材料源4，所述材料源4内装有薄膜沉积材料，所述材料源4的底部具有孔径为尺寸为10-1000 μm的小孔5，所述装置的底部垂直正对材料源4的位置设置样品台6，所述材料源4在声波发生器2的作用下向所述样品台6方向均匀沉积粉末材料，从而在样品的表面形成一定厚度的吸收峰和激发峰分别在400-450 nm和500-700 nm的一种或几种混合的荧光材料薄膜。
25.本发明的声波辅助薄膜沉积装置中，密封容器2由高弹性材料制成，例如可以是硬纸板、塑料板、亚克力板等高弹性材料。
26.本发明的声波辅助薄膜沉积装置中，声波控制器3可以为任意波形发生器或移动通讯设备，通过数据线或无线方式与声波发生器器2连接。
27.本发明的声波辅助薄膜沉积装置中，所述的声波发生器2为波形发生设备，例如振荡器或音响设备。
28.作为一种优选的实施方案，所述的声波辅助薄膜沉积装置中，样品台为一块表面平整的塑料板、亚克力板、纸板或聚四氟乙烯板，使用弹性绳、弹性螺丝或带泡沫板双面胶固定于密封容器底部。
29.图2所示为制备的led器件结构图，包括基板7、电致发光芯片8、用于保护发光芯片8的led封装胶9、荧光材料薄膜10和用于保护荧光材料薄膜的led封装胶11。
30.以下实施例1-3中使用白光led照明灯为某企业生产的led集成光源，使用的稀土离子荧光材料购买于市场，其余荧光材料均由实验室合成。实验中使用光色电综合测试系统对白光led照明灯的发光光谱、色温、显色性等参数进行测试。
31.实施例1。
32.该实施例在色温为9040 k的白光led集成光源上实施，使用光色电测试系统测试其发光光谱及色温。在声波辅助薄膜沉积装置的材料源中添加2 g的yag:ce
3
红色荧光材料，并将材料源固定于声波发生器；在白光led集成光源上滴加1 ml按照a液:b液=10:1体积比混合并搅拌均匀的环氧树脂封装胶，静置5 min；将滴加环氧树脂封装胶的白光led集成光源放入声波辅助薄膜沉积装置的样品台上，调整声波频率为400 hz，辅助沉积10 s后静置5 min；在沉积荧光材料薄膜后的白光led集成光源表面滴加l ml与上述相同的环氧树脂灌封胶对沉积的混合荧光材料薄膜进行封装，静置2 min，将其放入50 ℃的真空干燥箱中脱气并干燥60 min后取出；使用光色电测试系统测试其光谱及色温，结果显示其色温为3802 k，发光光谱如图3所示，证明其蓝光辐射量明显降低。
33.实施例2。
34.该实施例在色温为5800 k的白光led集成光源上实施，使用光色电测试系统测试其发光光谱及色温。在声波辅助薄膜沉积装置的材料源中添加2 g的yag:ce
3
红色荧光材料，并将材料源固定于声波发生器；在白光led集成光源上滴加1 ml按照a液:b液=10:1体积比混合并搅拌均匀的环氧树脂封装胶，静置5 min；将滴加环氧树脂封装胶的白光led集成光源放入声波辅助薄膜沉积装置的样品台上，调整声波频率为500 hz，辅助沉积30 s后静置5 min；在沉积荧光材料薄膜后的白光led集成光源表面滴加l ml与上述相同的环氧树脂灌封胶对沉积的混合荧光材料薄膜进行封装，静置2 min，将其放入50 ℃的真空干燥箱中脱气并干燥60 min后取出；使用光色电测试系统测试其光谱及色温，结果显示其色温为
2570 k，发光光谱如图4所示，证明其蓝光辐射量明显降低。
35.实施例3。
36.该实施例在色温为6285 k的白光led集成光源上实施，使用光色电测试系统测试其发光光谱及色温。在声波辅助薄膜沉积装置的材料源中添加2 g的yag:ce
3
红色荧光材料，并将材料源固定于声波发生器；在白光led集成光源上滴加1 ml按照a液:b液=10:1体积比混合并搅拌均匀的环氧树脂封装胶，静置5 min；将滴加环氧树脂封装胶的白光led集成光源放入声波辅助薄膜沉积装置的样品台上，调整声波频率为400 hz，辅助沉积8 s后静置5 min；在沉积荧光材料薄膜后的白光led集成光源表面滴加l ml与上述相同的环氧树脂灌封胶对沉积的混合荧光材料薄膜进行封装，静置2 min，将其放入50 ℃的真空干燥箱中脱气并干燥60 min后取出；使用光色电测试系统测试其光谱及色温，结果显示其色温为3992 k，发光光谱如图5所示，证明其蓝光辐射量明显降低。