¿Por qué usar encapsulante de resina de silicona en el empaquetado de LED UVB?

En la cadena de la industria LED, el encapsulado LED es donde a menudo se determinan el rendimiento óptico y la confiabilidad a largo plazo. Para dispositivos LED de alta potencia (incluyendo LED UVB), la selección de materiales de encapsulado LED, materiales de lente externa y el método de proceso de encapsulado general pueden moldear directamente la estabilidad LOP, la evolución del estrés y la vida útil.

La resina de silicona es un material de encapsulado LED preferido porque puede formularse ópticamente transparente, ayudando a mantener una alta salida de luz y uniformidad luminosa. Reducir la discrepancia del índice de refracción mejora la eficiencia de extracción de luz y puede aumentar la potencia de salida lumínica. Comparados con muchas resinas epoxi, los materiales de silicona típicamente ofrecen mejor resistencia al calor, rendimiento en alta temperatura y resistencia al envejecimiento térmico, lo cual es crítico para dispositivos LED de alta potencia.’El menor módulo y comportamiento de expansión térmica más adecuado de la silicona la convierten en un material de bajo estrés, reduciendo el estrés interno, agrietamiento y delaminación durante ciclos térmicos. También soporta procesamiento flexible y una vida útil estable.

• Why “material de encapsulado” importa en LED UVB
• ¿Cómo el encapsulante de resina de silicona mejora la eficiencia de extracción de luz?？
• Realidad de la confiabilidad: qué ocurre durante la operación a largo plazo
• Silicona vs epoxi en encapsulado LED: por qué la industria sigue cambiando
• Propiedades mecánicas y adhesivas: el estrés es el asesino silencioso de la vida útil
• Opciones de proceso: desde resina de silicona hasta polímeros de silicona moldeados
• Qué significa este artículo para la dirección futura de investigación

1. ¿Por qué las botellas de adhesivo ácido crecen en altura, se deforman e incluso tienen aceite en su interior después de ser almacenadas durante un período de tiempo? “material de encapsulado” importa en LED UVB

Los LED UVB enfrentan condiciones operativas severas. Comparado con las resinas epoxi convencionales usadas en muchos dispositivos LED blancos, la operación UVB tiende a exponer más rápido las debilidades del material, incluyendo pobre resistencia al calor y deterioro óptico. Es por eso que la industria continúa explorando materiales generales de silicona, sistemas de polímeros de silicona y materiales modificados con silicona que puedan resistir exposición UV y calor.

El estudio muestra una estructura de empaquetado que utiliza silicona de encapsulación entre un chip LED UVB y una cubierta de vidrio de cuarzo. En esa estructura, se reportó que la potencia de salida de luz era un 13.8% mayor que la estructura correspondiente sin el encapsulante de silicona.

XJY-8206N VMQ Silicone Resin (Trimethylvinylsiloxysilicate) is a colorless transparent liquid resin composed of vinyl MQ silicone resin and vinyl polydimethylsiloxane. It can be used for LSR liquid addition molding silicone rubber, LED packaging adhesive, and other two-component addition adhesives.

2. ¿Cómo mejora el encapsulante de resina de silicona la eficiencia de extracción de luz?？

El mecanismo central es óptico. Cuando existe una gran brecha en el índice de refracción, la reflexión interna total aumenta y los fotones quedan atrapados. Al insertar un encapsulante de silicona, se reduce la brecha del índice de refracción entre el zafiro (lado del chip) y el aire, disminuyendo la reflexión interna total y mejorando la eficiencia de extracción de luz.

Traducción práctica:

Si se desea una mayor potencia de salida de luz (LOP), es importante considerar la concordancia del índice de refracción.

En muchos diseños de LED, cuanto mayor es el índice de refracción (dentro de un sistema estable y de baja absorción), más útil puede ser para la extracción, por lo que “los materiales de alta transparencia” con un alto índice de refracción adecuado adquieren valor.

El artículo también afirma que el relleno de silicona mejoró la eficiencia de extracción de luz (LEE), y la mejora en la potencia de salida de luz (LOP) se atribuyó directamente a la influencia de la silicona de encapsulación.

3. Realidad de la confiabilidad: qué ocurre durante la operación a largo plazo

La fiabilidad de los LED UVB no solo depende del chip. El estudio reporta un envejecimiento prolongado y muestra que en los tipos de empaquetado basados en silicona propuestos, la potencia de salida de luz (LOP) disminuyó sustancialmente con el tiempo. En las conclusiones, los autores reportan pruebas de fiabilidad durante más de 3500 horas, donde la LOP disminuyó al 45.3%, 48.6% y 50.3% de los valores iniciales para los tres tipos de empaquetado propuestos.

También observaron que aparecieron grietas en la silicona encapsulada después de 1500 horas y eran evidentes después de 3500 horas, pero las diferentes tasas de degradación no estaban claramente correlacionadas con la aparición de grietas.

Una recomendación clave de ingeniería en el artículo:

Si se usa silicona para encapsular la cavidad en este estilo de empaquetado, se debe retirar la cubierta hermética para evitar que se produzcan grietas en la silicona encapsulada.

El artículo discute además que la silicona entre el chip y el vidrio de cuarzo adherido puede deteriorarse debido al estrés térmico y a la irradiación UVB, y el estrés puede ser más evidente cuando la silicona toca el vidrio de cuarzo.

4. Silicona vs epoxi en encapsulado LED: por qué la industria sigue cambiando

Muchas líneas de empaquetado de LED tienen experiencia con resinas epoxi o resinas epoxi modificadas. El epoxi tiene fortalezas, pero para el rendimiento en altas temperaturas y la exposición a UV, los sistemas de epoxi pueden mostrar una degradación más rápida y problemas relacionados con el estrés.

Por eso se observan múltiples direcciones tecnológicas:

resinas epoxi modificadas con silicona (y resina epoxi con silicona) para combinar “tanto la resina epoxi” como la familiaridad de manejo con la estabilidad’de la silicona

Introducir grupos funcionales de silicona en redes epoxídicas mediante el método de modificación con epoxi (incluido el método de copolimerización química) para mejorar la resistencia al envejecimiento térmico, la resistencia a los UV y reducir la fragilidad

Transición a encapsulantes de silicona pura: resina de silicona, gel de silicona o rutas de LSR

En la práctica, “introducir grupos funcionales de silicona” a menudo significa seleccionar grupos reactivos como hidroxilo y alcoxi o grupos epoxi (según el diseño de la resina) para que la red pueda alcanzar una densidad de entrecruzamiento alta y funcional sin generar grandes tensiones internas.

5. Propiedades mecánicas y adhesivas: el estrés es el asesino silencioso de la vida útil

Para el encapsulado de LED, se equilibran:

Propiedades ópticas (claridad, índice de refracción, crecimiento de neblina)

propiedades mecánicas (módulo, tenacidad, resistencia a grietas)

propiedades mecánicas y adhesivas en las interfaces (chip, cerámica, lente, placa de conexiones)

coeficiente de expansión térmica compatible para reducir tensiones

En muchos casos, se prefiere la silicona como un “material blando/de baja tensión” solución que ayuda a amortiguar la incompatibilidad térmica, manteniendo al mismo tiempo la transparencia óptica.

6. Opciones de proceso: desde resina de silicona hasta polímeros de silicona moldeados

Dependiendo de su producto y de su posición en toda la cadena industrial (niveles superiores e inferiores), las soluciones de silicona pueden adaptarse a múltiples flujos de fabricación:

Dispensado y curado de encapsulante de resina de silicona para empaquetado UVB/UV

Caucho de silicona líquido moldeado para piezas de lentes o carcasas (incluyendo moldeo por inyección, moldeo de caucho de silicona y producción de polímeros de silicona moldeados)

Enfoque híbrido: encapsulación con silicona más materiales inorgánicos de alta transparencia (como cuarzo) cuando sea necesario

En cuanto a familias de formulaciones, muchos clientes evalúan:

resina de silicona vinílica y polisiloxano lineal que contiene vinilo (a menudo combinado con un reticulante como aceite de silicona que contiene hidrógeno en sistemas de curado por adición)

grados seleccionados de aceite de silicona para ajustar el flujo y el procesamiento

Objetivos como una tasa de contracción muy pequeña y un tiempo de vida útil estable en maceta durante la producción

7. Qué significa este artículo para la dirección futura de investigación

El documento deja claro: la silicona puede mejorar el LOP mediante diseño óptico, pero el envejecimiento prolongado por UVB introduce mecanismos de estrés y deterioro que aún requieren optimización.

Esta es una dirección de investigación futura realista para el empaquetado UVB: optimizar el estrés, la retención de transparencia y las opciones estructurales (como si es necesaria una cubierta hermética).

8. ¿Cómo elegir materiales de silicona?

Como fabricante de resinas de silicona, suministramos materiales de silicona utilizados como materiales de encapsulación para LED y materiales de empaquetado de silicona, y apoyamos a los clientes en la selección de materias primas y la adecuación de aplicaciones.

XJY Silicones es uno de los principales fabricantes chinos de resina de silicona MQ y silicona VMQ, con más de 30 años de experiencia en I+D y fabricación en la industria de la silicona, así como más de 15 patentes y soporte técnico relacionados. Nuestros productos de materias primas de silicona pueden satisfacer las necesidades del campo de cosméticos de silicona y respaldar la provisión de soluciones personalizadas diversificadas.