Pourquoi utiliser un encapsulant en résine de silicone dans le conditionnement des LED UVB ?

Dans la chaîne d'approvisionnement de l'industrie des LED, l'encapsulation des LED est souvent l'étape où les performances optiques et la fiabilité à long terme sont déterminées. Pour les dispositifs LED de haute puissance (y compris les LED UVB), le choix des matériaux d'encapsulation des LED, des matériaux de lentille externe et de la méthode globale de procédé d'encapsulation peut directement façonner la stabilité du LOP, l'évolution des contraintes et la durée de vie.

La résine de silicone est un matériau d'encapsulation de LED préféré car elle peut être formulée pour être optiquement transparente, aidant à maintenir un rendement lumineux élevé et une uniformité lumineuse. Réduire l'inadéquation d'indice de réfraction améliore l'efficacité d'extraction de la lumière et peut augmenter la puissance lumineuse émise. Comparés à de nombreuses résines époxy, les matériaux en silicone offrent généralement une meilleure résistance à la chaleur, des performances à haute température et une résistance au vieillissement thermique, ce qui est critique pour les dispositifs LED de haute puissance. Silicone’Son module plus faible et son comportement de dilatation thermique plus adapté en font un matériau à faible contrainte, réduisant les contraintes internes, les fissures et le délaminage lors des cycles thermiques. Il permet également une transformation flexible et une durée de vie en pot stable.

• Why “matériau d'emballage” questions dans les LED UVB
• Comment la résine de silicone en tant qu'encapsulant améliore l'efficacité d'extraction lumineuse？
• Réalité de la fiabilité : ce qui se passe lors d'un fonctionnement à long terme
• Silicone vs époxy dans l'encapsulation LED : pourquoi l'industrie continue de changer
• Propriétés mécaniques et adhésives : la contrainte est le tueur silencieux de la durée de vie
• Options de procédé : de la résine de silicone aux polymères de silicone moulés
• Que signifie cet article pour l'orientation des recherches futures

1. Pourquoi “matériau d'emballage” questions dans les LED UVB

Les LED UVB sont soumises à des conditions de fonctionnement difficiles. Par rapport aux résines époxy classiques utilisées dans de nombreux dispositifs LED blancs, le fonctionnement en UVB tend à révéler plus rapidement les faiblesses des matériaux, y compris une mauvaise résistance à la chaleur et une détérioration optique. C'est pourquoi l'industrie continue d'explorer les matériaux silicones généraux, les systèmes de polymères de silicone et les matériaux modifiés au silicone capables de résister à l'exposition aux UV et à la chaleur.

L'étude présente une structure de conditionnement utilisant du silicone d'encapsulation entre une puce LED UVB et un couvercle en verre de quartz. Dans cette structure, la puissance lumineuse de sortie s'est avérée supérieure de 13,8 % à celle de la structure correspondante sans encapsulant en silicone.

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. Comment l'encapsulant en résine de silicone améliore-t-il l'efficacité d'extraction de la lumière ?？

Le mécanisme principal est d'ordre optique. Lorsqu'il existe un écart important d'indice de réfraction, la réflexion interne totale augmente et les photons sont piégés. En insérant un encapsulant en silicone, l'écart d'indice de réfraction entre le saphir (côté puce) et l'air est réduit, ce qui diminue la réflexion interne totale et améliore l'efficacité d'extraction de la lumière.

Traduction pratique :

Si vous recherchez une puissance lumineuse de sortie plus élevée, l'adaptation des indices de réfraction est cruciale.

Dans de nombreuses conceptions de LED, plus l'indice de réfraction est élevé (au sein d'un système stable et à faible absorption), plus il peut être bénéfique pour l'extraction. Ainsi, “les matériaux fortement transparents” avec un indice de réfraction élevé approprié deviennent précieux.

L'article indique également que l'introduction de silicone a amélioré l'efficacité d'extraction de la lumière, et l'augmentation de la puissance lumineuse de sortie a été directement attribuée à l'influence du silicone d'encapsulation.

3. Réalité de la fiabilité : ce qui se passe durant un fonctionnement à long terme

La fiabilité des LED UVB ne concerne pas seulement la puce. L'étude rend compte d'un long vieillissement et montre que dans les types de conditionnements à base de silicone proposés, la puissance lumineuse de sortie a considérablement diminué avec le temps. Dans les conclusions, les auteurs présentent des tests de fiabilité sur plus de 3500 h, au cours desquels la puissance lumineuse de sortie est tombée respectivement à 45,3 %, 48,6 % et 50,3 % des valeurs initiales pour les trois types de conditionnement proposés.

Ils ont également observé que des fissures sont apparues dans le silicone encapsulé après 1500 h et étaient évidentes après 3500 h, mais les différents taux de dégradation n'étaient pas manifestement corrélés à l'apparition de ces fissures.

Une recommandation technique clé de l'article :

Si du silicone est utilisé pour encapsuler la cavité dans ce style de conditionnement, le couvercle hermétique doit être retiré pour éviter l'apparition de fissures dans le silicone encapsulé.

L'article discute en outre du fait que le silicone entre la puce et le verre de quartz attaché peut se dégrader en raison des contraintes thermiques et de l'irradiation UVB, et les contraintes peuvent être plus évidentes lorsque le silicone est en contact avec le verre de quartz.

4. Silicone contre époxy dans l'encapsulation des LED : pourquoi l'industrie continue de faire évoluer ses choix

De nombreuses lignes de conditionnement de LED ont une expérience avec la résine époxy pour LED ou la résine époxy modifiée. L'époxy présente des avantages, mais pour les performances à haute température et l'exposition aux UV, les systèmes époxy peuvent présenter une dégradation plus rapide et des problèmes liés aux contraintes.

C'est pourquoi on observe plusieurs orientations technologiques :

les résines époxy modifiées au silicone (et les résines époxy-silicone) pour combiner “la familiarité de manipulation de l'époxy” avec la stabilité’du silicone.

Introduction de groupes fonctionnels silicones dans les réseaux époxy via la méthode de modification époxy (y compris la méthode de copolymérisation chimique) pour améliorer la résistance au vieillissement thermique, la résistance aux UV et réduire la fragilité

Passage aux encapsulants silicone purs : résine silicone, gel silicone ou voies LSR

En pratique, “l'introduction de groupes fonctionnels silicones” signifie souvent la sélection de groupes réactifs tels que les groupes hydroxyle et alcoxy ou les groupes époxy (selon la conception de la résine) pour que le réseau puisse atteindre une densité de réticulation élevée exploitable sans créer de fortes contraintes internes.

5. Propriétés mécaniques et adhésives : le stress, le tueur silencieux de la durée de vie

Pour l'encapsulation des LED, vous équilibrez :

Les propriétés optiques (clarté, indice de réfraction, croissance du trouble)

Les propriétés mécaniques (module, ténacité, résistance à la fissuration)

Les propriétés mécaniques et adhésives aux interfaces (puce, céramique, lentille, cadre de sortie)

L'ajustement du coefficient de dilatation thermique pour réduire les contraintes

Dans de nombreux cas, le silicone est préféré comme “matériaux souples/à faible contrainte” solution qui aide à tamponner l'inadéquation thermique, tout en restant optiquement transparent.

6. Options de procédés : des résines de silicone aux polymères de silicone moulés

Selon votre produit et votre position dans l'ensemble de la chaîne industrielle (niveaux supérieur et inférieur), les solutions en silicone peuvent correspondre à plusieurs flux de fabrication :

Dispersion et durcissement de l'encapsulant en résine silicone pour l'emballage UVB/UV

Caoutchouc liquide silicone moulé pour les parties de lentille ou de boîtier (y compris le moulage par injection, le caoutchouc silicone moulé et la production de polymères silicone moulés)

Approche hybride : encapsulation silicone plus matériaux inorganiques à haute transparence (comme le quartz) si nécessaire

Pour les familles de formulations, de nombreux clients évaluent :

la résine silicone vinylique et le polysiloxane linéaire contenant du vinyle (souvent associé à un agent de réticulation tel que l'huile silicone contenant de l'hydrogène dans les systèmes de durcissement par addition)

les grades d'huile silicone sélectionnés pour réguler l'écoulement et la transformation

cibles comme un taux de retrait très faible et une durée de pot stable pendant la production

7. Que signifie cet article pour les futures orientations de recherche

Le document est clair : le silicone peut améliorer la LOP grâce à la conception optique, mais le vieillissement à long terme aux UVB introduit des contraintes et des mécanismes de détérioration qui nécessitent encore une optimisation.

C'est une direction de recherche future réaliste pour le conditionnement aux UVB : optimiser la contrainte, la rétention de transparence et les choix structurels (comme la nécessité ou non d'un couvercle hermétique).

8. Comment choisir les matériaux en silicone ?

En tant que fabricant de résines siliconées, nous fournissons des matériaux en silicone utilisés comme matériaux d'encapsulation pour LED et matériaux de conditionnement en silicone, et nous accompagnons nos clients dans la sélection des matières premières et l'adaptation des applications.

XJY Silicones est l’un des principaux fabricants de résines de silicone MQ et de silicone VMQ en Chine, avec plus de 30 ans d’expérience en R&D et fabrication dans l’industrie du silicone, ainsi que plus de 15 brevets connexes et un support technique. Nos produits de matières premières en silicone peuvent répondre aux besoins du domaine des cosmétiques à base de silicone et soutenir la fourniture de solutions personnalisées diversifiées.