Por que usar encapsulante de resina de silicone em embalagens de LED UVB?

Na cadeia da indústria de LED, o encapsulamento do LED é onde o desempenho óptico e a confiabilidade de longo prazo geralmente são decididos. Para dispositivos LED de alta potência (incluindo LEDs UVB), a seleção de materiais de encapsulamento de LED, materiais de lente externa e o método do processo geral de encapsulamento podem moldar diretamente a estabilidade do LOP, a evolução do estresse e a vida útil.

A resina de silicone é um material de encapsulamento de LED preferido porque pode ser formulado opticamente claro, ajudando a manter alta produção de luz e uniformidade luminosa. Reduzir a incompatibilidade do índice de refração melhora a eficiência de extração de luz e pode aumentar a potência de saída de luz. Comparado com muitas resinas epóxi, os materiais de silicone geralmente oferecem melhor resistência ao calor, desempenho em alta temperatura e resistência ao envelhecimento térmico, o que é crítico para dispositivos LED de alta potência. Silicone’O seu menor módulo e comportamento de expansão térmica mais adequado tornam-no um material de baixa tensão, reduzindo a tensão interna, trincagem e delaminação durante ciclagem térmica. Também suporta processamento flexível e vida útil estável em potes.

• Why “material de embalagem” questões em LEDs UVB
• Como a resina de silicone como encapsulante aumenta a eficiência de extração de luz？
• Realidade da confiabilidade: o que acontece durante operação de longo prazo
• Silicone vs epóxi em encapsulamento de LED: por que a indústria continua mudando
• Propriedades mecânicas e adesivas: a tensão é o assassino silencioso da vida útil
• Opções de processo: da resina de silicone aos polímeros de silicone moldados
• O que este artigo significa para a direção futura da pesquisa

1. Por que “material de embalagem” questões em LEDs UVB

LEDs UVB enfrentam condições severas de operação. Comparado com resinas epóxi convencionais usadas em muitos dispositivos de LED branco, a operação UVB tende a expor as fraquezas dos materiais mais rapidamente, incluindo baixa resistência ao calor e deterioração óptica. É por isso que a indústria continua a explorar materiais de silicone gerais, sistemas de polímeros de silicone e materiais modificados com silicone que podem sobreviver à exposição a UV e calor.

O estudo mostra uma estrutura de encapsulamento que utiliza silicone encapsulante entre um chip de LED UVB e uma cobertura de vidro de quartzo. Nessa estrutura, a potência de saída de luz foi relatada como sendo 13,8% maior do que a estrutura correspondente sem o encapsulante de 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. Como o encapsulante de resina de silicone aumenta a eficiência de extração de luz？

O mecanismo central é óptico. Quando há uma grande diferença no índice de refração, a reflexão interna total aumenta e os fótons ficam presos. Ao inserir um encapsulante de silicone, a diferença no índice de refração entre a safira (lado do chip) e o ar é reduzida, diminuindo a reflexão interna total e melhorando a eficiência de extração de luz.

Tradução prática:

Se você deseja uma maior LOP (Potência de Saída de Luz), você se preocupa com o casamento do índice de refração.

Em muitos projetos de LED, quanto maior o índice de refração (dentro de um sistema estável e de baixa absorção), mais útil ele pode ser para a extração, portanto, “materiais de alta transparência” com um índice de refração alto adequado se tornam valiosos.

O artigo também afirma que o preenchimento com silicone melhorou a LEE (Eficiência de Extração de Luz), e o aprimoramento da LOP foi atribuído diretamente à influência do silicone encapsulante.

3. Realidade da confiabilidade: o que acontece durante a operação de longo prazo

A confiabilidade do LED UVB não diz respeito apenas ao chip. O estudo relata envelhecimento prolongado e mostra que, nos tipos de encapsulamento propostos à base de silicone, a LOP diminuiu substancialmente ao longo do tempo. Nas conclusões, os autores relatam testes de confiabilidade por mais de 3500 h, onde a LOP diminuiu para 45,3%, 48,6% e 50,3% dos valores iniciais para os três tipos de encapsulamento propostos.

Eles também observaram que trincas apareceram no silicone encapsulado após 1500 h e eram evidentes após 3500 h, mas as diferentes taxas de degradação não foram obviamente correlacionadas com o aparecimento das trincas.

Uma recomendação de engenharia chave no artigo:

Se o silicone for usado para encapsular a cavidade neste estilo de encapsulamento, a cobertura hermética deve ser removida para evitar que ocorram trincas no silicone encapsulado.

O artigo discute ainda que o silicone entre o chip e o vidro de quartzo acoplado pode se deteriorar devido ao estresse térmico e à irradiação UVB, e o estresse pode ser mais óbvio quando o silicone toca o vidro de quartzo.

4. Silicone vs epóxi no encapsulamento de LED: por que a indústria continua mudando

Muitas linhas de encapsulamento de LED têm experiência com resina epóxi ou resina epóxi modificada para encapsulamento de LEDs. O epóxi tem vantagens, mas para desempenho em alta temperatura e exposição a UV, os sistemas de epóxi podem apresentar degradação mais rápida e problemas relacionados ao estresse.

É por isso que você vê múltiplas direções tecnológicas:

resinas epóxi modificadas com silicone (e resina epóxi de silicone) para combinar “ambas resinas epóxi” familiaridade no manuseio de silicone’estabilidade do silicone

Introdução de grupos funcionais de silicone em redes epóxi por meio do método de modificação com epóxi (incluindo o método de copolimerização química) para melhorar a resistência ao envelhecimento térmico, resistência aos raios UV e reduzir a fragilidade

Mudança para encapsulantes de silicone puro: resina de silicone, gel de silicone ou rotas de LSR

Na prática, “introdução de grupos funcionais de silicone” muitas vezes significa selecionar grupos reativos como hidroxila e alcoxi ou grupos epóxi (dependendo do design da resina) para que a rede possa atingir uma alta densidade de reticulação viável sem criar grande tensão interna.

5. Propriedades mecânicas e de adesão: o estresse é o assassino silencioso da vida útil

Para encapsulamento de LED, busca-se equilíbrio entre:

Propriedades ópticas (clareza, índice de refração, crescimento de turbidez)

propriedades mecânicas (módulo, tenacidade, resistência a trincas)

propriedades mecânicas e adesivas nas interfaces (chip, cerâmica, lente, chassi)

compatibilidade do coeficiente de expansão térmica para reduzir tensão

Em muitos casos, o silicone é preferido como uma “solução de materiais macios/baixa tensão” que ajuda a amortecer a incompatibilidade térmica, mantendo-se opticamente translúcido.

6. Opções de processo: da resina de silicone aos polímeros de silicone moldados

Dependendo do produto e da posição na cadeia industrial (níveis superiores e inferiores), soluções com silicone podem adaptar-se a múltiplos fluxos de fabricação:

Dispensamento e cura de encapsulante de resina de silicone para embalagem UVB/UV

Borracha líquida de silicone moldada para lentes ou componentes de invólucro (incluindo moldagem por injeção, moldagem de borracha de silicone e produção de polímeros de silicone moldados)

Abordagem híbrida: encapsulamento com silicone mais materiais inorgânicos de alta transparência (como quartzo) quando necessário

Para as famílias de formulação, muitos clientes avaliam:

resina de silicone vinílica e polissiloxano linear contendo vinil (frequentemente emparelhado com um reticulante, como óleo de silicone contendo hidrogênio, em sistemas de cura por adição)

tipos de óleo de silicone selecionados para ajustar o fluxo e o processamento

objetivos como taxa de retração muito pequena e vida útil estável durante a produção

7. O que este artigo significa para a direção da pesquisa futura

O artigo deixa claro: o silicone pode melhorar o LOP através do design óptico, mas o envelhecimento a longo prazo por UVB introduz mecanismos de tensão e deterioração que ainda precisam ser otimizados.

Essa é uma direção de pesquisa futura realista para embalagens UVB: otimizar tensão, retenção de transparência e escolhas estruturais (como se uma tampa hermética é necessária).

8. Como escolher materiais de silicone?

Como fabricante de resina de silicone, fornecemos materiais de silicone usados como materiais de encapsulamento de LED e materiais de embalagem de silicone, e apoiamos os clientes com seleção de matéria-prima e correspondência de aplicação.

A XJY Silicones é um dos principais fabricantes de resina de silicone MQ e silicone VMQ na China, com mais de 30 anos de experiência em I&D e fabrico na indústria de silicone, bem como mais de 15 patentes relacionadas e apoio técnico. Nossos produtos de matéria-prima de silicone podem atender às necessidades do campo de cosméticos de silicone e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.