QK-6856型是專為LED洗墻燈、投光燈、驅動電源灌封保護而開發(fā)的有機硅雙組份縮合型灌封膠,室溫固化后形成橡膠彈性體,對金屬塑料無腐蝕性,具有良好的附著力與光澤。
LED封裝的取光效率分析
常規(guī)LED一般是支架式,采用環(huán)氧樹脂封裝,功率較小,整體發(fā)光光通量不大,亮度高的也只能作為一些特殊照明使用。隨著LED芯片技術和封裝技術的發(fā)展,順應照明領域對高光通量 LED產品的需求,功率型LED逐步走入市場。這種功率型的LED一般是將發(fā)光芯片放在散熱熱沉上,上面裝配光學透鏡以達到一定光學空間分布,透鏡內部填充低應力柔性硅膠。
功率型LED要真正進入照明領域,實現(xiàn)家庭日常照明,其要解決的問題還有很多,其中重要的便是發(fā)光效率。目前市場上功率型LED報道的高流 明效率在50lm/W左右,還遠達不到家庭日常照明的要求。為了提高功率型LED發(fā)光效率,一方面其發(fā)光芯片的效率有待提高;另一方面,功率型LED的封 裝技術也需進一步提高,從結構設計、材料技術及工藝技術等多方面入手,提高產品的封裝取光效率。
一、影響取光效率的封裝要素
1.散熱技術
對于由PN結組成的發(fā)光二極管,當正向電流從PN結流過時,PN結有發(fā)熱損耗,這些熱量經由粘結膠、灌封材料、熱沉等,輻射到空氣中,在這個過 程中每一部分材料都有阻止熱流的熱阻抗,也就是熱阻,熱阻是由器件的尺寸、結構及材料所決定的固定值。設發(fā)光二極管的熱阻為Rth(℃/W),熱耗散功率 為PD(W),此時由于電流的熱損耗而引起的PN結溫度上升為:
T(℃)=Rth×PD。
PN結結溫為:
TJ=TA+ Rth×PD
其中TA為環(huán)境溫度。由于結溫的上升會使PN結發(fā)光復合的幾率下降,發(fā)光二極管的亮度就會下降。同時,由于熱損耗引起的溫升增高,發(fā)光二極管亮 度將不再繼續(xù)隨著電流成比例提高,即顯示出熱飽和現(xiàn)象。另外,隨著結溫的上升,發(fā)光的峰值波長也將向長波方向漂移,約0.2-0.3nm/℃,這對于通過 由藍光芯片涂覆YAG熒光粉混合得到的白色LED來說,藍光波長的漂移,會引起與熒光粉激發(fā)波長的失配,從而降低白光LED的整體發(fā)光效率,并導致白光色 溫的改變。
對于功率發(fā)光二極管來說,驅動電流一般都為幾百毫安以上,PN結的電流密度非常大,所以PN結的溫升非常明顯。對于封裝和應用來說,如何降低產 品的熱阻,使PN結產生的熱量能盡快的散發(fā)出去,不僅可提高產品的飽和電流,提高產品的發(fā)光效率,同時也提高了產品的可靠性和壽命。為了降低產品的熱阻, 封裝材料的選擇顯得尤為重要,包括熱沉、粘結膠等,各材料的熱阻要低,即要求導熱性能良好。其次結構設計要合理,各材料間的導熱性能連續(xù)匹配,材料之 間的導熱連接良好,避免在導熱通道中產生散熱瓶頸,確保熱量從內到外層層散發(fā)。同時,要從工藝上確保,熱量按照預先設計的散熱通道及時的散發(fā)出去。
2.填充膠的選擇
根據(jù)折射定律,光線從光密介質入射到光疏介質時,當入射角達到一定值,即大于等于臨界角時,會發(fā)生全發(fā)射。以GaN藍色芯片來說,GaN材料的折射率是2.3,當光線從晶體內部射向空氣時,根據(jù)折射定律,臨界角θ0=sin-1(n2/n1)。
其中n2等于1,即空氣的折射率,n1是GaN的折射率,由此計算得到臨界角θ0約為25.8度。在這種情況下,能射出的光只有入 射角≤25.8度這個空間立體角內的光,據(jù)報導,目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右,因此,由于芯片晶體的內部吸收,能射出到晶體外 面光線的比例很少。據(jù)報導,目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右。同樣,芯片發(fā)出的光要透過封裝材料,傳送到空間,也要考慮材料對取光效率的 影響。
所以,為了提高LED產品封裝的取光效率,提高n2的值,即提高封裝材料的折射率,以提高產品的臨界角,從而提高產品的封裝發(fā)光效率。同 時,封裝材料對光線的吸收要小。為了提高出射光的比例,封裝的外形好是拱形或半球形,這樣,光線從封裝材料射向空氣時,幾乎是垂直射到界面,因而不再產 生全反射。
3.反射處理
反射處理主要有兩方面,一是芯片內部的反射處理,二是封裝材料對光的反射,通過內、外兩方面的反射處理,來提高從芯片內部射出的光通比例,減少 芯片內部吸收,提高功率LED成品的發(fā)光效率。從封裝來說,功率型LED通常是將功率型芯片裝配在帶反射腔的金屬支架或基板上,支架式的反射腔一般是采取 電鍍方式提高反射效果,而基板式的反射腔一般是采用拋光方式,有條件的還會進行電鍍處理,但以上兩種處理方式受模具精度及工藝影響,處理后的反射腔有一定 的反射效果,但并不理想。目前國內制作基板式的反射腔,由于拋光精度不足或金屬鍍層的氧化,反射效果較差,這樣導致很多光線在射到反射區(qū)后被吸收,無法按 預期的目標反射至出光面,從而導致終封裝后的取光效率偏低。
我們經過多方面的研究和試驗,研制成一種具有自主知識產權的使用有機材料涂層的反射處理工藝,通過這種工藝處理,使得反射到載片腔內的光線吸收 很少,能將大部分射到其上面的光線反射至出光面。這樣處理后的產品取光效率與處理之前相比可提高30%-50%。我們目前1W白光功率LED的光效可達 40-50lm/W(在遠方PMS-50光譜分析測試儀器上測試結果),獲得了很好的封裝效果。
4.熒光粉選擇與涂覆
對于白色功率型LED來說,發(fā)光效率的提高還與熒光粉的選擇和工藝處理有關。為了提高熒光粉激發(fā)藍色芯片的效率,熒光粉的選擇要合適,包括 激發(fā)波長、顆粒度大小、激發(fā)效率等,需全面考核,兼顧各個性能。其次,熒光粉的涂覆要均勻,好是相對發(fā)光芯片各個發(fā)光面的膠層厚度均勻,以免因厚度不均 造成局部光線無法射出,同時也可改善光斑的質量。
二、結論
良好的散熱設計對提高功率型LED產品發(fā)光效率有著顯著的作用,同時也是確保產品壽命和可靠性的前提。而設計良好的出光通道,這里 著重指反射腔、填充膠等的結構設計、材料選擇和工藝處理,可以有效提高功率型LED的取光效率。對功率型白光LED來說,熒光粉的選擇和工藝設計,對光斑 的改善和發(fā)光效率的提高也至關重要。
1.清潔:被粘物一定要保持三無(無油、無塵、無水)。粘接前,應使用溶劑(異丙醇、丙酮、無水乙醇)等將材質表面清除干凈,(注意鋁餅表面若有油污或雜質可用金屬清洗劑浸泡,不可使用上述溶劑直接清洗否則會破壞表面膜層)使被粘接表面不留任何油脂,并待其干燥,方可粘合處理。
2.施膠:將適量的膠水滴于被粘物的中間,把氣泡排出,稍用力擠壓后膠液應以剛好覆蓋為宜。
3.光照:使用波峰值為365nm的UVA紫。外線燈光強為透過玻璃不低于4mw/cm2的紫外線強度,光照時應保持發(fā)光源從中間向周邊照射,并確認紫外線確實能照射到粘合部位,光照時間應控制在1~3分鐘內,不宜過度照射,否則會使膠層變脆。
1.?產品特點
1. 流動性好。
2. 強度大、抗撕拉。
4. 產品顏色
可根據(jù)客戶需求定制
5. 注意事項
1.產品在使用過程中不能接觸到N、P、S、重金屬等及其化合物,否則會影響膠的固化性能。
2.A、B組份分開儲存,現(xiàn)配現(xiàn)用,配制好的膠在試用期內用完,避免浪費。
6.?產品包裝
1.本產品采用200L鐵桶包裝,分為A、B兩個組份。
2.特殊要求可協(xié)商后包裝。
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7. 產品貯存及運輸
1.本產品應貯存在室溫陰涼干燥處,自生產日期起計貯存期為12個月,請注意產品包裝上的生產日期。
2.按非危險品儲存和運輸。
一、產品信息
本品是專為紡織涂層設計的一種雙組份加成型液體硅橡膠。尤其適合窄帶、蕾絲花邊的涂覆,也可用于其它紡織基材的涂層。具有透明度高、手感柔軟舒適、防滑效果等特點。該材料具有耐高低溫、耐化學腐蝕、耐紫外線等性能。產品加熱固化過程中無副產物放出,環(huán)保,易于操作。
二、產品典型用途
★窄帶、蕾絲涂層
★防滑布、襪子涂層
★其它紡織涂層
1. 產品特點?
1、加成型雙組分硅橡膠
2.、操作性和自脫模性
3、尺寸穩(wěn)定性和抗返原
4、室溫固化,加熱快速固化
2. 產品典型用途
1、樹脂基復合材料的軟模成型
2、用于精密鑄造成型用模具
3、其它工藝制品的仿真復制
4.?產品顏色
1、A、B組份混合后為透明流動體。
2、可根據(jù)客戶需求定制顏色。
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5. 產品使用方法
1. 預混:使用前先將AB組分分別混勻待用。
2. 稱量: 按照10:1的重量比稱取A、B組分。
3. 混合:將兩組份膠料充分混勻,使用的混膠設備(如小型行星攪拌器)。當手工混合時注意刮擦混配容器的底部和邊壁。
4. 脫泡:在混膠設備中抽真空脫泡。也可將混配好的膠料連同混配容器置于真空排泡設備中,抽真空進行脫泡處理。真空排泡過程中,混合物液面可能升高至原體積的3~4倍液面位置,然后自動破泡坍塌。破泡后維持真空4~6分鐘,然后釋放真空。
5. 制模:建議采用液體注射成型(LIM)進行模具制備。膠料注入模腔內,室溫放置24h后,開模取出得到硅橡膠模型。室溫硫化后的硅橡膠模型在80-100℃下處理2h后再使用,可以延長模型使用壽命。為提高制模效率,也可采用將膠料注入模腔內后,采取加溫(60℃-90℃)固化。
6. 注意事項
1、特定材料、化合物、硫化劑和增塑劑會阻礙JY-131M的硫化。
主要包括:
? ? 1. 有機錫和其它有機金屬化合物。
? ? 2.? 含有機錫催化劑的硅橡膠。
? ? 3.硫、聚硫化物、聚砜類物或其它含硫物品。
? ? ?4.胺、氨基甲酸乙酯或含胺物品。
? ? 5.? 不飽和的碳氫增塑劑。