Materiály pro zalévání, pouzdření a lepení LED

 

LED blue

LED (svítivé diody) jsou jedním z nejrychleji rostoucích nových technologií v rámci elektronického průmyslu. Jsou a budou i nadále revolucí světelných technologií v celé řadě průmyslových odvětví.

Silikony se staly široce používány konstruktéry LED svítidel z důvodu poskytování lepšího světelného výkonu, delší životnosti výrobku a ochrany životního prostředí. Společnost ACC Silicones vyrábí pro tyto aplikace několik skupin výrobků.

 

Klíčové skupiny silikonů zahrnují:

Opticky čiré pouzdřicí hmoty   
Tepelně vodivé pouzdřicí hmoty  
Tepelně vodivá lepidla  

Mezi klíčové funkce LED patří:

  • Vysoká účinnost - nízká spotřeba energie, snížit náklady na energii
  • Dlouhá životnost - snížené náklady na údržbu, na čas atd.
  • Univerzálnost - elektronické ovládání, miniaturizace


Aplikace

LED Array

  • Automobilový průmysl - osvětlení vozidla
  • Světelné panely pro sporty a reklamy
  • Zadní osvětlení pro LCD obrazovky
  • Cedule a nápisy
  • Osvětlení letadel a v letadlech
  • Letištní osvětlení
  • Pouliční osvětlení
  • Jevištní a divadelní osvětlení
  • Železniční a silniční systémy signalizace
  • Architektonické osvětlení
  • Domácí osvětlení
  • Průmyslová osvětlení strojů
  • Lékařské osvětlení

Konstrukční výzvy pro LED aplikace

Mnoho aplikací osvětlení vyžaduje přísnou kontrolu barevného výstupu světelné jednotky ať už žárovky, zářivky nebo LED. Výrobci bílého LED High Brightness (HB) se usilovně snaží vyrábět konzistentní produkt s pevnými barevnými výstupovými specifikacemi. Za účelem zvýšení pronikání na trh je potřeba zlepšit výkon u bílého HB LED. LED vyrábí studené světlo, to znamená, že teplo není vyzařováno do přední části světelného zdroje. Dochází však k silnému vývinu tepla v zadní části diody. Pokud toto teplo není rozptýleno pryč od diody, její výkon se bude posunutím pracovního bodu dramaticky zhoršovat, životnost bude kratší a spotřeba energie se zvýší.

Klíčovým faktorem při výkonu všech LED osvětlení je dobrá tepelná konstrukce, tak aby byla zachována optimální provozní teplota zařízení spolu s maximálním přenosem tepla.

Použití silikonových pouzdřicích hmot

Citlivé LED potřebují ochranu před vlhkostí a nepříznivými okolními vlivy. Tato ochrana je obvykle poskytována ve dvou úrovních, micro a macro. Silikony mohou být také použity ke zlepšení světelného výkonu a celkové optické účinnosti zařízení.

Micro-úroveň ochrany LED  HB LED silicone

V těchto aplikacích jsou čiré silikonové gely a elastomery použity k zapouzdření jednotlivých diod. Kromě toho poskytují ochranu, která je použita ke zlepšení světelného výkonu LED. Silikony s vysokým indexem lomu nebo ten, který je přizpůsoben materiálu čočky, přináší výrazné zlepšení. U silikonů používaných na micro úrovni může být také požadován velmi nízký obsah iontů, který sníží riziko rušení s elektrickými vlastnostmi diody.

Jakékoliv zežloutnutí pouzdřicí hmoty kvůli působení tepla nebo UV světlo bude mít také negativní vliv na světelný výkon a zejména, barevný teplotní index světla vyráběného LED. Moderní opětovný tok spájení diod na plošné spoje vyžaduje teploty 260°C, které mohou způsobit toto zabarvení v epoxidových a jiných pryskyřicích pouzdřicích hmot, ale ne u silikonů. 

Jemné spojení drátů mezi PCB a diody jsou citlivé na mechanické namáhání způsobené kolísáním teplot proto, že je také důležité zvolit pouzdřicí hmotu s nízkým modulem vlastností a  vysokým koeficientem tepelné roztažnosti. 

Vlastnosti silikonových pouzdřicích hmot pro Micro ochranu

  • odolnost vůči UV záření
  • nežloutne
  • nejvyšší index lomu 1.40 do 1.57
  • nízké hladiny nečistot
  • nízký modul
  • vysoký koeficinet tepelné roztažnosti
  • vysoká a nízká teplotní odolnost od -55°C do +260ºC
  • optická čirost

Macro-úroveň ochrany LED

Mnoho z uvedených aplikací bude vyžadovat další ochranu pro konečné balené světelného zařízení. Tato ochrana může mít formu zapouzdření, nátěru nebo utěsnění.

Venkovní displeje obrazovky, světla, značky a mnoho dalších výrobků potřebuje utěsnění proti průniku vlhkosti. Automobilový průmysl a aplikace v letectví mohou také vyžadovat ochranu před vibracemi a teplem. Tepelná konstrukce může vyžadovat k použití jakoukoliv pouzdřicí hmotu, která má stupeň tepelné vodivosti, aby docházelo k přenosu tepla z diod na vhodný chladič.

Silikonové elastomery mohou být formulovány tak, aby splnili mnoho fyzikálních vlastností požadovaných návrháři, kteří pracují s LED diodami. Volba silikonu bude velmi záviset na použití, výrobních metodách, pracovních podmínkách a technických požadavků na elastomery.

Vlastnosti silikonů používaných v aplikací MACRO

  • 1 & 2 složkové systémy
  • vytvrzení teplem nebo při pokojové teplotě RTV
  • rozsah tvrdosti gelu do 80 Shore A
  • tepelná vodivost od 0.30 do 2.5 W/mK
  • široký teplotní rozsah od teploty -115°C až do +300ºC
  • opticky čiré nebo neprůhledné
  • samolepící
  • elektricky izolační
  • vodoodpudivost
  • odolnost proti vibracím
  • nekorozivní
  • odolnost proti UV záření
  • schváleno UL94 V-0
  • široký rozsah viskozity 

 

Příklad typické aplikace ve velkých obrazovkách

Velké venkovní mega obrazovky jsou tvořeny z mnoha tisíc LED, uspořádány ve formaci RGB. Po sestavení těchto formací potřebují být LED diody zality ze dvou důvodů:

1. Ochrana proti životnímu prostředí

2. Ke zlepšení rozlišení a snížení nepříznivého odrazu

Ochrana může být poskytuta pomocí tekutého silikonu, který byl navržen tak, aby proudil kolem jednotlivých LED diod.

Rozlišení se zlepšuje použití černého silikonu. To má dvě výhody. Zaprvé žádná z elektronických součástek podporujících LED diody není vidět a zadruhé nežádoucí odraz světla je snížen na minimum.

Silikon vydrží za každého počasí a poskytne ochranu při přepravě mobilních jednotek.

 

ACC Silikonové materiály pro LED

Opticky čiré pouzdřicí hmoty

Tyto produkty jsou obvykle vyrobeny s použitím dimethyl polymerů a mají index lomu v rozmezí od 1,38 do 1,41. ACC je schopna formulovat  podobné materiály pomocí fenyl polymerů, které zvýší index lomu v případě potřeba na výši 1,55. Naše současná řada gelů je k dispozici s indexem lomu až do výše 1,549.

Tepelně vodivé pouzdřicí hmoty

Při výběru tepelně vodivých zalévacích hmot existuje obecně kompromis mezi flexibilitou a tepelnou vodivostí vzhledem k povaze plnidel používaných ke zvýšení vodivosti, a také nárůstu tvrdosti. U QSil553 bylo prokázáno, že poskytuje dobrou rovnováhu s přiměřenou vodivostí při zachování nízkého modulu a tvrdost, čímž se sníží tlak v průběhu tepelného cyklu. 

Obecné pouzdřicí hmoty

SE 2008 se úspěšně používá při výrobě mega obrazovky. Někteří zákazníci viděli přidaný výkon přidáním SE matovacího  prostředku, čímž dále snižuje odraz a odlesky.

 

ACC Silicones Ltd, Amber House, Showground Rd, Bridgwater, TA6 6AJ
Tel: +44 (0) 1278 411400 Fax: +44 (0) 1278 411444