La influència de l'encapsulació de resina epoxi en les propietats òptiques dels LED

 

El LED (Light Emitting Diode), com a nou tipus de font de llum d'alta eficiència i estalvi d'energia, s'ha utilitzat àmpliament en molts camps com ara la il·luminació i la pantalla. La resina epoxi, a causa de la seva bona transparència òptica, propietat d'aïllament i rendiment mecànic, s'ha convertit en un material d'ús habitual en l'encapsulació de LED. Les propietats òptiques dels LED (com ara la intensitat lluminosa, la consistència del color, la distribució angular, etc.) afecten directament el seu rendiment en diferents escenaris d'aplicació i l'experiència de l'usuari. I l'encapsulació de resina epoxi, com a enllaç clau en el procés de fabricació de LED, té un impacte crucial en les propietats òptiques dels LED. Recerca en profunditat sobre la influència de encapsulació de resina epoxi sobre les propietats òptiques dels LED és de gran importància per millorar la qualitat dels productes LED i ampliar els seus camps d'aplicació.

Les característiques de la resina epoxi i l'encapsulació de LED

La resina epoxi és una resina termoestables amb una excel·lent transparència òptica, que permet que la llum emesa pel xip LED passi a través del material d'encapsulació tant com sigui possible. El seu índex de refracció és generalment al voltant d'1.5, que és diferent del dels materials del xip LED (com ara GAN, etc.). Durant el procés d'encapsulació, després de barrejar la resina epoxi amb l'agent de curat, es produeix una reacció de reticulació mitjançant l'escalfament i altres mètodes per formar una estructura de xarxa tridimensional d'un sòlid. La resina epoxi curada té una bona resistència mecànica i estabilitat química, que pot protegir el xip LED de la influència de l'entorn extern i també tenir un impacte significatiu en les propietats òptiques del LED.

 

La influència de Encapsulació de resina epoxi sobre la intensitat lluminosa dels LED

(A) Transparència òptica i propagació de la llum

La transparència òptica de la resina epoxi és un dels factors importants que afecten la intensitat lluminosa dels LED. Si hi ha impureses, bombolles o curació incompleta a la resina epoxi durant el procés de curat, farà que la llum es dispersi i s'absorbeixi durant el procés de propagació, reduint així la transmitància de la llum i disminuint la intensitat lluminosa del LED. Per exemple, les petites bombolles canviaran el camí de propagació de la llum, fent que la llum es reflecteixi i es refracti diverses vegades, augmentant la pèrdua de llum dins de la resina epoxi. I la presència d'impureses absorbirà la llum de longituds d'ona específiques, reduint encara més la intensitat lluminosa. Per tant, millorar la puresa de la resina epoxi i la qualitat del curat i reduir els defectes interns són crucials per augmentar la intensitat lluminosa del LED.

(B) Coincidència de l'índex de refracció

El grau de concordança de l'índex de refracció entre el xip LED i la resina epoxi també afecta la intensitat lluminosa. Quan la llum emesa pel xip LED entra a la resina epoxi del xip, si els índexs de refracció dels dos difereixen molt, es produirà una gran refracció i reflexió, cosa que farà que part de la llum no pugui sortir efectivament de la resina epoxi, reduint així la intensitat lluminosa. Seleccionant una resina epoxi adequada o afegint un modificador d'índex de refracció a la resina epoxi, es pot optimitzar la concordança de l'índex de refracció, es pot reduir la pèrdua de llum per reflex, es pot millorar l'eficiència d'acoblament de la llum i, per tant, augmentar la intensitat lluminosa del LED. Per exemple, utilitzar una resina epoxi amb un alt índex de refracció pot permetre que entri més llum a la resina epoxi des del xip i reduir la reflexió de la llum a la interfície.

(C) Gruix d'encapsulació

El gruix d'encapsulació de la resina epoxi també té una certa influència en la intensitat lluminosa del LED. Una capa d'encapsulació més gruixuda augmentarà el camí de propagació de la llum dins de la resina epoxi, augmentant així les possibilitats de dispersió i absorció de la llum i reduint la intensitat lluminosa. A més, una capa d'encapsulació massa gruixuda també pot provocar que s'acumuli calor al voltant del xip, afectant el rendiment del xip i reduint indirectament la intensitat lluminosa. Tanmateix, el gruix de l'encapsulació no pot ser massa prim, en cas contrari no pot proporcionar una protecció mecànica suficient i uniformitat òptica. Per tant, segons els requisits específics d'aplicació i les característiques del xip LED, el gruix d'encapsulació de la resina epoxi s'ha de controlar raonablement per aconseguir la millor intensitat lluminosa.

 

La influència de l'encapsulació de resina epoxi en la consistència del color dels LED

(A) Canvi de l'índex de refracció i canvi de color

Com s'ha esmentat anteriorment, l'índex de refracció de la resina epoxi es veurà afectat per molts factors, com ara les condicions de curat, la temperatura, la humitat, etc. Quan l'índex de refracció de la resina epoxi canvia, la velocitat de propagació i l'angle de refracció de la llum de diferents longituds d'ona també canviaran, donant lloc a un canvi de color. Per exemple, un augment de la temperatura pot fer que l'índex de refracció de la resina epoxi disminueixi, fent que la velocitat de propagació de la llum vermella sigui relativament més ràpida i la velocitat de propagació de la llum blava relativament més lenta, fent que el color de la llum emesa pel LED canviï cap al vermell. Per tant, durant el procés d'encapsulació de LED, les condicions de curat i l'entorn de treball s'han de controlar estrictament per garantir l'estabilitat de l'índex de refracció de la resina epoxi i així garantir la consistència del color.

(B) Dispersió i uniformitat del fòsfor

En els LED blancs, normalment s'afegeixen fòsfors a la resina epoxi per aconseguir l'emissió de llum blanca. La uniformitat de dispersió dels fòsfors té una influència important en la consistència del color del LED. Si els fòsfors no es dispersen uniformement a la resina epoxi, donarà lloc a diferents concentracions de fòsfor en diferents regions, donant lloc a diferències de color en la llum emesa de diferents regions. Per exemple, una concentració de fòsfor excessivament alta en una àrea local farà que la llum emesa des d'aquesta àrea tendeixi a ser groga, mentre que l'àrea amb una concentració de fòsfor baixa pot tendir a ser blava. Per tal de millorar la uniformitat de dispersió dels fòsfors, es pot utilitzar un procés d'agitació adequat i additius per garantir que els fòsfors es distribueixin uniformement a la resina epoxi.

(C) Envelliment de la resina epoxi i canvi de color

Amb el temps i amb els canvis en l'entorn d'ús, la resina epoxi patirà fenòmens d'envelliment, com ara groguenc, degradació, etc. Aquests fenòmens d'envelliment canviaran les propietats òptiques de la resina epoxi i afectaran la consistència del color del LED. Per exemple, el groc de la resina epoxi absorbirà una mica de llum blava, fent que el color de la llum emesa pel LED canviï cap al groc. Per retardar l'envelliment de la resina epoxi i millorar l'estabilitat del color, es poden afegir agents antienvelliment, absorbents ultraviolats i altres additius a la resina epoxi. Al mateix temps, l'estructura d'encapsulació es pot optimitzar per reduir la influència de l'entorn extern sobre la resina epoxi.

 

La influència de l'encapsulació de resina epoxi en la distribució angular dels LED

(A) Forma d'encapsulació i refracció de la llum

La forma d'encapsulació de la resina epoxi afectarà la direcció de refracció i propagació de la llum, canviant així la distribució angular del LED. Les formes d'encapsulació habituals inclouen circular, quadrada, hemisfèrica, etc. Les diferents formes d'encapsulació donaran lloc a diferents angles d'incidència de la llum a la superfície de la resina epoxi, afectant així l'angle de refracció i la direcció de sortida de la llum. Per exemple, una encapsulació hemisfèrica pot fer que la llum es dispersi de manera més uniforme en totes les direccions, aconseguint una distribució angular més àmplia; mentre que una encapsulació quadrada pot fer que la llum es concentri en determinades direccions, formant una distribució angular més estreta. Per tant, segons els requisits específics de l'aplicació, seleccionar una forma d'encapsulació adequada pot ajustar la distribució angular del LED per satisfer els diferents requisits d'il·luminació i visualització.

(B) Gradient d'índex de refracció i control de la llum

En formar un gradient d'índex de refracció a la resina epoxi, es pot aconseguir un control més precís de la llum, canviant així la distribució angular del LED. Per exemple, es pot utilitzar un material de resina epoxi amb un índex de refracció gradient per canviar gradualment la direcció de la llum durant el procés de propagació per aconseguir una distribució angular específica. A més, es poden afegir microestructures (com ara matrius de microlents) a la superfície de la resina epoxi, i els efectes de refracció i reflexió de les microestructures es poden utilitzar per ajustar encara més l'angle de sortida de la llum per aconseguir una distribució angular més estreta o més àmplia.

(C) La influència del procés d'encapsulació en la distribució angular

La precisió i la consistència del procés d'encapsulació també afectaran la distribució angular del LED. Per exemple, durant el procés d'encapsulació de dispensació, si la quantitat de cola és desigual o la posició de dispensació és inexacta, provocarà una distribució desigual de la resina epoxi al voltant del xip LED, afectant així la propagació de la llum i la distribució angular. A més, un control inadequat de la temperatura i el temps durant el procés de curat també pot provocar una contracció desigual de la resina epoxi, canviant la forma i les propietats òptiques de l'encapsulació i afectant així la distribució angular. Per tant, optimitzar el procés d'encapsulació i millorar la precisió i la consistència del procés són crucials per garantir l'estabilitat de la distribució angular del LED.

 

Mètodes per optimitzar l'encapsulació de resina epoxi per millorar les propietats òptiques dels LED

(A) Selecció i optimització de materials

La selecció d'una resina epoxi amb alta puresa i baix contingut en impureses, així com un agent de curat i additius amb bona compatibilitat amb la resina epoxi, és la base per millorar les propietats òptiques del LED. Al mateix temps, segons els requisits específics de l'aplicació, es pot seleccionar un material de resina epoxi amb un índex de refracció específic, estabilitat tèrmica i propietats òptiques. Per exemple, per als LED d'alta potència, seleccionar una resina epoxi amb alta conductivitat tèrmica i baixa higroscopicitat pot reduir eficaçment la temperatura del xip i reduir la disminució de les propietats òptiques.

(B) Millora del procés d'encapsulació

L'optimització del procés d'encapsulació, com ara controlar amb precisió la quantitat de dispensació, la posició de dispensació i les condicions de curat, pot millorar la precisió i la consistència de l'encapsulació i reduir les fluctuacions de les propietats òptiques. L'adopció de tecnologies d'encapsulació avançades, com ara l'envasament de xip, l'embalatge a escala de xips, etc., pot escurçar el camí de propagació de la llum, reduir la pèrdua de llum i millorar la intensitat lluminosa i l'estabilitat de les propietats òptiques. A més, la introducció de la tecnologia de processament micro-nano per fabricar microestructures a la superfície de la resina epoxi pot aconseguir un control més precís de la llum i millorar la distribució angular.

(C) Inspecció i control de qualitat

Establiment d'un sistema complet d'inspecció de qualitat per provar exhaustivament les propietats òptiques dels LED encapsulats amb resina epoxi, inclosa la detecció d'indicadors com la intensitat lluminosa, la consistència del color i la distribució angular. Mitjançant el seguiment en temps real i l'anàlisi de dades, els problemes que es produeixen durant el procés d'encapsulació es poden descobrir i resoldre de manera oportuna per garantir l'estabilitat i la coherència de la qualitat del producte.

Conclusió

Encapsulació de resina epoxi té un impacte important en les propietats òptiques (intensitat lluminosa, consistència del color, distribució angular, etc.) dels LED. En entendre profundament la relació entre les característiques de la resina epoxi, el procés d'encapsulació, el procés de curat i les propietats òptiques dels LED, es poden prendre les mesures corresponents per optimitzar el procés d'encapsulació i millorar les propietats òptiques dels LED. En el desenvolupament futur, amb el progrés continu de la tecnologia LED i l'expansió contínua dels camps d'aplicació, els requisits per a l'encapsulació de resina epoxi també seran cada cop més alts. Hem d'explorar contínuament nous materials, processos i tecnologies per satisfer les necessitats de la indústria LED de productes d'alt rendiment i alta fiabilitat i promoure el desenvolupament sostenible de la indústria LED.

Per obtenir més informació sobre com triar la millor influència de l'encapsulació de resina epoxi sobre les propietats òptiques dels LED, podeu visitar DeepMaterial a https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ per més informació.