Epoksüvaigu kapseldamise mõju LED-ide optilistele omadustele

 

LED (Light Emitting Diode) on uut tüüpi suure tõhususega ja energiasäästlik valgusallikas, mida on laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades, nagu valgustus ja ekraan. Tänu oma heale optilisele läbipaistvusele, isolatsiooniomadusele ja mehaanilisele jõudlusele on epoksüvaigust saanud LED-kapseldamises sageli kasutatav materjal. LED-ide optilised omadused (nagu valgustugevus, värvide püsivus, nurkade jaotus jne) mõjutavad otseselt nende jõudlust erinevates rakendusstsenaariumides ja kasutuskogemust. Ja epoksüvaigu kapseldamisel kui LED-i tootmisprotsessi võtmelülil on oluline mõju LED-ide optilistele omadustele. Põhjalikud uuringud mõju kohta epoksüvaigu kapseldamine LED-ide optiliste omaduste kohta on suur tähtsus LED-toodete kvaliteedi parandamisel ja nende kasutusvaldkondade laiendamisel.

Epoksüvaigu ja LED-kapslite omadused

Epoksiidvaik on suurepärase optilise läbipaistvusega termoresistentne vaik, mis võimaldab LED-kiibi kiirgaval valgusel võimalikult palju läbida kapseldusmaterjali. Selle murdumisnäitaja on üldiselt umbes 1.5, mis erineb LED-kiibi materjalide (nt GAN jne) omast. Kapseldamise käigus, pärast epoksüvaigu segamist kõvendiga, toimub kuumutamise ja muude meetodite kaudu ristsidumise reaktsioon, et moodustada tahke aine kolmemõõtmeline võrkstruktuur. Kõvastunud epoksüvaigul on hea mehaaniline tugevus ja keemiline stabiilsus, mis võib kaitsta LED-kiipi väliskeskkonna mõjude eest ja avaldada olulist mõju ka LED-i optilisi omadusi.

 

Mõju Epoksiidvaigu kapseldamine LED-ide valgustugevuse kohta

(A) Optiline läbipaistvus ja valguse levik

Epoksüvaigu optiline läbipaistvus on üks olulisi tegureid, mis mõjutab LED-ide valgustugevust. Kui kõvenemisprotsessi ajal on epoksüvaigus lisandeid, mullid või mittetäielik kõvenemine, põhjustab see valguse hajumist ja neeldumist levimisprotsessi ajal, vähendades seega valguse läbilaskvust ja LED-i valgustugevust. Näiteks väikesed mullid muudavad valguse levimisrada, pannes valguse peegelduma ja murduma mitu korda, suurendades valguskadu epoksüvaigu sees. Ja lisandite olemasolu neelab teatud lainepikkusega valgust, vähendades veelgi valgustugevust. Seetõttu on LED-i valgustugevuse suurendamiseks ülioluline epoksüvaigu puhtuse ja kõvenemise kvaliteedi parandamine ning sisemiste defektide vähendamine.

(B) Murdumisnäitaja sobitamine

Valgustugevust mõjutab ka LED-kiibi ja epoksüvaigu vaheline murdumisnäitaja sobivus. Kui LED-kiibi kiirgav valgus siseneb kiibist epoksüvaiku, siis kui nende kahe murdumisnäitajad erinevad suuresti, tekib suur murdumine ja peegeldus, mille tulemusena ei suuda osa valgust tõhusalt epoksüvaigust väljuda, vähendades seega valgustugevust. Valides sobiva epoksüvaigu või lisades epoksüvaigule murdumisnäitaja modifikaatori, saab optimeerida murdumisnäitaja sobitamist, vähendada valguse peegelduskadu, parandada valguse sidumise efektiivsust ja seega suurendada LED-i valgustugevust. Näiteks võib suure murdumisnäitajaga epoksüvaigu kasutamine võimaldada kiibilt epoksüvaiku siseneda rohkem valgust ja vähendada valguse peegeldumist liidesel.

(C) Kapsli paksus

Epoksüvaigu kapsli paksusel on samuti teatud mõju LED-i valgustugevusele. Paksem kapslikiht suurendab valguse levimisrada epoksüvaigu sees, suurendades seega valguse hajumise ja neeldumise võimalusi ning vähendades valgustugevust. Lisaks võib liiga paks kapselduskiht põhjustada soojuse kogunemist kiibi ümber, mõjutades kiibi jõudlust ja vähendades kaudselt valgustugevust. Kuid kapsli paksus ei saa olla liiga õhuke, vastasel juhul ei saa see tagada piisavat mehaanilist kaitset ja optilist ühtlust. Seetõttu tuleb vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele ja LED-kiibi omadustele epoksüvaigu kapsli paksust mõistlikult reguleerida, et saavutada parim valgustugevus.

 

Epoksüvaigu kapseldamise mõju LED-ide värvide konsistentsile

(A) Murdumisnäitaja muutus ja värvimuutus

Nagu eespool mainitud, mõjutavad epoksüvaigu murdumisnäitajat paljud tegurid, nagu kõvenemistingimused, temperatuur, niiskus jne. Kui epoksüvaigu murdumisnäitaja muutub, muutub ka valguse levimiskiirus ja murdumisnurk selles erineva lainepikkusega, mille tulemuseks on värvinihe. Näiteks võib temperatuuri tõus põhjustada epoksüvaigu murdumisnäitaja vähenemise, muutes punase valguse levimiskiiruse suhteliselt kiiremaks ja sinise valguse levimiskiiruse suhteliselt aeglasemaks, mistõttu LED-i kiirgava valguse värvus nihkub punase poole. Seetõttu tuleb LED-i kapseldamise protsessis kõvenemistingimusi ja töökeskkonda rangelt kontrollida, et tagada epoksüvaigu murdumisnäitaja stabiilsus ja seeläbi värvi ühtlus.

(B) Fosfori dispersioon ja ühtlus

Valgetes LED-des lisatakse epoksüvaigule tavaliselt valge valguse emissiooni saavutamiseks fosforit. Luminofooride dispersiooni ühtsus mõjutab oluliselt LED-i värvi konsistentsi. Kui fosforid ei ole epoksüvaigus ühtlaselt hajutatud, põhjustab see erinevates piirkondades erineva fosfori kontsentratsiooni, mille tulemuseks on erinevatest piirkondadest kiirgava valguse värvierinevused. Näiteks liiga kõrge fosfori kontsentratsioon kohalikus piirkonnas muudab selle piirkonna kiirgava valguse kollaseks, samas kui madala fosfori kontsentratsiooniga ala võib olla sinine. Luminofooride dispersiooni ühtluse parandamiseks võib kasutada sobivat segamisprotsessi ja lisandeid, et tagada luminofooride ühtlane jaotumine epoksüvaigus.

(C) Epoksüvaigu vananemine ja värvimuutus

Aja jooksul ja kasutuskeskkonna muutudes toimub epoksüvaigul vananemisnähtused, nagu kollasus, lagunemine jne. Need vananemisnähtused muudavad epoksüvaigu optilisi omadusi ja seega mõjutavad LED-i värvi konsistentsi. Näiteks neelab epoksüvaigu kollaseks muutumine osa sinist valgust, mistõttu LED-i kiirgava valguse värvus muutub kollaseks. Epoksüvaigu vananemise edasilükkamiseks ja värvi stabiilsuse parandamiseks võib epoksüvaigule lisada vananemisvastaseid aineid, ultraviolettkiirgust absorbeerivaid aineid ja muid lisandeid. Samal ajal saab kapseldamise struktuuri optimeerida, et vähendada väliskeskkonna mõju epoksüvaigule.

 

Epoksüvaigu kapseldamise mõju LED-ide nurkjaotusele

(A) Kapsli kuju ja valguse murdumine

Epoksüvaigu kapseldatud kuju mõjutab valguse murdumis- ja levimissuunda, muutes seega LED-i nurkjaotust. Levinud kapseldamise kujundite hulka kuuluvad ümmargused, ruudukujulised, poolkerakujulised jne. Erinevate kapslikujude tulemuseks on erinevad valguse langemisnurgad epoksüvaigu pinnale, mõjutades seega valguse murdumisnurka ja väljumissuunda. Näiteks poolkerakujuline kapseldus võib muuta valguse igas suunas ühtlasemalt hajumiseks, saavutades laiema nurgajaotuse; samas kui ruudukujuline kapseldus võib põhjustada valguse koondumise teatud suundades, moodustades kitsama nurkjaotuse. Seetõttu saab vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele sobiva kapseldamise kuju valimisega reguleerida LED-i nurgajaotust, et see vastaks erinevatele valgustus- ja kuvamisnõuetele.

(B) Murdumisnäitaja gradient ja valguse juhtimine

Moodustades epoksüvaikus murdumisnäitaja gradiendi, on võimalik saavutada valguse täpsem juhtimine, muutes nii LED-i nurgajaotust. Näiteks saab gradiendi murdumisnäitajaga epoksüvaigust materjali kasutada valguse suuna järkjärguliseks muutmiseks levimisprotsessi käigus, et saavutada konkreetne nurkjaotus. Lisaks saab epoksüvaigu pinnale lisada mikrostruktuure (näiteks mikroläätsede massiive) ning kasutada mikrostruktuuride murdumis- ja peegeldusefekte valguse väljumisnurga edasiseks reguleerimiseks, et saavutada kitsam või laiem nurkjaotus.

(C) Kapseldamise protsessi mõju nurkjaotusele

Kapseldamise protsessi täpsus ja järjepidevus mõjutavad ka LED-i nurkjaotust. Näiteks kui liimi kogus on doseerimiskapseldamise käigus ebaühtlane või väljastusasend on ebatäpne, põhjustab see epoksüvaigu ebaühtlast jaotumist LED-kiibi ümber, mõjutades seega valguse levikut ja nurkjaotust. Lisaks võib kõvenemisprotsessi ajal temperatuuri ja aja ebaõige reguleerimine põhjustada epoksüvaigu ebaühtlast kokkutõmbumist, muutes kapsli kuju ja optilisi omadusi ning seega mõjutades nurkade jaotust. Seetõttu on LED-i nurkjaotuse stabiilsuse tagamiseks ülioluline kapseldamisprotsessi optimeerimine ning protsessi täpsuse ja järjepidevuse parandamine.

 

Meetodid epoksüvaigu kapseldamise optimeerimiseks LED-ide optiliste omaduste parandamiseks

(A) Materjali valik ja optimeerimine

Valgusdioodi optiliste omaduste parandamise aluseks on kõrge puhtusastme ja vähese lisandisisaldusega epoksüvaigu, samuti epoksüvaiguga hästi ühilduva kõvendi ja lisandite valimine. Samal ajal saab vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele valida spetsiifilise murdumisnäitaja, termilise stabiilsuse ja optiliste omadustega epoksüvaigu materjali. Näiteks suure võimsusega LED-ide puhul võib suure soojusjuhtivusega ja madala hügroskoopsusega epoksüvaigu valimine tõhusalt vähendada kiibi temperatuuri ja vähendada optiliste omaduste vähenemist.

(B) Kapseldamise protsessi täiustamine

Kapseldamise protsessi optimeerimine, näiteks väljastuskoguse, väljastusasendi ja kõvenemistingimuste täpne reguleerimine, võib parandada kapseldamise täpsust ja konsistentsi ning vähendada optiliste omaduste kõikumisi. Täiustatud kapseldamistehnoloogiate, nagu klapp-kiibiga pakend, kiibiga pakend jne, kasutuselevõtt võib lühendada valguse levimise teed, vähendada valguskadu ning parandada valgustugevust ja optiliste omaduste stabiilsust. Lisaks võib mikro-nanotöötlemistehnoloogia kasutuselevõtt epoksüvaigu pinnale mikrostruktuuride valmistamiseks saavutada valguse täpsema juhtimise ja parandada nurkade jaotust.

(C) Kvaliteedi kontroll ja kontroll

Täieliku kvaliteedikontrollisüsteemi loomine, et põhjalikult testida epoksüvaiguga kapseldatud LED-ide optilisi omadusi, sealhulgas selliste näitajate tuvastamist nagu valgustugevus, värvide konsistents ja nurkjaotus. Reaalajas jälgimise ja andmeanalüüsi abil saab kapseldamise käigus tekkivaid probleeme avastada ja õigeaegselt lahendada, et tagada tootekvaliteedi stabiilsus ja järjepidevus.

Järeldus

Epoksiidvaigu kapseldamine mõjutab oluliselt LED-ide optilisi omadusi (valgustugevus, värvi püsivus, nurkade jaotus jne). Mõistes sügavalt epoksüvaigu omaduste, kapseldamisprotsessi, kõvenemisprotsessi ja LED-ide optiliste omaduste vahelist seost, saab võtta vastavaid meetmeid kapseldamise protsessi optimeerimiseks ja LED-ide optiliste omaduste parandamiseks. Tulevases arengus, LED-tehnoloogia pideva arengu ja kasutusvaldkondade pideva laienemisega, muutuvad ka nõuded epoksüvaigu kapseldamisele üha kõrgemaks. Peame pidevalt uurima uusi materjale, protsesse ja tehnoloogiaid, et rahuldada LED-tööstuse vajadusi suure jõudlusega ja suure töökindlusega toodete järele ning edendada LED-tööstuse säästvat arengut.

Lisateavet selle kohta, kuidas valida epoksüvaigu kapslite parimat mõju LED-ide optilistele omadustele, külastage DeepMateriali aadressil https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ rohkem infot.