Lyginamoji epoksidinės dervos izoliacijos, pralaidumo ir atsparumo temperatūrai analizė LED inkapsuliacijoje

 

LED (Light Emitting Diode) kapsuliavimo srityje kapsuliavimo medžiagų našumas vaidina lemiamą vaidmenį bendram šviesos diodų veikimui ir tarnavimo laikui. Epoksidinė derva, kaip dažniausiai naudojama LED kapsulė medžiaga, pasižymi unikaliomis savybėmis tokiais aspektais kaip izoliacija, pralaidumas ir atsparumas temperatūrai. Palyginti su kitomis kapsuliavimo medžiagomis, epoksidinė derva turi ir privalumų, ir tam tikrų trūkumų. Nuodugnus šių savybių supratimas yra labai svarbus optimizuojant LED kapsuliavimo technologiją ir gerinant LED gaminių kokybę.

LED kapsuliavimo medžiagų apžvalga

LED inkapsuliavimas yra pagrindinis procesas, kuris izoliuoja LED lustą nuo išorinės aplinkos, tuo pačiu užtikrinant, kad lustas galėtų stabiliai veikti ir efektyviai skleisti šviesą. Inkapsuliacinės medžiagos turi ne tik apsaugoti lustą nuo fizinės žalos ir aplinkos erozijos, bet ir turėti gerą elektros izoliaciją, optinį skaidrumą, šiluminį stabilumą ir kitas savybes. Dažnas LED kapsulė medžiagos yra epoksidinė derva, silikoninė guma, poliimidas ir kt., o kiekviena medžiaga turi savo unikalias veikimo charakteristikas ir taikymo scenarijus.

 

Epoksidinės dervos izoliacinės savybės

Epoksidinės dervos izoliacijos principas

Epoksidinė derva yra termoreaktingas polimeras, o jo molekulinėje struktūroje yra daug polinių grupių, tokių kaip hidroksilo grupės ir eteriniai ryšiai. Šios polinės grupės susijungia viena su kita kietėjimo proceso metu, sudarydamos trimatę tinklo struktūrą, suteikiančią epoksidinei dervai gerą izoliacinį našumą. Veikiant elektriniam laukui, jonų mobilumas epoksidinėje dervoje yra palyginti mažas, o tai gali veiksmingai užkirsti kelią srovės laidumui ir taip pasiekti elektros izoliaciją.

Izoliacijos našumo palyginimas su kitomis medžiagomis

1. Palyginti su silikonine guma: Silikono guma taip pat yra dažniausiai naudojama LED kapsuliavimo medžiaga, kuri turi gerą lankstumą ir atsparumą oro sąlygoms. Tačiau pagal izoliacijos savybes epoksidinė derva paprastai yra pranašesnė už silikoninę gumą. Epoksidinė derva turi didelę savitumą ir paviršiaus varžą, kuri gali užtikrinti patikimesnę elektros izoliaciją. Silikoninės gumos molekulinė struktūra yra gana laisva, o jonų mobilumas yra gana didelis. Didelės drėgmės aplinkoje jo izoliacijos savybės gali sumažėti.
2. Palyginti su poliimidu: Poliimidas yra aukštos kokybės polimerinė medžiaga, pasižyminti puikiu atsparumu aukštai temperatūrai ir mechaninėmis savybėmis. Kalbant apie izoliacijos savybes, tiek poliimidas, tiek epoksidinė derva turi didelę izoliacijos varžą, tačiau poliimido dielektrinė konstanta yra mažesnė ir pasižymi geresnėmis aukšto dažnio grandinėmis. Tačiau poliimido apdorojimo technologija yra gana sudėtinga, o kaina yra didelė, o tai riboja platų jo taikymą LED kapsulėse.

Epoksidinės dervos izoliacijos privalumai ir trūkumai

1. Privalumai: Epoksidinės dervos izoliacinės savybės yra stabilios ir gali išlaikyti gerą izoliacijos poveikį skirtingomis aplinkos sąlygomis. Kietas apvalkalas, susidaręs po jo sukietėjimo, gali veiksmingai apsaugoti LED lustą nuo elektros gedimo grėsmės, pagerindamas šviesos diodų patikimumą ir saugumą.
2. Trūkumai: Ekstremaliose aplinkose, tokiose kaip aukšta temperatūra ir didelė drėgmė, epoksidinės dervos izoliacinės savybės gali tam tikru mastu paveikti. Ilgą laiką veikiant tokioms aplinkoms, epoksidinė derva gali būti hidrolizuojama ir sensta, todėl gali pablogėti izoliacijos savybės.

 

Epoksidinės dervos pralaidumas

Epoksidinės dervos pralaidumo principas

Epoksidinė derva turi didelį skaidrumą ir gali leisti šviesą. Cheminiai ryšiai jo molekulinėje struktūroje mažai sugeria ir išsklaido matomą šviesą, todėl šviesa gali sklisti epoksidine derva. Be to, epoksidinės dervos lūžio rodiklis atitinka LED lusto ir oro lūžio rodiklį, o tai gali sumažinti šviesos atspindžio ir lūžio nuostolius sąsajoje ir pagerinti šviesos ištraukimo efektyvumą.

Pralaidumo našumo palyginimas su kitomis medžiagomis

1. Palyginti su silikonine guma: Silikoninės gumos pralaidumas taip pat yra geras, tačiau jo lūžio rodiklis yra palyginti mažas, o jo lūžio rodiklio atitikimas LED lustui nėra toks geras kaip epoksidinės dervos. Tai gali sukelti didelius šviesos atspindžio ir lūžio nuostolius silikoninės gumos ir lusto sąsajoje, todėl sumažėja šviesos ištraukimo efektyvumas. Be to, ilgą laiką naudojant silikoninė guma gali pageltonuoti, o tai turi įtakos jos pralaidumui.
2. Palyginti su polikarbonatu: Polikarbonatas yra skaidrus inžinerinis plastikas, pasižymintis geromis mechaninėmis ir optinėmis savybėmis. Tačiau polikarbonato šviesos pralaidumas yra šiek tiek mažesnis nei epoksidinės dervos, todėl jis yra linkęs deformuotis ir senėti aukštoje temperatūroje, o tai turi įtakos jo pralaidumo stabilumui.

Epoksidinės dervos pralaidumo privalumai ir trūkumai

1. Privalumai: Epoksidinė derva pasižymi dideliu šviesos pralaidumu, todėl gali efektyviai pagerinti šviesos diodų šviesos efektyvumą. Jo geras lūžio rodiklio atitikimas sumažina šviesos praradimą, todėl šviesos diodas gali skleisti ryškesnę šviesą. Be to, epoksidinė derva turi gerą atsparumą pageltimui ir ilgą laiką gali išlaikyti gerą pralaidumą.
2. Trūkumai: Kietėjant epoksidinei dervai, gali susidaryti nedideli burbuliukai ir priemaišos, o šie defektai turės įtakos jos pralaidumui. Be to, epoksidinės dervos kietumas yra santykinai didelis ir, veikiant išoriniam poveikiui, gali įtrūkti, todėl gali prasiskverbti ir prarasti šviesos.

 

Epoksidinės dervos atsparumas temperatūrai

Epoksidinės dervos atsparumo temperatūrai principas

Epoksidinės dervos atsparumas temperatūrai daugiausia priklauso nuo jos molekulinės struktūros ir kietiklio tipo. Epoksidinės dervos kietėjimo proceso metu susidariusi trimatė tinklo struktūra pasižymi dideliu stabilumu ir gali atsispirti molekulinių grandinių lūžimui ir deformacijai esant aukštai temperatūrai. Įvairūs kietikliai turės įtakos epoksidinės dervos kryžminio sujungimo tankiui ir stiklėjimo temperatūrai, todėl paveiks jos atsparumą temperatūrai.

Atsparumo temperatūrai palyginimas su kitomis medžiagomis

1. Palyginti su silikonine guma: Silikoninė guma pasižymi geru atsparumu temperatūrai ir gali išlaikyti savo lankstumą bei elastingumą plačiame temperatūros diapazone. Tačiau silikoninės gumos atsparumas aukštai temperatūrai yra santykinai žemas, o aukštoje temperatūroje ji yra linkusi skilti ir senti. Epoksidinės dervos atsparumas aukštai temperatūrai yra geresnis, ji gali išlaikyti savo mechanines ir elektrines savybes aukštesnėje temperatūroje.
2. Palyginti su poliimidu: Poliimidas yra medžiaga, pasižyminti puikiu atsparumu aukštai temperatūrai, o jos stiklėjimo temperatūra ir terminio skilimo temperatūra yra labai aukšta. Aukštos temperatūros aplinkoje poliimido veikimo stabilumas yra geresnis nei epoksidinės dervos. Tačiau poliimido kaina yra didelė, o apdorojimo technologija yra sudėtinga, o tai riboja platų jo taikymą LED kapsulėse.

Epoksidinės dervos atsparumo temperatūrai privalumai ir trūkumai

1. Privalumai: Epoksidinė derva turi gerą atsparumą temperatūrai tam tikrame temperatūros diapazone ir gali patenkinti daugumos LED programų poreikius. Kietas apvalkalas, susidaręs po jo sukietėjimo, gali veiksmingai apsaugoti LED lustą nuo aukštos temperatūros įtakos, pagerindamas šviesos diodų patikimumą ir tarnavimo laiką.
2. Trūkumai: Epoksidinės dervos atsparumas temperatūrai yra ribotas. Esant aukštai temperatūrai, jis gali suminkštėti ir deformuotis, todėl pablogėja jo mechaninės ir elektrinės savybės. Be to, epoksidinė derva yra linkusi oksiduotis ir senti aukštoje temperatūroje, o tai turi įtakos jos tarnavimo laikui.

Išvada

Apibendrinant, kaip dažniausiai naudojamas LED kapsulė epoksidinė derva turi tam tikrų izoliacijos, pralaidumo ir atsparumo temperatūrai pranašumų. Palyginti su kitomis kapsuliavimo medžiagomis, epoksidinė derva turi didelį atsparumą izoliacijai, gerą šviesos pralaidumą ir tam tikrą atsparumą temperatūrai, o tai gali patenkinti daugumos LED programų poreikius. Tačiau epoksidinė derva taip pat turi tam tikrų trūkumų, tokių kaip galimas izoliacijos efektyvumo sumažėjimas ekstremaliose aplinkose, galimas defektų atsiradimas kietėjimo proceso metu, turintis įtakos pralaidumui, ir ribotas atsparumas temperatūrai.

Siekiant toliau gerinti šviesos diodų veikimą ir patikimumą, būtina nuolat gerinti epoksidinės dervos veikimą ir kapsuliavimo procesą. Pavyzdžiui, įdėjus specialių priedų galima pagerinti epoksidinės dervos atsparumą temperatūrai ir senėjimą; kapsuliavimo procesas gali būti optimizuotas, siekiant sumažinti kietėjimo proceso metu susidarančius defektus ir pagerinti epoksidinės dervos pralaidumą. Tuo pačiu metu taip pat galima ištirti kitas naujas kapsuliavimo medžiagas, tokias kaip nanokompozitai, kad atitiktų šviesos diodų poreikius įvairiuose taikymo scenarijuose.

Nuolat tobulėjant LED technologijoms, kapsuliuojančių medžiagų eksploatacinių savybių reikalavimai taip pat tampa vis aukštesni. Išsamūs epoksidinės dervos ir kitų kapsuliavimo medžiagų eksploatacinių charakteristikų tyrimai yra labai svarbūs skatinant LED kapsuliavimo technologijos pažangą ir gerinant LED gaminių kokybę.