Wpływ enkapsulacji żywicą epoksydową na właściwości optyczne diod LED

 

Dioda LED (dioda elektroluminescencyjna), jako nowy typ wysokowydajnego i energooszczędnego źródła światła, jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach, takich jak oświetlenie i wyświetlacze. Żywica epoksydowa, ze względu na dobrą przejrzystość optyczną, właściwości izolacyjne i właściwości mechaniczne, stała się powszechnie stosowanym materiałem w kapsułkowaniu diod LED. Właściwości optyczne diod LED (takie jak natężenie światła, spójność kolorów, rozkład kątowy itp.) bezpośrednio wpływają na ich wydajność w różnych scenariuszach zastosowań i na doświadczenia użytkownika. A kapsułkowanie żywicą epoksydową, jako kluczowe ogniwo w procesie produkcji diod LED, ma kluczowy wpływ na właściwości optyczne diod LED. Dogłębne badania nad wpływem hermetyzacja żywicą epoksydową Wiedza na temat właściwości optycznych diod LED ma ogromne znaczenie dla poprawy jakości produktów LED i rozszerzenia obszarów ich zastosowań.

Charakterystyka żywicy epoksydowej i obudowy LED

Żywica epoksydowa to żywica termoutwardzalna o doskonałej przejrzystości optycznej, która umożliwia światłu emitowanemu przez chip LED przechodzenie przez materiał enkapsulacji w jak największym stopniu. Jej współczynnik załamania światła wynosi zazwyczaj około 1.5, co różni się od współczynnika materiałów chipu LED (takich jak GAN itp.). Podczas procesu enkapsulacji, po zmieszaniu żywicy epoksydowej z utwardzaczem, następuje reakcja sieciowania poprzez ogrzewanie i inne metody, tworząc trójwymiarową strukturę sieciową ciała stałego. Utwardzona żywica epoksydowa ma dobrą wytrzymałość mechaniczną i stabilność chemiczną, co może chronić chip LED przed wpływem środowiska zewnętrznego, a także mieć znaczący wpływ na właściwości optyczne diody LED.

 

Wpływ Enkapsulacja żywicą epoksydową o natężeniu światła diod LED

(A) Przezroczystość optyczna i propagacja światła

Przezroczystość optyczna żywicy epoksydowej jest jednym z ważnych czynników wpływających na natężenie światła diod LED. Jeśli w żywicy epoksydowej podczas procesu utwardzania znajdują się zanieczyszczenia, pęcherzyki lub niepełne utwardzenie, spowoduje to rozproszenie światła i jego absorpcję podczas procesu propagacji, zmniejszając w ten sposób przepuszczalność światła i zmniejszając natężenie światła diody LED. Na przykład, drobne pęcherzyki zmienią ścieżkę propagacji światła, powodując, że światło odbija się i załamuje wielokrotnie, zwiększając utratę światła wewnątrz żywicy epoksydowej. A obecność zanieczyszczeń pochłonie światło o określonych długościach fal, co dodatkowo zmniejszy natężenie światła. Dlatego też poprawa czystości żywicy epoksydowej i jakości utwardzania oraz redukcja wewnętrznych defektów są kluczowe dla zwiększenia natężenia światła diody LED.

(B) Dopasowanie współczynnika załamania światła

Stopień dopasowania współczynnika załamania światła pomiędzy chipem LED a żywicą epoksydową wpływa również na natężenie światła. Gdy światło emitowane przez chip LED wchodzi do żywicy epoksydowej z chipa, jeśli współczynniki załamania światła obu różnią się znacznie, nastąpi duże załamanie i odbicie, co spowoduje, że część światła nie będzie mogła skutecznie opuścić żywicy epoksydowej, co zmniejszy natężenie światła. Wybierając odpowiednią żywicę epoksydową lub dodając modyfikator współczynnika załamania światła do żywicy epoksydowej, można zoptymalizować dopasowanie współczynnika załamania światła, zmniejszyć stratę odbicia światła, poprawić wydajność sprzężenia światła, a tym samym zwiększyć natężenie światła diody LED. Na przykład użycie żywicy epoksydowej o wysokim współczynniku załamania światła może umożliwić wejście większej ilości światła do żywicy epoksydowej z chipa i zmniejszyć odbicie światła na styku.

(C) Grubość otoczki

Grubość enkapsulacji żywicy epoksydowej ma również pewien wpływ na natężenie światła diody LED. Grubsza warstwa enkapsulacji zwiększy ścieżkę propagacji światła wewnątrz żywicy epoksydowej, zwiększając tym samym szanse na rozpraszanie i pochłanianie światła oraz zmniejszając natężenie światła. Ponadto zbyt gruba warstwa enkapsulacji może również powodować gromadzenie się ciepła wokół układu scalonego, co wpływa na wydajność układu scalonego i pośrednio zmniejsza natężenie światła. Jednak grubość enkapsulacji nie może być zbyt cienka, w przeciwnym razie nie zapewni wystarczającej ochrony mechanicznej i jednorodności optycznej. Dlatego też, zgodnie ze szczególnymi wymaganiami aplikacji i charakterystyką układu LED, grubość enkapsulacji żywicy epoksydowej musi być rozsądnie kontrolowana, aby uzyskać najlepsze natężenie światła.

 

Wpływ enkapsulacji żywicą epoksydową na spójność kolorów diod LED

(A) Zmiana współczynnika załamania światła i przesunięcie koloru

Jak wspomniano powyżej, współczynnik załamania światła żywicy epoksydowej będzie zależał od wielu czynników, takich jak warunki utwardzania, temperatura, wilgotność itp. Gdy współczynnik załamania światła żywicy epoksydowej ulega zmianie, prędkość propagacji i kąt załamania światła o różnych długościach fal również ulegną zmianie, co spowoduje zmianę koloru. Na przykład wzrost temperatury może spowodować zmniejszenie współczynnika załamania światła żywicy epoksydowej, co spowoduje, że prędkość propagacji światła czerwonego będzie stosunkowo szybsza, a prędkość propagacji światła niebieskiego będzie stosunkowo wolniejsza, co spowoduje przesunięcie koloru światła emitowanego przez diodę LED w kierunku czerwieni. Dlatego podczas procesu enkapsulacji diody LED warunki utwardzania i środowisko pracy muszą być ściśle kontrolowane, aby zapewnić stabilność współczynnika załamania światła żywicy epoksydowej, a tym samym zapewnić spójność koloru.

(B) Dyspersja i jednorodność fosforu

W przypadku białych diod LED do żywicy epoksydowej zazwyczaj dodaje się luminofory, aby uzyskać emisję białego światła. Jednorodność rozproszenia luminoforów ma istotny wpływ na spójność kolorów diody LED. Jeśli luminofory nie są równomiernie rozproszone w żywicy epoksydowej, doprowadzi to do różnych stężeń luminoforu w różnych obszarach, co spowoduje różnice w kolorach światła emitowanego z różnych obszarów. Na przykład nadmiernie wysokie stężenie luminoforu w danym obszarze spowoduje, że światło emitowane z tego obszaru będzie miało tendencję do bycia żółtym, podczas gdy obszar o niskim stężeniu luminoforu może mieć tendencję do bycia niebieskim. Aby poprawić jednorodność rozproszenia luminoforów, można zastosować odpowiedni proces mieszania i dodatki, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie luminoforów w żywicy epoksydowej.

(C) Starzenie się żywicy epoksydowej i zmiana koloru

Z biegiem czasu i wraz ze zmianami w środowisku użytkowania żywica epoksydowa będzie ulegać zjawiskom starzenia, takim jak żółknięcie, degradacja itp. Te zjawiska starzenia zmienią właściwości optyczne żywicy epoksydowej, a tym samym wpłyną na spójność kolorów diody LED. Na przykład żółknięcie żywicy epoksydowej pochłonie część niebieskiego światła, powodując przesunięcie koloru światła emitowanego przez diodę LED w kierunku żółtego. Aby opóźnić starzenie się żywicy epoksydowej i poprawić stabilność koloru, do żywicy epoksydowej można dodać środki przeciwstarzeniowe, absorbery ultrafioletowe i inne dodatki. Jednocześnie można zoptymalizować strukturę enkapsulacji, aby zmniejszyć wpływ środowiska zewnętrznego na żywicę epoksydową.

 

Wpływ enkapsulacji żywicą epoksydową na rozkład kątowy diod LED

(A) Kształt otoczki i załamanie światła

Kształt enkapsulacji żywicy epoksydowej wpłynie na załamanie i kierunek propagacji światła, zmieniając tym samym kątowy rozkład diody LED. Typowe kształty enkapsulacji obejmują kształt okrągły, kwadratowy, półkulisty itp. Różne kształty enkapsulacji spowodują różne kąty padania światła na powierzchnię żywicy epoksydowej, wpływając tym samym na kąt załamania i kierunek wyjścia światła. Na przykład, enkapsulacja półkulista może sprawić, że światło będzie rozpraszane bardziej równomiernie we wszystkich kierunkach, uzyskując szerszy kątowy rozkład; podczas gdy enkapsulacja kwadratowa może spowodować, że światło będzie się koncentrować w określonych kierunkach, tworząc węższy kątowy rozkład. Dlatego też, zgodnie z konkretnymi wymaganiami aplikacji, wybór odpowiedniego kształtu enkapsulacji może dostosować kątowy rozkład diody LED do różnych wymagań dotyczących oświetlenia i wyświetlania.

(B) Gradient współczynnika załamania światła i kontrola światła

Poprzez utworzenie gradientu współczynnika załamania światła w żywicy epoksydowej można uzyskać dokładniejszą kontrolę światła, zmieniając w ten sposób rozkład kątowy diody LED. Na przykład materiał żywicy epoksydowej o gradientowym współczynniku załamania światła można wykorzystać do stopniowej zmiany kierunku światła podczas procesu propagacji w celu uzyskania określonego rozkładu kątowego. Ponadto mikrostruktury (takie jak matryce mikrosoczewek) można dodać do powierzchni żywicy epoksydowej, a efekty załamania i odbicia mikrostruktur można wykorzystać do dalszej regulacji kąta wyjścia światła w celu uzyskania węższego lub szerszego rozkładu kątowego.

(C) Wpływ procesu enkapsulacji na rozkład kątowy

Dokładność i spójność procesu enkapsulacji również wpłynie na rozkład kątowy diody LED. Na przykład, podczas procesu enkapsulacji dozowania, jeśli ilość kleju jest nierównomierna lub pozycja dozowania jest niedokładna, doprowadzi to do nierównomiernego rozłożenia żywicy epoksydowej wokół układu LED, wpływając w ten sposób na propagację światła i rozkład kątowy. Ponadto niewłaściwa kontrola temperatury i czasu podczas procesu utwardzania może również powodować nierównomierne kurczenie się żywicy epoksydowej, zmieniając kształt i właściwości optyczne enkapsulacji, a tym samym wpływając na rozkład kątowy. Dlatego optymalizacja procesu enkapsulacji i poprawa dokładności i spójności procesu są kluczowe dla zapewnienia stabilności rozkładu kątowego diody LED.

 

Metody optymalizacji enkapsulacji żywicą epoksydową w celu poprawy właściwości optycznych diod LED

(A) Wybór i optymalizacja materiałów

Wybór żywicy epoksydowej o wysokiej czystości i niskiej zawartości zanieczyszczeń, a także środka utwardzającego i dodatków o dobrej kompatybilności z żywicą epoksydową, jest podstawą poprawy właściwości optycznych diody LED. Jednocześnie, zgodnie ze szczególnymi wymaganiami aplikacji, można wybrać materiał żywicy epoksydowej o określonym współczynniku załamania światła, stabilności termicznej i właściwościach optycznych. Na przykład, w przypadku diod LED dużej mocy, wybór żywicy epoksydowej o wysokiej przewodności cieplnej i niskiej higroskopijności może skutecznie obniżyć temperaturę układu i zmniejszyć spadek właściwości optycznych.

(B) Ulepszenie procesu enkapsulacji

Optymalizacja procesu enkapsulacji, taka jak precyzyjna kontrola ilości dozowania, pozycji dozowania i warunków utwardzania, może poprawić dokładność i spójność enkapsulacji oraz zmniejszyć wahania właściwości optycznych. Przyjęcie zaawansowanych technologii enkapsulacji, takich jak pakowanie typu flip-chip, pakowanie typu chip-scale itp., może skrócić ścieżkę propagacji światła, zmniejszyć utratę światła i poprawić natężenie światła oraz stabilność właściwości optycznych. Ponadto wprowadzenie technologii mikro-nanoprzetwarzania w celu wytworzenia mikrostruktur na powierzchni żywicy epoksydowej może osiągnąć bardziej precyzyjną kontrolę światła i poprawić rozkład kątowy.

(C) Kontrola i kontrola jakości

Ustanowienie kompletnego systemu kontroli jakości w celu kompleksowego testowania właściwości optycznych diod LED zatopionych w żywicy epoksydowej, w tym wykrywania wskaźników, takich jak natężenie światła, spójność kolorów i rozkład kątowy. Dzięki monitorowaniu w czasie rzeczywistym i analizie danych problemy występujące podczas procesu zatapiania mogą zostać wykryte i rozwiązane w odpowiednim czasie, aby zapewnić stabilność i spójność jakości produktu.

Podsumowanie

Obudowa z żywicy epoksydowej ma znaczący wpływ na właściwości optyczne (intensywność światła, spójność kolorów, rozkład kątowy itp.) diod LED. Głębokie zrozumienie związku między właściwościami żywicy epoksydowej, procesem enkapsulacji, procesem utwardzania i właściwościami optycznymi diod LED pozwala na podjęcie odpowiednich działań w celu optymalizacji procesu enkapsulacji i poprawy właściwości optycznych diod LED. W przyszłym rozwoju, wraz z ciągłym postępem technologii LED i ciągłą ekspansją obszarów zastosowań, wymagania dotyczące enkapsulacji żywicą epoksydową będą również coraz wyższe. Musimy stale badać nowe materiały, procesy i technologie, aby sprostać potrzebom przemysłu LED w zakresie produktów o wysokiej wydajności i wysokiej niezawodności oraz promować zrównoważony rozwój przemysłu LED.

Więcej informacji na temat wyboru najlepszego wpływu enkapsulacji żywicą epoksydową na właściwości optyczne diod LED można znaleźć na stronie DeepMaterial pod adresem https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ więcej informacji.