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可塑模光學硅膠重定義LED光源設計
2015/3/4 17:22:20
  在LED產品設計中,包括二級光學器件、導光管、光導以及其他光學器件,可模塑硅膠正逐漸涌現為一種可行的選項。專門為半導體固態照明設計的新配方能夠承受由LED半導體結所產生的高溫,且不會導致光學性能下降。該材料還能通過使用模具制成復雜的形狀,為產品開發者提供更大設計靈活性。
  隨著LED越來越多地代替傳統光源,全球照明市場正處于全面變革的前夕。根據麥肯錫分析人員的研究,LED照明市場將以年均30%的速度爆發式的增長,到2020年將超過810億美元的規模,接近照明市場整體份額的60%。
  LED被越來越多的通用照明領域加速采用支持并印證了上述預測,從低功耗、低光通量的燈具,如筒燈替換產品(LED正在廣泛地替代低功率、緊湊型熒光燈和鹵素燈);到更具有挑戰性的應用,如路燈、工業照明、辦公照明、大功率鹵素燈或體育場館的照明等。當LED光源進一步滲透到需要更高流明密度和功率的應用時,從物理上來講必然會要求其工作在更高的溫度環境下--盡管設計師尋求減少LED的數量,或者將LED更緊密的排列,以求開發出的光源體積能與前代器件相當或更小。
  同時,LED設計師們也在不斷對模組、光源和燈進行創新,從而使用更少的器件集成更多的功能,或引入更小更復雜的特征。LED制造商正在尋找新的材料,以加快生長、提高良品率(特別是較大的部件),或者減少浪費。
  新材料
  對于這樣一個新興的照明領域,其采用的設計和使用的材料都在快速的更新換代,所有以上提到的挑戰實際上都是必須面對的“成長的煩惱”。作為應對,業界在不斷探索采用新材料,例如硅膠,它在LED應用較少,但硅膠在諸如先進電子器件、汽車和通信等許多其他領域已長期使用,并證明了其可靠的性能。硅膠能解決下一代LED設計所帶來的若干挑戰,包括承受高溫、提高流明密度、加強可制造性以及實現更復雜的設計等。和LED-樣,硅膠也在不斷進步。最近,多家領先的光學器件和LED制造商都已在他們的新設計中使用一類新的光學級可模塑硅膠,并獲得了積極的結果。
  硅膠中的一些等級是透明的,可模塑硅膠,如最近道康寧推出的系列,代表了一種專門為LED應用改造過的更先進的材料,與目前最好的光學材料相比,性能也是相當的。另外,和傳統硅膠材料一樣,可模塑硅膠在固化之前的粘性較低,因此與有機聚合物或玻璃相比,硅膠能夠更容易地被塑造成復雜形狀,為二級透鏡、導光管、光導以及其他光學器件提供了更多的設計選擇。這一特性還能幫助制造商降低成本、縮短注塑成型及其他工藝的周期時間,并能降低LED照明光源和燈具的系統成本。最后,與許多有機材料相比,硅膠的化學特性能夠非常好解決當前以及未來LED照明系統溫度不斷升高的問題。
  更高溫的LED設計
  可模塑硅膠在產生大量熱量的領域表現特別出色。作為一類高性能材料,它能輕松承受150℃甚至更高的溫度,且不會明顯降低其光和機械性能。隨著LED光源從更小的封裝尺寸中發出更高密度的白光,以及顧客希望燈和光源的體積更小、亮度更高時,器件的溫度必然會顯著升高,這時硅膠的上述特性會變得更有吸引力。
  隨著流明密度不斷提高,目前高亮度LED的封裝溫度已經高達1500C。這不僅對傳統用于LED密封封裝的環氧樹脂密封材料提出了挑戰,還使傳統二級光學器件材料如聚碳酸酯和丙烯酸酯(亞克力)更多地暴露在高溫下。一般來說,這些塑料材料分別在高于125℃和950C溫度條件下時,光學質量會逐漸下降?;費跏髦υ諼露雀哂?500C的環境下時亦會如此。

[責任編輯:yawei]



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