新的LED光源設(shè)計(jì)解析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們?nèi)祟?。在LED產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，包括二級(jí)光學(xué)器件、導(dǎo)光管、光導(dǎo)以及其他光學(xué)器件，可模塑硅膠正逐漸涌現(xiàn)為一種可行的選項(xiàng)。

專門為半導(dǎo)體固態(tài)照明設(shè)計(jì)的新配方能夠承受由LED半導(dǎo)體結(jié)所產(chǎn)生的高溫，且不會(huì)導(dǎo)致光學(xué)性能下降。該材料還能通過使用模具制成復(fù)雜的形狀，為產(chǎn)品開發(fā)者提供更大設(shè)計(jì)靈活性。隨著LED越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，全球照明市場(chǎng)正處于全面變革的前夕。根據(jù)麥肯錫分析人員的研究，LED照明市場(chǎng)將以年均30%的速度爆發(fā)式的增長(zhǎng)，到2020年將超過810億美元的規(guī)模，接近照明市場(chǎng)整體份額的60%。

LED被越來越多的通用照明領(lǐng)域加速采用支持并印證了上述預(yù)測(cè)，從低功耗、低光通量的燈具，如筒燈替換產(chǎn)品(LED正在廣泛地替代低功率、緊湊型熒光燈和鹵素?zé)?;到更具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，如路燈、工業(yè)照明、辦公照明、大功率鹵素?zé)艋蝮w育場(chǎng)館的照明等。當(dāng)LED光源進(jìn)一步滲透到需要更高流明密度和功率的應(yīng)用時(shí)，從物理上來講必然會(huì)要求其工作在更高的溫度環(huán)境下——盡管設(shè)計(jì)師尋求減少LED的數(shù)量，或者將LED更緊密的排列，以求開發(fā)出的光源體積能與前代器件相當(dāng)或更小。

同時(shí)，LED設(shè)計(jì)師們也在不斷對(duì)模組、光源和燈進(jìn)行創(chuàng)新，從而使用更少的器件集成更多的功能，或引入更小更復(fù)雜的特征。LED制造商正在尋找新的材料，以加快生長(zhǎng)、提高良品率(特別是較大的部件)，或者減少浪費(fèi)。

新材料

對(duì)于這樣一個(gè)新興的照明領(lǐng)域，其采用的設(shè)計(jì)和使用的材料都在快速的更新?lián)Q代，所有以上提到的挑戰(zhàn)實(shí)際上都是必須面對(duì)的“成長(zhǎng)的煩惱”。作為應(yīng)對(duì)，業(yè)界在不斷探索采用新材料，例如硅膠，它在LED應(yīng)用較少，但硅膠在諸如先進(jìn)電子器件、汽車和通信等許多其他領(lǐng)域已長(zhǎng)期使用，并證明了其可靠的性能。硅膠能解決下一代LED設(shè)計(jì)所帶來的若干挑戰(zhàn)，包括承受高溫、提高流明密度、加強(qiáng)可制造性以及實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計(jì)等。和LED-樣，硅膠也在不斷進(jìn)步。最近，多家領(lǐng)先的光學(xué)器件和LED制造商都已在他們的新設(shè)計(jì)中使用一類新的光學(xué)級(jí)可模塑硅膠，并獲得了積極的結(jié)果。

硅膠中的一些等級(jí)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L(zhǎng)ED應(yīng)用改造過的更先進(jìn)的材料，與目前最好的光學(xué)材料相比，性能也是相當(dāng)?shù)摹Ａ硗?，和傳統(tǒng)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(jī)聚合物或玻璃相比，硅膠能夠更容易地被塑造成復(fù)雜形狀，為二級(jí)透鏡、導(dǎo)光管、光導(dǎo)以及其他光學(xué)器件提供了更多的設(shè)計(jì)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(shí)間，并能降低LED照明光源和燈具的系統(tǒng)成本。最后，與許多有機(jī)材料相比，硅膠的化學(xué)特性能夠非常好解決當(dāng)前以及未來LED照明系統(tǒng)溫度不斷升高的問題。

更高溫的LED設(shè)計(jì)

可模塑硅膠在產(chǎn)生大量熱量的領(lǐng)域表現(xiàn)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(huì)明顯降低其光和機(jī)械性能。隨著LED光源從更小的封裝尺寸中發(fā)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(shí)，器件的溫度必然會(huì)顯著升高，這時(shí)硅膠的上述特性會(huì)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(jīng)高達(dá)1500C。這不僅對(duì)傳統(tǒng)用于LED密封封裝的環(huán)氧樹脂密封材料提出了挑戰(zhàn)，還使傳統(tǒng)二級(jí)光學(xué)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(shí)，光學(xué)質(zhì)量會(huì)逐漸下降。

環(huán)氧樹脂處在溫度高于1500C的環(huán)境下時(shí)亦會(huì)如此。現(xiàn)在的LED燈或許會(huì)有一些問題，但是我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在我們科研人員的努力下，這些問題終將唄解決，未來的LED一定是高效率，高質(zhì)量的。