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带你认识LED上的高分子材料

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发表时间:2017-03-28 16:23来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

LED灯功率


  某研究报告指出,美国如果55%的白炽灯和日光灯被LED取代,每年可节省350亿美元电费和减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%的白炽灯换成LED,可减少1~2座核电站发电量,每年可节省10亿公升以上原油消耗。


  LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件,属于固态光源,被称为第四代照明光源或绿色光源。与传统的白炽灯等相比,LED光源具有节能、亮度高、寿命长、省电、体积小、无污染、耐冲击等无可比拟的优点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。


  一、LED发光原理


  LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层,称为p-n结。在某些半导体材料的pn结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。


  二、LED分类


  (1)按发光管发光颜色分


  按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。


  根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。


  (2)按发光管出光面特征分


  按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。


LED光管

LED灯结构拆解

LED灯解剖图


  四、认识LED上的高分子


  (1)灯罩——光扩散PC


  PC具有较好的透光率及力学性能,广泛应用于各种LED灯罩中。其生产工艺上通过向PC中加入光扩散剂熔融共混后挤出造粒,再注塑成型。这种光扩散PC对外观颜色黑点及透光率有较高要求,因此,加工生产中设备的清洁至关重要;透光率可通过控制光扩散剂的用量来调整。根据透光率的不同,分为以下几种:透明罩、透明条纹罩、扩散条纹罩、乳白扩散罩。


LED灯灯罩


  (2)灯杯——导热塑料(PA、PBT、PC、PPS)、塑包铝


  比起传统的金属材料,导热塑料及塑包铝灯杯具有质量轻、更安全、设计自由度高、成型加工方便、可选基础树脂多等优点,近年来在LED行业备受青睐。


  由于LED芯片正常工作的时候,只能将30%的电能转换成光,其余的70%都会转换成热量积累在LED内部,因此,灯杯肩负着传导LED内部热量的重任。而一般塑料的热导率只有0.2W/( m·K) 左右,因此,LED灯杯上使用的都是导热塑料。


LED灯杯导热塑料


  为了提高塑料的导热性能,改性塑料厂家通过在塑料中填充大量导热粉体来制备导热塑料。根据导热粉体绝缘性的不同,可分为绝缘导热和非绝缘导热。常见的绝缘导热粉体有金属氧化物、氮化物等,金属氧化物硬度高,在挤出过程中容易磨损螺纹元件而变色,加工成本高,制品颜色发灰,比重大;氮化物与高分子树脂相容性差,加工过程中熔体粘度急速增大,无法正常挤出。金戈公司推出的FTC系列工程塑料用绝缘导热粉体,白度高,硬度低,经特殊表面处理,与高分子树脂具有良好的相容性,应用于工程塑料PA、PBT、PC、PPS中,对制品力学性能影响小,加工性能优异,47%-65%填充可制备0.6-1.2W/m*K导热PA、PBT、PPS等。


  (3)封装材料——环氧、导热有机硅胶/脂


  LED的封装是保护芯片在正常的电流下工作,使其不受到机械、热、潮湿及其他外部的冲击,还要维持正常工作状态下芯片的温度不超过允许范围。封装材料包括灯珠封装胶、灯罩密封粘结胶、线路板导热硅脂和电源导热灌封胶。


LED封装材料环氧、导热有机硅胶/脂


  A、 灯珠封装胶


灯珠封装胶


  90%的LED采用双酚A型环氧树脂封装,该材料具有透光率高、折射率大、耐腐蚀、电性能优异、固化时不产生小分子物质、收缩率低、贮存稳定性好、操作简便等优点;但它固化后交联密度高、内应力大、耐冲击性差,在短波辐射和热作用下会严重退化,不可避免地发生变黄现象,使用温度一般不超过150 ℃,难以满足新型LED的封装要求,应用受到一定限制。


  目前大功率用LED封装材料的研究主要集中在有机硅材料,包括有机硅改性环氧和纯有机硅材料。


  B、 灯罩密封粘结胶


灯罩密封粘结胶


  灯罩与灯杯粘接常用的是单组份缩合型硅胶,这类硅胶通过湿气固化,快速表干,具有优异的粘接性,防止灯罩在使用及运输过程中脱落。挤出性能好,并具有良好的密封性能,防止外界湿气、热量进入灯内部。


  C、 线路板导热硅脂


线路板导热硅脂


  线路板导热硅脂将线路板固定在灯杯铝制嵌件上,同时将线路板上灯珠产生的热量传导至铝制嵌件上,达到散热目的。由于线路板有较多焊接点,因此要求导热硅脂非常细腻,并具有良好的涂覆性,以免刮花线路板。金戈GD系列导热硅脂用导热剂具有合理的粒径分布,经特殊表面改性,吸油值低,可在基材中实现高填充从而实现高导热。制备的硅脂细腻,白度高,涂覆性好,导热性能优异。


  D、 电源导热灌封胶


电源导热灌封胶


  此类灌封胶是一种双组份加成型导热有机硅胶,填充在灯杯中起到固定电源的作用。由于LED灯工作时电源会产生大量热量,因此需要灌封胶具有良好的导热性能,及时将电源产生的热量传导到灯杯上,起到散热的作用,保证电源长时间正常工作。


  双组份加成型导热有机硅灌封胶具有耐高温、导热、阻燃、密封等性能,其导热性能取决于导热填料的种类及填充比例。金戈GD-S281G、GD-S203A、GD-S102T、GD-S071A、GD-S100A等加成型导热有机硅胶用导热剂,通过优选导热性能优异的材料,经合理的粒径搭配和特殊表面改性而得,可用于制备0.6-2.0 W/m*K导热灌封胶,制品导热系数高,粘度低,流淌性能优异。其中GD-S100A在体系中填充75%可达到阻燃UL94 V-0(2mm)。


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