高分子資料等領(lǐng)域的知識,LED封裝涉及到光、熱、電,一個綜合復(fù)雜的課題,其中封裝資料,硅膠等一直是影響LED質(zhì)量與壽命的主要因素 進入室內(nèi)照明應(yīng)用尚需較大技術(shù)改進。相信,有了蔡博士的研究結(jié)果,LED離真正的室內(nèi)照明也不遠了
所以綠色節(jié)能成為世界關(guān)注的焦點,以照明為例,能源和環(huán)境是21世紀人類面臨的重大考驗。其電力消耗約占總量的20%大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。LED以其高效節(jié)能的特性,照明領(lǐng)域獲得了前所未有的機遇。
也叫作光發(fā)射二極管(LightEmitDiod簡寫為LED一種可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體發(fā)光器件,LED發(fā)光二極管。屬于固態(tài)光源。利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光資料,當兩端加上正向 電壓,半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合,放出過剩能量而引起光子發(fā)射發(fā)生可見光。與傳統(tǒng)的真空白熾燈泡等相比,半導(dǎo)體LED光源具有無可比較的優(yōu) 點。半導(dǎo)體LED工作壽命極長,激進照明器具的10倍以上,有效降低了本錢;功耗低、發(fā)光效率高、節(jié)省能源,未來能源戰(zhàn)略的合適候 選者;LED光源的體積小、重量輕、適應(yīng)性強,為設(shè)計和應(yīng)用提供了極大的靈活性;由于白光大功率LED光源是固體燈泡,無需封裝在真空玻璃 內(nèi),因而耐沖擊和碰撞;LED光源還是一種無污染的無汞光源。
使LED光源在照明領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。目前全球能源日益緊 張的情況下,尤其是近年來隨著LED芯片技術(shù)的提高、價格的降低以及相關(guān)驅(qū)動電路的幼稚。世界一些發(fā)達國家和地區(qū)都實施了促進LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的計劃。美國,日本等國家及臺灣地區(qū)對LED照明效益進行了預(yù)測,美國55%白熾燈、日光燈被LED取代,每年可節(jié)省350億美元電費,每年可減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%白熾燈換成LED可減少1-2座核電 站發(fā)電量,每年可節(jié)省10億公升以上原油消耗。臺灣地區(qū)25%白熾燈及100%日光燈被LED取代,每年可節(jié)省110億度電。
這給中國LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的歷史機遇 據(jù)國內(nèi)知名研究公司馳昂咨詢(Sinot近日發(fā)布的預(yù)測,舉世矚目的2008年北京奧運會和2010年上海世博會都不約而同地以圍繞綠色節(jié)能為主題。奧運、世博的強力帶動下,中國LED照明市場規(guī)模將從2007年的48.5億元快速 增長至2010年的98.1億元。全球能源短缺、環(huán)保要求不時提高的情況下,憑借LED照明技術(shù)的亮度高、使用壽命長、節(jié)能、綠色環(huán)保等顯 著優(yōu)勢,隨同LED技術(shù)的飛速發(fā)展,使LED成為普通照明光源的時日越來越近,必將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后新的照明革命。
取代激進白熾燈,高亮度白光LED尚存在散熱不暢和出光率不高的問題,然而。因為散熱直接影響到LED可靠性,進而影響到其壽命及應(yīng)用,而 出光率低直接制約了LED發(fā)展,所以對LED散熱和封裝光學(xué)設(shè)計的研究就顯得格外重要。出光率的提高關(guān)鍵在于灌封膠和熒光粉的選擇與應(yīng)用 除了局部來自于LED芯片的熱量,熒光粉在輻射發(fā)光后釋放的能量也將進入到灌封膠中,對于目前的大功率白光LED因為硅膠的良好熱穩(wěn)定 性以及光學(xué)特征,世界各大LED制造商業(yè),例如日本的日亞化學(xué)。德國的OSRA M,美國的CREE,荷蘭的飛利浦,美國的GE等都是采用雙組分透明 硅膠作為灌封膠進行LED封裝。但是硅膠雖然有良好的熱穩(wěn)定性,但是熱導(dǎo)極低,因此大量的熱量將積聚于硅膠材料中和導(dǎo)致材料老化,現(xiàn)在大 量報告的LED照明產(chǎn)品的失效就是與硅膠有關(guān)。目前為止,由于對硅膠的老化機理不明以及它分子結(jié)構(gòu)與光學(xué)特征之間的關(guān)系不了解,由 于材料的不確定性,從而導(dǎo)致當今世界各大LED照明公司在產(chǎn)品說明中無法對LED壽命進行準確預(yù)測,也延遲了LED產(chǎn)品真正的普及化。最 近,作者獲悉,蔡登科博士(德國多特蒙德理工大學(xué))受國際著名光譜學(xué)雜志JournalofMolecularStructur邀請發(fā)表了一篇論作:Raman,mid-infrared,near-infrarandultraviolet–visiblspectroscopiofPDMSsiliconrubberforcharacterofpolymopticwaveguidmateri文中他詳細地分析了硅膠分子結(jié)構(gòu)與光學(xué)吸收的關(guān)系,光譜從紫外到紅外。并且,詳細描述了硅膠在可 見光范圍內(nèi)的吸收光譜,并對在此范圍內(nèi)的各吸收峰包括它強度進行準確分析與總結(jié)。這些數(shù)據(jù)將對分析LED老化有著至關(guān)重要的作用,目前 采用光譜學(xué)來分析有機物老化是非常普遍的測試方法,有了蔡博士總結(jié)的數(shù)據(jù),科研人員可以從分子結(jié)構(gòu)上準確地判斷出什么原因?qū)е鹿枘z失 效,然后可以反饋硅膠材料公司對相應(yīng)的硅膠分子進行進一步改進和提高它可靠性。
由于硅膠和LED芯片力學(xué)特征上有很大的不同,另外。硅膠材料里的高溫會導(dǎo)致它從LED芯片上的自剝離和最終影響到出光率。對蔡博士的研 究結(jié)果的解中,發(fā)現(xiàn)蔡博士對這一問題也已進行了分析與總結(jié),通過對硅膠聚合反應(yīng)的分析,經(jīng)過力學(xué)測試以及老化測試證實,總結(jié) 一個可廣泛應(yīng)用于各種基底的粘連劑配方,并且這種資料可以通過簡單的噴涂或者旋涂在各種基底上,非常適合于LED封裝。這一科研結(jié)果也 已被國際著名雜志MicrofluidandNanofluid刊登。