液态硅胶包LED应注意哪些

在液态硅胶（LSR）包覆LED的工艺中，需特别注意以下关键点，以确保产品性能和可靠性：

1. 材料选择

• 硅胶类型：选择高透光率（>90%）、耐UV的LED专用硅胶（如甲基硅胶或苯基硅胶），避免长期光照导致黄化。

• 折射率匹配：硅胶折射率（通常1.41~1.53）应尽量接近LED芯片（如GaN折射率~2.4），减少界面光损失。

• 热稳定性：硅胶需耐高温（至少150°C以上），以承受LED工作温度。

2. 工艺控制

• 气泡排除：

  • 真空脱泡：注胶前硅胶需在真空环境下脱泡（-0.1MPa，5~10分钟）。

  • 慢速注胶：采用低压低速注胶（如1~5 bar），避免湍流引入气泡。

• 固化条件：

  • 温度：分段固化（如80°C预固化30分钟+150°C后固化1小时）。

  • 湿度：环境湿度建议<50%，防止水汽影响固化。

• 模具设计：

  • 流道设计：确保硅胶均匀填充，避免死角（如采用Y型或扇形流道）。

  • 脱模斜度：建议≥1°，便于脱模且不损伤硅胶层。

3. 界面处理

• LED表面清洁：

  • 等离子处理（功率50~100W，时间30~60秒）提高表面能，增强附着力。

  • 或使用硅烷偶联剂（如KH-550）预处理LED表面。

• 分层风险控制：

  • 硅胶与LED支架（如PPA、金属）的热膨胀系数（CTE）需匹配，差异最好<20 ppm/°C。

4. 光学性能优化

• 荧光粉分散（若适用）：

  • 荧光粉与硅胶需均匀混合（如采用行星搅拌机，转速500~1000 rpm，时间30分钟）。

  • 沉降测试：静置24小时后观察分层情况，调整粘度或添加防沉剂（如气相SiO₂）。

• 光萃取设计：

  • 硅胶层厚度建议0.5~2mm，过厚可能降低光效。

  • 可设计透镜结构（如半球形、菲涅尔透镜）提升出光角度。

5. 可靠性验证

• 环境测试：

  • 高温高湿（85°C/85%RH，1000小时）后光衰应<5%。

  • 冷热冲击（-40°C~125°C，500次循环）后无开裂。

• 机械测试：

  • 硅胶层剥离强度≥1.5 N/mm（ASTM D903标准）。

  • 硬度控制（通常Shore A 30~60，过软易变形）。

6. 生产注意事项

• 环境控制：洁净车间（Class 1000以下），防止灰尘附着影响透光。

• 后处理：固化后需静置24小时再测试，确保性能稳定。

通过以上控制点，可显著提升液态硅胶包覆LED的良品率（目标>98%）和寿命（通常可达5万小时以上）。实际生产中建议通过DOE（实验设计）优化参数组合。