ACC Siliconi per applicazione LED

BOLLETTINO TECNICO
Siliconi per applicazione LED
I LED (Light Emitting Diodes) sono una delle tecnologie in maggior crescita
nell’industria elettronica. Essi stanno e continueranno a rivoluzionare le
tecnologie di illuminazione in un grande numero di industrie.
Le caratteristiche principali sono
 Elevata efficienza-bassi consumi di energia
 Vita utile molto lunga, riduzione dei costi di sostituzione e
mantenimento
 Versatilità – controllo elettronico, miniaturizzazione
 Luce fredda
Applicazioni
 Luci per veicoli
 Pannelli per sport e pubblicitari
 Retroilluminazione per schermi LCD
 Segnaletica
 Pannelli luminosi per aviazione
 Illuminazione di aeroporti
 Illuminazione stradale
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


Illuminazione palcoscenici e teatri
Sistemi di segnalazione ferroviaria
Illuminazione architettonica
Illuminazione domestica
Illuminazione di macchine industriali
Medicale
Sfide progettuali per le applicazioni LED
Molte applicazioni di illuminazione richiedono un accurato controllo del colore della luce emessa siano esse a
incandescenza, fluorescenti o a LED. I produttori di LED bianchi ad alta luminosità (HB) sono alla continua
ricerca di realizzare prodotti con specifiche di colore molto strette; al fine di incrementare la penetrazione di
mercato sarà sempre più necessario migliorare le potenze di uscita dei LED HB bianchi. Sebbene il LED
produca una luce fredda, quindi non vi è calore nella parte frontale della fonte di luce, vi è comunque
produzione di calore nella parte posteriore. Se il calore non è dissipato correttamente la resa dei diodi si
deteriorerà considerevolmente, la vita dell’unità si accorcerà e il consumo energetico aumenterà.
Un fattore chiave nella performance di tutte le luci a LED è un buon disegno di dissipazione termica che
mantenga le temperature di operazione ad un livello ottimale, unito ad un sistema ottico che consenta la
trasmissione della massima quantità di luce possibile dal diodo.
Uso dei siliconi incapsulanti
I LED sono sensibili e hanno bisogno di protezione da contaminazioni ambientali. La protezione è
normalmente basata su due livelli, il micro e il macro. I siliconi possono essere usati per migliorare l’emissione
di luce e l’efficienza ottica generale del sistema.
Livello Micro
In questa applicazione si usano gel e elastomeri siliconici trasparenti per incapsulare i singoli diodi. Oltre a
fornire protezione possono servire a migliorare l’emissione di luce del LED. Siliconi con indice di rifrazione
elevato o molto vicino a quello del materiale delle lenti, possono dare miglioramenti significativi. I siliconi usati
nel livello micro dovranno anche avere un contenuto ionico molto basso per evitare di interferire con le
proprietà elettriche del diodo.
Qualsiasi ingiallimento dell’incapsulante dovuto all’esposizione al calore e agli UV andrà a peggiorare la
qualità dell’emissione di luce, in particolare il colore legato alla temperatura della luce prodotta dai LED. Le
moderne saldature reflow dei diodi sul PCB hanno bisogno di temperature fino a 260°C che possono causare
la decolorazione di incapsulanti basati su resine epossidiche o altri tipi di resina, ma non dei siliconi.
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I delicati fili di connessione tra il PCB e il diodo sono vulnerabili agli stress meccanici causati da fluttuazioni di
temperatura, è quindi molto importante la scelta di un incapsulante con un modulo elastico basso e un
coefficiente di espansione termica (CTE) elevato.
Proprietà degli incapsulanti siliconici per la protezione
Micro
 Resistenti agli UV
 Non ingiallenti
 Indice di rifrazione elevato (da 1,40 a 1,57)
 Bassi livelli di impurità
 Basso modulo
 Alto CTE
 Resistenza a alte e basse temperature (-55 a +260°C)
 Chiarità ottica
Costruzione tipica di un LED HB
Contenitor
e
Livello Macro
Applicazione micro
Gel
siliconico
trasparent
Lente di
plastica
Diodo
Dissipator
e
Molte delle applicazioni descritte finora richiedono una ulteriore protezione dell’unità di illuminazione finale. La
protezione può avere la forma di incapsulaggio, rivestimento o sigillatura.
Pannelli per esterni, luci, segnali e molti altri prodotti necessitano di una sigillatura contro l’ingresso di umidità.
Applicazioni automotive e aeronautiche potranno anche aver bisogno di protezione da vibrazioni e calore. La
gestione termica potrà richiedere un incapsulante che abbia anche proprietà termoconduttive per trasferire il
calore dal diodo a un dissipatore.
Gli elastomeri siliconici possono essere formulati per soddisfare la maggior parte delle necessità dei progettisti
di sistemi LED.
Proprietà dei siliconi usati nelle applicazioni Macro
 Sistemi mono e bicomponenti
 Polimerizzazione a temperatura ambiente o a caldo
 Gamma di durezze da gel a 80 Shore A
 Termoconduttività da 0,3 a 2,5W/mK
 Ampia gamma di temperature operative (-115 a +300°C)
 Otticamente chiari o opachi
 Adesivi
 Isolanti elettrici
 Idrorepellenti

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


Resistenti alle vibrazioni
Non corrosivi
Resistenti agli UV
Approvati UL94 V-0
Ampia gamma di viscosità da liquidi a
pastosi
Esempio di tipica applicazione nei mega schermi
I grandi schermi per esterni sono composti di migliaia di LED messi in formazione RGB. Una volta assemblati
questi LED necessitano di protezione per due motivi:
1)Protezione da attacchi ambientali
2)Miglioramento della definizione e riduzione dei
riflessi
La protezione può essere garantita con un silicone
fluido formulato per scorrere intorno ai singoli
elementi.
La definizione si aumenta con un silicone nero;
questo ha due vantaggi: primo che nessun
componente a supporto dei LED risulta visibile e secondo che gli
indesiderati riflessi luminosi sono ridotti al minimo. Il silicone resisterà a qualunque agente atmosferico e darà
anche protezione al modulo durante il trasporto.se banks of LED’s need to be potted for two reasons:
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Siliconi ACC per LED
Incapsulanti otticamente chiari
Questi prodotti sono formulati usando polimeri che hanno un indice di rifrazione da 1,38 a 1,41
Codice
Prodotto
EGel3000
QGel330
QSil216
QSil218
QSil222
QLE1102
Descrizione
Gel siliconico usi generali
Gel siliconico bassa viscosità, “duro”
Incapsulante trasparente bicomponente
Incapsulante trasparente bicomponente
Bicomponente trasparente adesivo
Bicomponente trasparente a bassa viscosità
Indice di
rifrazione
1.40
1.40
1.40
1.40
1.40
1.40
Durezza
Shore A
Gel
Gel
40
59
59
45
Incapsulanti Termoconduttivi
Nella selezione di un incapsulante termoconduttivo si opera generalmente un compromesso tra la flessibilità e
la termoconduttività a causa della natura delle cariche utilizzate; al salire della termoconduttività sale anche la
durezza. La QSil553 fornisce un giusto equilibrio garantendo una buona conduttività mantenendo un modulo e
una durezza bassi, riducendo così lo stress durante i cicli termici.
La SE2008T è stata usata con successo nella produzione di mega schermi.
Codice
prodotto
QSil556
QSil550
Silcoset 101
SE2008T
QSil553
QSil573
SE2003
AS1421
Descrizione
Bicomponente per addizione
Bicomponente per addizione
Bicomponente per alte temperature
Incapsulante termoconduttivo
Incapsulante termoconduttivo
Incapsulante termoconduttivo
Incapsulante termoconduttivo
Monocomponente termoconduttivo a caldo
Colore
Grigio
Grigio
Rosso
Nero
Grigio
Grigio
Rosso mattone
Grigio
Durezza Sh A
Conduttiv. W/mK
46
55
61
48
32
65
80
56
0.32
0.37
0.37
0.50
0.68
0.90
1.27
2.10
Incapsulanti Generali
Codice prodotto
SE2005
Descrizione
Incapsulante siliconico bicomponente
Colore
Durezza Shore A
Bianco
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