ACC Siliconi per applicazione LED
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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 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. Siliconi per applicazione LED BOLLETTINO TECNICO Revision No7 21/10/14 Page 1 of 3 www.acc-silicones.com 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 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: Siliconi per applicazione LED BOLLETTINO TECNICO Revision No7 21/10/14 Page 2 of 3 www.acc-silicones.com 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 Siliconi per applicazione LED BOLLETTINO TECNICO Revision No7 21/10/14 Page 3 of 3 40 www.acc-silicones.com