CC BY
10
УДК:621.791
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЛАСТИЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИЛИКОНОВ
В СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМПАХ
Т. С. Сагдеев Научный руководитель - Е.А. Жирнова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sagdeev@krasemz.ru
Представлены преимущества применения пластичных оптических силиконов в конструкции светодиодных ламп. Предлагается метрологическое обеспечение для оценки качества силиконовой линзы.
Ключевые слова: светодиод, метрологическое обеспечение, пластичные силиконы, электронный микроскоп.
IMPROVING THE DESIGN OF LED LAMPS USING PLASTIC OPTICAL SILICONES
T. S. Sagdeev Scientific Supervisor - E.A. Zhirnova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: sagdeev@krasemz.ru
The advantages of using plastic optical silicones in the design of led lamps are presented. The metrological support for the evaluation of the quality of the silicone lens is proposed.
Keywords: led, metrological assurance, plastic silicones, electronic microscope.
Светодиодная лампа - это электронный прибор, который состоит из платы со светодиодами, устройства для изменения тока и охлаждающего элемента. В качестве источника света используют светодиоды. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или повреждения колбы. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты.
В настоящее время появилась практическая возможность использовать пластичные силиконы в конструкциях устройств на основе светодиодов, применяемых в качестве вторичных оптических систем, световодов и других оптических элементов. Более того, новые типы конструкций, разработанные специально для устройств светодиодного освещения, позволяют им выдерживать высокие температуры, возникающие в излучающем кристалле, не подвергаясь оптической деградации. Материалы данного типа можно придавать сложные формы, что предоставляет широкий спектр возможностей разработчику продукции [1].
Пластичные силиконы показывают себя с лучшей стороны в высокотемпературных показателях. Как класс материалов с повышенными технологическими показателями, они легко выдерживают температуры выше 150 градусов без существенного снижения оптических характеристик и механической прочности. По сравнению с традиционными материалами пластичные силиконы сохраняют превосходную оптическую стабильность и прозрачность даже после длительного воздействия высоких температур, при этом демонстрируя сравнительно низкую степень пожелтения
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 2
или даже полное его отсутствие, а также повышенную степень стабильности в видимой области спектра. Силиконовые компоненты в конструкции лампы приведены на рис. 1
Вторичная оптика
Капли силиконового герметика
Радиатор
Цоколь степлоотводящим корпусом
Удаленный люминофор
Материал отражателя
Плэстинкг для лучшего отражения белого
Теплопроаоднщая прокладка
Компаунд
Теплопроводная заливка для силового компонента
Рис. 1. Силиконовые компоненты в конструкции лампы
Технология производства светодиодных ламп — это сложный процесс, требующий применения высокоточного оборудования, представлен на рис 2.
Рис. 2. Технологический маршрут сборки светодиодов с пластичным силиконом
Испытание на термическое старение в печи с циркуляцией воздуха при температуре +150 °С на протяжении 10000 ч, показали, что высокая прозрачность силикона при указанных условиях остается стабильно выше 90-95 % в видимой части спектра. В процессе испытаний на старение при нагреве пластичные силиконы также сохранили высокие показатели и по другим своим оптическим характеристикам, таким как отражающая способность, малая дымчатость и стабильность коэффициента преломления [2].
Пластичные силиконы также продемонстрировали свое преимущество в ходе испытаний на сравнение показателей термической и оптической устойчивости с аналогичными показателями традиционных материалов, таких как поликарбонат, акриловая и эпоксидная смолы. При выдерживании в течении 200 ч при температуре +150 °С пластичные силиконы сохранили свои высокие оптические характеристики.
Для обеспечения максимальных значений фотометрических параметров светодиода силиконовая линза имеет форму купола. Поэтому необходимо уделять внимание ее формированию. Используя измерительный комплекс Olympus на базе электронного микроскопа с высокой точностью делается заключение о правильности формы линзы [3]. Кроме того, ведется электронная база данных всех проводимых измерений в виде фотографий с обозначением на них результатов замеров.
Качество нанесения силиконового слоя характеризуется целостностью и однородностью структуры. С помощью видеомикроскопа проверяется наличие и размер воздушных полостей в силиконе, а также видеомикроскопа их расположение относительно элетродов и кристалла. Наличие дефектов приведет к разрушению силиконового слоя при температурном воздействии на этапе монтажа. Применяя возможности микроскопа, создается база данных по изображениям всех возможных дефектов внешнего вида светодиодов, чтобы оперативно устранять возникающие проблемы в случаях их возникновения.
В условиях быстро развивающейся светотехнической отрасли требования к характеристикам могут широко варьироваться от одной светодиодной конструкции к другой. Однако пластичные силиконы находят применение на каждой стадии цепочки проектирования светодиодных устройств. С точки зрения функциональных характеристик, пластичные силиконы совмещают в себе и зачастую даже превосходят наилучшие показатели как органических полимеров, так и стекла.
Библиографические ссылки
1. В.Е. Бугров, К. А. Виноградова. Оптоэлектроника светодиодов. Учебное пособие. - СПб: НИУ ИТМО, 2013. - 174 с.
2. Лазерные конфокальные микроскопы [Электронный ресурс] URL:https://www.olympusims. com/ru/metrology/ols5000/#!cms[tab]=%2Fmetrology%2Fols5000%2Fspecifications (Дата обращения 10.03.2019).
3. Анашкин П.М., Мышонков А.Б., Пантелеев А.В. Совершенствование светодиодных ламп // В сборнике: Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики 2013. С. 117-121.
© Сагдеев Т. С., 2019
