[发明专利]高折射率可固化液态发光二极管密封剂制剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种可固化液态聚硅氧烷/TiO₂复合物，所述复合物包含:聚硅氧烷预聚物，所述聚硅氧烷预聚物具有平均区域尺寸小于5纳米的TiO₂区域(domain);所述聚硅氧烷预聚物的平均组成式为:

(R⁴₃SiO_1/2)_a(R¹(R²)SiO_2/2)_b(R³SiO_3/2)_c(R⁵_xZ_ySiO_(4-x-y)/2)_d

以固体总重量为基准计，所述可固化的液态聚硅氧烷/TiO₂复合物包含20-60摩尔%的TiO₂;所述可固化液态聚硅氧烷/TiO₂复合物的折射率为大于1.61至1.7，所述可固化液态聚硅氧烷/TiO₂复合物在室温和常压条件下为液体。本发明还涉及发光二极管制造组件。

背景技术

发光二极管(LED)装置通常包括被光学透明的热稳定材料包封的LED管芯。所述包封材料通常用于实现以下三种功能中的至少一种，即(1)帮助将发光二极管结合入装置中;(2)为发光二极管脆弱的配线提供保护;(3)在高折射率的管芯和低折射率的空气之间作为折射中间介质。在一些LED装置中,将预先形成的塑料透镜或玻璃透镜固定或者粘合在其中安装LED管芯的封装上。然后将可固化液体密封剂材料注入所述LED管芯和塑料透镜（或者玻璃透镜）之间的空腔之内，然后进行固化，从而完全密封所述LED管芯。

人们越来越多地需要使用在线模塑工艺，将可固化液态密封剂材料直接模塑在LED管芯之上。在这些在线模塑工艺中，将可固化液态密封剂材料注入或者装入包括LED管芯的模具腔内（或者注入或装入浸没LED管芯的模具腔内），然后使得所述密封剂材料固化，所述密封剂材料包封所述LED管芯，同时形成透镜，所述透镜用来控制从LED管芯发射的光的形状。通过所述在线模塑工艺，省去了预先制造透镜并将透镜组装入LED装置的步骤。因此，所述在线模塑工艺可以更廉价地大规模制造LED装置。

因此，人们选择高折射率聚合物作为透镜和密封剂材料，用于发光二极管装置应用。例如，在制造LED装置的时候,制造商需要在几万小时的操作过程中在可见光区域具有高透射率、高折射率（即折射率约等于或高于1.60）和极佳热稳定性的光学聚合物。通过使用高折射率材料可以在相同的驱动电流之下显著改进从LED管芯的光提取效率,由此使得LED装置更为节能。另外，LED装置工业使用液态预聚物，在将大部分装置已经组装之后，使得所述液态预聚物原位固化。因此，所述固化的聚合物体系必须表现出很小的收缩，必须能够在不会对组装的装置造成破坏的条件下发生固化。

通常用来对LED管芯进行包封的材料包括环氧树脂和硅酮。常规的环氧树脂在长时间受到紫外光辐照或者经历升高温度的加热条件的时候，会表现出很差的光稳定性(也即是说，它们容易随着时间推移而变黄)。这种变黄会导致随着时间推移，从LED装置输出的光减少。另一方面，常规的硅酮具有高得多的热稳定性和光稳定性。因此，硅酮正在成为LED装置的主要密封剂。但是，常规的硅酮密封剂的折射率范围在1.41-1.57(在550纳米检测)。另外，已经证明很难在不降低其他关键性能（例如非固化状态下的流动性）的前提下获得约高于1.6的折射率(在550纳米测得)。

所述密封剂的折射率对于能够从LED装置提取的光的多少起着很重要的作用。其原因在于，当光从高折射率的固态LED管芯射到低折射率的聚合物介质的时候，会发生全内反射或者很高的内反射。常规的LED管芯的折射率约为2.5。因此，人们非常希望获得具有较高折射率，同时在未固化状态保持流动性的硅酮密封剂。

聚合物的折射率由其组成基团的摩尔折射性决定。商业硅酮单体主要是脂族基团和苯基的组合。这有效地将常规可固化液态硅酮的折射率限制在上限1.57至1.58。聚（二苯基硅氧烷）的折射率为1.61,但是该聚合物是固态聚合物。因为许多应用需要液态预聚物,因此需要将较低玻璃态转化温度(T_g)的单体与二苯基硅氧烷单体混和，以制备液体,由此导致混和材料的折射率减小。由此导致如前文所述，折射率上限为1.57至1.58。