[发明专利]可固化液体复合物发光二极管包封剂

说明书

发明领域

本发明涉及可固化液体聚硅氧烷/TiO₂复合物，其包含：具有平均畴尺寸小于5纳米的TiO₂畴的聚硅氧烷；其中聚硅氧烷具有以下平均组成式：

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

该可固化液体聚硅氧烷/TiO₂复合物包含20-60摩尔%的TiO₂(以总固体为基准)；该可固化液体聚硅氧烷/TiO₂复合物表现出大于1.61至1.7的折射率，该可固化液体聚硅氧烷/TiO₂复合物在室温和大气压下是液体。本发明还涉及发光二极管制造装配件。

技术背景

发光二极管(LED)装置通常包括被透光且热稳定的材料包封的LED型模。该包封材料通常起到以下三种功能中的至少一种，即：(1)使得便于将发光二极管结合到装置中；(2)为发光二极管的脆弱配线提供保护；和(3)作为高折射率型模和低折射率空气之间的折射媒介物。在一些LED装置中，在装配有LED型模的包封物上附加或结合预制的塑料透镜或玻璃透镜。然后将可固化液体包封剂材料注射到LED型模和塑料透镜(或玻璃透镜)之间的空腔中，随后固化从而完全密封LED型模。

日益增加的趋势是采用在线模塑工艺将可固化液体包封剂材料直接模塑在LED型模上。在这些在线模塑工艺中，将可固化液体包封剂材料注射或罐装到包含LED型模(或其中浸有LED型模)的模塑空腔中，然后固化包封剂材料，该包封剂材料包封LED型模并形成透镜，该透镜用于使LED型模发射的光成形。这些在线模塑工艺使得可以取消透镜的预先制造以及将透镜装配到LED装置中的工序。所以，这些在线模塑工艺能够更为成本有效地大量生产LED装置。

因此，高折射率聚合物是令人感兴趣的用于发光二极管装置应用的透镜和包封剂材料。例如，在LED装置的制造中，制造商希望光学聚合物具有可见光范围内的高透明度，具有高折射率(即，折射率约等于或大于1.60)，并且具有上万工作小时的极佳热稳定性。使用高折射率材料可显著提高LED型模在相同驱动电流下的光提取效率，从而使得该LED装置更为能量有效。另外，LED装置工业使用的液体预聚物在装置的大部分已经装配之后原位固化。因此，固化聚合物体系必须表现出尽可能最小的收缩，必须能在不损害已装配装置的条件下固化。

常规用于包封LED型模的材料包括环氧树脂和硅酮。常规环氧树脂在曝射于紫外光或接触升温条件之后，倾向于随时间流逝表现出差的光稳定性(即，倾向于随时间流逝而变黄)。这种变黄导致LED装置的光输出随时间流逝而减小。另一方面，常规硅酮表现出好得多的热稳定性和光稳定性。因此，硅酮成为用于LED装置中的主流包封剂。但是，常规硅酮包封剂的折射率在1.41-1.57范围内(在550纳米测量)。而且，已经证明其难以实现高于约1.6(在550纳米测量)的折射率而不损害其他关键性能性质，例如未固化状态时的流动性。

包封剂的折射率在决定从LED装置提取的光量时起到重要作用。其原因在于，光在从固态高折射率LED型模到低折射率聚合物介质的光路中发生完全或非常高的内反射。LED型模的折射率通常约为2.5。因此，获得具有更高折射率、同时在未固化状态保持流动性的硅酮包封剂是特别令人感兴趣的。

聚合物的折射率由其组成基团的摩尔折射率决定。商购硅酮单体主要由脂族基团和苯基组成。这种组成将常规可固化液体硅酮的折射率上限有效限制在1.57-1.58。聚(二苯基硅氧烷)的折射率为1.61，但它是固体聚合物。由于许多应用需要液体预聚物，所以需要将较低玻璃化转变温度(T_g)的单体与二苯基硅氧烷单体掺混以获得液体，从而减小掺混后材料的折射率。这导致如上所述的折射率上限为1.57-1.58。