MX2011011016A

MX2011011016A - Diodo emisor de luz recubierto de silicona.

Info

Publication number: MX2011011016A
Application number: MX2011011016A
Authority: MX
Inventors: Robert J Nolan; Jeffery D Harman Sr
Original assignee: Shat R Shield Inc
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2012-01-25
Also published as: EP2422369A1; US20100270582A1; CA2759638A1; US20100270574A1; CN102449761A; WO2010123557A1; EP2422369A4

Abstract

Un diodo emisor de luz recubierto de silicona y el método para hacer el diodo emisor de luz recubierto de silicona.

Description

DIODO EMISOR DE LUZ RECUBIERTO DE SILICONA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a diodos emisores de luz.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un diodo emisor de luz, también referido como un LED, es una fuente de luz electrónica. Los LED tienen muchas ventajas conocidas sobre las fuentes de luz tradicionales que incluyen tamaño más pequeño, tiempo de vida más largo, menor consumo de energía y más alta eficiencia como es medido por su salida de luz por entrada de energía unitaria. La duración promedio de vida de un LED típico se estima que es aproximadamente 100,000 horas. Con el fin de proteger el sistema de circuitos y componentes electrónicos de un LED para tal duración, la exposición a las fuerzas exteriores debe de ser una consideración crítica. Sin embargo, hasta ahora no ha existido una solución que efectivamente se dirija o resuelva los problemas asociados con una exposición del LED a factores ambientales tal como la humedad pero que todavía proporcione las ventajas conocidas y características de desempeño asociadas con un LED.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un diodo emisor de luz recubierto y al método para hacer el diodo emisor de luz recubierto.

El método para hacer un diodo emisor de luz recubierto de acuerdo con la presente invención comprende proporcionar un diodo emisor de luz que tiene una superficie, y recubrir con rocío la superficie del diodo emisor de luz con una composición de recubrimiento líquida que comprende silicona.

El diodo emisor de luz recubierto de acuerdo con la presente invención tiene una. superficie recubierta, y el recubrimiento del diodo emisor de luz recubierto comprende silicona . Áreas adicionales de aplicabilidad de la presente invención llegarán a ser evidentes a partir de la descripción detallada proporcionada después en la presente. Se debe entender que la descripción detallada y ejemplos específicos, mientras que indican la modalidad preferida de la invención, se proponen para propósitos de ilustración solamente y no se proponen para limitar el alcance de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción detallada de la modalidad (es ) es meramente ejemplar en la naturaleza y no se propone de ninguna manera para limitar la invención, su aplicación o usos.

La presente relaciona se relaciona a un diodo emisor de luz recubierto y al método para hacer el LED recubierto. El LED recubierto de la presente invención proporciona una solución a los problemas asociados con el manejo de humedad mientras que minimiza el amarillamiento y la pérdida de salida de lumen del LED.

De acuerdo con la presente invención, un recubrimiento se aplica al LED para actuar como una capa de barrera protectora al LED. Como una capa de barrera, el recubrimiento mitiga o previene la humedad y, por consiguiente, reduce o elimina la degradación del LED debido a la humedad u otros elementos degradantes. El recubrimiento después de que se ha aplicado al LED forma una película clara o translúcida que minimiza el amarillamiento y la pérdida de salida de lumen generada por el LED.

El método de la presente invención es adecuado para el uso con numerosos tipos, tamaños y formas de LEDs. Hay cualquier número de tipos conocidos y tamaños de LEDs que son comercialmente disponibles para uno de habilidad ordinaria en la técnica y que podrían ser fácilmente utilizados de acuerdo con el método de la presente invención.

El método de la presente invención comprende proporcionar un LED que tiene una superficie expuesta para ser recubierta. Hay numerosos proveedores comerciales de LEDs. Ejemplos de tales proveedores comerciales son Seoul Semiconductor, Cree, Inc., Lumileds y Osram Sylvania. Un LED adecuado para el uso en la presente invención es un LED blanco, coloreado o de multicolores. El LED particular seleccionado frecuentemente depende de la aplicación de uso final deseada. Sin embargo, uno de habilidad ordinaria en la técnica sabría que LEDs son adecuados para una aplicación de uso final dado. El método de la presente invención es particularmente adecuado para cualquier aplicación de uso final exterior o cualquier ambiente no acondicionado. Por ejemplo, la señalización exterior y luces de calles son ejemplos no limitantes de aplicaciones de uso final potenciales para el LED recubierto de la presente invención.

El método de la presente invención comprende recubrir una superficie expuesta o una porción de una superficie expuesta de un LED con una composición de recubrimiento. El recubrimiento actúa como una capa de barrera y se conforma a la forma de LED. Basado en la tecnología de rociado discutida en la presente, no es necesario cubrir los electrodos (guías) . La tecnología de rociado tiene capacidades programables por computadora que permiten que el recubrimiento se mueva selectivamente alrededor de las guías. Antes de recubrir el LED, sin embargo, todavía es posible para que el LED sea preparado al cubrir los electrodos (guías) , tal que cuando el LED es alambrado a una luz hay una guía limpia a la cual unir el alambrado .

La composición de recubrimiento de la presente invención comprende silicona. La composición de recubrimiento de la presente invención está en la forma de un liquido.

La composición de recubrimiento de la presente invención de preferencia comprende por lo menos 60 por ciento en peso (% en peso) de una silicona. Por ejemplo, la composición puede comprender por lo menos 99% en peso de una silicona. El recubrimiento para el uso en la presente invención además puede comprender otros componentes tal como de 0 a 40 % en peso de diisopropoxi di ( etoxiacetoacetil ) titanato, producto de reacción de alcoxisilano, alcohol metílico o una combinación de los mismos.

Ejemplos de siliconas coraercialraente disponibles adecuadas incluyen, pero no están limitadas a, siliconas disponibles de Humiseal, siliconas disponibles de Dow Corning tal como el Recubrimiento Conformal DOW CORNING® 3-1953 y siliconas disponibles de Shin Etsu tal como X-832-407.

En el método de la presente invención, la composición de recubrimiento se aplica al rociar la composición de recubrimiento de silicona líquida sobre la superficie expuesta o una porción de una superficie expuesta del LED para recubrir el LED. El LED de preferencia se rocía a condiciones ambientales. El LED se puede rociar en una cabina de rocío.

La composición de recubrimiento líquida de preferencia se rocía con un sistema de rocío sin aire asistido con aire o un sistema de lecho y arremolinamiento de aire. Un sistema de lecho y arremolinamiento de aire aplica el recubrimiento de silicona como una tira y usa aire para crear un patrón de arremolinamiento. Este último sistema es deseable debido a su mejora en la eficiencia de transferencia y debido a que tal sistema proporciona buena cobertura con poco rebote hacia atrás del rocío líquido. El recubrimiento de silicona se puede rociar en condiciones ambientales. La forma del LED se programa en el sistema de rocío con el área exacta para recubrir y el área para dejarla sin recubrir. Puesto que el tiempo de rocío está basado en el tamaño y la forma del LED, los tiempos de rocío varían hasta aproximadamente veinte segundos. El espesor de recubrimiento de silicona está típicamente en un intervalo de 5 a 8 mils. Ejemplos de sistemas de rocío comercialmente disponibles incluyen, pero no están limitados a, Asymtek de Nordson Corporation o sistemas disponibles de PVA.

Otras ventajas del sistema de la presente invención incluyen la capacidad para aplicar pequeñas cantidades de silicona en áreas selectivas pequeñas. Esto se realiza utilizando las capacidades de programación en computadora mencionadas en lo anterior para seleccionar la válvula apropiada para suministrar el líquido en el área deseada.

El LED se coloca sobre una banda de transferencia y se rocía a condiciones ambientales en una cabina de rocío. El LED se transporta por la vía de la banda a un horno de curado.

Subsecuente a ser recubierto por rocío, el LED recubierto se cura. El curado típicamente ocurre en un horno de aire forzado para el curado para un recubrimiento de silicona. El LED se expone a 177°C (350 grados F) durante aproximadamente 10 a 15 minutos. El sistema se diseña alrededor del uso del aire caliente que es impactado sobre el LED. A medida que el LED sale del horno de curado, el LED se enfría en condiciones ambientales. El recubrimiento sobre los electrodos (guías) se remueve.

La velocidad de producción de LEDs recubiertos varía dependiendo del tamaño y la forma de LED así como su aplicación de uso final. Por ejemplo, la v.elocidad de producción varía dependiendo de si hay alumbrado lineal o hacia abajo. Basado en la aplicación de uso final, las velocidades de producción típicas pueden variar entre 90 a 150 partes por hora.

Como es indicado en la presente, una composición de silicona recubierta por rocío sobre el LED proporciona un sistema de manejo de humedad transparente que retarda la duración de vida para el LED pero minimiza el amarillamiento y la pérdida de salida de lumen. El método de recubrimiento por rocío líquido es particularmente deseable como es comparado con otros métodos de recubrimiento que de otra manera podrían estar disponibles. Por ejemplo, se determinó de la experimentación que fue¦ difícil obtener un recubrimiento uniforme así como un recubrimiento liso con un rocío de polvo. Por ejemplo, los recubrimientos de polvo curados con un horno de convención fueron granulosos y el LED de desunió de su base debido a la temperatura de curado, creando de esta manera fallas estéticas y de desempeño.

Las ventajas de la composición de recubrimiento de silicona y el método de la presente, invención incluyen, pero no están limitadas a, la composición de silicona no se deteriora con la luz ultravioleta (UV) , la silicona permanece flexible en temperaturas más altas, y la composición de silicona se pone amarilla menor que otras composiciones de recubrimiento .

EJEMPLOS Tableros de LED de muestra de varias formas y tamaños se recubrieron por rocío con silicona líquida. Dos experimentos se llevaron a cabo. Un experimento utilizó el sistema de rocío Asymtek SL-940E. El otro experimento utilizó el Sistema de Recubrimiento Selectivo PVA 2000. Cada experimento probó los tableros de LED recubiertos por rocío con un producto de silicona manufacturado por Dow Corning, Recubrimiento Conformal Comercial DOW CORNING® 3-1953 y los tableros de LED recubiertos con una silicona líquida disponible de Shin Etsu, X-832-407.

Los tableros de LED se probaron independientemente para la prueba ambiental y eléctrica asi como el mantenimiento de Lumen. El mantenimiento de Lumen se refiere a la cantidad de pérdida de luz debido al proceso de recubrimiento. Todas las pruebas se condujeron por laboratorios de tercera parte independientes. Los resultados de prueba se listan enseguida: Table 1 Prueba Método EspecifiDesempeño Cambio Agriet de cación Funcional de amient Prueba Color o Exposición a la UL Sección PASA NO NO Humedad 8750 8.12 Dieléctrico 1 UL Sección PASA NO NO 8750 8.12 Prueba de UL 50E Sección PASA NO NO Corrosión/Rocío 8.7 de Sal Inmersión ICE Sección PASA NO NO en Agua (IP-68) 60529 1 .2.7 Choque Térmico No Especific PASA SI NO Estánd ado por ar el Cliente Pérdida de 6-7% Lumen CRI (índice de 72 74 Rendimiento de Color) CCT 4200 K 4600 K (Temperatura de Color Correlacionada) Todos los resultados de la prueba indican que recubrimiento es estable a la Exposición de Humedad y la Corrosión y el Roció de Sal. También se ha mostrado que los LEDs recubiertos de silicona pasan la prueba IP-68. Mientras que CRI y CCT muestran una mejora y son bien controlados, la pérdida de lumen promedio es 6-7%.

Tabla 2 Equipo Utilizado Número de Modelo Número de Control Envirotronics SSH32-C HI90 Thermotron SM-32C HI47 Despatch LAC1-67 HI38 Omega 650-TF-DDS T036 Singleton Corp SCCH22 HI68 Atago Co ES-421 MI85 Oakton WD-25624-86 1027 Pirex 3062-100 B046 Biddle 230425 VI78S Fisher Scientific 14-649-9 N1132 Fluye 87V M207 Stanley 33-428 U011 Tanque de Agua N/A N/A Tabla 3 Tableros de Muestra de LED: Número de Muestra Descripción Número de Modelo 203303-1 PCT 6 LED' S CREE 5 203303-2 PCT 102 LED' S Sylvania 102-2 203303-3 PCT 4 LED' S Philips 1 203303-4 PCT 6 LED' S CREE 4 203303-5 PCT 102 LED' S Sylvania 102-3 203303-6 PCT 4 LED' S Philips 3 203303-7 PCT 6 LED' S CREE 6 203303-8 PCT 54 LED' S Sylvania 54-3 203303-9 PCT 4 LED' S Philips 4 203303-10 ¦ PCT 6 LED' S CREE 7 203303-11 PCT 54 LED' S Sylvania 54-5 203303-12 PCT 4 LED' S Philips 2 203303-13 PCB 102 LED' S Sylvania 102-5 Las siguientes pruebas se condujeron para determinar la funcionalidad y el desempeño de lumen de los LEDs recubiertos de silicona. Toda la prueba se condujo por laboratorios independientes de tercera parte. Intertek, que está localizado en Cortland, New York, condujo la prueba ambiental y eléctrica. ITL, localizado en Boulder, Colorado, condujo la prueba de mantenimiento de lumen.

Intertek realizó las siguientes pruebas: Tabla 4 Exposición a la UL 8750 Sección 8.12 Humedad Prueba de UL 50E Sección 8.7 Corrosión/Rocio de Sal Inmersión en Agua IEC 60529 Sección 14.2.7 Choque Térmico No Estándar Especificado por el Cliente La Exposición a la Humedad UL 8750 Sección 8.12: Una unidad para el uso en ubicaciones mojadas o húmedas se expuso durante 168 horas al aire húmedo que tiene una humedad relativa de 88 ±2 por ciento a una temperatura de 32.0±2.0°C (89.6±3.6°F) . Todas las muestras fueron funcionales después de la prueba. Una prueba dieléctrica, se realizó la cual aplicó 500Vdc durante un (1) minuto para probar el recubrimiento de las muestras. La prueba se condujo de una manera que las guias de prueba se colocaron directamente en el recubrimiento de PCB . Todas las muestras fueron funcionales después de la. prueba. También se realizó una verificación visual. El recubrimiento de la muestra no se ha deteriorado y no hubo cambio de color o agrietamiento.

Prueba de Corrosión/Rocío de Sal UL 50E Sección 8.7: Las muestras de prueba se sometieron a la prueba de corrosión en la atmósfera descrita enseguida durante 24 horas y luego se realizaron las pruebas funcionales.

Tabla 5 Salinidad PH Intensidad de Temperatura Radiación 5.5% 6.6 1.4 a 1.5 ml/h 35°C (95°F) Después de las pruebas funcionales, las muestras se sometieron a 144 horas de prueba de corrosión en la atmósfera descrita enseguida y luego se realizaron las pruebas de función .

Tabla 6 Salinidad pH Intensidad de Temperatura Radiación 5.5% 6.6 1.4 a 1.5 ml/h 35°C (95°F) Todas las muestras fueron funcionales después de la prueba. La verificación visual se realizó. El recubrimiento de la muestra no se ha deteriorado y no hubo cambio de color o agrietamiento.

Inmersión en Agua IEC 60529 Sección 14.2.7: Las muestras se sumergieron completamente en agua a un nivel entre 850 mm y 1000 mm durante treinta minutos. Después de la prueba, se realizaron las pruebas funcionales.

Todas las muestras fueron funcionales después de la prueba. Una verificación visual se realizó. El recubrimiento de la muestra no se ha deteriorado y no hubo cambio de color o agrietamiento .

Choque Térmico, No Estándar, Especificado por el Cliente : Las muestras deben ejecutarse después de cambiar rápidamente las temperaturas de -40°C a 150°C. Las muestras se sometieron a cinco ciclos. Un ciclo consistió de una (1) hora a 150°C luego una (1) hora a -40°C con una velocidad de transferencia de menor que uno (1) minuto. Todas las muestras fueron funcionales después de la prueba. Se realizó una verificación visual. El recubrimiento de la muestra no se ha deteriorado y hubo cambio de color de claro a un color tostado en todas las muestras. No hubo agrietamiento de los recubrimientos .

Por lo tanto será fácilmente entendido por aquellas personas de habilidad en la técnica que la presente invención es susceptible a amplia utilidad y aplicación. Muchas modalidades y adaptaciones de la presente invención diferentes de aquellas descritas en la presente, asi como muchas variaciones, modificaciones y arreglos equivalentes, serán evidentes de o sugeridos razonablemente por la presente invención y la descripción anterior de la misma, sin apartarse de la esencia o alcance de la presente invención.

Por consiguiente, mientras que la presente invención se ha descrito en la presente en detalle en relación a su modalidad preferida, se va a entender que esta descripción es solamente ilustrativa y ejemplar en la presente invención y se hace meramente para propósitos de proporcionar una descripción completa y habilitante de la invención. La descripción anterior no se propone o va a ser considerada para limitar la presente invención o de otra manera excluir cualquiera de tales de otras modalidades, adaptaciones, variaciones, modificaciones y arreglos equivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para hacer un diodo emisor de luz recubierto, el método caracterizado porque comprende: proporcionar un diodo emisor de luz que tiene una superficie, y recubrir con rocío la superficie del diodo emisor de luz con una composición de recubrimiento líquida que comprende silicona.

2 . El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento con rocío se conforma a la superficie del diodo emisor de luz.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento se rocía sobre una porción de la superficie del diodo emisor de luz o sobre la superficie completa del diodo emisor de luz.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de recubrimiento comprende por lo menos 60% en peso de silicona.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la composición de recubrimiento comprende por lo menos 99% en peso de silicona.

6. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la composición de recubrimiento además comprende de 0 a 40% en peso de diisopropoxi di (etoxiacetoacetil ) titanato, el producto de reacción de alcoxisilano, alcohol metílico o una combinación de los mismos .

7. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la composición de recubrimiento además comprende de 0 a 40% en peso de diisopropoxi di (etoxiacetoacetil) titanato, el producto de reacción de alcoxisilano, alcohol metílico o una combinación de los mismos .

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende curar el diodo emisor de luz recubierto de silicona.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el curado es con calor radiante.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el curado es en un horno de aire forzado.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento es transparente.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende rociar el recubrimiento con un sistema sin aire asistido con aire o un sistema de lecho y arremolinamiento de aire.

13. Un diodo emisor de luz que tiene una superficie recubierta, caracterizado porque el recubrimiento del diodo emisor de luz recubierto comprende silicona.

14. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el recubrimiento se rocía sobre la superficie del diodo emisor de luz.

15. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recubrimiento se aplica como un líquido.

16. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el recubrimiento de silicona comprende por lo menos 60 % en peso de silicona.

17. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el recubrimiento de silicona comprende por lo menos 99 % en peso de silicona.

18. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el recubrimiento de silicona además comprende de 0 a 40 % en peso de diisopropoxi di (etoxiacetoacetil ) titanato, el producto de reacción de alcoxisilano, alcohol metílico o una combinación de los mismos .

19. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el recubrimiento de silicona además comprende de 0 a 40 % en peso de diisopropoxi di (etoxiacetoacetil) titanato, el producto de reacción de alcoxisilano, alcohol metílico o una combinación de los mismos.

20. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque se cura el diodo emisor de luz recubierto con roció.

21. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque se cura con calor radiante el diodo emisor de luz recubierto.

22. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el curado ocurre en un horno de aire forzado. _

23. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el recubrimiento de silicona es transparente.

24. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recubrimiento con roció se aplica con un sistema sin aire asistido con aire o sistema de lecho y arremolinamiento de aire.

25. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el recubrimiento de silicona se conforma a la superficie del diodo emisor de luz.

26. El diodo emisor de luz de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el recubrimiento se rocía sobre una porción de la superficie del diodo emisor de luz o sobre la ' superficie completa del diodo emisor de luz.