用于发光二极管组件的模制反射器的制造方法
【专利说明】用于发光二极管组件的模制反射器
[0001] 发明背景
[0002] 发光二极管，通常称作LED，越来越普遍地增加作为光源，用于许多和不同的应用。 对于LED的需求快速增长，特别是在近五年内更是如此。LED被作为光源用于诸多应用中， 这归因于它们相比于常规光源的许多优势。LED通常消耗的功率明显低于白炽和其他光源， 需要低电压来运行，耐机械振动，需要低的维护，并且在运行时产生最少的热。结果，LED在 许多应用中代替白炽和其他光源，并且获得应用，例如作为交通信号，大面积显示器，内部 和外部照明，移动电话显示器，数字钟显示器，用于消费仪器的显示器，闪光灯等。
[0003] LED通常包括安装在基板上的发光二极管，其电连接到引线框上。该引线框通常 包括用于将LED连接到电源上的两个端头。发光二极管是一种半导体装置，其以类似于生 产集成电路的方式来制造。例如发光二极管可以由几层材料制成，其依次沉积到半导体基 板上。处于半导体材料中的发光二极管包括通过活化层与P-型材料隔开的n-型材料。当 电压施加到二极管上时，正电荷或者"空穴"从P-型材料朝着活化层移动，而负电荷或者电 子从n-型材料也朝着活化层在相反方向上移动，这产生了光。具体地，该移动的电子释放 出光子形式的能量。因此，LED的一个主要优点是该装置无需灯丝而产生光，所述灯丝会随 着时间流逝而烧坏。因此LED维持了相对长的时间，可以制造得非常紧凑，并且是非常耐久 的。此外，因为没有加热灯丝来产生光，因此LED也是非常有能量效率的。
[0004] 在制造了发光二极管之后，半导体芯片可以与反射器相邻来安装，并且连接到引 线框上。该引线框可以包括阳极端头和阴极端头，用于将功率施加到该组件上。在某些实 施方案中，位于反射器内的LED元件可以通过半透明或者透明的树脂来密封。该透明或半 透明树脂可以充当透镜，用于进一步增强所发射的光。
[0005] 用于LED的反射器也可以充当LED的外壳，并且通常由模制的聚合物树脂制成。例 如该聚合物树脂可以注塑来形成外壳和反射器。在一种实施方案中，将聚合物树脂注塑到 引线框上，来将该引线框集成到LED组件中。
[0006] 用于形成反射器的模制的聚合物树脂优选具有具体组合的特性和性质。例如该聚 合物树脂应当非常适于反射波长处于LED所操作的光。许多LED例如被设计来发射白光。 因此用于形成反射器的聚合物树脂应当反射大量的可见光区的光，特别是应当反射蓝光波 长范围内的大百分比的光。例如已经发现反射蓝色波长范围内的光明显增强了 LED的亮 度，因为LED所发射的白光包含了大量的蓝色波长范围内的光。尽可能高的增加反射器的 反射率使得LED运行时的光损失最小化。
[0007] 用于形成反射器的聚合物树脂还应当具有高的白度指数。反射器的白度指数表示 了反射器能够在整个可见光波长范围（大约400nm-大约700nm)上反射多少光。通常，材 料的白度指数越高，材料的反射率越高。例如具有白色指数值为100的材料被认为是基本 上完美的反射漫射体。
[0008] 除了具有优异的反射率性质之外，用于形成反射器的聚合物树脂还应当在零件注 塑过程中具有良好的熔体流动性质。例如许多LED结构是相对小尺寸的，其有时候会小于1 毫米。反射器也可以具有相对复杂的形状，这取决于具体应用和LED中引线板的几何形状。 因此当加热该聚合物树脂时，该聚合物应当具有足够的流动性质来均匀地和重复地填充模 具的空隙。该聚合物树脂还应当具有稳定的粘度，其在加工过程中不波动。
[0009] 除了上述之外，当焊接到相邻的零件上或者当暴露于LED的运行温度时，用于形 成反射器的聚合物树脂应当具有足够的耐热性，包括长期老化稳定性。许多LED组件例如 使用回流焊炉焊接方法连接到电路板和其他基板，其的运行温度最高大约260°C。该聚合物 树脂应当具有对于回流方法良好的耐热性，并且在经历焊接条件时不应当起泡或者以其它 方式劣化。
[0010] 在使用中，LED也产生热，其被反射器所吸收。在过去几年中，LED所产生的热的量 随着LED元件功率的增加而增加。当经历焊接中的热和/或使用中的热时，该聚合物树脂 的反射性质不应当劣化。在过去，例如在使用过程中暴露于高温和/或重复加热和冷却时， 引起聚合物树脂黄化。黄化导致树脂的白度指数降低。黄化对于发射蓝光的LED尤其是一 个问题，因为黄色表面倾向于吸收蓝色波长范围中的光。
[0011] 除了上面之外，反射器通常是薄小零件，并且需要令人满意的机械强度。因此反射 器还应当具有足够的冲击强度来避免在LED组装过程中和LED使用过程中断裂。
[0012] 在标题为"Light-Emitting Diode Assembly Housing Comprising Poly(cyclohexanedimethanol terephthalate)Compositions" 的美国专利公开 No. 2007/0213458,公开了用于LED的反射器，其是由聚（对苯二甲酸环己烷二甲醇酯）（下 文称作"PCT"）组合物制成的。该' 458申请（其在此引入作为参考）已经在LED的设计和 功能上取得了很大的进步。但是，本公开涉及进一步的改进。
【发明内容】
[0013]通常，本公开涉及一种用于光源例如发光二极管的模制的反射器。本公开还涉及 用于生产模制的反射器的聚合物组合物。
[0014] 如下面将更详细描述的，配制本公开的聚合物组合物，以不仅具有高反射率性质， 而且还具有在注塑过程中良好的模制加工性和熔体流动性质的组合。具体地，已经发现用 于LED部件中的各种聚合物组合物由于热老化而黄化，导致了较低的反射率值和白度指 数。具体地，已经发现用于LED部件中的各种组合物在注塑过程中具有问题例如发粘，欠注 和飞边。本公开克服了上述缺点。
[0015]在一种实施方案中，例如本公开涉及一种包围着发光源的模制的反射器。该反射 器由聚合物材料模制。该聚合物材料包含聚（对苯二甲酸1，4_环己烷二甲醇酯），白色颜 料，有机硅化合物和成核剂。根据本公开，有机硅化合物和成核剂不仅改进了 PCT组合物的 模制加工性，而且为PCT组合物提供了高温下优异的反射率稳定性。就此而言，该有机硅化 合物可以包含聚硅氧烷和该成核剂可以包含有机酸的金属盐。
[0016] 如上所述，该聚合物材料包含有机硅化合物。在一种实施方案中，该有机硅化合物 可以包含聚硅氧烷。可以存在于所述组合物中的聚硅氧烷包括聚二甲基硅氧烷，聚二苯基 硅氧烷，聚烷基甲基硅氧烷，聚^甲基硅氧烷 _ ^苯基硅氧烷共聚物，烷基甲基硅氧烷-芳 基烷基甲基硅氧烷共聚物，聚（3, 3, 3-三氟丙基甲基硅氧烷），3, 3, 3-三氟丙基甲基硅氧 烷-二甲基硅氧烷共聚物或者其混合物。能够存在于所述组合物中的聚硅氧烷还包括端部 官能化的聚硅氧烷。在一种实施方案中，该有机硅化合物是预分散在热塑性聚酯中的超高 分子量聚硅氧烷。该有机娃化合物在聚合物材料中的存在量是大约0. 1% -大约5%重量。
[0017] 如上所述，该聚合物材料包含成核剂。在一种实施方案中，该成核剂可以包含有机 酸的金属盐。该金属盐可以包括钠，锂，钾，钙，镁，钡，铝，锌，钛，锆或者其混合物。该有机 酸可以包括脂肪族羧酸，芳族羧酸，脂肪酸，褐煤酸，聚合物脂肪族羧酸或者其混合物。在一 种实施方案中，成核剂包含苯甲酸钠，硬脂酸钠，硬脂酸钙，硬脂酸锌或者其混合物。在一种 具体的实施方案中，该成核剂可以包含硬脂酸钠。该成核剂在该聚合物材料中的存在量可 以是大约0. 1% -大约5%重量。
[0018] 如上所述，该聚合物材料包含白色颜料。在一种实施方案中，该白色颜料可以包括 二氧化钛。该白色颜料在该聚合物材料中的存在量可以是大约2% -大约40%重量。
[0019] 除了 PCT树脂，白色颜料，有机硅化合物和成核剂之外，该聚合物材料还可以包含 各种量的其他成分和各种组分。在一种实施方案中，例如该聚合物材料可以进一步包含无 机填料。在一种具体的实施方案中，该聚合物材料包含大约40% -大约80%重量的PCT 聚合物，大约1% -大约40%重量的无机填料，大约2% -大约40%重量的白色颜料，大约 0. 1% -大约5%重量的有机硅化合物和大约0. 1% -大约5%重量的成核剂。
[0020] 根据本公开，用于形成模制的反射器的聚合物材料在460nm的初始反射率可以大 于大约90%，例如大于大约92%，例如甚至大于大约94%。在460nm的初始反射率通常小 于100%。该聚合物材料还可以在170°C老化200小时后在460nm的反射率仍然大于大约 75%，例如大于大约80%，例如大于大约85%，例如甚至大于大约88%。通常，在170°C老 化200小时后在460nm的反射率小于在460nm的初始反射率，并且通常小于大约100 %，例 如小于大约95%。该聚合物材料还可以在170°C老化500小时后在460nm的反射率仍然大 于大约60%，例如大于大约65%，例如大于大约74%，例如大于大约80%，例如甚至大于大 约82%。通常，在170°C老化500小时后在460nm的反射率小于该材料在460nm的初始反 射率，并且通常小于大约100%，例如小于大约90%。
[0021] 根据本公开，由本公开的组合物模制的模制反射器还可以具有改进的模制性能， 填充性能和零件品质性能。
[0022] 用于形成该模制的反射器的聚合物材料不仅具有良好的熔体流动性质和模制加 工性，而且具有高反射率值，并且是耐黄化的。
【附图说明】
[0023] 阐述了对于本领域技术人员充分的和能够实施的本发明公开，包括其最佳模式， 更特别是在说明书的其余部分中，包括参考附图，在其中：
[0024] 图1是根据本公开所制造的LED组件的一种实施方案的透视图；
[0025]