專(zhuān)利名稱：包含含氟聚合物的發(fā)光二極管外殼的制作方法
包含含氟聚合物的發(fā)光二極管外殼公開(kāi)領(lǐng)域本公開(kāi)涉及包含含氟聚合物的發(fā)光二極管外殼，其用于支撐發(fā)光二極管芯片并反 射從該發(fā)光二極管芯片發(fā)射的至少一部分光。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光裝置，例如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)，是現(xiàn)有的最有效和 強(qiáng)大的光源之一。光提取是發(fā)光裝置的關(guān)鍵問(wèn)題。半導(dǎo)體發(fā)光裝置的共同問(wèn)題是由于裝置和周?chē)h(huán) 境之間的界面上發(fā)生內(nèi)反射，然后裝置將反射的光再吸收，導(dǎo)致從裝置提取光的效率降低。發(fā)光二極管(LED)的外殼通常由添加二氧化鈦以提高外殼的可見(jiàn)光反射率的工 程塑料(例如聚苯胼(PPA))構(gòu)成。然而，二氧化鈦會(huì)使PPA在使用一段時(shí)間后變色(黃 色)，從而導(dǎo)致整體LED效率下降和發(fā)射顏色改變。因此，需要高度反射可見(jiàn)光并具有高保色性的LED外殼。如果將光提取材料與LED直接接觸，則有利于高效光提取。然而，在高強(qiáng)度應(yīng)用 中，單個(gè)固態(tài)LED具有最高3瓦特/平方毫米的效能，或此類(lèi)LED的陣列具有最高100瓦特 或更高的總效能，因而LED會(huì)產(chǎn)生大量熱。此類(lèi)高強(qiáng)度LED中的溫度最高達(dá)到250°C。就LED外殼而言，能使用可適應(yīng)較高加工溫度的材料，例如增加可使用的不同材 料的范圍，以及能使用可適應(yīng)LED封裝期間連接其他部件(例如透鏡)的步驟中的較高加 工溫度的材料，將是有利的。因此，需要LED外殼材料在低于會(huì)損壞LED芯片元件的溫度下可熔融加工，而且需 要該LED外殼材料在LED組裝期間和長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度LED常見(jiàn)的操作高溫下時(shí)是熱穩(wěn)定 的。

發(fā)明內(nèi)容
本文所述的是滿足工業(yè)需要的LED外殼。本發(fā)明的LED外殼包含含氟聚合物，該含氟聚合物高度反射可見(jiàn)光；可熔融加工； 顏色穩(wěn)定；并且可承受例如約260°C的焊接加工溫度超過(guò)15分鐘時(shí)間。簡(jiǎn)而言之并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了發(fā)光二極管外殼，其用于支撐發(fā)光 二極管芯片并反射從該發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的至少一部分，其中該外殼包含含氟聚合 物。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了發(fā)光二極管，其具有由發(fā)光二極管外殼支撐的 發(fā)光二極管芯片，其中發(fā)光二極管外殼反射從該發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的至少一部分， 并且該外殼包含含氟聚合物。以上綜述以及以下發(fā)明詳述僅出于示例性和說(shuō)明性的目的，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 限制，本發(fā)明受所附權(quán)利要求的限定。


附圖中示出了實(shí)施方案以增強(qiáng)對(duì)本文中所存在的概念的理解。圖1示出了發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。圖2示出了本發(fā)明的發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。圖3示出了本發(fā)明的發(fā)光二極管的一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖，該發(fā)光二極管包括由 本發(fā)明的發(fā)光二極管外殼支撐的發(fā)光二極管芯片。技術(shù)人員理解，附圖中的物體是以簡(jiǎn)潔明了的方式示出的，并未按比例繪制。附圖 中一些部件的尺寸相對(duì)于其他部件有所夸大以幫助增強(qiáng)理解。盡管將結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施方案描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解其并不旨在將本發(fā)明限于該 實(shí)施方案。相反，其旨在涵蓋可能包括在所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的 所有替代方案、修改形式和等同物。發(fā)明詳述在發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含可熔融加工的半結(jié)晶的全 氟聚合物。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含分散在該含氟聚合物 中的填料。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，填料包括可見(jiàn)的光散射體。在發(fā)光二 極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，可見(jiàn)的光散射體包括白色顏料。在發(fā)光二極管外殼的另一 個(gè)實(shí)施方案中，按含氟聚合物和白色顏料的組合重量(或者“總重量％”)計(jì)，含氟聚合物還 包含約0. 1重量％至約40重量％的白色顏料。在含氟聚合物還包含白色顏料的發(fā)光二極 管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)光二極管外殼在380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射 率為至少約95%。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物在380nm至780nm的波長(zhǎng)范 圍內(nèi)的適光反射率為至少約80 %，更優(yōu)選為90 %，最優(yōu)選為95 %。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含用于調(diào)整該含氟聚合 物的撓曲模量的填料。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含用于調(diào) 整該含氟聚合物的線性熱膨脹系數(shù)的填料。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，所訴 含氟聚合物還包含用于調(diào)節(jié)含氟聚合物熱導(dǎo)率的填料。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方 案中，所述填料為玻璃纖維。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，填料為中空玻璃微 球。在發(fā)光二極管外殼的另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含發(fā)光化合物。上述實(shí)施方案僅為示例性的，而并非限制性的。在讀完本說(shuō)明書(shū)后，技術(shù)人員應(yīng)認(rèn) 識(shí)到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，其他方面和實(shí)施方案也是可能的。根據(jù)以下發(fā)明詳述和權(quán)利要求書(shū)，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的其他特征和有益效果將 顯而易見(jiàn)。發(fā)明詳述提出1.術(shù)語(yǔ)的定義和闡明；2.發(fā)光二極管(LED)外殼；3.包含含氟 聚合物的發(fā)光二極管(LED)外殼；4.填料；以及實(shí)施例。1.術(shù)語(yǔ)的定義和闡明在提出下述實(shí)施方案詳情之前，先定義或闡明一些術(shù)語(yǔ)。所謂發(fā)光二極管是指發(fā)射從紫外線(包括紫外線)至紅外線的任何波長(zhǎng)間隔的光 的二極管，它還用于包括激光二極管。
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所謂填料是指可添加至含氟聚合物中以調(diào)整該含氟聚合物的物理特性的任何化 合物。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“具有”或它們的任何其它變型均旨在涵蓋非排 他性的包括。例如，包括要素列表的工藝、方法、制品或設(shè)備不必僅限于那些要素，而是可以 包括未明確列出的或該工藝、方法、制品或設(shè)備所固有的其他要素。此外，除非有相反的明 確說(shuō)明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一種情況均滿足 條件A或B :A是真實(shí)的(或存在的)且B是虛假的(或不存在的)，A是虛假的(或不存在 的)且B是真實(shí)的(或存在的)，以及A和B都是真實(shí)的(或存在的)。同樣，使用“一個(gè)”或“一種”來(lái)描述本文所描述的要素和組分。這樣做僅僅是為 了方便，并且對(duì)本發(fā)明的范圍提供一般性的意義。這種描述應(yīng)被理解為包括一個(gè)或至少一 個(gè)，并且該單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，除非很明顯地另指他意。除非另有定義，否則本文中所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與權(quán)利要求所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的意義。盡管與本文所述的方法和材料類(lèi)似或等同的 方法和材料也可用于所公開(kāi)的實(shí)施方案的實(shí)施或測(cè)試中，但是下文描述了合適的方法和材 料。除非引用具體段落，否則本文提及的所有出版物、專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利以及其他參考文獻(xiàn)均 以全文引用方式并入本文。如發(fā)生矛盾，以本說(shuō)明書(shū)所包括的定義為準(zhǔn)。此外，材料、方法 和實(shí)施例僅是例示性的，并不旨在進(jìn)行限制。對(duì)于本文未描述的內(nèi)容，有關(guān)具體材料和處理方法的許多細(xì)節(jié)是常規(guī)的，并且可 以在LED領(lǐng)域的教科書(shū)和其他資源中找到。2.發(fā)光二極管(LED)外殼本發(fā)明的LED外殼具有多種功能。一種功能是當(dāng)在基底上布置LED或?qū)⑵渑c電路 相連時(shí)，該LED外殼按所需位置和取向支撐LED芯片。另一種功能是將發(fā)光二極管芯片發(fā) 射的朝向外殼的光(即背離發(fā)光受益方向的光)反射回發(fā)光受益方向，通過(guò)這樣做來(lái)提高 LED的整體亮度。另一種功能是將LED芯片(例如在高溫下工作的高強(qiáng)度LED芯片)產(chǎn)生 的熱驅(qū)散，使其遠(yuǎn)離LED芯片，從而保護(hù)LED芯片不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞。在另一個(gè)實(shí)施方案中，LED外殼的功能是將導(dǎo)向至外殼的光的顏色反射并轉(zhuǎn)化為 所需的顏色。例如，用于將藍(lán)光轉(zhuǎn)化為綠光或紅光，或用于將紫外線轉(zhuǎn)化為藍(lán)光、綠光或紅 光。在該實(shí)施方案中，構(gòu)成外殼的含氟聚合物還包含至少一種發(fā)光化合物。適用于為此摻入 含氟聚合物的發(fā)光化合物，以及其量，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 發(fā)光化合物包括氮化硅化合物，例如摻入有銪、鋁或氧的Sr2Si5N8。在另一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā) 光化合物包括摻入有鈰、鐠、銪或它們組合例如(YAG:Ce)、(YAG:Ce，Pr)和(YAG:Ce，Eu)的 釔-鋁-石榴石。如本文所用，術(shù)語(yǔ)發(fā)光化合物包括熒光化合物和磷光化合物，所述化合物 吸收一定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)間的光，然后發(fā)射出另一波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)間的光。圖1示出了本發(fā)明的發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。金屬框100包 含注塑的發(fā)光二極管外殼101，該發(fā)光二極管外殼包含含氟聚合物，經(jīng)金屬框100的開(kāi)口伸 出O在另一個(gè)實(shí)施方案中，LED外殼101具有至少一個(gè)凹槽。該凹槽的尺寸使得至少一 個(gè)LED芯片與透鏡的組合件安裝在其中，并且布置在所需位置以使其與相關(guān)電路連接。圖 2示出了本發(fā)明的發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。金屬框100包含含有含氟聚合物的注塑發(fā)光二極管外殼101，所述外殼延伸通過(guò)金屬框100中的開(kāi)口。發(fā)光二極管外 殼101包含凹槽102，以放置發(fā)光二極管芯片和透鏡組合件。可調(diào)節(jié)凹槽102的形狀和尺 寸，例如凹槽102的深度和壁的角度，以控制反射的角度和方向，并使發(fā)光二極管芯片所發(fā) 射的朝向外殼101的光的至少一部分的反射最大化。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)LED芯片布置在LED外殼內(nèi)的單個(gè)凹槽中，這些凹槽的 壁決定各個(gè)LED芯片的位置和取向。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可將不止一個(gè)LED芯片布置在 單個(gè)凹槽中。在這種情況下，可由例如阻止LED在LED平面內(nèi)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，但是不形成將凹 槽分隔成多個(gè)凹槽的壁的元件來(lái)設(shè)置定位和取向。作為例證，圖3包括本發(fā)明發(fā)光二極管一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。金屬框100包含 含有含氟聚合物的注塑發(fā)光二極管外殼101，所述外殼延伸通過(guò)金屬框100中的開(kāi)口。發(fā) 光二極管外殼101包含凹槽102。電極103 —端經(jīng)由金線104連接到位于凹槽102內(nèi)的發(fā) 光二極管芯片105上。包含聚合物107的透鏡106包封發(fā)光二極管芯片105，并且使由發(fā) 光二極管芯片105發(fā)射的光導(dǎo)向受益于照明的方向上。外殼101支撐并且固定發(fā)光二極管 芯片105和透鏡106，并且將由發(fā)光二極管芯片105發(fā)射出的朝向外殼101的光發(fā)射回受 益于照明的方向上。在一些實(shí)施方案中，在發(fā)光二極管芯片105底部與注塑發(fā)光二極管外 殼101鄰面之間基本上無(wú)空間。在一些實(shí)施方案中，用粘合劑將發(fā)光二極管芯片105和透 鏡106粘合到發(fā)光二極管外殼101的鄰面上。與本發(fā)明LED外殼一起使用的LED芯片包括能夠發(fā)射紫外至紅外線范圍內(nèi)的光的 LED芯片?？捎玫腖ED芯片實(shí)例包括在結(jié)晶基質(zhì)如蘭寶石(單晶氧化鋁)上生長(zhǎng)η/ρ發(fā)光 層構(gòu)成的那些?？捎玫腖ED芯片包括發(fā)射藍(lán)光或紫外線的二極管芯片，因?yàn)樗{(lán)光/紫外線 易于被發(fā)光化合物轉(zhuǎn)化為其他顏色的光。具有3瓦特/平方毫米或更高效能的高功率LED芯片也可與本發(fā)明的LED外殼一 起使用。包含本發(fā)明的含氟聚合物發(fā)光二極管外殼的LED可用于受益于LED光源的制品， 包括例如電話(如手機(jī)背光源、手機(jī)鍵盤(pán))；光學(xué)顯示器(如液晶電視和電腦顯示器的背 光源、大型視頻顯示器、DLP和液晶投影儀的光源)；交通工具(如自行車(chē)、摩托車(chē)以及汽車(chē) 照明、火車(chē)和飛機(jī)內(nèi)部照明)；普通照明(如家用、辦公室、建筑物和街道照明)；儀器儀表 (如實(shí)驗(yàn)室和電子測(cè)試設(shè)備)；以及其它各種器具和應(yīng)用，如燈泡、手表、手電筒、計(jì)算器、頻 閃燈、照相機(jī)閃光燈、平面掃描儀、條形碼掃描器、使用紅外LED的TV、VCR和DVR的遙控裝 置、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的光源、其中不希望紅外輻射和高溫的醫(yī)用照明、夜視保安攝像機(jī)的紅外 線照明、以及移動(dòng)傳感器如計(jì)算機(jī)光學(xué)鼠標(biāo)。3.構(gòu)成發(fā)光二極管(LED)外殼的含氟聚合物本發(fā)明的LED外殼101包含含氟聚合物。在一些實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的 所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含至少約30重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu) 成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含至少約65重量％的含氟聚合物。在其他實(shí) 施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含至少約75重量％的含氟聚合 物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含至少約90重 量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包 含至少約95重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含至少約99重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，LED外殼包含約100 重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，LED外殼基本上由含氟聚合物組成。也就是說(shuō)， LED外殼包含含氟聚合物并且不包含會(huì)對(duì)該LED外殼的基^fiE和ffi型特性造成實(shí)質(zhì)影響 的其他材料。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含約65 重量％至約90重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重 量計(jì)，LED外殼包含約50重量％至約90重量％的含氟聚合物。在其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成 LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含約30重量％至約95重量％的含氟聚合物。在 其他實(shí)施方案中，按構(gòu)成LED外殼的所有材料的重量計(jì)，LED外殼包含約30重量％至約99 重量％的含氟聚合物。一般來(lái)講，可用于本發(fā)明LED外殼中的含氟聚合物為或具有1.)可熔融加工的 和可注塑的，適于由常規(guī)的注塑技術(shù)形成LED外殼；2.)耐熱的，能夠經(jīng)受由高功率LED芯 片產(chǎn)生的高溫，以及LED組合件步驟中所用的高溫，如在例如沈0-觀01溫度下焊接最長(zhǎng)約 15分鐘的時(shí)間段，以及在約150°C溫度下固化(例如用于形成LED透鏡的可固化環(huán)氧基物 質(zhì))1至4小時(shí)時(shí)間段；3.)在此溫度下經(jīng)歷此時(shí)間段后的低熱變形性；以及4.)在380nm 至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約80 %，更優(yōu)選為90 %，最優(yōu)選為95 %。滿足這些標(biāo)準(zhǔn)并且可用于本發(fā)明LED外殼中的含氟聚合物是可熔融擠出的和可 注塑的，并且具有約1. 5至約40g/10min的熔體流動(dòng)速率。熔體流動(dòng)速率(MFR)可由ASTM 方法D1238-(Mc測(cè)得。含氟聚合物可采用已知方法通過(guò)至少一種氟化的單體的聚合反應(yīng) 來(lái)制備。在一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含具有2至8個(gè)碳原子的氟化的單體與具有2 至8個(gè)碳原子的一種或多種可聚合的共聚單體的共聚物?？捎玫臒N單體包括例如乙烯和丙 烯?？捎玫姆膯误w包括例如四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VDF)、六氟異丁烯(HFIB)、 六氟丙烯(HFP)，以及全氟代(烷基乙烯基醚)(PAVE)，其中全氟烷基包含1至5個(gè)碳原子 并且為直鏈或支鏈的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可用的PAVE單體可由式CF2 = CFOR或CF2 = CFOR' OR表示，其中R為具有1至5個(gè)碳原子的全氟化直鏈或支鏈烷基，R'為具有1至5 個(gè)碳原子的全氟化直鏈或支鏈亞烷基。在另一個(gè)實(shí)施方案中，R基具有1至4個(gè)碳原子。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，R'基具有2至4個(gè)碳原子。PAVE單體的實(shí)例包括全氟代(甲基乙烯 基醚)(PMVE)、全氟代(乙基乙烯基醚)(PEVE)、全氟代(丙基乙烯基醚)(PPVE)和全氟代 (丁基乙烯基醚)(PBVE)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可使用不止一種PAVE單體制備含氟聚合 物，例如有時(shí)被制造商稱為MFA的TFE/PMVE/PPVE共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含由杜邦以商標(biāo)TEFL0N FEP出售的全氟化 乙烯-丙烯(FEP)，它是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，HFP在TFE/ HFP含氟聚合物中的含量為約5重量％至約17重量％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，F(xiàn)EP含氟聚 合物包含TFE/HFP/PAVE，其中按該含氟聚合物總的100重量％計(jì)，HFP的含量為約5重量％ 至約17重量％，PAVE (優(yōu)選的是PEVE)的含量為約0. 2重量％至約4重量％，剩余為T(mén)FE。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含由杜邦以商標(biāo)TEFL0N PFA出售的全氟烷 氧基氟碳樹(shù)脂(PFA)，它是四氟乙烯與全氟代(烷基乙烯基醚)的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施 方案中，含氟聚合物為通常稱為PFA的TFE/PAVE含氟聚合物，該含氟聚合物具有占總重量 至少約2重量％的PAVE，當(dāng)PAVE為PPVE或PEVE時(shí)，該含氟聚合物通常包含約2重量％至 約15重量％的PAVE。在另一個(gè)實(shí)施方案中，PAVE包括PMVE，按總的100重量％計(jì)，其組成為約0. 5重量％至約13重量％的全氟代(甲基乙烯基醚)、約0. 5重量％至約3重量％的 PPVE，剩余為T(mén)FE。該產(chǎn)物通常被稱為MFA。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含通常被稱為PVDF的聚偏氟乙烯。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含偏二氟乙烯和HFP的共聚物，其任選地包 含TFE，通常被稱為T(mén)HV。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含由杜邦以商標(biāo)TEFZEL 出售的乙烯四氟乙 烯(ETFE)，它是乙烯和四氟乙烯的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含乙烯、四氟乙烯和六氟丙烯(EFEP)的共聚 物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含氟乙烯的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含聚三氟氯乙烯(PCTFE)，它是三氟氯乙烯的 均聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含聚三氟氯乙烯-乙烯(ECTFE)，它是三氟氯 乙烯和乙烯的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可對(duì)含氟聚合物施行氟化以減少不穩(wěn)定端基(如羧酸端 基)的數(shù)目?？赏ㄟ^(guò)已知方法采用在本領(lǐng)域已知的各種條件下產(chǎn)生氟基的化合物進(jìn)行氟 化?？缮藤?gòu)獲得的可用含氟聚合物的實(shí)例包括Tefzel ETFE 207級(jí)、Teflon FEP 100 級(jí)、TE-9494、100J和6100η、以及Teflon PFA 340級(jí)、440級(jí)和3000級(jí)(所有這些含氟聚
Ε. I. du Pont de Nemours &Co. (Wilmington, DE) ^ijit)。4.填料在本發(fā)明的發(fā)光二極管外殼的一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含分散在該含氟 聚合物中的填料。所謂填料是指可添加至含氟聚合物中以調(diào)節(jié)該含氟聚合物的物理特性 (包括光學(xué)、機(jī)械和熱特性)的任何化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，每種填料調(diào)節(jié)含氟聚合物 的單種物理特性。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每種填料調(diào)節(jié)含氟聚合物的不止一種物理特性。例 如，包含二氧化鈦的填料可同時(shí)提高含氟聚合物的適光反射率和熱導(dǎo)率。填料的形狀沒(méi)有具體限制，可為例如微米級(jí)纖維、長(zhǎng)絲、薄片、晶須、管子、顆粒、球 體等。在另一個(gè)實(shí)施方案中，填料為中空的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，填料為實(shí)心的。填料可以足以調(diào)節(jié)含氟聚合物的物理特性的任何量存在于在該含氟聚合物中。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，按填料和含氟聚合物的組合重量計(jì)，填料的量在約1重量％至約70重 量％的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，按填料和含氟聚合物的組合重量計(jì)，填料的量在約5 重量％至約70重量％的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，按填料和含氟聚合物的組合重量 計(jì)，填料的量在約10重量％至約50重量％的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，按填料和含氟 聚合物的組合重量計(jì)，填料的量在約10重量％至約35重量％的范圍內(nèi)。4. 1用于調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)特性的填料在本發(fā)明的LED外殼的一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物還包含分散在該含氟聚合物 中的填料，該填料包括可見(jiàn)的光散射體，用于調(diào)節(jié)含氟聚合物的光學(xué)特性。在該實(shí)施方案 中，散射體在整個(gè)含氟聚合物中呈分散狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，各散射體被含氟聚合物圍 繞，并且不直接接觸其他散射體。在一個(gè)實(shí)施方案中，散射體為顆粒(本文或者稱之為粒狀散射體)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，散射體為顆粒和空隙，空隙存在于含氟聚合物中，是由于顆 粒在含氟聚合物中存在的量高于臨界顏料體積濃度而形成。包含散射體的含氟聚合物的光散射橫截面/單位散射體體積強(qiáng)烈地取決于散射 體折射率和含氟聚合物折射率之間的差值。較大的光散射橫截面是優(yōu)選的，其可通過(guò)使散 射體折射率和含氟聚合物折射率之間的差值最大化來(lái)獲得。在另一個(gè)實(shí)施方案中，散射體 與含氟聚合物的折射率間的差異為至少約0.5。在另一個(gè)實(shí)施方案中，散射體與含氟聚合物 的折射率間的差異為至少約1。可用于本發(fā)明LED中的顆粒狀散射體的折射率為至少約1. 5。高折射率顆粒狀散 射體具有至少約2. 0的折射率。在另一個(gè)實(shí)施方案中，高折射率顆粒狀散射體具有至少約 2. 5的折射率。折射率小于高折射率顆粒狀散射體折射率的顆粒狀散射體在本文中被稱為 低折射率顆粒狀散射體?？障毒哂?. 0的折射率，這是包含在空隙內(nèi)的空氣的折射率。散射體的形狀沒(méi)有具體限制，可為例如球形、立方體、針狀、盤(pán)狀、鱗片狀、纖維等。 雖然此類(lèi)形狀對(duì)產(chǎn)生空隙有用，但對(duì)于高折射率粒狀散射體而言，球形形狀是優(yōu)選的。散射體可為實(shí)心或中空的。可由于使用中空顆粒(即具有內(nèi)部空隙)如中空球形 玻璃或塑料顆粒而產(chǎn)生空隙。具有低可見(jiàn)光吸收度的起到散射可見(jiàn)光作用的顆?？捎米鞅景l(fā)明的LED外殼中 的散射體。顆粒包括通常被稱為白色顏料的那些。如果顆粒(如其中粘合劑折射率和散射 體折射率之間的差值小于約0. 5的低折射率粒狀散射體)的折射率與構(gòu)成外殼的含氟聚 合物的折射率相同，那么此類(lèi)顆粒在其在含氟聚合物中的濃度低于CPVC(臨界顏料體積濃 度)時(shí)一般將不能有效起到散射體的作用。然而，當(dāng)此類(lèi)顆粒在含氟聚合物中的含量高于 CPVC時(shí)，其可用于產(chǎn)生光散射空隙。當(dāng)高折射率粒狀散射體，例如二氧化鈦，在含氟聚合物 中的用量低于CPVC時(shí)，其甚至在空隙基本不存在的情況下也是高度有效散射光的。當(dāng)散射體的數(shù)均平均直徑稍微小于入射光波長(zhǎng)的二分之一時(shí)，包含緊密間隔散射 體的含氟聚合物的光散射橫截面/單位散射體體積達(dá)到最大。可通過(guò)常規(guī)的沉淀或光散射 方法，測(cè)量在構(gòu)成本發(fā)明LED外殼的含氟聚合物中可用作散射體的顆粒的直徑。在另一個(gè) 實(shí)施方案中，高折射率顆粒狀散射體的顆粒數(shù)均平均直徑為約0. 1 μ m至約30 μ m。在另一 個(gè)實(shí)施方案中，高折射率顆粒狀散射體的顆粒數(shù)均平均直徑為約0. 2 μ m至約1 μ m。在使用 高折射率顆粒狀散射體的另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)顆粒具有約0. 2 μ m至約0. 4 μ m的數(shù)均平 均直徑時(shí)，本發(fā)明含氟聚合物的可見(jiàn)光反射率達(dá)到最大?？捎糜诒景l(fā)明的LED外殼的粒狀散射體具有低可見(jiàn)光吸收度。所謂低吸收度是指 散射體具有比含氟聚合物的吸收度更低的吸收度，或基本上對(duì)含氟聚合物的吸收度沒(méi)有貢 獻(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，包含含氟聚合物和散射體的本發(fā)明的LED外殼具有約10_3m2/g或 更低的吸收系數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，包含含氟聚合物和散射體的本發(fā)明的LED外殼具 有約10_5m7g或更低的吸收系數(shù)。在散射體包含二氧化鈦的另一個(gè)實(shí)施方案中，包含含氟 聚合物和散射體的LED外殼在約425nm至約780nm的波長(zhǎng)下的吸收系數(shù)為約10_3m2/g或更 低。在散射體包含二氧化鈦的另一個(gè)實(shí)施方案中，包含含氟聚合物和散射體的LED外殼在 約425nm至約780nm的波長(zhǎng)下的吸收系數(shù)為約10_5m7g或更低?？捎米鞅景l(fā)明的含氟聚合物外殼中的散射體的顆粒的組成沒(méi)有具體限制，包括例 如金屬鹽、金屬氫氧化物以及金屬氧化物。其中包括，例如金屬鹽，例如硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋁、碳酸鋇、碳酸鈣、氯化鎂、碳酸鎂；金屬氫氧化物，例如氫氧化鎂、氫氧化鋁和 氫氧化鈣；金屬氧化物，例如氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁和二氧化硅；此外，粘土，例如高嶺土、 礬土、硅酸鈣、粘固劑、沸石和滑石，也是可用的。塑料顏料也是可用的。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，高折射率粒狀散射體包括白色顏料顆粒，此顏料顆粒包含二氧化鈦和氧化鋅中的至少 一種。二氧化鈦具有最高的光散射橫截面/單位體積和低可見(jiàn)光吸收度?？缮藤?gòu)獲得的可 用二氧化鈦的實(shí)例是由杜邦制備的Ti-Pure R-900。分散在含氟聚合物中的散射體的量直接影響該含氟聚合物的適光反射率。如果 含氟聚合物中散射體的量太小，那么散射體對(duì)含氟聚合物的適光反射率基本上沒(méi)有貢獻(xiàn)。 如果含氟聚合物中散射體的量太大，那么包含含氟聚合物的外殼的物理特性可被不利地影 響，并且該外殼可例如變得不合需要地易脆。在散射體為白色顏料的另一個(gè)實(shí)施方案中，按含氟聚合物和白色顏料的組合重量 計(jì)，該白色顏料的量為約5重量％至約20重量％。在散射體為白色顏料的另一個(gè)實(shí)施方案中，按含氟聚合物和白色顏料的組合重量 計(jì)，該白色顏料的量為約8重量％至約12重量％。在散射體為白色顏料的另一個(gè)實(shí)施方案中，按含氟聚合物和白色顏料的組合重量 (或者使用“總重量％”)計(jì)，該白色顏料的量為約10重量％。在一些實(shí)施方案中，包含用于調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)特性的填料的含氟聚合物在 380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約80 %。在一些實(shí)施方案中，包含用于 調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)特性的填料的含氟聚合物在380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射 率為至少約85%。在一些實(shí)施方案中，包含用于調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)特性的填料的含氟聚 合物在380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為至少約90%。在一些實(shí)施方案中，包 含用于調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)特性的填料的含氟聚合物在380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適 光反射率為至少約95%。4. 2用于調(diào)節(jié)含氟聚合物機(jī)械特性的填料在一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含填料，該填料用于調(diào)節(jié)含氟聚合物的機(jī)械特 性。固體含氟聚合物通常具有約KT4IT1的熱膨脹率，而LED外殼所連接的金屬(例如 銅，它在另一個(gè)實(shí)施方案中可構(gòu)成金屬框100)具有約KT5IT1的熱膨脹率。因此，例如當(dāng)將 包含LED外殼的金屬框焊接到電路板上時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生100K的溫度變化，這導(dǎo)致兩種材料 之間的應(yīng)變失配。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的LED外殼及其所連接的金屬框是鄰接 接觸的，而此溫度變化可導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，尤其是在含氟聚合物-金屬界面上。這些應(yīng)力 可不合需要地促進(jìn)含氟聚合物中斷裂的形成和生長(zhǎng)，并且可引起LED外殼與金屬框的分離 或分層。因此，在一些實(shí)施方案中，填料可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)， 使得經(jīng)填充的含氟聚合物的CTE與該發(fā)光二極管外殼所連接的材料(例如金屬(例如銅) 框(如金屬框100))的CTE基本上相同?；旧舷嗤侵赴祟?lèi)填料的含氟聚合物具有 這樣的CTE，所述CTE使得在加熱條件下處理LED外殼及其連接材料的組合時(shí)，基本上不會(huì) 影響LED外殼及其連接材料的結(jié)構(gòu)完整性或基本上不會(huì)破壞它們的鄰接接觸狀態(tài)。在一些 實(shí)施方案中，含氟聚合物的CTE在金屬的CTE的25 %以內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，含氟聚合物的CTE在金屬的CTE的20%以內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，含氟聚合物的CTE在金屬的CTE的 10%以內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，填料可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物的撓曲模量，使得經(jīng)填充的含 氟聚合物的撓曲模量大于包含經(jīng)填充含氟聚合物的LED外殼所連接材料的撓曲模量。所謂 大于是指可在基本上不影響LED外殼結(jié)構(gòu)完整性的情況下對(duì)LED外殼所連接的材料進(jìn)行操 作(如彎曲)。用于調(diào)節(jié)聚合物機(jī)械特性的已知的常規(guī)填料在本文被設(shè)想用于調(diào)節(jié)含氟聚合物 的機(jī)械特性?？捎玫奶盍习ń饘?或金屬合金)粉末、金屬氧化物和其他包含金屬的化 合物、類(lèi)金屬氧化物和其他包含類(lèi)金屬的化合物、有機(jī)聚合物等或它們的共混物。可用作填料的金屬(或金屬合金)粉末的實(shí)例包括鉍粉、黃銅粉、青銅粉、鈷粉、 銅粉、鉻鎳鐵金屬粉末、鐵金屬粉末、錳金屬粉末、鉬粉、鎳粉、不銹鋼粉、鈦金屬粉末、鋯金 屬粉末、鎢金屬粉末、鈹金屬粉末、鋅金屬粉末、鎂金屬粉末或錫金屬粉末?？捎米魈盍系慕饘傺趸锖推渌饘俚幕衔锏膶?shí)例包括但不限于氧化 鋅、硫化鋅、氧化鐵、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、硫酸鋇、三氧化鎢、粘土、滑石、硅酸 鹽(例如硅酸鈣)、硅藻土、碳酸鈣和碳酸鎂?？捎米魈盍系念?lèi)金屬氧化物和其他包含類(lèi)金屬的化合物的實(shí)例包括硼粉末、氮 化硼、二氧化硅、氮化硅和玻璃纖維?？捎米魈盍系挠袡C(jī)聚合物的實(shí)例包括聚醚酮，例如PEK、PEEK和PEKK，以及芳族 聚酰胺纖維。還包括高分子量的可熔融加工或不可熔融加工(如易燒結(jié)的)聚四氟乙烯 (PTra)微粒，其作為用于調(diào)節(jié)含氟聚合物可加工性和物理特性的填料。例如，含氟聚合物可 包含大量PFA和分散在其中的少量PTFE微粉，例如得自杜邦的Z0NYL MP1600級(jí)含氟添加 劑(MFR 為 17g/10min，372°C 下的熔融粘度為 3 X IO3Pa · S)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，填料包括用于調(diào)節(jié)含氟聚合物撓曲模量的玻璃纖維，使得 經(jīng)填充的含氟聚合物的撓曲模量大于包含經(jīng)填充含氟聚合物的LED外殼所連接材料的撓 曲模量?？捎玫牟ＡЮw維的實(shí)例為由Mint-Gobain Vetrotex America制備的910級(jí)高性 能無(wú)堿玻璃短切原絲。在另一個(gè)實(shí)施方案中，填料包括用于調(diào)節(jié)含氟聚合物撓曲模量的中空玻璃微球， 使得經(jīng)填充的含氟聚合物的撓曲模量大于包含經(jīng)填充含氟聚合物的LED外殼所連接材料 的撓曲模量?？捎玫牟Ａ⑶虻膶?shí)例為由3M制備的Zeeospheres ff-210級(jí)陶瓷微球。4. 3用于調(diào)節(jié)含氟聚合物熱特性的填料在一個(gè)實(shí)施方案中，含氟聚合物包含填料，該填料用于調(diào)節(jié)該含氟聚合物的熱導(dǎo)率。固體含氟聚合物通常具有約0. 24ff/m ·Κ的熱導(dǎo)率，而在另一個(gè)實(shí)施方案中可構(gòu)成 LED外殼所連接的金屬框100的金屬如銅具有約386W/m · K的熱導(dǎo)率。因此，相對(duì)于構(gòu)成 LED裝置的其他材料而言，含氟聚合物是絕熱的。在LED外殼包含高強(qiáng)度LED芯片的一個(gè)實(shí) 施方案中，優(yōu)選的是外殼將LED芯片產(chǎn)生的熱驅(qū)散，使其遠(yuǎn)離LED芯片，從而保護(hù)LED芯片 不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱積聚而損壞。因此，在一些實(shí)施方案中，填料可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物的熱導(dǎo)率，使得經(jīng)填充的含 氟聚合物的熱導(dǎo)率將LED芯片產(chǎn)生的熱更有效地驅(qū)散，使其遠(yuǎn)離LED芯片。
用于調(diào)節(jié)聚合物熱導(dǎo)率的已知的常規(guī)填料在本文設(shè)想為可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物 的熱導(dǎo)率?？捎玫奶盍习ū疚妮^早公開(kāi)的可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物光學(xué)和機(jī)械特性的那 些。因此，可用于調(diào)節(jié)含氟聚合物熱導(dǎo)率的填料包括金屬鹽、金屬氫氧化物、金屬氧化物、金 屬(或金屬合金)粉末、金屬氧化物和其他包含金屬的化合物、類(lèi)金屬氧化物和其他包含類(lèi) 金屬的化合物、有機(jī)聚合物等或者它們的共混物。
實(shí)施例本文所描述的概念將在下列實(shí)施例中進(jìn)一步描述，所述實(shí)施例不會(huì)限制在權(quán)利要 求中描述的本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1將Teflon PFA 340聚合物(得自杜邦的含氟聚合物)和10重量％的Ti-Pure R900 二氧化鈦(得自杜邦)干混。然后將該混合物送入Brabender單螺桿擠出機(jī)中，所述 擠出機(jī)具有1.5英寸的內(nèi)膛直徑并在螺桿尖端具有Mxon混合段。螺桿RPM在30至100 范圍內(nèi)。擠出機(jī)溫度特征圖為入口處316°C (600 °F )至出口處382°C (720 °F )。擠出機(jī) 中熔融的含氟聚合物的溫度特征圖在入口處的343°C (650 °F )至416°C (780 0F )的范圍 內(nèi)。在擠出機(jī)出口處利用切割器切割擠出原絲以形成粒料。擠出的含氟聚合物在380nm至 780nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的適光反射率為96%。然后將粒料注塑(在標(biāo)準(zhǔn)PFA注塑條件下)以制 得LED外殼。注意到，上文一般性描述或?qū)嵤├兴枋龅男袨椴皇撬卸际潜仨毜模徊糠?具體行為不是必需的，并且除了所描述的那些以外，還可實(shí)施一個(gè)或多個(gè)其它行為。此外， 所列行為的順序不必是實(shí)施它們的順序。在上述說(shuō)明書(shū)中，已參考具體的實(shí)施方案描述了不同概念。然而，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，在不脫離如下文權(quán)利要求中所述的本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行各種修改 和變化。因此，說(shuō)明書(shū)被認(rèn)為是例證性的而非限制性的，并且所有此類(lèi)變型旨在包括于本發(fā) 明的范圍內(nèi)。上文已結(jié)合具體的實(shí)施方案描述了有益效果、其他優(yōu)點(diǎn)以及問(wèn)題的解決方案。然 而，有益效果、優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題的解決方案、以及可致使任何有益效果、優(yōu)點(diǎn)或解決方案產(chǎn)生或變 得更顯著的任何特征不可解釋為是任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵、必需或基本特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，為清楚起見(jiàn)，本文不同實(shí)施方案的上下文中所描述的某些特點(diǎn)也可 在單個(gè)實(shí)施方案中以組合方式提供。反之，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在單個(gè)實(shí)施方案上下文中所描述的 多個(gè)特點(diǎn)也可以分別提供，或以任何子組合的方式提供。此外，范圍內(nèi)描述的相關(guān)數(shù)值包括 所述范圍內(nèi)的每個(gè)值。
權(quán)利要求
1.發(fā)光二極管外殼，其用于支撐發(fā)光二極管芯片并反射從所述發(fā)光二極管芯片發(fā)射的 光的至少一部分，其中所述發(fā)光二極管外殼包含含氟聚合物。
2.發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括由權(quán)利要求1的所述發(fā)光二極管外殼支撐的發(fā)光 二極管芯片。
3.權(quán)利要求1的發(fā)光二極管外殼，其中按構(gòu)成所述發(fā)光二極管外殼的所有材料的重量 計(jì)，所述發(fā)光二極管外殼包含至少約30重量％的含氟聚合物。
4.權(quán)利要求1的發(fā)光二極管外殼，其中所述含氟聚合物包含可熔融加工的半結(jié)晶的全 氟聚合物。
5.權(quán)利要求1的發(fā)光二極管外殼，其中所述含氟聚合物還包含分散在所述含氟聚合物 中的填料。
6.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料包括可見(jiàn)的光散射體。
7.權(quán)利要求6的發(fā)光二極管外殼，其中所述可見(jiàn)的光散射體包括白色顏料。
8.權(quán)利要求7的發(fā)光二極管外殼，其中所述白色顏料包含二氧化鈦。
9.權(quán)利要求7的發(fā)光二極管外殼，其中按所述含氟聚合物和所述白色顏料的組合重量 計(jì)，所述白色顏料的量為約0. 1重量％至約40重量％。
10.權(quán)利要求7的發(fā)光二極管外殼，其中所述發(fā)光二極管外殼在380nm至780nm的波長(zhǎng) 范圍內(nèi)的適光反射率為至少約95%。
11.權(quán)利要求1的發(fā)光二極管外殼，其中所述含氟聚合物在380nm至780nm的波長(zhǎng)范圍 內(nèi)的適光反射率為至少約80%。
12.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料調(diào)節(jié)所述含氟聚合物的撓曲模量。
13.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料調(diào)節(jié)所述含氟聚合物的線性熱膨脹 系數(shù)。
14.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料調(diào)節(jié)所述含氟聚合物的熱導(dǎo)率。
15.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中按所述含氟聚合物和所述填料的組合重量計(jì)， 所述填料的量為約1重量％至約70重量％。
16.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料包括玻璃纖維。
17.權(quán)利要求5的發(fā)光二極管外殼，其中所述填料包括中空玻璃微球。
18.權(quán)利要求1的發(fā)光二極管外殼，其中所述含氟聚合物還包含發(fā)光化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了包含含氟聚合物的發(fā)光二極管外殼。所述發(fā)光二極管外殼支撐發(fā)光二極管芯片并反射從所述發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的至少一部分。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102119452SQ200980131310
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月11日
發(fā)明者J·拉希賈尼 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司