Оптическая система светодиода

        Линза. Направление распространения света из светодиода определяется конструкцией корпуса и линзой. Назначение линзы — создавать определённое распространение света в пространстве и при этом обеспечить как можно больший вывод света из светодиодного чипа. Форма современных линз может быть любой. В основном же используют полусферические линзы, распределение силы света от которых подчиняется закону косинуса. В ряде случаев используются «плавающие» линзы, которые нежестко фиксируются к корпусу светодиода. Такая линза адгезионно закрепляется на кремнийорганический компаунд и как бы «плавает» в нем. Подобная конструкция позволяет исключить механические напряжения при термоциклировании и обеспечить автофокусировку в широком диапазоне температур окружающей среды. Корпус светодиода, используемый для такой конструкции линзы, имеет показатель теплового сопротивления 8 °С/Вт. Оптическая ось линзы светодиода проходит точно через геометрический центр корпуса, что улучшает совместимость и упрощает конструкцию линз вторичной оптики.

        Одним из основных материалов для линз светодиодов является поликарбонат. Поликарбонат обладает высоким значением коэффициента преломления, позволяя изготавливать линзы малой толщины. Пропускание таких линз зависит от их толщины. Одно из основных их применений – изготовление однокомпонентных линз для автомобильных светодиодных источников света. В настоящее время автомобильные фары содержат несколько отдельных компонентов, которые тяжелее линз из поликарбоната. Полимерный компаунд. Основное назначение полимерного материала, покрывающего поверхности чипов и электрических выводов — увеличение вывода света из светодиодного чипа и защита внутренних элементов корпуса от внешних воздействий. Применяемый материал должен обладать определёнными коэффициентами термического расширения и влагопоглощения, устойчивостью к действию ультрафиолетового излучения солнца и к условиям окружающей среды. В случае наличия люминофора полимерный компаунд является основой для его удобного, с точки зрения производства, нанесения на светодиодный чип.

        Полимерный компаунд чаще всего является кремнийорганическим соединением и в производстве используется в качестве двухкомпонентного материала, одна компонента которого является основой, а вторая — отвердителем. Хранение таких материалов в раздельном состоянии возможно в течение длительного времени, около года. При смешивании же таких материалов полимеризация происходит в течение 8–12 часов.

        Нанесение полимерного компаунда на корпус светодиода осуществляется разными способами: напылением полимерной композиции сжатым воздухом с последующей полимеризацией в конвейерных печах, т. н. «заливкой» (dispensing); нанесением полимерной композиции под давлением с одновременным нагревом для обеспечения полной полимеризации оптической смеси (molding); напылением нескольких слоев полимерной композиции на поверхность светодиодного чипа (spray coating) и некоторыми другими.