Анализ причин изменения цвета шариков светодиодных ламп и меры профилактики
Являясь четвертым поколением источников зеленого освещения, светодиоды широко используются в освещении, декоративном ландшафтном освещении, автомобильной электронике и других областях. Однако во время использования бусины светодиодных ламп часто обесцвечиваются, что приводит к снижению светоотдачи, сдвигу цветовой температуры и ухудшению качества светового потока, что серьезно влияет на срок службы и надежность продукта. В этой статье, основанной на исследованиях Цай Инъин и других, систематически анализируются основные причины изменения цвета шариков светодиодных ламп и предлагаются соответствующие меры профилактики.
I. Базовая структура шарика светодиодной лампы.
Типичная бусина светодиодной лампы (с использованием3528 белый светодиод в качестве примера) в основном состоит из следующих частей:
Светодиодный чип: светоизлучающее-ядро, выполняющее электро-оптическое преобразование через PN-переход.
Соединительные провода: Металлические провода, соединяющие чип с выводами.
Штамповка-Прикрепление клея: фиксирует чип на выводной рамке.
Фосфор: включает преобразование длины волны, например смешивание синего-возбужденного желтого света для создания белого света.
инкапсулянт: Защищает чип и люминофор, обычно изготовленный из эпоксидной смолы или силикона.
Ведущая рама: поддерживает чип и служит электропроводящей структурой, часто изготовленной из посеребренной-меди.
Неисправности в любой из этих частей могут привести к изменению цвета всего шарика лампы.
II. Основные причины изменения цвета шариков светодиодной лампы
1. Проблемы с инкапсулятом
(1) Остатки посторонних веществ в герметике
Если в процессе производства в герметик попадают посторонние примеси, это может вызвать локальное изменение цвета. В одном случае внутри герметика были обнаружены черные посторонние вещества, при этом анализы СЭМ и ЭДС показали, что его основными компонентами были Al, C и O. Эти примеси могли возникнуть из-за пыли в производственной среде, частиц износа оборудования или загрязнения сырья. Инородное вещество изменяет путь преломления и передачи света, вызывая локальное потемнение или обесцвечивание.
(2) Химическая эрозия, приводящая к обесцвечиванию герметика
Если шарик светодиодной лампы подвергается воздействию определенных летучих химических веществ в среде ее использования, герметик может вступить в химические реакции и обесцветиться. Например:
В стеклянной трубке для крепления светодиодной ленты использовалась одна-силиконовая резина, вулканизированная при комнатной температуре (RTV). Газ, содержащий серу-, улетучившийся во время отверждения, вызвал вторичную вулканизацию герметика светодиода, сделав его желтым.
Анализ ТГА показал, что температура термического разложения вышедшего из строя герметика более чем на 25 градусов выше, чем у обычных образцов, что указывает на то, что произошла реакция поперечной -сшивки.
ICP-OES обнаружил около 400 ppm серы в фиксирующем клее, подтвердив, что сера является основной причиной обесцвечивания.
Рекомендация: При проектировании изделия оцените совместимость всех контактирующих материалов и избегайте использования вспомогательных материалов, содержащих химически активные элементы, такие как сера или хлор.
2. Осаждение фосфора
Неравномерное распределение люминофора внутри герметика может привести к сдвигу цветовой температуры и локальному обесцвечиванию. В одном случае бусины светодиодной лампы, хранящиеся на складе, изменили цвет с оранжевого на светло-желтый. Анализ показал:
На поверхности свинцового каркаса неудавшихся шариков были обнаружены прозрачные твердые частицы. Анализ состава показал наличие стронция (Sr), бария (Ba) и других элементов, происходящих из люминофоров на основе силиката-.
Поверхность свинцовой рамки обычных бусин была чистой и содержала только серебро и небольшое количество углерода.
Осаждение фосфора изменяет путь света, вызывая дисперсию и аномалии цвета.
Рекомендации:
Оптимизируйте соотношение и вязкость люминофора и герметика.
Улучшите процессы дозирования и отверждения, чтобы предотвратить образование осадка.
Выбирайте люминофорные материалы с лучшими адгезионными свойствами.
3. Проблемы с ведущими кадрами
(1) Загрязнение поверхности выводной рамки
В процессе поверхностного монтажа избыток припоя (например, сплава олова-свинца) может привести к попаданию контактов на поверхность выводной рамки, образуя покровный слой. В одном случае на поверхности выводной рамки обесцвеченного валика были обнаружены элементы Sn и Pb, что подтверждало загрязнение пайки. Эти металлические покрытия изменяют характеристики отражения света, вызывая визуальное изменение цвета.
(2) Коррозия выводной рамы
Если серебряное покрытие выводной рамки вступает в контакт с коррозионными элементами, такими как сера или хлор, происходят химические реакции, в результате которых образуются темные вещества, такие как сульфид серебра или хлорид серебра. В случае сбоя:
Поверхность свинцовой рамки почернела, и EDS обнаружила повышенное содержание серы.
Серебряное покрытие имело рыхлую, корродированную структуру.
Коррозия может ускориться в условиях высокой температуры и высокой влажности.
Источники коррозии:
Примеси в самих материалах.
Загрязнения, возникшие в процессе производства.
Наличие агрессивных газов в среде использования.
(3) Низкое качество покрытия выводной рамы.
Качество покрытия напрямую определяет коррозионную стойкость и отражательную способность выводной рамки. В одном случае степень обесцвечивания ламповых шариков после старения достигла 30%. Анализ обнаружил:
Покрытие вышедших из строя выводных рамок было рыхлым и пористым.
AES-анализ обнаружил никель на поверхности слоя серебра, что указывает на диффузию нижележащего слоя никеля.
Основной причиной была неравномерная толщина покрытия и не-плотная структура.
Типичная структура покрытия: Медная подложка → Никелирование (барьерный слой) → Серебро (отражающий слой). Плохое качество покрытия легко приводит к диффузии никеля и почернению серебряного слоя.
III. Меры профилактики и предложения по улучшению
1. Выбор материала и проверка совместимости.
Выбирайте типы герметиков, устойчивые к вулканизации и пожелтению.
Выбирайте люминофоры с низкой седиментацией и высокой стабильностью.
Убедитесь, что покрытие свинцового каркаса соответствует стандартам по плотности, однородности и отсутствию дефектов-.
2. Управление процессом
Поддерживайте высокую чистоту в упаковочной среде, чтобы предотвратить попадание посторонних веществ.
Строго контролируйте количество паяльной пасты в процессе сварки, чтобы предотвратить ее растекание.
Оптимизируйте температуру и время отверждения, чтобы предотвратить образование остаточных летучих веществ.
3. Улучшение качества выводной рамки
Выбирайте коррозионно--стойкие базовые материалы, например медные сплавы-высокой чистоты.
Убедитесь, что в результате процесса гальванопокрытия образуются плотные и равномерные по толщине слои.
Нанесите на серебряное покрытие средства против-потускнения (например, защитное покрытие).
4. Разработка продукта и управление средой использования.
Избегайте контакта светодиодов с материалами, содержащими серу или хлор, такими как некоторые клеи или уплотнения.
Улучшите герметизацию и защиту при использовании в условиях высокой температуры и влажности.
Проведите тесты на ускоренное старение, чтобы заранее выявить потенциальные риски изменения цвета.
IV. Заключение
Изменение цвета шариков светодиодной лампы происходит в результате совместного действия нескольких факторов. К основным причинам относятся:
Нарушения инкапсуляции: Включение посторонних веществ, химическая эрозия.
Осаждение фосфора: Неравномерное распределение, вызывающее дисперсию.
Проблемы с ведущим кадром: Загрязнение, коррозия, плохое качество покрытия.
Благодаря строгому выбору материалов, контролю процесса и контролю качества можно эффективно предотвратить изменение цвета шариков светодиодных ламп, что повышает надежность продукции. В будущем, когда светодиоды будут развиваться в сторону большей мощности и эффективности, требования к упаковочным материалам и процессам станут более строгими, что потребует постоянной оптимизации и технического развития.
Эта статья адаптирована из книги Цая Инъина «Анализ причин изменения цвета шарика светодиодной лампы» для технического обмена и справки. Практическое применение должно включать оценку, основанную на конкретных продуктах и процессах.
Тел./WhatsApp:+8619972563753
Электронная почта:bwzm12@benweilighting.com
Скайп: bwzm32
Веб: https://www.benweilight.com/
