Anàlisi de les causes de la decoloració de les perles de la làmpada LED i mesures de prevenció
Com a quarta generació de fonts d'il·luminació verda, els LED s'utilitzen àmpliament en il·luminació, il·luminació decorativa del paisatge, electrònica d'automòbils i altres camps. Tanmateix, durant l'ús, les perles de llum LED sovint experimenten una decoloració, cosa que provoca una disminució de l'eficàcia lluminosa, un canvi de temperatura del color i una qualitat de sortida de llum degradada, afectant greument la vida útil i la fiabilitat del producte. A partir de la investigació de Cai Yingying i altres, aquest article analitza sistemàticament les causes fonamentals de la decoloració de les perles del llum LED i proposa les mesures de prevenció corresponents.
I. Estructura bàsica d'una perla de llum LED
Un taló de llum LED típic (utilitzant un3528 LED blanc com a exemple) consta principalment de les parts següents:
Xip LED: el nucli-emissor de llum, que realitza una conversió electro-òptica mitjançant la unió PN.
Filferros de connexió: Cables metàl·lics que connecten el xip als cables.
Troquela-Col·legueu l'adhesiu: Fixa el xip al marc de plom.
Fòsfor: permet la conversió de la longitud d'ona, per exemple, barrejant llum groga-excitada blava per crear llum blanca.
Encapsulant: Protegeix el xip i el fòsfor, normalment fets de resina epoxi o silicona.
Marc de plom: admet el xip i serveix d'estructura de conducció elèctrica, sovint feta de coure-platat.
Les anomalies en qualsevol d'aquestes parts poden provocar una fallada de la decoloració de tot el taló de la làmpada.
II. Principals causes de la decoloració de les perles del llum LED
1. Problemes amb l'Encapsulant
(1) Residus de matèria estrangera a l'Encapsulant
Si durant el procés de producció es barregen impureses estranyes a l'encapsulant, pot provocar una decoloració localitzada. En un cas, es va trobar matèria estranya negra dins de l'encapsulant, amb l'anàlisi SEM i EDS que mostrava que els seus components principals eren Al, C i O. Aquestes impureses podrien originar-se a partir de pols a l'entorn de producció, partícules de desgast de l'equip o contaminació de matèries primeres. La matèria estranya altera el camí de refracció i transmissió de la llum, provocant un enfosquiment o decoloració localitzat.
(2) Erosió química que condueix a la decoloració de l'encapsulant
Si el taló de la làmpada LED està exposat a determinats productes químics volàtils en el seu entorn d'ús, l'encapsulant pot patir reaccions químiques i decolorar-se. Per exemple:
En un tub de llum de vidre, es va utilitzar una-part de cautxú de silicona vulcanitzat a temperatura ambient (RTV) per fixar la tira LED. El gas que conté sofre-es va volatilitzar durant el curat va provocar una vulcanització secundària de l'encapsulant LED, tornant-lo groc.
L'anàlisi TGA va mostrar que la temperatura de descomposició tèrmica de l'encapsulant fallit era més de 25 graus més alta que les mostres normals, cosa que indica que s'havia produït una reacció d'enllaç creuat-.
L'ICP-OES va detectar unes 400 ppm de sofre a l'adhesiu fixador, confirmant que el sofre és la causa principal de la decoloració.
Recomanació: Durant el disseny del producte, avalueu la compatibilitat de tots els materials en contacte i eviteu utilitzar materials auxiliars que continguin elements reactius com el sofre o el clor.
2. Sedimentació de fòsfor
La distribució desigual del fòsfor dins de l'encapsulant pot provocar un canvi de temperatura del color i una decoloració localitzada. En un cas, les perles de llum LED emmagatzemades en un magatzem van canviar de taronja a groc clar. L'anàlisi va revelar:
Es van trobar partícules transparents a la superfície del marc de plom de les perles fallides. L'anàlisi de la composició va mostrar la presència d'estronci (Sr), bari (Ba) i altres elements, provinents de fòsfors basats en silicats-.
La superfície del marc de plom de les perles normals estava neta, només contenia plata i una petita quantitat de carboni.
La sedimentació de fòsfor altera la trajectòria de la llum, provocant dispersió i anomalies de color.
Recomanacions:
Optimitzar la relació i la viscositat del fòsfor i l'encapsulant.
Millorar els processos de dispensació i curat per evitar la sedimentació.
Seleccioneu materials de fòsfor amb millors propietats d'adhesió.
3. Problemes del marc principal
(1) Contaminació de la superfície del marc de plom
Durant el procés SMT, la soldadura excessiva (per exemple, l'aliatge de plom-d'estany) pot absorbir les agulles a la superfície del marc de plom, formant una capa de cobertura. En un cas, es van detectar elements Sn i Pb a la superfície del marc de plom d'una perla descolorida, confirmant la contaminació de la soldadura. Aquests recobriments metàl·lics canvien les característiques de reflexió de la llum, provocant una decoloració visual.
(2) Corrosió del marc de plom
Si el revestiment de plata del marc de plom entra en contacte amb elements corrosius com el sofre o el clor, es produeixen reaccions químiques, formant substàncies fosques com el sulfur de plata o el clorur de plata. En cas de fallada:
La superfície del marc de plom es va ennegrir i l'EDS va detectar un alt contingut de sofre.
El platejat mostrava una morfologia solta i corroïda.
La corrosió pot accelerar en condicions d'alta temperatura i alta humitat.
Fonts de corrosió:
Impureses en els mateixos materials.
Contaminació introduïda durant el procés de producció.
Presència de gasos corrosius en l'entorn d'ús.
(3) Mala qualitat del revestiment del marc de plom
La qualitat del revestiment determina directament la resistència a la corrosió i la reflectivitat del marc de plom. En un cas, la taxa de decoloració de les perles de la làmpada va arribar al 30% després de l'envelliment. Anàlisi trobada:
El revestiment dels marcs de plom fallits era solt i porós.
L'anàlisi AES va detectar níquel a la superfície de la capa de plata, cosa que indica la difusió de la capa de níquel subjacent.
La causa principal va ser el gruix desigual del revestiment i l'estructura no-densa.
Estructura de xapat típica: Substrat de coure → Niquelat (capa barrera) → Platejat (capa reflectant). La mala qualitat del xapat condueix fàcilment a la difusió del níquel i a l'ennegriment de la capa de plata.
III. Mesures de prevenció i propostes de millora
1. Selecció de materials i proves de compatibilitat
Trieu tipus d'encapsulant resistents a la vulcanització i al groc.
Seleccioneu fòsfors amb baixa sedimentació i alta estabilitat.
Assegureu-vos que el revestiment del marc de plom compleix els estàndards de densitat, uniformitat i sense defectes-.
2. Control de processos
Mantenir una gran neteja en l'entorn d'envasament per evitar la introducció de matèria estranya.
Controleu estrictament la quantitat de pasta de soldadura en el procés de soldadura per evitar que es absorbeixi.
Optimitzar la temperatura i el temps de curat per evitar substàncies volàtils residuals.
3. Millora de la qualitat del marc principal
Trieu materials de base resistents a la corrosió-, com ara aliatges de coure d'alta-puresa.
Assegureu-vos que el procés de galvanoplastia dóna com a resultat capes denses i uniformement gruixudes.
Apliqueu tractaments anti-envelliment a la placa de plata (p. ex., recobriments protectors).
4. Disseny del producte i gestió del medi ambient d'ús
Eviteu el contacte entre els LED i els materials que contenen sofre o clor, com ara determinats adhesius o segells.
Millora el segellat i la protecció quan s'utilitza en ambients d'alta temperatura i humitat.
Realitzeu proves d'envelliment accelerat per identificar els possibles riscos de decoloració de manera precoç.
IV. Conclusió
La decoloració de les perles del llum LED és el resultat de múltiples factors que actuen conjuntament. Les causes principals inclouen:
Anormalitats de l'encapsulant: Inclusió de matèries estranyes, erosió química.
Sedimentació de fòsfor: Distribució desigual que provoca dispersió.
Problemes del marc de plom: Contaminació, corrosió, mala qualitat del xapat.
Mitjançant una estricta selecció de materials, control de processos i inspecció de qualitat, es pot prevenir eficaçment la decoloració de les perles del llum LED, millorant la fiabilitat del producte. En el futur, a mesura que els LED es desenvolupin cap a una major potència i eficàcia, els requisits per als materials i processos d'embalatge seran més estrictes, la qual cosa necessitarà una optimització i un desenvolupament tècnic contínues.
Aquest article està adaptat de l'"Anàlisi de les raons de la decoloració de la llum LED" de Cai Yingying per a l'intercanvi tècnic i la referència. L'aplicació pràctica ha d'implicar una avaluació basada en productes i processos específics.
Tel/Whatsapp:+8619972563753
Correu electrònic:bwzm12@benweilighting.com
Skype: bwzm32
Lloc web: https://www.benweilight.com/
