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影響LED燈具壽命的原因分析

      LED燈具使用壽命與很多因素有關,下面我們就一起來探討一下。LED可以與哪些化學品,一起使用,哪些類型的灌封膠?能不能灌膠?灌膠對LED有什么影響?

      在化學品影響LED的案例:

      ⑴對不良樣品LED透鏡進行EDS分析結果如下圖:

      ⑵對不良樣品LED Silicone 進行EDS因素分析結果有Na和Cl等異常元素出現如下表:

      核查這個電路板,結果發現存在潛在的化學污染物,即有一個粘接透鏡的涂層出現在LED元件附近(如上述透鏡),LED與這個粘接涂層發生了不利于LED的化學作用。這種化學物質與LED封裝本體不兼容,以致LED出現了永久性失效現象。因此了解和防止這些LED與燈具中用到的化學品的不兼容性是極其重要的。

      有機矽膠(Silicone,矽)是各種大功率LED上使用的有機矽材料,如Cree XPE 的LED。經均勻混合后注入模具中,在一定的溫度條件下固化一段時間就成型了。在固化過程中,矽氧烷不會形成任何固定的形狀或結構,相反,它們固化成不同長度和形狀各異的隨機形狀。這樣就產生了輕微凝膠狀和具有彈性的有機矽。也就是說,這些有機矽材料充滿小孔,因此有機矽具有透氣性和透濕性。燈泡,或其它固態照明燈具產品中經常使用的灌封化合物材料,如灌封膠、皮圈、墊片,在組裝或加工過程中,在升高的溫度影響下,這些揮發性有機化物材料就會揮發出氣體。

      揮發性氣體的滲透和可靠性變化過程:

      在密閉的環境中(如下面的二次光學或夾具蓋),任何類型的揮發性有機化合物將環繞并擴散到具有多孔質的有機矽封裝的LED中。在矽膠內部的揮發性有機化合物會占據相互交織的矽氧烷鏈內的空隙中。伴隨著熱和LED發射的高能光子,揮發性化合物會變色并阻擋LED發射的光。這種變色通常發生在LED芯片正上方的表面,因為這是溫度和磁通密度最高的位置。

      可靠性失效現象的一般規律:

      (1)伴隨著發光顏色的變化和光通量的衰減,甚至死燈;

      (2)根據不同揮發性有機化合物的性質(例如,分子的大小或其對熱的敏感性),這種可靠性失效現象會發生在幾個小時內或幾個星期不等。

      (3)發生這種可靠性失效現象的LED產品一般都是藍光LED或采用藍光芯片與螢光粉封裝的白光LED。

      (4)紅光、琥珀光或綠光LED很少或幾乎不會發生,因為這些顏色的光是低能量的波長,因此需要更長的時間才會有反應。

      灌封膠對LED的不良影響:

      如上面的圖示所述,LED芯片上方封裝膠的變色是由于一個揮發性有機化合物釋放出顏色暗淡的氣體,并從外部擴散到有機矽氧烷封裝的LED零組件內部。

      在大多數情況下,這些滲透到有機矽封裝膠分子的空隙中的揮發物,不會損壞聚矽氧烷本身的功能。在此種情況下,如果去除上述已變色的LED 上面的的光和密封蓋,并且繼續進行老化,這樣擴散到LED內部的氣體將又揮發出來,并有可能恢復原來狀態,這就是為什么很多不是在密封的環境下試驗的LED很少或幾乎不會發生類似變色現象。

      然而,作為燈具設計者要特別注意的是,有相當一部分揮發性有機化合物(不光是揮發出有顏色的,大多是揮發出無色的氣體),可以破壞封裝膠,使其膨脹和開裂,使LED不能承受的,由于封裝膠的膨脹和開裂會扯斷封裝內部金線,從而造成閃爍、死燈等不良現象。

      化學品選擇注意事項:

      在選取燈具使用的材料時,特別需要考慮采用的灌封膠、粘接膠、導熱膏、焊劑和殘余化學品,任何會接觸到LED的化學品都要慎重考慮,即使是電路板,隨著工作溫度的升高,也會釋放出可能對LED有損傷的氣體。

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