由于高可靠性和一致的显色性,发光二极管技术已经成为当今照明领域的主流技术,但高可靠性并不意味着发光二极管珠不会损坏,发光二极管珠在实际应用中仍然会变色。本文解释了发光二极管珠在封装胶水时可能出现的异常。
密封胶被化学物质侵蚀,胶体变色。
从TGA测试LED灯珠封装胶体的热分解温度可以看出,失效LED灯珠封装胶在失重2%、5%、10%、15%和20%时的温度都比同批次良品封装胶同样失重的温度高25℃以上,这证明了封装胶由于硫化交联而产生的热分解温度升高。利用ICPOES对单组分固化硅橡胶进一步进行化学成分分分析,发现其中含有约400pm的硫(S)元素。
这种情况通常发生在玻璃管灯中。内部发光二极管灯带用单组分室温固化硅橡胶粘合固定在玻璃管上,固化部分灯带上的发光二极管灯珠变黄变暗。故障发光二极管灯珠封装橡胶由硅橡胶制成。使用SEM&EDS测试封装橡胶的元素成分,发现硫(S)元素比正常灯珠封装橡胶多。通常,硫、有机二硫、多硫等含硫物质可以作为硫化剂使橡胶发生硫化交联反应,从而改变橡胶的结构,呈现黄色变暗、热分解温度升高的现象。
通过分析,发光二极管珠变黄的主要原因是化学气体的挥发。用于粘结和固定玻璃灯管的单组分室温固化硅橡胶在固化过程中挥发的含硫气体侵入发光二极管封装橡胶,使封装橡胶发生进一步的硫化交联反应,再次硫化交联导致封装橡胶变黄变暗。
使用未使用单组分固化硅橡胶的塑料灯管时,灯珠没有变色。因此,发光二极管灯珠在产品设计和制造过程中应考虑发光二极管灯珠各部件使用的不同材料之间的匹配,以避免材料不兼容造成的可靠性问题。
一般来说,如果发光二极管灯珠因封装胶中残留的外来物而异常,发光二极管灯珠的外观会变黑。打开封装胶,发现封装胶中夹杂着一个黑色异物,用扫描电镜和能谱仪分析异物的成分,确认其主要成分是铝(Al)、碳(C)、氧(O)和少量杂质元素。测试结果结合用户反馈的故障背景,得知异物是在封装过程中引入的。
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