由封裝膠引起的LED燈珠異常問題分析
由于高可靠性與極佳的顯色性,LED技術(shù)開始成為了目前照明領(lǐng)域中的主流技術(shù),但高可靠性并不意味著LED產(chǎn)品不會損壞,在實際應(yīng)用中LED的關(guān)鍵器件LED燈珠還是會出現(xiàn)變色問題的。本文就將針對由于封裝膠引起的LED燈珠變色問題進行分析。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201808/386663.htm封裝膠中殘留外來異物
圖1
一般來說,如果是由于封裝膠中存留的外來物引起的燈珠異常,會導(dǎo)致燈珠的外觀呈現(xiàn)黑色。揭開封裝膠,發(fā)現(xiàn)有一個黑色異物夾雜在封裝膠內(nèi),用掃描電鏡及能譜儀(SEMEDS)對異物進行成分分析,確認其主成分為鋁(Al)、碳(C)、氧(O)元素,還含有少量的雜質(zhì)元素,測試結(jié)果如圖1所示。結(jié)合用戶反饋的失效背景可知,該異物是在封裝過程中引入的。
封裝膠受化學(xué)物質(zhì)侵蝕發(fā)生膠體變色
圖2
這種情況一般發(fā)生在玻璃光管燈當中。內(nèi)部的LED燈帶使用單組份室溫固化硅橡膠粘結(jié)固定在玻璃管上,固膠部位燈帶上的LED燈珠出現(xiàn)發(fā)黃變暗現(xiàn)象。失效燈珠封裝膠的材質(zhì)為硅橡膠,使用SEMEDS測試封裝膠的元素成分,發(fā)現(xiàn)其比正常燈珠封裝膠成分多檢出了硫(S)元素,測試結(jié)果如圖2所示。
通常硫磺、有機二硫化物和多硫化物等含硫物質(zhì)可以作為硫化劑,使橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng),從而使橡膠的結(jié)構(gòu)改變,呈現(xiàn)出顏色發(fā)黃變暗、熱分解溫度升高的現(xiàn)象。
通過TGA測試燈珠封裝膠體的熱分解溫度可知,失效燈珠封裝膠在失重2%、5%、10%、15%和20%時的溫度均比同批次良品封裝膠相同失重量的溫度高出25℃以上,封裝膠熱分解曲線如下圖所示,證實了封裝膠因發(fā)生硫化交聯(lián)導(dǎo)致其熱分解溫度升高的現(xiàn)象。使用ICPOES進一步對起固定作用的單組份固化硅橡膠進行化學(xué)成分分析,檢出其中含有約400ppm的硫(S)元素。
(a)失效品
(b)良品
圖3
通過分析可得知,LED燈珠發(fā)黃的主要原因是由于化學(xué)氣體的揮發(fā)導(dǎo)致的,玻璃燈管內(nèi)粘結(jié)固定用的單組份室溫固化硅橡膠在固化過程中揮發(fā)出的含硫(S)的氣體侵入到了LED封裝膠中,使封裝膠發(fā)生了進一步的硫化交聯(lián)反應(yīng),而再次硫化交聯(lián)導(dǎo)致封裝膠體變黃變暗。后續(xù)用戶改用未使用單組份固化硅橡膠的塑料燈管則未出現(xiàn)燈珠變色的現(xiàn)象。因此,LED生產(chǎn)方在產(chǎn)品設(shè)計選材和制造時應(yīng)考慮產(chǎn)品各部件所用不同材料相互間的匹配性,避免因材料的不兼容而導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)可靠性問題。
以上兩點就是在封裝膠過程中可能引起燈珠異常的兩個方面,本文針對這兩個方面,結(jié)合圖文的形式進行了不同的講解。在設(shè)計過程中遇到LED燈珠損壞問題的朋友,不妨花上幾分鐘來閱讀本文,相信會有意想不到的收獲。
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