Analýza příčin změny barvy korálků LED lampy a preventivní opatření
Jako čtvrtá generace zdrojů zeleného osvětlení jsou LED široce používány v osvětlení, dekorativním osvětlení krajiny, automobilové elektronice a dalších oblastech. Během používání však korálky LED lamp často zaznamenají změnu barvy, což vede ke snížení světelné účinnosti, posunu teploty barev a zhoršené kvalitě světelného výkonu, což má vážný dopad na životnost a spolehlivost produktu. Na základě výzkumu Cai Yingyinga a dalších tento článek systematicky analyzuje základní příčiny změny barvy korálků LED lampy a navrhuje odpovídající preventivní opatření.
I. Základní struktura korálku LED lampy
Typická LED žárovka (s použitím a3528 bílá LED jako příklad) se skládá hlavně z následujících částí:
LED čip: Světlo-emitující jádro, které provádí elektro-optický převod přes PN přechod.
Lepení drátů: Kovové dráty spojující čip s vodiči.
Matice-Připevněte lepidlo: Upevňuje čip na vodicí rám.
Fosfor: Umožňuje konverzi vlnové délky, např. smíchání modrého-excitovaného žlutého světla za účelem vytvoření bílého světla.
Zapouzdřující prostředek: Chrání čip a fosfor, obvykle vyrobený z epoxidové pryskyřice nebo silikonu.
Olověný rám: Podporuje čip a slouží jako elektrická vodivá struktura, často vyrobená z postříbřené-mědi.
Abnormality v kterékoli z těchto částí mohou vést k selhání zabarvení celé lampy.
II. Hlavní příčiny změny barvy korálků LED lampy
1. Problémy se zapouzdřovací látkou
(1) Zbytky cizích látek v zapouzdřovací látce
Pokud se během výrobního procesu do zapouzdřující látky přimíchají cizí nečistoty, může to způsobit lokální změnu barvy. V jednom případě byla uvnitř zapouzdření nalezena černá cizí hmota, přičemž analýza SEM & EDS ukázala, že jejími hlavními složkami byly Al, C a O. Tyto nečistoty mohly pocházet z prachu ve výrobním prostředí, částicemi opotřebení zařízení nebo kontaminací surovin. Cizí látka mění cestu lomu a prostupu světla a způsobuje lokální ztmavnutí nebo změnu barvy.
(2) Chemická eroze vedoucí k odbarvení zapouzdřující látky
Pokud je kulička LED lampy vystavena v prostředí použití určitým těkavým chemikáliím, může zapouzdření podléhat chemickým reakcím a změnit barvu. Například:
Ve skleněné trubici byla k upevnění LED pásku použita-silikonová pryž vulkanizovaná při pokojové teplotě (RTV). Plyn obsahující síru, který se během vytvrzování odpařil, způsobil sekundární vulkanizaci zapouzdřeného materiálu LED, který jej změnil na žlutou.
Analýza TGA ukázala, že teplota tepelného rozkladu neúspěšné enkapsulační látky byla o více než 25 stupňů vyšší než u normálních vzorků, což naznačuje, že došlo k zesíťovací reakci.
ICP-OES detekoval asi 400 ppm síry ve fixačním lepidle, což potvrdilo síru jako hlavní příčinu změny barvy.
Doporučení: Při navrhování produktu vyhodnoťte kompatibilitu všech materiálů, které přicházejí do styku, a vyhněte se použití pomocných materiálů obsahujících reaktivní prvky, jako je síra nebo chlór.
2. Sedimentace fosforu
Nerovnoměrná distribuce fosforu v zapouzdřovací látce může vést k posunu barevné teploty a lokalizovanému odbarvení. V jednom případě se korálky LED lamp uložené ve skladu změnily z oranžové na světle žlutou. Analýza odhalila:
Na povrchu olověného rámu vadných kuliček byly nalezeny průhledné částice. Analýza složení ukázala přítomnost stroncia (Sr), barya (Ba) a dalších prvků pocházejících z fosforů na bázi silikátů-.
Povrch olověného rámu normálních korálků byl čistý, obsahoval pouze stříbro a malé množství uhlíku.
Sedimentace fosforu mění dráhu světla a způsobuje rozptyl a barevné abnormality.
Doporučení:
Optimalizujte poměr a viskozitu fosforu a zapouzdřovací látky.
Zlepšete procesy dávkování a vytvrzování, abyste zabránili sedimentaci.
Vyberte fosforové materiály s lepšími adhezními vlastnostmi.
3. Problémy s hlavním rámem
(1) Kontaminace povrchu olověného rámu
Během procesu SMT může nadměrné množství pájky (např. slitina cínu{2}}olova) nasát kolíky na povrch olověného rámu a vytvořit krycí vrstvu. V jednom případě byly detekovány prvky Sn a Pb na povrchu olověného rámečku odbarvené kuličky, což potvrdilo kontaminaci pájením. Tyto kovové povlaky mění charakteristiky odrazu světla a způsobují vizuální změnu barvy.
(2) Koroze olověného rámu
Pokud se postříbření na olověném rámu dostane do kontaktu s korozivními prvky, jako je síra nebo chlór, dojde k chemickým reakcím, při kterých se vytvoří tmavé látky, jako je sulfid stříbrný nebo chlorid stříbrný. V případě selhání:
Povrch olověného rámu zčernal a EDS detekovala vysoký obsah síry.
Stříbření vykazovalo uvolněnou, zkorodovanou morfologii.
Koroze se může urychlit za podmínek vysoké teploty a vysoké vlhkosti.
Zdroje koroze:
Nečistoty v samotných materiálech.
Kontaminace vnesená během výrobního procesu.
Přítomnost korozivních plynů v prostředí použití.
(3) Špatná kvalita pokovení olověného rámu
Kvalita pokovení přímo určuje odolnost proti korozi a odrazivost olověného rámu. V jednom případě dosáhla míra změny barvy kuliček lampy po stárnutí 30 %. Analýza nalezena:
Pokovení na neúspěšných olověných rámech bylo volné a porézní.
AES analýza detekovala nikl na povrchu stříbrné vrstvy, což ukazuje na difúzi spodní vrstvy niklu.
Hlavní příčinou byla nestejnoměrná tloušťka pokovení a nehustá -struktura.
Typická struktura pokovení: Měděný substrát → Niklování (bariérová vrstva) → Stříbření (reflexní vrstva). Špatná kvalita pokovení snadno vede k difúzi niklu a zčernání stříbrné vrstvy.
III. Preventivní opatření a návrhy na zlepšení
1. Výběr materiálu a testování kompatibility
Vybírejte typy zapouzdření odolné proti vulkanizaci a žloutnutí.
Vybírejte fosfory s nízkou sedimentací a vysokou stabilitou.
Zajistěte, aby pokovení olověného rámu splňovalo normy pro hustotu, jednotnost a bez vad.
2. Řízení procesu
Udržujte vysokou čistotu v obalovém prostředí, abyste zabránili vniknutí cizích látek.
Přísně kontrolujte množství pájecí pasty ve svařovacím procesu, aby se zabránilo vzlínání.
Optimalizujte teplotu a dobu vytvrzování, abyste zabránili zbytkovým těkavým látkám.
3. Zlepšení kvality hlavního rámu
Vyberte základní materiály odolné proti korozi-, jako jsou- vysoce čisté slitiny mědi.
Zajistěte, aby výsledkem procesu galvanizace byly husté, rovnoměrně silné vrstvy.
Na postříbření naneste prostředky proti zašpinění{0}} (např. ochranné nátěry).
4. Design a používání produktu Environment Management
Vyhněte se kontaktu mezi LED a materiály obsahujícími síru nebo chlór, jako jsou některá lepidla nebo těsnění.
Zvyšte utěsnění a ochranu při použití v prostředí s vysokou teplotou a vlhkostí.
Proveďte testy urychleného stárnutí, abyste včas identifikovali potenciální rizika změny barvy.
IV. Závěr
Změna barvy korálků LED lampy je důsledkem více faktorů působících společně. Mezi hlavní příčiny patří:
Abnormality zapouzdření: Inkluze cizích látek, chemická eroze.
Sedimentace fosforu: Nerovnoměrné rozložení způsobující rozptyl.
Problémy s hlavním rámem: Znečištění, koroze, špatná kvalita pokovení.
Prostřednictvím přísného výběru materiálu, kontroly procesu a kontroly kvality lze účinně zabránit změně barvy korálků LED lampy, což zvyšuje spolehlivost produktu. V budoucnu, jak se LED vyvíjejí směrem k vyššímu výkonu a účinnosti, budou požadavky na obalové materiály a procesy přísnější, což si vyžádá neustálou optimalizaci a technický vývoj.
Tento článek je převzat z Cai Yingyingovy „Analýzy důvodů změny barvy korálků LED lampy“ pro technickou výměnu a odkaz. Praktická aplikace by měla zahrnovat hodnocení založené na konkrétních produktech a procesech.
Tel/Whatsapp:+8619972563753
E-mail:bwzm12@benweilighting.com
Skype: bwzm32
Web: https://www.benweilight.com/
