影响LED照明灯具寿数的要素许多,除了最常见的散热不良之外,依据运用上的经历构成LED死灯或光衰,变色的原因还有因制造进程中化学物质的污染而构成:
关于下流的运用端,除了恰当的散热处理之外,别的在灯具拼装的制程中,或制造制程的化学添加物皆须避免所谓化学物质不兼容九LED照明灯具中不兼容的蒸发性有机化合物,能够很快危害任何制造商的LED。这种化学物质不兼容往往是一个部分现象,产生在升高的温度下,且在具有很少或没有空气活动的密封灯具中。
通过LED封装厂的测验发现一些已知很简单影响LED正常功用的化学品,用户端最好是树立一个完善的化学不兼容的测验评价系统。有了恰当的防备办法,规划和测验,影响能够被最小化或直至根绝。
规划者应该充分考虑最大极限地削减化学物质之间的影响(主要是LED的一次光学透镜Molding胶与在电子拼装和灯具中用到的各种化学品),因这些物品调配在一同或许会危害LED的光输出功率,乃至会使LED产生永久性失效现象(如死灯、变色、暗光等等)。因为化学不兼容性和过高的LED封装温度致使LED失效的成果是相同的:即光通量衰减、色温漂移。
LED能够与哪些化学品,一同运用,哪些类型的灌封胶?能不能灌胶?灌胶对LED有什么影响?
在化学品影响LED的事例:
1、对不良样品LED透镜进行EDS剖析成果如下图:
2、对不良样品LEDSilicone进行EDS要素剖析成果有Na和Cl等反常元素呈现如下表:
核对这个电路板,成果发现存在潜在的化学污染物,即有一个粘接透镜的涂层呈现在LED元件邻近(如上述透镜),LED与这个粘接涂层产生了不利于LED的化学效果。这种化学物质与LED封装本体不兼容,致使LED呈现了永久性失效现象。因而了解和避免这些LED与灯具中用到的化学品的不兼容性是极其重要的。
有机硅胶(Silicone,硅)是各种大功率LED上运用的有机硅资料,如CreeXPE的LED。经均匀混合后注入模具中,在必定的温度条件下固化一段时刻就成型了。在固化进程中,硅氧烷不会构成任何固定的形状或结构,相反,它们固化成不同长度和形状各异的随机形状。这样就产生了细微凝胶状和具有弹性的有机硅。也便是说,这些有机硅资料充溢小孔,因而有机硅具有透气性和透湿性。灯泡,或其它固态照明灯具产品中常常运用的灌封化合物资料,如灌封胶、皮圈、垫片,在拼装或加工进程中,在升高的温度影响下,这些蒸发性有机化物资料就会蒸宣布气体。
蒸发性气体的浸透和可靠性改变进程:
在密闭的环境中(如下面的二次光学或夹具盖),任何类型的蒸发性有机化合物将盘绕并分散到具有多孔质的有机硅封装的LED中。在硅胶内部的蒸发性有机化合物会占有相互交织的硅氧烷链内的空地中。伴跟着热和LED发射的高能光子,蒸发性化合物会变色并阻挠LED发射的光。这种变色一般产生在LED芯片正上方的外表,因为这是温度和磁通密度最高的方位。
下图标明的是蒸发性有机化合物在硅占有的空地中,跟着热和光子能量的效果,成果蒸发性有机化合物产生变色现象:
有机硅链
可靠性失效现象的一般规则:
1、伴跟着发光色彩的改变和光通量的衰减,乃至死灯;
2、依据不同蒸发性有机化合物的性质(例如,分子的巨细或其对热的敏感性),这种可靠性失效现象会产生在几个小时内或几个星期不等。
3、产生这种可靠性失效现象的LED产品一般都是蓝光LED或选用蓝光芯片与萤光粉封装的白光LED。
4、红光、琥珀光或绿光LED很少或简直不会产生,因为这些色彩的光是低能量的波长,因而需求更长的时刻才会有反响。
灌封胶对LED的不良影响:
如上面的图示所述,LED芯片上方封装胶的变色是因为一个蒸发性有机化合物释放出色彩昏暗的气体,并从外部分散到有机硅氧烷封装的LED零组件内部。
在大多数情况下,这些浸透到有机硅封装胶分子的空地中的蒸发物,不会损坏聚硅氧烷自身的功用。在此种情况下,假如去除上述已变色的LED上面的的光和密封盖,而且继续进行老化,这样分散到LED内部的气体将又蒸宣布来,并有或许康复本来状况,这便是为什么许多不是在密封的环境下实验的LED很少或简直不会产生相似变色现象。
但是,作为灯具规划者要特别留意的是,有适当一部分蒸发性有机化合物(不光是蒸宣布有色彩的,大多是蒸宣布无色的气体),能够损坏封装胶,使其胀大和开裂,使LED不能接受的,因为封装胶的胀大和开裂会扯断封装内部金线,然后构成闪耀、死灯等不良现象。
化学品挑选留意事项:
在选取灯具运用的资料时,特别需求考虑选用的灌封胶、粘接胶、导热膏、焊剂和剩余化学品,任何会触摸到LED的化学品都要慎重考虑,即使是电路板,跟着工作温度的升高,也会释放出或许对LED有损害的气体。
因而出产前的测验能够协助防备意想不到的问题产生。
通过实验测验发现下列化学品对LED是有害的,在LED的灯具中,即使是少数的这些化学物质的气体也或许会使LED变色或损坏:
通过实验发现,现在市场上所用的灌封胶或多或少都简单发现会有一些对LED封装本体产生化学反响的物质或含有对封装密封性结构产生影响的化学物质。
从EDS元素剖析,咱们发现银层变黑的部分呈现了硫(S)元素,而银层正常部分则没有硫(S)元素,因而,此类银变色归于硫化,硫(S)元素是此类银变色的元凶巨恶。
构成LED银变色要素的来历:
借由对LED呈现银变色的不良样品和良品进行检测、发现LED银变色常常在用户端产生。
经检测到的事例如下所示:
不良MCPCB检测事例:
1、刮除MCPCB上防焊白油后,检测MCPCB铜箔元素成分,元素EDS剖析成分份额如下:
从上述测验数据可得出结论:刮除MCPCB板材外表白油,检测到铜箔硫(S)的含量显着,且不同测验点硫(S)含量也不相同。
2、对MCPCB线路板上焊盘进行检测,EDS剖析如下,以下是焊盘的测验成果所含元素份额:
焊盘区检测
借由上述对用户端MCPCB板材进行EDS剖析,检测铜箔(刮掉外层白油)和焊盘区,发现在白油板与铜层相连的方位,其含硫量十分高,含量高达1.58%-3.27%左右,焊盘区硫的含量更高达3.55%,而洁净的铜箔层则无硫成分。由此标明MCPCB板材中的硫进入LED内产生了硫化反响,因为不同部位硫含量存在差异,故硫化的严峻程度并不共同。
以上仅仅所用的资猜中的一种,实际上运用到的资料有些是与LED不兼容的,但因为在规划的时分,评价中的缺点存在,故而呈现了与LED的不兼容现象,致使呈现银变色现象,最终呈现了色温漂移,光通量下降的现象。
LED运用上应留意的事项:
归纳上述反响原理和剖析情况,列举出以下在LED运用上应留意的事项:
1、车间环境最好确保在温度30度以下/湿度40%RH-60%RH范围内(可选用温湿度计监测环境改变),而且触摸LED查看时需戴手套或手指套,包装袋开口后应及时封口,避免脚位氧化。
2、避免LED暴露在偏酸性(PH<7)的车间环境中,关于收购的其它LED拼装配套的物料,可要求出产厂家供给原物料的MSDS陈述(物质安全数据表),承认其间是否含硫、(如MCPCB板材、橡胶手套、橡皮筋、硫磺香皂中均含有硫)、卤素类物质(如玻璃胶、低端的双组分树脂胶),以避免其与LED资料产生化学或物理反响,例如LED与含硫、含卤物质触摸或存于酸性环境下,极易构成LED产品镀银层腐蚀、LED硅胶、萤光粉物料功能产生变异,然后导致LED光电功能的失效。
3、用户端须特别留意出产进程中硫的防护处理,并选用有质量确保的MCPCB板材和锡膏及其他配套辅料(不含硫、卤素等或者是含量低于安全规范)。从曩昔产生的几起事例中的MCPCB板材进行的EDS剖析来看,市面上出产的许多板材均残留有不同含量的硫,虽然MCPCB出产厂家在制程制程中会清洗板材,来消除含硫、含酸化学溶剂的残留,但一般的出产制程较难彻底消除洁净,对此,需求对MCPCB板残硫量进行质量管控,一般以MCPCB铜箔上硫(S)的含量最高不超越0.5%为上限规范。
4、LED在进行贴片(SMT)时,能够借由以下暂时办法来进行防备:
高温下硫的特性较为活泼,可在外表贴装前预先将MCPCB板过一次高温回流焊炉(230度左右)再做外表清洁(可用医用酒精等等)处理(若条件不允许的情况下,可直接进行贴装前的MCPCB外表清洁)以下降MCPCB焊盘和表层的硫含量。
定时清洁回流焊炉和除湿用的烤箱削减硫或卤素的含量;操控LED或含LED的组件在銲接、处理和运用时的车间环境,操控硫或卤素的含量。
5、LED在焊接与处理进程中,请不要运用含有硫或卤素的辅料(如橡胶手套、橡胶手指套、橡皮筋、填充胶玻璃胶、热熔胶等等)触摸LED。