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(guān),下面我們就一起來(lái)探討一下。LED可以與哪些化學(xué)品,一起使用,哪些類(lèi)型的灌封膠?能不能灌膠?灌膠對LED有什么影響?
在化學(xué)品影響LED的案例:
?、艑Σ涣紭悠稬ED透鏡進(jìn)行EDS分析結果如下圖:
?、茖Σ涣紭悠稬ED Silicone 進(jìn)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(gè)電路板,結果發(fā)現存在潛在的化學(xué)污染物,即有一個(gè)粘接透鏡的涂層出現在LED元件附近(如上述透鏡),LED與這個(gè)粘接涂層發(fā)生了不利于LED的化學(xué)作用。這種化學(xué)物質(zhì)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(xué)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(jīng)均勻混合后注入模具中,在一定的溫度條件下固化一段時(shí)間就成型了。在固化過(guò)程中,矽氧烷不會(huì )形成任何固定的形狀或結構,相反,它們固化成不同長(cháng)度和形狀各異的隨機形狀。這樣就產(chǎn)生了輕微凝膠狀和具有彈性的有機矽。也就是說(shuō),這些有機矽材料充滿(mǎn)小孔,因此有機矽具有透氣性和透濕性。燈泡,或其它固態(tài)照明燈具產(chǎn)品中經(jīng)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(guò)程中,在升高的溫度影響下,這些揮發(fā)性有機化物材料就會(huì )揮發(fā)出氣體。
揮發(fā)性氣體的滲透和可靠性變化過(guò)程:
在密閉的環(huán)境中(如下面的二次光學(xué)或夾具蓋),任何類(lèi)型的揮發(fā)性有機化合物將環(huán)繞并擴散到具有多孔質(zhì)的有機矽封裝的LED中。在矽膠內部的揮發(fā)性有機化合物會(huì )占據相互交織的矽氧烷鏈內的空隙中。伴隨著(zhù)熱和LED發(fā)射的高能光子,揮發(fā)性化合物會(huì )變色并阻擋LED發(fā)射的光。這種變色通常發(fā)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(zhù)發(fā)光顏色的變化和光通量的衰減,甚至死燈;
(2)根據不同揮發(fā)性有機化合物的性質(zhì)(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(huì )發(fā)生在幾個(gè)小時(shí)內或幾個(gè)星期不等。
(3)發(fā)生這種可靠性失效現象的LED產(chǎn)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(huì )發(fā)生,因為這些顏色的光是低能量的波長(cháng),因此需要更長(cháng)的時(shí)間才會(huì )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(gè)揮發(fā)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(fā)物,不會(huì )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(jìn)行老化,這樣擴散到LED內部的氣體將又揮發(fā)出來(lái),并有可能恢復原來(lái)狀態(tài),這就是為什么很多不是在密封的環(huán)境下試驗的LED很少或幾乎不會(huì )發(fā)生類(lèi)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(fā)性有機化合物(不光是揮發(fā)出有顏色的,大多是揮發(fā)出無(wú)色的氣體),可以破壞封裝膠,使其膨脹和開(kāi)裂,使LED不能承受的,由于封裝膠的膨脹和開(kāi)裂會(huì )扯斷封裝內部金線(xiàn),從而造成閃爍、死燈等不良現象。
化學(xué)品選擇注意事項:
在選取燈具使用的材料時(shí),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(xué)品,任何會(huì )接觸到LED的化學(xué)品都要慎重考慮,即使是電路板,隨著(zhù)工作溫度的升高,也會(huì )釋放出可能對LED有損傷的氣體。
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