J9九游会AG

LED灯珠行业小知识

了解最(zui)新公司动态及行业资讯

当前位置:J9九游会AG首页 >资讯中心>LED灯珠行业小知识
全部 132 公司&行业动态 6 LED灯珠行业小知识 115 LED灯珠产品应用领域 11

这6个原因容易引起LED灯珠变色,值得注意!

来源: LED灯珠厂家   作者:J9九游会AG光电   时间:2022-03-10   访问量:1273

LED即为发(fa)光二极管,是一种将(jiang)电能转化为光能的(de)半导(dao)体固体发(fa)光器(qi)件(jian),其(qi)核心是PN结(jie),它除了具(ju)有一般(ban)PN结(jie)的(de)正向导(dao)通、反向截(jie)止和击穿(chuan)特性外(wai),在一定条件(jian)下,它还具(ju)有发(fa)光特性。图(tu)1为某公司生产的(de)3528型白光LED灯珠(zhu)的(de)代表性外(wai)观(guan)图(tu),其(qi)结(jie)构(gou)主要包含以(yi)(yi)下几个部(bu)分(fen):引线、支架、封(feng)(feng)装胶、键合丝(si)、LED芯片、固晶胶和荧光粉。LED灯珠(zhu)变色(se)失效与(yu)其(qi)材料、结(jie)构(gou)、封(feng)(feng)装工艺(yi)和使(shi)用条件(jian)密切相关,以(yi)(yi)下将(jiang)通过具(ju)体的(de)案例来对其(qi)变色(se)原(yuan)因进行分(fen)析。

一、封装(zhuang)胶原因

1、封装胶中残留外(wai)来(lai)异物

失(shi)效灯珠的外(wai)观(guan)呈现局(ju)部(bu)变色发黑,如(ru)(ru)图(tu)2所示。揭(jie)开(kai)封(feng)装胶,发现有(you)一个黑色异(yi)物夹杂在(zai)封(feng)装胶内,用扫描(miao)电镜及能谱仪(SEM&EDS)对(dui)异(yi)物进行成分(fen)分(fen)析,确认其主成分(fen)为铝(Al)、碳(C)、氧(O)元素,还含有(you)少量的杂质元素,测试结果如(ru)(ru)图(tu)3所示。结合用户反馈(kui)的失(shi)效背景可知,该异(yi)物是在(zai)封(feng)装过程中引(yin)入的。

2、封(feng)装胶受化学物质侵蚀(shi)发生胶体变(bian)色

失效(xiao)(xiao)品为(wei)玻(bo)璃(li)(li)光管(guan)(guan)灯(deng),内部的(de)LED灯(deng)带使用(yong)单(dan)组份(fen)室温(wen)固(gu)(gu)化硅(gui)橡胶(jiao)粘结(jie)固(gu)(gu)定在玻(bo)璃(li)(li)管(guan)(guan)上,固(gu)(gu)胶(jiao)部位灯(deng)带上的(de)LED灯(deng)珠出现(xian)(xian)发黄变暗现(xian)(xian)象。失效(xiao)(xiao)灯(deng)珠封装胶(jiao)的(de)材质为(wei)硅(gui)橡胶(jiao),使用(yong)SEM&EDS测试(shi)封装胶(jiao)的(de)元素(su)成分,发现(xian)(xian)其比正常灯(deng)珠封装胶(jiao)成分多(duo)检出了硫(S)元素(su),测试(shi)结(jie)果如图4所示。

通(tong)常硫(liu)磺(huang)、有(you)机二硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物和(he)多硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物等含(han)硫(liu)物质可以作(zuo)为(wei)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)剂,使橡(xiang)胶发(fa)(fa)生硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)交(jiao)联反应,从而使橡(xiang)胶的(de)(de)结(jie)构改变,呈现(xian)出颜色发(fa)(fa)黄变暗、热分(fen)解温(wen)(wen)(wen)度升高的(de)(de)现(xian)象(xiang)。通(tong)过(guo)TGA测试灯(deng)珠封(feng)装胶体的(de)(de)热分(fen)解温(wen)(wen)(wen)度可知(zhi),失(shi)效灯(deng)珠封(feng)装胶在失(shi)重(zhong)2%、5%、10%、15%和(he)20%时(shi)的(de)(de)温(wen)(wen)(wen)度均比同批(pi)次良品封(feng)装胶相(xiang)同失(shi)重(zhong)量(liang)的(de)(de)温(wen)(wen)(wen)度高出25℃以上(shang),封(feng)装胶热分(fen)解曲线如图5所示,证(zheng)实(shi)了封(feng)装胶因发(fa)(fa)生硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)交(jiao)联导致其热分(fen)解温(wen)(wen)(wen)度升高的(de)(de)现(xian)象(xiang)。使用ICPOES进一步对起固定(ding)作(zuo)用的(de)(de)单组份(fen)固化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)橡(xiang)胶进行(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)学成分(fen)分(fen)析,检出其中含(han)有(you)约400ppm的(de)(de)硫(liu)(S)元素。

由此可知,LED灯(deng)(deng)珠发(fa)黄(huang)变(bian)暗的(de)(de)原因为(wei)玻璃灯(deng)(deng)管内粘(zhan)结固(gu)定用(yong)的(de)(de)单(dan)组(zu)份室温固(gu)化(hua)(hua)硅橡胶(jiao)在(zai)固(gu)化(hua)(hua)过(guo)程中挥发(fa)出的(de)(de)含硫(S)的(de)(de)气体(ti)侵(qin)入(ru)到了(le)LED封(feng)(feng)装(zhuang)胶(jiao)中,使封(feng)(feng)装(zhuang)胶(jiao)发(fa)生了(le)进一(yi)步的(de)(de)硫化(hua)(hua)交(jiao)(jiao)联反(fan)应(ying),而再次硫化(hua)(hua)交(jiao)(jiao)联导(dao)致封(feng)(feng)装(zhuang)胶(jiao)体(ti)变(bian)黄(huang)变(bian)暗。后续用(yong)户改用(yong)未使用(yong)单(dan)组(zu)份固(gu)化(hua)(hua)硅橡胶(jiao)的(de)(de)塑料(liao)灯(deng)(deng)管则(ze)未出现(xian)灯(deng)(deng)珠变(bian)色(se)的(de)(de)现(xian)象(xiang)。因此,LED生产方在(zai)产品设计选材(cai)和(he)制造时应(ying)考虑产品各部件所用(yong)不同材(cai)料(liao)相互(hu)间的(de)(de)匹配性(xing),避免因材(cai)料(liao)的(de)(de)不兼(jian)容而导(dao)致后续出现(xian)可靠性(xing)问题。

LED 灯珠 (3528) 代表外观图

图 1 LED 灯(deng)珠 (3528) 代表外观图

二、荧光粉沉降(jiang)

灯(deng)珠(zhu)装(zhuang)配成LED灯(deng)具后在仓库储存时(shi),发(fa)生(sheng)了色(se)温漂移失效(xiao),失效(xiao)LED灯(deng)珠(zhu)的封(feng)装(zhuang)胶由橙色(se)变(bian)为浅黄色(se),对其进行I-V特性测试,发(fa)现灯(deng)珠(zhu)可以(yi)正(zheng)常点亮(liang),且I-V曲线正(zheng)常,只(zhi)是出光亮(liang)度发(fa)生(sheng)改变(bian)。取一些失效(xiao)灯(deng)珠(zhu),以(yi)机械开(kai)封(feng)方式取出封(feng)装(zhuang)胶,发(fa)现支架(jia)表面(mian)均残留有(you)透明颗(ke)粒物,使用SEM&EDS测试颗(ke)粒物成分(fen),结果显示其含有(you)高含量的锶(Sr)元素,如图(tu)6所示;而封(feng)装(zhuang)胶与支架(jia)接触面(mian)也检出了高含量的锶(Sr)元素和钡(Ba)元素,如图(tu)7所示。

与(yu)之相(xiang)比,良品灯珠(zhu)开封后,支架表(biao)面较(jiao)干净,表(biao)面主成分(fen)为银(yin)(Ag)和(he)少量的(de)(de)碳(C)元(yuan)(yuan)素(su)(su),未检出锶(Sr)元(yuan)(yuan)素(su)(su),且在其封装(zhuang)胶与(yu)支架的(de)(de)接触面上(shang)也未检出锶(Sr)和(he)钡(Ba)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。通(tong)过测试失效品和(he)良品灯珠(zhu)封装(zhuang)胶的(de)(de)截(jie)面成分(fen)得知,二者所(suo)用的(de)(de)荧(ying)光(guang)粉(fen)的(de)(de)成分(fen)相(xiang)同,均为钇(yi)铝石榴(liu)石(主要(yao)成分(fen)为氧(O)、铝(Al)和(he)钇(yi)(Y))与(yu)硅(gui)酸锶钡(主要(yao)成分(fen)为碳(C)、氧(O)、硅(gui)(Si)、锶(Sr)、钡(Ba)和(he)钙(Ca))混合荧(ying)光(guang)粉(fen)。

因(yin)此,LED灯珠的失效原因(yin)为所使(shi)用的硅(gui)酸(suan)盐荧光粉沉降(jiang)到了(le)封装胶(jiao)底部(bu)及(ji)支架表层,致(zhi)使(shi)因(yin)光折射规律不一致(zhi)而(er)发(fa)生色散现(xian)象(xiang),导致(zhi)色温漂(piao)移,同时(shi)发(fa)生灯珠变色现(xian)象(xiang)。

b EDS能谱图

图 2 封装胶异物成分(b EDS能谱图(tu)

三、支架(jia)原(yuan)因

1、异物污染支(zhi)架

失效灯珠一侧变色,揭开封装胶后(hou)可(ke)以看到变色部(bu)位(wei)的(de)支(zhi)(zhi)(zhi)架的(de)表面(mian)覆盖(gai)了一层(ceng)异物,对异物进行元(yuan)素(su)成(cheng)分(fen)测试,显示(shi)其主(zhu)成(cheng)分(fen)为锡(xi)(Sn)、铅(qian)(Pb)元(yuan)素(su),测得的(de)结果如图(tu)8所示(shi)。揭开灯珠变色部(bu)位(wei)外围的(de)白色塑胶,在与(yu)白色塑胶接触的(de)支(zhi)(zhi)(zhi)架表面(mian)也(ye)检出了锡(xi)(Sn)、铅(qian)(Pb)成(cheng)分(fen)。由(you)于(yu)异物覆盖(gai)部(bu)位(wei)的(de)支(zhi)(zhi)(zhi)架与(yu)灯珠一侧的(de)引脚相连(lian),而引脚采用锡(xi)铅(qian)焊接。

显而易见,如果灯珠(zhu)在进行表面(mian)贴(tie)装(zhuang)时,引脚(jiao)沾附(fu)了(le)多余的锡膏,则在焊(han)(han)接时,熔化的焊(han)(han)料(liao)会沿(yan)着引脚(jiao)爬升(sheng)至与(yu)之相连的支(zhi)架表面(mian),形成(cheng)覆盖层(ceng)。因此,此案例中LED灯珠(zhu)失效的原(yuan)因是LED灯珠(zhu)在进行组装(zhuang)焊(han)(han)接时,引脚(jiao)焊(han)(han)接部位的焊(han)(han)料(liao)进入了(le)支(zhi)架表面(mian),形成(cheng)了(le)覆盖物,从(cong)而导致了(le)灯珠(zhu)变色。

2、支架腐(fu)蚀

失效(xiao)LED灯珠(zhu)的中(zhong)间部(bu)位变色发(fa)(fa)黑,开封后将(jiang)其(qi)放在光学(xue)显(xian)微镜下(xia)观察,发(fa)(fa)现整个支(zhi)架的表(biao)面(mian)明显(xian)地变黑,使用(yong)SEM&EDS测试发(fa)(fa)黑支(zhi)架的成分(fen),结果显(xian)示,除(chu)了(le)正常(chang)的材(cai)质成分(fen)外,发(fa)(fa)黑支(zhi)架中(zhong)还具(ju)有(you)较高含(han)量(liang)的腐(fu)蚀性(xing)硫(S)元(yuan)素(su)(su),而支(zhi)架表(biao)面(mian)镀(du)银层(ceng)局部(bu)也呈(cheng)现出疏(shu)松(song)的腐(fu)蚀形貌,如(ru)图(tu)9所示。通常(chang)LED灯珠(zhu)在生产过程中(zhong),由(you)于材(cai)料自身不纯或工(gong)艺过程污染等原(yuan)因(yin)引入硫(S)、氯(Cl)等腐(fu)蚀性(xing)元(yuan)素(su)(su)时,在一(yi)定条件下(xia)(如(ru)高温、水汽残留等),其(qi)金属支(zhi)架极易发(fa)(fa)生腐(fu)蚀,导致灯珠(zhu)出现变色、漏电等失效(xiao)现象。

3、支架镀(du)层质量差

LED灯珠点亮老化后出现(xian)(xian)变色发(fa)黑现(xian)(xian)象,且失(shi)效(xiao)率高(gao)达30%。去掉灯珠表(biao)(biao)面的封装胶后,发(fa)现(xian)(xian)支(zhi)架(jia)表(biao)(biao)层银镀层失(shi)去原(yuan)有的光亮,呈(cheng)现(xian)(xian)灰(hui)色。使用SEM观(guan)察支(zhi)架(jia)表(biao)(biao)层微观(guan)形貌,发(fa)现(xian)(xian)与未装配(pei)的半成(cheng)品支(zhi)架(jia)相(xiang)比,LED失(shi)效(xiao)灯珠的支(zhi)架(jia)表(biao)(biao)面银层疏松且有较多(duo)的孔洞,如图11a所示。

将半(ban)成品(pin)(pin)支(zhi)架和(he)失效LED制作成切片(pian),观察其截面镀(du)(du)层(ceng)质(zhi)量,发现(xian)支(zhi)架镀(du)(du)层(ceng)结构为铜镀(du)(du)镍再镀(du)(du)银(yin),与半(ban)成品(pin)(pin)相比(bi),失效品(pin)(pin)支(zhi)架的镍镀(du)(du)层(ceng)变薄(bo),表(biao)(biao)层(ceng)银(yin)层(ceng)变得疏松,且镍银(yin)镀(du)(du)层(ceng)界限变得模糊,样品(pin)(pin)的支(zhi)架截面形貌如图10所示(shi)(shi)。使用AES测试失效LED支(zhi)架浅(qian)表(biao)(biao)层(ceng)成分,发现(xian)其中会(hui)有镍(Ni)元素(su),测试结果如图11b所示(shi)(shi),很显然,镍镀(du)(du)层(ceng)扩散至(zhi)了(le)银(yin)层(ceng)表(biao)(biao)面。

由此得(de)出(chu),LED灯(deng)珠变(bian)色的原因为所用的支架镀层(ceng)(ceng)不良,老化后银层(ceng)(ceng)疏松产生孔(kong)洞(dong)、镍层(ceng)(ceng)经过(guo)银层(ceng)(ceng)孔(kong)洞(dong)扩(kuo)散到银层(ceng)(ceng)表面,导致银层(ceng)(ceng)发黑,灯(deng)珠变(bian)色。

在众多的(de)(de)(de)LED变色失(shi)效案例(li)中(zhong),因(yin)支(zhi)架变色或(huo)(huo)腐蚀(shi)导(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)失(shi)效所占的(de)(de)(de)比例(li)是最高(gao)的(de)(de)(de)。因(yin)此,LED或(huo)(huo)支(zhi)架生产(chan)方应(ying)(ying)采(cai)取一些措(cuo)施来预防产(chan)品失(shi)效。例(li)如:选择质(zhi)量良好的(de)(de)(de)、耐(nai)蚀(shi)的(de)(de)(de)支(zhi)架基材;采(cai)取适宜的(de)(de)(de)电镀工艺条件(jian),保(bao)证形成晶粒细腻、结构致(zhi)密(mi)(mi)的(de)(de)(de)镀层(ceng),镀层(ceng)厚度均(jun)匀并达(da)到防护要求;对于表层(ceng)镀层(ceng)为(wei)银的(de)(de)(de)支(zhi)架,选取有(you)效的(de)(de)(de)银保(bao)护工艺,提高(gao)银支(zhi)架的(de)(de)(de)防变色能力;在LED生产(chan)装配的(de)(de)(de)过程中(zhong),则应(ying)(ying)防止外(wai)来的(de)(de)(de)污染或(huo)(huo)腐蚀(shi)性物质(zhi)的(de)(de)(de)引(yin)入,确保(bao)LED封(feng)装严密(mi)(mi),以降低(di)因(yin)环(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)水汽和氧气等的(de)(de)(de)侵(qin)入而(er)引(yin)发(fa)各种(zhong)腐蚀(shi)的(de)(de)(de)可能性。

以上(shang)分析了因(yin)封装胶、荧光粉和(he)支(zhi)架(jia)构件异常导致LED灯珠变色(se)失效的原因(yin)和(he)机理(li),希望(wang)能为业界提供参考和(he)指引,使LED生(sheng)产(chan)方在选材(cai)及制造过程中采(cai)取有(you)效的措施来预防(fang)这些(xie)失效现象的发(fa)生(sheng),进一(yi)步地提高LED成品的可靠性。

内容标签: LED灯珠 变色

上一篇:LED知识科普:LED 灯珠应用及分类大全

下一篇:趣谈贴片LED灯珠的组成

发表评论:

评论记录:

未查询到任何数据!

在线咨询

在线咨询

免费通话

24小时免费(fei)咨询

请输入您的联系(xi)电话,座机请加区号

免费通话

微信扫一扫

J9九游会AG光电-微信二维码

微信联系
返回顶部