Analýza príčin zmeny farby guľôčok LED lampy a preventívne opatrenia
Ako štvrtá generácia zdrojov zeleného osvetlenia sa LED diódy široko používajú v osvetlení, dekoratívnom osvetlení krajiny, automobilovej elektronike a ďalších oblastiach. Počas používania však guľôčky LED lampy často strácajú farbu, čo vedie k zníženiu svetelnej účinnosti, posunu farebnej teploty a zhoršenej kvalite svetelného výkonu, čo vážne ovplyvňuje životnosť a spoľahlivosť produktu. Na základe výskumu Cai Yingyinga a ďalších tento článok systematicky analyzuje hlavné príčiny zafarbenia guľôčok LED lampy a navrhuje zodpovedajúce preventívne opatrenia.
I. Základná štruktúra guľôčky LED lampy
Typická korálka LED lampy (pomocou a3528 biela LED napríklad) pozostáva hlavne z týchto častí:
LED čip: Jadro-vyžarujúce svetlo, ktoré vykonáva elektro-optický prevod cez PN prechod.
Spojovacie drôty: Kovové drôty spájajúce čip s vodičmi.
Die-Pripojte lepidlo: Upevňuje čip na olovený rám.
Fosfor: Umožňuje konverziu vlnovej dĺžky, napr. zmiešanie modrého-excitovaného žltého svetla na vytvorenie bieleho svetla.
Enkapsulant: Chráni čip a fosfor, zvyčajne vyrobený z epoxidovej živice alebo silikónu.
Olovený rám: Podporuje čip a slúži ako elektrická vodivá štruktúra, často vyrobená z postriebrenej-mede.
Abnormality v ktorejkoľvek z týchto častí môžu viesť k poruche sfarbenia celej guľôčky lampy.
II. Hlavné príčiny zafarbenia guľôčok LED lampy
1. Problémy s Enkapsulantom
(1) Zvyšky cudzích látok v zapuzdrovacej látke
Ak sa do zapuzdrenia počas výrobného procesu primiešajú cudzie nečistoty, môže to spôsobiť lokálne zafarbenie. V jednom prípade sa vo vnútri zapuzdrenej látky našla čierna cudzorodá hmota, pričom analýza SEM & EDS ukázala, že jej hlavnými zložkami boli Al, C a O. Tieto nečistoty mohli pochádzať z prachu vo výrobnom prostredí, častíc opotrebovania zariadenia alebo kontaminácie surovín. Cudzia látka mení cestu lomu a prenosu svetla, čo spôsobuje lokálne stmavnutie alebo zmenu farby.
(2) Chemická erózia vedúca k zafarbeniu enkapsulácie
Ak je guľôčka LED lampy vystavená určitým prchavým chemikáliám v prostredí, v ktorom sa používa, môže zapuzdrenie podstúpiť chemické reakcie a zmeniť farbu. Napríklad:
V sklenenej trubici bola na pripevnenie pásika LED použitá-silikónová guma vulkanizovaná pri izbovej teplote (RTV). Plyn obsahujúci síru, ktorý sa vyparil počas vytvrdzovania, spôsobil sekundárnu vulkanizáciu zapuzdrenej látky LED a jej zožltnutie.
Analýza TGA ukázala, že teplota tepelného rozkladu neúspešnej enkapsulujúcej látky bola o viac ako 25 stupňov vyššia ako u normálnych vzoriek, čo naznačuje, že došlo k reakcii zosieťovania.
ICP-OES zistilo približne 400 ppm síry vo fixačnom lepidle, čo potvrdilo síru ako hlavnú príčinu zmeny farby.
Odporúčanie: Počas návrhu produktu zhodnoťte kompatibilitu všetkých kontaktných materiálov a vyhnite sa používaniu pomocných materiálov obsahujúcich reaktívne prvky, ako je síra alebo chlór.
2. Sedimentácia fosforu
Nerovnomerná distribúcia fosforu v zapuzdrení môže viesť k posunu farebnej teploty a lokalizovanému odfarbeniu. V jednom prípade sa korálky LED lampy uložené v sklade zmenili z oranžovej na svetložltú. Analýza odhalila:
Na povrchu oloveného rámu neúspešných guľôčok sa našli priehľadné častice. Analýza zloženia ukázala prítomnosť stroncia (Sr), bária (Ba) a ďalších prvkov pochádzajúcich z fosforov na báze silikátov-.
Povrch oloveného rámu normálnych guľôčok bol čistý, obsahoval iba striebro a malé množstvo uhlíka.
Sedimentácia fosforu mení dráhu svetla, čo spôsobuje rozptyl a farebné abnormality.
Odporúčania:
Optimalizujte pomer a viskozitu fosforu a zapuzdrenej látky.
Zlepšite procesy dávkovania a vytvrdzovania, aby ste zabránili sedimentácii.
Vyberte fosforové materiály s lepšími adhéznymi vlastnosťami.
3. Problémy s hlavným rámcom
(1) Kontaminácia povrchu oloveného rámu
Počas procesu SMT môže nadmerné množstvo spájky (napr. zliatina cínu{2}}olova) nasať kolíky na povrch oloveného rámu a vytvoriť tak kryciu vrstvu. V jednom prípade boli prvky Sn a Pb detegované na povrchu oloveného rámu zmenenej guľôčky, čo potvrdzuje kontamináciu spájkovaním. Tieto kovové povlaky menia charakteristiky odrazu svetla, čo spôsobuje vizuálnu zmenu farby.
(2) Korózia oloveného rámu
Ak sa striebrenie na olovenom ráme dostane do kontaktu s korozívnymi prvkami, ako je síra alebo chlór, dôjde k chemickým reakciám, pri ktorých sa vytvoria tmavé látky, ako je sulfid strieborný alebo chlorid strieborný. V prípade zlyhania:
Povrch oloveného rámu sčernel a EDS zistil vysoký obsah síry.
Postriebrenie vykazovalo uvoľnenú, skorodovanú morfológiu.
Korózia sa môže urýchliť pri vysokej teplote a vysokej vlhkosti.
Zdroje korózie:
Nečistoty v samotných materiáloch.
Kontaminácia zavedená počas výrobného procesu.
Prítomnosť korozívnych plynov v prostredí používania.
(3) Nízka kvalita pokovovania oloveného rámu
Kvalita pokovovania priamo určuje odolnosť oloveného rámu proti korózii a odrazivosť. V jednom prípade miera odfarbenia guľôčok lampy po starnutí dosiahla 30 %. Analýza nájdená:
Pokovovanie na neúspešných olovených rámoch bolo uvoľnené a pórovité.
Analýza AES detekovala nikel na povrchu striebornej vrstvy, čo naznačuje difúziu spodnej vrstvy niklu.
Hlavnou príčinou bola nerovnomerná hrúbka pokovovania a-hustá štruktúra.
Typická štruktúra pokovovania: Medený substrát → Niklovanie (bariérová vrstva) → Postriebrenie (reflexná vrstva). Zlá kvalita pokovovania ľahko vedie k difúzii niklu a sčernaniu striebornej vrstvy.
III. Preventívne opatrenia a návrhy na zlepšenie
1. Výber materiálu a testovanie kompatibility
Vyberte si typy zapuzdrenia odolné voči vulkanizácii a žltnutiu.
Vyberte fosfory s nízkou sedimentáciou a vysokou stabilitou.
Zabezpečte, aby pokovovanie oloveného rámu spĺňalo normy pre hustotu, jednotnosť a bezchybnosť{0}}.
2. Kontrola procesov
Udržujte vysokú čistotu v prostredí balenia, aby ste zabránili vniknutiu cudzích látok.
Prísne kontrolujte množstvo spájkovacej pasty v procese zvárania, aby ste zabránili vzlínaniu.
Optimalizujte teplotu a čas vytvrdzovania, aby ste predišli zvyškovým prchavým látkam.
3. Zlepšenie kvality hlavného rámu
Vyberte si základné materiály -odolné voči korózii, ako sú napríklad zliatiny medi s vysokou-čistotou.
Zabezpečte, aby výsledkom procesu galvanizácie boli husté, rovnomerne hrubé vrstvy.
Na postriebrenie naneste prostriedky proti{0}}zafarbeniu (napr. ochranné nátery).
4. Dizajn produktu a riadenie prostredia
Vyhnite sa kontaktu medzi LED diódami a materiálmi obsahujúcimi síru alebo chlór, ako sú niektoré lepidlá alebo tesnenia.
Zlepšite tesnenie a ochranu pri použití v prostredí s vysokou teplotou a vlhkosťou.
Vykonajte zrýchlené testy starnutia, aby ste včas identifikovali potenciálne riziká zmeny farby.
IV. Záver
Zafarbenie guľôčok LED lampy je výsledkom viacerých faktorov pôsobiacich spoločne. Medzi hlavné príčiny patria:
Abnormality enkapsulácie: Inklúzia cudzích látok, chemická erózia.
Sedimentácia fosforu: Nerovnomerné rozloženie spôsobujúce rozptyl.
Problémy s hlavným rámom: Znečistenie, korózia, nízka kvalita pokovovania.
Prostredníctvom prísneho výberu materiálu, kontroly procesu a kontroly kvality možno účinne zabrániť zafarbeniu guľôčok LED, čím sa zvyšuje spoľahlivosť produktu. V budúcnosti, keď sa LED diódy vyvíjajú smerom k vyššiemu výkonu a účinnosti, požiadavky na obalové materiály a procesy budú prísnejšie, čo si vyžiada neustálu optimalizáciu a technický vývoj.
Tento článok je prevzatý z „Analýza dôvodov odfarbenia korálkov LED lampy“ od Cai Yingyinga pre technickú výmenu a referencie. Praktická aplikácia by mala zahŕňať hodnotenie na základe špecifických produktov a procesov.
Tel/Whatsapp:+8619972563753
E-mail:bwzm12@benweilighting.com
Skype: bwzm32
Webstránka: https://www.benweilight.com/
