Analyse av årsaker til misfarging av LED-lampeperler og forebyggende tiltak
Som den fjerde generasjonen av grønne lyskilder, er LED mye brukt i belysning, dekorativ landskapsbelysning, bilelektronikk og andre felt. Imidlertid opplever LED-lampeperler ofte misfarging under bruk, noe som fører til redusert lyseffekt, fargetemperaturskifte og forringet lysutgangskvalitet, noe som påvirker produktets levetid og pålitelighet alvorlig. Basert på forskningen til Cai Yingying og andre, analyserer denne artikkelen systematisk årsakene til misfarging av LED-lampeperler og foreslår tilsvarende forebyggende tiltak.
I. Grunnleggende struktur for en LED-lampeperle
En typisk LED-lampeperle (ved hjelp av en3528 hvit LED som et eksempel) består hovedsakelig av følgende deler:
LED-brikke: Den-lysemitterende kjernen, utfører elektro-optisk konvertering via PN-krysset.
Liming ledninger: Metallledninger som kobler brikken til ledningene.
Die-Fest lim: Fester brikken på ledningsrammen.
Fosfor: Aktiverer bølgelengdekonvertering, f.eks. blanding av blått-eksitert gult lys for å lage hvitt lys.
Innkapslingsmiddel: Beskytter brikken og fosforet, vanligvis laget av epoksyharpiks eller silikon.
Blyramme: Støtter brikken og fungerer som den elektriske ledningsstrukturen, ofte laget av sølv-belagt kobber.
Unormalt i noen av disse delene kan føre til misfarging av hele lampeperlen.
II. Hovedårsaker til misfarging av LED-lampeperler
1. Problemer med innkapslingsmidlet
(1) Fremmedstoffrester i innkapslingsmidlet
Hvis fremmede urenheter blandes inn i innkapslingsmidlet under produksjonsprosessen, kan det forårsake lokal misfarging. I ett tilfelle ble det funnet svarte fremmedlegemer inne i innkapslingsmidlet, med SEM- og EDS-analyse som viste at hovedkomponentene var Al, C og O. Disse urenhetene kan stamme fra støv i produksjonsmiljøet, slitasjepartikler av utstyr eller forurensning av råmaterialer. Det fremmede materialet endrer lysets brytnings- og transmisjonsbane, og forårsaker lokalisert mørkning eller misfarging.
(2) Kjemisk erosjon som fører til misfarging av innkapslingsmiddel
Hvis LED-lampeperlen utsettes for visse flyktige kjemikalier i bruksmiljøet, kan innkapslingsmidlet gjennomgå kjemiske reaksjoner og misfarges. For eksempel:
I et glassrør ble det brukt en-del romtemperaturvulkanisert (RTV) silikongummi for å fikse LED-stripen. Den svovelholdige gassen som ble fordampet under herding forårsaket sekundær vulkanisering av LED-innkapslingen, og gjorde den gul.
TGA-analyse viste at den termiske dekomponeringstemperaturen til det mislykkede innkapslingsmidlet var over 25 grader høyere enn vanlige prøver, noe som indikerer at det hadde oppstått en tverrbindingsreaksjon.
ICP-OES oppdaget omtrent 400 ppm svovel i festelimet, noe som bekrefter at svovel er hovedårsaken til misfarging.
Anbefaling: Under produktdesign, evaluer kompatibiliteten til alle kontaktmaterialer og unngå å bruke hjelpematerialer som inneholder reaktive elementer som svovel eller klor.
2. Fosforsedimentering
Ujevn fordeling av fosfor i innkapslingsmidlet kan føre til fargetemperaturskifte og lokalisert misfarging. I ett tilfelle ble LED-lampeperler lagret i et lager endret fra oransje til lys gul. Analyse avslørte:
Gjennomsiktig partikkelmateriale ble funnet på blyrammeoverflaten til de mislykkede kulene. Sammensetningsanalyse viste tilstedeværelsen av strontium (Sr), barium (Ba) og andre elementer, som stammer fra silikat-baserte fosforer.
Blyrammeoverflaten på vanlige perler var ren, og inneholdt kun sølv og en liten mengde karbon.
Fosforsedimentering endrer lysbanen, og forårsaker spredning og fargeavvik.
Anbefalinger:
Optimaliser forholdet og viskositeten til fosforet og innkapslingsmidlet.
Forbedre dispenserings- og herdeprosessene for å forhindre sedimentering.
Velg fosformaterialer med bedre vedheftegenskaper.
3. Lead Frame Problemer
(1) Overflateforurensning av blyramme
Under SMT-prosessen kan overflødig loddemetall (f.eks. tinn-blylegering) trekke opp pinnene på overflaten av blyrammen og danne et dekkende lag. I ett tilfelle ble Sn- og Pb-elementer oppdaget på blyrammeoverflaten til en misfarget perle, noe som bekrefter loddeforurensning. Disse metallbeleggene endrer lysrefleksjonsegenskapene, og forårsaker visuell misfarging.
(2) Korrosjon av blyramme
Hvis sølvbelegget på blyrammen kommer i kontakt med etsende elementer som svovel eller klor, oppstår kjemiske reaksjoner som danner mørke stoffer som sølvsulfid eller sølvklorid. I en feilsak:
Blyrammeoverflaten ble svertet, og EDS oppdaget høyt svovelinnhold.
Sølvbelegget viste en løs, korrodert morfologi.
Korrosjon kan akselerere under forhold med høy temperatur og høy luftfuktighet.
Kilder til korrosjon:
Urenheter i selve materialene.
Forurensning introdusert under produksjonsprosessen.
Tilstedeværelse av etsende gasser i bruksmiljøet.
(3) Dårlig kvalitet på belegg av blyramme
Kvaliteten på belegget bestemmer direkte korrosjonsmotstanden og reflektiviteten til blyrammen. I ett tilfelle nådde misfargingshastigheten til lampekuler 30 % etter aldring. Analyse funnet:
Pletteringen på de mislykkede blyrammene var løs og porøs.
AES-analyse oppdaget nikkel på sølvlagets overflate, noe som indikerer diffusjon av det underliggende nikkellaget.
Grunnårsaken var ujevn beleggtykkelse og ikke-tett struktur.
Typisk pletteringsstruktur: Kobbersubstrat → Fornikling (barrieresjikt) → Sølvbelegg (reflekterende lag). Dårlig pletteringskvalitet fører lett til nikkeldiffusjon og sverting av sølvlaget.
III. Forebyggende tiltak og forbedringsforslag
1. Materialvalg og kompatibilitetstesting
Velg innkapslingstyper som er motstandsdyktige mot vulkanisering og gulning.
Velg fosfor med lav sedimentasjon og høy stabilitet.
Sørg for at blyrammebelegget oppfyller standardene for tetthet, ensartethet og å være defekt-fri.
2. Prosesskontroll
Oppretthold høy renslighet i emballasjemiljøet for å forhindre innføring av fremmedlegemer.
Kontroller strengt mengden loddepasta i sveiseprosessen for å forhindre veke.
Optimaliser herdetemperatur og tid for å forhindre gjenværende flyktige stoffer.
3. Kvalitetsforbedring av blyramme
Velg korrosjonsbestandige-grunnmaterialer, for eksempel kobberlegeringer med høy-renhet.
Sørg for at galvaniseringsprosessen resulterer i tette, jevnt tykke lag.
Påfør anti-anløpsbehandlinger på sølvbelegget (f.eks. beskyttende belegg).
4. Produktdesign og bruk Miljøstyring
Unngå kontakt mellom lysdioder og materialer som inneholder svovel eller klor, for eksempel visse lim eller tetninger.
Forbedre forseglingen og beskyttelsen når den brukes i miljøer med høy temperatur og fuktighet.
Gjennomfør akselererte aldringstester for å identifisere potensielle misfargingsrisikoer tidlig.
IV. Konklusjon
Misfarging av LED-lampeperler skyldes flere faktorer som virker sammen. Hovedårsakene inkluderer:
Abnormiteter i innkapslingen: Inkludering av fremmedlegemer, kjemisk erosjon.
Fosforsedimentering: Ujevn fordeling forårsaker spredning.
Lead Frame-problemer: Forurensning, korrosjon, dårlig pletteringskvalitet.
Gjennom streng materialvalg, prosesskontroll og kvalitetskontroll kan misfarging av LED-lampeperler effektivt forhindres, noe som øker produktets pålitelighet. I fremtiden, ettersom LED-er utvikler seg mot høyere kraft og effektivitet, vil kravene til emballasjematerialer og prosesser bli strengere, noe som krever kontinuerlig optimalisering og teknisk utvikling.
Denne artikkelen er tilpasset fra Cai Yingyings "Analysis of the Reasons of the Discoloration of LED Lamp Bead" for teknisk utveksling og referanse. Praktisk anvendelse bør innebære evaluering basert på spesifikke produkter og prosesser.
Tlf/Whatsapp:+8619972563753
E-post:bwzm12@benweilighting.com
Skype: bwzm32
Nettsted: https://www.benweilight.com/
