تجزیه و تحلیل علل تغییر رنگ مهره لامپ LED و اقدامات پیشگیری

تجزیه و تحلیل علل تغییر رنگ مهره لامپ LED و اقدامات پیشگیری

به عنوان نسل چهارم منابع روشنایی سبز، LED ها به طور گسترده در نورپردازی، نورپردازی منظره تزئینی، الکترونیک خودرو و سایر زمینه ها استفاده می شوند. با این حال، در حین استفاده، دانه‌های لامپ LED اغلب تغییر رنگ می‌دهند که منجر به کاهش کارایی نوری، تغییر دمای رنگ و کاهش کیفیت خروجی نور می‌شود که به شدت بر طول عمر و قابلیت اطمینان محصول تأثیر می‌گذارد. بر اساس تحقیقات Cai Yingying و دیگران، این مقاله به طور سیستماتیک علل ریشه ای تغییر رنگ مهره لامپ LED را تجزیه و تحلیل می کند و اقدامات پیشگیرانه مربوطه را پیشنهاد می کند.

I. ساختار اصلی مهره لامپ LED

یک مهره لامپ LED معمولی (با استفاده از a3528 LED سفید به عنوان مثال) عمدتاً از بخش های زیر تشکیل شده است:

تراشه LED: هسته ساطع کننده نور، انجام تبدیل الکتریکی-از طریق اتصال PN.

سیم های اتصال: سیم های فلزی اتصال تراشه به سرنخ ها.

قالب-چسب را بچسبانید: تراشه را روی قاب لید ثابت می کند.

فسفر: تبدیل طول موج را فعال می کند، به عنوان مثال، مخلوط کردن نور زرد آبی-برای ایجاد نور سفید.

محصور کننده: از تراشه و فسفر که معمولاً از رزین اپوکسی یا سیلیکون ساخته شده اند محافظت می کند.

قاب سرب: از تراشه پشتیبانی می کند و به عنوان ساختار هدایت الکتریکی عمل می کند، که اغلب از مس نقره-روکش شده ساخته شده است.

ناهنجاری در هر یک از این قسمت ها می تواند منجر به تغییر رنگ کل مهره لامپ شود.

II. علل اصلی تغییر رنگ مهره لامپ LED

1. مسائل مربوط به Encapsulant

(1) باقیمانده مواد خارجی در محفظه

اگر ناخالصی های خارجی در طول فرآیند تولید به داخل کپسولانت مخلوط شوند، می تواند باعث تغییر رنگ موضعی شود. در یک مورد، مواد خارجی سیاه رنگ در داخل کپسولانت یافت شد، با تجزیه و تحلیل SEM و EDS که نشان داد اجزای اصلی آن Al، C و O هستند. ماده خارجی مسیر شکست و انتقال نور را تغییر می دهد و باعث تیرگی یا تغییر رنگ موضعی می شود.

(2) فرسایش شیمیایی که منجر به تغییر رنگ در کپسول می شود

اگر مهره لامپ LED در محیط استفاده خود در معرض برخی مواد شیمیایی فرار قرار گیرد، محصور کننده ممکن است تحت واکنش های شیمیایی قرار گیرد و رنگ آن تغییر کند. به عنوان مثال:

در یک چراغ لوله شیشه‌ای، از لاستیک سیلیکونی ولکانیزه (RTV) یک قسمتی-در دمای اتاق برای تعمیر نوار LED استفاده شد. گاز حاوی گوگرد- که در طول پخت تبخیر شده است باعث ولکانیزاسیون ثانویه محصور کننده LED شده و آن را زرد می کند.

تجزیه و تحلیل TGA نشان داد که دمای تجزیه حرارتی کپسولان شکست خورده بیش از 25 درجه بالاتر از نمونه‌های معمولی است که نشان می‌دهد یک واکنش پیوند متقابل- رخ داده است.

ICP{0}}OES حدود 400 ppm گوگرد را در چسب تثبیت کننده شناسایی کرد و گوگرد را به عنوان علت اصلی تغییر رنگ تأیید کرد.

توصیه: در طول طراحی محصول، سازگاری همه مواد در تماس را ارزیابی کنید و از استفاده از مواد کمکی حاوی عناصر واکنش پذیر مانند گوگرد یا کلر خودداری کنید.

2. رسوب فسفر

توزیع نابرابر فسفر در داخل محفظه می تواند منجر به تغییر دمای رنگ و تغییر رنگ موضعی شود. در یک مورد، مهره های لامپ ال ای دی ذخیره شده در انبار از نارنجی به زرد روشن تغییر یافت. تجزیه و تحلیل نشان داد:

ذرات شفاف روی سطح قاب سربی مهره های شکست خورده یافت شد. تجزیه و تحلیل ترکیب، حضور استرانسیوم (Sr)، باریم (Ba) و سایر عناصر را نشان داد که از فسفرهای مبتنی بر سیلیکات- منشا گرفته بودند.

سطح قاب سربی مهره های معمولی تمیز بود و فقط حاوی نقره و مقدار کمی کربن بود.

رسوب فسفر مسیر نور را تغییر می دهد و باعث پراکندگی و ناهنجاری رنگ می شود.

توصیه ها:

نسبت و ویسکوزیته فسفر و کپسول کننده را بهینه کنید.

بهبود فرآیندهای توزیع و پخت برای جلوگیری از رسوب.

مواد فسفری با خاصیت چسبندگی بهتر را انتخاب کنید.

3. مسائل چارچوب سرب

(1) آلودگی سطحی قاب سرب

در طول فرآیند SMT، لحیم کاری بیش از حد (به عنوان مثال، قلع-آلیاژ سرب) می‌تواند پین‌ها را روی سطح قاب سربی بکشد و یک لایه پوششی تشکیل دهد. در یک مورد، عناصر Sn و Pb روی سطح قاب سربی یک مهره تغییر رنگ یافته شناسایی شدند که آلودگی لحیم کاری را تایید می کند. این پوشش های فلزی ویژگی های بازتاب نور را تغییر می دهند و باعث تغییر رنگ بصری می شوند.

(2) خوردگی قاب سرب

اگر روکش نقره روی قاب سرب با عناصر خورنده مانند گوگرد یا کلر تماس پیدا کند، واکنش های شیمیایی رخ می دهد و مواد تیره مانند سولفید نقره یا کلرید نقره را تشکیل می دهد. در یک مورد شکست:

سطح قاب سربی سیاه شد و EDS محتوای گوگرد بالایی را تشخیص داد.

آبکاری نقره مورفولوژی شل و خورده را نشان داد.

خوردگی می تواند در شرایط دمای بالا و رطوبت بالا تسریع شود.

منابع خوردگی:

ناخالصی در خود مواد.

آلودگی وارد شده در طول فرآیند تولید.

وجود گازهای خورنده در محیط استفاده.

(3) کیفیت پایین آبکاری قاب سرب

کیفیت آبکاری به طور مستقیم مقاومت در برابر خوردگی و بازتاب قاب سرب را تعیین می کند. در یک مورد، میزان تغییر رنگ مهره های لامپ پس از پیری به 30 درصد رسید. تجزیه و تحلیل یافت شد:

آبکاری قاب های سربی شکست خورده شل و متخلخل بود.

تجزیه و تحلیل AES نیکل را بر روی سطح لایه نقره شناسایی کرد که نشان دهنده انتشار لایه نیکل زیرین است.

علت اصلی ضخامت آبکاری ناهموار و ساختار غیر متراکم- بود.

ساختار آبکاری معمولی: بستر مس ← آبکاری نیکل (لایه مانع) ← آبکاری نقره (لایه بازتابی). کیفیت پایین آبکاری به راحتی منجر به انتشار نیکل و سیاه شدن لایه نقره می شود.

III. اقدامات پیشگیری و پیشنهادات بهبود

1. انتخاب مواد و تست سازگاری

انواع کپسولانت مقاوم در برابر ولکانیزه شدن و زرد شدن را انتخاب کنید.

فسفرهایی با رسوب کم و پایداری بالا انتخاب کنید.

اطمینان حاصل کنید که آبکاری قاب سربی از استانداردهای چگالی، یکنواختی و بدون نقص-تطابق دارد.

2. کنترل فرآیند

حفظ نظافت بالا در محیط بسته بندی برای جلوگیری از ورود مواد خارجی.

برای جلوگیری از فتیله شدن، میزان خمیر لحیم کاری در فرآیند جوشکاری را به شدت کنترل کنید.

برای جلوگیری از باقیمانده مواد فرار، دما و زمان پخت را بهینه کنید.

3. بهبود کیفیت قاب سرب

مواد پایه{0}مقاوم در برابر خوردگی، مانند آلیاژهای مس با خلوص{1} بالا را انتخاب کنید.

اطمینان حاصل کنید که فرآیند آبکاری باعث ایجاد لایه های متراکم و یکنواخت ضخیم می شود.

روی آبکاری نقره (به عنوان مثال، پوشش های محافظ) ضد کدر شدن{0}} اعمال کنید.

4. طراحی محصول و مدیریت محیط استفاده

از تماس بین ال ای دی ها و مواد حاوی گوگرد یا کلر مانند چسب ها یا مهرهای خاص خودداری کنید.

افزایش آب بندی و محافظت در هنگام استفاده در محیط های با دما و رطوبت بالا.

برای شناسایی زودهنگام خطرات احتمالی تغییر رنگ، آزمایش‌های پیری سریع انجام دهید.

IV. نتیجه گیری

تغییر رنگ مهره لامپ LED ناشی از عوامل متعددی است که با هم عمل می کنند. علل اصلی عبارتند از:

ناهنجاری های کپسولان: گنجاندن مواد خارجی، فرسایش شیمیایی.

رسوب فسفر: توزیع ناهموار باعث پراکندگی می شود.

مسائل مربوط به قاب سرب: آلودگی، خوردگی، کیفیت پایین آبکاری.

از طریق انتخاب دقیق مواد، کنترل فرآیند و بازرسی کیفیت، می توان از تغییر رنگ مهره لامپ LED به طور موثر جلوگیری کرد و قابلیت اطمینان محصول را افزایش داد. در آینده، همانطور که LED ها به سمت قدرت و کارایی بالاتر توسعه می یابند، الزامات برای مواد و فرآیندهای بسته بندی سخت تر می شود و بهینه سازی مداوم و توسعه فنی را ضروری می کند.

این مقاله از Cai Yingying "تجزیه و تحلیل دلایل تغییر رنگ مهره لامپ LED" برای تبادل فنی و مرجع اقتباس شده است. کاربرد عملی باید شامل ارزیابی بر اساس محصولات و فرآیندهای خاص باشد.

تلفن/واتساپ:+8619972563753

ایمیل:bwzm12@benweilighting.com

اسکایپ: bwzm32

وب سایت: https://www.benweilight.com/