化学品影响LED应用于灯具的光衰原因探讨.pdfVIP

影響LED照明燈具壽命的因素很多除了最常見的散熱不良之外, 根據應用上的經驗造成LED死灯或光衰,變色的原因還有因製造過程中化學物質的汙染而造成: 對於下游的應用端,除了適當的散熱解決之外,另外在灯具組裝的製程中,或製作工藝的化學添加物皆須避免所 謂化學物質不相容,LED 照明燈具中不相容的揮發性有機化合物，可以很快損害任何製造商的LED 。這種化學物 質不相容往往是一個局部現象，發生在升高的溫度下，且具有很少或沒有空氣流動的密封燈具中。 經過LED封裝廠的測試發現一些已知很容易影響LED正常攻能的化學品，用戶端最好是建立一個完善的化學不 相容的測試評估體系。有了適當的預防措施，設計和測試，影響可以被最小化或直至杜絕。化學不相容性的不 良影響最為明顯的是藍光、深藍光和白光LED ，很少有觀察到紅光或綠光LED 。 設計者應該充分考慮最大限度地減少化學物質之間的影響 （主要是LED 的一次光學透鏡Molding 膠與在電子 組裝和燈具中用到的各種化學品），因這些物品搭配在一起可能會損害LED 的光輸出效率，甚至會使LED 發 生永久性失效現象（如死燈、變色、暗光等等）。因為化學不相容性和過高的LED 封裝溫度致使LED 失效的 結果是一樣的：即光通量衰減、色溫漂移。 LED可以與哪些化學品,一起使用,哪些類型的灌封膠？能不能灌膠？灌膠對LED有什麼影響？ 化學品影響LED的案例 ⑴ 對不良樣品LED透鏡進行EDS分析結果如下圖 ： 灌封膠EDS ⑵對不良樣品LED Silicone 進行EDS因素分析結果有Na和Cl等異常元素出現如下表： 核查這個電路板，結果發現存在潛在的化學污染物，即有一個粘接透鏡的塗層出現在LED 元件附近（如上述 透鏡）， LED 與這個粘接塗層發生了不利於LED 的化學作用。這種化學物質與LED 封裝本體不相容，以致 LED 出現了永久性失效現象。因此瞭解和防止這些LED 與燈具中用到的化學品的不相容性是極其重要的。 有機矽膠（Silicone ）是各種大功率LED 上使用的有機矽材料，如Cree XPE 的LED 。經均勻混合後注入模具 中，在一定的溫度條件下固化一段時間就成型了。在固化過程中，矽氧烷不會形成任何固定的形狀或結構，相 反，它們固化成不同長度和形狀各異的隨機形狀。這樣就產生了輕微凝膠狀和具有彈性的有機矽。也就是說， 這些有機矽材料充滿小孔，因此有機矽具有透氣性和透濕性。燈泡，或其它固態照明燈具產品中經常使用的灌 封化合物材料，如灌封膠，皮圈，墊片，在組裝或加工過程中，在升高的溫度影響下，這些揮發性有機化物材 料就會揮發出氣體。 揮發性氣體的滲透和可靠性變化過程 在密閉的環境中（如下面的二次光學或夾具蓋），任何類型的揮發性有機化合物將環繞並擴散到具有多 孔質的機矽封裝的LED 中。在矽膠內部的揮發性有機化合物會佔據相互交織的矽氧烷鏈內的空隙中。伴隨著 熱和LED 發射的高能光子，揮發性化合物會變色並阻擋LED 發射的光。這種變色通常發生在LED 晶片正上 方的表面，因為這是溫度和磁通密度最高的位置。 下圖表示的是揮發性有機化合物在矽佔據的空隙中，隨著熱和光子能量的作用，結果揮發性有機化合物發生 變色現象： 有機硅鏈 可靠性失效現象的一般規律 ： ⑴ ．伴隨著發光顏色的變化和光通量的衰減，甚至死燈； ⑵ ．根據不同揮發性有機化合物的性質（例如，分子的大小或其對熱的敏感性），這種可靠性失效現 灌封膠對LED的不良影響 如上面的圖示所述，LED 晶片上方封裝膠的變色是由於一個揮發性有機化 合物釋放出顏色暗淡的氣體，並從外部擴散到有機矽氧烷封裝的LED器件 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物，不會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，並且繼續進行老化 ，這樣擴散到LED 內部的氣 體將又揮發出來，並有可能恢復原來狀態，這就是為什麼很多不是在密封的環境下試驗的LED 很少或幾乎不 會發生類似變色現象。 然而，