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LED灯珠失效的原因分析

文章出处:本站 作者:powide 人气: 36 发表时间:2018-6-21 14:49:43

LED灯珠是组成许多LED成品的组要元件,其质量好坏直接影响到LED成品的可靠性,在实际的使用过程中,因LED灯珠变色失效导致成品出现色温漂移、流明降低、出光效果变差、甚至出现功能完全失效的情况,这些失效的情况会给LED产品生产厂家及用户带来经济上的直接损失,下面就来分析下,导致LED灯珠变色失效的根本原因。

大功率LED灯珠

一、封装胶原因
  (1)封装胶中残留外来异物
  LED灯珠在封胶的过程中,由于生产环境、胶水或其他外部原因,封胶的过程有其他杂质元素的带入,导致灯珠在使用过程中逐渐失效。
  (2)封装胶受化学物质侵蚀发生胶体变色
  LED灯带使用单组份室温固化硅橡胶粘结固定在玻璃管上,固胶部位灯带上的LED灯珠出现发黄变暗现象。失效灯珠封装胶的材质为硅橡胶
  通常硫磺、有机二硫化物和多硫化物等含硫物质可以作为硫化剂,使橡胶发生硫化交联反应,从而使橡胶的结构改变,呈现出颜色发黄变暗、热分解温度升高的现象。
  由此可知,LED灯珠发黄变暗的原因为玻璃灯管内粘结固定用的单组份室温固化硅橡胶在固化过程中挥发出的含硫(S)的气体侵入到了LED封装胶中,使封装胶发生了进一步的硫化交联反应,而再次硫化交联导致封装胶体变黄变暗。后续用户改用未使用单组份固化硅橡胶的塑料灯管则未出现灯珠变色的现象。
  因此,LED生产方在产品设计选材和制造时应考虑产品各部件所用不同材料相互间的匹配性,避免因材料的不兼容而导致后续出现可靠性问题。

直插式LED灯珠

二、荧光粉沉降
  灯珠装配成LED灯具后在仓库储存时,发生了色温漂移失效,失效LED灯珠的封装胶由橙色变为浅黄色,出光亮度发生改变。LED灯珠的失效原因为所使用的硅酸盐荧光粉沉降到了封装胶底部及支架表层,致使因光折射规律不一致而发生色散现象,导致色温漂移,同时发生灯珠变色现象。
  三、支架原因
  (1)异物污染支架
  如果灯珠在进行表面贴装时,引脚沾附了多余的锡膏,则在焊接时,熔化的焊料会沿着引脚爬升至与之相连的支架表面,形成覆盖层。因此,此案例中LED灯珠失效的原因是LED灯珠在进行组装焊接时,引脚焊接部位的焊料进入了支架表面,形成了覆盖物,从而导致了灯珠变色。

贴片LED灯珠

(2)支架腐蚀
  失效LED灯珠的中间部位变色发黑,开封后将其放在光学显微镜下观察,发现整个支架的表面明显地变黑,使用SEM&EDS测试发黑支架的成分,结果显示,除了正常的材质成分外,发黑支架中还具有较高含量的腐蚀性硫(S)元素,而支架表面镀银层局部也呈现出疏松的腐蚀形貌。
  通常LED灯珠在生产过程中,由于材料自身不纯或工艺过程污染等原因引入硫(S)、氯(Cl)等腐蚀性元素时,在一定条件下(如高温、水汽残留等),其金属支架极易发生腐蚀,导致灯珠出现变色、漏电等失效现象。
  (3)支架镀层质量差
  LED灯珠点亮老化后出现变色发黑现象,且失效率高达30%。将失效灯珠去掉表面的封装胶后,发现支架表层银镀层失去原有的光亮,呈现灰色。LED失效灯珠的支架表面银层疏松且有较多的孔洞。将半成品支架和失效LED制作成切片,观察其截面镀层质量,发现支架镀层结构为铜镀镍再镀银,与半成品相比,失效品支架的镍镀层变薄,表层银层变得疏松,且镍银镀层界限变得模糊。

彩色LED灯珠

由此得出,LED灯珠变色的原因为所用的支架镀层不良,老化后银层疏松产生孔洞,镍层经过银层孔洞扩散到银层表面,导致银层发黑,灯珠变色。
一般的LED封装企业都不具备检验支架排电镀质量的能力,这就给了一些电镀企业有机可乘,使电镀的支架排镀银层减薄,为了减少成本支出,一般封装企业IQC对支架排检验手段欠缺,没有检测支架排镀层厚度和牢度的仪器,所以较容易蒙混过关。LED灯珠会因镀银层太薄附着力不强,焊点与支架脱离,造成失效现象。
  因此,LED或支架生产方应采取一些措施来预防产品失效:
  1、选择质量良好的、耐蚀的支架基材;
  2、采取适宜的电镀工艺条件,保证形成晶粒细腻、结构致密的镀层,镀层厚度均匀并达到防护要求;
  3、对于表层镀层为银的支架,选取有效的银保护工艺,提高银支架的防变色能力;
  4、在LED生产装配的过程中,则应防止外来的污染或腐蚀性物质的引入,确保LED封装严密,以降低因环境中的水汽和氧气等的侵入而引发各种腐蚀的可能性。

贴片LED灯珠

四、焊接原因
  焊线金球与芯片电极之间虚焊,这种情况下LED灯珠也可能表现为不稳定、闪烁,焊球整体从芯片电极脱离,金球与电极之间没有真正融合。
  在LED生产和使用过程中尽量避免不良的发生,追查到失效原因后应及时采取相应对策,从而提高产品的制程,减低LED灯珠的失效率。


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