Fenomen starenja inkapsuliranih epoksidnih smola i njihov uticaj na performanse LED-a

 

LED (Light Emitting Diode), kao nova vrsta visokoefikasnog, štedljivog i dugovječnog izvora svjetlosti, široko se primjenjuje u poljima kao što su rasvjeta i displej. Zbog svojih dobrih optičkih performansi, performansi električne izolacije i mehaničkih performansi, epoksidna smola je postala uobičajeni materijal za LED inkapsulirana epoksidom. Međutim, tokom dugotrajne upotrebe, epoksidna smola će neizbježno podvrgnuti fenomenu starenja, što će imati značajan utjecaj na performanse LED dioda. Provođenje dubinskih istraživanja fenomena starenja epoksidne smole i njihovog utjecaja na performanse LED dioda od velikog je značaja za poboljšanje kvalitete i pouzdanosti LED proizvoda.

Struktura i princip epoksidnih inkapsuliranih LED dioda

LED čip je osnovna komponenta LED diode za emitiranje svjetlosti, a svjetlost koju generiše treba biti zaštićena i optički optimizirana kroz materijal za enkapsulaciju. An LED inkapsulirana epoksidom obično se sastoji od LED čipa, elektroda, potpornog okvira i epoksidnog inkapsulacionog sloja. Sloj epoksidne kapsule ne samo da igra ulogu u zaštiti čipa od vanjskog okruženja, već također može poboljšati optičke performanse LED-a, kao što je povećanje efikasnosti ekstrakcije svjetlosti i konzistencije boje.

 

Fenomen starenja epoksidne smole tokom dugotrajne upotrebe

(1) Fenomen optičkog starenja

1. Žutilo: Tokom dugotrajne upotrebe, posebno pod dejstvom faktora kao što su ultraljubičasti zraci i toplota, epoksidna smola će doživeti pojavu žućenja. To je zato što su kemijske veze u molekulima epoksidne smole razbijene i reorganizirane, stvarajući neke kromoforne tvari, koje uzrokuju da boja epoksidne smole postane žuta. Žutilo će smanjiti propusnost svjetlosti epoksidne smole, utječući na svjetlosnu efikasnost i karakteristike boje LED-a.
2. Povećano raspršivanje svjetlosti: Kako starenje napreduje, neke sitne pukotine, mjehurići ili čestice nečistoće mogu se stvoriti unutar epoksidne smole. Ovi defekti će dovesti do povećanja rasipanja svjetlosti u epoksidnoj smoli. Povećanje raspršenja svjetlosti će učiniti svjetlost koju emituje LED dioda divergentnijom, smanjujući usmjerenost i svjetlinu svjetlosti.

(2) Fenomen fizičkog starenja

1. Smanjenje tvrdoće i čvrstoće: Dugotrajno djelovanje termičkih ciklusa, mehaničkog naprezanja, itd., uzrokovat će opuštanje i lomljenje molekularnih lanaca epoksidne smole, što rezultira smanjenjem njene tvrdoće i čvrstoće. Smanjenje tvrdoće i čvrstoće će oslabiti zaštitnu sposobnost epoksidnog inkapsulacionog sloja za LED čip, povećavajući rizik od mehaničkog oštećenja čipa od strane vanjskog svijeta.
2. Dimenzionalna promjena: Epoksidna smola će se širiti i skupljati pod različitim uslovima temperature i vlažnosti. Dugotrajni ciklusi termičkog širenja i kontrakcije će uzrokovati unutrašnje naprezanje u sloju epoksidne kapsule, što će dovesti do promjena dimenzija. Promjene dimenzija mogu uzrokovati pojavu praznina na sučeljima između sloja inkapsulacije, čipa i okvira za podršku, što utiče na električne performanse i brtvljenje LED-a.

(3) Fenomen hemijskog starenja

1. Reakcija hidrolize: U vlažnom okruženju, hemijske veze kao što su esterske veze u epoksidnoj smoli su sklone reakcijama hidrolize. Reakcija hidrolize će prekinuti molekularne lance epoksidne smole, smanjujući njenu molekularnu težinu i performanse. Kisele tvari nastale hidrolizom također mogu korodirati LED čip i elektrode, utičući na električne performanse LED diode.
2. Reakcija oksidacije: Epoksidna smola će se podvrgnuti reakciji oksidacije pod dejstvom visoke temperature i kiseonika, stvarajući neke funkcionalne grupe kao što su karbonilne grupe i karboksilne grupe. Reakcija oksidacije će promijeniti hemijsku strukturu i performanse epoksidne smole, čineći je krhijom i nestabilnijom.

 

Utjecaj starenja epoksidne smole na performanse LED-a

(1) Uticaji na optičke performanse

1. Smanjenje svjetlosne efikasnosti: Žutilo i povećano rasipanje svjetlosti epoksidne smole dovest će do većeg apsorpcije i raspršivanja svjetla, čime se smanjuje svjetlosni tok koji emituje LED i smanjuje se svjetlosna efikasnost. Istraživanja pokazuju da kada je žutilo epoksidne smole jako, svjetlosna efikasnost LED-a može se smanjiti za više od 10%.
2. Color Drift: Starenje epoksidne smole će promijeniti njenu propusnost i karakteristike raspršenja za svjetlost različitih talasnih dužina, uzrokujući da se boja svjetlosti koju emituje LED pomjera. Odstupanje boja će uticati na konzistentnost boja i tačnost LED-a u aplikacijama za osvetljenje i displej.

(2) Uticaj na električne performanse

1. Smanjenje performansi električne izolacije: Reakcije starenja kao što su hidroliza i oksidacija epoksidne smole će stvoriti neke jonske supstance u njoj, što će smanjiti performanse električne izolacije epoksidne smole. Smanjenje performansi električne izolacije može dovesti do curenja između LED čipa i potpornog okvira, što utiče na normalan rad LED diode.
2. Povećanje kontaktnog otpora: Promjene dimenzija sloja inkapsulacije i stvaranje međuprostora uzrokovanih starenjem epoksidne smole mogu dovesti do lošeg kontakta između čipa i elektroda, povećavajući otpor kontakta. Povećanje kontaktnog otpora ne samo da će povećati potrošnju energije LED-a, već može uzrokovati i lokalno pregrijavanje čipa, ubrzavajući starenje LED-a.

(3) Uticaji na termičke performanse

1. Pogoršanje performansi disipacije toplote: Nakon što epoksidna smola odleži, unutrašnji putevi za provodljivost toplote mogu se oštetiti, što rezultira smanjenjem toplotne provodljivosti. Pogoršanje performansi disipacije toplote će otežati efikasno rasipanje toplote koju generiše LED čip, povećavajući temperaturu čipa, i na taj način utičući na svetlosnu efikasnost i životni vek LED-a.
2. Povećanje termičkog stresa: Promjene dimenzija i smanjenje tvrdoće uzrokovane starenjem epoksidne smole uzrokovat će veći termički stres u LED diodi tokom termičkih ciklusa. Povećanje termičkog naprezanja može dovesti do pojave pukotina ili delaminacije na interfejsima između čipa, potpornog okvira i sloja inkapsulacije, dodatno pogoršavajući performanse LED-a.

 

Mjere prevencije i ublažavanja starenja epoksidne smole

(1) Optimizacija formule epoksidne smole

1. Dodavanje agenasa protiv starenja: Dodavanje agenasa protiv starenja kao što su ultraljubičasti apsorberi, antioksidansi i agensi protiv hidrolize epoksidnoj smoli može efikasno inhibirati reakcije starenja epoksidne smole. Na primjer, dodavanje odgovarajuće količine ultraljubičastih apsorbera može smanjiti oštećenje ultraljubičastih zraka na epoksidnoj smoli i odgoditi pojavu žutila.
2. Odabir odgovarajućeg sredstva za očvršćavanje: Različiti agensi za očvršćavanje će uticati na stepen očvršćavanja i performanse epoksidne smole. Odabir odgovarajućeg sredstva za očvršćavanje može povećati gustoću umrežavanja i stabilnost epoksidne smole i poboljšati njenu sposobnost protiv starenja.

(2) Poboljšanje procesa enkapsulacije

1. Kontrola uslova očvršćavanja: Precizna kontrola temperature, vremena i pritiska, itd., epoksidne smole može osigurati da je epoksidna smola potpuno očvrsnuta i smanjiti stvaranje unutrašnjih defekata. Optimizovani uslovi očvršćavanja su korisni za poboljšanje kvaliteta i performansi epoksidnog inkapsulacionog sloja.
2. Poboljšanje brtvljenja inkapsulacije: Usvajanje naprednih procesa inkapsulacije i zaptivnih materijala kako bi se poboljšalo zaptivanje LED inkapsulacije, sprječavajući vanjski faktori okoline kao što su vlaga i kisik da uđu u sloj epoksidne kapsule, čime se usporava brzina starenja epoksidne smole.

(3) Optimizacija okruženja korišćenja

1. Kontrola temperature i vlažnosti: Pokušajte da kontrolišete temperaturu i vlažnost LED radnog okruženja unutar odgovarajućeg opsega i izbegavajte da LED diode radi u okruženju visoke temperature i visoke vlažnosti duže vreme. Dizajn odvođenja topline i mjere otpornosti na vlagu mogu se usvojiti kako bi se poboljšalo okruženje korištenja LED-a.
2. Smanjenje ultraljubičastog zračenja: U primjeni LED dioda, pokušajte smanjiti zračenje ultraljubičastih zraka na sloju epoksidne kapsule. Na primjer, na površinu LED diode može se dodati sloj zaštite od ultraljubičastog zračenja ili se mogu koristiti materijali za inkapsulaciju s ultraljubičastom otpornošću.

zaključak

Tokom dugotrajne upotrebe, LED inkapsulirana epoksidom iskusit će različite fenomene starenja, uključujući optičke, fizičke i kemijske aspekte. Ove pojave starenja će imati značajan uticaj na optičke, električne i termičke performanse LED dioda. Kroz mjere kao što su optimizacija formule epoksidne smole, poboljšanje procesa enkapsulacije i optimizacija okruženja za korištenje, starenje epoksidne smole može se efikasno spriječiti i ublažiti, a pouzdanost i vijek trajanja LED dioda mogu se poboljšati. U budućnosti, uz kontinuirani razvoj LED tehnologije, zahtjevi za performansama za epoksidne materijale za inkapsulaciju će biti sve veći i veći. Neophodno je provesti daljnja dubinska istraživanja mehanizma starenja i tehnologije protiv starenja epoksidne smole kako bi se zadovoljile razvojne potrebe LED industrije. Istovremeno, potrebno je pojačati praćenje starenja i evaluaciju LED proizvoda tokom stvarne upotrebe kako bi se obezbijedila preciznija osnova za kontrolu kvaliteta i optimizaciju performansi LED proizvoda.

Za više informacija o odabiru najboljih fenomena starenja epoksidne smole i njihovom utjecaju na performanse LED-a, možete posjetiti DeepMaterial na adresi https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ za više informacija.