Fenòmens d'envelliment de l'epoxi encapsulat i els seus impactes en el rendiment del LED

 

El LED (Light Emitting Diode), com a nou tipus de font de llum d'alta eficiència, estalvi d'energia i llarga vida, s'ha aplicat àmpliament en camps com la il·luminació i la pantalla. A causa del seu bon rendiment òptic, rendiment d'aïllament elèctric i rendiment mecànic, la resina epoxi s'ha convertit en un material d'ús habitual per a LED encapsulat amb epoxi. Tanmateix, durant l'ús a llarg termini, la resina epoxi patirà inevitablement fenòmens d'envelliment, que tindran un impacte significatiu en el rendiment dels LED. La realització d'una investigació en profunditat sobre els fenòmens d'envelliment de la resina epoxi i els seus impactes en el rendiment del LED és de gran importància per millorar la qualitat i la fiabilitat dels productes LED.

Estructura i principi dels LED encapsulats amb epoxi

El xip LED és el component bàsic d'un LED per emetre llum, i la llum que genera s'ha de protegir i optimitzar òpticament a través del material d'encapsulació. An LED encapsulat amb epoxi normalment consta d'un xip LED, elèctrodes, un marc de suport i una capa d'encapsulació epoxi. La capa d'encapsulació epoxi no només juga un paper en la protecció del xip de l'entorn extern, sinó que també pot millorar el rendiment òptic del LED, com ara augmentar l'eficiència d'extracció de la llum i la consistència del color.

 

Fenòmens d'envelliment de la resina epoxi durant l'ús a llarg termini

(1) Fenòmens d'envelliment òptic

1. Grogues: Durant l'ús a llarg termini, especialment sota l'acció de factors com els raigs ultraviolats i la calor, la resina epoxi patirà un fenomen de groguenc. Això es deu al fet que els enllaços químics de les molècules de resina epoxi es trenquen i es reorganitzen, generant algunes substàncies cromofòriques, que fan que el color de la resina epoxi es torni groc. El groc reduirà la transmitància de la llum de la resina epoxi, afectant l'eficiència lluminosa i les característiques del color del LED.
2. Augment de la dispersió de la llumA mesura que avança l'envelliment, es poden generar petites esquerdes, bombolles o partícules d'impureses dins de la resina epoxi. Aquests defectes provocaran un augment de la dispersió de la llum a la resina epoxi. L'augment de la dispersió de la llum farà que la llum emesa pel LED sigui més divergent, reduint la directivitat i la brillantor de la llum.

(2) Fenòmens d'envelliment físic

1. Disminució de la duresa i la resistència: L'acció a llarg termini dels cicles tèrmics, l'estrès mecànic, etc., farà que les cadenes moleculars de la resina epoxi es relaxin i es trenquin, donant lloc a una disminució de la seva duresa i resistència. La disminució de la duresa i la resistència debilitarà la capacitat protectora de la capa d'encapsulació epoxi del xip LED, augmentant el risc que el xip sigui danyat mecànicament pel món exterior.
2. Canvi dimensional: La resina epoxi s'expandirà i es contraurà sota diferents condicions de temperatura i humitat. Els cicles d'expansió i contracció tèrmiques a llarg termini provocaran estrès intern a la capa d'encapsulació epoxi, provocant canvis dimensionals. Els canvis dimensionals poden fer que apareguin buits a les interfícies entre la capa d'encapsulació, el xip i el marc de suport, afectant el rendiment elèctric i el segellat del LED.

(3) Fenòmens d'envelliment químic

1. Reacció d'hidròlisi: En un ambient humit, els enllaços químics com els enllaços èster de la resina epoxi són propensos a patir reaccions d'hidròlisi. La reacció d'hidròlisi trencarà les cadenes moleculars de la resina epoxi, reduint el seu pes molecular i rendiment. Les substàncies àcides generades per la hidròlisi també poden corroir el xip i els elèctrodes LED, afectant el rendiment elèctric del LED.
2. Reacció d'oxidació: La resina epoxi experimentarà una reacció d'oxidació sota l'acció de l'alta temperatura i l'oxigen, generant alguns grups funcionals com els grups carbonil i els grups carboxil. La reacció d'oxidació canviarà l'estructura química i el rendiment de la resina epoxi, fent-la més trencadissa i inestable.

 

Impactes de l'envelliment de la resina epoxi sobre el rendiment del LED

(1) Impactes en el rendiment òptic

1. Disminució de l'eficiència lluminosa: El groguenc i l'augment de la dispersió de la llum de la resina epoxi farà que s'absorbeixi i es dispersi més llum, reduint així el flux lluminós emès pel LED i disminuint l'eficiència lluminosa. La investigació mostra que quan el groguenc de la resina epoxi és greu, l'eficiència lluminosa del LED pot disminuir en més d'un 10%.
2. Deriva de color: L'envelliment de la resina epoxi canviarà les seves característiques de transmitància i dispersió per a la llum de diferents longituds d'ona, provocant que el color de la llum emesa pel LED es desviï. La deriva del color afectarà la consistència del color i la precisió del LED en aplicacions d'il·luminació i visualització.

(2) Impactes en el rendiment elèctric

1. Disminució del rendiment de l'aïllament elèctric: Les reaccions d'envelliment com la hidròlisi i l'oxidació de la resina epoxi generaran algunes substàncies iòniques en ella, que reduiran el rendiment d'aïllament elèctric de la resina epoxi. La disminució del rendiment de l'aïllament elèctric pot provocar fuites entre el xip LED i el marc de suport, afectant el funcionament normal del LED.
2. Augment de la resistència de contacte: Els canvis dimensionals de la capa d'encapsulació i la generació de buits d'interfície causats per l'envelliment de la resina epoxi poden provocar un mal contacte entre el xip i els elèctrodes, augmentant la resistència de contacte. L'augment de la resistència de contacte no només augmentarà el consum d'energia del LED, sinó que també pot provocar un sobreescalfament local del xip, accelerant l'envelliment del LED.

(3) Impactes en el rendiment tèrmic

1. Deteriorament del rendiment de dissipació de calor: Després de l'envelliment de la resina epoxi, els camins interns de conducció de calor es poden danyar, donant lloc a una disminució de la conductivitat tèrmica. El deteriorament del rendiment de la dissipació de calor dificultarà que la calor generada pel xip LED es dissigui eficaçment, augmentant la temperatura del xip i afectant així l'eficiència lluminosa i la vida útil del LED.
2. Augment de l'estrès tèrmic: Els canvis dimensionals i la disminució de la duresa provocats per l'envelliment de la resina epoxi provocaran una major tensió tèrmica al LED durant els cicles tèrmics. L'augment de l'estrès tèrmic pot provocar l'aparició d'esquerdes o delaminació a les interfícies entre el xip, el marc de suport i la capa d'encapsulació, deteriorant encara més el rendiment del LED.

 

Mesures de prevenció i mitigació de l'envelliment de resines epoxi

(1) Optimització de la fórmula de resina epoxi

1. Addició d'agents antienvelliment: afegir agents antienvelliment com absorbents ultraviolats, antioxidants i agents antihidròlisis a la resina epoxi pot inhibir eficaçment les reaccions d'envelliment de la resina epoxi. Per exemple, afegir una quantitat adequada d'absorbents ultraviolats pot reduir el dany dels raigs ultraviolats a la resina epoxi i retardar l'aparició del groc.
2. Selecció de l'agent de curat adequat: els diferents agents de curat afectaran el grau de curat i el rendiment de la resina epoxi. La selecció de l'agent de curat adequat pot augmentar la densitat de reticulació i l'estabilitat de la resina epoxi i millorar la seva capacitat anti-envelliment.

(2) Millora del procés d'encapsulació

1. Control de les condicions de curat: controlar amb precisió la temperatura, el temps i la pressió de curat, etc., de la resina epoxi pot garantir que la resina epoxi estigui completament curada i reduir la generació de defectes interns. Les condicions de curat optimitzades són útils per millorar la qualitat i el rendiment de la capa d'encapsulació epoxi.
2. Millora del segellat de l'encapsulació: Adopció de processos avançats d'encapsulació i materials de segellat per millorar el segellat de l'encapsulació LED, evitant que factors ambientals externs com la humitat i l'oxigen entrin a la capa d'encapsulació epoxi, alentint així la velocitat d'envelliment de la resina epoxi.

(3) Optimització de l'entorn d'ús

1. Control de la temperatura i la humitat: intenteu controlar la temperatura i la humitat de l'entorn de treball del LED dins d'un rang adequat i eviteu que el LED funcioni en un entorn d'alta temperatura i humitat durant molt de temps. Es poden adoptar un disseny de dissipació de calor i mesures a prova d'humitat per millorar l'entorn d'ús del LED.
2. Reducció de la irradiació ultraviolada: en l'aplicació de LED, intenteu reduir la irradiació dels raigs ultraviolats a la capa d'encapsulació epoxi. Per exemple, es pot afegir una capa de protecció ultraviolada a la superfície del LED o es poden utilitzar materials d'encapsulació amb resistència als ultraviolats.

Conclusió

Durant l'ús a llarg termini, LED encapsulat amb epoxi experimentarà diversos fenòmens d'envelliment, inclosos aspectes òptics, físics i químics. Aquests fenòmens d'envelliment tindran un impacte significatiu en el rendiment òptic, elèctric i tèrmic dels LED. Mitjançant mesures com l'optimització de la fórmula de la resina epoxi, la millora del procés d'encapsulació i l'optimització de l'entorn d'ús, l'envelliment de la resina epoxi es pot prevenir i mitigar eficaçment, i es pot millorar la fiabilitat i la vida útil dels LED. En el futur, amb el desenvolupament continu de la tecnologia LED, els requisits de rendiment dels materials d'encapsulació epoxi seran cada cop més alts. Cal dur a terme una investigació més profunda sobre el mecanisme d'envelliment i la tecnologia anti-envelliment de la resina epoxi per satisfer les necessitats de desenvolupament de la indústria LED. Al mateix temps, també cal reforçar el seguiment i l'avaluació de l'envelliment dels productes LED durant l'ús real per proporcionar una base més precisa per al control de qualitat i l'optimització del rendiment dels productes LED.

Per obtenir més informació sobre com triar els millors fenòmens d'envelliment de l'epoxi encapsulat i els seus impactes en el rendiment del LED, podeu visitar DeepMaterial a https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ per més informació.