Fenómenos de envellecemento do epoxi encapsulado e os seus impactos no rendemento LED

 

O LED (Light Emitting Diode), como un novo tipo de fonte de luz de alta eficiencia, aforro de enerxía e longa vida, aplicouse amplamente en campos como a iluminación e a pantalla. Debido ao seu bo rendemento óptico, rendemento de illamento eléctrico e rendemento mecánico, a resina epoxi converteuse nun material de uso común para LED encapsulado epoxi. Non obstante, durante o uso a longo prazo, a resina epoxi sufrirá inevitablemente fenómenos de envellecemento, o que terá un impacto significativo no rendemento dos LED. Realizar unha investigación en profundidade sobre os fenómenos de envellecemento da resina epoxi e os seus impactos no rendemento do LED é de gran importancia para mellorar a calidade e fiabilidade dos produtos LED.

Estrutura e principio dos LEDs encapsulados con epoxi

O chip LED é o compoñente central dun LED para emitir luz, e a luz que xera debe ser protexida e optimizada ópticamente a través do material de encapsulamento. An LED encapsulado epoxi normalmente consta dun chip LED, electrodos, un marco de soporte e unha capa de encapsulamento epoxi. A capa de encapsulación epoxi non só ten un papel na protección do chip do ambiente externo, senón que tamén pode mellorar o rendemento óptico do LED, como aumentar a eficiencia de extracción de luz e a consistencia da cor.

 

Fenómenos de envellecemento da resina epoxi durante o uso a longo prazo

(1) Fenómenos de envellecemento óptico

1. Amarelecemento: Durante o uso a longo prazo, especialmente baixo a acción de factores como os raios ultravioleta e a calor, a resina epoxi sufrirá un fenómeno de amarelamento. Isto débese a que os enlaces químicos das moléculas de resina epoxi rómpese e reorganizanse, xerando algunhas substancias cromófóricas, que fan que a cor da resina epoxi se poña amarela. O amarelamento reducirá a transmitancia da luz da resina epoxi, afectando a eficiencia luminosa e as características da cor do LED.
2. Aumento da dispersión da luz: A medida que avanza o envellecemento, pódense xerar pequenas fendas, burbullas ou partículas de impurezas dentro da resina epoxi. Estes defectos levarán a un aumento da dispersión da luz na resina epoxi. O aumento da dispersión da luz fará que a luz emitida polo LED sexa máis diverxente, reducindo a directividade e o brillo da luz.

(2) Fenómenos de envellecemento físico

1. Diminución da dureza e da resistencia: A acción a longo prazo dos ciclos térmicos, estrés mecánico, etc., fará que as cadeas moleculares da resina epoxi se relaxen e rompan, o que provocará unha diminución da súa dureza e resistencia. A diminución da dureza e da resistencia debilitará a capacidade protectora da capa de encapsulamento epoxi para o chip LED, aumentando o risco de que o chip sexa danado mecánicamente polo mundo exterior.
2. Cambio dimensional: A resina epoxi expandirase e contraerase baixo diferentes condicións de temperatura e humidade. Os ciclos de expansión e contracción térmicas a longo prazo causarán tensión interna na capa de encapsulamento epoxi, provocando así cambios dimensionais. Os cambios dimensionales poden facer que aparezan ocos nas interfaces entre a capa de encapsulamento, o chip e o marco de soporte, afectando o rendemento eléctrico e o selado do LED.

(3) Fenómenos de envellecemento químico

1. Reacción de hidrólise: Nun ambiente húmido, os enlaces químicos como os enlaces éster na resina epoxi son propensos a sufrir reaccións de hidrólise. A reacción de hidrólise romperá as cadeas moleculares da resina epoxi, reducindo o seu peso molecular e rendemento. As substancias ácidas xeradas pola hidrólise tamén poden corroer o chip LED e os electrodos, afectando o rendemento eléctrico do LED.
2. Reacción de oxidación: A resina epoxi sufrirá unha reacción de oxidación baixo a acción da alta temperatura e do osíxeno, xerando algúns grupos funcionais como grupos carbonilo e grupos carboxilo. A reacción de oxidación cambiará a estrutura química e o rendemento da resina epoxi, facéndoa máis fráxil e inestable.

 

Impactos do envellecemento da resina epoxi no rendemento dos LED

(1) Impactos no rendemento óptico

1. Diminución da eficiencia luminosa: O amarelento e a maior dispersión da luz da resina epoxi farán que se absorba e se dispersa máis luz, reducindo así o fluxo luminoso emitido polo LED e diminuíndo a eficiencia luminosa. A investigación mostra que cando o amarelento da resina epoxi é grave, a eficiencia luminosa do LED pode diminuír en máis dun 10%.
2. Deriva de cor: O envellecemento da resina epoxi cambiará as súas características de transmitancia e dispersión para a luz de diferentes lonxitudes de onda, facendo que a cor da luz emitida polo LED vaia á deriva. A deriva da cor afectará á consistencia da cor e á precisión do LED nas aplicacións de iluminación e visualización.

(2) Impactos no rendemento eléctrico

1. Diminución do rendemento do illamento eléctrico: As reaccións de envellecemento como a hidrólise e oxidación da resina epoxi xerarán nela algunhas substancias iónicas, o que reducirá o rendemento de illamento eléctrico da resina epoxi. A diminución do rendemento do illamento eléctrico pode provocar fugas entre o chip LED e o marco de soporte, afectando o funcionamento normal do LED.
2. Aumento da resistencia de contacto: Os cambios dimensionais da capa de encapsulación e a xeración de ocos de interface causados ​​polo envellecemento da resina epoxi poden levar a un mal contacto entre o chip e os electrodos, aumentando a resistencia de contacto. O aumento da resistencia de contacto non só aumentará o consumo de enerxía do LED, senón que tamén pode provocar un sobrequecemento local do chip, acelerando o envellecemento do LED.

(3) Impactos no rendemento térmico

1. Deterioro do rendemento da disipación de calor: Despois do envellecemento da resina epoxi, as vías internas de condución da calor poden danarse, o que provoca unha diminución da condutividade térmica. O deterioro do rendemento da disipación de calor dificultará a disipación efectiva da calor xerada polo chip LED, aumentando a temperatura do chip e afectando así a eficiencia luminosa e a vida útil do LED.
2. Aumento do estrés térmico: Os cambios dimensionais e a diminución da dureza provocados polo envellecemento da resina epoxi provocarán un maior estrés térmico no LED durante os ciclos térmicos. O aumento da tensión térmica pode provocar a aparición de fendas ou delaminación nas interfaces entre o chip, o marco de soporte e a capa de encapsulamento, deteriorando aínda máis o rendemento do LED.

 

Medidas de prevención e mitigación do envellecemento das resinas epoxi

(1) Optimización da fórmula de resina epoxi

1. Engadindo axentes anti-envellecemento: engadir axentes anti-envellecemento como absorbentes ultravioleta, antioxidantes e axentes anti-hidrólise á resina epoxi pode inhibir eficazmente as reaccións de envellecemento da resina epoxi. Por exemplo, engadir unha cantidade adecuada de absorbedores de ultravioleta pode reducir o dano dos raios ultravioleta á resina epoxi e atrasar a aparición do amarelento.
2. Selección do axente de curado adecuado: os diferentes axentes de curado afectarán o grao de curado e o rendemento da resina epoxi. A selección do axente de curado adecuado pode aumentar a densidade de reticulación e a estabilidade da resina epoxi e mellorar a súa capacidade anti-envellecemento.

(2) Mellora do proceso de encapsulamento

1. Controlar as condicións de curado: controlar con precisión a temperatura, o tempo e a presión de curado, etc., da resina epoxi pode garantir que a resina epoxi estea completamente curada e reducir a xeración de defectos internos. As condicións de curado optimizadas son útiles para mellorar a calidade e o rendemento da capa de encapsulación epoxi.
2. Mellora do selado da encapsulación: Adoptando procesos de encapsulación avanzados e materiais de selado para mellorar o selado da encapsulación LED, evitando que factores ambientais externos, como a humidade e o osíxeno entren na capa de encapsulación epoxi, ralentizando así a taxa de envellecemento da resina epoxi.

(3) Optimización do entorno de uso

1. Control da temperatura e humidade: intente controlar a temperatura e a humidade do ambiente de traballo LED dentro dun rango adecuado e evite que o LED funcione nun ambiente de alta temperatura e humidade durante moito tempo. Pódense adoptar un deseño de disipación de calor e medidas a proba de humidade para mellorar o ambiente de uso do LED.
2. Redución da irradiación ultravioleta: na aplicación de LEDs, intente reducir a irradiación dos raios ultravioleta na capa de encapsulamento epoxi. Por exemplo, pódese engadir unha capa de protección ultravioleta á superficie do LED ou pódense usar materiais de encapsulación con resistencia ultravioleta.

Conclusión

Durante o uso a longo prazo, LED encapsulado epoxi experimentará diversos fenómenos de envellecemento, incluíndo aspectos ópticos, físicos e químicos. Estes fenómenos de envellecemento terán un impacto significativo no rendemento óptico, eléctrico e térmico dos LED. Mediante medidas como a optimización da fórmula de resina epoxi, a mellora do proceso de encapsulación e a optimización do ambiente de uso, pódese previr e mitigar eficazmente o envellecemento da resina epoxi e mellorar a fiabilidade e a vida útil dos LED. No futuro, co desenvolvemento continuo da tecnoloxía LED, os requisitos de rendemento dos materiais de encapsulación epoxi serán cada vez máis altos. É necesario realizar máis investigacións en profundidade sobre o mecanismo de envellecemento e a tecnoloxía anti-envellecemento da resina epoxi para satisfacer as necesidades de desenvolvemento da industria LED. Ao mesmo tempo, tamén é necesario reforzar o seguimento e avaliación do envellecemento dos produtos LED durante o uso real para proporcionar unha base máis precisa para o control de calidade e a optimización do rendemento dos produtos LED.

Para obter máis información sobre como escoller os mellores fenómenos de envellecemento do epoxi encapsulado e os seus impactos no rendemento dos LED, pode visitar DeepMaterial en https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ para máis información.